સંયુક્ત સામગ્રીના સતત વિકાસ સાથે, ગ્લાસ ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિક ઉપરાંત, કાર્બન ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિક, બોરોન ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિક, વગેરે દેખાયા છે. કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પોલિમર કમ્પોઝીટ (CFRP) એ હળવા અને મજબૂત સામગ્રી છે જેનો ઉપયોગ આપણે આપણા રોજિંદા જીવનમાં ઉપયોગમાં લઈએ છીએ તેવા ઘણા ઉત્પાદનોના ઉત્પાદન માટે થાય છે. તે એક શબ્દ છે જેનો ઉપયોગ ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ સંયુક્ત સામગ્રીનું વર્ણન કરવા માટે થાય છે જે કાર્બન ફાઇબરનો મુખ્ય માળખાકીય ઘટક તરીકે ઉપયોગ કરે છે.
સામગ્રી કોષ્ટક:
1. કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પોલિમર સ્ટ્રક્ચર
2. કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિકની મોલ્ડિંગ પદ્ધતિ
3. કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પોલિમરના ગુણધર્મો
4. CFRP ના ફાયદા
5. CFRP ના ગેરફાયદા
6. કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિકનો ઉપયોગ
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પોલિમર સ્ટ્રક્ચર
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિક એ કાર્બન ફાઇબર સામગ્રીને ચોક્કસ દિશામાં ગોઠવીને અને બોન્ડેડ પોલિમર સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવતી સામગ્રી છે. કાર્બન ફાઇબરનો વ્યાસ અત્યંત પાતળો છે, લગભગ 7 માઇક્રોન, પરંતુ તેની મજબૂતાઈ અત્યંત ઊંચી છે.
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કમ્પોઝિટ મટિરિયલનું સૌથી મૂળભૂત ઘટક એકમ કાર્બન ફાઇબર ફિલામેન્ટ છે. કાર્બન ફિલામેન્ટનો મૂળભૂત કાચો માલ પ્રીપોલિમર પોલીએક્રાયલોનિટ્રાઇલ (PAN), રેયોન અથવા પેટ્રોલિયમ પિચ છે. ત્યારબાદ કાર્બન ફાઇબર ભાગો માટે રાસાયણિક અને યાંત્રિક પદ્ધતિઓ દ્વારા કાર્બન ફિલામેન્ટ્સને કાર્બન ફાઇબર કાપડમાં બનાવવામાં આવે છે.
બંધનકર્તા પોલિમર સામાન્ય રીતે ઇપોક્સી જેવા થર્મોસેટિંગ રેઝિન હોય છે. અન્ય થર્મોસેટ્સ અથવા થર્મોપ્લાસ્ટિક પોલિમરનો ઉપયોગ ક્યારેક થાય છે, જેમ કે પોલીવિનાઇલ એસિટેટ અથવા નાયલોન. કાર્બન ફાઇબર ઉપરાંત, કમ્પોઝિટમાં એરામિડ Q, અલ્ટ્રા-હાઇ મોલેક્યુલર વેઇટ પોલિઇથિલિન, એલ્યુમિનિયમ અથવા ગ્લાસ ફાઇબર પણ હોઈ શકે છે. અંતિમ કાર્બન ફાઇબર ઉત્પાદનના ગુણધર્મો બોન્ડિંગ મેટ્રિક્સમાં દાખલ કરાયેલા ઉમેરણોના પ્રકાર દ્વારા પણ પ્રભાવિત થઈ શકે છે.
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિકની મોલ્ડિંગ પદ્ધતિ
કાર્બન ફાઇબર ઉત્પાદનો મુખ્યત્વે વિવિધ પ્રક્રિયાઓને કારણે અલગ અલગ હોય છે. કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પોલિમર મટિરિયલ્સ બનાવવાની ઘણી પદ્ધતિઓ છે.
૧. હેન્ડ લે-અપ પદ્ધતિ
સૂકી પદ્ધતિ (પૂર્વથી તૈયાર દુકાન) અને ભીની પદ્ધતિ (ફાઇબર ફેબ્રિક અને રેઝિનનો ઉપયોગ કરવા માટે ગુંદર) માં વિભાજિત. કમ્પ્રેશન મોલ્ડિંગ જેવી ગૌણ મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયાઓમાં ઉપયોગ માટે પ્રિપ્રેગ્સ તૈયાર કરવા માટે હેન્ડ લે-અપનો ઉપયોગ પણ થાય છે. આ પદ્ધતિમાં કાર્બન ફાઇબર કાપડની શીટ્સને અંતિમ ઉત્પાદન બનાવવા માટે મોલ્ડ પર લેમિનેટેડ કરવામાં આવે છે. ફેબ્રિક રેસાના સંરેખણ અને વણાટ પસંદ કરીને પરિણામી સામગ્રીની મજબૂતાઈ અને કઠિનતા ગુણધર્મોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવે છે. પછી મોલ્ડને ઇપોક્સીથી ભરવામાં આવે છે અને ગરમી અથવા હવાથી મ્યોર્ડ કરવામાં આવે છે. આ ઉત્પાદન પદ્ધતિનો ઉપયોગ ઘણીવાર બિન-તણાવવાળા ભાગો માટે થાય છે, જેમ કે એન્જિન કવર.
2. વેક્યુમ બનાવવાની પદ્ધતિ
લેમિનેટેડ પ્રિપ્રેગ માટે, તેને ઘાટની નજીક બનાવવા અને ચોક્કસ તાપમાન અને દબાણ હેઠળ તેને ક્યોર અને આકાર આપવા માટે ચોક્કસ પ્રક્રિયા દ્વારા દબાણ લાગુ કરવું જરૂરી છે. વેક્યુમ બેગ પદ્ધતિ ફોર્મિંગ બેગની અંદરના ભાગને ખાલી કરવા માટે વેક્યુમ પંપનો ઉપયોગ કરે છે જેથી બેગ અને ઘાટ વચ્ચેનું નકારાત્મક દબાણ દબાણ બનાવે છે જેથી સંયુક્ત સામગ્રી ઘાટની નજીક હોય.
વેક્યુમ બેગ પદ્ધતિના આધારે, વેક્યુમ બેગ-ઓટોક્લેવ બનાવવાની પદ્ધતિ પાછળથી લેવામાં આવી હતી. ઓટોક્લેવ્સ વેક્યુમ બેગ-માત્ર પદ્ધતિઓ કરતાં ભાગને વધુ દબાણ અને ગરમીથી (કુદરતી ઉપચારને બદલે) ઉપચાર આપે છે. આવા ભાગમાં વધુ કોમ્પેક્ટ માળખું, સારી સપાટી ગુણવત્તા હોય છે, અસરકારક રીતે હવાના પરપોટા દૂર કરી શકે છે (પરપોટા ભાગની મજબૂતાઈને મોટા પ્રમાણમાં અસર કરશે), અને એકંદર ગુણવત્તા વધુ હોય છે. હકીકતમાં, વેક્યુમ બેગિંગની પ્રક્રિયા મોબાઇલ ફોન ફિલ્મ સ્ટીકીંગ જેવી જ છે. હવાના પરપોટા દૂર કરવા એ એક મુખ્ય કાર્ય છે.
3. કમ્પ્રેશન મોલ્ડિંગ પદ્ધતિ
કમ્પ્રેશન મોલ્ડિંગઆ એક મોલ્ડિંગ પદ્ધતિ છે જે મોટા પાયે ઉત્પાદન અને મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે અનુકૂળ છે. મોલ્ડ સામાન્ય રીતે ઉપરના અને નીચેના ભાગોમાંથી બનાવવામાં આવે છે, જેને આપણે પુરુષ મોલ્ડ અને સ્ત્રી મોલ્ડ કહીએ છીએ. મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયામાં પ્રીપ્રેગ્સથી બનેલા મેટને મેટલ કાઉન્ટર મોલ્ડમાં નાખવામાં આવે છે, અને ચોક્કસ તાપમાન અને દબાણના પ્રભાવ હેઠળ, મેટને ગરમ કરવામાં આવે છે અને મોલ્ડ કેવિટીમાં પ્લાસ્ટિસાઇઝ કરવામાં આવે છે, દબાણ હેઠળ વહે છે, અને મોલ્ડ કેવિટી ભરે છે, અને પછી ઉત્પાદનો મેળવવા માટે મોલ્ડિંગ અને ક્યોરિંગ કરવામાં આવે છે. જો કે, આ પદ્ધતિનો પ્રારંભિક ખર્ચ પહેલા કરતા વધારે છે, કારણ કે મોલ્ડને ખૂબ જ ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા CNC મશીનિંગની જરૂર હોય છે.
૪. વિન્ડિંગ મોલ્ડિંગ
જટિલ આકાર ધરાવતા ભાગો અથવા ક્રાંતિના શરીર જેવા આકારના ભાગો માટે, ફિલામેન્ટ વાઇન્ડરનો ઉપયોગ મેન્ડ્રેલ અથવા કોર પર ફિલામેન્ટને વાઇન્ડ કરીને ભાગ બનાવવા માટે કરી શકાય છે. વાઇન્ડિંગ પૂર્ણ થયા પછી અને મેન્ડ્રેલને દૂર કરો. ઉદાહરણ તરીકે, સસ્પેન્શન સિસ્ટમમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ટ્યુબ્યુલર સાંધાના હાથ આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને બનાવી શકાય છે.
5. રેઝિન ટ્રાન્સફર મોલ્ડિંગ
રેઝિન ટ્રાન્સફર મોલ્ડિંગ (RTM) પ્રમાણમાં લોકપ્રિય મોલ્ડિંગ પદ્ધતિ છે. તેના મૂળભૂત પગલાં છે:
૧. તૈયાર કરેલા ખરાબ કાર્બન ફાઇબર ફેબ્રિકને મોલ્ડમાં મૂકો અને મોલ્ડ બંધ કરો.
2. તેમાં પ્રવાહી થર્મોસેટિંગ રેઝિન નાખો, રિઇન્ફોર્સિંગ મટિરિયલને ગર્ભિત કરો અને ક્યોર કરો.
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પોલિમરના ગુણધર્મો
(1) ઉચ્ચ શક્તિ અને સારી સ્થિતિસ્થાપકતા.
કાર્બન ફાઇબરની ચોક્કસ તાકાત (એટલે કે, તાણ શક્તિ અને ઘનતાનો ગુણોત્તર) સ્ટીલ કરતા 6 ગણો અને એલ્યુમિનિયમ કરતા 17 ગણો છે. ચોક્કસ મોડ્યુલસ (એટલે કે, યંગના મોડ્યુલસ અને ઘનતાનો ગુણોત્તર, જે પદાર્થની સ્થિતિસ્થાપકતાનો સંકેત છે) સ્ટીલ અથવા એલ્યુમિનિયમ કરતા 3 ગણા કરતાં વધુ છે.
ઉચ્ચ વિશિષ્ટ શક્તિ સાથે, તે મોટા કાર્યકારી ભારનો સામનો કરી શકે છે. તેનું મહત્તમ કાર્યકારી દબાણ 350 કિગ્રા/સેમી2 સુધી પહોંચી શકે છે. વધુમાં, તે શુદ્ધ F-4 અને તેની વેણી કરતાં વધુ સંકુચિત અને સ્થિતિસ્થાપક છે.
(2) સારી થાક પ્રતિકાર અને વસ્ત્રો પ્રતિકાર.
તેનો થાક પ્રતિકાર ઇપોક્સી રેઝિન કરતા ઘણો વધારે અને ધાતુની સામગ્રી કરતા વધારે છે. ગ્રેફાઇટ રેસા સ્વ-લુબ્રિકેટિંગ હોય છે અને તેમાં ઘર્ષણનો ગુણાંક ઓછો હોય છે. ઘસારાની માત્રા સામાન્ય એસ્બેસ્ટોસ ઉત્પાદનો અથવા F-4 વેણી કરતા 5-10 ગણી ઓછી હોય છે.
(3) સારી થર્મલ વાહકતા અને ગરમી પ્રતિકાર.
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિકમાં સારી થર્મલ વાહકતા હોય છે, અને ઘર્ષણ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમી સરળતાથી વિખેરાઈ જાય છે. આંતરિક ભાગને વધુ ગરમ કરવા અને ગરમી સંગ્રહિત કરવા માટે સરળ નથી અને તેનો ઉપયોગ ગતિશીલ સીલિંગ સામગ્રી તરીકે થઈ શકે છે. હવામાં, તે -120~350°C તાપમાન શ્રેણીમાં સ્થિર રીતે કાર્ય કરી શકે છે. કાર્બન ફાઇબરમાં ક્ષારયુક્ત ધાતુની સામગ્રીમાં ઘટાડો થવાથી, સેવા તાપમાનમાં વધુ વધારો થઈ શકે છે. નિષ્ક્રિય ગેસમાં, તેનું અનુકૂલનશીલ તાપમાન લગભગ 2000°C સુધી પહોંચી શકે છે, અને તે ઠંડી અને ગરમીમાં તીવ્ર ફેરફારોનો સામનો કરી શકે છે.
(૪) સારી કંપન પ્રતિકારકતા.
તે પડઘો પાડવો કે ફફડાવવો સરળ નથી, અને તે કંપન ઘટાડવા અને અવાજ ઘટાડવા માટે પણ એક ઉત્તમ સામગ્રી છે.
CFRP ના ફાયદા
૧. હલકું વજન
પરંપરાગત ગ્લાસ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિક સતત ગ્લાસ ફાઇબર અને 70% ગ્લાસ ફાઇબર (કાચનું વજન/કુલ વજન) નો ઉપયોગ કરે છે અને સામાન્ય રીતે તેની ઘનતા પ્રતિ ઘન ઇંચ 0.065 પાઉન્ડ હોય છે. સમાન 70% ફાઇબર વજન ધરાવતા CFRP કમ્પોઝિટની ઘનતા સામાન્ય રીતે પ્રતિ ઘન ઇંચ 0.055 પાઉન્ડ હોય છે.
2. ઉચ્ચ શક્તિ
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પોલિમર હળવા વજનના હોવા છતાં, CFRP કમ્પોઝિટમાં ગ્લાસ ફાઇબર કમ્પોઝિટ કરતાં પ્રતિ યુનિટ વજન વધુ મજબૂતાઈ અને વધુ કઠિનતા હોય છે. ધાતુની સામગ્રીની તુલનામાં, આ ફાયદો વધુ સ્પષ્ટ છે.
CFRP ના ગેરફાયદા
૧. ઊંચી કિંમત
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિકનો ઉત્પાદન ખર્ચ ખૂબ જ વધારે છે. કાર્બન ફાઇબરના ભાવ વર્તમાન બજાર પરિસ્થિતિઓ (પુરવઠો અને માંગ), કાર્બન ફાઇબરના પ્રકાર (એરોસ્પેસ વિરુદ્ધ વાણિજ્યિક ગ્રેડ) અને ફાઇબર બંડલના કદના આધારે નાટકીય રીતે બદલાઈ શકે છે. પાઉન્ડ-બાય-પાઉન્ડના આધારે, વર્જિન કાર્બન ફાઇબર ગ્લાસ ફાઇબર કરતાં 5 થી 25 ગણું મોંઘું હોઈ શકે છે. સ્ટીલની CFRP સાથે સરખામણી કરતી વખતે આ તફાવત વધુ મોટો છે.
2. વાહકતા
કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝિટ મટિરિયલ્સનો આ ફાયદો અને ગેરફાયદો છે. તે ઉપયોગ પર આધાર રાખે છે. કાર્બન ફાઇબર અત્યંત વાહક હોય છે અને કાચના રેસા ઇન્સ્યુલેટીંગ હોય છે. ઘણા ઉત્પાદનો કાર્બન ફાઇબર અથવા ધાતુને બદલે ફાઇબરગ્લાસનો ઉપયોગ કરે છે કારણ કે તેમને કડક ઇન્સ્યુલેશનની જરૂર હોય છે. ઉપયોગિતાઓના ઉત્પાદનમાં, ઘણા ઉત્પાદનોને કાચના રેસાનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર પડે છે.
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિકનો ઉપયોગ
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પોલિમરનો ઉપયોગ જીવનમાં વ્યાપક છે, યાંત્રિક ભાગોથી લઈને લશ્કરી સામગ્રી સુધી.
(૧)સીલિંગ પેકિંગ તરીકે
કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પીટીએફઇ મટિરિયલને કાટ-પ્રતિરોધક, વસ્ત્રો-પ્રતિરોધક અને ઉચ્ચ-તાપમાન-પ્રતિરોધક સીલિંગ રિંગ્સ અથવા પેકિંગમાં બનાવી શકાય છે. જ્યારે સ્ટેટિક સીલિંગ માટે ઉપયોગ થાય છે, ત્યારે સર્વિસ લાઇફ લાંબી હોય છે, સામાન્ય તેલમાં ડૂબેલા એસ્બેસ્ટોસ પેકિંગ કરતા 10 ગણી વધુ. તે લોડ ફેરફારો અને ઝડપી ઠંડક અને ઝડપી ગરમી હેઠળ સીલિંગ કામગીરી જાળવી શકે છે. અને કારણ કે સામગ્રીમાં કાટ લાગતા પદાર્થો નથી, ધાતુ પર કોઈ ખાડા કાટ લાગશે નહીં.
(૨)ગ્રાઇન્ડીંગ ભાગો તરીકે
તેના સ્વ-લુબ્રિકેટિંગ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરીને, તેનો ઉપયોગ ખાસ હેતુઓ માટે બેરિંગ્સ, ગિયર્સ અને પિસ્ટન રિંગ્સ તરીકે કરી શકાય છે. જેમ કે ઉડ્ડયન સાધનો અને ટેપ રેકોર્ડર માટે તેલ-મુક્ત લ્યુબ્રિકેટેડ બેરિંગ્સ, ઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સમિશન ડીઝલ લોકોમોટિવ્સ માટે તેલ-મુક્ત લ્યુબ્રિકેટેડ ગિયર્સ (તેલ લિકેજને કારણે થતા અકસ્માતો ટાળવા માટે), કોમ્પ્રેસર પર તેલ-મુક્ત લ્યુબ્રિકેટેડ પિસ્ટન રિંગ્સ, વગેરે. વધુમાં, તેનો ઉપયોગ તેની બિન-ઝેરી લાક્ષણિકતાઓનો લાભ લઈને ખોરાક અને ફાર્માસ્યુટિકલ ઉદ્યોગોમાં સ્લાઇડિંગ બેરિંગ્સ અથવા સીલ તરીકે પણ થઈ શકે છે.
(૩) એરોસ્પેસ, ઉડ્ડયન અને મિસાઇલો માટે માળખાકીય સામગ્રી તરીકે. તેનો ઉપયોગ સૌપ્રથમ વિમાન ઉત્પાદનમાં વિમાનનું વજન ઘટાડવા અને ઉડાન કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. તેનો ઉપયોગ રાસાયણિક, પેટ્રોલિયમ, ઇલેક્ટ્રિક પાવર, મશીનરી અને અન્ય ઉદ્યોગોમાં રોટરી અથવા રિસિપ્રોકેટિંગ ડાયનેમિક સીલ અથવા વિવિધ સ્ટેટિક સીલ સામગ્રી તરીકે પણ થાય છે.
ઝેંગસી એક વ્યાવસાયિક છેચીનમાં હાઇડ્રોલિક પ્રેસ ફેક્ટરી, ઉચ્ચ ગુણવત્તા પૂરી પાડે છેસંયુક્ત હાઇડ્રોલિક પ્રેસCFRP ઉત્પાદનો બનાવવા માટે.
પોસ્ટ સમય: મે-25-2023
