คาร์บอนไฟเบอร์สับคืออะไร?

เส้นใยคาร์บอนที่ถูกสับ (choose carbon fiber) คือเส้นใยคาร์บอนที่ถูกตัดให้สั้นลง ในกรณีนี้ เส้นใยคาร์บอนเป็นเพียงการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยา จากเส้นใยคาร์บอนเป็นเส้นใยสั้น แต่ประสิทธิภาพของเส้นใยคาร์บอนที่ถูกตัดให้สั้นลงนั้นไม่เปลี่ยนแปลง แล้วทำไมคุณถึงต้องการตัดเส้นใยที่ดีให้สั้นลงล่ะ?
ก่อนอื่น เราต้องเริ่มจากกระบวนการขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิต โดยทั่วไปเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์จะถูกทอเป็นผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ หรือทำเป็นเส้นใยคาร์บอนพรีเพร็ก จากนั้นจึงผ่านกระบวนการกระบวนการขึ้นรูป, RTM, การบรรจุสูญญากาศ, กระป๋องกดร้อน และกระบวนการอื่นๆเข้าสู่ผลิตภัณฑ์คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์หลากหลายชนิด แน่นอนว่ายังมีกระบวนการขึ้นรูปบางประเภทที่ไม่ต้องใช้วัสดุตัวกลาง ขึ้นรูปผ่านเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์โดยตรง เช่น การขึ้นรูปแบบพัลทรูชัน การขึ้นรูปแบบม้วน และอื่นๆ
เส้นใยคาร์บอนที่ทอเป็นผ้าคาร์บอนไฟเบอร์หรือผลิตเป็นพรีเพร็ก เมื่อนำไปผลิตผลิตภัณฑ์จะมีข้อเสียตามธรรมชาติ คือ ไม่เหมาะกับการติดแม่พิมพ์ แม่พิมพ์มีไว้เพื่อขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิต แม่พิมพ์มีรูปร่างอย่างไร วัสดุคอมโพสิตขั้นสุดท้ายก็มีรูปร่างอย่างไรเช่นกัน อย่างไรก็ตาม หากผ้าคาร์บอนไฟเบอร์หรือพรีเพร็กไม่เข้ากับแม่พิมพ์ รูปร่างของวัสดุคอมโพสิตจะไม่ตรงกับรูปร่างของแม่พิมพ์ นอกจากนี้ ในบางมุม ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ยังเชื่อมติดกันได้ง่าย ทำให้เกิดช่องว่างเฉพาะจุด ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะทำให้ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ลดลง
เส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์ภายในผ้าคาร์บอนไฟเบอร์หรือพรีเพร็กถูกยึดติดแน่นและเคลื่อนย้ายได้ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออยู่ภายใต้แรงกด เรซินและเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์จะเคลื่อนที่ได้ยากมาก ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาในการขึ้นรูปหรือประสิทธิภาพลดลงในที่สุด
ยิ่งความยาวสั้นลงเท่าไหร่ ความลื่นไหลของข้อมูลก็จะดีขึ้นเท่านั้นคาร์บอนไฟเบอร์สับเป็นที่ทราบกันดีว่าการฉีดขึ้นรูปเป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและก้าวหน้าที่สุดในกระบวนการขึ้นรูปพลาสติก หากนำไปประยุกต์ใช้กับการผลิตวัสดุคอมโพสิต จะเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่
อย่างไรก็ตาม ความยาวของเส้นใยคาร์บอนแบบสั้นไม่สามารถลดลงได้ เนื่องจากยิ่งเส้นใยคาร์บอนแบบสั้นสั้นลง พันธะระหว่างเรซินและเส้นใยคาร์บอนก็จะอ่อนลง เนื่องจากพันธะระหว่างเรซินและเส้นใยคาร์บอนเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพื้นที่สัมผัสระหว่างเรซินและเส้นใยคาร์บอน หากความยาวสั้นลง พื้นที่สัมผัสจะลดลงอย่างแน่นอน
จากนั้นก็มีความขัดแย้งตรงนี้ นั่นคือ ความขัดแย้งระหว่างประสิทธิภาพของเส้นใยสั้นและความสามารถในการเคลื่อนที่ ยิ่งความยาวของเส้นใยยาวเท่าไหร่ โอกาสที่เส้นใยจะกระจายตัวก็จะน้อยลงเท่านั้น เส้นใยและเส้นใยจะพันกันง่าย แต่ยิ่งเส้นใยและเรซินผสมกันแน่นมากเท่าไหร่ ประสิทธิภาพของวัสดุคอมโพสิตก็จะสูงขึ้นเท่านั้น ยิ่งความยาวของเส้นใยสั้นเท่าไหร่ การกระจายตัวก็จะง่ายขึ้นเท่านั้น การไหลตัวดี แต่พันธะระหว่างเส้นใยและเรซินยังอ่อนอยู่เล็กน้อย วิธีการสร้างสมดุลระหว่างความขัดแย้งนี้ จำเป็นต้องศึกษา โดยทั่วไปแล้ว การผลิตเม็ดพลาสติกเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์แบบสั้นนั้น มีความยาวตั้งแต่ 1-9 มม.
นอกจากนี้ยังมีวิธีเพิ่มความแข็งแรงในการยึดติดระหว่างคาร์บอนไฟเบอร์และเรซิน ซึ่งก็คือสารปรับขนาด โดยทั่วไปแล้วจะมีสารปรับขนาดอยู่บนพื้นผิวของคาร์บอนไฟเบอร์โรงงานซึ่งใช้เพื่อปกป้องเส้นใยคาร์บอนจากการเป็นขุยในกระบวนการบรรจุ ถ่ายโอน และใช้งาน และในขณะเดียวกัน ใช้ในการรวมเส้นใยคาร์บอนและเรซิน และมีบทบาทในการเพิ่มความแข็งแรงของการยึดเกาะ
อย่างไรก็ตาม สารปรับขนาดนี้ใช้สำหรับเรซินเทอร์โมเซตติงเป็นหลัก เรซินส่วนใหญ่ที่ใช้ในการผลิตเม็ดพลาสติกเป็นเรซินเทอร์โมพลาสติก ดังนั้นจึงต้องปรับสารปรับขนาดใหม่ วิธีหนึ่งคือการเผาสารปรับขนาดเดิมและสร้างชั้นสารปรับขนาดใหม่ วิธีหนึ่งคือการเผาสารปรับขนาดเดิมและสร้างชั้นสารปรับขนาดใหม่ และอีกวิธีหนึ่งคือการเผาสารปรับขนาดอีกครั้งโดยใช้สารปรับขนาดเดิม ซึ่งเรียกว่าการปรับขนาดทุติยภูมิ
นอกจากการผลิตเม็ดพลาสติกสำหรับการฉีดขึ้นรูปแล้วคาร์บอนไฟเบอร์สับมีประโยชน์อื่นๆ เช่น ทำจากแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ หรือทำจากกระดาษคาร์บอนไฟเบอร์ ความยาวของเส้นใยคาร์บอนสับที่ต้องการจะยาวกว่าความยาวของเส้นใยสับสำหรับเม็ด
นอกจากนี้ นอกจากเส้นใยคาร์บอนที่สับแบบลวกๆ แล้ว ยังมีเส้นใยคาร์บอนที่สับแบบมัดรวมอีกด้วย เส้นใยแบบมัดรวมนี้จะถูกมัดรวมก่อนการดึงเส้นใยคาร์บอนตามชนิดที่กำหนดไว้ล่วงหน้า จากนั้นจึงตัดเส้นใยแบบมัดรวมออก มีลักษณะเป็นมัดรวม ซึ่งประกอบด้วยเรซินในปริมาณที่มากกว่าเส้นใยแบบมัดรวมอื่นๆ มาก