คุณมีความรู้เรื่องคาร์บอนไฟเบอร์จริงหรือไม่?

ตั้งแต่ช่วงต้นของสงครามเวียดนาม ทุ่นระเบิดก็ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์ และสิบปีต่อมา F1 ก็เริ่มใช้คาร์บอนไฟเบอร์ และหลังจากนั้นอีกทศวรรษ คาร์บอนไฟเบอร์ก็ถูกนำมาใช้กับจักรยาน ประวัติศาสตร์ของคาร์บอนไฟเบอร์นั้นมีมาอย่างยาวนาน แต่คุณรู้หรือไม่ว่า?

ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์
ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับผ้าคาร์บอนไฟเบอร์กันก่อน คาร์บอนไฟเบอร์มีความละเอียดมาก ก่อนที่จะนำไปใช้ เราต้องทอเส้นใยเหล่านี้ให้เป็นผ้า ซึ่งก็คือผ้าคาร์บอนไฟเบอร์เช่นกัน


ผ้าทางเดียว (UD, ทิศทางเดียว)
หลายคนคิดว่าผ้าแบบทางเดียวไม่ดีและราคาถูก แต่จริงๆ แล้วไม่ใช่แบบนั้นเลย คาร์บอนไฟเบอร์เป็นผ้าแบบรวมกันหลายๆ ชิ้น คาร์บอนไฟเบอร์ที่วางเรียงกันเป็นแถวในทิศทางเดียว เรียกว่าผ้าแบบทางเดียว นี่เป็นเพียงวิธีการจัดเรียงคาร์บอนไฟเบอร์เท่านั้น ไม่ได้เกี่ยวกับคุณภาพของวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์เลย ผ้าแบบทางเดียวเป็นที่นิยมใช้กับเฟรมจักรยานมากกว่า ความแข็งแรงในทิศทางการจัดเรียงของคาร์บอนไฟเบอร์จะสูงกว่า ชิ้นส่วนต่างๆ ของเฟรมจักรยานอยู่ภายใต้แรงที่ต่างกัน ดังนั้นตำแหน่งเหล่านั้นจึงแข็งแรงกว่าเมื่อทำด้วยผ้าแบบทางเดียว

ผ้าทอ
โดยทั่วไปผ้าทอจะแบ่งออกเป็นหลายประเภท เช่น 1K, 3K, 12K โดย 1K หมายความว่า คาร์บอนไฟเบอร์ 1,000 ชิ้นที่ประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนหนึ่งแล้วนำมาทอเข้าด้วยกัน 3K คือ 3,000 ส่วน 12K คือ 12,000 ซึ่งเข้าใจง่ายมาก

โมดูลัส
ในทางหนึ่ง โมดูลัสคือความแข็ง โมดูลัสสามารถทำให้เราคิดถึงความเบาและแข็งแรงยิ่งขึ้น ยิ่งโมดูลัสสูงขึ้น ระดับของการเสียรูปที่เกิดขึ้นเมื่อยิ่งต่ำลงคาร์บอนไฟเบอร์ได้รับผลกระทบจากแรงภายนอก แต่การออกแบบโครงสร้างจริงยังต้องรวมปัจจัยอื่นๆ เช่น ความสะดวกสบายด้วย

ความแข็งแรงแรงดึง
คือความสามารถของวัสดุหรือโครงสร้างในการรับน้ำหนักที่มักจะยืดออกมากกว่าแรงอัด และน้ำหนักที่รับมักจะทำให้ขนาดลดลง กล่าวอีกนัยหนึ่ง แรงดึงจะต้านทานแรงดึง (เมื่อถูกดึงออกจากกัน) ในขณะที่แรงอัดจะต้านทานแรงอัด (เมื่อถูกดันเข้าหากัน)

เรซิน
เส้นใยคาร์บอนจะมีความแข็งแรงน้อยจนกว่าจะเคลือบด้วยเรซิน ซึ่งเส้นใยคาร์บอน 3,000 เส้นสามารถฉีกออกได้ง่ายด้วยมือ แต่การเคลือบด้วยการบ่มเรซินจะทำให้มีความแข็งมากกว่าเหล็กและเหล็กกล้า การเคลือบเรซินมีสองวิธี วิธีหนึ่งเรียกว่าพรีเพร็ก และอีกวิธีหนึ่งเป็นวิธีที่นิยมใช้กันทั่วไป การแช่เรซินล่วงหน้า (Pre-immersion) คือการเคลือบเรซินล่วงหน้าก่อนที่จะติดผ้าคาร์บอนเข้ากับแม่พิมพ์ วิธีที่นิยมใช้กันคือการเคลือบเรซินก่อนนำไปเคลือบผ้าคาร์บอน การรักษาผ้าพรีเพร็กจำเป็นต้องใช้อุณหภูมิต่ำ ในขณะที่การบ่มต้องใช้อุณหภูมิสูงและแรงดันสูง เพื่อให้ผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงมากขึ้น