KoolAuto : Carbon Fiber (CF) หรือ เส้นใยคาร์บอน

เริ่มแรก มือใหม่หัดซิ่งจะสงสัยว่า มันดีกว่าเดิมอย่างไร ? เริ่มแรก เราจะแนะนำว่า รถสปอร์ตในอดีต จะใช้ ไฟเบอร์กลาส (เส้นใยแก้ว Glass-Fiber) มาขึ้นรูป แล้วเสริมความแข็งแรง ด้วย เคฟล่าร์ หรือ เส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์นั่นเอง

ข้อดีคือ น้ำหนักที่เบา 


เราจะเรียงเทคโนโลยี ความเบา ไปตามนี้
1. Glass Fiber ในอดีต ถือเป็นวัสดุที่เบา และขึ้นรูปง่ายกว่า เหล็ก และ อลูมิเนียมอีก แถมยังไม่เป็นสนิมอีกด้วย ที่สำคัญสุดคือ ความจริงแล้ว หากเป็นการผลิตแบบจำนวนน้อย มันก็มีต้นทุนการสร้างที่ถูกกว่าอีกด้วย เพราะมันต้องการเครื่องมือเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

มันเป็นที่นิยมมาก สำหรับรถสปอร์ตซุปเปอร์คาร์ในช่วงทศวรรษที่ 60 โดยเฉพาะการเอาไปสร้างเป็น Chasis โดยเฉพาะ Lotus Elite แต่ข้อเสียของมันคือ ข้อต่อต่างๆ และจุดยึดน๊อตที่ไม่ดีเท่าที่ควร และชิ้นส่วนต้องไม่มีแรงเค้นมากนัก

2. Carbon-Fiber  มันถูกใช้ครั้งแรกๆ ในอุตสาหกรรมการบิน และอวกาศ รวมถึง รถแข่ง เหตุผลเพราะมันมีอัตราส่วน ปริมาตรต่อน้ำหนักที่อยู่ในขั้นสูงเลยทีเดียว มันเริ่มเห็นตั้งแต่ Ferrari 288GTO และ Porsche 959 

Carbon Fiber จะมีลักษณะคล้าย ผ้าถักทอ (มีเส้นผ่าศูนย์กลาง ประมาณ 5-10 ไมโครเมตร โดยประกอบไปด้วย อะตอมของคาร์บอนเป็นหลัก) โดยอีกด้านจะเป็นอลูมิเนียมฟอลย์ มันสามารถเอาไปแปะกับวัสดุได้หลากหลาย ด้วย Resin ทิ้งไว้ประมาณ 3 ชั่วโมง ด้วยความร้อน 120องศา และแรงดัน 90PSI  หลังจากเสร็จกระบวนการ คาร์บอนไฟเบอร์จะหลอมเป็นชิ้นดียวกัน 

ทุกวันนี้ รถยนต์ซูปเปอร์คาร์ ส่วนใหญ่จะใช้ Carbon Fiber เกือบทุกชิ้นแล้วที่ใช้ได้ (ใช้จนมากกว่าอลูมิเนียมอีก)

ประวัติของคาร์บอน ไฟเบอร์
มันเกิดมาตั้งแต่โลกเริ่มมีหลอดไฟ ใช่ โธมัส เอดิสัน เป็ฯคนนำเส้นไม้ไผ่ เผาไฟให้เป็นคาร์บอน เพื่อใช้สร้างไส้หลอดไฟครั้งแรกของโลก แต่มันมีส่วนผสมของคาร์บอน เพียง 20% เท่านั้น ต่อมาจึงมีนักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามพัฒนา ให้เส้นใยคาร์บอนที่สูงขึ้นๆ 

จนในที่สุด ก็ใช้ เรยอน มาผลิต คาร์บอน ไฟเบอร์ ที่ได้สูงถึง 99% ตอนนี้มันมีความแข็งแรงเพียงพอ และยังมีแรงต้านแรงดึงที่สูงมาก และทนต่อสารคเคมี ที่ดีมากแล้ว ที่สำคัญคือ เมือ่เทียบกับน้ำหนัก มันเป็นวัสดุที่เยี่ยมเลยทีเดียว

แต่ในช่วงทศวรรษที่ 60 อุตสาหกรรมของญี่ปุ่นเร่งพัฒนา การผลิตคาร์บอนไฟเบอร์จากผลิตภัณฑ์จากน้ำมันสำเร็จ แม้ว่าจะมีคาร์บอนเพียง 85% ก็ตาม แต่ต้นทุนการผลิตก็ลดลงอย่างมาก

ถัดมา ก็เริ่มมีการพัฒนา จนเป็นเบอร์ T400 (ทนแรงดึง 4000Mpa) Im600 (ที่ทนแรงดึง 6000Mpa) ซึ่งเป็นชื่อการตลาด ที่วัดกันที่แรงดึงของแต่ละบริษัทมากกว่า ปัจจุบัน แม้ว่าอุตสาหกรรมการบินจะใช้ที่ระดับ 10000Mpa แต่สำหรับอุตสากรรมรถยนต์แล้วจะใช้ทนแรงดึงกันที่ 5000Mpa เป็นหลักเท่านั้น

(ขออธิบายแบบนี้ครับ เนื่องจากมันเกิดจากอะตอมโมเลกุลเดี่ยวของ คาร์บอน ยิ่งทำให้มีขนาดเล็กเท่าไหร่ ก็ทนแรงดึงได้ดีเท่านั้น ยกตัวอย่างเช่น Im600 จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 5 ไมโครเมตรเท่านั้น นี่คือปัจจัยที่ทำให้ของดี กับของถูกต่างกันเล็กน้อย)

ถึงตอนนี้ในปี 2549 สิทธิบัตร คาร์บอนไฟเบอร์ก้เป็นของมูลนิธิมหาวิทยาลัยเทนเนสซี ซึ่งหมายความว่า ใครจะเอาไปใช้ก็ได้แล้ว

เคฟลาร์ คืออะไร
เคฟลาร์นั้น จะคล้ายกับ คาร์บอนไฟเบอร์ เกือบทุกอย่าง ไม่ว่าจะแรงต้านทานการดึงก็ใกล้เคียงกับ คาร์บอนไฟเบอร์ แต่มันกลับแข็งแรงน้อยกว่าคาร์บอนไฟเบอร์ อีกด้วย แต่ก็มีข้อทดแทน คือ มันยืดหยุนได้สูงกว่า คาร์บอนไฟเบอร์ (เหตุผลที่บอกว่า ใกล้เคียงกัน เพราะ ตามที่อธิบายไปข้างต้น คือ คาร์บอนไฟเบอร์นั้นมีหลายเกรด)

อย่างไรก็ดี เคฟลาร์นั้นจะมีส่วนประกอบของ อะตอมไนโตรเจน เข้ามาผสมด้วย และยังมีพันธะเคมของ ไฮโดรเจนอีกด้วย ทำให้ เคฟลาร์นั้นไม่ค่อยอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม แต่เริ่มต้นนั้น ผู้ผลิตก็ประกาศทันทีว่า เคฟลาร์ มันแข็งแรงกว่าเหล็ก 5 เท่า

ดังนั้น มันจึงไม่เป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมรถยนต์ แต่กลับไปได้ดีในอุตสาหกรรมสิ่งทอ มากกว่า ยกตัวอย่างเช่น เสื้อกันกระสุน หรือ ถุงมือนักบินอวกาศ  แต่เคฟล่าร์ มันก็ใช้ในเป็น เส้นใย สำหรับยางรถยนต์สำหรับแข่งขันอีกด้วย

น้ำหนัก
ส่วนใครที่มาบอกเด็กมือใหม่ว่า เคฟลาร์นั้นเบากว่า คาร์บอนไฟเบอร์ นั้น บอกเลยว่า ถูกหลอก แน่นอน เพราะความจริงแล้ว น้ำหนักของทั้ง 2 อย่างนั้น ไล่เลี่ยกัน แต่ไปวัดกันที่ใครเท เรซิ่น หรือ Epoxy หนากว่ากันมากกว่า