ตอนที่ 2 : วิวัฒนาการของคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)​

ตอนที่ 2 : วิวัฒนาการของคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)

     วันนี้ Mr.Smart จะมาเล่าถึงวิวัฒนาการของคาร์บอนไฟเบอร์ ให้เพื่อนๆ ได้เห็นภาพของการพัฒนาจนกระทั่งได้มาเป็นคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber) ที่เรารู้จักกันในทุกวันนี้

     จุดเริ่มต้นของการพัฒนาคาร์บอนไฟเบอร์อย่างจริงจังเกิดจากความต้องการของกองทัพสหรัฐที่ ต้องการวัสดุชนิดใหม่ที่มีน้ำหนักเบา และมีความแข็งแรงสูงสำหรับสร้างเครื่องบิน ซึ่งในปี ค.ศ. 1957

ดร.โรเจอร์ เบคอน (Roger Bacon) จาก Union Carbide Parma Technical Center ประเทศสหรัฐอเมริกา

ประสบความสำเร็จในการใช้ความร้อนเปลี่ยนเส้นใย เรยอน (rayon) ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ ชนิดหนึ่งให้กลายสภาพเป็นคาร์บอนไฟเบอร์ได้

     คาร์บอนไฟเบอร์เส้นแรกถูกผลิตโดยการให้ความร้อนกับเรยอนจนกระทั่งเกิดกระบวนการ

คาร์บอไนซ์ ในกระบวนการนี้ได้แสดงให้เห็นว่าคาร์บอนไฟเบอร์ที่ได้นั้นยังไม่มีประสิทธิภาพที่ดีพอผลลัพธ์คือ ได้ไฟเบอร์ที่มีคาร์บอนเพียงร้อยละ 20 เท่านั้น นอกจากนี้คาร์บอนไฟเบอร์ที่ผลิตได้ก็มีความแข็งแรงต่ำ

     จนกระทั่งถึงช่วงต้นของยุค 1960 ได้มีการปรับปรุงกระบวนการผลิตโดยเปลี่ยนวัตถุดิบจาก เรยอน  เป็นโพลีอะคริโลไนไทรล์ (Polyacrylonitrile ) หรือที่เรียกว่า เส้นใย PAN ซึ่งทำให้สามารถเปลี่ยนวัตถุดิบเป็นคาร์บอนไฟเบอร์ได้มากขึ้นเป็นร้อยละ 55 โดยใช้ความร้อนในการแยกเส้นใยคาร์บอนที่อุณหภูมิ 1200 – 3000 องศาเซลเซียส  ซึ่งคาร์บอนไฟเบอร์ที่ได้จาก PAN เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งแรงที่เพิ่มมากขึ้นกว่าที่ผลิตได้จากเรยอน

     การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเกิดขึ้นอีกครั้ง ในช่วงทศวรรษที่ 1970 เมื่อมีการพบว่า ของเหลวข้นที่ได้จากกระบวนการกลั่นน้ำมันที่เรียกว่า พิทช์ (pitch) ก็ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ได้ และช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไฟเบอร์ให้สูงขึ้นถึงร้อยละ 85   ซึ่งผลิตภัณฑ์ที่ได้มีจุดเด่นเรื่องความแข็งแรงดัด (Flexural Strength)  แต่มีจุดด้อยเรื่องความแข็งแรงกด (Compressive Strength) ทำให้ไม่ค่อยมีผู้ยอมรับคาร์บอนไฟเบอร์จากพิทช์มากนักเพราะต้องใช้แรงในการดัดขึ้นรูปสูง เลยไม่ค่อยได้รับความนิยมในวงกว้าง

     ปัจจุบันนี้ คาร์บอนไฟเบอร์ เป็นส่วนสำคัญในหลายๆผลิตภัณฑ์ และการประยุกต์ใหม่ๆ ได้ถูกพัฒนาทุกๆปี สหรัฐอมริกา ญี่ปุ่น และกลุ่มยุโรป เป็นประเทศที่เป็นผู้นำในเทคโนโลยีคาร์บอนไฟเบอร์