[Наставак из: Развој и трендови композита од угљеничних влакана у спорту и рекреацији (И део) (1)]
3.1 Преливање у аутоклаву: „Златни стандард“ за врхунску такмичарску опрему
Преливање у аутоклаву даје највиши квалитет - и највишу цену - међу процесима обликовања од угљеничних влакана, са порозношћу производа испод 1% и механичким својствима близу теоријских граница. У спортској роби, користи га скоро сва врхунска такмичарска опрема: водећи рамови за друмске бицикле, као што су Трек Мадоне и Специализед С-Воркс Тармац, користе Тораи Т800/Т1000-препреговани предпрег на 120–180 степени и 5–4 сати бара од само 70–8 рамова; Врхунски-окрети за голф компаније Фујикура и Грапхите Десигн користе Тораи Т1100Г препрег од угљеничних влакана са очвршћавањем у аутоклаву како би уравнотежили екстремну крутост и малу тежину; Компоненте за једрење Америчког купа су такође обликоване у аутоклаву за максималну поузданост. Улагање у опрему обично износи 20–50 милиона РМБ, а јединични трошкови су веома високи, ограничавајући процес на врхунске конкурентне производе.
3.2 Намотавање филамента: „Процес душе“ за штапове за пецање и осовине за голф
Намотавање филамента је један од најчешће коришћених процеса обликовања за спортску опрему од угљеничних влакана и незаменљив је у штаповима за пецање и осовинама за голф. Смолом-импрегнирани карбонски влакни су намотани на трн под прецизним угловима - унутрашњи слојеви под малим угловима (15 степени –25 степени) обезбеђују крутост на савијање, спољни слојеви под великим угловима (45 степени –60 степени) обезбеђују торзиону крутост - вишеструко оптимизује - дизајн тако да - вишеструко оптимизује{9} анизотропне механичке перформансе производа.
Веихаи Гуангвеи Цомпоситес је почео управо овде, са намотавањем филамента штапа за пецање. Године 1998. увезла је прву кинеску-препрег линију широке ширине од угљеничних влакана која служи за производњу штапова, а затим се проширила узводно у материјале од угљеничних влакана, да би на крају постала-предводник у ланцу у кинеској индустрији угљеничних влакана. Његов препрег од карбонских влакана остаје основна сировина за Веихаи риболовни прибор. Веихаи, највећи светски центар за производњу штапова за пецање, има комплетан ланац који се креће од препрега од угљеничних влакана → намотаја филамента → производње штапова → обраде компоненти → маркетинга бренда, и чини око 60% глобалне производње штапова.
3.3 Компресијско обликовање: „Алат за масовну{1}}производњу“ за рекете и карбонске плоче за ципеле
Компресијско обликовање поставља препрег у метални калуп и очвршћава га под топлотом и притиском, нудећи високу ефикасност, добру прецизност и погодност за велику{0}}серијску производњу. Код спортске опреме, рамови рекета за тенис и бадминтон су скоро у потпуности направљени препрегним пресовањем - угао полагања карбонских влакана- (0 степени /±45 степени /90 степени) контролише савијање и торзиону крутост рекета, оптимизујући „слатку тачку“. Најквалитетнији рекети-Ионек, Ли-Нинг, Вилсон и Баболат користе Тораи препрег од угљеничних влакана са пресовањем.
Карбонске плоче за спортску обућу су такође пресоване у средњим до великим серијама - неколико слојева препрега од угљеничних влакана се очвршћују под топлотом и притиском у калупу, а затим секу у облику плоча за ђон. Патике за трчање са-карбонским слојем Нике, Ли-Нинг, Кстеп и Анта користе овај процес. Компоненте бицикла (станице, стубови седишта, полуге), везови за скије и шкољке заштитне опреме су такође широко пресоване; брендови као што су Гиант и Мерида користе велики број делова од карбона од компресије{5}}.
3.4 РТМ и ВАРИ: од фелни за бицикле до трупа тркачких чамаца
РТМ (Ресин Трансфер Молдинг) користи затворени калуп са убризгавањем смоле под притиском да би се постигле глатке површине са обе стране и производња скоро -нето- облика. У спортској роби, РТМ се углавном користи за фелге бицикла од угљеничних влакана (-обликовање смањује број спојева), главе палица за голф (високо-прецизно обликовање сложених геометрија) и осовине штапа за хокеј на леду (променљива дебљина зида за малу тежину). У поређењу са рутом препрег–аутоклав, РТМ повећава ефикасност производње за 3–5 пута.
ВАРИ (вакуум потпомогнута инфузија смоле) користи вакуумски негативан притисак да утера смолу у суво влакно; улагање у опрему је мало и процес одговара великим деловима. У спортској роби, ВАРИ се углавном користи за веслачке шкољке, кајаке и трупове за једрење (величине 3–10 м, превелике за аутоклав). Добро-познати европски бренд кајака користи ВАРИ за производњу кајака од карбонских влакана-класе конкуренције, скраћујући време циклуса по јединици са 40 сати са полагањем руком-до 12 сати и достижући удео запремине влакана од 58%. Даске за сурфовање од карбонских влакана и{11}}даске за веслање (СУП) такође користе ВАРИ; његово формирање под ниским-притиском успешно интегрише језгра од ЕПС пене са омотачем од угљеничних влакана, чинећи производе 30% лакшим од конвенционалних дасака за сурфовање од стаклених влакана.
3.5 Препрег: „Основни интермедијарни материјал“ у производњи спортске опреме
Препрег је најважнији међуматеријал у производњи ЦФРП-а - полу-очврслог лима произведеног пре-импрегнацијом угљеничних влакана смолом. У спортској роби, термореактивни препрег (углавном епоксид) чини око 80% и широко се користи у рамовима бицикала, осовинама за голф, тениским рекетима и штаповима за пецање; термопластични препрег (ПЕЕК, ППС, ПА6 и други) чини око 20% и брзо расте - његова могућност рециклаже, поновне-прераде и кратак циклус обликовања (минуте у односу на сати) посебно за скије, заштитну опрему и карбонске плоче за ципеле, где су жилавост и продуктивност најважнији. Теијин води фабрику термопластичних једносмерних трака у Немачкој посвећену карбонским влакнима/ПЕЕК и карбонским влакнима/ППС препреговима за спортску опрему.
4. Поређење материјала: Зашто су карбонска влакна постала први избор за спортску опрему?
Основна потражња у избору материјала за спортску опрему је „лакша, јача, отпорнија, издржљивија“. Карбонска влакна показују огромне предности у све четири димензије:
Специфична чврстоћа (чврстоћа/густина) угљеничних влакана је 10 пута већа од челика, 8 пута већа од легуре алуминијума и 5 пута више од легуре титанијума - управо комбинација екстремно лагане и високе чврстоће којој тежи спортска опрема. Али угљенична влакна нису универзални одговор: њихова крхкост значи да под јаким ударом може доћи до катастрофалног квара, тако да се у штаповима за хокеј на леду, ивицама скија и другим применама које захтевају високу жилавост често користи хибридно ткање угљеника/арамида, користећи одличну отпорност арамида на ударе како би се надокнадила ломљивост угљеничних влакана. Схимано-серија ЕКССЕНС штапова врхунске класе користи хибрид од угљеничних влакана и арамида, значајно побољшавајући отпорност на ударце уз смањење тежине.
Што се тиче цене, велика-карбонска влакна за вучу (48К/50К) су пала на 80–100 РМБ/кг, непрестано сужавајући јаз са стакленим влакнима (8–15 РМБ/кг). Брзо ослобађање великог-капацитета од угљеничних влакана за вучу од стране Јилин Цхемицал Фибер Гроуп убрзава прелазак угљеничних влакана из професионалне конкуренције на масовна потрошачка тржишта. Узимајући за пример бицикле од карбонских влакана, употреба великих-карбонских влакана за вучу може да смањи цену материјала оквира за око 40%, чиме се цене карбонских бицикала{12}}на почетном нивоу спуштају са 8.000 РМБ на распон од 5.000 РМБ.
5. Основне примене: Како карбонска влакна преобликују пејзаж спортске опреме
5.1 Голф клубови: „Прво бојно поље“ од карбонских влакана
Голф палице су највеће тржиште појединачних спортских апликација за карбонска влакна. Када су карбонска влакна комерцијализована 1970-их, палице за голф и штапови за пецање били су међу првим спортским производима који су их усвојили. Према КИРесеарцх-у, очекује се да ће глобална продаја палица за голф од угљеничних влакана достићи 5,854 милијарде РМБ до 2031. године, што представља комбиновану годишњу стопу раста од 7,0%.
Што се тиче технологије, ТаилорМаде Ки10 ЛС драјвер користи дизајн „Инфинити Царбон Цровн“ са 60 слојева карбонских влакана и двоструко-закривљеним лицем, са угљеником који покрива 97% површине круне како би се постигла одлична ефикасност преноса енергије. Осовине серије Тоур АД компаније Грапхите Десигн користе Тораи Т1100Г препрег од угљеничних влакана и технологију нано{6}}легура, што значајно повећава структурну крутост без додавања тежине. Цаллаваи (годишњи приход од око 1,8 милијарди УСД) и ТаилорМаде (око 1,5 милијарди УСД) су два водећа глобална бренда у производњи голф палица од угљеничних влакана, а оба набављају своје основне материјале од угљеничних влакана искључиво од јапанске Тораи.
Вреди напоменути да материјали од угљеничних влакана за кинеске врхунске-палице за голф од угљеничних влакана до 87% зависе од увоза-, што оставља огроман простор за домаћу замену. Развојни пут компаније Гуангвеи Цомпоситес - почевши од прибора за пецање у Веихаиу и постепено се проширујући узводно у материјале од угљеничних влакана - нуди модел који се може реплицирати за индустрију: почните од крајњег-тржишне потражње за спортском опремом, интегришите материјале за производњу у обрнутом смеру и затворите петљу индустријског ланца.
[Наставиће се: Развој и трендови композита од угљеничних влакана у спорту и рекреацији (И део) (3)]
[Извор] Кинеско удружење индустрије композита (ЦЦИА), званична веб страница
[Оригинална веза] хттпс://цциа.кин/кингиебаогао/3618.хтмл