কার্বন ফাইবার কিভাবে তৈরি করবেন?

কার্বন ফাইবার, ভিন্ন ভিন্ন উপকরণের (ফাইবার এবং রজন) সমন্বয়ে গঠিত, তাদের পরিবর্তনশীলতা, এবং তাই, উপযুক্ততা, তাদের সৌন্দর্যের কেন্দ্রবিন্দু। ধাতু প্রতিস্থাপন হিসাবে, কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলি ইস্পাতের দশগুণ শক্তি প্রদান করে। কার্বন ফাইবার নির্মাতারা এমন পণ্য তৈরি করে যা একই রকম কিন্তু অভিন্ন নয়। কার্বন ফাইবার টেনসিল মডুলাস (অথবা স্ট্রেনের নীচে বিকৃতি হিসাবে নির্ধারিত কঠোরতা) এবং টেনসিল, সংকোচন এবং ক্লান্তি শক্তিতে পরিবর্তিত হয়।

আমাদের সাথে যোগাযোগ করুন

আজকাল প্যান-ভিত্তিক কার্বন ফাইবার নিম্ন মডুলাস (বত্রিশ মিলিয়ন পাউন্ড/ইঞ্চি বা Msi এর কম), প্রচলিত মডুলাস (৩৩ থেকে ছত্রিশ Msi), মধ্যবর্তী মডুলাস (৪০ থেকে পঞ্চাশ Msi), উচ্চ মডুলাস (৫০ থেকে সত্তর Msi) এবং অতি উচ্চ মডুলাস (৭০ থেকে একশ চল্লিশ Msi) আকারে পাওয়া যায়।
সহজ ভাষায় বলতে গেলে, ১৮০০°F (৯৮২.২২°C) এর বেশি তাপমাত্রায় জৈব পূর্বসূরী তন্তুকে জড় বায়ুমণ্ডলে স্থানান্তরিত করে কার্বন ফাইবার তৈরি করা হয়। তবে, কার্বন ফাইবার উৎপাদন একটি উন্নত উদ্যোগ হতে পারে।

পলিমারাইজেশন এবং স্পিনিং

পলিমারাইজেশন

এই প্রক্রিয়াটি একটি রাসায়নিক যৌগিক খাদ্য স্টক দিয়ে শুরু হয় যাকে একটি পূর্বসূরী বলা হয় যার আঁশের আণবিক মেরুদণ্ড থাকে। আজ, তৈরি কার্বন ফাইবারের প্রায় ১০০ শতাংশ কাপড় বা পিচ-ভিত্তিক পূর্বসূরী দিয়ে তৈরি, তবে এর বেশিরভাগই আসে পলিঅ্যাক্রিলোনাইট্রাইল (PAN) থেকে, যা নাইট্রাইট থেকে তৈরি, এবং নাইট্রাইট আসে শিল্প রাসায়নিক প্রোপেন এবং অ্যামোনিয়া থেকে।

সাধারণত, পূর্বসূরী সূত্রটি সহযোগী ডিগ্রি নাইটরাইল যৌগ দিয়ে শুরু হয় যা একটি প্লাস্টিকাইজড অ্যাক্রিলিক কো-মনোমার এবং অ্যাসিড, ডাই অক্সাইড, ভিট্রিওলের তেল বা অ্যাসিডের মতো অনুঘটকের সাথে একটি চুল্লিতে মিশ্রিত হয়। ক্রমাগত সংমিশ্রণ উপাদানগুলিকে একত্রিত করতে দেয়, নির্দিষ্ট সামঞ্জস্য এবং বিশুদ্ধতা তৈরি করে এবং নাইট্রাইটের আণবিক কাঠামোর মধ্যে মুক্ত র্যাডিকেল গঠন শুরু করে। এই পরিবর্তনের ফলে রাসায়নিক প্রক্রিয়া তৈরি হয়, যা দীর্ঘ শৃঙ্খল পলিমার তৈরি করে যা অ্যাক্রিলিক ফাইবার তৈরি করে। রাসায়নিক প্রক্রিয়ার বিবরণ, যেমন তাপমাত্রা, বায়ুমণ্ডল, নির্দিষ্ট সহ-মনোমার এবং অনুঘটক, বর্গ পরিমাপ মালিকানাধীন। ধোয়া এবং শুকানোর পরে, পাউডার আকারে নাইট্রাইটটি অ্যাক্রিলিক সালফাইড (DMSO), ডাইমিথাইল্যাসিটামাইড (DMAC) বা ডাইমিথাইলফর্মামাইড (DMF), অথবা সহযোগী ডিগ্রি তরল দ্রাবক, যেমন পারমাণবিক সংখ্যা 30 ক্লোরাইড এবং রোডামাইন লবণে দ্রবীভূত হয়। জৈব দ্রাবকগুলি ট্রেস ধাতব কণা দূষণ এড়াতে সহায়তা করে, যা পদ্ধতির তাপীয় বায়ুসংক্রান্ত স্থিতিশীলতার ক্ষতি করতে পারে এবং সমাপ্ত ফাইবারের তাপ কর্মক্ষমতা বিলম্বিত করতে পারে। এই পর্যায়ে, পাউডার এবং দ্রাবক সাসপেনশন বা পূর্বসূরী "আবরণ" হল সিরাপের সামঞ্জস্য। দ্রাবক নির্বাচন এবং সেইজন্য আবরণের (গভীর পরিস্রাবণের মাধ্যমে) বিদ্বেষপূর্ণতার ব্যবস্থাপনার মাত্রা ফাইবার গঠনের ধারাবাহিক পর্যায়ের সাফল্যের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
স্পিনিং
প্যান ফাইবারগুলি ওয়েট স্পিনিং নামক একটি পদ্ধতি দ্বারা তৈরি। তরল প্রাকৃতিক প্রক্রিয়ার বাথটাবের সময় আবরণটি ডুবানো হয় এবং মূল্যবান থেকে তৈরি স্পিনেরেটের সময় একটি গর্তের মধ্য দিয়ে বের করা হয়। প্যাসেজটি প্যান ফাইবারের প্রয়োজনীয় ধরণের ফিলামেন্টের সাথে মিলিত হয় (যেমন, 12K কার্বন ফাইবারের 12,000টি গর্ত)। এই তুলনামূলকভাবে পুরু এবং ভঙ্গুর ভেজা স্পন ফাইবারটি অতিরিক্ত এজেন্ট অপসারণের জন্য একটি রোলারের মাধ্যমে টানা হয়, তারপর শুকানো হয় এবং PAN যৌগের অভিযোজন অব্যাহত রাখার জন্য প্রসারিত করা হয়। এখানে, ফিলামেন্টগুলির আকৃতি এবং অভ্যন্তরীণ ক্রস-সেকশনাল বর্গক্ষেত্র নির্ধারিত হয় নির্বাচিত দ্রাবক এবং এজেন্ট পূর্ববর্তী ফাইবারগুলিতে কতটা প্রবেশ করে, প্রয়োগ করা টানের পরিমাণ এবং ফিলামেন্টগুলির পিসি প্রসারণের উপর নির্ভর করে। পরেরটি প্রতিটি প্রস্তুতকারকের নিজস্ব। ভেজা স্পিনিংয়ের বিকল্প হতে পারে ড্রাই ব্লাস্টিং/ওয়েট স্পিনিং নামক একটি মিশ্র পদ্ধতি, যা ফাইবার এবং প্রাকৃতিক প্রক্রিয়া বাথটাবের মধ্যে একটি উল্লম্ব বায়ু ফাঁক ব্যবহার করে। এর ফলে একটি মসৃণ গোলাকার প্যান ফাইবার তৈরি হয় যা কম্পোজিট-এর মধ্যে ফাইবার/ম্যাট্রিক্স রোসিন ইন্টারফেসকে উন্নত করে। প্যান প্রিকার্সার ফাইবার তৈরির শেষ ধাপ হল সান্দ্র ফিলামেন্টগুলিকে জমাট বাঁধতে বাধা দেওয়ার জন্য ফিনিশিং তেল ব্যবহার করা। সাদা প্যান ফাইবারগুলি আবার শুকিয়ে একটি স্পুলে ক্ষতবিক্ষত করা হয়।

জারণ এবং কার্বনাইজেশন

জারণ

এই ববিনগুলি ঝুড়িতে লোড করা হয় এবং দীর্ঘতম উৎপাদন, জারণ পর্যায়ে, প্যান ফাইবারগুলিকে বিভিন্ন ধরণের নিবেদিত চুল্লির মাধ্যমে খাওয়ানো হয়। প্রধান রান্নাঘরের যন্ত্রে প্রবেশের আগে, প্যান ফাইবারগুলি একটি টো বা শিটে আটকে যায় যাকে ওয়ার্প বলা হয়। চেম্বারের তাপমাত্রা 392 °F (প্রায় 200 °C) থেকে 572 °F (300 °C) পর্যন্ত হয়।

তাপের অপ্রচলিত অপসারণ (জারণের সময় আনুমানিক এনথালপি অপ্রচলিতকরণ, যা 2,000 kJ/কিলোগ্রামে গণনা করা যায়, প্রকৃত অগ্নিকুণ্ডের ঝুঁকি স্থানান্তর করুন) এড়াতে, রান্নাঘরের যন্ত্রপাতি নির্মাতারা তাপ অপচয় এবং তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণে সহায়তা করার জন্য বায়ু প্রবাহের বিভিন্ন ধরণের ব্যবহার করে। একটি নির্দিষ্ট পূর্বসূরী রাসায়নিক দ্বারা চালিত, অক্সিডাইজেশন সময় সম্পূর্ণ ভিন্ন, তবে লিটলার অনুমান করেন যে 24K টোটি একাধিক জারণ চুল্লি সহ একটি বড় লাইনে প্রতি মিনিটে প্রায় তেতাল্লিশ ফুট প্রতি তেরো মিটার হারে পরিবর্তিত হবে। অবশেষে, পরিবর্তিত (স্থিতিশীল) প্যান ফাইবারগুলিতে প্রায় পাঁচশতম থেকে প্রায় পঁয়ষট্টিতম কার্বন অণু থাকে যার ভারসাম্য গ্যাসীয়, পারমাণবিক সংখ্যা 7 এবং O এর মিশ্রণ।
কার্বনাইজেশন
বিশেষভাবে ডিজাইন করা চুল্লির একটি সিরিজে একটি নিষ্ক্রিয় (অক্সিজেন-মুক্ত) বায়ুমণ্ডলে কার্বনাইজেশন ঘটে, ধাপে ধাপে প্রক্রিয়া তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে। প্রতিটি চেম্বারের জলাশয়ে এবং নির্গমনস্থলে, উন্নতি চেম্বার O অনুপ্রবেশ রোধ করে কারণ প্রতিটি O অণু রান্নাঘরের যন্ত্রের মধ্য দিয়ে যাওয়ার ফলে কিছু তন্তু অপসারণ করা হয়। এটি এই ধরনের তাপে উৎপন্ন কার্বনের ক্ষতি রোধ করতে পারে। O অনুপস্থিতিতে, শুধুমাত্র অ-কার্বন অণু, যৌগ এবং অন্যান্য উদ্বায়ী জৈব যৌগ (চল্লিশ থেকে আশি পিপিএম ডিগ্রি স্তরে স্থিতিশীল) এবং কণা (যেমন আংশিকভাবে জমা হওয়া তন্তুর টুকরো) অপসারণ করা হয় এবং পরিবেশগতভাবে নিয়ন্ত্রিত চুল্লিতে পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণের জন্য রান্নাঘরের যন্ত্র থেকে নির্গত হয়। একটি তাপমাত্রা চেম্বারে কার্বনাইজেশন শুরু হয়, ফাইবারগুলিকে ১২৯২ °F (প্রায় ৭০০ °C) থেকে ১৪৭২ °F (৭০০ °C থেকে ৮০০ °C) এ স্থানান্তরিত করে এবং ২১৯২ °F (প্রায় ১,২০০ °C) থেকে ২৭৩২ °F (প্রায় ১,৫০০ °C) তাপমাত্রায় তাপ চেম্বারে শেষ হয়। চেম্বারের সংখ্যা কার্বন ফাইবারের প্রয়োজনীয় মডুলাস দ্বারা নির্ধারিত হয়; উচ্চ এবং মাঝারি উচ্চ মডুলাস কার্বন ফাইবারের তুলনামূলকভাবে উচ্চ মূল্য আংশিকভাবে তাপ চুল্লি দ্বারা অর্জন করা ধারাবাহিকতা এবং তাপমাত্রার কারণে। যদিও ধারাবাহিকতা মালিকানাধীন এবং প্রতিটি কার্বন ফাইবার গ্রেড সম্পূর্ণ ভিন্ন, জারণ ধারাবাহিকতা ঘন্টায় গণনা করা হয়, তবে কার্বনাইজেশন হার কয়েক মিনিটে মাত্রার ক্রম দ্বারা হ্রাস করা হয়। একবার ফাইবার পরিবর্তন অবস্থায় পৌঁছালে, এটি ওজন এবং আয়তন হ্রাস করে, দৈর্ঘ্য পাঁচ থেকে ১০০% কমিয়ে দেয় এবং ব্যাস হ্রাস করে। প্রকৃতপক্ষে, PAN পূর্বসূরীর সাথে PAN কার্বন ফাইবারের রূপান্তর পরিমাণগত সম্পর্ক প্রায় 2:1 এবং স্থানচ্যুতি ক্ষমতা এক জোড়ার তুলনায় কম - অর্থাৎ, পদ্ধতিতে প্রচুর পরিমাণে কম উপাদান প্রবেশ করে। এই পদ্ধতিটি বাতাস থেকে O অণুগুলিকে ওয়ার্পের মধ্যে PAN ফাইবারের সাথে একত্রিত করে এবং যৌগিক শৃঙ্খলের ক্রস-লিঙ্কিং শুরু করে। এটি ফাইবারের ঘনত্ব ~1.18 গ্রাম / cc থেকে 1.38 গ্রাম / cc পর্যন্ত বৃদ্ধি করবে।

পৃষ্ঠ চিকিত্সা এবং আকার পরিবর্তন

পৃষ্ঠ চিকিত্সা এবং আকার পরিবর্তন
পরবর্তী ধাপটি ফাইবারের কর্মক্ষমতার জন্য অপরিহার্য, এবং পূর্বসূরীদের পাশাপাশি, এটি একজন সরবরাহকারীর পণ্যকে প্রতিযোগীদের পণ্য থেকে সবচেয়ে ভালোভাবে আলাদা করে। ম্যাট্রিক্স জৈব যৌগ এবং তাই কার্বন ফাইবারের মধ্যে আনুগত্য কম্পোজিটকে শক্তিশালী করার জন্য অপরিহার্য; কার্বন ফাইবার উৎপাদন পদ্ধতি জুড়ে, এই আনুগত্য বাড়ানোর জন্য একটি পৃষ্ঠ চিকিত্সা করা হয়।

উৎপাদকরা সম্পূর্ণ ভিন্ন চিকিৎসা পদ্ধতি ব্যবহার করেন, তবে আদর্শ কৌশল হল জীবাণুনাশক বা অ্যাসিডের মতো সমাধান ধারণকারী সহযোগী রসায়ন বা কোষের মাধ্যমে তন্তুগুলিকে টেনে আনা। এই উপকরণগুলি প্রতিটি ফিলামেন্টের পৃষ্ঠকে মুদ্রণ করে বা পরিবর্তন করে, যা পৃষ্ঠের ফাইবার/ম্যাট্রিক্স বন্ধনের জন্য উপলব্ধ বিস্তার বৃদ্ধি করে এবং কার্বক্সিল অ্যাসিডের মতো প্রতিক্রিয়াশীল রাসায়নিক গোষ্ঠী যোগ করে। এরপর, আকার নামে একটি অত্যন্ত স্বত্বাধিকারী আবরণ প্রয়োগ করুন। কার্বন ফাইবারের ওজন অনুসারে 0.5% থেকে 5% এ, আকারটি প্রক্রিয়া এবং প্রক্রিয়া চলাকালীন (যেমন, বুনন) কার্বন ফাইবারগুলিকে সংযুক্ত মধ্যবর্তী আকারে, একটি শুকনো কাপড় এবং একটি প্রিপ্রেগের মতো সুরক্ষিত করে। আকারটি ফ্লাফ কমাতে, প্রক্রিয়া ক্ষমতা উন্নত করতে এবং তন্তু এবং ম্যাট্রিক্স জৈব যৌগের মধ্যে পৃষ্ঠের শিয়ার শক্তি বৃদ্ধি করতে মনো ফিলামেন্টগুলিকে ধরে রাখে।

পোস্টের সময়: নভেম্বর-০১-২০১৮