KIEL FARI KARBONFIBRON?

Karbonfibro, konsistanta el kombinaĵoj de malsamaj materialoj (fibro kaj rezino), estas esenca por ilia ĉarmo. Kiel metalanstataŭaĵoj, karbonfibraj kompozitoj ofertas dekoblan forton ol ŝtalo. Produktantoj de karbonfibro kreas materialojn similajn sed ne identajn. Karbonfibro varias laŭ streĉa modulo (aŭ rigideco determinita kiel deformado sub streĉo) kaj streĉa, kunprema kaj laciĝa forto.

Kontaktu nin

PAN-bazita karbonfibro haveblas nuntempe en malalta modulo (malpli ol tridek du milionoj da lbf/in² aŭ Msi), norma modulo (33 ĝis tridek ses Msi), meza modulo (40 ĝis kvindek Msi), alta modulo (50 ĝis sepdek Msi) kaj ultraalta modulo (70 ĝis cent kvardek Msi).
Simple dirite, karbonfibro estas kreita per ŝovo de organika antaŭfibro en inerta atmosfero je temperaturoj pli altaj ol 1800°F (982.22°C). Karbonfibro-fabrikado, tamen, povas esti kompleksa entrepreno.

Polimerigo kaj Turnado

Polimerigo

La procezo komenciĝas per kemia komponaĵo, nomata antaŭulo, kiu havas la molekulan spinon de la fibro. Hodiaŭ, ĉirkaŭ 100 procentoj de la kreita karbonfibro estas faritaj el ŝtofo aŭ peĉ-bazitaj antaŭuloj, tamen plejparto de ĝi venas de poliakrilonitrilo (PAN), produktita el nitrito, kaj nitrito venas de la industriaj kemiaĵoj propano kaj amoniako.

Tipe, la antaŭula formulo komenciĝas per nitrila kombinaĵo, kiu estas kombinita en reaktoro kun plastigita akrila monomero kaj katalizilo kiel acido, dioksido, vitriolo aŭ acido. Kontinua kombinado permesas al la ingrediencoj kombiniĝi, certigante konsistencon kaj purecon, kaj komencante la formadon de liberaj radikaluloj en la molekula strukturo de nitrito. Ĉi tiu modifo rezultas en kemia procezo, kiu produktas longĉenajn polimerojn, kiuj formas akrilajn fibrojn. Detaloj pri la kemia procezo, kiel temperaturo, atmosfero, specifaj monomeroj kaj kataliziloj, estas proprietaj. Post lavado kaj sekigado, la nitrito en pulvora formo estas solvita en organika solvilo kiel dietilsulfido (DMSO), dimetilacetamido (DMAC) aŭ dimetilformamido (DMF), aŭ likva solvilo, kiel atomnumero 30 klorido kaj rodaminaj saloj. Organikaj solviloj helpas eviti poluadon per spuraj metalpartikloj, kiuj povus damaĝi la termikan aerofilan stabilecon de la procezo kaj prokrasti la varmofunkcion de la preta fibro. En ĉi tiu etapo, la pulvora kaj solvila suspendo aŭ antaŭula "tegaĵo" atingas la konsistencon de la siropo. La elekto de solvilo kaj tial la grado de regado de la maliceco de la tegaĵo (per profunda filtrado) estas esencaj por la sukceso de la sekvaj etapoj de fibroformado.
Turniĝante
PAN-fibroj estas formitaj per metodo nomata malseka ŝpinado. La tegaĵo estas mergita en likva karbonfibro kaj eltrudita tra truo en ŝpinilo fabrikita el metalo. La trairejo estas adaptita al la bezonata nombro da filamentoj de la PAN-fibro (ekz., 12 000 truoj de 12K karbonfibro). Ĉi tiu relative dika kaj fragila malseka ŝpinita fibro estas tirata tra rulpremilo por forigi troan solvilon, poste sekigita kaj streĉita por daŭrigi la orientiĝon de la PAN-komponaĵo. Ĉi tie, la formo kaj interna sekco de la filamentoj dependas de la amplekso, laŭ kiu la elektita solvilo kaj solvilo penetras la antaŭfibrojn, la kvanto de aplikita streĉo, kaj la pezo-plilongigo de la filamentoj. Ĉi-lasta estas proprieta de ĉiu fabrikanto. Alternativo al malseka ŝpinado povus esti miksa metodo nomata seka ŝprucado/malseka ŝpinado, kiu uzas vertikalan aerinterspacon inter la fibroj kaj la karbonfibro. Tio kondukas al eleganta sfera PAN-fibro, kiu plibonigas la fibro-/matrican kolofonan interfacon ene de la kompozito. La fina paŝo en la formado de PAN-antaŭaj fibroj estas la uzo de finpoluraj oleoj por malhelpi viskozajn filamentojn aglomeriĝi. La blankaj PAN-fibroj poste estas denove sekigitaj kaj volvitaj sur bobeno.

Oksidado kaj Karbonigo

Oksidado

Tiuj bobenoj estas ŝarĝitaj en la korbon, kaj en la plej longa produktada stadio, la oksidiga stadio, PAN-fibroj estas nutrataj tra serio da dediĉitaj fornoj. Antaŭ ol ili eniras la ĉefan kuirejan aparaton, la PAN-fibroj trankviliĝas en fadenon aŭ tukon nomatan varpo. La ĉambra temperaturo varias de 392 °F (ĉ. 200 °C) ĝis 572 °F (300 celsiusgradoj).

Por eviti senbridan varmomalkontrolon (taksita entalpia malkontrolo dum oksidiĝo, kalkulebla je 2.000 kJ/kilogramo, transdonas la veran kamenriskon), kuirejaj aparato-produktantoj uzas distribuon de aerfluaj modeloj por helpi disipi varmon kaj regi temperaturon. Sub la influo de specifa antaŭkemiaĵo, la oksidiĝtempo estas malsama, sed Littler taksas, ke la 24K-tubo ŝanĝiĝos je rapideco de ĉirkaŭ 43 futoj po 13 metroj minute sur grandega linio kun pluraj oksidiĝaj fornoj. Fine, la altaj (stabiligitaj) PAN-fibroj enhavas de ĉirkaŭ 500 ĝis ĉirkaŭ 65 karbonmolekuloj, kun la resto estante gaso, miksaĵo de atomnumero 7 kaj O.
Karbonigo
Karbonigo okazas en inerta (oksigena-sena) atmosfero en serio de speciale dizajnitaj fornoj, paŝon post paŝo pliigante la procezan temperaturon. Ĉe la akvo kaj elirejo de ĉiu ĉambro, la pliboniga ĉambro malhelpas O2-entrudiĝon, ĉar ĉiu O2-molekulo trapasanta la kuirejan aparaton forigas parton de la fibroj. Tio povas malhelpi la perdon de karbono generita ĉe tia varmo. En la foresto de O2, nur nekarbonaj molekuloj, inkluzive de komponaĵoj kaj aliaj volatilaj organikaj komponaĵoj (stabiligitaj je nivelo de 40 ĝis 80 ppm) kaj partikloj (kiel parte deponitaj fibrofragmentoj) estas forigitaj kaj eligitaj el la kuireja aparato por post-traktado en medie kontrolita forno. Karbonigo komenciĝas en temperaturĉambro, translokigas la fibrojn al ĉ. 700 °C ĝis 700 °C ĝis 800 °C kaj finiĝas en varmoĉambro je ĉ. 1200 °C ĝis 1500 °C. 1500 °C). La nombro de ĉambroj estas decidita de la bezonata modulo ene de la karbonfibro; la relative alta prezo de la altaj kaj troaj altmodulaj karbonfibroj parte ŝuldiĝas al la daŭro kaj temperaturo, kiujn la varmoforno devas atingi. Kvankam la daŭro estas propra kaj ĉiu karbonfibra grado estas tute malsama, la oksidiĝa daŭro estas kalkulata en horoj, tamen la karboniga rapideco estas reduktita je grandordo en minutoj. Kiam la fibro ŝanĝas staton, ĝi reduktas pezon kaj volumenon, mallongigas la longon je 5 ĝis 100%, kaj reduktas la diametron. Fakte, la konverta kvanta rilato de la PAN-antaŭulo al la PAN-karbonfibro estas ĉirkaŭ 2:1 kaj la delokiĝkapablo estas malpli granda ol tiu de du — tio estas, multe malpli da materialo eniras la procezon. Ĉi tiu metodo kombinas O-molekulojn el la aero kun PAN-fibroj en la varpo kaj iniciatas krucligadon de la komponaĵĉenoj. Ĉi tio pliigos la fibrodensecon de ~1,18 g/cm³ ĝis 1,38 g/cm³.

Surfaca traktado kaj apretado

Surfaca traktado kaj apretado
La sekva paŝo estas esenca por la fibro-efikeco, kaj aldone al la antaŭuloj, ĝi plej bone distingas la produkton de unu provizanto de la produkto de konkurantoj. La adhero inter la matrica organika kombinaĵo kaj tial la karbonfibroj estas esenca por plifortigi la kompoziton; dum la karbonfibro-produktadmetodo, surfaca traktado estas efektivigita por plifortigi ĉi tiun adheron.

Afiŝtempo: 1-a de novembro 2018

Kiel fari karbonfibron?

KIEL FARI KARBONFIBRON?

Polimerigo kaj Turnado

Oksidado kaj Karbonigo

Surfaca traktado kaj apretado