A-10 เรซินกันไฟพิเศษสำหรับระบบขนส่งทางราง

แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เคลือบเรซินที่ทนไฟ: การรับประกันคู่ด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยและสมรรถนะเชิงโครงสร้างในภาคการขนส่งทางราง

ในด้านการผลิตอุปกรณ์การขนส่งทางราง ความปลอดภัยจากอัคคีภัยของวัสดุมีความสำคัญเท่าเทียมกับสมบัติทางกลเชิงโครงสร้าง แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เคลือบเรซินชนิดทนไฟนี้ใช้ระบบเรซินอีพ็อกซี่ที่ผ่านการปรับปรุงเป็นแกนหลัก ผสานกับเรซินทนไฟไร้ฮาโลเจนและตัวเร่งปฏิกิริยาการแข็งตัวแบบแฝง โดยครอบคลุมรูปแบบหลักๆ เช่น แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เคลือบเรซินแบบเส้นใยเดี่ยว (unidirectional) และแผ่นผ้าคาร์บอนไฟเบอร์เคลือบเรซิน ซึ่งไม่เพียงแต่ตอบสนองข้อกำหนดด้านการป้องกันอัคคีภัยระดับสูงสุดตามมาตรฐาน DIN 5510 และ EU EN45545 HL3 สำหรับการขนส่งทางรางเท่านั้น แต่ยังมอบทางเลือกวัสดุที่รวมเอาความได้เปรียบด้านความปลอดภัยและการลดน้ำหนักไว้ด้วยกัน สำหรับโครงสร้างตัวถังและชิ้นส่วนตกแต่งภายในของรถไฟใต้ดิน รถไฟความเร็วสูง และรถไฟระหว่างเมือง พร้อมทั้งเติมเต็มช่องว่างการประยุกต์ใช้งานของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เคลือบเรซินแบบดั้งเดิมในสถานการณ์ที่ต้องการคุณสมบัติทนไฟสูง

ข้อได้เปรียบหลัก: การสร้างสมดุลระหว่างความปลอดภัยจากไฟไหม้ สมรรถนะเชิงโครงสร้าง และความสามารถในการปรับตัวของกระบวนการผลิต

1. การรับรองระดับสูงสุดด้านความปลอดภัยจากไฟไหม้ สร้างแนวป้องกันที่มั่นคงสำหรับความปลอดภัยในการขนส่งทางราง

ในฐานะพรีพเรกที่ทนไฟ ซึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นโดยเฉพาะสำหรับสถานการณ์การขนส่งทางราง ผลิตภัณฑ์นี้มีคุณสมบัติด้านการทนไฟที่สอดคล้องกับมาตรฐานชั้นนำของอุตสาหกรรม ระบบเรซินใช้สูตรผสมสามชนิดประกอบด้วย "เรซินอีพ็อกซี่แบบดัดแปลง + เรซินทนไฟไร้ฮาโลเจน + ตัวทำให้เกิดการแข็งตัวแบบแฝง" โดยสูตรไร้ฮาโลเจนช่วยป้องกันการปล่อยก๊าซพิษและควันกัดกร่อนในระหว่างการเผาไหม้ตั้งแต่ต้นทาง ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดหลักด้านความปลอดภัยของบุคคลในระบบขนส่งทางราง; ตัวทำให้เกิดการแข็งตัวแบบแฝง (Latent curing agents) ช่วยให้มั่นใจว่าพรีพเรกจะคงความเสถียรระหว่างการจัดเก็บและการประมวลผล และจะเริ่มแข็งตัวอย่างรวดเร็วเฉพาะที่อุณหภูมิหนึ่งโดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพขององค์ประกอบทนไฟ

ตามผลการทดสอบที่ได้รับการยอมรับ เรซินคาร์บอนไฟเบอร์แบบป้องกันไฟลุกลามสามารถตอบสนองมาตรฐานการป้องกันไฟไหม้หลักระดับสากลสองประการได้อย่างเต็มที่: ข้อแรกคือมาตรฐานเยอรมัน DIN5510 ซึ่งสามารถบรรลุระดับ S4 (ความหนาแน่นของควันต่ำมาก), SR2 (พิษจากควันต่ำมาก) และ ST2 (การลุกลามของเปลวไฟช้า) ในตัวชี้วัดสำคัญ เช่น ความหนาแน่นของควัน อัตราการปล่อยความร้อน และความเร็วในการลุกลามของเปลวไฟ; ข้อกำหนดประการที่สองคือระดับ EU EN45545 HL3 ซึ่งสามารถทนต่อการเผาด้วยเปลวไฟอุณหภูมิสูงได้มากกว่า 20 นาที และยังคงรักษากำลังโครงสร้างในระดับหนึ่งไว้ได้หลังจากการเผาไหม้ ทำให้มีเวลาอันมีค่าสำหรับการอพยพฉุกเฉินในกรณีเกิดเพลิงไหม้บนรถไฟ เมื่อเทียบกับเรซินคาร์บอนไฟเบอร์ทั่วไป ประสิทธิภาพการป้องกันไฟลุกลามดีขึ้นกว่า 100% จึงแก้ไขปัญหาหลักของวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์แบบเดิมที่ไวต่อการติดไฟและเกิดควันจำนวนมากขณะเผาไหม้ได้อย่างสิ้นเชิง เหมาะสำหรับชิ้นส่วนสำคัญ เช่น โครงตัวถังระบบขนส่งทางราง กรอบที่นั่ง และผนังกั้นภายใน

2. การครอบคลุมผลิตภัณฑ์แบบหลายรูปแบบ ปรับให้เหมาะสมกับข้อกำหนดโครงสร้างที่ซับซ้อนของระบบขนส่งทางราง

• ตระกูลผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยสองรูปแบบหลัก: เรซินคาร์บอนไฟเบอร์ชนิดเทป (unidirectional carbon fiber prepreg) และเรซินผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ (carbon fiber fabric prepreg) สามารถเลือกใช้ได้อย่างยืดหยุ่นตามข้อกำหนดโครงสร้างของชิ้นส่วนต่างๆ ในการขนส่งทางราง ทำให้เกิดความสะดวกในการออกแบบตามแนวคิด "วัสดุหนึ่งชนิด ใช้งานได้หลายจุด"
• เรซินคาร์บอนไฟเบอร์ชนิดอัดขึ้นรูปแบบทางเดียว (unidirectional carbon fiber prepreg): ใช้การจัดเรียงเส้นใยคาร์บอนแบบเดี่ยวในแนวตรงสูง มีความสม่ำเสมอของทิศทางเส้นใยมากกว่า 99% พร้อมคุณสมบัติเชิงกลในแนวแกนที่โดดเด่น เหมาะสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้าง เช่น ผนังด้านข้างตัวรถและคานพื้นขวางที่ต้องรับแรงในแนวยาว ช่วยเพิ่มความสามารถในการรับแรงดึงและแรงดัดขณะลดน้ำหนักได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยลดน้ำหนักได้ 30% - 40% เมื่อเทียบกับวัสดุโลหะแบบดั้งเดิม
• ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์แบบพรีพรก ผลิตจากโครงสร้างผ้าทอแบบเรียบ เส้นทแยง และโครงสร้างผ้าทออื่นๆ มีคุณสมบัติไอโซทรอปในระนาบเดียวกันที่ยอดเยี่ยม และมีความต้านทานการกระแทกและแรงเฉือนได้ดีกว่า สามารถใช้สำหรับชิ้นส่วนต่างๆ เช่น กรอบที่นั่งรถไฟ แผงตกแต่งภายใน ชั้นวางสัมภาระ เป็นต้น ไม่เพียงแต่รับประกันความปลอดภัยด้วยคุณสมบัติทนไฟ แต่ยังเสริมสร้างความสวยงามของพื้นที่ภายในด้วยพื้นผิวของผ้าทอ

สามารถใช้สารเรซินชนิดทนไฟทั้งสองรูปแบบแยกกันหรือรวมกันในการทำชั้นได้ ตัวอย่างเช่น โครงสร้างของยานพาหนะสามารถใช้การออกแบบคอมโพสิตแบบ "เรซินพรีเพร็กแบบเส้นทางเดียว + เรซินพรีเพร็กแบบผ้าทอ" โดยใช้วัสดุแบบเส้นทางเดียวตามแนวยาวเพื่อเพิ่มความแข็งแรง และใช้วัสดุทอแบบเฉพาะจุดเพื่อเพิ่มความต้านทานการกระแทก ทำให้เกิดความสมดุลระหว่างสมรรถนะของโครงสร้างและความต้องการในการใช้งาน

3. มีคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยม สร้างความสมดุลระหว่างน้ำหนักเบาและความมั่นคงของโครงสร้าง

ในฐานะผลิตภัณฑ์เรซินคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็กที่มีสมรรถนะสูง ผลิตภัณฑ์นี้ไม่ได้เสียข้อได้เปรียบด้านกลไกของเส้นใยคาร์บอนเองไป แม้จะมีคุณสมบัติทนไฟ นอกจากนี้ โดยการปรับปรุงกระบวนการยึดเกาะระหว่างเรซินและเส้นใยคาร์บอนให้มีประสิทธิภาพ เรซินสามารถแทรกซึมเข้าสู่พันธะเส้นใยได้อย่างสม่ำเสมอ ลดฟองอากาศและข้อบกพร่องที่ผิวสัมผัส และใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติด้านกลไกของวัสดุคอมโพสิตได้อย่างเต็มที่ หลังจากการทดสอบ วัสดุคอมโพสิตที่ผลิตจากคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็กทนไฟนี้ มีความแข็งแรงต่อแรงดึงที่ 0° สูงกว่า 1800 เมกะปาสกาล โมดูลัสแรงดึงที่ 0° สูงกว่า 120 กิกะปาสกาล และความแข็งแรงต่อแรงโก่งตัวสูงกว่า 1500 เมกะปาสกาล แม้ในสภาพแวดล้อมการใช้งานที่ซับซ้อน เช่น อุณหภูมิและความชื้นสูงในระบบขนส่งทางราง อัตราการคงคุณสมบัติด้านกลไกยังคงอยู่ที่มากกว่า 85% เมื่อเทียบกับวัสดุโลหะทนไฟแบบดั้งเดิม (เช่น อลูมิเนียมอัลลอยด์ทนไฟ) ผลิตภัณฑ์นี้สามารถลดน้ำหนักลงได้ 40%–50% ในขณะที่มีความแข็งแรงของโครงสร้างเท่ากัน ซึ่งช่วยลดการบริโภคพลังงานโดยรวมและแรงกดที่กระทำต่อรางรถไฟโดยตรง สอดคล้องกับแนวโน้มการพัฒนาของระบบขนส่งทางรางในทิศทาง "เบาตัวและประหยัดพลังงาน"

ในเวลาเดียวกัน การควบคุมความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์อย่างเข้มงวดไม่ต่ำกว่า 5% เพื่อให้มั่นใจถึงการกระจายตัวของเส้นใยอย่างสม่ำเสมอในเนื้อผ้าที่เคลือบเรซิน (prepreg) หลีกเลี่ยงคุณสมบัติทางกลที่อ่อนแอซึ่งเกิดจากปริมาณเส้นใยต่ำในบางพื้นที่ มั่นใจในความมั่นคงของโครงสร้างของรถไฟในระยะยาว และลดต้นทุนการบำรุงรักษา

4. กระบวนการที่ยืดหยุ่นเพื่อตอบสนองความต้องการการผลิตขนาดใหญ่สำหรับระบบขนส่งทางราง

เพื่อตอบสนองลักษณะการผลิตชิ้นส่วนระบบขนส่งทางรางที่มี "หลายสเปกและปริมาณมาก" เรซินคาร์บอนไฟเบอร์ชนิดต้านทานไฟชนิดนี้มีความสามารถในการปรับตัวสูงในกระบวนการผลิต สามารถใช้งานร่วมกับกระบวนการผลิตหลักสองแบบ ได้แก่ การขึ้นรูปด้วยความร้อน (hot press molding) และการขึ้นรูปด้วยแรงอัด (compression molding) โดยมีช่วงอุณหภูมิการบ่มที่กว้าง ตั้งแต่ 100 ถึง 160 ℃ บริษัทสามารถปรับพารามิเตอร์การผลิตได้อย่างยืดหยุ่นตามความต้องการของอุปกรณ์และชิ้นส่วนที่มีอยู่ โดยไม่จำเป็นต้องปรับปรุงอุปกรณ์เพิ่มเติม จึงช่วยลดอุปสรรคในการผลิต

• การขึ้นรูปด้วยแรงดันความร้อน: เหมาะสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่และซับซ้อน (เช่น ผนังด้านข้างโดยรวมของตัวรถรถไฟ) โดยวัสดุที่ถูกอัดร่วมล่วงหน้าจะได้รับการบ่มอย่างสมบูรณ์ผ่านการควบคุมแรงดันและอุณหภูมิอย่างสม่ำเสมอในเตาอัดร้อน พื้นผิวของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปมีความเรียบเนียนสูง มีข้อบกพร่องภายในน้อย และมีคุณสมบัติทางกลที่เสถียร สามารถตอบสนองความต้องการทั้งด้านรูปลักษณ์ภายนอกและโครงสร้างของตัวรถรถไฟที่ต้องการคุณภาพสูงทั้งสองด้าน
• การพิมพ์แบบดัน: เหมาะสำหรับชิ้นส่วนมาตรฐานขนาดเล็กและขนาดกลาง (เช่น กรอบที่นั่งและแผ่นตกแต่งภายใน) ซึ่งมีประสิทธิภาพในการขึ้นรูปสูง วงจรการผลิตสั้น เวลาการผลิตในโหมดเดี่ยวสามารถควบคุมให้อยู่ภายใน 30 นาที เหมาะกับจังหวะการผลิตจำนวนมากของระบบขนส่งทางราง และกระบวนการขึ้นรูปแบบอัดสามารถควบคุมความแม่นยำของขนาดชิ้นส่วนได้อย่างแม่นยำ ลดขั้นตอนการแปรรูปเพิ่มเติมในภายหลัง

นอกจากนี้ วัสดุที่ผ่านการอัดรีดล่วงหน้ายังมีความเสถียรสูงในการจัดเก็บ และสามารถเก็บได้นานกว่า 6 เดือนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำที่ -18 ℃ เมื่อนำออกมาแล้วสามารถนำไปผลิตต่อได้ทันทีโดยไม่ต้องให้ความร้อนซ้ำเป็นเวลานาน ช่วยลดเวลาการรอคอยในการผลิตและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต

5. การออกแบบที่แตกต่างอย่างชัดเจน เพื่อสร้างข้อได้เปรียบในการแข่งขันในตลาด

ในกลุ่มผลิตภัณฑ์เพรพเรกที่มีคุณสมบัติทนไฟในประเภทเดียวกัน ผลิตภัณฑ์นี้สร้างข้อได้เปรียบหลักผ่านกลยุทธ์ "ความซ้ำต่ำ + การปรับแต่งสูง" ในด้านหนึ่ง มีการออกแบบที่แตกต่างกันในด้านสูตรเรซิน การเลือกเส้นใย และพารามิเตอร์กระบวนการ เช่น การเติมสารป้องกันการเสื่อมสภาพลงในระบบเรซิน ทำให้อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ในสภาพแวดล้อมที่มีแสงแดดต่อเนื่อง การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความชื้น เช่น ในการขนส่งทางราง สามารถยืดอายุการใช้งานได้มากกว่า 15 ปี ซึ่งเกินอายุเฉลี่ยของผลิตภัณฑ์ทั่วไปที่ 10 ปีอย่างมาก อีกด้านหนึ่ง สามารถให้บริการแบบปรับแต่งตามความต้องการของลูกค้า เช่น การปรับระดับความสามารถในการทนไฟ (ปรับแต่งตามต้องการจาก EN45545 HL1 ถึง HL3) การเพิ่มประสิทธิภาพอุณหภูมิในการทำให้แข็งตัว (เหมาะสมกับช่วงอุณหภูมิของอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน) การปรับความหนาแน่นผิวของเส้นใย (ครอบคลุมตั้งแต่ 100g/㎡ ถึง 600g/㎡) เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะด้านของชิ้นส่วนต่างๆ ในการขนส่งทางราง (ตั้งแต่ชิ้นส่วนโครงสร้างไปจนถึงชิ้นส่วนตกแต่งภายใน) และหลีกเลี่ยงแรงกดดันจากการแข่งขันที่เหมือนกันในตลาด