WÉI MAACHT EE Kuelefaser?

Kuelefaser, déi aus Kombinatioune vun ënnerschiddleche Materialien (Faser a Harz) zesummegesat sinn, hir Variabilitéit a soumat hir Upassungsfäegkeet, si zentral fir hire Charme. Als Metallersatz bidden Kuelefaserkomposite zéngmol d'Stäerkt vu Stol. Kuelefaserproduzente kreéiere Produkter, déi ähnlech sinn, awer net identesch. Kuelefaser variéieren am Zuchmodul (oder Steifheet, bestëmmt als Deformatioun ënner Dehnung) a Zuch-, Kompressiouns- a Middegkeetsfestigkeit.

Kontaktéiert eis

PAN-baséiert Kuelefaser ass hautdesdaags a niddregem Modul (manner wéi 32 Millioune lbf/in² oder Msi), übleche Modul (33 bis 36 Msi), mëttleren Modul (40 bis 50 Msi), héije Modul (50 bis 70 Msi) an ultrahéichem Modul (70 bis 140 Msi) verfügbar.
Einfach ausgedréckt gëtt Kuelefaser duerch d'Verlagerung vun organesche Virgängerfaseren an enger inerter Atmosphär bei Temperaturen iwwer 1800°F (982,22°C) hiergestallt. D'Produktioun vu Kuelefasere kann awer e fortgeschrattent Entreprise sinn.

Polymeriséierung a Spinning

Polymeriséierung

De Prozess fänkt mat engem chemesche Verbindungs-Fuddermaterial un, deen als Virleefer bezeechent gëtt an deen de molekulare Réckgrat vun der Faser huet. Hautdesdaags gëtt ongeféier 100 Prozent vun de produzéierte Kuelefasere aus Stoff- oder Pech-baséierte Virleefer hiergestallt, awer de gréissten Deel dovun kënnt aus Polyacrylnitril (PAN), dat aus Nitrit hiergestallt gëtt, an Nitrit kënnt vun den industrielle Chemikalien Propan an Ammoniak.

Typesch fänkt d'Precursorformuléierung mat enger Nitrilverbindung vun Associatiounsgrad un, déi an engem Reaktor mat engem plastifizéierten Acryl-Co-Monomer an engem Katalysator wéi Säure, Dioxid, Ueleg, Vitriol oder Säure kombinéiert gëtt. Déi kontinuéierlech Kombinatioun erlaabt et den Zutaten ze verbannen, wouduerch eng gewësse Konsistenz a Rengheet entsteet, an d'Bildung vu fräie Radikale an der molekularer Struktur vum Nitrit initiéiert gëtt. Dës Modifikatioun féiert zu engem chemesche Prozess, deen laangketteg Polymere produzéiert, déi Acrylfasere bilden. Detailer vum chemesche Prozess, wéi Temperatur, Atmosphär, spezifesch Co-Monomeren a Katalysatoren, sinn proprietär. Nom Wäschen an Dréchnen gëtt den Nitrit a Pulverform an engem organesche Léisungsmëttel vun Associatiounsgrad wéi Dimethylsulfid (DMSO), Dimethylacetamid (DMAC) oder Dimethylformamid (DMF), oder engem flëssege Léisungsmëttel vun Associatiounsgrad, wéi Atomnummer 30 Chlorid a Rhodaminsalzer, opgeléist. Organesch Léisungsmëttel hëllefen, Spuermetallpartikelkontaminatioun ze vermeiden, déi d'thermesch aerophil Stabilitéit vum Prozess beschiedege kann an d'Hëtzeleistung vun der fäerdeger Faser verzögeren kann. An dëser Phas huet d'Pulver- a Léisungsmëttelsuspensioun oder d'Precursor-"Beschichtung" d'Konsistenz vum Sirop. D'Auswiel vum Léisungsmëttel an domat de Grad vun der Kontroll vun der Déifheet vun der Beschichtung (duerch déif Filtratioun) si wichteg fir den Erfolleg vun der nächster Phas vun der Faserbildung.
Spinnen
PAN-Fasere ginn duerch eng Method geformt, déi naass Spinnen genannt gëtt. D'Beschichtung gëtt an engem flëssege Naturveraarbechtungsbad agetaucht an duerch e Lach an enger Spinndüse aus Edelstahl extrudéiert. De Passage gëtt op déi gewënscht Zuel vu Filamenter vun der PAN-Faser ugepasst (z.B. 12.000 Lächer vun 12K Kuelefaser). Dës relativ déck a brécheg naass gesponnen Faser gëtt duerch eng Roll gezunn fir iwwerschësseg Mëttel ze entfernen, dann gedréchent a gestreckt fir d'Orientéierung vun der PAN-Verbindung weiderzeféieren. Hei ginn d'Form an den internen Querschnitt vun de Filamenter duerch de Mooss bestëmmt, wéi dat gewielte Léisungsmëttel an d'Mëttel an d'Virleeferfasere andréngen, d'Quantitéit un Spannung, déi ugewannt gëtt, an d'PC-Verlängerung vun de Filamenter. Déi lescht ass proprietär fir all Hiersteller. Eng Alternativ zum Naass Spinnen kéint eng Kombinatiounsmethod sinn, déi dréche Stralung/Naass Spinnen genannt gëtt, déi eng vertikal Loftlück tëscht de Faseren an dem Naturveraarbechtungsbad benotzt. Dëst féiert zu enger glatter, kugelfërmeger PAN-Faser, déi d'Grenzfläche tëscht Faser a Matrixharz am Komposit verbessert. De leschte Schrëtt an der Bildung vu PAN-Virleeferfaseren ass d'Benotzung vu Finish-Ueleger, fir ze verhënneren, datt viskos Filamenter sech agglomeréieren. Déi wäiss PAN-Fasere ginn dann nach eng Kéier gedréchent an op eng Spull gewéckelt.

Oxidatioun a Karboniséierung

Oxidatioun

Dës Spulen ginn an de Kuerf gelueden, an an der längster Produktiounsphase, der Oxidatiounsphase, ginn d'PAN-Faseren duerch eng Serie vun speziellen Uewen gefiddert. Ier se an den Haaptkichenapparat kommen, entwéckele sech d'PAN-Faseren zu engem Strang oder Blat, dat als Kett bezeechent gëtt. D'Kammertemperatur läit tëscht 392 °F (ongeféier 200 °C) an 572 °F (300 Grad Celsius).

Fir eng onkontrolléiert Hëtztentlastung ze vermeiden (geschätzte Enthalpieentlastung während der Oxidatioun, berechenbar op 2.000 kJ / Kilogramm, beweegt de richtege Kamäinrisiko), benotzen d'Hiersteller vu Kichenapparater eng Verdeelung vu Loftstroumformen fir d'Hëtzt ofzebauen an d'Temperatur ze kontrolléieren. Ugedriwwe vun enger spezifescher Virgängerchemikalie ass d'Oxidatiounszäit ganz anescht, awer Littler schätzt, datt d'24K-Faser mat enger Geschwindegkeet vu ronn 43 Féiss pro 13 Meter pro Minutt op enger iwwerdimensionéierter Linn mat verschiddenen Oxidatiounsuewen geännert gëtt. Schlussendlech enthalen déi alternativ (stabiliséiert) PAN-Faseren ongeféier 500 bis ongeféier 65 Kuelestoffmoleküle, woubäi de Rescht Gas ass, eng Mëschung aus Atomnummer 7 an O.
Karboniséierung
D'Karboniséierung geschitt während enger inerter (sauerstofffräier) Atmosphär an enger Serie vu speziell entwéckelten Uewen, wouduerch d'Prozesstemperatur schrëttweis erhéicht gëtt. Um Waasserkierper an dem Auslaf vun all Kammer verhënnert d'Verbesserungskammer d'Antrusioun vun O2, well all O2-Molekül, dat duerch den Apparat geet, e bëssen vun de Faseren ewechhëlt. Dëst kann de Verloscht vu Kuelestoff verhënneren, deen bei sou enger Hëtzt entsteet. Wann O2 net do ass, ginn nëmmen net-Kuelestoffmoleküle, zesumme mat Verbindungen an aner flüchteg organesche Verbindungen (stabiliséiert op engem Niveau vu 40 bis 80 ppm) a Partikelen (wéi deelweis ofgesate Faserfragmenter), ewechgeholl an aus dem Apparat fir d'Neibehandlung an engem ëmweltfrëndleche Uewen erausgeholl. D'Karboniséierung fänkt an enger Temperaturkammer un, wou d'Faseren op 700 °C bis 800 °C transferéiert ginn an an enger Hëtztkammer bei 1200 °C bis 1500 °C op en Enn geet. 1500 °C). D'Zuel vun de Kammeren gëtt vum Modul bestëmmt, deen an der Kuelefaser gebraucht gëtt; de relativ héije Präis vun den héijen an iwwerméissegen héije Modul Kuelefaseren ass deelweis op d'Kontinuitéit an d'Temperatur zeréckzeféieren, déi vum Hëtztuewen erreecht musse ginn. Och wann d'Kontinuitéit proprietär ass an all Kuelefaserqualitéit komplett anescht ass, gëtt d'Oxidatiounskontinuitéit a Stonnen berechent, awer d'Karboniséierungsquote gëtt ëm eng Gréisstenuerdnung a Minutten reduzéiert. Soubal d'Faser den Zoustand ännert, reduzéiert se Gewiicht a Volumen, verkierzt d'Längt ëm fënnef bis 100% a reduzéiert den Duerchmiesser. Tatsächlech ass d'Konversiounsquantitativ Relatioun vum PAN-Virleefer zu der PAN-Kuelefaser ongeféier 2:1 an d'Verrécklungskapazitéit ass méi kleng wéi zwee - dat heescht, vill manner Material kënnt an de Prozess. Dës Method verbënnt O2-Moleküle aus der Loft mat PAN-Faseren an der Ketten an initiéiert d'Vernetzung vun de Verbindungsketten. Dëst erhéicht d'Faserdicht vun ~1,18 g/cc op 1,38 g/cc.

Uewerflächenbehandlung a Gréissten

Uewerflächenbehandlung a Gréissten
Den nächste Schrëtt ass essentiell fir d'Leeschtung vun de Faseren, an zousätzlech zu de Virgänger ënnerscheet en am beschten d'Produkt vun engem Liwwerant vum Produkt vu Konkurrenten. D'Adhäsioun tëscht der organescher Matrixverbindung an domat de Kuelefaseren ass essentiell fir d'Verstäerkung vum Komposit; wärend dem Kuelefaserproduktiounsprozess gëtt eng Uewerflächenbehandlung duerchgefouert fir dës Adhäsioun ze verbesseren.

Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 1. November 2018

Wéi ee Kuelefaser hierstellt?

WÉI MAACHT EE Kuelefaser?

Polymeriséierung a Spinning

Oxidatioun a Karboniséierung

Uewerflächenbehandlung a Gréissten