คอมโพสิตวัสดุแห่งอนาคต

วัสดุคอมโพสิตวัสดุแห่งอนาคต ที่มาทดแทนความแข็งแรงของเหล็กกล้าและมีน้ำหนักเบากว่า ที่เราได้ยินมาเช่นนั้นคืออะไรและทำมาจากอะไรถึงได้สามารถทดแทนเหล็กกล้าที่มีใช้ในปัจจุบัน ทั้งนี้เราได้จัดทำเกี่ยวกับข้อมูลวัสดุคอมโพสิทว่าคือะไรและมีประโยชน์อย่างไรในการนำมาใช้งาน

วัสดุคอมโพสิต คืออะไร วัสดุ คอมโพสิต Composite Materials หมายถึง วัสดุที่เกิดจากการนำวัสดุทางเคมี 2 ชนิดขึ้นไปมาประกอบกันจนได้คุณสมบัติที่ดีขึ้น (เปลี่ยนเป็นวัสดุชิ้นใหม่ที่มีคุณสมบัติเชิงบวกมากกว่าเดิม)

ตัวอย่างเช่น เรซิ่น (Polyester Resin) ผสม โคบอลท์ (Cobalt) และ ฮาร์ดเดนเนอร์ (Hardener) เปลี่ยนเรซิ่น จากพลาสติกที่เป็นของเหลว ให้กลายเป็นของแข็งที่มีรูปร่างคงที่ หรือ นำใยแก้วมาผสาน เพื่อได้ชิ้นงานที่เป็นรูปทรงต่างๆ สามารถสร้างชิ้นงานได้หลายหลายตามจินตนาการ ทั้งการทำแม่พิมพ์ และชิ้นงานขึ้นรูปต่างๆ

วัสดุ คอมโพสิต งานอุตสาหกรรมในปัจจุบัน

วัสดุ คอมโพสิต จากพลาสติกที่เสริมความแข็งแรงด้วยเส้นใยไฟเบอร์ (Fiber-reinforced Plastics, FRP) นิยมใช้ในงานเสริมความแข็งแรงให้กับโครงสร้างวัตถุ รวมไปถึงการซ่อมแซมสิ่งของ โดยจะกล่าวดังนี้

• เรซิ่น โพลีเอสเตอร์ (Polyester Resin)

มีลักษณะเป็นของเหลวที่มีความข้นหนืด สามารถเปลี่ยนเป็นของแข็ง เมื่อเกิดการรวมตัวกับ โคบอลท์(ตัวทำปฎิกริยา มีสีม่วงเข้ม) ทำให้เรซิ่นกับตัวเร่งทำปฎิกิริยากัน  และ ฮาร์ดเดนเนอร์ (ตัวเร่ง มีสีใส มีกลิ่นฉุน ) เรซิ่นทนความได้ประมาณ 150°C มีการใช้งานกว้างขวางหลากหลายวงการ  ชิ้นงานจาก

• อีพ็อกซี่ เรซิ่น (Epoxy Resin)

อีพ็อกซี่ หรือ โพลีอีพอกไซด์ (Polyepoxide) เป็นพลาสติก แบบพอลิเมอร์เธอร์โมเซตติง  สามารถเปลี่ยนเป็นของแข็งโดยการผสานระหว่าง อีพอกไซด์เรซิน และ พอลีอมีน ทนความร้อนได้มากถึง 200°C ความแข็งแกร่งมากกว่าโพลีเอสเตอร์ รับน้ำหนักได้ดี ใช้ในงานอุตสาหกรรมหนักหรือผลิตชิ้นส่วนไฟเบอร์กลาส

• ใยแก้ว ไฟเบอร์กลาส (Fiberglass)

เส้นใยแก้ว ,ใยแก้ว วัสดุสังเคราะห์สารเสริมแรง มีลักษณะเป็นเส้นใยมีสีขาว ที่มีความแข็งแรงมักใช้ในงานผลิตเรือ โครงสร้างพาหนะ รวมถึงงานประเภท Glass Fiber Reinforced Concrete ผสานกับวัสดุได้หลายชนิด เช่น ปูนซีเมนต์ ,เรซิ่น เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับโครางสร้างวัตถุ

• ใยคาร์บอน (Carbon Fiber)

เส้นใยคาร์บอน หรือไฟเบอร์แกรไฟต์ แกรไฟต์คาร์บอน (CF) คุณสมบัติ มีความแข็งแรงสูง เหนียว น้ำหนักเบา ทนต่อสารเคมีสูง นิยมมากในอุตสาหกรรมการบิน การทหาร และการผลิตชิ้นส่วนมอเตอร์ไซค์ พบเห็นได้มากสำหรับหุ้มคาร์บอนไฟเบอร์

คอมโพสิตมีกี่ชนิด?

วัสดุ คอมโพสิต ปัจจุบันแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ดังต่อไปนี้

• โพลิเมอร์คอมโพสิต (Polymer matrix composites)

ผลิตภัณฑ์ที่สร้างมาจากไฟเบอร์กลาส สารเสริมแรง เช่น ใยแก้ว ใยคาร์บอน โลหะสังเคราะห์

• เซรามิกคอมโพสิต (Ceramic matrix composites)

ผลิตภัณฑ์สำหรับงานประเภท GRC (งานซีเมนต์) เช่น ทราย ปูน รวมถึง กรวด จัดอยู่ในหมวดหมูของเซรามิค พบเห็นได้บ่อยตามงานเสริมความแข้งแรงโครงสร้างอาคาร

• เมทัลคอมโพสิต (Metal matrix composites)

ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมยานยนต์ มีค่าความแข็งค่อนข้างมาก มีส่วนผสมหลักเป็นโลหะประมาณ 90% เช่น อะลูมิเนียม เหล็ก ทองดี ดีบุก มักใช้ในการผลิตชิ้นส่วนรถ เครื่องบิน เรือ และงานเครื่องจักรกลขนาดใหญ่

 

ข้อดีของ คอมโพสิต

• น้ำหนักเบา และมีความแข็งแรง
• สามารถสร้างหรือออกแบบโครงสร้างได้ตามต้องการ
• แข็งแกร่งทนความร้อนได้ดี และมีอายุการใช้งานยาวนาน
• ปลอดภัยจากสารพิษสารเคมี (เมื่อสร้างเป็นชิ้นงาน เรซิ่นเซทตัวแล้ว)

คอมโพสิต ประโยชน์ของการใช้งาน

จุดประสงค์นำมาใช้งาน เพื่อลบข้อบกพร่องของลักษณะงานหรือสิ่งๆนั้น ด้วยการเพิ่มเติ่มรวมกันของคุณสมบัติทางเคมีมากกว่า 2 ชนิดขึ้นไป เช่น อยากให้เรซิ่นมีชั้นผิวที่มีความแข็งแกร่งจึงจำเป็นต้องผสานเรซิ่นกับใยแก้ว เพื่อให้เกิดเป็นชั้นผิวที่มีความแข็งแรงมากขึ้นจากคุณสมบัติเดิมในข้างต้น

 

ลักษณะการใช้งาน คอมโพสิต เหมาะกับงานชนิดใด ?

• ชิ้นส่วนยานยนต์
• พาหนะอากาศยาน
• อุปกรณ์กีฬาการแข่งขัน
• อุปกรณ์สวมใส่ ชุดเกราะ
• วัสดุก่อสร้าง โครงสร้างอาคาร
• ท่อน้ำ ท่อส่ง ท่อลำเลียงของเหลว
• สะพาน ทางเชื่อมต่อ ทางยกระดับ

วัสดุคอมโพสิตสมัยใหม่

เพื่อตอบสนองความต้องการใช้งานในปัจจุบัน ทางผู้ผลิตมักมีการออกแบบปรับปรุงวัสดุ คอมโพสิต ให้มีความสะดวก และคุณสมบัติใหม่ๆ มากยิ่งขึ้น เช่นความละเอียด น้ำหนักที่เบาขึ้น สามารถโค้งงอ และอื่นๆอีกมากมาย เพื่อให้เหมาะกับยุคสมัยที่เปลี่ยนแปลงและการแข่งขันที่สูงขึ้น ความรวดเร็ว ความสะดวก จึงเป็นปัจสำคัญที่ทางผู้ผลิตให้ความสำคัญมากขึ้น

จุดเด่นคุณสมบัติคอมโพสิตสมัยใหม่

คอมโพสิตสมัยใหม่ มีหลายอย่างที่ถูกปรับให้ใช้งานง่ายขึ้น การใช้หลากหลายขึ้น ตัวอย่างเช่น ใยแก้ว ที่มีการพัฒนาเป็น ใยแก้วชนิดผง(ผงใยแก้ว) เพื่อความง่ายต่อการเสริมความแข็งแรงในจุดที่ใยแก้วธรรมเข้าไม่ถึง เป็นต้น

วัสดุคอมโพสิตสมัยใหม่ มีอะไรบ้าง

• ผงใยแก้ว (GRC)
• เรซิ่นชนิดใส
• เรซิ่นเคลือบโฟม
• ยางซิลิโคนชนิดใส
• อีพ็อกซี่ชนิดปั้น (Epoxt Putty)
• โมโนสไตรีน (Styrene Monomer)
• สารเคมีลดกลิ่นเรซิ่น
• สารเคมีไล่ฟองเรซิ่น
• ใยผ้ากันสะเก็ดไฟ (ผ้าซิลิก้า)
• ผ้าใยแก้วคาร์บอน (Biaxial Carbon)

ข้อควรระวัง

คอมโพสิต ในปัจจุบัน ถูกออกแบบมาเพื่อรับรองความปลอดภัยมากขึ้น แต่ใช้ควรมีข้อระวังอยู่บ้างเช่นกัน เช่น โคบอลท์ ไม่ควรผสมให้สัมผัสกับ ฮาร์ดเดนเนอร์ โดยตรงเพราะจะทำให้ติดไฟได้ หรือการสูดดมเรซิ่น(โพลีเอสเตอร์) ขณะทำงานอาเป็นอัตรายกับระบบทางเดินหายใจ จึงจำเป็นที่จะต้องสวมใส่ห้ากากขณะใช้งาน การศึกษาข้อมูล ข้อควรระวัง จึงมีความสำคัญมาก ไม่ควรมองข้าม