[Framhald frá: Þróun og þróun koltrefjasamsetninga í íþróttum og tómstundum (I. hluti) (1)]
3.1 Autoclave mótun: „Gullstaðallinn“ fyrir topp keppnisbúnað
Autoclave mótun skilar hæstu gæðum - og hæsta kostnaði - meðal koltrefja mótunarferla, með porosity vöru undir 1% og vélrænni eiginleikar nálægt fræðilegum mörkum. Í íþróttavörum notar næstum allur keppnisbúnaður á topp-stigi: flaggskip götuhjólagrindar eins og Trek Madone og Specialized S-Works Tarmac nota Toray T800/T1000-gráða prepreg hert við 120–180 gráður og 5–7 börum af þyngd í 2–00 g, aðeins með 7–00 g þyngd; há-golfskaft frá Fujikura og Graphite Design nota Toray T1100G koltrefjaforpreg með autoclave-herðingu til að halda jafnvægi á mikilli stífni og léttri þyngd; America's Cup siglingahlutir eru einnig mótaðir í autoclave fyrir hámarks áreiðanleika. Fjárfesting í búnaði er venjulega 20–50 milljónir RMB og einingarkostnaður er mjög hár, sem takmarkar ferlið við samkeppnishæfar vörur í fremstu röð.
3.2 Þráðavinda: „Sálarferlið“ fyrir veiðistöng og golfskaft
Filament vinda er eitt mest notaða mótunarferlið fyrir íþróttavörur úr koltrefjum og er óbætanlegt í veiðistöngum og golfsköftum. Plastefni-gegndreypt koltrefjatog er vafið á dorn í nákvæmum hornum - innri lög við lítil horn (15 gráður –25 gráður ) veita beygjustífleika, ytri lög í stórum hornum (45 gráður –60 gráður) veita snúningsstífleika - þannig að - optimize the multilayup -} anisotropic vélrænni frammistöðu vörunnar.
Weihai Guangwei Composites byrjaði nákvæmlega hér, með veiðistangarþráðum. Árið 1998 flutti það inn fyrstu breið-víddar koltrefjaforpreglínu Kína til að þjóna stangaframleiðslu, síðan stækkað uppstreymis í koltrefjaefni, og varð að lokum full-leiðtogi keðju í koltrefjaiðnaði Kína. Prepreg koltrefja þess er áfram kjarnahráefnið í Weihai veiðarfæraklasanum. Weihai, stærsta veiðistangaframleiðslustöð heims, hýsir heila keðju sem nær frá koltrefjum prepreg → filament vinda → stangaframleiðsla → íhlutavinnsla → markaðssetning vörumerkja, og stendur fyrir um 60% af alþjóðlegri stangaframleiðslu.
3.3 Þjöppunarmótun: „Mass-framleiðsluverkfærið“ fyrir spaða og kolskóplötur
Þjöppunarmótun setur prepreg í málmmót og herðir það undir hita og þrýstingi, sem býður upp á mikla skilvirkni, góða nákvæmni og hæfi fyrir stóra-lotuframleiðslu. Í íþróttavörum eru tennis- og badmintonspaðagrind nánast eingöngu framleidd með prepreg þjöppunarmótun - koltrefja-uppsetningarhornið (0 gráður /±45 gráður /90 gráður) stjórnar beygju og snúningsstífleika spaðans og hámarkar „sætur blettinn“. Hár-spaðar frá Yonex, Li-Ning, Wilson og Babolat nota allir Toray koltrefjaforpreg með þjöppunarmótun.
Kolefnisplötur fyrir íþróttaskó eru einnig þjöppunarmótaðar í miðlungs til stórum lotum - nokkur lög af koltrefjaforpregnu eru hert undir hita og þrýstingi í móti og síðan skorin í sólplötuform. Kolefnis-húðaðir hlaupaskór frá Nike, Li-Ning, Xtep og Anta nota allir þetta ferli. Reiðhjólaíhlutir (stilkar, sætispóstar, sveifar), skíðabindingar og hlífðarskeljar eru einnig víða þjöppunarmótaðar; vörumerki eins og Giant og Merida nota mikið magn af -þjöppuðum kolefnishlutum.
3.4 RTM og VARI: Frá reiðhjólafelgum til kappakstursbátaskrokka
RTM (Resin Transfer Moulding) notar lokað mót með plastefnissprautun undir þrýstingi til að ná sléttu yfirborði á báðum hliðum og nærri-neta-myndaframleiðslu. Í íþróttavörum er RTM aðallega notað fyrir reiðhjólafelgur úr koltrefjum (mótun í einu-stykki dregur úr fjölda samskeyta), golfkylfuhausa (mörg-nákvæmni mótun flókinna rúmfræði) og íshokkístangaskafta (breytileg veggþykkt fyrir létta þyngd). Í samanburði við prepreg-autoclave leiðina, eykur RTM framleiðslu skilvirkni um 3-5 sinnum.
VARI (Vacuum Assisted Resin Infusion) notar undirþrýsting í lofttæmi til að keyra plastefni í þurr trefjar; búnaðarfjárfesting er lítil og ferlið hentar stórum hlutum. Í íþróttavörum er VARI aðallega notað fyrir róðrarskeljar, kajaka og seglskrokk (3–10 m að stærð, of stór fyrir autoclave). Vel-þekkt evrópskt kajakamerki notar VARI til að framleiða keppni-koltrefjakajaka, styttir lotutíma á hverja einingu úr 40 klukkustundum með handlagningu-allt að 12 klukkustundum og nær 58% trefjamagni. Koltrefjabretti og uppistandsbretti-nota einnig VARI; Lágþrýstingsmyndun þess sameinar EPS froðukjarna með góðum árangri við koltrefjahúð, sem gerir vörurnar 30% léttari en hefðbundin brimbretti úr glertrefjum.
3.5 Prepreg: „Kjarni milliefni“ íþróttavöruframleiðslu
Prepreg er mikilvægasta milliefnið í CFRP sem framleiðir - hálf-hert lak sem framleitt er með því að for-þeyta koltrefjar með plastefni. Í íþróttavörum er hitastillt prepreg (aðallega epoxý) um 80% og er mikið notað í reiðhjólagrind, golfskaft, tennisspaða og veiðistangir; Thermoplastic prepreg (PEEK, PPS, PA6 og fleiri) stendur fyrir um 20% og fer ört vaxandi - endurvinnsluhæfni þess, endur-vinnsla og stutt mótunarferill (mínútur á móti klukkustundum) henta sérstaklega skíðum, hlífðarbúnaði og kolefnisskóplötum, þar sem seigja og framleiðni skiptir mestu máli. Teijin rekur hitaþjálu einstefnubandaverksmiðju í Þýskalandi sem er tileinkuð koltrefjum/PEEK og koltrefjum/PPS prepreg fyrir íþróttavörur.
4. Efnissamanburður: Hvers vegna hefur koltrefjar orðið fyrsti kosturinn fyrir íþróttavörur?
Kjarnakrafan í efnisvali fyrir íþróttavörur er „léttari, sterkari, seigurri, endingarbetri“. Koltrefjar sýna yfirgnæfandi kosti í öllum fjórum víddunum:
Sérstakur styrkur (styrkur/þéttleiki) koltrefja er 10 sinnum meiri en stáls, 8 sinnum meiri en álblöndunnar og 5 sinnum meiri en títan álfelgurs - nákvæmlega samsetningin af afar léttu og miklum styrk sem íþróttavörur sækjast eftir. En koltrefjar eru ekki algilt svar: stökkleiki þeirra þýðir að skelfileg bilun getur átt sér stað við alvarlegt högg, þannig að í íshokkístokkum, skíðabrúnum og öðrum forritum sem krefjast mikillar hörku, er kolefni/aramid blendingur vefnaður oft notaður, með því að nota framúrskarandi höggþol aramíðs til að vega upp á móti brothættu koltrefja. Hin hágæða EXSENS stangaröð Shimano notar koltrefja ásamt aramid blendingur, sem bætir verulega höggseigju á sama tíma og heldur þyngdinni niðri.
Miðað við kostnað hafa stórar-koltrefjar (48K/50K) fallið niður í RMB 80–100/kg, sem minnkar stöðugt bilið með glertrefjum (RMB 8–15/kg). Hröð losun á mikilli-togkoltrefjagetu af Jilin Chemical Fiber Group flýtir fyrir flutningi koltrefja frá faglegri samkeppni yfir á fjöldaneytendamarkaði. Ef hjól úr koltrefjum eru tekin sem dæmi, getur notkun á stórum-kolefnistrefjum dregið úr rammakostnaði um u.þ.b. 40%, og fært upphafsverð á-kolefnishjólum úr 8.000 RMB niður í 5.000 RMB.
5. Kjarnaforrit: Hvernig koltrefjar eru að endurmóta íþróttavörulandslagið
5.1 Golfklúbbar: „Fyrsti vígvöllurinn“ úr koltrefjum
Golfklúbbar eru stærsti einstaki íþróttamarkaðurinn fyrir koltrefja. Þegar koltrefjar voru settar á markað á áttunda áratugnum voru golfkylfur og veiðistöngir meðal fyrstu íþróttavörunnar sem tóku það upp. Samkvæmt QYResearch er gert ráð fyrir að sala á golfkylfum úr koltrefjum á heimsvísu muni ná 5,854 milljörðum RMB árið 2031, sem er samsettur árlegur vöxtur upp á 7,0%.
Á tæknihliðinni notar TaylorMade Qi10 LS ökumaðurinn „Infinity Carbon Crown“ hönnunina með 60 lögum af koltrefjum og tvöföldu-bognu andliti, þar sem kolefni þekur 97% af kórónusvæðinu til að ná framúrskarandi orkuflutningsskilvirkni. Tour AD röð skafta frá Graphite Design nota Toray T1100G koltrefjaforpreg og nanó-blenditækni, sem eykur burðarstífleika til muna án þess að auka þyngd. Callaway (árleg tekjur um 1,8 milljarðar Bandaríkjadala) og TaylorMade (um 1,5 milljarðar Bandaríkjadala) eru tvö leiðandi vörumerki á heimsvísu í golfkylfum úr koltrefjum og fá bæði kjarnaefni úr koltrefjum sínum eingöngu frá japanska Toray.
Það er athyglisvert að koltrefjaefni fyrir hágæða koltrefjagolfkylfur í Kína eru allt að 87% háð innflutningi-, sem gefur mikið pláss fyrir staðgöngu innanlands. Þróunarleið Guangwei Composites - frá Weihai veiðarfærum og teygir sig smám saman upp í koltrefjaefni - býður upp á endurtekið líkan fyrir iðnaðinn: byrja frá enda-eftirspurn eftir íþróttavörum á markaði, samþætta andstreymisefni öfugt og loka lykkju iðnaðarkeðjunnar.
[Framhald: Þróun og þróun koltrefjasamsetninga í íþróttum og tómstundum (I. hluti) (3)]
[Heimild] China Composites Industry Association (CCIA), opinber vefsíða
[Upprunalegur hlekkur] https://ccia.xin/xingyebaogao/3618.html