พรีเพรกเส้นใยอะรามิดประสิทธิภาพสูงและเส้นใยผสม | Weihai Dushi

การจำแนกประเภทหลัก: การแบ่งอย่างแม่นยำตามทิศทางของสมรรถนะและสถานการณ์การใช้งาน

แผ่นเรซินอารามิดไฟเบอร์มีระบบหมวดหมู่ที่หลากหลาย สามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลักตามประเภทเรซิน ประเภทเส้นใย คุณสมบัติเชิงหน้าที่ และรูปแบบการจัดวาง ผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดเน้นไปที่การประยุกต์ใช้ในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน เพื่อให้สามารถตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ

1. การแบ่งเขตหน้าที่ตามประเภทเรซิน: เรซินชนิดเทอร์โมเซ็ตติ้งและเทอร์โมพลาสติก

ระบบเรซินเป็นองค์ประกอบหลักที่กำหนดลักษณะการขึ้นรูปและขอบเขตการใช้งานของแผ่นเรซินอารามิดไฟเบอร์ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทพื้นฐาน โดยทั้งสองประเภทมีความแตกต่างกันอย่างชัดเจนในกลไกการแข็งตัวและจุดเน้นด้านคุณสมบัติ

• แผ่นเรซินอารามิดไฟเบอร์แบบเทอร์โมเซ็ตติ้ง: ผลิตจากเรซินอีพอกซี เรซินฟีนอลิก และเรซินไซยานาเทสเตอร์ เป็นต้น ซึ่งต้องใช้การเชื่อมขวางและการทำให้แข็งตัวแบบถาวรโดยอาศัยความร้อนและความดัน ปัจจุบันเป็นกลุ่มผลิตภัณฑ์หลักในตลาด โดยคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 85% ภายในปี 2024 ซึ่งผลิตภัณฑ์ที่ใช้เรซินอีพอกซีเป็นฐานได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนโครงสร้างอากาศยาน อุปกรณ์ป้องกันระดับสูง และสถานการณ์การใช้งานอื่นๆ เนื่องจากมีคุณสมบัติยึดเกาะได้ดีเยี่ยมและคุณสมบัติทางกลที่สมดุล (ความต้านทานแรงดึงสามารถสูงถึง 280 เมกะปาสกาล หรือมากกว่า) ผลิตภัณฑ์ที่ใช้เรซินฟีนอลิกเป็นฐานเน้นคุณสมบัติทนไฟและทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดี มีความหนาแน่นของควันต่ำขณะเผาไหม้ จึงเหมาะสำหรับการตกแต่งภายในตู้โดยสารระบบขนส่งรางและชิ้นส่วนที่ต้องการความทนไฟบนเรือเดินทะเล ผลิตภัณฑ์ที่ใช้เรซินไซยานาเทสเตอร์เป็นฐานมีคุณสมบัติไดอิเล็กตริกต่ำ โดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ≤ 2.8 เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมความถี่สูง เช่น ฝาครอบเรดาร์ และเสาอากาศ 5G คุณลักษณะหลักของเส้นใยอารามิดชนิดนี้ในรูปแบบ preform คือโครงสร้างที่มีความมั่นคงและมีคุณสมบัติต้านทานการคลานได้ดีเยี่ยมหลังจากการทำให้แข็งตัว แต่มีระยะเวลาในการขึ้นรูปที่ค่อนข้างยาว (โดยทั่วไป 40-90 นาที) และมีความยากลำบากในการนำกลับมาใช้ใหม่
  
• ไฟเบอร์อารามิดแบบเทอร์โมพลาสติกพรีเรก: โดยใช้เรซินที่สามารถหลอมได้ เช่น โพลีเอทเธอร์เอทเธอร์คีโตน (PEEK), โพลีแอมไมด์ (PA), และโพลีฟีนิลีนซัลไฟด์ (PPS) ซึ่งมีคุณสมบัติย้อนกลับได้ คือ "ให้ความร้อนแล้วอ่อนตัว เมื่อเย็นตัวจะแข็งตัว" และเติบโตอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยมีส่วนแบ่งตลาดถึง 15% ภายในปี 2024 ข้อได้เปรียบที่โดดเด่น คือ มีประสิทธิภาพในการขึ้นรูปสูง ซึ่งช่วยลดระยะเวลาไซเคิลลงมากกว่า 60% เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์เทอร์โมเซ็ตติ้ง เวลาการขึ้นรูปแต่ละครั้งสามารถควบคุมให้อยู่ในช่วง 15-30 นาที และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ จึงตอบสนองความต้องการในการผลิตจำนวนมากของแผ่นป้องกันแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่ อุปกรณ์กีฬาระดับสูง เป็นต้น ตัวอย่างเช่น ฝาครอบชุดแบตเตอรี่รถยนต์ที่ทำจากพรีเพรพอารามิดชนิด PA มีความแข็งแรงต่อแรงกระแทก 120 กิโลจูล/ตารางเมตร ซึ่งเบากว่าฝาครอบโลหะแบบดั้งเดิมถึง 45% หลังจากการชน ความเสียหายบางส่วนสามารถซ่อมแซมได้โดยการให้ความร้อน
  

2. ตามประเภทไฟเบอร์อารามิด: การแยกแยะแหล่งที่มาของสมรรถนะพื้นฐาน

คุณสมบัติของเส้นใยอารามิดเองให้พื้นผิวประสิทธิภาพที่แตกต่างกันสำหรับพรีเพร็กเส้นใยอารามิด แบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก ซึ่งปรับให้เหมาะกับความต้องการด้านความแข็งแรงและต้นทุนที่แตกต่างกัน:

• พรีเพร็กจากเส้นใยพาราอารามิด (PPTA): เป็นประเภทระดับสูงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด มีความต้านทานแรงดึงของเส้นใยเกิน 3.6 GPa โมดูลัส 120 GPa และสามารถทนต่อแรงกระแทกได้มากกว่าเหล็กถึง 5 เท่า โดยส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ และอุตสาหกรรมทางทหาร ที่มีข้อกำหนดด้านสมรรถนะอย่างเข้มงวด ตัวอย่างเช่น พรีเพร็กเส้นใยอารามิด Kevlar® ของ DuPont ที่ทำจากเส้นใย 49 ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการเสริมโครงซี่โครงลำตัวเครื่องบินและหมวกกันกระสุน โดยมีระดับการป้องกันกระสุนสูงสุดถึง NIJ III
  
• พรีเพร็กจากเส้นใยเมตาอารามิด (PMIA): ด้วยคุณสมบัติทนการกัดกร่อนและทนไฟเป็นหัวใจหลัก สามารถใช้งานได้ยาวนานที่อุณหภูมิสูงกว่า 200 ℃ หลังจากแช่ในสารละลายกรดซัลฟิวริก 50% เป็นเวลา 1,000 ชั่วโมง อัตราการเสื่อมสภาพของสมรรถนะเชิงกลน้อยกว่า 8% ทำให้เหมาะสำหรับการป้องกันท่อทางเคมี วัสดุกรองที่ใช้อุณหภูมิสูง และสถานการณ์อื่นๆ Teijinconex เช่น Emperor's aramid ® Prepreg ที่ทำจากเส้นใย ใช้เป็นชั้นป้องกันการกัดกร่อนสำหรับถังเก็บสารเคมี
  
• Co aramid based prepreprereg: รวมข้อดีของเส้นใยพาราอารามิดและเมตาอารามิดเข้าไว้ด้วยกัน โดยมีต้นทุนลดลงมากกว่า 30% เมื่อเทียบกับพาราอารามิดแบบบริสุทธิ์ และมีความแข็งแรงแรงดึงอยู่ที่ 2.8 GPa เหมาะสำหรับอุปกรณ์กีฬาระดับสูง ภายในรถยนต์ และสถานการณ์ระดับกลางถึงสูงที่ต้องคำนึงถึงต้นทุน เช่น ไม้แบดมินตัน และพนักพิงเบาะแข่งรถ
  

3. การจัดเรียงเส้นใย: การออกแบบเพื่อแยกสมรรถนะเชิงกลสำหรับเส้นใยแบบเดี่ยว (Unidirectional) และแบบถัก (Braided)

การจัดเรียงเส้นใยอารามิดมีผลโดยตรงต่อคุณสมบัติทางกลแบบมีทิศทางของแผ่นเรซินเส้นใยอารามิด ซึ่งแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักสำหรับสถานการณ์รับแรงที่แตกต่างกัน:

• แผ่นเรซินเส้นใยอารามิดแบบเดี่ยวทิศทาง: เส้นใยอารามิดถูกจัดเรียงขนานกันไปในทิศทางเดียว โดยมีความสม่ำเสมอของทิศทางมากกว่า 99.6% ส่งผลให้วัสดุมีคุณสมบัติเชิงกลสูงสุดตามแนวแกนของเส้นใย โมดูลัสการดึงสามารถสูงได้ถึงมากกว่า 110 GPa ในขณะที่คุณสมบัติในแนวขวางมีความอ่อนแอ относительноกัน ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ใช้เป็นหลักสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่สามารถรองรับแรงในทิศทางเดียว เช่น ชั้นป้องกันแรงกระแทกของปีกเครื่องบิน ชิ้นส่วนป้องกันขอบใบพัดกังหันลม แถบเสริมความแข็งแรงสำหรับสะพาน เป็นต้น โดยผ่านการออกแบบการซ้อนหลายทิศทาง สามารถตอบสนองความต้องการภายใต้แรงกดดันที่ซับซ้อนได้ ความหนาแน่นผิวของมันครอบคลุมตั้งแต่ 50 กรัม/ตร.ม. ถึง 400 กรัม/ตร.ม. และสามารถเลือกใช้ได้อย่างแม่นยำตามขนาดของแรงที่กระทำ ตัวอย่างเช่น ขอบใบพัดกังหันลม 10 เมกะวัตต์ ทำจากเส้นใยอารามิดแบบเดียวทิศทาง (unidirectional) ชนิด prereg 200 กรัม/ตร.ม. ซึ่งสามารถเพิ่มความสามารถในการต้านทานแรงกระแทกจากฟ้าผ่าได้ถึง 60%
  
• เส้นใยอารามิดแบบทอพร้อมเรซิน (prereg) เส้นใยอารามิดถูกทอและจัดเรียงในรูปแบบต่างๆ เช่น การทอแบบธรรมดา การทอแบบทเวล การทอแบบซาติน และวิธีอื่นๆ โดยมีการกระจายสมดุลของคุณสมบัติทางกลหลายทิศทาง พร้อมความสามารถในการห่อพับและการต้านทานการตัดที่ดีกว่า ผลิตภัณฑ์ที่ทอแบบธรรมดาจะมีโครงสร้างแน่นและทนต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม จึงเหมาะสำหรับอุปกรณ์ป้องกัน เช่น เสื้อกั๊กป้องกันกระสุนและถุงมือกันแทง ผลิตภัณฑ์ที่ทอแบบทเวลมีความยืดหยุ่นยอดเยี่ยม สามารถปรับเข้ากับพื้นผิวโค้งซับซ้อนได้ดี ใช้เป็นชั้นป้องกันแรงกระแทกของตัวเรือและคานกันชนประตูรถยนต์ ผลิตภัณฑ์ที่ทอแบบซาตินโดดเด่นด้วยความแข็งแรงต่อการฉีกขาดสูง โดยมีความแข็งแรงต่อการฉีกขาดสูงสุดถึง 80 กิโลนิวตันต่อเมตร เหมาะสำหรับชิ้นส่วนภายในอากาศยานและผ้าเต็นท์ระดับสูง ผลิตภัณฑ์ที่มีวิธีการทอแตกต่างกันสามารถจับคู่กับข้อกำหนดความหนาของเส้นใย (line density) ตั้งแต่ 100D ถึง 1000D ได้ ทำให้เกิดทางเลือกหลากหลายตั้งแต่พื้นผิวละเอียดไปจนถึงโครงสร้างหยาบ
  

4. หมวดหมู่ผลิตภัณฑ์ที่ปรับแต่งตามความต้องการเฉพาะสำหรับสถานการณ์พิเศษตามลักษณะการทำงาน

เพื่อตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมสุดขั้วหรือความต้องการพิเศษ ไฟเบอร์อารามิดชนิดพรีเพร็ปได้พัฒนาหมวดหมู่ย่อยเชิงหน้าที่หลายประเภท ซึ่งกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการขยายขอบเขตการใช้งาน:

• ไฟเบอร์อารามิดพรีเพร็ปทนต่ออุณหภูมิสูง: ใช้เรซินโพลีอิไมด์ที่ผ่านการปรับปรุง สามารถใช้งานต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 250-350 ℃ โดยยังคงอัตราการรักษากำลังดึงไว้มากกว่า 85% ตัวอย่างเช่น Kevlar® Prepreg ของ DuPont ที่ทำจากไฟเบอร์ 149 ร่วมกับเรซินโพลีอิไมด์ ใช้ในชิ้นส่วนฉนวนรอบเครื่องยนต์อากาศยาน และแผ่นบุภายในท่อปล่อยจรวด
  
• ไฟเบอร์อารามิดพรีเพร็ปทนไฟ: อาศัยคุณสมบัติการทนไฟตามธรรมชาติของเมต้าอะรามิด ร่วมกับเรซินทนไฟที่ไม่มีฮาโลเจน ทำให้สามารถทนไฟได้ระดับ UL94 V0 และไม่ปล่อยก๊าซพิษออกมาในระหว่างการเผาไหม้ ค่าความหนาแน่นของควัน (SDR) ต่ำกว่า 15 เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการการป้องกันไฟไหม้อย่างเข้มงวด เช่น ภายในตู้รถไฟใต้ดินและผนังกั้นห้องโดยสารเครื่องบิน
  
• เส้นใยอะรามิดชนิดต้านทานไฟฟ้าสถิตย์ แบบพรีเพรก: เติมสารกรอกนำไฟฟ้า (เช่น นาโนทูบคาร์บอน) ลงในเรซิน เพื่อควบคุมความต้านทานผิวอยู่ระหว่าง 10⁶ - 10⁸ Ω โดยยังคงไว้ซึ่งความต้านทานแรงกระแทก เหมาะสำหรับอุปกรณ์ป้องกันใต้ดินในเหมืองถ่านหิน กล่องกันไฟฟ้าสถิตย์สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และสถานการณ์อื่นๆ
  
• เส้นใยอะรามิดชนิดทนต่อสภาพอากาศ แบบพรีเพรก: เรซินมีการเติมส่วนประกอบที่ป้องกันรังสียูวีและป้องกันการเสื่อมสภาพ ทำให้อัตราการลดลงของคุณสมบัติทางกลน้อยกว่า 10% หลังจากการใช้งานกลางแจ้งเป็นระยะเวลาห้าปี เหมาะสำหรับป้ายโฆษณาภายนอกอาคาร ปลอกป้องกันสายเคเบิลแรงดันสูง อุปกรณ์พลังงานลมนอกชายฝั่ง และสถานการณ์อื่นๆ
  

จุดเด่นหลัก: หกคุณลักษณะสำคัญที่เปลี่ยนแปลงมูลค่าการใช้งานของวัสดุ
ไพร์ฟอร์มไฟเบอร์อารามิดโดดเด่นท่ามกลางวัสดุคอมโพสิตจำนวนมาก และกลายเป็น "วัสดุจำเป็น" สำหรับการป้องกันระดับสูงและการผลิตความแม่นยำ เนื่องจากข้อได้เปรียบที่ครอบคลุมในด้านการต้านทานแรงกระแทก น้ำหนักเบา ความมั่นคง และมิติอื่นๆ คุณลักษณะเหล่านี้ร่วมกันสร้างตำแหน่งทางการตลาดที่ไม่มีใครแทนที่ได้

1. ประสิทธิภาพการต้านทานแรงกระแทกและการตัดที่สูงสุด

ความต้านทานการกระแทกคือข้อได้เปรียบหลักของเส้นใยอารามิดพรีเพริก (Aramid fiber prepreg) โดยความเหนียวสูงของเส้นใยอารามิดและผลการยึดเกาะของเรซินทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบ ส่งผลให้วัสดุมีความสามารถในการดูดซับพลังงานได้อย่างยอดเยี่ยม ความเหนียวต่อการกระแทกของพรีเพรกลำดับพาราอารามิดทั่วไปสามารถสูงถึงมากกว่า 150 กิโลจูลต่อตารางเมตร ซึ่งสูงกว่าวัสดุพรีเพรกลำเส้นคาร์บอนถึงสามเท่า และสูงกว่าเหล็กถึงแปดเท่า ในด้านการป้องกันกระสุน แผ่นกันกระสุนที่ทำจากชั้นลามิเนตของเส้นใยอารามิดพรีเพรกลำเดี่ยว 100 กรัมต่อตารางเมตร สามารถทนต่อแรงกระแทกจากกระสุนปืนพกขนาด 9 มม. ได้ โดยมีน้ำหนักเพียง 1/5 ของแผ่นเหล็กที่มีระดับการป้องกันเท่ากัน ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การใช้ชั้นป้องกันการกระแทกจากเส้นใยอารามิดพรีเพริกบนโครงลำเครื่องบิน ช่วยลดพื้นที่ความเสียหายของโครงสร้างลงได้ถึง 70% เมื่อเกิดเหตุการณ์นกชนเครื่องบิน ด้านพลังงานใหม่ การนำวัสดุนี้มาใช้ป้องกันแบตเตอรี่สามารถลดความเสี่ยงของการเกิดภาวะความร้อนเกินควบคุม (thermal runaway) ได้อย่างมากผ่านการทดสอบความปลอดภัย เช่น การทิ่มด้วยเข็มและการบีบอัด นอกจากนี้ ความสามารถในการต้านทานการตัดก็โดดเด่นอย่างยิ่ง โดยระดับการต้านทานการตัดของเส้นใยอารามิดพรีเพริกแบบทอ 200 กรัมต่อตารางเมตร อยู่ในระดับ EN 388 ระดับ 5 ซึ่งสูงกว่าวัสดุเส้นใยทั่วไปอย่างมาก

2. เบาะน้ำหนักเบาและสมดุลเชิงกลได้อย่างยอดเยี่ยม

ไฟเบอร์อารามิดพรีเพรพผสานข้อดีด้านสมรรถนะของเส้นใยอารามิดและเรซินได้อย่างลงตัว ทำให้บรรลุจุดสมดุลสูงสุดในด้าน "ความแข็งแรงสูง + น้ำหนักเบา" ความหนาแน่นของมันมีเพียง 1.4–1.6 กรัม/ซม.³ ซึ่งน้อยกว่าเหล็กถึง 1/5 และน้อยกว่าโลหะผสมอลูมิเนียมเพียงครึ่งเดียว ในขณะที่ความต้านทานแรงดึงสามารถสูงถึง 280–350 เมกกะปาสกาล เทียบเท่ากับเหล็กธรรมดา ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ชิ้นส่วนตกแต่งภายในเครื่องบินและโครงสร้างเสริมที่ผลิตจากไฟเบอร์อารามิดพรีเพรพสามารถลดน้ำหนักได้มากกว่า 300 กิโลกรัมต่อเครื่องบิน ส่งผลให้ลดการใช้เชื้อเพลิงโดยตรงได้ 8%–10%; ในภาคยานยนต์ การใช้วัสดุนี้ในการผลิตตัวถังรถแข่งสามารถลดน้ำหนักได้ 55% เมื่อเทียบกับตัวถังที่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียม ในขณะที่เพิ่มความสามารถในการต้านทานแรงกระแทกได้ถึง 40%; ในด้านอุปกรณ์กีฬา ก้านไม้กอล์ฟที่ใช้พรีเพรพชนิดอารามิด 1K สามารถลดน้ำหนักได้ 25% เพิ่มความเร็วของการสวิงได้ 10% และเพิ่มระยะการตีไกลขึ้น 15 หลา นอกจากนี้ สมบัติทางกลของวัสดุยังมีความสมดุลที่ยอดเยี่ยม โดยมีค่าโมดูลัสการดัดงอสูงถึง 80–110 จิกะปาสกาล ไม่เกิดการเปลี่ยนรูปง่ายภายหลังการใช้งานต่อเนื่อง เป็นเวลานาน เหมาะสำหรับสถานการณ์โครงสร้างที่ต้องรับน้ำหนักต่างๆ

3. ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมและความทนทานในทุกสถานการณ์

ไฟเบอร์อารามิดแบบพรีเพรพมีความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อมที่ดีกว่าวัสดุทั่วไปอย่างมาก ทำให้เป็นทางเลือกที่น่าเชื่อถือสำหรับสภาพการทำงานที่ซับซ้อน ในด้านความต้านทานการกัดกร่อน พรีเพรพเมตาอารามิดสามารถมีอายุการใช้งานเกิน 15 ปีในสภาวะแวดล้อมที่มีกรดเข้มข้น เบสเข้มข้น ละอองเกลือ และอื่น ๆ ในการประยุกต์ใช้กับเรือทะเล ชั้นป้องกันตัวเรือที่ผลิตจากวัสดุนี้สามารถทนต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลได้ และยืดอายุรอบการบำรุงรักษาได้นานขึ้นถึงสามเท่า เมื่อเทียบกับแผ่นเหล็กชุบสังกะสี ส่วนด้านความต้านทานต่อสภาพอากาศ ผลิตภัณฑ์ที่ผสมสารป้องกันรังสี UV มีอัตราการคงสีไว้ได้มากกว่า 90% หลังจากการใช้งานกลางแจ้งเป็นระยะเวลา 5 ปี โดยไม่เกิดการแตกร้าวหรือผุยผง ด้านความต้านทานต่ออุณหภูมิ ผลิตภัณฑ์ชนิดทนความร้อนสูงสามารถใช้งานระยะสั้นที่อุณหภูมิ 350 ℃ และใช้งานระยะยาวที่ 250 ℃ พร้อมประสิทธิภาพที่มั่นคงในสถานการณ์ที่มีอุณหภูมิสูง เช่น เตาอุตสาหกรรมและเครื่องยนต์อากาศยาน ด้านความต้านทานต่อการเหนื่อยล้าภายใต้สภาวะโหลดแบบหมุนเวียน ค่าความสามารถในการคงความแข็งแรงต่อการเหนื่อยล้าอยู่ที่มากกว่า 90% สูงกว่าค่าเฉลี่ยของอุตสาหกรรมถึง 12 เปอร์เซ็นต์พอยต์ หลังจากใช้วัสดุนี้ อายุการใช้งานของใบพัดกังหันลมสามารถยืดอายุการใช้งานได้มากกว่า 25 ปี

4. ความสามารถในการปรับแต่งที่ยืดหยุ่นสูง

เส้นใยอารามิดแบบพรีเพรพสามารถปรับแต่งพารามิเตอร์ด้านมิติได้ครบถ้วน ตรงกับความต้องการเฉพาะของอุตสาหกรรมต่างๆ อย่างแม่นยำ ระบบเรซินสามารถปรับเปลี่ยนตามสถานการณ์ เช่น เรซินโพลีไมได์ทนความร้อนสูงสำหรับงานการบิน และเรซินอีพ็อกซี่ที่แข็งตัวเร็วสำหรับยานยนต์; ความแม่นยำในการควบคุมปริมาณเรซินอยู่ที่ ±0.5% ช่วยให้มั่นใจในความสม่ำเสมอของสมรรถนะผลิตภัณฑ์; สามารถเลือกชนิดของเส้นใยได้ตามต้องการ โดยมีการจัดชุดผสมที่ยืดหยุ่นระหว่างเส้นใยอารามิดแบบพาโร, เมตา หรือโคอารามิด; ความกว้างรองรับการปรับแต่งตั้งแต่ 0.3 ม. ถึง 2.0 ม. ซึ่งผลิตภัณฑ์ขนาดกว้าง 2.0 ม. สามารถใช้กับตัวเรือขนาดใหญ่ ลดจำนวนรอยต่อของตะเข็บลงได้มากกว่า 60%; ฟังก์ชันพิเศษสามารถรวมและซ้อนทับกันได้ เช่น "กันไฟ + ป้องกันไฟฟ้าสถิต", "ทนความร้อนสูง + ทนต่อการกัดกร่อน" และฟังก์ชันคอมโพสิตอื่นๆ ตัวอย่างเช่น Aramid fiber prereg ซึ่งเป็นฟังก์ชันคอมโพสิตที่ใช้ในอุปกรณ์ป้องกันสำหรับงานใต้ดินในเหมืองถ่านหิน ไม่เพียงแต่ผ่านเกณฑ์การกันไฟระดับ UL94 V0 เท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติต้านทานไฟฟ้าสถิต และยังคงรักษาระดับความสามารถในการทนต่อแรงกระแทกไว้ได้

5. การปรับตัวของกระบวนการและการขึ้นรูปที่มีประสิทธิภาพยอดเยี่ยม

เส้นใยอารามิดแบบพรีเรกสามารถใช้งานร่วมกับกระบวนการขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิตหลักๆ ได้หลากหลาย เช่น การขึ้นรูปด้วยความร้อนในแม่พิมพ์อัดร้อน การขึ้นรูปโดยการอัดขึ้นรูป การใช้ถุงสุญญากาศ และการพันทับ โดยเหมาะสมกับความต้องการต่างๆ ตั้งแต่การผลิตชิ้นงานตามสั่งรายชิ้นไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก กระบวนการอัดขึ้นรูปเหมาะสำหรับชิ้นส่วนมาตรฐาน เช่น ฝาครอบชุดแบตเตอรี่ และแผ่นเสียบกันกระสุน ซึ่งสามารถควบคุมเวลาการผลิตต่อโหมดเดี่ยวไว้ภายใน 15-30 นาที และมีความผิดพลาดของความแม่นยำด้านมิติไม่เกิน ±0.2 มม. การขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์อัดร้อนเหมาะสำหรับชิ้นส่วนระดับสูงในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ โดยอัตราการเกิดข้อบกพร่องภายในผลิตภัณฑ์จะต่ำกว่า 0.3% เมื่อควบคุมแรงดันที่ 0.8-1.2 เมกะพาสกาล และควบคุมอุณหภูมิที่ 120-200 องศาเซลเซียส ส่วนการขึ้นรูปแบบพันทับ เหมาะสำหรับชิ้นส่วนทรงกระบอก เช่น ท่อและถังความดัน การจัดเรียงเส้นใยอารามิดในแนวเฉพาะทำให้อัตราส่วนความแข็งแรงตามแนวแกนและแนวรอบวงของผลิตภัณฑ์อยู่ที่ 4:1 ซึ่งตอบสนองความต้องการในการขนส่งภายใต้ความดันสูง นอกจากนี้ สถานะกึ่งแข็งตัว (semi cured) ยังทำให้วัสดุตัดและวางได้ง่าย โดยมีอัตราการสูญเสียเพียง 3%-5% เท่านั้น ต่ำกว่ากระบวนการขึ้นรูปแบบเปียก (wet forming) แบบดั้งเดิมที่มีอัตราการสูญเสีย 15%-20% อย่างมาก จึงช่วยลดของเสียจากวัสดุได้อย่างมาก

6. ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนและผลประโยชน์ตลอดรอบอายุการใช้งานทั้งหมด

แม้ว่าต้นทุนการจัดซื้อเบื้องต้นของเส้นใยอารามิด prereg จะสูงกว่าวัสดุแบบดั้งเดิม แต่ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน (full lifecycle cost) ถือว่ามีนัยสำคัญ ในภาคอุตสาหกรรมกลาโหมและทหาร คุณสมบัติน้ำหนักเบาสามารถลดต้นทุนการขนส่งอุปกรณ์ได้ 40% และเพิ่มความสามารถในการเคลื่อนย้ายของอุปกรณ์; ในภาคพลังงานใหม่ การใช้วัสดุชนิดนี้เพื่อปกป้องแบตเตอรี่ ทำให้อัตราผ่านการทดสอบความปลอดภัยเพิ่มขึ้น 80% ช่วยหลีกเลี่ยงความสูญเสียมหาศาลจากอุบัติเหตุด้านความปลอดภัย; ในภาคอุปกรณ์อุตสาหกรรม ความสามารถต้านทานการกัดกร่อนสามารถยืดระยะเวลาการบำรุงรักษาอุปกรณ์จาก 1 ปี เป็น 5 ปี ลดต้นทุนการบำรุงรักษาลง 70%; ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การลดน้ำหนักเครื่องบินหนึ่งลำลง 300 กิโลกรัม สามารถประหยัดค่าเชื้อเพลิงได้ประมาณ 1.2 ล้านหยวนต่อปี นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์เทอร์โมพลาสติกสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งช่วยลดต้นทุนวัตถุดิบ โดยวัสดุที่รีไซเคิลแล้วยังคงประสิทธิภาพได้มากกว่า 75% และสามารถนำไปผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างระดับรองได้

จุดขายของกระบวนการ: การควบคุมอย่างแม่นยำและการเพิ่มมูลค่าตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

ความโดดเด่นของเส้นใยอารามิดพรีเพรพ (Aramid fiber preprep) อยู่ที่กระบวนการผลิตที่แม่นยำและการควบคุมคุณภาพตลอดกระบวนการผลิต ระบบกระบวนการไม่เพียงแต่รับประกันความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ แต่ยังทำให้เกิดสมดุลที่เหมาะสมระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน กลายเป็นแกนหลักที่สนับสนุนความสามารถในการแข่งขันของหมวดหมู่

1. กระบวนการผลิตหลัก: การรับประกันสองชั้นด้วยวิธีแบบหลอมร้อนและวิธีการแช่แบบสารละลาย

อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้กระบวนการซึมผ่านสองแบบหลัก ซึ่งสามารถเลือกใช้ได้อย่างยืดหยุ่นตามตำแหน่งผลิตภัณฑ์และความต้องการด้านคุณภาพ เพื่อรับประกันความเสถียรของประสิทธิภาพของเส้นใยอารามิดพรีเพรพ

• กระบวนการหลอมร้อน: อุ่นเรซินที่อุณหภูมิ 90-130 ℃ เพื่อลดความหนืด จากนั้นเคลือบเรซินให้ทั่วพื้นผิวของเส้นใยอารามิดด้วยลูกกลิ้งรีดร้อนแบบแม่นยำ แล้วจึงทำให้เย็นอย่างรวดเร็วถึงอุณหภูมิห้องผ่านลูกกลิ้งระบายความร้อน เพื่อให้เกิดการก่อตัวกึ่งสำเร็จรูปและขึ้นรูปสมบูรณ์ ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการนี้คือไม่มีสารตกค้างจากตัวทำละลาย การควบคุมปริมาณเรซินอย่างแม่นยำถึง ±0.5% และการจัดเรียงเส้นใยที่มีความสม่ำเสมอสูง ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตพรีเพรก (prepreg) เส้นใยอารามิดเกรดสูงสำหรับการประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ โดยพรีเพรกซีรีส์ Kevlar® จาก DuPont ทั้งหมดใช้กระบวนการนี้ ซึ่งควบคุมแรงดัน (0.6-1.0 MPa) และความเร็ว (4-8 ม./นาที) ของลูกกลิ้งรีดร้อนด้วยระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อให้มั่นใจว่าความคลาดเคลื่อนในการกระจายตัวของเรซินต่อผลิตภัณฑ์หนึ่งตารางเมตรน้อยกว่า 0.3%
  
• กระบวนการแช่เรซินแบบโซลูชัน: เรซินจะถูกละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น อะซิโตน และไซลีน เพื่อสร้างสารละลายที่มีความหนืดต่ำ หลังจากไฟเบอร์อารามิดถูกเรซินซึมเข้าไปอย่างทั่วถึงในถังซึมผ่าน ตัวทำละลายจะระเหยออกไปผ่านช่องทางการอบแห้งด้วยลมร้อนหลายขั้นตอน (เกรเดียนต์อุณหภูมิ 60-130 ℃) สุดท้ายจึงเกิดเป็นสถานะกึ่งแข็งตัว กระบวนการและอุปกรณ์นี้มีต้นทุนการลงทุนต่ำและมีประสิทธิภาพการผลิตสูง (ด้วยความเร็วสายการผลิต 12-18 ม./นาที) ทำให้เหมาะสมสำหรับการผลิตชิ้นงานต้นแบบไฟเบอร์อารามิดทั่วไปในปริมาณมาก เพื่อแก้ปัญหาเรื่องสารตกค้างของตัวทำละลาย อุตสาหกรรมได้นำเทคโนโลยีการกำจัดด้วยแรงดันต่ำและการอบแห้งภายใต้บรรยากาศไนโตรเจนมาใช้อย่างแพร่หลาย ซึ่งสามารถลดปริมาณตัวทำละลายตกค้างให้ต่ำกว่า 0.08% และป้องกันข้อบกพร่องเช่น ฟองอากาศและการแยกชั้นหลังจากผลิตภัณฑ์แข็งตัว
  

2. จุดควบคุมกระบวนการหลัก: กระบวนการสำคัญ 5 ประการที่กำหนดสมรรถนะ

ความเสถียรด้านคุณภาพของเส้นใยอารามิดแบบพรีเรกเกิดจากการควบคุมอย่างแม่นยำตลอดกระบวนการผลิต โดยมีห้าขั้นตอนสำคัญที่กำหนดโดยตรงต่อสมรรถนะสุดท้ายของผลิตภัณฑ์:

• การบำบัดผิวของเส้นใยอารามิด: พื้นผิวของเส้นใยอารามิดมีความเรียบลื่นและยึดเกาะกับเรซินได้ไม่ดี จึงจำเป็นต้องผ่านกระบวนการบำบัดด้วยพลาสมาออกซิเดชัน หรือเคลือบด้วยสารเชื่อมประสาน (coupling agent) เพื่อเพิ่มหมู่ที่มีปฏิกิริยาบนพื้นผิวเส้นใย หลังการบำบัด ความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างเส้นใยกับเรซินจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 45% ซึ่งช่วยแก้ปัญหาการแยกชั้นและการหลุดลอกที่มักเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์แบบดั้งเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังช่วยเพิ่มความต้านทานต่อแรงกระแทกของพรีเพร็กที่ใช้เส้นใยพาราอารามิดเป็นฐานได้ถึง 30%
  
• การปรับสูตรเรซินอย่างแม่นยำ: ตามข้อกำหนดด้านฟังก์ชันของผลิตภัณฑ์ จะมีการผสมเรซิน ตัวทำให้แข็ง สารเติมแต่ง และส่วนผสมอื่นๆ ในสัดส่วนที่แม่นยำ ตัวอย่างเช่น ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการคุณสมบัติกันไฟจะต้องเติมสารหน่วงการลุกไหม้ชนิดฟอสฟอรัส-ไนโตรเจนในสัดส่วน 18% - 25% พร้อมทั้งเติมสารป้องกันหยด 0.8%; สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ทนต่ออุณหภูมิสูง จะต้องปรับอัตราส่วนของเรซินโพลีอิไมด์และตัวทำให้แข็ง เพื่อให้มั่นใจถึงความหนาแน่นของการเกิดพันธะข้าม; ส่วนผลิตภัณฑ์ที่ต้านทานไฟฟ้าสถิตย์ควรกระจายคาร์บอนนาโนทิวบ์ 5% - 8% อย่างสม่ำเสมอ เพื่อหลีกเลี่ยงการนำไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอ สูตรดังกล่าวจะถูกจัดเตรียมโดยใช้ระบบผสมอัตโนมัติเต็มรูปแบบและระบบกระจายด้วยคลื่นอัลตราโซนิก โดยควบคุมความผิดพลาดไว้ภายใน ±0.1%
  
• การควบคุมพารามิเตอร์การซึมผ่านแบบไดนามิก: การปรับความเร็ว การอุ่น และแรงดันในการอัดเรซินแบบเรียลไทม์ตามความหนาแน่นเชิงเส้นของเส้นใยอารามิดและความหนืดของเรซิน ตัวอย่างเช่น ความเร็วในการจุ่มผลิตภัณฑ์ชุดเส้นใยขนาด 100D จะถูกควบคุมที่ 6-8 เมตร/นาที และลดแรงดันลงเหลือ 0.5 เมกะพาสกาล เพื่อป้องกันการขาดของเส้นใย; ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ชุดเส้นใยหยาบขนาด 1000D สามารถเพิ่มความเร็วได้ถึง 15 เมตร/นาที และเพิ่มแรงดันเป็น 0.9 เมกะพาสกาล เพื่อให้มั่นใจว่าเรซินแทรกซึมเข้าไปภายในเส้นใยได้อย่างทั่วถึง
  
• การควบคุมการบ่มขั้นตอน B-stage อย่างแม่นยำ: โดยการปรับอุณหภูมิและเวลาในการอบแห้ง ควบคุมระดับการบ่มของเรซินให้อยู่ในสถานะกึ่งบ่มที่ 35% - 45% เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ยังคงมีความเหนียวในระดับหนึ่ง ทำให้สะดวกต่อการซ้อนชั้น และหลีกเลี่ยงการบ่มตัวสมบูรณ์ก่อนกำหนด มีการตรวจสอบระดับการบ่มแบบเรียลไทม์โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์พลังงานแฝงด้วยคาลอรีมิเตอร์แบบสแกนเชิงอนุพันธ์ (DSC) และการวิเคราะห์กลไกเชิงพลวัต (DMA) โดยมีค่าคลาดเคลื่อนไม่เกิน 2%
  
• การตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปอย่างเข้มงวด: ผลิตภัณฑ์แต่ละล็อตต้องผ่านการทดสอบหลายขั้นตอน รวมถึงปริมาณเรซิน (ความแม่นยำ ± 0.1%) ความหนาแน่นพื้นผิวของเส้นใย (± 1g/㎡) ความแข็งแรงดึง ความเหนียวต่อแรงกระแทก สมรรถนะการทนไฟ เป็นต้น โดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์วิชันในการตรวจสอบความสม่ำเสมอของการจัดเรียงเส้นใยและความสมบูรณ์ของลวดลาย ซึ่งมีอัตราการตรวจจับข้อบกพร่องสูงถึง 99.9% เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้มาตรฐานจะไม่หลุดรอดเข้าสู่ตลาด
  

3. แนวโน้มนวัตกรรมกระบวนการผลิต: สามทิศทางหลักเพื่อส่งเสริมการยกระดับหมวดสินค้า

อุตสาหกรรมยังคงพัฒนาประสิทธิภาพและต้นทุนที่คุ้มค่าของไพรอิมพ์จากเส้นใยอารามิดผ่านนวัตกรรมกระบวนการผลิต โดยมีสามทิศทางการสร้างนวัตกรรมที่นำการพัฒนาของหมวดสินค้านี้ไปข้างหน้า:

• การยกระดับสายการผลิตแบบอัตโนมัติ: นำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและระบบตรวจสอบด้วยวิชันแบบปัญญาประดิษฐ์เข้ามาใช้ เพื่อให้เกิดกระบวนการทำให้เป็นอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์ ตั้งแต่การคลายเส้นใยอารามิด การเคลือบซึม การทำให้แข็ง ไปจนถึงขั้นตอนการม้วนและตัด ทำให้ประสิทธิภาพการผลิตเพิ่มขึ้นมากกว่า 60% และลดความคลาดเคลื่อนของความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ลงเหลือ ±0.2% ตัวอย่างเช่น สายการผลิตอัตโนมัติของบริษัทชั้นนำสามารถผลิตได้สูงถึง 4,000 ตารางเมตรต่อวันต่อสายการผลิต ซึ่งสูงกว่าสายการผลิตแบบเดิมที่ใช้แรงงานคนถึงสี่เท่า
  
• ก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีการเรียงชั้นหลายแกน พัฒนาสายการผลิตเส้นใยอารามิดพรีแฟร็กแบบหลายแกน ซึ่งสามารถทำให้เกิดการเคลือบซึมและการจัดเรียงชั้นของเส้นใยในหลายทิศทางพร้อมกันที่มุม 0°, 90°, ±45° และมุมอื่นๆ ช่วยลดขั้นตอนการเรียงชั้นผลิตภัณฑ์ในภายหลัง และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้ถึง 45% เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เช่น ใบพัดกังหันลมและตัวเรือ ขณะเดียวกันยังช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกลโดยรวมของผลิตภัณฑ์ให้ดีขึ้น
  
• การวิจัยและประยุกต์ใช้กระบวนการสีเขียว: ส่งเสริมกระบวนการอัดแน่นแบบไม่ใช้ตัวทำละลายและการใช้เรซินที่มาจากชีวภาพ (เช่น อีพอกซีเรซินจากน้ำมันรำข้าว) ลดการพึ่งพาสารตั้งต้นจากปิโตรเลียม และลดการปล่อย VOC ได้มากกว่า 90%；พัฒนาเทคโนโลยีการแยกโพลีเมอร์ทางเคมีและการรีไซเคิลผลิตภัณฑ์เทอร์โมเซ็ตติ้ง เพื่อเพิ่มอัตราการกู้คืนไฟเบอร์อารามิดให้สูงกว่า 80% ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มการผลิตสีเขียวและเศรษฐกิจหมุนเวียน