คาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ การผลิตพลังงานลม อุปกรณ์กีฬา วิศวกรรมการก่อสร้าง อุปกรณ์ทางการแพทย์ ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์ป้องกัน เนื่องจากมีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา และมีความทนทาน
อย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้ว
คาร์บอนไฟเบอร์ เป็นวัสดุมัด เส้นใยคาร์บอนสามารถแบ่งตามขนาดของมัดในเส้นใยได้เป็นเส้นใยคาร์บอนแบบมัดเล็ก (จำนวนมัด ≤ 24K) และเส้นใยคาร์บอนแบบมัดใหญ่ (จำนวนมัดมากกว่า 24K) โดย K หมายถึงเส้นใยหนึ่งพันเส้นในมัดเดียวกัน ตัวอย่างเช่น เส้นใยคาร์บอนแบบมัด 3K หมายถึงมีเส้นใย 3,000 เส้นในมัดคาร์บอนไฟเบอร์แต่ละมัด และเส้นใยคาร์บอนแบบมัด 12K หมายถึงมีเส้นใย 12,000 เส้นในมัดคาร์บอนไฟเบอร์แต่ละมัด
เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยแต่ละเส้นในมัดเส้นใยคาร์บอนก็แตกต่างกันไปตามแหล่งที่มาของสารตั้งต้น ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยคาร์บอนจากแอสฟัลต์จะมีขนาดใหญ่กว่า 10 ไมโครเมตร ในขณะที่เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยคาร์บอนจาก PAN จะมีขนาด 5-8 ไมโครเมตร และมีปริมาณคาร์บอนประมาณ 95% สำหรับเส้นใยคาร์บอนจาก PAN ที่มีโมดูลัสสูง เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยอาจต่ำถึง 4.5 ไมโครเมตร และมีปริมาณคาร์บอนสูงถึง 99%
บทความนี้จะแนะนำคุณลักษณะหลักและการใช้งานทั่วไปของเส้นใยคาร์บอนที่มีคุณสมบัติต่างๆ เช่น 1K, 2K, 3K, 6K เป็นต้น
คาร์บอนไฟเบอร์ 1K
คาร์บอนไฟเบอร์ 1K: เป็นเส้นใยที่หายากมาก มีน้ำหนักเบากว่าเส้นใยอื่นๆ และมีราคาแพงมาก ส่วนใหญ่นิยมนำมาใช้ตกแต่งพื้นผิว บริษัทส่วนใหญ่ไม่สามารถคำนวณแรงดึงภายในเนื้อผ้าได้ ความหนาแน่นเชิงเส้นโดยประมาณอยู่ที่ 66 กรัม/1,000 เมตร
คาร์บอนไฟเบอร์ 2K
คาร์บอนไฟเบอร์ 2K: คาร์บอนไฟเบอร์ที่หายากที่สุดในตลาด ปัจจุบันผลิตโดยผู้ผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ไม่เกิน 2 รายทั่วโลก เส้นใยคาร์บอนนี้ช่วยให้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงสมบูรณ์แบบ น้ำหนักเบา และมีความยืดหยุ่นในแนวตั้งที่ดี (สะดวกสบาย) แต่ก็มีราคาแพงมากเช่นกัน
คาร์บอนไฟเบอร์ 3K
คาร์บอนไฟเบอร์ 3K: คาร์บอนไฟเบอร์ประเภทที่ได้รับความนิยมและแพร่หลายที่สุด สามารถทำให้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีรูปลักษณ์แบบคาร์บอนไฟเบอร์คลาสสิก 3K คือคุณสมบัติเด่นของคาร์บอนไฟเบอร์ มีน้ำหนักเบา แข็งแรง และผลิตง่าย 3K มีค่าการยืดตัว ณ จุดขาดและความแข็งแรงสูงสุดสูงกว่า 6K, 9K หรือ 12K
เนื่องจากเส้นใย 3K มีขนาดเล็ก จึงสามารถทอเป็นผ้าที่บางกว่าเส้นใย 12K หรือม้วนเป็นท่อบางๆ ที่มีเส้นใย เส้นใยนี้ส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมการบิน อุตสาหกรรม การก่อสร้าง กีฬา ผลิตภัณฑ์เพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ ฯลฯ โดยมีความหนาแน่นเชิงเส้นทั่วไปอยู่ที่ 198 กรัม/1,000 เมตร
คาร์บอนไฟเบอร์ 6K
คาร์บอนไฟเบอร์ 6K: 6K เปียกได้ง่ายกว่า 12K และให้เอฟเฟกต์การทิ้งตัวที่ดีกว่า นิยมใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การเสริมแรงอาคาร การดัดแปลงรถยนต์ และสาขาอื่นๆ ด้วยความหนาแน่นเชิงเส้น 396 กรัม/1,000 เมตร
คาร์บอนไฟเบอร์ 12K
คาร์บอนไฟเบอร์ 12K: ผู้ผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ส่วนใหญ่อาจใช้ 12K เพื่อลดต้นทุน เนื่องจากผ้า 12K มีราคาถูกกว่าผ้าที่มีค่า K อื่นๆ 12K ผลิตง่ายกว่า ใช้แรงงานน้อยกว่า และราคาถูกกว่า มีความแข็งแรงดึงสูงกว่า แต่ไม่เหมาะสำหรับโครงสร้างจักรยานบางประเภท ส่วนใหญ่ใช้ในกองทัพ หุ่นยนต์อุตสาหกรรม และอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ โดยมีความหนาแน่นเชิงเส้น 800 กรัม/1,000 เมตร
คาร์บอนไฟเบอร์ 24K และ 48K
คาร์บอนไฟเบอร์ 24K และ 48K: ส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนไฟเบอร์เกรดอุตสาหกรรม จึงใช้ในการผลิตตัวกรอง ฉนวนกันความร้อน การเย็บเสื้อผ้าทำงาน เฟอร์นิเจอร์นุ่ม และการผลิตที่นอน เป็นต้น
