راهنمای نهایی انواع فرم‌های فیبر کربنی: از خرد شده تا پیوسته – چگونه انتخاب درستی انجام دهید تا طراحی و تولید را تقویت کنید؟

الیاف کربنی که اغلب به عنوان «طلای سیاه» صنعت مدرن شناخته می‌شود، دارای تنوعی از فرم‌هاست که به طور مستقیم روش‌های پردازش، ویژگی‌های عملکردی و زمینه‌های کاربردی آن را تعیین می‌کند. از الیاف پیوسته با وزن سبک و استحکام بالا تا الیاف خرد شده که به راحتی شکل‌پذیر هستند، هر فرم امکاناتی برای نوآوری در بخش‌های مختلف فراهم می‌کند. اولین قدم در انتخاب صحیح الیاف کربنی، درک تفاوت‌های این فرم‌های اصلی است.

الیاف کربنی عمدتاً از الیاف پیش‌ساز پلی‌اکریلونیتریل (PAN) از طریق فرآیندهایی مانند کربوریزاسیون در دمای بالا تولید می‌شود. بر اساس طول نهایی محصول و فرم‌های پردازشی بعدی، این الیاف عمدتاً به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

1.الیاف کربنی پیوسته: مترادف عملکرد بالا
کربن فایبر پیوسته به رشته‌های با عملکرد بالا اشاره دارد که می‌توانند به طول چندین کیلومتر باشند و معمولاً به صورت نخ یا کلاف پیچیده می‌شوند. هر کلاف از 1000 (1K)، 3000 (3K)، 12000 (12K) یا حتی تعداد بیشتری از رشته‌های جداگانه تشکیل شده است. عدد K پایین‌تر به طور کلی نشان‌دهنده قابلیت بافت بهتری است و برای سطوح پیچیده مناسب است؛ در حالی که عدد K بالاتر بهره‌وری بیشتری در چیدمان دارد و برای سازه‌های بزرگ مناسب است.

ویژگی های عملکرد: دارای بالاترین استحکام و مدول کربن فایبر است و خواص مکانیکی برجسته‌ای دارد (به عنوان مثال، درجه‌های T300، T700، T800). این ماده بسیار ناهمسانگرد است، یعنی عملکرد آن به شدت به جهت‌گیری رشته‌ها بستگی دارد. طراحان می‌توانند با طراحی لایه‌ها، نیازهای مکانیکی را در جهات خاص به دقت برآورده کنند.

زمینه های کاربرد:
→ هوافضا: سازه‌های بال و بدنه هواپیما، قطعات ماهواره، بازوی وسایل پرنده بدون خلبان (UAV).
→ تجهیزات ورزشی حرفه‌ای: قالب دوچرخه، راکت تنیس، میله ماهیگیری، قایق‌های مسابقه‌ای.
→ صنعتی و انرژی: لبه‌های تیغه توربین بادی، سیلندرهای ذخیره هیدروژن، بازوی رباتیک، غلطک‌های سبک.

موقعیت‌گذاری در بازار: مربوط به بازار بالادستی است که دارای موانع فنی بالا و قیمت گزافتری است، به طوری که قیمت آن از چند ده دلار تا چند صد دلار در کیلوگرم متغیر است (بسته به درجه آن). با بهینه‌سازی هزینه‌ها، این محصول به تدریج در حال نفوذ به زمینه‌هایی مانند قطعات خودرویی بالادستی (برای مثال: جعبه‌های باتری) است.

2. الیاف کربنی بلند: قدرت افزودنی برای ترموپلاستیک‌ها
الیاف کربنی بلند (LCF) معمولاً به الیافی با طول چند میلی‌متر تا چند ده میلی‌متر اشاره دارد که عمدتاً برای تقویت پلیمرهای ترموپلاستیک استفاده می‌شوند و در حین فرآیند تولید گرانول، جهت‌گیری و طول خود را به میزانی حفظ می‌کنند.

ویژگی های عملکرد: مقاومت ضربه‌ای، سفتی و مقاومت در برابر خستگی بسیار بهتری نسبت به الیاف خرد شده فراهم می‌کند، زیرا در حین قالب‌گیری تزریقی طول الیاف بهتر حفظ شده و ساختاری سه‌بعدی ایجاد می‌کند. خواص آن نسبت به الیاف پیوسته متوازن‌تر است، هرچند کمی ناهمسانگی همچنان وجود دارد.

زمینه های کاربرد:
→ Komponent‌های خودرو: پوشش موتور، قاب صندلی، جایگاه باتری.
→ الکترونیک و برق: پوسته لپ‌تاپ، بدنه پهپاد، پوسته سنسورها.
→ کالاهای مصرفی: پوسته‌های ابزار برقی، لوازم جانبی تجهیزات ورزشی.

موقعیت‌گذاری در بازار: یک بخش در حال رشد سریع که تعادل خوبی بین عملکرد بالا و قابلیت پردازش سریع دارد، به‌ویژه مناسب سبک‌کاری خودروها و الکترونیک مصرفی است.

۳. الیاف کربنی خردشده: پرکننده‌ی ستاره‌ای برای پلاستیک‌های اصلاح‌شده
الیاف کربنی خردشده، به‌طور معمول به طول ۰٫۱ تا ۱۲ میلی‌متر (طول رایج ۶ میلی‌متر)، به شکل دانه‌های برنج یا استوانه‌ای بوده و برای ترکیب و اصلاح رزین‌های ترموپلاستیک استفاده می‌شوند.

ویژگی های عملکرد: به دلیل پراکندگی تصادفی در ماتریس، خواص همسانگرد فراهم می‌کند. این الیاف به طور عملکردی استحکام، سفتی، مقاومت در برابر سایش، هدایت الکتریکی/حرارتی و پایداری ابعادی ماده پایه را بهبود می‌دهد. همچنین قابلیت جریان خوب در فرآیند پردازش را فراهم می‌کند.

زمینه های کاربرد:
→ پلاستیک‌های مهندسی: به نایلون (PA66، PA6)، PPA، PP، PC، PPS، PEEK، LCP و غیره اضافه می‌شود تا قطعات تقویت‌شده، ضد الکتریسیته ساکن و مقاوم در برابر سایش تولید شود.
→ مواد اصطکاکی: لنت ترمز، صفحه کلاچ.
→ مواد عملکردی: پوشش‌ها و جوهرهای هادی، تقویت‌کننده بتن (کاهش ترک‌خوردگی، افزایش استحکام کششی).

موقعیت‌گذاری در بازار: یکی از اشکال با پایین‌ترین هزینه و بالاترین حجم تولید، محصولی نسبتاً «کالایی» در زمینه الیاف کربنی است. این محصول تحت تأثیر تقاضای گسترده در بخش‌های صنعتی و مصرفی قرار دارد.

4. پارچه الیاف کربنی: اسکلت کامپوزیت‌ها
این یک ساختار دو بعدی است که از بافتن نخ‌های پیوسته الیاف کربنی با استفاده از تکنیک‌های نساجی ایجاد می‌شود و یکی از اشکال میانی مهم الیاف پیوسته محسوب می‌گردد. شامل پارچه‌های بافته‌شده مانند بافت ساده، تیول و ساتن، همچنین پارچه‌های یک‌جهته (UD) بدون چروک می‌شود. در پارچه‌های UD، اکثر الیاف در یک جهت موازی قرار گرفته‌اند و به‌صورت سبکی در جهت 90 درجه دوخته شده‌اند، به‌گونه‌ای که عملکرد آن‌ها در جهت اصلی نزدیک به عملکرد خود الیاف پیوسته است.

ویژگی های عملکرد: بافت‌های مختلف تعادلی را بین انعطاف‌پذیری، پایداری و خواص مکانیکی فراهم می‌کنند. استقرار آسان لایه‌ها را در تولید کامپوزیت‌ها فراهم می‌کند، به‌ویژه در فرآیندهایی مانند چیدن دستی، پلاستیک‌کاری تحت خلاء و پخت در اتوکلاو. این امر امکان طراحی دقیق خواص مکانیکی سازه‌ای را از طریق چیدن چندجهته فراهم می‌کند.

زمینه های کاربرد: پوسته‌های هواپیما، پوشش‌های آیرودینامیکی، بازوی‌های رباتیک، میزهای تخته‌های تصویربرداری پزشکی، شاسی‌های پهپاد، پنل‌های بدنه خودرو.

5. پری‌پِرگ الیاف کربنی: انتخابی برای فرآیندهای با کیفیت بالا
این یک ماده میانی است که در آن نخ‌های الیاف کربنی یا پارچه‌های پیوسته با سیستم رزینی نیمه پخته از قبل ترکیب شده‌اند.

ویژگی های عملکرد: این ماده فرآیند را برای کاربر ساده می‌کند، چرا که دیگر نیازی به دستکاری جداگانه رزین و تخلیل آن نیست. فقط برش، چیدن لایه‌ها و سپس پخت تحت حرارت و فشار لازم است. کیفیت بالا و یکنواختی را ارائه می‌دهد و کنترل دقیق محتوای الیاف را فراهم می‌کند. هزینه بالاتری به دلیل سیستم رزینی و فرآیند تهیه پیچیده دارد. نیازمند نگهداری در یخچال است.

زمینه های کاربرد: قلاب‌های دوچرخه لوکس، راکت‌ها، اسکی‌ها؛ سازه‌های ثانویه هوافضا (به عنوان مثال، پانل‌های داخلی، پایه‌ها); قطعات خودرویی با عملکرد بالا.

چه نیاز به الیاف کربنی خرد شده، پارچه الیاف کربنی، پری‌پِگ، یا دیگر مواد میانی الیاف کربنی داشته باشید - Dr.reinforcement شریک مورد اعتماد شما در زمینه راهکارهای تقویت است!

ما در زمینه‌های زیر متخصص هستیم:
الیاف کربنی خرد شده: مناسب برای سیستم‌های مختلف رزینی از جمله PA (PA66، PA6)، PPA، PP، PC، PPS، PEEK، LCP و غیره. دارای عملکرد هزینه‌ای بالایی است و محدوده کاربردهای قابل استفاده را به طور چشمگیری گسترش می‌دهد.
پارچه‌های الیاف کربنی: در دسته‌بندی‌های مختلف بافتنی و وزن‌های سطحی مختلف موجود است و نیازهای سفارشی را پشتیبانی می‌کند.
سری پری‌پِگ: شامل انواع ترموپلاستیک و ترموست است و ساخت نمونه‌های اولیه سریع و تولید محصولات با عملکرد بالا را پشتیبانی می‌کند.

Dr.reinforcement بر کیفیت به عنوان هسته اصلی تاکید دارد و به مشتریان در دستیابی به نوآوری در مواد و به‌روزرسانی محصولات کمک می‌کند. اگر به دنبال یک تامین‌کننده حرفه‌ای الیاف کربنی هستید، محصولات لطفاً با ما تماس بگیرید - اجازه دهید ما آنچه را که نیاز دارید برای شما فراهم کنیم قوی‌تر، سبک‌تر و قابل‌اعتمادتر راهکارهای ماده‌ای!

ایمیل: [email protected]

واتس‌اپ: +86 19121157199