มาทำความรู้จัก “ คาร์บอนไฟเบอร์ ” (Carbon Fiber) กันครับ​

ตอนที่ 1 :  คาร์บอนไฟเบอร์(Carbon Fiber) คืออะไร?

         วันนี้ Mr.Smart จะมาแนะนำให้เพื่อนๆได้รู้จักกับ วัสดุวิศวกรรมอีกประเภทหนึ่ง ที่มีชื่อเรียกว่า “ คาร์บอนไฟเบอร์ ”
(Carbon Fiber) กันครับ

        ในการซ่อมแซมอาคารเก่าด้วยการเสริมกำลังให้โครงสร้างอาคารคอนกรีตเดิม มีความแข็งแรง เพื่อให้รับน้ำหนักได้มากขึ้นนั้น มีด้วยกันหลายวิธี แต่ในปัจจุบัน วิธีที่ผู้ออกแบบหรือวิศวกรนิยมใช้กันมากขึ้น คือ การใช้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ในการซ่อมแซมหรือเสริมกำลังอาคารคอนกรีต ทั้งนี้เพราะ คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กแต่มีน้ำหนักเบา  ติดตั้งง่าย  และประหยัดเวลา

        หลายคนอาจเคยได้ยิน คำว่า “ คาร์บอนไฟเบอร์ ” (Carbon Fiber) และคงสงสัยว่า คาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร  ทำมาจากอะไร และทำไมจึงมีผู้นำคาร์บอนไฟเบอร์ไปใช้ในงานวิศวกรรม  รวมถึงการนำคาร์บอนไฟเบอร์ ไปใช้ในงานอุตสาหกรรมต่างๆ

คาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber) คืออะไร?

        คาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber) เป็นวัสดุทางวิทยาศาสตร์ ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบอย่างน้อยร้อยละ 90  โดยในกระบวนการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์นั้น จะนำเส้นใยพลาสติก Polyacrylonitrile (โพลิอะคลิโลไนไทรล์) หรือที่เรียกย่อๆว่า  PAN ที่ใช้ในการผลิตผ้าเรยอน (rayon) ที่เรารู้จักกันดี โดยการเอาโมเลกุลที่ไม่มีความแข็งแรงเหล่านี้ มาเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีกันใหม่ ซึ่งการผลิต คาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber) นั้นจะมีขั้นตอนหลัก 4 ขั้นตอน ได้แก่ Oxidation , Carbonization, Surface Treatment  และ Surface Coating (ซึ่งจะกล่าวถึงในตอนต่อไป) โดยส่วนใหญ่แล้วเส้นใยคาร์บอนที่ผลิตได้นั้นจะถูกควั่นเป็นเส้นด้าย เมื่อนำเส้นใยคาร์บอนที่มีขนาดเล็กเหล่านี้มารวมกันจะได้เป็นคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีคุณสมบัติโดดเด่น เพราะมีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็ก แต่มีน้ำหนักเบา ต้านทานแรงดึงสูง  ทนต่อสารเคมี ทั้งนี้คาร์บอนไฟเบอร์อาจถูกนำไปใช้งานโดยตรงหรืออาจจะถูกนำไปถักทอกับอีพ็อกซี่ขึ้นรูปเป็นรูปทรงอื่นๆ ร่วมกับวัสดุคอมโพสิตอื่นๆ   คาร์บอนไฟเบอร์จึงถูกนำไปใช้ในวงการอุตสาหกรรมต่างๆ  เช่น การนำคาร์บอนไฟเบอร์มาใช้ในรูปของคอมโพสิทในอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนอากาศยาน ชิ้นส่วนยานยนต์ อุปกรณ์กีฬา  เช่น เฟรมจักรยาน ไม้เทนนิส และใบพัดกังหันลม เป็นต้น

ที่มาแหล่งข้อมูล :
http://www.dstd.mi.th/board/index.php?topic=2074.0
http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_fiber
http://www.engr.utk.edu/mse/Textiles/CARBON%20FIBERS.htm
http://www.carbonfiber.gr.jp/english/faq/faq.html
http://www.chem.wisc.edu/~newtrad/CurrRef/BDGTopic/BDGtext/BDGGraph.html
http://www.mtec.or.th/index.php?option=com_content&task=view&id=122&Itemid=36
http://en.wikipedia.org/wiki/Boeing_787​

Concrete Repair​ing​

• การเสริมกำลังพื้นถนนด้วย CFRP เพื่อรับน้ำหนักจรจาก 800 กก เพิ่มเป็น 1,250 กกด้วย SmartFiber-Sheet UT70-30 คาร์บอนไฟเบอร์ชนิดแผ่น
  
• ซ่อมแซมโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กของเสาสะพานข้ามคลอง
  
• รู้จักและเข้าใจพฤติกรรมรอยร้าวของคอนกรีต
  
• เสริมกำลังเสาด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber Reinforce Polymer : CFRP)
  
• เสริมกำลังโครงสร้างอาคาร เปลี่ยนแปลงจากพื้นที่สำนักงาน (Post tension) เป็นพื้นที่ Data center ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP)
  
• เสริมกำลังโครงสร้างคานที่รับกำลังได้ต่ำกว่าที่ออกแบบไว้ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์(CFRP)
  
• มาทำความรู้จัก “ คาร์บอนไฟเบอร์ ” (Carbon Fiber) กันครับ
  
• การแก้ไขปัญหาคานแบน (Band-Beam) ที่ไม่เสริมเหล็กล่างหรือเหล็กปลอก ด้วยวัสดุ CFRP
  
• เส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร​
• การพัฒนาและการประยุกต์ใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)​
• เทคนิคการออกแบบงานเสริมกำลังพื้น "ระบบพื้นคอนกรีตอัดแรง" (Post-Tensioned) เพื่อแก้ปัญหาลวดอัดแรงขาด ด้วยวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ (SmartFiber Sheet UT70-30)​
• การซ่อมรอยร้าวพื้นคอนกรีตด้วย Epoxy Injection
• กำแพงกันระเบิด โดย คาร์บอนไฟเบอร์ และ Pure Polyurea Spray
• ประโยชน์ของวัสดุ FRP ในการก่อสร้างและโครงสร้างต้านแผ่นดินไหว​
• การเสริมกำลังโครงสร้างเสาคอนกรีตเสริมเหล็กด้วย CFRP เพื่อต้านทานแผ่นดินไหว​
• รอยร้าวที่เกิดจากโครงสร้างรับน้ำหนักบรรทุกเกินกำลัง ซ่อมแซมเสริมกำลังอย่างไร?​
• การเสริมกำลังรอยร้าวบนพื้นยื่นที่เกิดจากการเสริมเหล็กไม่เพียงพอ ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์และการซ่อมแซมรอยร้าวที่เกิดจากการหดตัวแบบแห้งของคอนกรีต (Dry Shrinkage)
• ความหมายและคำนิยามของคำศัพท์ที่ใช้ในงานเสริมกำลังด้วย คาร์บอนไฟเบอร์(CFRP Strengthening Vocabulary)
  
• กรณีศึกษา : อาคารจอดรถ 8 ชั้น มหาวิทยาลัยแห่งหนึ่ง
  
• ตอนที่ 2 : วิวัฒนาการของคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)
  
• การเสริมกำลังสะพานคอนกรีตด้วยคาร์บอนไฟเบอร์
  
• การออกแบบเสริมความแข็งแรงของพื้นไร้คานท้องเรียบระบบ Unbonded Post-tensioned ลวดเกลียว(Strand) ขาดและหลุดออกมาจากสมอ
  ยึดลวด (Anchorage) ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)
  
• การออกแบบเสริมกำลังของพื้นโรงพยาบาลเพื่อรับเครื่องมือแพทย์​
  
• งานเสริมความแข็งแรงพื้น ที่ลวดอัดแรงขาดด้วยคาร์บอนไฟเบอร์( Carbon Fiber ) SmartFiber Strip TL512​