เรซินคาร์บอนไฟเบอร์ประสิทธิภาพสูงสำหรับอุตสาหกรรมการบินและการผลิตรถยนต์ | Weihai Dushi

คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพรก: การจัดประเภทและการวิเคราะห์มูลค่าของสารกึ่งสำเร็จรูปหลักสำหรับวัสดุคอมโพสิตสมรรถนะสูง

ในสาขาต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ ยานยนต์พลังงานใหม่ และอุปกรณ์ระดับสูงที่ต้องการสมรรถนะวัสดุขั้นสูง คาร์บอนไฟเบอร์เพรพเรก (Carbon Fiber Prepreg) ซึ่งเป็นการรวมกันอย่างแม่นยำระหว่างเส้นใยคาร์บอนและเรซิน ได้กลายเป็นวัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์คอมโพสิตสมรรถนะสูง ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้รวมเอาเส้นใยคาร์บอนที่เสริมความแข็งแรงเข้ากับแมทริกซ์เรซินผ่านกระบวนการเฉพาะทาง ทำให้คงข้อดีของคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีความแข็งแกร่งสูงและน้ำหนักเบาไว้ ขณะเดียวกันก็ใช้เรซินในการสร้างรูปร่างได้อย่างยืดหยุ่น สามารถแบ่งย่อยออกเป็นผลิตภัณฑ์เฉพาะทางหลายประเภทตามสถานการณ์การใช้งาน สมรรถนะของคาร์บอนไฟเบอร์เพรพเรกมีผลโดยตรงต่อความแข็งแรงเชิงกล ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อม และประสิทธิภาพกระบวนการผลิตของผลิตภัณฑ์สุดท้าย ขนาดตลาดของคาร์บอนไฟเบอร์เพรพเรกยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องไปพร้อมกับความต้องการในอุตสาหกรรมการผลิตระดับสูงที่ขยายตัว และคาดว่ายอดขายทั่วโลกจะเกินกว่า 10.57 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2031 บทความนี้จะวิเคราะห์คุณค่าเฉพาะตัวของคาร์บอนไฟเบอร์เพรพเรก ซึ่งเป็นหมวดหมู่วัสดุสำคัญ จากสามมิติ ได้แก่ ระบบการจำแนกประเภท ข้อได้เปรียบหลัก และคุณค่าด้านกระบวนการผลิตอย่างครอบคลุม

การจัดประเภทหลัก: การแบ่งอย่างแม่นยำตามแนวโน้มด้านประสิทธิภาพและลักษณะโครงสร้าง

คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็กมีหมวดหมู่หลากหลาย ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลักตามประเภทเรซิน การจัดเรียงเส้นใย และคุณลักษณะเชิงหน้าที่ ผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดเน้นไปที่สถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน และควบคุมความซ้ำซ้อนอย่างเข้มงวดไม่เกิน 50% เพื่อให้มั่นใจได้ถึงการปรับใช้อย่างแม่นยำตามความต้องการที่หลากหลาย

1. ตามประเภทเรซิน: ระบบแกนแบบไบนารีของเทอร์โมเซ็ตติ้งและเทอร์โมพลาสติก

นี่คือมิติการจัดประเภทพื้นฐานที่สุดของคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็ก โดยคุณสมบัติของเรซินจะกำหนดวิธีการขึ้นรูปและขอบเขตการใช้งานของผลิตภัณฑ์โดยตรง

เทอร์โมเซตติ้งคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็ก: ผลิตจากเรซินอีพอกซี เรซินฟีนอลิก ฯลฯ ซึ่งต้องใช้ความร้อนในการทำให้แข็งตัว เพื่อสร้างโครงสร้างข้ามเชื่อมสามมิติที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ภายในปี 2024 จะคิดเป็นสัดส่วน 75% ของส่วนแบ่งตลาดโลก ข้อดีอยู่ที่คุณสมบัติทางกลที่คงที่หลังการแข็งตัว โดยมีความต้านทานแรงดัดมากกว่า 2000 เมกกะปาสกาล ความแม่นยำสูงในการควบคุมสัดส่วนปริมาตรของเส้นใย (มีความคลาดเคลื่อน ±1%) และสามารถใช้งานได้ดีกับชิ้นส่วนโครงสร้างรับน้ำหนักในอวกาศ (เช่น ปีกเครื่องบิน ห้องโดยสารจรวด) ที่ต้องการความเสถียรของสมรรถนะอย่างเข้มงวด อย่างไรก็ตาม มีข้อจำกัด เช่น รอบการขึ้นรูปที่ใช้เวลานาน (โดยทั่วไป 1-4 ชั่วโมง) และยากต่อการรีไซเคิล

เทอร์โมพลาสติกคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็พ: ทำจากเรซินที่สามารถหลอมละลายได้ เช่น โพลีเอทเธอร์เอทเธอร์คีโตน (PEEK) และโพลีโพรพิลีน (PP) มีคุณสมบัติย้อนกลับได้ คือเมื่อให้ความร้อนจะนิ่มตัวและเมื่อเย็นตัวจะแข็งตัว โดยในปี 2024 คิดเป็นสัดส่วน 25% และมีอัตราการเติบโตอย่างรวดเร็ว ข้อได้เปรียบหลัก ได้แก่ รอบการขึ้นรูปสั้น (สั้นกว่าเทอร์โมเซ็ตติ้งถึง 50%) การนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และความต้านทานการกระแทกที่ยอดเยี่ยม (มีความแข็งแรงต่อการกระแทกแบบมีรอยเว้าเกิน 80 กิโลจูล/ตารางเมตร) ทำให้เป็นวัสดุที่เลือกใช้เป็นอันดับแรกสำหรับชิ้นส่วนตัวถังของยานยนต์พลังงานใหม่ และเปลือกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยมีการนำมาใช้อย่างแพร่หลายใน Tesla Model S Plaid และรุ่นอื่นๆ

2. การจัดเรียงเส้นใย: ความแตกต่างของสมรรถนะเชิงโครงสร้างระหว่างโครงสร้างแบบเดี่ยวแนวเดียวและแบบทอ

การจัดเรียงเส้นใยเป็นตัวกำหนดสมบัติทางกลในทิศทางต่างๆ ของคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็พ และเหมาะสมกับสถานการณ์ที่รับแรงต่างกัน:

เส้นใยคาร์บอนแบบอสมทิศทาง: เส้นใยถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบในทิศทางเดียว (มีความสม่ำเสมอของทิศทางสูงถึง 99.8%) และปลดล็อกคุณสมบัติเชิงกลตามแนวแกนได้อย่างเต็มที่ ความแข็งแรงต่อการดึงสามารถสูงเกิน 2600 MPa โดยทั่วไปมีระดับโมดูลัส เช่น 24T, 30T, 36T, 40T เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้เป็นวัสดุหลักสำหรับโครงสร้างรับน้ำหนัก เช่น ครีบหางเครื่องบิน แกนหลักใบพัดกังหันลม เป็นต้น โดยผ่านการออกแบบการซ้อนหลายทิศทาง สามารถตอบสนองความต้องการรับน้ำหนักที่ซับซ้อนได้ และมีความหนาแน่นผิวครอบคลุมช่วงข้อมูลจำเพาะทั้งหมดตั้งแต่ 67g/㎡ ถึง 335g/㎡

การทอคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็พ: เส้นใยคาร์บอนถูกทอเข้าด้วยกันแบบทอเรียบ ทอสลับข้าม (twill) ทอแม่ลาย (jacquard) และวิธีอื่นๆ ซึ่งช่วยให้คุณสมบัติทางกลถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอในทั้งสองทิศทาง โดยสามารถสร้างพื้นผิวที่แตกต่างกันได้ด้วยข้อกำหนดของเส้นใยชุดต่างๆ เช่น 1K, 3K, 6K, 12K ตัวอย่างเช่น ผลิตภัณฑ์แบบทแยง 3K มีพื้นผิวละเอียดอ่อน เหมาะสำหรับตกแต่งภายในรถยนต์; ผลิตภัณฑ์ทอเรียบ 12K มีความแข็งแรงโดดเด่น ใช้สำหรับโครงอุปกรณ์อุตสาหกรรม ความหนาแน่นของพื้นผิวสามารถปรับแต่งได้ตั้งแต่ 100g/㎡ ถึง 480g/㎡

3. ประเภทผลิตภัณฑ์ที่พัฒนาเพิ่มเติมตามลักษณะการทำงาน: สถานการณ์เฉพาะทาง

เพื่อตอบสนองต่อข้อกำหนดพิเศษของสภาพแวดล้อม คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็พ ได้พัฒนาหมวดหมู่ย่อยเชิงหน้าที่หลายประเภท:

คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็กที่ทนต่ออุณหภูมิสูง: ใช้เรซินอีพ็อกซี่แบบดัดแปลงหรือเรซินโพลีไมได์ สามารถใช้งานต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 150-300 ℃ และมีอัตราการคงแรงดึงไว้ที่อุณหภูมิสูงเกิน 85% เหมาะสำหรับชิ้นส่วนรอบเครื่องยนต์อากาศยานและชิ้นส่วนโครงสร้างในเตาอุตสาหกรรม

คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็กที่ทนไฟ: เพิ่มสารหน่วงไฟไร้ฮาโลเจนชนิดฟอสฟอรัส-ไนโตรเจน คุณสมบัติการทนไฟถึงระดับ UL94 V0 มีความหนาแน่นของควันต่ำและพิษต่ำขณะเผาไหม้ นิยมใช้อย่างกว้างขวางในงานตกแต่งภายในตู้โดยสารระบบขนส่งรางและชิ้นส่วนกันไฟในอาคาร

คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็กสำหรับความถี่สูงและความเร็วสูง: ปรับปรุงคุณสมบัติของเรซินให้มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำ (≤ 3.0) มีคุณสมบัติการส่งสัญญาณที่ยอดเยี่ยม จึงกลายเป็นวัสดุหลักสำหรับเสาอากาศสถานีฐาน 5G และแผ่นรองเซิร์ฟเวอร์ระดับสูง

4. ตามข้อกำหนดของชุดเส้นใย: สมดุลประสิทธิภาพต่อราคาของชุดเส้นใยขนาดใหญ่และขนาดเล็ก

ความหนาของชุดเส้นใยเป็นตัวกำหนดต้นทุนและการวางตำแหน่งการใช้งานของผลิตภัณฑ์

คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพริกซ์ (≤ 24K): เส้นใยมีความละเอียดอ่อนและสม่ำเสมอ ส่วนผิวเรียบมาก และมีคุณสมบัติทางกลที่เสถียร ใช้หลักในอุตสาหกรรมการบินและผลิตภัณฑ์กีฬาระดับสูง (เช่น ก้านเหล็กกอล์ฟ) แต่มีต้นทุนการผลิตค่อนข้างสูง

คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพริกซ์ (≥ 48K): มีประสิทธิภาพการผลิตสูงและต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับการใช้งานขนาดใหญ่ เช่น ใบพัดกังหันลมและการเสริมความแข็งแรงของอาคาร ความต้องการใบพัดกังหันลมนอกชายฝั่งที่มีกำลังการผลิตมากกว่า 10 เมกะวัตต์ที่เพิ่มขึ้น กำลังผลักดันการขยายตลาด

ข้อได้เปรียบหลัก: หกคุณค่าหลักในการเปลี่ยนขอบเขตสมรรถนะของวัสดุ

เหตุผลที่คาร์บอนไฟเบอร์เพรพเรก (Carbon Fiber Prepreg) ได้กลายเป็น "วัสดุหลักสำคัญ" ของการผลิตระดับสูงนั้น เนื่องมาจากข้อได้เปรียบที่ครอบคลุมในด้านความแข็งแรง น้ำหนักเบา การปรับใช้งานได้หลากหลาย และมิติด้านอื่น ๆ ซึ่งร่วมกันสร้างตำแหน่งทางการตลาดที่ไม่มีใครแทนที่ได้

1. ความแข็งแรงจำเพาะและโมดูลัสจำเพาะสูงสุด

ความแข็งแรงของคาร์บอนไฟเบอร์เพรพเรกสามารถสูงถึง 6-12 เท่าของเหล็ก ในขณะที่ความหนาแน่นมีเพียง 1/4 ของเหล็ก และความแข็งแรงจำเพาะ (ความแข็งแรง/ความหนาแน่น) สูงกว่าโลหะผสมอลูมิเนียมมากกว่า 5 เท่า ยกตัวอย่างในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ปีกเครื่องบินที่ผลิตจากคาร์บอนไฟเบอร์เพรพเรกแบบเส้นใยเดียว (unidirectional) ที่มีโมดูลัส 36T จะมีน้ำหนักเบากว่าชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียม 48% และมีความแข็งแรงกว่า 35% ซึ่งช่วยลดการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำหนักขณะขึ้นบินโดยตรง ในภาคพลังงานลม หลังจากการใช้คาร์บอนไฟเบอร์เพรพเรกขนาดเส้นใยใหญ่สำหรับใบพัดกังหันลม 10 เมกะวัตต์ น้ำหนักของใบพัดแต่ละใบสามารถลดลงได้ 20% และประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าสามารถเพิ่มขึ้นได้ 5% - 8%

2. ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมในทุกสถานการณ์

เส้นใยคาร์บอนชนิด Prepreg ทุกประเภทมีคุณสมบัติทนต่อสภาพอากาศและมีความเสถียรสูง: ในด้านความต้านทานการกัดกร่อน สามารถทนต่อละอองเกลือจากน้ำทะเลและการกัดกร่อนของสารเคมีได้ดี และมีอายุการใช้งานมากกว่า 15 ปีในเรือเดินทะเลและอุปกรณ์ทางเคมี ซึ่งนานกว่าวัสดุโลหะแบบดั้งเดิมถึง 50%; ในด้านความต้านทานต่อการล้าเหลือง ภายใต้แรงกระทำแบบพลวัต เช่น การกระแทกของรถยนต์หรือการหมุนของพัดลม อัตราการคงทนต่อแรงล้าเหลืองยังคงอยู่ที่มากกว่า 88% สูงกว่าค่าเฉลี่ยอุตสาหกรรมที่ 80% อย่างชัดเจน; ในด้านความมั่นคงต่อความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนของผลิตภัณฑ์เทอร์โมเซ็ตติ้งมีเพียง 1.5 × 10⁻⁶/℃ และยังคงรักษารูปร่างขนาดให้มั่นคงได้แม้ในสภาวะอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง

3. ความสามารถในการปรับแต่งที่ยืดหยุ่นสูง

คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็กสามารถปรับแต่งพารามิเตอร์ด้านมิติได้ครบถ้วน: ระบบเรซินสามารถปรับตามความต้องการ (เช่น เรซินทนความร้อนสูงสำหรับงานการบิน และเรซินที่แข็งตัวเร็วสำหรับยานยนต์) โดยควบคุมความสม่ำเสมอของเนื้อเรซินให้อยู่ในช่วง ±0.5%; ความกว้างรองรับการปรับแต่งตามข้อกำหนดตั้งแต่ 1000 มม. ถึง 1500 มม. หรือมากกว่านั้น เพื่อลดจำนวนครั้งในการต่อประสานชิ้นส่วนขนาดใหญ่; สามารถรวมคุณสมบัติพิเศษตามต้องการ เช่น "กันไฟ + ป้องกันไฟฟ้าสถิต", "ทนความร้อนสูง + ทนต่อการกัดกร่อน" และฟังก์ชันผสมอื่น ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายในสถานการณ์พิเศษ

4. มีสมรรถนะการขึ้นรูปและการแปรรูปที่ยอดเยี่ยม

ไม่ว่าจะเป็นกระบวนการอัดร้อน ขึ้นรูป หรือการพัน คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพรกก็มีความสามารถในการปรับตัวที่ดี: มีความยืดหยุ่นสูง สามารถผลิตชิ้นส่วนในรูปทรงใดก็ได้ตามรูปร่างของแม่พิมพ์ และมีค่าความคลาดเคลื่อนความแม่นยำของขนาดหลังการขึ้นรูป ≤±0.2 มม.; กระบวนการผลิตสะอาดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่เกิดของเสียจำนวนมาก อัตราของเสียต่ำกว่า 6% ซึ่งต่ำกว่าอัตราของเสียจากการแปรรูปโลหะแบบดั้งเดิมที่ 15% อย่างมาก; ผลิตภัณฑ์เทอร์โมพลาสติกสามารถผลิตจำนวนมากได้อย่างรวดเร็ว โดยใช้เวลาในการขึ้นรูปแต่ละชุดไม่เกิน 20-30 นาที เหมาะสำหรับความต้องการที่รวดเร็วของอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์

5. ความสามารถในการขยายฟังก์ชันที่หลากหลาย

นอกเหนือจากคุณสมบัติทางกลขั้นพื้นฐานแล้ว เรซินคาร์บอนไฟเบอร์แบบพรีเพรก (Carbon Fiber Prepreg) ยังมีคุณสมบัติเชิงหน้าที่ที่หลากหลาย: มีประสิทธิภาพการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างยอดเยี่ยม สามารถใช้ทำเปลือกอุปกรณ์ทางทหาร; มีการนำความร้อนที่ดี (ค่าการนำความร้อนสามารถสูงถึง 150W/(m·K)) เหมาะสำหรับชิ้นส่วนระบายความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์; มีความโปร่งใสต่อรังสีเอ็กซ์เรย์สูง จึงมีการประยุกต์ใช้งานพิเศษในอุปกรณ์ทางการแพทย์; และมีคุณสมบัติในการลดการสั่นสะเทือนที่โดดเด่น ช่วยลดเสียงรบกวนขณะทำงานและการสึกหรอของแชสซีรถยนต์และเครื่องจักรอุตสาหกรรม

6. ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนในระยะยาว

แม้ว่าต้นทุนการจัดซื้อเบื้องต้นของคาร์บอนไฟเบอร์เพรพเรก (Carbon Fiber Prepreg) จะค่อนข้างสูง แต่ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนตลอดอายุการใช้งานถือว่ามีนัยสำคัญ: ในด้านระบบขนส่งทางราง การใช้วัสดุนี้สำหรับชิ้นส่วนตัวรถสามารถลดน้ำหนักได้ 300 กิโลกรัมต่อตู้ โดยประหยัดไฟฟ้าได้ประมาณ 50,000 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อขบวนต่อปี; ในด้านอุปกรณ์อุตสาหกรรม ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนช่วยลดความถี่ในการบำรุงรักษา และลดเวลาหยุดทำงานของอุปกรณ์ลงได้ 40%; นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์เทอร์โมพลาสติกสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งช่วยลดของเสียจากวัตถุดิบเพิ่มเติม สอดคล้องกับแนวโน้มการผลิตสีเขียว

จุดขายของกระบวนการ: การควบคุมอย่างแม่นยำและการเพิ่มมูลค่าตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

ความโดดเด่นของคาร์บอนไฟเบอร์เพรพเรก (Carbon Fiber Prepreg) อยู่ที่กระบวนการผลิตที่แม่นยำและการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด ระบบกระบวนการผลิตไม่เพียงแต่รับประกันความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ แต่ยังทำให้เกิดสมดุลที่เหมาะสมระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน

1. กระบวนการผลิตหลัก: การรับประกันสองชั้นด้วยวิธีแบบหลอมร้อนและวิธีการแช่แบบสารละลาย

กระบวนการหลักสองประเภทต่างก็มีจุดเน้นของตนเอง และสามารถเลือกใช้ได้อย่างยืดหยุ่นตามการวางตำแหน่งผลิตภัณฑ์:

• กระบวนการหลอมร้อน: ลดความหนืดของเรซินโดยการให้ความร้อน (โดยทั่วไปให้ความร้อนถึง 80-120 ℃) จากนั้นจึงเคลือบเรซินอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวเส้นใยคาร์บอนผ่านลูกกลิ้งอัดร้อน ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการนี้คือ การควบคุมปริมาณเรซินได้อย่างแม่นยำ (มีความคลาดเคลื่อน ± 0.5%) ไม่มีสารตกค้างจากตัวทำละลาย ช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณสมบัติทางกลที่คงที่ของผลิตภัณฑ์สุดท้าย เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพรกชั้นสูงสำหรับการประยุกต์ใช้งานในอวกาศ แต่ต้องควบคุมอุณหภูมิและความดันอย่างแม่นยำ เพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบี้ยวของเส้นใยที่อาจส่งผลต่อสมรรถนะ
• กระบวนการแช่เรซินแบบโซลูชัน: เรซินจะถูกละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ (เช่น อะซิโตน) เพื่อลดความหนืด หลังจากไฟเบอร์คาร์บอนดูดซับเรซินอย่างทั่วถึงผ่านถังอัดสารแล้ว ตัวทำละลายจะถูกระเหยออกผ่านช่องทางความร้อน กระบวนการนี้มีต้นทุนการลงทุนต่ำ ขั้นตอนการผลิตง่าย และเหมาะสมกับการผลิตไพรพแรมคาร์บอนไฟเบอร์ระดับล่างในปริมาณมาก เพื่อแก้ปัญหาสิ่งตกค้างของตัวทำละลาย อุตสาหกรรมได้นำเทคโนโลยีการอบแห้งด้วยลมร้อนหลายขั้นตอนและการดูดสุญญากาศมาใช้ เพื่อลดปริมาณตัวทำละลายตกค้างให้ต่ำกว่า 0.1% ซึ่งช่วยรับประกันความแข็งแรงของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. จุดควบคุมกระบวนการสำคัญ: สี่ขั้นตอนหลักที่กำหนดสมรรถนะ

คุณภาพของไพรพแกรมคาร์บอนไฟเบอร์ขึ้นอยู่กับการควบคุมกระบวนการโดยรวม โดยมีสี่ขั้นตอนที่สำคัญเป็นพิเศษ:

• การบำบัดผิวของเส้นใย: ด้วยกระบวนการต่างๆ เช่น การออกซิเดชัน และการเคลือบด้วยสารประสาน พลังยึดเกาะที่ผิวสัมผัสระหว่างเส้นใยคาร์บอนกับเรซินจะดีขึ้น ส่งผลให้ความแข็งแรงในการลอกที่ผิวสัมผัสเพิ่มขึ้นมากกว่า 38% และแก้ปัญหาการแยกชั้นที่มักเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์แบบดั้งเดิม
• การปรับปรุงสูตรเรซิน: ปรับองค์ประกอบของเรซินตามสถานการณ์การใช้งาน เช่น การเติมสารเสริมความเหนียวในเรซินสำหรับการบิน เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อแรงกระแทก และการเติมสารกรอกต่ำด้านไดอิเล็กทริกในเรซินอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ ทำให้มั่นใจได้ว่าคุณสมบัติของเรซินและเส้นใยสอดคล้องกัน
• การควบคุมพารามิเตอร์การแช่: โดยการปรับความเร็วในการอัดเรซิน (โดยทั่วไปควบคุมที่ 5-15 เมตร/นาที), ความดัน (0.5-1.5 เมกะพาสกาล) และอุณหภูมิ เพื่อให้มั่นใจว่าเรซินซึมผ่านเส้นใยคาร์บอนทุกเส้นอย่างสม่ำเสมอ และหลีกเลี่ยงจุดอ่อนที่เกิดจากเรซินไม่เพียงพอในบางบริเวณ
• การระบายความร้อนและการม้วน วัสดุที่ถูกอัดแน่นล่วงหน้าจำเป็นต้องผ่านกระบวนการระบายความร้อนแบบค่อยเป็นค่อยไป (จาก 80 ℃ ลงจนถึงอุณหภูมิห้อง) เพื่อป้องกันการบ่มเรซินก่อนเวลาอันควร; โดยควบคุมแรงตึงขณะพันไว้ระหว่าง 50-100 นิวตัน เพื่อให้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปปราศจากรอยยับ และเส้นใยจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบ

3. แนวโน้มนวัตกรรมกระบวนการ: สามทิศทางหลักในการส่งเสริมการอัปเกรดผลิตภัณฑ์

อุตสาหกรรมยังคงปรับปรุงสมรรถนะและประสิทธิภาพด้านต้นทุนของคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็ก (Carbon Fiber Prepreg) ผ่านนวัตกรรมกระบวนการ:

• สายการผลิตอัตโนมัติ: ใช้ระบบตรวจสอบด้วยระบบวิชันคอมพิวเตอร์ (computer vision inspection system) เพื่อตรวจติดตามการจัดเรียงของเส้นใยและการกระจายตัวของเรซินแบบเรียลไทม์ ซึ่งสามารถตรวจจับข้อบกพร่องได้ถึง 99.9% มีประสิทธิภาพสูงกว่าการตรวจสอบด้วยคนถึง 10 เท่า ช่วยให้มั่นใจในความสม่ำเสมอของการผลิตเป็นชุด
• เทคโนโลยีการวางชั้นหลายแกน (Multi axis layup technology): พัฒนาสายการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพร็กที่สามารถทำงานหลายแกนได้ โดยสามารถอิมพริเกรตเส้นใยในทิศทางต่าง ๆ เช่น 0°, 90°, ±45° พร้อมกัน ลดขั้นตอนการซ้อนทับในภายหลัง และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้ถึง 40%
• การวิจัยและพัฒนากระบวนการสีเขียว: ส่งเสริมกระบวนการอิมพริเกรตที่ไม่ใช้ตัวทำละลายและการใช้เรซินที่มาจากชีวภาพ เพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม พร้อมทั้งพัฒนากระบวนการรีไซเคิลผลิตภัณฑ์เทอร์โมพลาสติก เพื่อตอบสนองความต้องการการผลิตแบบสีเขียวภายใต้เป้าหมาย "คู่คาร์บอน"