เคฟล่าและคาร์บอนไฟเบอร์เหมือนกันหรือไม่? อะไรที่ทำให้เคฟล่าแตกต่างจากคาร์บอนไฟเบอร์?

คาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร?

คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุคาร์บอนเส้นใยที่รู้จักกันในชื่อสีดำ มีคุณสมบัติผสมผสานกัน เช่น ความแข็งแรงสูง ความหนาแน่นต่ำ ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ทนความร้อนได้ดีกว่า และมีค่าการนำไฟฟ้าคล้ายกับทองแดง วัสดุนี้ได้รับการยกย่องในด้านคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความร้อน และทางกลที่ยอดเยี่ยม เส้นใยคาร์บอนผลิตขึ้นจากการทำให้คาร์บอนไนเซชันของเส้นใยสารตั้งต้นต่างๆ เช่น โพลีอะคริโลไนไตรล์ (กระทะ) พิทช์ เรยอน หรือเส้นใยฟีนอลิก พวกเขาสามารถแบ่งประเภทตามรูปแบบเป็นเส้นใย เส้นใยสั้น และเส้นใยสับ หรือตามคุณสมบัติเชิงกลเป็นประเภทวัตถุประสงค์ทั่วไปและประสิทธิภาพสูง เส้นใยคาร์บอนเอนกประสงค์มีความต้านทานแรงดึงประมาณ 1,000 MPa และโมดูลัสประมาณ 100 เกรดเฉลี่ย เส้นใยคาร์บอนประสิทธิภาพสูงประกอบด้วยเส้นใยที่มีความแข็งแรงสูง (ความแรง 2000 MPa, โมดูลัส 250 เกรดเฉลี่ย) และเส้นใยโมดูลัสสูง (โมดูลัสมากกว่า 300 เกรดเฉลี่ย) เส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงเกิน 4000 MPa เรียกว่าเส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ ในขณะที่เส้นใยที่มีโมดูลัสมากกว่า 450 เกรดเฉลี่ย เรียกว่าเส้นใยโมดูลัสสูงพิเศษ

เคฟล่าร์คืออะไร?

เคฟล่าร์ ซึ่งเป็นชื่อแบรนด์ของ ดูปองท์ เป็นวัสดุเส้นใยอะรามิดประเภทหนึ่งที่ขึ้นชื่อในเรื่องสีเหลืองและคุณสมบัติที่แข็งแกร่ง ชื่อทางเคมีของเคฟลาร์คือโพลี-พารา-ฟีนิลีน เทเรฟทาลาไมด์ และสูตรทางเคมีประกอบด้วยหน่วยซ้ำของ -[-บจก-C6H4-คอนห์-C6H4-เอ็นเอช-]- เคฟล่าร์มีชื่อเสียงในด้านความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงสูง ความเหนียวเป็นเลิศ ทนต่ออุณหภูมิสูง และไม่นำไฟฟ้า ทำให้ง่ายต่อการแปรรูปและขึ้นรูป ความแข็งแรงของมันมากกว่าเหล็กที่มีน้ำหนักเท่ากันถึงห้าเท่า แต่มีความหนาแน่นเพียงหนึ่งในห้าของเหล็ก (ความหนาแน่นของเคฟล่าร์อยู่ที่ 1.44 ก./ซม. เทียบกับเหล็กที่ 7.859 ก./ซม. ) การผสมผสานคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์นี้ทำให้เคฟล่าร์มีมูลค่าสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานทางการทหารที่เรียกว่าเคฟล่าร์"ผู้พิทักษ์ชุดเกราะ"

การเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกล

• คาร์บอนไฟเบอร์: ความต้านแรงดึงอยู่ระหว่าง 2 ถึง 7 เกรดเฉลี่ย โดยมีโมดูลัสแรงดึงระหว่าง 200 ถึง 700 เกรดเฉลี่ย ความหนาแน่นของมันแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1.5 ถึง 2.0 g/ซม³ ซึ่งส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากโครงสร้างของสารตั้งต้นและอุณหภูมิคาร์บอไนเซชัน การสร้างกราฟิติเซชันที่อุณหภูมิ 3000°C สามารถเพิ่มความหนาแน่นเป็น 2.0 g/ซม³

• เคฟล่าร์: ความแข็งแรงอยู่ที่ประมาณ 3.6 เกรดเฉลี่ย โดยมีโมดูลัสแรงดึง 131 เกรดเฉลี่ย และการยืดตัวของการแตกหัก 2.8% สามารถทนต่ออุณหภูมิในระยะยาวได้สูงถึง 180°C มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนตามแนวแกนที่ -2 × 10^(-6) /K และค่าการนำความร้อนที่ 0.048 W/(m·K)

  
  

ลักษณะสำคัญของไฟเบอร์เคฟล่าร์:

• ทนความร้อนถาวรและสารหน่วงไฟ โดยมีดัชนีออกซิเจนจำกัด (ลอย) มากกว่า 28

• คุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ถาวร

• ความต้านทานต่อกรด ด่าง และตัวทำละลายอินทรีย์

• มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการขัดถู และทนต่อการฉีกขาด

• ไม่ก่อให้เกิดหยดหลอมเหลวหรือก๊าซพิษเมื่อถูกเผา

• ผ้าจะหนาขึ้นเมื่อโดนไฟ ช่วยเพิ่มคุณสมบัติการซีลโดยไม่ขาด

เป็นที่น่าสังเกตว่าเส้นใยคาร์บอนที่มีสี รวมถึงสีแดงหรือหลากสี โดยทั่วไปแล้วจะผลิตโดยการเพิ่มเม็ดสีในระหว่างกระบวนการผลิต การเปลี่ยนแปลงจากคาร์บอนไฟเบอร์สีดำเป็นสีสามารถทำได้โดยบริษัทที่เชี่ยวชาญด้านผ้าคาร์บอนไฟเบอร์และพรีเพก

เมื่อเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้แล้ว คุณจะสามารถชื่นชมข้อดีเฉพาะตัวและการใช้งานของวัสดุแต่ละชนิดได้ดียิ่งขึ้น