ແຜ່ນເສັ້ນໃຍກາບອນທີ່ຜະລິດດ້ວຍວິທີການປັ້ມອອກ (Pultrusion) ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ – ວິທີແກ້ໄຂວັດສະດຸປະກອບທີ່ເບົາ

ແຜ່ນທີ່ຜະລິດຈາກເສັ້ນໄຍຄາບອນ (Carbon fiber pultruded sheets) ແມ່ນເປັນຕົວຢ່າງທີ່ສູງສຸດຂອງປະສິດທິພາບດ້ານໂຄງສ້າງ, ໂດຍໃຫ້ອັດຕາສ່ວນຂອງຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ນ້ຳໜັກທີ່ປ່ຽນແປງເຖິງເນື້ອໃນຂອງການອອກແບບໃນຫຼາຍອຸດສາຫະກຳ. ແຜ່ນປະກອບທີ່ທັນສະໄໝເຫຼົ່ານີ້ມີຄວາມແຂງແຮງໃນທິດທາງດຶງ (tensile strength) ສູງກວ່າ 2000 MPa ແຕ່ຍັງຮັກສາຄວາມໜາແໜ້ນໄດ້ເທົ່າກັບ 1.6 g/cm³, ເຊິ່ງສ້າງຄຸນລັກສະນະການປະຕິບັດທີ່ວັດຖຸດັ້ງເດີມບໍ່ສາມາດເທີຍບ່ອນໄດ້. ຄວາມສຳພັນທີ່ເຫຼືອເຊີນຂອງຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ນ້ຳໜັກນີ້ເຮັດໃຫ້ວິສະວະກອນສາມາດອອກແບບໂຄງສ້າງທີ່ເບົາລົງໂດຍບໍ່ຕ້ອງເສຍເຄື່ອງປ້ອງກັນຄວາມປອດໄພ ຫຼື ຄວາມສາມາດໃນການຮັບນ້ຳໜັກ, ເປີດໂອກາດໃໝ່ໆ ສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ປະດິດສ້າງຢ່າງສ້າງສັນ ເຊິ່ງກ່ອນໜ້ານີ້ຖືກຈຳກັດດ້ວຍຂອບເຂດຂອງວັດຖຸ. ການເສີມແຂງດ້ວຍເສັ້ນໄຍຕໍ່ເນື່ອງທີ່ບັນລຸໄດ້ຈາກຂະບວນການ pultrusion ຮັບປະກັນວ່າຄຸນລັກສະນະຄວາມແຂງແຮງຈະຄົງທີ່ທົ່ວທັງແຜ່ນ, ໂດຍການກຳຈັດຈຸດທີ່ອ່ອນແອທີ່ອາດຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງໂຄງສ້າງເສຍຫາຍ. ຄວາມເປັນເອກະພາບນີ້ເຮັດໃຫ້ການຄຳນວນດ້ານວິສະວະກຳມີຄວາມຖືກຕ້ອງແລະເປັນທີ່ໝັ້ນໃຈໃນການກຳນົດຂອບເຂດຄວາມປອດໄພ, ເຊິ່ງເປັນປັດໄຈທີ່ສຳຄັນຢ່າງຍິ່ງໃນການນຳໃຊ້ດ້ານອາວະກາດ, ລົດຍົນ ແລະ ການກໍ່ສ້າງ ໂດຍເຫດທີ່ຜົນຮ້າຍຈາກການລົ້ມສະລາກຂອງໂຄງສ້າງນັ້ນມີຄວາມຮ້າຍແຮງຫຼາຍ. ຜົນປະໂຫຍດດ້ານການຫຼຸດນ້ຳໜັກບໍ່ໄດ້ຈຳກັດຢູ່ເທິງການແທນທີ່ງ່າຍດາຍຂອງວັດຖຸເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງສ້າງຄວາມດີຂື້ນຕາມລຳດັບທົ່ວທັງລະບົບ. ໃນການນຳໃຊ້ດ້ານອາວະກາດ, ທຸກໆກິໂລແກຼມທີ່ຫຼຸດລົງໄດ້ໃນສ່ວນຂອງໂຄງສ້າງຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການຮັບນ້ຳໜັກເພີ່ມຂື້ນ ຫຼື ລົດຈຳນວນເຊື້ອເພິງທີ່ໃຊ້, ຊຶ່ງສົ່ງຜົນໂດຍກົງຕໍ່ປະສິດທິພາບດ້ານການດຳເນີນງານ. ຜູ້ຜະລິດລົດຍົນໄດ້ຮັບປະໂຫຍດຈາກປະສິດທິພາບທີ່ດີຂື້ນໃນການໃຊ້ເຊື້ອເພິງ ແລະ ຄຸນລັກສະນະການປະຕິບັດທີ່ດີຂື້ນ, ໃນຂະນະທີ່ຍັງຮັກສາຄວາມປອດໄພໃນການເກີດອຸບັດຕິເຫດຜ່ານການຈັດວາງແຜ່ນ carbon fiber pultruded ໃນບ່ອນທີ່ຮັບນ້ຳໜັກສຳຄັນ. ອຸດສາຫະກຳການກໍ່ສ້າງນຳໃຊ້ຄຸນລັກສະນະເຫຼົ່ານີ້ເພື່ອສ້າງຊ່ອງຫວ່າງທີ່ຍາວຂື້ນດ້ວຍຄວາມຕ້ອງການສຳລັບການຮັບນ້ຳໜັກທີ່ໜ້ອຍລົງ, ເຮັດໃຫ້ການອອກແບບດ້ານສະຖາປັດຕະຍາທີ່ເປັນໄປບໍ່ໄດ້ກ່ອນໜ້ານີ້ກັບວັດຖຸທຳມະດາກາຍເປັນຈິງ. ຜົນປະໂຫຍດດ້ານການຜະລິດລວມເຖິງການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການອຸປະກອນການຈັດການເນື່ອງຈາກນ້ຳໜັກຂອງຊິ້ນສ່ວນທີ່ເບົາລົງ, ຂະບວນການຕິດຕັ້ງທີ່ງ່າຍຂື້ນ, ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍດ້ານການຂົນສົ່ງທີ່ຫຼຸດລົງ. ຄຸນລັກສະນະຄວາມແຂງແຮງທີ່ດີເລີດຍັງເຮັດໃຫ້ສາມາດໃຊ້ສ່ວນຕັດທີ່ບາງລົງເທື່ອນີ້ເມື່ອທຽບກັບວັດຖຸທຳມະດາ, ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ພື້ນທີ່ໃຊ້ງານສູງສຸດໃນການນຳໃຊ້ທີ່ມີການຈຳກັດດ້ານນ້ຳໜັກ ໃນຂະນະທີ່ຍັງຮັກສາຄຸນລັກສະນະການປະຕິບັດດ້ານໂຄງສ້າງທີ່ຈຳເປັນສຳລັບສະພາບແວດລ້ອມການດຳເນີນງານທີ່ເຂັ້ມງວດ.

ແຜ່ນທີ່ຜ່ານຂະບວນການດຶງເສັ້ນໄຍກາບອນ (Carbon fiber pultruded sheets) ມີຄຸນລັກສະນະຄວາມໝັ້ນຄົງທີ່ບໍ່ມີໃຜເທື່ອມາກ່ອນ ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການການບໍາຮັກສາແບບດັ້ງເດີມ ແລະໃຫ້ບໍລິການທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ຢ່າງຕໍ່เนື່ອງເປັນເວລາຫຼາຍທົດສະວັດ ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການສູງ. ຄຸນລັກສະນະທີ່ຕ້ານການກັດກິນໂດຍທຳມະຊາດຂອງໄຍກາບອນ ຮ່ວມກັບລະບົບເຣຊິນທີ່ທັນສະໄໝ ໄດ້ສ້າງໃຫ້ເກີດວັດຖຸທີ່ບໍ່ຖືກເຮັດໃຫ້ເສຍຫາຍຈາກຄວາມຊື້ນ, ເຄມີ, ເກືອ, ແລະ ຮັງສີ UV—ເງື່ອນໄຂທີ່ເຮັດໃຫ້ວັດຖຸດັ້ງເດີມເຊັ່ນ: ເຫຼັກ ແລະ ອາລູມີເນີ້ມ ເສຍຫາຍຢ່າງໄວວາ. ຄວາມຕ້ານການກັດກິນນີ້ເຮັດໃຫ້ບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງໃຊ້ຊັ້ນປ້ອງກັນ, ການທາສີເປັນປະຈຳ ຫຼື ການປ່ຽນແທນເນື່ອງຈາກການເສື່ອມສະພາບຈາກສິ່ງແວດລ້ອມ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີການປະຢັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທັງໝົດໃນວົງຈອນຊີວິດຢ່າງມີນັກ, ເຊິ່ງມັກຈະຄຸ້ມຄ່າກັບການລົງທຶນເບື້ອງຕົ້ນພາຍໃນບໍ່ກີ່ເຖິງສອງຫຼືສາມປີທຳອິດຂອງການໃຊ້ງານ. ຄວາມຕ້ານການເສື່ອມສະພາບຈາກການເຄື່ອນໄຫວຊ້ຳໆ (fatigue resistance) ຂອງແຜ່ນທີ່ຜ່ານຂະບວນການດຶງເສັ້ນໄຍກາບອນ ມີຄວາມເກີດເຫດເກີນວັດຖຸທຳມະດາຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຊິ່ງສາມາດຮັບນ້ຳໜັກໄດ້ເຖິງລ້ານໆຄັ້ງໂດຍບໍ່ເກີດເປັນແຕກຫຼືສູນເສຍຄວາມແຂງແຮງ. ຄວາມສາມາດເຮັດວຽກທີ່ເຫີນເທີງນີ້ເປັນທີ່ມີຄຸນຄ່າຢ່າງເປັນພິເສດໃນການນຳໃຊ້ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ ເຊັ່ນ: ສ່ວນປະກອບລະບົບການຊົງຕົວຂອງລົດ, ວັດຖຸທາງທະເລທີ່ຖືກເຮັດໃຫ້ເສຍຫາຍຈາກການເຄື່ອນໄຫວຂອງຄື້ນ, ແລະ ອຸປະກອນອຸດສາຫະກຳທີ່ຖືກເຮັດໃຫ້ເສຍຫາຍຈາກການເຄື່ອນໄຫວຊ້ຳໆໃນເວລາໃຊ້ງານ. ຄວາມສະຖຽນຂອງຂະໜາດ (dimensional stability) ຂອງແຜ່ນເຫຼົ່ານີ້ຍັງຄົງຄົງທີ່ໃນທຸກຊ່ວງອຸນຫະພູມທີ່ເຂັ້ມງວດ, ເຊິ່ງປ້ອງກັນບັນຫາການຂະຫຍາຍຕົວຈາກຄວາມຮ້ອນ (thermal expansion) ທີ່ອາດເຮັດໃຫ້ເກີດການແຕກຂອງຂໍ້ຕໍ່ ຫຼື ການເບິ່ງບໍ່ຖືກຕ້ອງຂອງໂຄງສ້າງໃນວັດຖຸທຳມະດາ. ການທົດສອບດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ແຜ່ນທີ່ຜ່ານຂະບວນການດຶງເສັ້ນໄຍກາບອນ ສາມາດຮັກສາຄຸນລັກສະນະທາງກົນຈັກໄວ້ໄດ້ຫຼັງຈາກຖືກສຳຜັດກັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງເປັນເວລາດົນນານ ເຊັ່ນ: ວຟໄລ້-ທອດ (freeze-thaw cycles), ການຈຸ່ມໃນເຄມີ, ແລະ ການເຮັດວຽກທີ່ອຸນຫະພູມສູງ. ພື້ນຜິວທີ່ເລືອນ ແລະ ບໍ່ມີຮູເລືອນ (non-porous) ຊ່ວຍຕ້ານການເກັບຝຸ່ນ ແລະ ການເຕີບໂຕຂອງສິ່ງມີຊີວິດ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ຮັກສາທັງຮູບຮ່າງທີ່ງາມ ແລະ ຄຸນລັກສະນະການໃຊ້ງານໄວ້ໄດ້ໂດຍບໍ່ຕ້ອງມີການລ້າງ ຫຼື ການປິ່ນປົວເພີ່ມເຕີມ. ຜົນປະໂຫຍດດ້ານອາຍຸການໃຊ້ງານໃນການຕິດຕັ້ງລວມເຖິງ: ສີທີ່ຄົງທີ່ຢ່າງຖາວອນ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ບໍ່ຕ້ອງທາສີໃໝ່; ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງພື້ນຜິວທີ່ຕ້ານການເສຍຫາຍຈາກການຕີ ແລະ ການຂີດຂ່ວນ; ແລະ ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ຂອງຂໍ້ຕໍ່ທີ່ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ເກີດການຫຼວງຫຼາຍຈາກການປ່ຽນແປງອຸນຫະພູມ. ຄວາມເປັນເຄມີທີ່ບໍ່ເຮັດປະຕິກິລິຍາ (chemical inertness) ຂອງແຜ່ນທີ່ຜ່ານຂະບວນການດຶງເສັ້ນໄຍກາບອນ ເຮັດໃຫ້ມັນເໝາະສຳລັບການນຳໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກຳການຜະລິດອາຫານ, ອຸດສາຫະກຳຢາ, ແລະ ອຸດສາຫະກຳເຄມີ ໂດຍທີ່ບັນຫາການປົນເປື້ອນຈະຫ້າມການນຳໃຊ້ວັດຖຸທຳມະດາທີ່ອາດຈະປ່ອຍສານອັນຕະລາຍ ຫຼື ສົ່ງເສີມການເຕີບໂຕຂອງເຊື້ອບັກເຕີເຣັຽທີ່ເປັນອັນຕະລາຍຕໍ່ຮ່າງກາຍໃນໄລຍະເວລາດົນນານ.

ແຜ່ນທີ່ຜະລິດຈາກເສັ້ນໄຍຄາບອນທີ່ຜ່ານຂະບວນການ pultrusion ແສດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມຖືກຕ້ອງຢ່າງຍິ່ງໃນການຜະລິດ ແລະ ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນໃນການອອກແບບ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ສາມາດສ້າງແບບທາງເລືອກທີ່ເໝາະສົມສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການສູງໃນອຸດສາຫະກຳທີ່ຫຼາກຫຼາຍ. ຂະບວນການ pultrusion ສາມາດບັນລຸຄວາມຖືກຕ້ອງດ້ານມິຕິໄດ້ຢ່າງເຂັ້ມງວດເຖິງ ±0.1 mm, ເຮັດໃຫ້ໄດ້ແຜ່ນທີ່ມີຄວາມໜາ, ຄວາມກວ້າງ ແລະ ຄຸນນະພາບເນື້ອໜ້າທີ່ເປັນເອກະລັກ ເຊິ່ງວິທີການຜະລິດແບບດັ້ງເດີມບໍ່ສາມາດຜະລິດໄດ້ຢ່າງເຊື່ອຖືໄດ້. ຄວາມຖືກຕ້ອງສູງຂອງຂະບວນການຜະລິດນີ້ເຮັດໃຫ້ບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງດຳເນີນການຕັດແຕ່ງເພີ່ມເຕີມ (secondary machining) ໃນຫຼາຍໆກໍລະນີ, ຈຶ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຕົ້ນທຶນການຜະລິດ ແລະ ຮັບປະກັນຄວາມເໝາະສົມຢ່າງແທ້ຈິງ ແລະ ຄຸນນະພາບສຳເລັດທີ່ດີເລີດໃນຂະບວນການປະກອບ. ລັກສະນະການຜະລິດຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງຂະບວນການ pultrusion ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດແຜ່ນທີ່ມີຄວາມຍາວບໍ່ຈຳກັດ, ເຮັດໃຫ້ສາມາດຜະລິດຊິ້ນສ່ວນດຽວທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ຕໍ່ ແລະ ຈຸດທີ່ອາດຈະເກີດຄວາມລົ້ມເຫຼວເຊິ່ງມັກເກີດຂຶ້ນໃນໂຄງສ້າງທີ່ປະກອບຂຶ້ນຈາກຫຼາຍຊິ້ນ. ຄວາມຫຼາກຫຼາຍດ້ານການອອກແບບປະກອບດ້ວຍທິດທາງຂອງເສັ້ນໄຍທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ລະບົບ resin ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະ ການປິ່ນປົວເນື້ອໜ້າທີ່ສາມາດປັບແຕ່ງໃຫ້ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການດ້ານປະສິດທິພາບ, ທິດທາງຂອງແຮງທີ່ເຮັດວຽກ, ແລະ ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ວິສະວະກອນສາມາດກຳນົດການເສີມແຂງແບບ unidirectional ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຄວາມແຂງແຮງສູງສຸດໃນທິດທາງທີ່ຮັບແຮງຫຼັກ, ຫຼື ສາມາດນຳໃຊ້ເສັ້ນໄຍທີ່ມີທິດທາງຫຼາກຫຼາຍເພື່ອຮັບມືກັບສະຖານະການທີ່ມີການຮັບແຮງທີ່ສັບສົນ ໂດຍຍັງຮັກສາປະສິດທິພາບຂອງຂະບວນການ pultrusion ໄວ້. ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ກັບລະບົບ resin ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ ເຊັ່ນ: epoxy, vinyl ester, polyurethane, ແລະ thermoplastic matrices ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການປັບແຕ່ງເພື່ອໃຫ້ເໝາະສົມກັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຊ່ວງອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະ ຄວາມຕ້ອງການດ້ານການສຳຫຼັບກັບສານເคมີ. ຕົວເລືອກການປິ່ນປົວເນື້ອໜ້າປະກອບດ້ວຍ: ຊັ້ນຫຸ້ມທີ່ເປັນຕົວນຳໄຟຟ້າເພື່ອການປ້ອງກັນການຮີດເຄີຍຂອງສັນຍານໄຟຟ້າ (EMI shielding), ສູດທີ່ຕ້ານໄຟເພື່ອການນຳໃຊ້ທີ່ຕ້ອງການຄວາມປອດໄພສູງ, ແລະ ການປິ່ນປົວເພື່ອຄວາມງາມທີ່ເຮັດໃຫ້ບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງທຳການເຮັດສີເພີ່ມເຕີມ. ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນດ້ານການຜະລິດຍັງຂະຫຍາຍໄປຫາການປະກອບແບບປະສົມ (hybrid constructions) ທີ່ມີວັດສະດຸເສີມເພີ່ມເຕີມເຊັ່ນ: ເສັ້ນໄຍແກ້ວເພື່ອຫຼຸດຕົ້ນທຶນ, ຫຼື ເສັ້ນໄຍ aramid ເພື່ອເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການimpact. ການຄວບຄຸມຄຸນນະພາບຢ່າງເຂັ້ມງວດໃນທັງໝົດຂອງຂະບວນການ pultrusion ຮັບປະກັນວ່າຈະໄດ້ສັດສ່ວນຂອງເສັ້ນໄຍທີ່ເປັນເອກະລັກ, ບໍ່ມີຂໍ້ບົກເບື່ອນ (void-free), ແລະ ມີການຊຸບ resin ຢ່າງທົ່ວເຖິງ ເຊິ່ງຮັບປະກັນຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກທີ່ສາມາດທຳนายໄດ້ຢ່າງແທ້ຈິງ. ຄວາມສາມາດໃນການຂະຫຍາຍຂະໜາດ (scalability) ຂອງການຜະລິດແຜ່ນ carbon fiber pultruded ສາມາດຮັບໃຊ້ໄດ້ທັງສຳລັບການຜະລິດຕົວຢ່າງ (prototype) ໃນໂຄງການພັດທະນາ ແລະ ການຜະລິດຈຳນວນຫຼາຍສຳລັບການນຳໃຊ້ເພື່ອການຄ້າ, ໂດຍຮັກສາຄຸນນະພາບທີ່ເປັນເອກະລັກໄວ້ເຖິງແມ່ນຈະຜະລິດໃນປະລິມານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະ ຍັງມີລາຄາທີ່ແຂ່ງຂັນເຮັດໃຫ້ເຕັກໂນໂລຊີ composite ຂັ້ນສູງເຂົ້າເຖິງໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນໃນທຸກໆສ່ວນຂອງຕະຫຼາດ.