كيفية تصنيف القطرات الكبيرة والصغيرة من ألياف الكربون وتحليل الأداء المقارن

2025-09-13 14:49:44

توفر منتجات ألياف الكربون خصائص مواد عالية بشكل استثنائي، بما في ذلك الوزن الخفيف والقوة العالية ومقاومة التآكل والتآكل التي تتجاوز بكثير المنتجات المعدنية المماثلة. وبالتالي، فهي تستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات والصناعات. أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء منتجات ألياف الكربون هو تصنيف السحب. غالبًا ما يشار إليها باسم السحب الكبير والقطر الصغير. بالنسبة لأولئك الذين ليسوا على دراية بهذا المفهوم، قد يكون من الصعب تحديد نوع سحب ألياف الكربون (أو المادة الخام) اللازمة لمنتجهم. تناقش هذه المقالة كيفية تصنيف القطرات الكبيرة والصغيرة من ألياف الكربون وخصائص أدائها.

كيفية تصنيف القطرات الكبيرة والصغيرة من ألياف الكربون

أولاً، عليك أن تفهم أن كل خصلة من ألياف الكربون تبلغ سماكتها من 5 إلى 10 ميكرون، وهي أرق بكثير من شعرة الإنسان. ولذلك، فإن ألياف الكربون التي نراها تتكون في الواقع من عدة خيوط. تشمل المعلمات شائعة الاستخدام لتقييمات سحب ألياف الكربون 3k و12k. يرمز k هنا إلى 1000، لذا فإن 3k يمثل 3000 خيط من ألياف الكربون. يبلغ سمك سحب ألياف الكربون 12 كيلو أربع مرات أكثر من ألياف الكربون 3 كيلو. عند دمجها مع الراتنج لتشكيل شريط مسبق التقوية، مع تجاهل تأثير التشريب، فإن أداء مادة ألياف الكربون 12k يتفوق بكثير على أداء ألياف الكربون 3k.

إن التمييز بين ألياف الكربون ذات القطر الصغير والقطر الكبير هو ببساطة تصنيف داخل الصناعة بناءً على عدد خيوط ألياف الكربون. تعتبر خيوط الكربون التي يقل طولها عن 24 كيلوجرامًا ذات سحب صغير، في حين تعتبر خيوط الكربون التي تزيد عن 24 كيلو جرامًا ذات قطر كبير. الآن، أعتقد أن الجميع يفهم الفرق بين ألياف الكربون ذات السحب الكبير والقطر الصغير. مع استمرار تحسن الأبحاث والتطوير في مجال ألياف الكربون ذات السحب الكبير، أعتقد أن هذا التمييز سيستمر في التطور.

نظرًا لأن ألياف الكربون ذات القطر الصغير تحتوي على عدد أقل من خيوط الكربون، فمن الأسهل دمجها مع الراتنج، مما يجعل أداء المنتج أكثر سهولة في الإدارة. تستخدم العديد من المنتجات حاليًا مواد خام من ألياف الكربون ذات سحب صغير. ومع ذلك، فإن السحب الكبير يحتوي على عدد أكبر من الخيوط، مما يتطلب من الشركات المصنعة تلبية متطلبات الأداء الأعلى ويؤدي إلى ارتفاع تكاليف المواد الخام والعمليات. ولذلك، فإنه يستخدم عادة في الصناعات الراقية.

مقارنة أداء القطرات الكبيرة والصغيرة المصنوعة من ألياف الكربون

بعد مراجعة التصنيف أعلاه للقطرات الكبيرة والصغيرة من ألياف الكربون، ماذا عن أداء القطرات الكبيرة والصغيرة من ألياف الكربون؟ كما يتبين أعلاه، تحتوي القطرات الكبيرة على المزيد من خيوط ألياف الكربون. لذلك، كتعزيز في مركبات ألياف الكربون، فإن المزيد من خيوط ألياف الكربون يعني بالضرورة أداء أفضل. هل هذا استنتاج بسيط؟ من الواضح لا، لأن هناك العديد من العمليات المعنية. عند مقارنة أداء القطرات الكبيرة والصغيرة، نحتاج في الواقع إلى النظر في ثلاثة جوانب.

1. معدل تحجيم سحب ألياف الكربون

بعد الإنتاج، يتم خبز خيوط ألياف الكربون مسبقًا قبل تغيير حجمها. ثم يقومون بتحجيم السائل. كلما زاد معدل التحجيم، كان أداء خيوط ألياف الكربون أفضل. أظهرت النتائج أن ألياف الكربون ذات القطر الكبير لها معدل تحجيم أعلى، في حين أن ألياف الكربون ذات القطر الصغير لها معدل تحجيم أقل. لذلك، من منظور الخيوط الخام، تتمتع ألياف الكربون ذات القطر الكبير بأداء أعلى من ألياف الكربون ذات القطر الصغير.

2. قوة خيوط واحدة

نظرًا لأن المعلمات الخارجية لألياف الكربون ذات القطر الكبير أكثر استقرارًا، في حين أن المعلمات الخاصة بألياف الكربون ذات السحب الصغير أقل استقرارًا، فإن ألياف الكربون ذات القطر الصغير تتعرض لتغيرات أكبر تحت الضغط، مما يؤدي إلى أداء أعلى لألياف الكربون ذات السحب الصغير.

3. قوة القص

تعكس قوة القص أيضًا قوة الشد لمنتجات ألياف الكربون اللاحقة. وفي هذا الصدد، فإن قوة القص لراتنج ألياف الكربون ذات القطر الكبير أقل من قوة القص لألياف الكربون ذات القطر الصغير. هذا سهل الفهم. في الوقت الحالي، لا يعد تشريب ألياف الكربون للقطر الكبير دقيقًا مثل ألياف الكربون للقطر الصغير. بمعنى آخر، لا يربط الراتينج كل خيط أثناء التشريب، مما قد يؤدي بسهولة إلى ضغط أكبر عند تعرضه لقوى خارجية. العديد من الشركات المصنعة التي تقوم حاليًا بتطوير أشرطة مسبقة من ألياف الكربون البلاستيكية الحرارية غير قادرة على إكمال تطويرها بسبب انخفاض سيولة راتنجات اللدائن الحرارية والتشريب الناتج عن ذلك دون المستوى الأمثل.

حاليًا، توفر ألياف الكربون ذات القطر الصغير أداءً فائقًا، وهو ما يفسر تطبيقها على نطاق واسع. تعد ألياف الكربون ذات السحب الكبير حاليًا أكثر تكلفة ونادرًا ما يعتمدها العملاء. ومع ذلك، مع استمرار تطور التكنولوجيا ونضجها، أعتقد أن ألياف الكربون ذات القطر الكبير ستوفر بلا شك أداءً أعلى للمنتج. منتجات ألياف الكربون التي يتم إنتاجها باستخدام ألياف الكربون ذات السحب الكبير، والتي تتميز بمعدل تحجيم أعلى، ستعرض أيضًا أداءً أقوى.