A-11 เรซินพรีอิมเพรสที่บ่มที่อุณหภูมิต่ำ

ไพรีเพรจคาร์บอนไฟเบอร์ที่ผ่านการอบชื้อที่อุณหภูมิต่ำ: โซลูชันการขึ้นรูปอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับงานด้านพลังงานใหม่และระบบขนส่งทางราง

ความสมดุลระหว่าง "การขึ้นรูปอย่างมีประสิทธิภาพ" และ "สมรรถนะที่เสถียร" เสมอเป็นความท้าทายในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างคอมโพสิตขนาดใหญ่ในสาขาต่างๆ เช่น ยานยนต์พลังงานใหม่ พลังงานลม รถไฟความเร็วสูง และอื่นๆ ไพรอิมพ์กรีดคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้อุณหภูมิต่ำของเรา มีสองชุดอุณหภูมิการบ่ม คือ 80 ℃ และ 90 ℃ โดยครอบคลุมรูปแบบสองแบบ ได้แก่ ไพรอิมพ์กรีดคาร์บอนไฟเบอร์แบบเดี่ยว (unidirectional) และไพรอิมพ์กรีดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ ด้วยคุณสมบัติการซึมผ่านได้ดีเยี่ยม ความยืดหยุ่นสูง และคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยม ทำให้สามารถใช้งานร่วมกับกระบวนการขึ้นรูปทั้งแบบใช้ความร้อนและความดัน (hot press) และแบบไม่ใช้ความร้อน (non hot press) ได้อย่างเหมาะสม จึงเป็นทางเลือกวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง ใช้พลังงานต่ำ และคุณภาพสูงสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่ เช่น ฝาครอบแบตเตอรี่ของยานยนต์พลังงานใหม่ ใบพัดกังหันลม และชิ้นส่วนตัวถังรถไฟความเร็วสูง พร้อมทั้งลบข้อจำกัดของไพรอิมพ์กรีดที่ต้องบ่มที่อุณหภูมิสูงแบบดั้งเดิม ทั้งในด้านต้นทุนการขึ้นรูปและความสามารถในการปรับตัวของกระบวนการผลิต

ข้อได้เปรียบหลัก: การก้าวหน้าสามด้านในด้านการขึ้นรูปที่ใช้พลังงานต่ำ ความเข้ากันได้สูง และสมรรถนะที่มั่นคง

1. การบ่มที่อุณหภูมิต่ำที่ 80 ℃/90 ℃ ช่วยลดการใช้พลังงานและต้นทุนการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ

เมื่อเทียบกับเส้นใยคาร์บอนแบบดั้งเดิมที่ต้องบ่มที่อุณหภูมิเกิน 120 ℃ ผลิตภัณฑ์สองซีรีส์หลักของผลิตภัณฑ์นี้ (ซีรีส์บ่มที่ 80 ℃ และซีรีส์บ่มที่ 90 ℃) ช่วยลดการใช้พลังงานในกระบวนการขึ้นรูปได้อย่างมีพื้นฐาน โดยยกตัวอย่างการผลิตฝาครอบแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่ เมื่อใช้ซีรีส์บ่มที่ 80 ℃ การใช้พลังงานในการขึ้นรูปแต่ละครั้งจะลดลงมากกว่า 40% เมื่อเทียบกับพรีเพรกแบบอุณหภูมิสูงดั้งเดิม; แม้ว่าซีรีส์บ่มที่ 90 ℃ จะมีการใช้พลังงานสูงกว่าเล็กน้อย แต่สามารถใช้งานร่วมกับระบบเรซินได้หลากหลายมากขึ้น เพื่อตอบสนองความต้องการสมรรถนะทางกลที่สูงขึ้นสำหรับใบพัดกังหันลมและชิ้นส่วนตัวถังรถไฟความเร็วสูง

การบ่มที่อุณหภูมิต่ำไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุนการใช้พลังงาน แต่ยังช่วยลดการสึกหรอของอุปกรณ์และลดความเสี่ยงในการผลิต อีกทั้งสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำสามารถยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ให้ความร้อน (เช่น ถังอัดร้อนและเครื่องขึ้นรูป) และลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอุปกรณ์ขององค์กร ในขณะเดียวกันยังช่วยหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนรูปร่างของวัสดุเนื่องจากอุณหภูมิสูง ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่ เช่น ใบพัดกังหันลมที่ยาวกว่า 10 เมตร การบ่มที่อุณหภูมิต่ำสามารถลดแรงดันจากอุณหภูมิในบริเวณต่างๆ ลดโอกาสที่ชิ้นส่วนจะแตกร้าวหรือบิดงอ และในขณะเดียวกันกระบวนการบ่มที่อุณหภูมิต่ำยังไม่จำเป็นต้องใช้เวลานานในการทำให้ร้อนล่วงหน้า ทำให้ระยะเวลาการผลิตต่อรอบลดลง 25% สอดคล้องกับจังหวะการผลิตแบบ "ปริมาณมากและจัดส่งรวดเร็ว" ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ไฟฟ้าและพลังงานลม

2. การคุ้มครองผลิตภัณฑ์หลายรูปแบบ ปรับให้เหมาะสมกับข้อกำหนดด้านสมรรถนะของชิ้นส่วนโครงสร้างที่แตกต่างกัน

ครอบครัวผลิตภัณฑ์รวมถึงเรซินคาร์บอนไฟเบอร์ชนิดอเนกประสงค์และผ้าทอคาร์บอนไฟเบอร์เคลือบเรซิน ซึ่งสามารถเลือกใช้ได้อย่างยืดหยุ่นตามลักษณะการรับแรงและข้อกำหนดในการขึ้นรูปของชิ้นส่วนโครงสร้างในแต่ละสาขา เพื่อให้เกิดข้อได้เปรียบในการออกแบบแบบ "จับคู่ตามความต้องการ"

ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์แบบเดี่ยวทิศทางที่อิมพรีกรีต: ใช้การจัดเรียงเส้นใยคาร์บอนแบบเดี่ยวทิศทางที่มีความตรงสูง โดยมีความสม่ำเสมอของทิศทางเส้นใยมากกว่า 99.5% และมีคุณสมบัติเชิงกลในแนวแกนที่โดดเด่น เหมาะสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่ต้องรับแรงในทิศทางเดียว เช่น คานรับน้ำหนักของฝาครอบชุดแบตเตอรี่ยานยนต์พลังงานใหม่ คานหลักของใบพัดกังหันลม และชิ้นส่วนรองรับตามยาวของตัวถังรถไฟความเร็วสูง ความหนาแน่นถูกควบคุมอย่างเข้มงวดไม่ต่ำกว่า 5% เพื่อให้มั่นใจในการกระจายตัวของเส้นใยที่สม่ำเสมอ ความต้านทานแรงดึงที่ 0° สามารถสูงเกิน 1700MPa และโมดูลัสแรงดึงที่ 0° สูงเกิน 115GPa ซึ่งสามารถตอบสนองข้อกำหนดหลักในการ "ลดน้ำหนัก + ความแข็งแรงสูง" สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่

ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์แบบพรีเพร็ก: ผลิตจากผ้าทอเรียบและผ้าทอเส้นทแยง มีคุณสมบัติการกระจายแรงเท่ากันในระนาบได้ดีเยี่ยม และมีความต้านทานต่อแรงกระแทกและแรงเฉือนที่สูงขึ้น เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อนและต้องการรับแรงหลายทิศทาง เช่น แผ่นป้องกันโครงถังของยานพาหนะพลังงานใหม่ โคนใบพัดกังหันลม และโครงภายในของรถไฟความเร็วสูง โครงสร้างของผ้าช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของวัสดุที่ถูกชุบสารเรซินล่วงหน้า ทำให้วัสดุสามารถแนบสนิทกับพื้นผิวแม่พิมพ์ที่ซับซ้อนได้อย่างแน่นหนา หลังจากการขึ้นรูปแล้ว พื้นผิวของชิ้นงานมีความเรียบเนียนสูง โดยไม่จำเป็นต้องขัดเงาเพิ่มเติม จึงช่วยลดต้นทุนกระบวนการผลิตลงได้อีกขั้น

พรีเพร็กสามารถใช้ในรูปแบบสองชนิดแยกกันหรือรวมกันในการวางชั้นได้ ตัวอย่างเช่น ใบพัดกังหันลมสามารถออกแบบโดยใช้ "พรีเพร็กแบบเส้นใยเดียว (คานหลัก) + พรีเพร็กแบบผ้า (โคนใบพัด)" ซึ่งช่วยถ่วงดุลระหว่างความแข็งแรงตามแนวแกนและความต้านทานแรงเฉือนที่โคนใบพัด ทำให้สามารถใช้ประโยชน์จากข้อดีของผลิตภัณฑ์แต่ละประเภทได้อย่างเต็มที่

3. การเปียกตัวที่ดีเยี่ยมและความสามารถในการปรับตัวทำให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพในการขึ้นรูปชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่

เนื้อคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็กที่ใช้อุณหภูมิต่ำนี้บรรลุการห่อหุ้มคาร์บอนไฟเบอร์อย่างสมบูรณ์ โดยการปรับสูตรเรซินและกระบวนการซึมผ่าน เรซินระบบใช้เรซินอีพ็อกซี่แบบดัดแปลง ซึ่งมีความไหลตัวดี และมีความเข้ากันได้สูงกับคาร์บอนไฟเบอร์ สามารถซึมเข้าไปในเส้นใยคาร์บอนทุกชุด ลดฟองอากาศและข้อบกพร่องที่ผิวสัมผัส และทำให้การซึมผ่านมีความสม่ำเสมอมากกว่า 99% ความสามารถในการเปียกตัวที่ยอดเยี่ยมนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกลของวัสดุคอมโพสิต แต่ยังเสริมความเสถียรภาพต่อสภาพแวดล้อมอีกด้วย แม้ในสภาวะที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงต่ำของยานยนต์พลังงานใหม่ (-40 ℃~85 ℃) และสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่ร้อนชื้นของกังหันลม อัตราการคงคุณสมบัติทางกลของชิ้นส่วนยังคงอยู่มากกว่า 88%

ความสอดคล้องและการพอดีเป็นตัวชี้วัดสำคัญสำหรับการขึ้นรูปชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่ และผลิตภัณฑ์นี้มีประสิทธิภาพโดดเด่นในด้านนี้ ไม่ว่าจะเป็นฝาครอบแบตเตอรี่ของยานพาหนะพลังงานใหม่แบบเรียบ หรือชิ้นส่วนตัวถังรถไฟความเร็วสูงที่มีลักษณะโค้งซับซ้อน เรซินพรีอิมเพรกรีตสามารถยึดติดกับผิวแม่พิมพ์ได้อย่างแน่นหนาโดยไม่มีรอยย่นหรือฟองอากาศ ตัวอย่างเช่น การขึ้นรูปแผ่นผนังด้านข้างตัวถังรถไฟความเร็วสูง (ที่มีรัศมีความโค้งมากกว่า 2 เมตร) เมื่อใช้เรซินพรีอิมเพรกรีตผ้าใยคาร์บอน อัตราการยึดติดจะสูงถึง 99.2% และความคลาดเคลื่อนของขนาดชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปอยู่ในช่วง ±0.5 มม. ซึ่งต่ำกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรมที่กำหนดไว้ที่ ±1 มม. อย่างมาก จึงช่วยลดขั้นตอนการปรับแต่งในกระบวนการประกอบขั้นปลาย

4. เข้ากันได้ทั้งกับกระบวนการอัดร้อนและไม่อัดร้อน ช่วยลดข้อกำหนดขั้นต่ำของอุปกรณ์การผลิต

เพื่อตอบสนองต่อความแตกต่างด้านการติดตั้งอุปกรณ์ของแต่ละองค์กร ผลิตภัณฑ์นี้สามารถใช้งานร่วมได้อย่างสมบูรณ์ทั้งกับกระบวนการขึ้นรูปแบบอัดร้อน (hot press can forming) และกระบวนการขึ้นรูปแบบไม่ใช้อัดร้อน (เช่น การขึ้นรูปแบบอัดแน่น หรือ vacuum bag forming) โดยไม่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนอุปกรณ์เพิ่มเติมจากองค์กร ช่วยลดอุปสรรคในการผลิตลงได้อย่างมาก

การขึ้นรูปแบบอัดร้อน: เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำและสมรรถนะสูงมาก เช่น ชิ้นส่วนโครงสร้างหลักของตัวถังรถไฟความเร็วสูง การควบคุมแรงดันและอุณหภูมิอย่างสม่ำเสมอ (0.5~1.5MPa) ของการอัดร้อนสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการซึมของเรซินในเนื้อผ้า (prepreg) ลดข้อบกพร่องภายใน และรับประกันว่าการแปรผันของสมรรถนะทางกลของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปจะต่ำกว่า 3% เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวดของอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์

การขึ้นรูปแบบไม่ใช้ความร้อน: เช่น การขึ้นรูปแบบอัด (compression molding) เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนฝาครอบแบตเตอรี่ของยานพาหนะพลังงานใหม่และใบพัดกังหันลมในปริมาณมาก โดยมีต้นทุนการลงทุนด้านอุปกรณ์ต่ำและประสิทธิภาพการผลิตสูง; การขึ้นรูปแบบถุงสุญญากาศ (Vacuum bag molding) เหมาะสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่ผลิตเป็นจำนวนมาก หรือผลิตจำนวนน้อย (เช่น ใบพัดกังหันลมที่ยาวกว่า 15 เมตร) ซึ่งทำให้เรซินไหลและระบายอากาศได้โดยอาศัยแรงดันลบจากสุญญากาศ ช่วยลดต้นทุนการขึ้นรูปลงได้ 30% เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีถังอัดความร้อน

ภายใต้กระบวนการทั้งสองแบบ ผลิตภัณฑ์สามารถรักษาระดับการบ่มที่เสถียรได้ — ชุดที่บ่มที่ 80 ℃ ใช้เวลาเพียง 60 นาทีในการบ่มด้วยวิธี vacuum bag molding; ชุดที่บ่มที่ 90 ℃ สามารถลดเวลาการบ่มลงเหลือ 45 นาทีในกระบวนการ compression molding ทำให้เกิดสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและคุณภาพ

5. การออกแบบที่แตกต่าง สร้างอุปสรรคทางการแข่งขันในตลาด

ในกลุ่มผลิตภัณฑ์เพรีเพรกที่ใช้อุณหภูมิต่ำในการบ่มซึ่งอยู่ในประเภทเดียวกันนี้ ในด้านหนึ่ง มีการพัฒนานวัตกรรมที่แตกต่างกันในสูตรเรซิน การเลือกเส้นใย และระบบการบ่ม — ตัวอย่างเช่น มีการเติมสารป้องกันการเสื่อมสภาพชนิดพิเศษลงในเรซิน ทำให้อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งสำหรับกังหันลมยืดหยุ่นยาวนานเกินกว่า 20 ปี ซึ่งมากกว่าอายุเฉลี่ยของผลิตภัณฑ์ประเภทเดียวกันที่ 15 ปี อย่างชัดเจน; อีกด้านหนึ่ง เรามีบริการปรับแต่งตามความต้องการที่ยืดหยุ่น สามารถปรับอุณหภูมิการบ่ม (เช่น รุ่นที่ออกแบบพิเศษที่ 85 ℃) ความหนาแน่นผิวของเส้นใย (ครอบคลุมตั้งแต่ 100 กรัม/ตร.ม. ถึง 800 กรัม/ตร.ม.) และปริมาณเรซิน (ปรับได้ระหว่าง 35% ถึง 50%) ตามความต้องการของลูกค้า เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะทางในแต่ละตลาดย่อย เช่น ยานยนต์พลังงานใหม่ กังหันลม และรถไฟความเร็วสูง และหลีกเลี่ยงแรงกดดันด้านราคาที่เกิดจากการแข่งขันแบบเหมือนกัน