Guru Talk: เรื่องของ Carbon Fiber วัสดุหลักที่ใช้ทำไม้เทนนิส

ต่อจากตอนที่แล้วเรื่องของวัสดุไฮเทคทั้งหลายที่แต่ละบริษัทเอามาโฆษณา คราวนี้ก็มาถึงเรื่องเนื้อๆของวัสดุหลักแล้วครับ นั่นคือ Carbon Fiber บางคนเรียก Carbon Graphite

ทำไมต้อง Carbon Fiber: เพราะว่ามันมีกำลังต้านทานแรงดึงสูงเมื่อเทียบกับน้ำหนักตัวเองและดูดซับแรงสะท้านได้ดี ลองดูตารางด้านล่างเกี่ยวกับ Ultimate Tensile Strength ของวัสดุประเภทต่างๆจะเห็นว่า Carbon Fiber เกือบจะเบาที่สุดแต่กำลังรับแรงดึงสูงกว่าเหล็ก อลูมิเนียม และไม้ ในขณะที่วัสดุตัวอื่นๆอย่าง Titanium, Liquid Metal และ Tungsten รับแรงดึงได้น้อยกว่าแถมยังน้ำหนักมาก 3-10 เท่าตัว นี่แหละคือเหตุผลที่ผมไม่เชื่อว่าในไม้เทนนิสเบาๆจะมีวัสดุเหล่านี้อยู่ แต่ถ้าบอกว่ามี Aramid หรือ Kevlar หรือ Twaron อยู่ผมว่าฟังแล้วมีเหตุผลมากกว่า



ที่มา: http://en.wikipedia.org/wiki/Ultimate_tensile_strength 

Carbon Fiber Cloth: คือ Carbon Fiber เป็นมัดๆมาถักทอเป็นผืน ในแต่ละมัด (tow) จะประกอบไปด้วย Carbon Fiber เส้นเล็กๆหลายพันเส้นซึ่งมีตั้งแต่ 1000 (1k), 3000 (3k), 6000 (6k), 12000 (12k) ในอดีต 3k ถือว่าเป็นมัดที่นิยมมากที่สุดเพราะให้ feel ในไม้เทนนิสที่ดีสุด แต่ในปัจจุบัน 3k หายากมากและราคาแพงทางผู้ผลิตเลยหันมาใช้ 6k แทน ส่วนไม้ pro stock หลายๆอันโดยเฉพาะจากค่าย Dunlop และ Head ยังใช้ 3k อยู่ นี่คือเหตุผลว่าทำไมไม้ retail กับไม้ pro stock ให้ feel ที่ไม่เหมือนกัน

 

การทอ Carbon Fiber Tow: มีหลายแบบ ที่ใช้กันมากคือ 

• Unidirectional หรือการทอทางเดียว ข้อดีคือให้กำลังรับแรงดึงสูงสุด และ มีความอ่อนตัว เลยถูกนำมาใช้เป็นโครงสร้างหลักของไม้เทนนิส
• 2D Braided คือการทอแบบเส้น Tow ตั้งฉากกัน สามารถรับแรงได้สองแกนตามทิศทางของ Tow และมีลวดลายมีความสวยงาม ไม้เทนนิสหลายๆรุ่นมีการโชว์ลาย 2D เพื่อให้ดูแพงขึ้น
• 3D Braided คือการทอแบบ 3 Tow ทำ Tow 1 ทำมุม 0 องศา, Tow 2 ทำมุม 45 องศา และ Tow 3 ทำมุม -45 องศา สานกันอยู่ ข้อดีคือสามารถนำมาใช้ในส่วนที่ต้องรับแรงบิดหลายทิศทางและทำให้โครงสร้างส่วนนั้นมีความแข็ง (Stiffness) สูงขึ้น แต่ข้อเสียคือรับแรงดึงได้ไม่สูงเท่า Unidirectional

- ไม้ Dunlop รุ่นเก่าๆใช้โครงสร้าง 3D Braided ในหัวไม้โดยที่ Tow กลางเป็น 3k เลยทำให้ไม้ Dunlop รุ่นเก่าๆอย่าง MW 200g มี feel ที่ดีถึงแม้ว่าหน้าไม้จะแข็ง 

- ไม้ Wilson Pro Staff ใช้ 3D Braided เกือบทั้งไม้ แต่เค้าจะสานกับ Kevlar ซึ่งเป็นวัสดุที่อ่อนและยืดหยุ่นกว่า เลยทำให้ไม้ Pro Staff มี feel ที่อ่อนนุ่มคลาสสิก

- ไม้ Head รุ่นเก่าๆใช้ Unidrectional Graphite แยกชั้นกับ Twaron ไม้ Head รุ่นเก่าๆอย่าง PT630 เลยอ่อนนุ่มและดิบ 

โครงสร้างไม้เทนนิส: ประกอบด้วย Carbon Fiber Cloth มาซ้อนๆรวมกันอย่างน้อย 8 ชั้น (lay up) แต่เนื่องจาก Carbon Fiber มีราคาสูงขึ้น 25% ใน 6 ปีที่ผ่านมาทำให้ผู้ผลิตบางรายต้องลดจำนวนชั้น Carbon Fiber ลงเหลือ 6 หรือ 7 ซึ่งผลคือ feel ไม่แน่นเหมือนไม้รุ่นเก่าๆ Carbon Fiber Cloth จะผสานกันได้ด้วย Epoxy Resin ซึ่งเป็นเหมือนกาวที่เชื่อม Carbon Fiber Cloth แต่ละชั้นไว้ด้วยกัน สาร Epoxy มักจะถูกเคลือบมาบน Carbon Fiber Cloth อยู่ก่อนแล้วเรียกว่า Pre-Preg แล้วพอนำมาอบเค้าจะใส่ตัว Catalyst เข้าไปเพิ่มเพื่อให้ Epoxy ประสานกันที่ความร้อนสูง คุณสมบัติของ Epoxy จะคล้ายกับคอนกรีตคือรับแรงดึงไม่ดีแต่รับแรงเฉือน (Shear Strength) ได้ดีมาก จะว่าไปแล้วการทำไม้เทนนิสก็เหมือนการหล่อโครงสร้างคอนกรีตเสิรมเหล็ก

Carbon Fiber Lay-Up: หรือการนำ Carbon Fiber Cloth มาตัดเป็นชิ้นๆแล้ววางซ้อนกันในรูปแบบต่างๆเพื่อให้เกิดคุณสมบัติการรับแรงในจุดต่างๆที่ไม่เหมือนกัน เช่นในโครงสร้างหลักของหน้าไม้และก้านเป็น Unidirectional เพื่อรองรับแรงดึงที่เกิดจากเอ็นเส้นตั้งหรือนอนในบริเวณหน้าไม้ และเพื่อรองรับการโก่งตัวของก้านไม้จากการตีบอล ส่วนที่ต้องมีการเจาะรูร้อยเอ็น (ก็ทั้งหน้าไม้นั่นแหละ) เค้าจะเสริมด้วย 2D แต่จะว่างแนวทะแยง +45/-45 องศาแทนที่จะเป็น 0/90 ส่วนในบริเวณ 2, 6, 7, 10 นาฬิกาเป็นจุดที่ต้องรับเอ็นทั้งแนวตั้งและแนวนอน มีโอกาศบิดตัวสูงกว่า เลยต้องมีโครงสร้างแบบ 3D Braided มาเสริมครับ



Feel & Vibration: การวาง lay-up ของ Carbon Fiber Cloth ในแบบต่างๆทำให้เกิด feel ที่แตกต่างกันออกไป ถ้าใครอ่านรีวิวในบล็อกผมบ่อยๆจะเห็นว่าผมอ้างถึง "นุ่ม-แน่น" อยู่หลายครั้ง นี่คือที่มาครับ
- ความแน่นเกิดจากจำนวนชั้น Carbon Fiber อย่างที่บอกว่าควรมี 8 ชั้นขึ้นไปถ้ามี 6 หรือ 7 ความแน่นก็ลดลงไป ผมเชื่อว่าทุกคนต้องการไม้ที่ให้ feel แน่น แล้วเราจะรู้ได้ไงว่าไม้เทนนิสที่เรามี Carbon Fiber กี่ชั้น ...เรื่องนี้ผู้ผลิตไม่บอกกันแน่นอนครับ ต้องลองเอามาตีเอง แล้วความแน่นก็ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยการถ่วงตะกั่วด้วย
- ความแข็ง-นุ่มจะเกิดจาก Carbon Fiber ชุดหลักที่เดินรอบหัวไม้ครับ ถ้าในหัวไม้มี 3D Braided เยอะหน้าไม้ก็จะแข็งๆ แต่ถ้าเป็น Unidirectional หน้าไม้ก็จะนุ่มนวลกว่า แล้วความนุ่ม-แข็งก็ไม่สามารถแก้ไขด้วยการถ่วงตะกั่วเช่นกัน

Feel มักจะมาพร้อมกับแรงสะท้านหรือ Vibration การลดแรงสะท้านที่ถูกหลัก คือการทำให้แรงสะท้านสูญเสียพลังงานไปตามรอยต่อของ Carbon Fiber Cloth ในแต่ละจุดครับ จำนวนจุดยิ่งเยอะแรงสะท้านก็ยิ่งสลายได้ดี ในไม้รุ่นเก่าๆรอยต่ออาจจะมีมากถึง 38 จุดแต่ค่าแรงในการทำจะสูงมาก ไม้รุ่นใหม่ๆรอยต่อน่าจะลดลงไปเพื่อไม่ให้ค่าแรงบานปลาย การลดแรงสะท้านของไม้เทนนิสถือว่าเป็นศิลปะและความชำนาญของผู้ผลิตในแต่ละเจ้าครับ

ความเห็นส่วนตัวเรื่อง Feel: Feel เป็นเรื่องของความชอบของแต่ละบุคคล ผมบอกไม่ได้ว่า feel แบบใหนดีสุด แต่โดยส่วนตัวผมชอบ feel ที่นุ่มและแน่น นั่นหมายความว่าต้องมีจำนวนชั้นของ Carbon Fiber Cloth ที่มากกว่า 8 ชั้นซึ่งหนาพอสมควรและมีส่วนประกอบของ 3k Carbon Fiber หรือเทียบเท่าอยู่ในนั้น ผู้ผลิตหลายรายอ้างว่าตัวเองใช้วัสดุที่บางเบาและแข็งแกร่งขึ้นแต่มันขัดแย้งกับสิ่งที่ผมเชื่อเพราะ

1) ถึงแม้วัสดุจะแน่นบางและแกร่งแค่ใหน แต่ถ้าความหนาไม่พอหรือเนื้อวัสดุแข็งเกินไป มันก็จะไม่สามารถทำให้ feel นุ่ม-แน่นได้
2) มันเป็นไปได้ยากที่ผู้ผลิตจะเอาวัสดุราคาแพงกว่ามาทดแทน Carbon Fiber

วันนี้ขอจบเท่านี้ก่อน ไว้เจอกันคราวหน้า โปรดใช้วิจารณญาณในการอ่านนะครับ