COME FÀ A FIBRA DI CARBONIU ?

A fibra di carbone, cumposta da cumminazzioni di materiali diffirenti (fibra è resina), a so variabilità, è dunque, a persunalizabilità, sò centrali per u so attrazione. Cum'è rimpiazzamentu di u metallu, i cumposti di fibra di carbone offrenu dece volte a resistenza di l'acciaiu. I pruduttori di fibra di carbone creanu prudutti simili ma micca identichi. A fibra di carbone varia in u modulu di trazione (o rigidità determinata cum'è deformazione sottu tensione) è in a resistenza à a trazione, a compressione è a fatica.

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A fibra di carbone basata nantu à PAN hè dispunibule oghje in modulu bassu (menu di trentadui milioni lbf/in² o Msi), modulu standard (da 33 à 36 Msi), modulu intermediu (da 40 à 50 Msi), modulu altu (da 50 à 70 Msi) è modulu ultra altu (da 70 à 140 Msi).
In termini più simplici, a fibra di carbone hè creata da u spustamentu di a fibra precursore organica di gradu assuciatu in un'atmosfera inerte di gradu assuciatu à temperature superiori à 1800 ° F (982,22 ° C). A fabricazione di fibra di carbone, però, pò esse un'impresa avanzata.

Polimerizazione è filatura

Polimerizazione

U prucessu principia cù un cumpostu chimicu chjamatu precursore chì hà a spina dorsale moleculare di a fibra. Oghje, circa u 100% di a fibra di carbone creata hè fatta da precursori à basa di tela o di pece, ma a maiò parte vene da u poliacrilonitrile (PAN), fabbricatu da u nitritu, è u nitritu vene da i prudutti chimichi industriali propanu è ammoniaca.

Tipicamente, a formulazione di u precursore principia cù un cumpostu di nitrile di gradu assuciatu chì hè cumminatu in un reattore cù un monomeru acrilicu plastificatu è un catalizatore cum'è l'acidu, u diossidu, l'oliu di vitriolu o l'acidu. A cumminazione cuntinua permette à l'ingredienti di cumbinà si, assicurendu una certa consistenza è purezza, è iniziendu a furmazione di radicali liberi in a struttura moleculare di u nitritu. Sta mudificazione porta à un prucessu chimicu, chì produce polimeri à catena longa chì formanu fibre acriliche. I dettagli di u prucessu chimicu, cum'è a temperatura, l'atmosfera, i monomeri specifici è i catalizatori, sò pruprietarii. Dopu u lavaggio è l'asciugatura, u nitritu in forma di polvere hè dissoltu in un solvente organicu cum'è u sulfuru di dietile (DMSO), a dimetilacetamide (DMAC) o a dimetilformamide (DMF), o in un solvente liquidu, cum'è u cloruru di numeru atomicu 30 è i sali di rodamina. I solventi organici aiutanu à evità a contaminazione da particelle metalliche in traccia, chì puderia dannà a stabilità aerofila termica di u prucessu è ritardà e prestazioni termiche di a fibra finita. In questa fase, a sospensione di polvere è solvente o "rivestimentu" di u precursore hè a cunsistenza di u sciroppu. A selezzione di u solvente è dunque u gradu di cuntrollu di a viziosità di u rivestimentu (attraversu una filtrazione in prufundità) hè vitale per u successu di a tappa successiva di furmazione di fibre.
Filatura
E fibre PAN sò modellate cù un metudu chjamatu filatura umida. U rivestimentu hè immersu in una vasca di prucessu naturale liquida è estrusu attraversu un foru durante una filiera fabbricata da preziosu. U passaghju hè adattatu à a varietà necessaria di filamenti di a fibra PAN (per esempiu, 12.000 fori di fibra di carbone 12K). Sta fibra filata umida relativamente spessa è fragile hè tirata attraversu un rullu per eliminà l'agente in eccessu, poi asciugata è stirata per cuntinuà l'orientazione di u compostu PAN. Quì, a forma è a sezione trasversale interna di i filamenti sò determinate da a misura in cui u solvente è l'agente scelti penetranu in e fibre precursori, a quantità di tensione applicata è ancu l'allungamentu pc di i filamenti. Quest'ultima hè pruprietà di ogni produttore. Una alternativa à a filatura umida puderia esse un metudu di mischju chjamatu sabbiatura secca / filatura umida, chì usa un spaziu d'aria verticale trà e fibre è a vasca di prucessu naturale. Questu porta à una fibra PAN sferica elegante chì migliora l'interfaccia fibra/matrice di colofonia in u cumpostu. L'ultimu passu in a furmazione di fibre precursori PAN hè l'usu di olii di finitura per impedisce à i filamenti viscosi di agglomerassi. E fibre PAN bianche sò poi asciugate di novu è avvolte nantu à una bobina.

Ossidazione è carbonizazione

Ossidazione

Queste bobine sò caricate in u panaru, è in a più longa fase di pruduzzione, l'ossidazione, e fibre PAN sò alimentate attraversu una seria di forni dedicati. Prima di entre in l'apparecchiu di cucina principale, e fibre PAN si placanu in un filu o fogliu chjamatu ordu. A temperatura di a camera varieghja da 392 °F (circa 200 °C) à 572 °F (300 gradi Celsius).

Per evità u disapprovu di calore incontrollatu (disapprovu di entalpia stimatu durante l'ossidazione, calculabile à 2.000 kJ / chilogramu, move u veru periculu di i camini), i pruduttori di elettrodomestici utilizanu una dispersione di flussu d'aria per aiutà à dissipà u calore è à regulà a temperatura. Guidatu da un precursore chimicu specificu, u tempu di ossidazione hè totalmente diversu, ma Littler stima chì u filu di 24K serà alteratu à una velocità di circa 43 piedi per 13 metri per minutu nantu à una linea di grandi dimensioni cù parechji forni di ossidazione. Infine, e fibre PAN alter (stabilizzate) cuntenenu da circa 500 à circa 65 molecule di carboniu cù u restu essendu gas, una mistura di numeru atomicu 7 è O.
Carbonizazione
A carbonizazione si faci in un'atmosfera inerte (senza ossigenu) in una seria di forni appositamente cuncipiti, chì aumentanu gradualmente a temperatura di u prucessu. À u livellu di l'acqua è à l'uscita di ogni camera, a camera di miglioramentu impedisce l'intrusione di O2 perchè ogni molecula di O2 chì passa per l'apparecchiu elimina una parte di e fibre. Questu pò impedisce a perdita di carbone generata à tale calore. In assenza di O2, solu e molecule senza carbone, cumprese i cumposti è altri cumposti organici volatili (stabilizzati à un livellu di 40 à 80 ppm) è e particelle (cum'è frammenti di fibre parzialmente depositati) sò eliminati è scaricati da l'apparecchiu per u post-trattamentu in un fornu cuntrullatu da l'ambiente. A carbonizazione principia in una camera di temperatura, trasferisce e fibre à 1292 °F (circa 700 °C) à 1472 °F (da 700 °C à 800 °C) è finisce in una camera di calore à 2192 °F (circa 1.200 °C) à 2732 °F (circa 1.500 °C). 1500 ° C). U numeru di camere hè decisu da u modulu necessariu in a fibra di carbone; u prezzu relativamente altu di e fibre di carbone à modulu altu è immoderatu hè duvutu in parte à a durata è a temperatura chì devenu esse ottenute da u fornu di calore. Ancu s'è a durata hè pruprietaria è ogni gradu di fibra di carbone hè cumpletamente diversu, a durata di l'ossidazione hè calculata in ore, ma a velocità di carbonizazione hè ridutta di un ordine di grandezza in minuti. Una volta chì a fibra cambia di statu, riduce u pesu è u vulume, accurta a lunghezza da 5 à 100%, è riduce u diametru. In fatti, a relazione quantitativa di cunversione di u precursore PAN à a fibra di carbone PAN hè circa 2: 1 è ancu a capacità di spustamentu hè una quantità più chjuca di una coppia - vale à dì, assai menu materiale entra in u prucessu. Questa metodologia combina molecule O da l'aria cù fibre PAN in l'orditu è inizia a reticolazione di e catene cumposte. Questu aumenterà a densità di a fibra da ~ 1,18 g / cc finu à 1,38 g / cc.

Trattamentu di a superficia è dimensionamentu

Trattamentu di a superficia è dimensionamentu
U prossimu passu hè essenziale per a prestazione di a fibra, è in più di i precursori, distingue megliu u pruduttu di un fornitore da u pruduttu di i cuncurrenti. L'adesione trà u cumpostu organicu di a matrice è dunque e fibre di carbone hè essenziale per rinfurzà u cumpostu; in tuttu u metudu di pruduzzione di fibre di carbone, un trattamentu superficiale hè realizatu per aumentà sta adesione.

Data di publicazione: 01 di nuvembre di u 2018

Cumu fà a fibra di carbone?

COME FÀ A FIBRA DI CARBONIU ?

Polimerizazione è filatura

Ossidazione è carbonizazione

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