[से जारी: खेल और आराम में कार्बन फाइबर कंपोजिट का विकास और रुझान (भाग I) (1)]
3.1 आटोक्लेव मोल्डिंग: शीर्ष प्रतिस्पर्धी उपकरणों के लिए "स्वर्ण मानक"।
आटोक्लेव मोल्डिंग कार्बन फाइबर मोल्डिंग प्रक्रियाओं के बीच उच्चतम गुणवत्ता - और उच्चतम लागत - प्रदान करती है, जिसमें उत्पाद सरंध्रता 1% से कम और यांत्रिक गुण सैद्धांतिक सीमाओं के करीब होते हैं। खेल के सामान में, लगभग सभी शीर्ष-स्तरीय प्रतिस्पर्धा उपकरण इसका उपयोग करते हैं: ट्रेक मैडोन और स्पेशलाइज्ड एस-वर्क्स टरमैक जैसे फ्लैगशिप रोड बाइक फ्रेम टोरे टी800/टी1000-ग्रेड प्रीप्रेग का उपयोग 120-180 डिग्री और 2-4 घंटों के लिए 5-7 बार पर किया जाता है, जिसका फ्रेम वजन केवल 700-800 ग्राम होता है; फुजिकुरा और ग्रेफाइट डिज़ाइन के हाई-एंड गोल्फ शाफ्ट अत्यधिक कठोरता और हल्के वजन को संतुलित करने के लिए आटोक्लेव इलाज के साथ टोरे टी1100जी कार्बन फाइबर प्रीप्रेग का उपयोग करते हैं; अधिकतम विश्वसनीयता के लिए अमेरिका के कप सेलिंग घटक भी आटोक्लेव मोल्डेड हैं। उपकरण निवेश आम तौर पर आरएमबी 20-50 मिलियन तक चलता है और इकाई लागत बहुत अधिक है, जो प्रक्रिया को शीर्ष स्तरीय प्रतिस्पर्धी उत्पादों तक सीमित कर देती है।
3.2 फिलामेंट वाइंडिंग: मछली पकड़ने वाली छड़ों और गोल्फ शाफ्ट के लिए "सोल प्रक्रिया"।
फिलामेंट वाइंडिंग कार्बन फाइबर खेल के सामान के लिए सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली मोल्डिंग प्रक्रियाओं में से एक है और मछली पकड़ने की छड़ों और गोल्फ शाफ्ट में अपूरणीय है। राल-संसेचित कार्बन फाइबर टो को सटीक कोणों पर एक खराद पर लपेटा जाता है - छोटे कोणों (15 डिग्री -25 डिग्री) पर आंतरिक परतें झुकने की कठोरता प्रदान करती हैं, बड़े कोणों पर बाहरी परतें (45 डिग्री -60 डिग्री) मरोड़ वाली कठोरता प्रदान करती हैं - ताकि बहु-कोण ले-अप डिज़ाइन उत्पाद के अनिसोट्रोपिक यांत्रिक प्रदर्शन को अनुकूलित कर सके।
वेइहाई गुआंगवेई कंपोजिट की शुरुआत मछली पकड़ने वाली छड़ी फिलामेंट वाइंडिंग के साथ यहीं से हुई। 1998 में इसने रॉड निर्माण की सेवा के लिए चीन की पहली चौड़ी-चौड़ाई वाली कार्बन फाइबर प्रीप्रेग लाइन का आयात किया, फिर कार्बन फाइबर सामग्री में अपस्ट्रीम का विस्तार किया, अंततः चीन के कार्बन फाइबर उद्योग में पूर्ण-श्रृंखला नेता बन गया। इसका कार्बन फाइबर प्रीप्रेग वेइहाई फिशिंग टैकल क्लस्टर का मुख्य कच्चा माल बना हुआ है। वेइहाई, दुनिया का सबसे बड़ा मछली पकड़ने वाली छड़ी विनिर्माण केंद्र, कार्बन फाइबर प्रीप्रेग → फिलामेंट वाइंडिंग → रॉड निर्माण → घटक प्रसंस्करण → ब्रांड मार्केटिंग से चलने वाली एक पूरी श्रृंखला की मेजबानी करता है, और वैश्विक रॉड उत्पादन का लगभग 60% हिस्सा है।
3.3 संपीड़न मोल्डिंग: रैकेट और कार्बन शू प्लेट्स के लिए "बड़े पैमाने पर उत्पादन उपकरण"
संपीड़न मोल्डिंग प्रीप्रेग को धातु के सांचे में रखती है और इसे गर्मी और दबाव में ठीक करती है, जिससे बड़े बैच के उत्पादन के लिए उच्च दक्षता, अच्छी परिशुद्धता और उपयुक्तता मिलती है। खेल के सामान में, टेनिस और बैडमिंटन रैकेट फ्रेम लगभग पूरी तरह से प्रीप्रेग कम्प्रेशन मोल्डिंग द्वारा बनाए जाते हैं - कार्बन फाइबर ले-अप कोण (0 डिग्री /±45 डिग्री /90 डिग्री) रैकेट के झुकने और मरोड़ वाली कठोरता को नियंत्रित करता है, "स्वीट स्पॉट" को अनुकूलित करता है। योनेक्स, ली-निंग, विल्सन और बाबोलैट के हाई-एंड रैकेट सभी संपीड़न मोल्डिंग के साथ टोरे कार्बन फाइबर प्रीप्रेग का उपयोग करते हैं।
खेल के जूतों के लिए कार्बन प्लेटें भी मध्यम से बड़े बैचों में संपीड़न द्वारा ढाली जाती हैं - कार्बन फाइबर प्रीप्रेग की कई परतों को एक सांचे में गर्मी और दबाव के तहत ठीक किया जाता है और फिर सोल प्लेट के आकार में काटा जाता है। Nike, Li-Ning, Xtep और Anta के कार्बन-प्लेटेड रनिंग जूते सभी इस प्रक्रिया का उपयोग करते हैं। साइकिल के घटक (स्टेम, सीट पोस्ट, क्रैंक), स्की बाइंडिंग और सुरक्षात्मक गियर शेल भी व्यापक रूप से संपीड़न ढाले जाते हैं; जाइंट और मेरिडा जैसे ब्रांड बड़ी संख्या में संपीड़न-मोल्डेड कार्बन भागों का उपयोग करते हैं।
3.4 आरटीएम और वारी: साइकिल रिम्स से रेसिंग बोट हल्स तक
आरटीएम (रेज़िन ट्रांसफर मोल्डिंग) दोनों तरफ चिकनी सतहों और निकट-जाल-आकार के उत्पादन को प्राप्त करने के लिए दबावयुक्त राल इंजेक्शन के साथ एक बंद मोल्ड का उपयोग करता है। खेल के सामान में, आरटीएम का उपयोग मुख्य रूप से कार्बन फाइबर साइकिल रिम्स (एक-टुकड़ा मोल्डिंग जोड़ों की संख्या कम कर देता है), गोल्फ क्लब हेड्स (जटिल ज्यामिति का उच्च परिशुद्धता निर्माण) और आइस हॉकी स्टिक शाफ्ट (हल्के वजन के लिए परिवर्तनीय दीवार मोटाई) के लिए किया जाता है। प्रीप्रेग-आटोक्लेव मार्ग की तुलना में, आरटीएम उत्पादन क्षमता को 3-5 गुना बढ़ा देता है।
VARI (वैक्यूम असिस्टेड रेज़िन इन्फ्यूजन) रेज़िन को सूखे फाइबर में ले जाने के लिए वैक्यूम नकारात्मक दबाव का उपयोग करता है; उपकरण निवेश कम है और प्रक्रिया बड़े हिस्सों के लिए उपयुक्त है। खेल के सामान में, VARI का उपयोग मुख्य रूप से रोइंग शैल, कयाक और नौकायन पतवार (आकार में 3-10 मीटर, एक आटोक्लेव के लिए बहुत बड़ा) के लिए किया जाता है। एक प्रसिद्ध यूरोपीय कयाक ब्रांड प्रतिस्पर्धा-ग्रेड कार्बन फाइबर कयाक का उत्पादन करने के लिए VARI का उपयोग करता है, हाथ से ले-अप के साथ प्रति यूनिट चक्र समय को 40 घंटे से घटाकर 12 घंटे कर देता है और फाइबर मात्रा अंश 58% तक पहुंच जाता है। कार्बन फाइबर सर्फ़बोर्ड और स्टैंड-अप पैडल बोर्ड (एसयूपी) भी VARI का उपयोग करते हैं; इसका कम दबाव वाला फॉर्मेशन ईपीएस फोम कोर को कार्बन फाइबर स्किन के साथ सफलतापूर्वक एकीकृत करता है, जिससे उत्पाद पारंपरिक ग्लास फाइबर सर्फ़बोर्ड की तुलना में 30% हल्का हो जाता है।
3.5 प्रीप्रेग: खेल के सामान के निर्माण की "मुख्य मध्यवर्ती सामग्री"।
प्रीप्रेग सीएफआरपी निर्माण में सबसे महत्वपूर्ण मध्यवर्ती सामग्री है - राल के साथ कार्बन फाइबर को पूर्व-संसेचित करके निर्मित एक अर्ध-ठीक शीट। खेल के सामान में, थर्मोसेट प्रीप्रेग (मुख्य रूप से एपॉक्सी) की हिस्सेदारी लगभग 80% है और इसका व्यापक रूप से साइकिल फ्रेम, गोल्फ शाफ्ट, टेनिस रैकेट और मछली पकड़ने की छड़ों में उपयोग किया जाता है; थर्मोप्लास्टिक प्रीप्रेग (PEEK, PPS, PA6 और अन्य) का हिस्सा लगभग 20% है और यह तेजी से बढ़ रहा है - इसकी पुनर्चक्रण क्षमता, पुन: प्रक्रिया क्षमता और लघु मोल्डिंग चक्र (मिनट बनाम घंटे) विशेष रूप से स्की, सुरक्षात्मक गियर और कार्बन शू प्लेट के लिए उपयुक्त हैं, जहां कठोरता और उत्पादकता सबसे अधिक मायने रखती है। Teijin जर्मनी में खेल के सामान के लिए कार्बन फाइबर/PEEK और कार्बन फाइबर/PPS प्रीप्रेग को समर्पित एक थर्मोप्लास्टिक यूनिडायरेक्शनल टेप प्लांट संचालित करता है।
4. सामग्री तुलना: खेल के सामान के लिए कार्बन फाइबर पहली पसंद क्यों बन गया है?
खेल के सामान के लिए सामग्री चयन में मुख्य मांग "हल्का, मजबूत, अधिक लचीला, अधिक टिकाऊ" है। कार्बन फाइबर सभी चार आयामों में जबरदस्त लाभ दिखाता है:
कार्बन फाइबर की विशिष्ट ताकत (शक्ति/घनत्व) स्टील की तुलना में 10 गुना, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की 8 गुना और टाइटेनियम मिश्र धातु की 5 गुना है - बिल्कुल हल्के वजन और उच्च शक्ति का संयोजन जो खेल के सामान का अनुसरण करता है। लेकिन कार्बन फाइबर एक सार्वभौमिक उत्तर नहीं है: इसकी भंगुरता का मतलब है कि गंभीर प्रभाव के तहत विनाशकारी विफलता हो सकती है, इसलिए आइस हॉकी स्टिक, स्की किनारों और अन्य अनुप्रयोगों में उच्च कठोरता की आवश्यकता होती है, कार्बन फाइबर की भंगुरता को ऑफसेट करने के लिए एरामिड के उत्कृष्ट प्रभाव प्रतिरोध का उपयोग करते हुए, कार्बन/एरामिड हाइब्रिड बुनाई को अक्सर अपनाया जाता है। शिमैनो की हाई-एंड EXSENS रॉड श्रृंखला में कार्बन फाइबर प्लस अरिमिड हाइब्रिड का उपयोग किया जाता है, जो वजन कम रखते हुए प्रभाव कठोरता में काफी सुधार करता है।
लागत पर, बड़े-टो कार्बन फाइबर (48के/50के) आरएमबी 80-100/किग्रा तक गिर गया है, जिससे ग्लास फाइबर (आरएमबी 8-15/किग्रा) के साथ अंतर लगातार कम हो रहा है। जिलिन केमिकल फाइबर ग्रुप द्वारा बड़े-टो कार्बन फाइबर क्षमता की तेजी से रिलीज पेशेवर प्रतिस्पर्धा से बड़े पैमाने पर उपभोक्ता बाजारों में कार्बन फाइबर की चाल को तेज कर रही है। उदाहरण के तौर पर कार्बन फाइबर साइकिलों को लेते हुए, बड़े-टो कार्बन फाइबर के उपयोग से फ्रेम सामग्री की लागत में लगभग 40% की कटौती हो सकती है, जिससे प्रवेश स्तर की कार्बन साइकिल की कीमतें आरएमबी 8,000 से घटकर आरएमबी 5,000 रेंज तक आ सकती हैं।
5. मुख्य अनुप्रयोग: कैसे कार्बन फाइबर खेल के सामान के परिदृश्य को नया आकार दे रहा है
5.1 गोल्फ क्लब: कार्बन फाइबर का "पहला युद्धक्षेत्र"
गोल्फ क्लब कार्बन फाइबर के लिए सबसे बड़ा एकल खेल अनुप्रयोग बाजार हैं। 1970 के दशक में जब कार्बन फाइबर का व्यावसायीकरण किया गया, तो गोल्फ क्लब और मछली पकड़ने की छड़ें इसे अपनाने वाले पहले खेल सामानों में से थे। QYResearch के अनुसार, कार्बन फाइबर गोल्फ क्लबों की वैश्विक बिक्री 2031 तक RMB 5.854 बिलियन तक पहुंचने की उम्मीद है, जो कि 7.0% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर है।
प्रौद्योगिकी पक्ष पर, टेलरमेड Qi10 LS ड्राइवर कार्बन फाइबर की 60 परतों और एक डबल-घुमावदार चेहरे के साथ "इन्फिनिटी कार्बन क्राउन" डिज़ाइन का उपयोग करता है, जिसमें उत्कृष्ट ऊर्जा हस्तांतरण दक्षता प्राप्त करने के लिए क्राउन क्षेत्र का 97% कार्बन कवर होता है। ग्रेफाइट डिज़ाइन के टूर एडी श्रृंखला के शाफ्ट टोरे टी1100जी कार्बन फाइबर प्रीप्रेग और नैनो-मिश्र धातु तकनीक का उपयोग करते हैं, जो वजन बढ़ाए बिना संरचनात्मक कठोरता को बढ़ाते हैं। कॉलअवे (लगभग 1.8 बिलियन अमेरिकी डॉलर का वार्षिक राजस्व) और टेलरमेड (लगभग 1.5 बिलियन अमेरिकी डॉलर) कार्बन फाइबर गोल्फ क्लबों में दो अग्रणी वैश्विक ब्रांड हैं, और दोनों अपनी मुख्य कार्बन फाइबर सामग्री विशेष रूप से जापान के टोरे से प्राप्त करते हैं।
यह ध्यान देने योग्य है कि चीन के उच्च-स्तरीय कार्बन फाइबर गोल्फ क्लबों के लिए कार्बन फाइबर सामग्री 87% तक आयात पर निर्भर है, जिससे घरेलू प्रतिस्थापन के लिए बहुत बड़ी गुंजाइश बचती है। गुआंगवेई कंपोजिट का विकास पथ - वीहाई मछली पकड़ने के सामान से शुरू होता है और धीरे-धीरे कार्बन फाइबर सामग्री में अपस्ट्रीम तक विस्तारित होता है - उद्योग के लिए एक अनुकरणीय मॉडल प्रदान करता है: अंत-बाजार खेल के सामान की मांग से शुरू करें, अपस्ट्रीम सामग्रियों को रिवर्स में एकीकृत करें, और उद्योग श्रृंखला के लूप को बंद करें।
[जारी रहेगा: खेल और आराम में कार्बन फाइबर कंपोजिट का विकास और रुझान (भाग I) (3)]
[स्रोत] चाइना कंपोजिट इंडस्ट्री एसोसिएशन (सीसीआईए), आधिकारिक वेबसाइट
[मूल लिंक] https://ccia.xin/xingyebaogao/3618.html