+++ Carbon Fiber Story +++
16 สิงหาคม 2559
+++ รู้จักกับคาร์บอนไฟเบอร์กันสักนิด +++
วัสดุใช้สร้างเฟรมจักรยานเริ่มแรกนั้นทำขึ้นจากไม้ แล้วต่อมาจึงพัฒนาเป็นเหล็ก อลูมิเนียม ไทเทเนียม และล่าสุดจนถึงปัจจุบันคือคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งเมื่อมาประกอบเป็นเฟรมหรือส่วนประกอบของยานพาหนะอื่นใดในรูปของคอมโพสิต (Composite) คือลำพังแต่ตัวคาร์บอนเองไม่พอต้องมีสารอื่นมาช่วยยึดเหนี่ยวโมเลกุลของมัน เพื่อให้ได้ทั้งความแข็งแกร่งและน้ำหนักเบา เพราะคุณสมบัติคือความแข็งแกร่งและเบานี้รวมทั้งนุ่มนวลเมื่อควบขี่เหนือวัตถุอื่นนี้เองที่ทำให้คาร์บอนคอมโพสิตยังคงเป็นวัสดุสุดยอดปรารถนาของนักจักรยานผู้ปรารถนาความเป็นที่สุด ทั้งความเบาและแข็งแกร่ง
คาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber) มีชื่อเรียกต่างกันแต่ในความหมายเหมือนกันได้ทั้งกราไฟต์,คาร์บอน กราไฟต์ หรือ CF เกิดจากธาตุคาร์บอนหรือถ่าน หากจะว่าไปก็คือรูปหนึ่งของสารซึ่งหากถูกบดอัดด้วยแรงดันสูงและความร้อนนานเข้าก็จะกลายเป็นเพชร คาร์บอนไฟเบอร์จริง ๆ แล้วคือเส้นใยวัสดุเกิดจากการใช้กรรมวิธีรีดอะตอมของคาร์บอน ออกเป็นเส้นสุดเหนียวและเส้นผ่าศูนย์กลางบางเพียง 0.005 ถึง 0.010 มม. จากเส้นผ่าศูนย์กลางที่บางมาก ๆ แต่เหนียวนี้เองที่ทำให้มันคงความเหนียวไว้ได้โดยยังบางเฉียบ ไม่ต้องพอกเนื้อให้หนาเพื่อทนแรงดึงและแรงเฉือนได้เหมือนวัสดุอื่นหรือแม้แต่โลหะ
แค่เส้นใยคาร์บอนเดี่ยว ๆ คงไม่มีประโยชน์อะไร มันจึงถูกนำมาฟั่นเป็นเกลียวเหมือนเส้นด้าย และนำด้ายคาร์บอนนั้นมาถักทอเป็นแผ่น จะกล่าวว่าเฟรมจักรยานของเราทำขึ้นจากแผ่นผ้าก็ว่าได้ แต่มันมีอะไรมากกว่านั้น เพราะการถักทอเส้นสายคาร์บอนให้เป็นแผ่นนั้น ผู้ผลิตทั้งหลายก็จะมีกรรมวิธีการผลิต
แตกต่างกันไป ซึ่งแต่ละเจ้าก็อ้างว่ากรรมวิธีของตนนั้นทำให้เนื้อคาร์บอนมีความเหนียวกว่าพร้อมทั้งจดสิทธิบัตรไว้เพื่อป้องกันคนลอกเลียนแบบ พอได้เส้นใยคาร์บอนเป็นแผ่นบางๆ แล้วก็ใช่ว่าจะนำมาประกอบเป็นเฟรมได้เลย เพราะมันยังมีความอ่อนตัวเหมือนกับผ้าชิ้นหนึ่งซึ่งต้องมีกรรมวิธีทำให้ผ้าแข็งตัวเป็นรูปทรงอยู่ได้ เข้าใจได้ง่ายๆก็คือต้องเอาผ้าไปชุบแข็ง โดยกรรมวิธีชุบแข็งของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ คือต้องนำเอาแผ่นคาร์บอนมาเรียงทับกันตามรูปแบบที่วิศวกรคำนวณมาว่าจะรับแรงกระทำได้มากที่สุด แล้วจึงใช้น้ำยาเรซิ่น (Resins) ซึ่งก็คือพลาสติกในรูปของของเหลวเททับลงแต่ละชั้นของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ก่อนจะรีดฟองอากาศออกแล้วอัดด้วยความร้อนเพื่อช่วยให้เนื้อเรซิ่นแทรกซึมเข้าไปในโมเลกุลของคาร์บอนไฟเบอร์ แต่การจะทำให้เบาและแข็งได้ขนาดนี้ต้องมีกรรมวิธีละเอียดอ่อนมากซึ่งมีไม่กี่ประเทศในโลกที่ทำได้
.jpg)
โดยสหรัฐอเมริกาคืออันดับ 1 ในการสร้างคาร์บอนไฟเบอร์ ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่ยานอวกาศจนถึงเครื่องใช้ในครัวเรือน นอกจากข้อดีคือแข็งแกร่งและเบาแล้ว จุดอ่อนของมันก็มีคือความเปราะ เมื่อถูกกระทบด้วยความรุนแรงจะแตกออกเป็นชิ้นๆ คาร์บอนไฟเบอร์ถือกำเนิดขึ้นเมื่อปี 1958 จากการคิดค้นของ Dr.Roger Bacon จากบริษัทยูเนียน คาร์ไบด์ ในเมืองคลีฟแลนด์ รัฐโอไฮโอ โดยค้นพบว่าสามารถรีดเส้นใยจากคาร์บอนมาถักเป็นเชือกแล้วสานเป็นแผ่นได้ และในปี 1960 Dr. Akio Shindo แห่งสำนักวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรมแห่งญี่ปุ่น ได้คิดค้นวิธีสร้างวัสดุคาร์บอนคอมโพสิตให้ดีขึ้น ก่อนจะมีผู้นำกรรมวิธีอื่นมาใช้เพื่อเสริมความแข็งแกร่งและรีดเนื้อให้เบาลงที่สุดจนถึงปัจจุบัน นี่คือประวัติพอสังเขปของคาร์บอนไฟเบอร์ วัสดุยอดนิยมทีมีความความเบาแต่แข็งแกร่ง ทนจากแรงบิด
แรงกด แรงดึงและแรงกระแทก
เทคโนโลยีคาร์บอนไฟเบอร์แพร่เข้ามาสู่วงการจักรยานปรมาณ 20 ปีมานี้เอง หลังจากเฟรมจักรยานถูกสร้างด้วยเหล็ก และต่อมาเป็นอลูมิเนียม ไทเทเนียมและคาร์บอนไฟเบอร์ ตามลำดับ ซึ่งเบาพอ ๆ กับไทเทเนียมแต่มีความกระด้างน้อยกว่าเมื่อมาเป็นเฟรมจักรยาน
นี่คือเทคโนโลยีวัสดุล่าสุดที่วงการจักรยานใช้ในการผลิตจักรยานในปัจจุบันนี้
