കാർബൺ ഫൈബർ എങ്ങനെ നിർമ്മിക്കാം?

വ്യത്യസ്ത വസ്തുക്കളുടെ (ഫൈബർ, റെസിൻ) സംയോജനം, അവയുടെ വ്യതിയാനം, അങ്ങനെ, ഇഷ്ടാനുസരണം ഉപയോഗിക്കാവുന്നത് (ചതുരാകൃതി) എന്നിവ ചേർന്നതാണ് കാർബൺ ഫൈബർ. ലോഹത്തിന് പകരമായി, കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്തങ്ങൾ സ്റ്റീലിന്റെ പത്തിരട്ടി ശക്തി നൽകുന്നു. കാർബൺ ഫൈബർ നിർമ്മാതാക്കൾ സമാനമായതും എന്നാൽ സമാനമല്ലാത്തതുമായ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. കാർബൺ ഫൈബർ ടെൻസൈൽ മോഡുലസ് (അല്ലെങ്കിൽ സ്ട്രെയിനിന് താഴെയുള്ള രൂപഭേദം നിർണ്ണയിക്കുന്ന കാഠിന്യം), ടെൻസൈൽ, കംപ്രഷൻ, ക്ഷീണ ശക്തി എന്നിവയിൽ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു.

പാൻ അധിഷ്ഠിത കാർബൺ ഫൈബർ ഇന്ന് കുറഞ്ഞ മോഡുലസ് (മുപ്പത്തിരണ്ട് ദശലക്ഷം lbf/in² അല്ലെങ്കിൽ Msi-ൽ താഴെ), സാധാരണ മോഡുലസ് (33 മുതൽ മുപ്പത്തിയാറ് Msi), ഇന്റർമീഡിയറ്റ് മോഡുലസ് (40 മുതൽ അമ്പത് Msi), ഉയർന്ന മോഡുലസ് (50 മുതൽ എഴുപത് Msi), അൾട്രാഹൈ മോഡുലസ് (70 മുതൽ നൂറ്റിനാല്പത് Msi) എന്നിവയിൽ ലഭ്യമാണ്.
ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, 1800°F (982.22°C) ൽ കൂടുതൽ താപനിലയിൽ അസോസിയേറ്റ് ഡിഗ്രി നിഷ്ക്രിയ അന്തരീക്ഷത്തിൽ അസോസിയേറ്റ് ഡിഗ്രി ഓർഗാനിക് പ്രികർസർ ഫൈബർ മാറ്റുന്നതിലൂടെയാണ് കാർബൺ ഫൈബർ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നത്. എന്നിരുന്നാലും, കാർബൺ ഫൈബർ നിർമ്മാണം ഒരു നൂതന സംരംഭമായിരിക്കാം.

കാർബൺ ഫൈബർ

പോളിമറൈസേഷനും സ്പിന്നിംഗും

പോളിമറൈസേഷൻ

ഈ പ്രക്രിയ ആരംഭിക്കുന്നത് ഫൈബറിന്റെ തന്മാത്രാ നട്ടെല്ലുള്ള ഒരു പ്രീകർസർ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു രാസ സംയുക്ത ഫീഡ് സ്റ്റോക്കിൽ നിന്നാണ്. ഇന്ന്, സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ ഏകദേശം 100 ശതമാനവും തുണി അല്ലെങ്കിൽ പിച്ച് അധിഷ്ഠിത പ്രീകർസറുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, എന്നിരുന്നാലും ഇതിൽ ഭൂരിഭാഗവും നൈട്രൈറ്റിൽ നിന്ന് നിർമ്മിക്കുന്ന പോളിഅക്രിലോണിട്രൈൽ (പാൻ) ൽ നിന്നാണ് വരുന്നത്, നൈട്രൈറ്റ് വ്യാവസായിക രാസവസ്തുക്കളായ പ്രൊപ്പെയ്ൻ, അമോണിയ എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് വരുന്നത്.

സാധാരണയായി, പ്രികർസർ ഫോർമുലേഷൻ ആരംഭിക്കുന്നത് അസോസിയേറ്റ് ഡിഗ്രി നൈട്രൈൽ സംയുക്തത്തിൽ നിന്നാണ്, ഇത് ഒരു റിയാക്ടറിൽ ഒരു പ്ലാസ്റ്റിസ് ചെയ്ത അക്രിലിക് കോ മോണോമറുമായും ആസിഡ്, ഡൈ ഓക്സൈഡ്, വിട്രിയോൾ ഓയിൽ അല്ലെങ്കിൽ ആസിഡ് പോലുള്ള ഒരു കാറ്റലിസ്റ്റുമായും സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. തുടർച്ചയായ സംയോജനം ചേരുവകളെ സംയോജിപ്പിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, നിശ്ചിത സ്ഥിരതയും ശുദ്ധതയും ഉണ്ടാക്കുന്നു, നൈട്രൈറ്റിന്റെ തന്മാത്രാ ഘടനയ്ക്കുള്ളിൽ ഫ്രീ റാഡിക്കലുകളുടെ രൂപീകരണം ആരംഭിക്കുന്നു. ഈ പരിഷ്കരണം രാസ പ്രക്രിയയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു, ഇത് അക്രിലിക് നാരുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്ന നീണ്ട ചെയിൻ പോളിമറുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. താപനില, അന്തരീക്ഷം, നിർദ്ദിഷ്ട കോ മോണോമറുകൾ, കാറ്റലിസ്റ്റുകൾ തുടങ്ങിയ രാസ പ്രക്രിയയുടെ വിശദാംശങ്ങൾ, സ്ക്വയർ മെഷർ പ്രൊപ്രൈറ്ററി. അലക്കി ഉണക്കിയ ശേഷം, പൊടി രൂപത്തിലുള്ള നൈട്രൈറ്റ് ഡിം എഥൈൽ സൾഫൈഡ് (DMSO), ഡൈമെത്തിലാസെറ്റാമൈഡ് (DMAC) അല്ലെങ്കിൽ ഡൈമെത്തിലാസെറ്റാമൈഡ് (DMF), അല്ലെങ്കിൽ ആറ്റോമിക് നമ്പർ 30 ക്ലോറൈഡ്, റോഡാമൈൻ ലവണങ്ങൾ പോലുള്ള അസോസിയേറ്റ് ഡിഗ്രി ലിക്വിഡ് ലായകത്തിൽ ലയിപ്പിക്കുന്നു. ഓർഗാനിക് ലായകങ്ങൾ ട്രെയ്സ് ലോഹ കണിക മലിനീകരണം ഒഴിവാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു, ഇത് രീതിയുടെ താപ എയറോഫിലസ് സ്ഥിരതയെ ദോഷകരമായി ബാധിക്കുകയും പൂർത്തിയായ നാരുകളുടെ താപ പ്രകടനം വൈകിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. ഈ ഘട്ടത്തിൽ, പൊടിയുടെയും ലായകത്തിന്റെയും സസ്പെൻഷൻ അല്ലെങ്കിൽ മുൻഗാമി "ആവരണം" എന്നത് സിറപ്പിന്റെ സ്ഥിരതയാണ്. ലായകത്തിന്റെ തിരഞ്ഞെടുപ്പും അതിനാൽ കോട്ടിംഗിന്റെ വിഷാംശം കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിന്റെ അളവും (ആഴത്തിലുള്ള ഫിൽട്ടറേഷൻ വഴി) ഫൈബർ രൂപീകരണത്തിന്റെ തുടർച്ചയായ ഘട്ടത്തിന്റെ വിജയത്തിന് നിർണായകമാണ്.
സ്പിന്നിംഗ്
വെറ്റ് സ്പിന്നിംഗ് എന്ന രീതിയിലാണ് പാൻ നാരുകൾ രൂപപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത്. ലിക്വിഡ് റിയാലിറ്റി ബാത്ത് ടബ്ബിൽ പൂശുന്നു, കൂടാതെ ഫൈബറിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച ഒരു സ്പിന്നറെറ്റിൽ ഒരു ദ്വാരത്തിലൂടെ പുറത്തെടുക്കുന്നു. പാൻ ഫൈബറിന്റെ ആവശ്യമായ ഫിലമെന്റുകളുടെ എണ്ണവുമായി ഈ ഭാഗം പൊരുത്തപ്പെടുന്നു (ഉദാഹരണത്തിന്, 12K കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ 12,000 ദ്വാരങ്ങൾ). താരതമ്യേന കട്ടിയുള്ളതും പൊട്ടുന്നതുമായ ഈ വെറ്റ് സ്പൺ ഫൈബർ അധിക ഏജന്റ് നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി ഒരു റോളറിലൂടെ വലിച്ചെടുക്കുന്നു, തുടർന്ന് പാൻ സംയുക്തത്തിന്റെ ഓറിയന്റേഷൻ തുടരുന്നതിന് ഉണക്കി നീട്ടുന്നു. ഇവിടെ, ഫിലമെന്റുകളുടെ ആകൃതിയും ആന്തരിക ക്രോസ്-സെക്ഷണലും നിർണ്ണയിക്കുന്നത് തിരഞ്ഞെടുത്ത ലായകവും ഏജന്റും മുൻഗാമി നാരുകളിലേക്ക് എത്രത്തോളം തുളച്ചുകയറുന്നു, പ്രയോഗിക്കുന്ന പിരിമുറുക്കത്തിന്റെ അളവ്, ഫിലമെന്റുകളുടെ പിസി നീളം എന്നിവയാണ്. രണ്ടാമത്തേത് എല്ലാ നിർമ്മാതാവിനും സ്വന്തമാണ്. വെറ്റ് സ്പിന്നിംഗിന് പകരമായി ഡ്രൈ ബ്ലാസ്റ്റിംഗ്/വെറ്റ് സ്പിന്നിംഗ് എന്ന് വിളിക്കുന്ന ഒരു മിശ്രിത രീതി ആകാം, അത് നാരുകൾക്കും പ്രകൃതിദത്ത ബാത്ത് ടബ്ബിനും ഇടയിലുള്ള ലംബമായ വായു വിടവ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത് കോമ്പോസിറ്റിനുള്ളിലെ ഫൈബർ/മാട്രിക്സ് റോസിൻ ഇന്റർഫേസിനെ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്ന ഒരു മിനുസമാർന്ന ഗോളാകൃതിയിലുള്ള പാൻ ഫൈബറിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. പാൻ പ്രികർസർ നാരുകളുടെ രൂപീകരണത്തിലെ അവസാന ഘട്ടം വിസ്കോസ് ഫിലമെന്റുകൾ അടിഞ്ഞുകൂടുന്നത് തടയാൻ ഫിനിഷിംഗ് ഓയിലുകൾ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ്. വെളുത്ത പാൻ നാരുകൾ ചതുരാകൃതിയിൽ വീണ്ടും ഉണക്കി ഒരു സ്പൂളിൽ മുറിവേൽപ്പിക്കുന്നു.
കാർബൺ ഫൈബർ ഓക്സിഡേഷൻ ഓവൻ

ഓക്സിഡേഷനും കാർബണൈസേഷനും

ഓക്സിഡേഷൻ

ഈ ബോബിനുകൾ കൊട്ടയിൽ കയറ്റുന്നു, ഏറ്റവും ദൈർഘ്യമേറിയ ഉൽപാദന ഘട്ടമായ ഓക്സിഡൈസേഷൻ ഘട്ടത്തിൽ, പാൻ നാരുകൾ പ്രത്യേക ചൂളകളുടെ ഒരു പരമ്പരയിലൂടെ നൽകുന്നു. പ്രധാന അടുക്കള ഉപകരണത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നതിന് മുമ്പ്, പാൻ നാരുകൾ ഒരു ടോയിലോ ഷീറ്റിലോ ഉറപ്പിക്കുന്നു, അതിനെ വാർപ്പ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ചേമ്പറിലെ താപനില 392 °F (ഏകദേശം 200 °C) മുതൽ 572 °F (300 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്) വരെയാണ്.

ഓക്‌സിഡേഷൻ സമയത്ത് ഉണ്ടാകുന്ന എൻതാൽപ്പി അൺഹാർണസ് ഒഴിവാക്കാൻ (ഓക്‌സിഡേഷൻ സമയത്ത് കണക്കാക്കിയ എൻതാൽപ്പി അൺഹാർണസ്, 2,000 kJ / kilogram എന്ന നിരക്കിൽ കണക്കാക്കാം, യഥാർത്ഥ ഫയർപ്ലേസുകളുടെ അപകടസാധ്യത കണക്കാക്കാം), അടുക്കള ഉപകരണ നിർമ്മാതാക്കൾ താപം പുറന്തള്ളാനും താപനില നിയന്ത്രിക്കാനും സഹായിക്കുന്നതിന് വായുപ്രവാഹത്തിന്റെ ഒരു വ്യാപനം ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഒരു പ്രത്യേക മുൻഗാമി രാസവസ്തുവിന്റെ സ്വാധീനത്തിൽ, ഓക്‌സിഡേഷൻ സമയം വ്യത്യസ്തമാണ്, എന്നിരുന്നാലും ഒന്നിലധികം ഓക്‌സിഡേഷൻ ചൂളകളുള്ള ഒരു വലിയ ലൈനിൽ 24K ടോ മിനിറ്റിൽ 43 അടി എന്ന നിരക്കിൽ മാറ്റപ്പെടുമെന്ന് ലിറ്റ്‌ലർ കണക്കാക്കുന്നു. അവസാനമായി, മാറ്റാവുന്ന (സ്ഥിരതയുള്ള) പാൻ നാരുകളിൽ ഏകദേശം 500 മുതൽ 65-ാം കാർബൺ തന്മാത്രകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ബാക്കി വാതകമാണ്, ആറ്റോമിക് നമ്പർ 7 ഉം O ഉം ചേർന്നതാണ്.
കാർബണൈസേഷൻ
പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ചൂളകളുടെ ഒരു പരമ്പരയിലെ നിഷ്ക്രിയ (ഓക്സിജൻ രഹിത) അന്തരീക്ഷത്തിലാണ് കാർബണൈസേഷൻ സംഭവിക്കുന്നത്, ഇത് പ്രക്രിയയുടെ താപനില ഘട്ടം ഘട്ടമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. ഓരോ അറയുടെയും ജലാശയത്തിലും പുറത്തുകടക്കലിലും, അടുക്കള ഉപകരണത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ഓരോ O തന്മാത്രയും നാരുകളുടെ ഒരു ഭാഗം നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനാൽ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ ചേമ്പർ O നുഴഞ്ഞുകയറ്റം തടയുന്നു. അത്തരമൊരു ചൂടിൽ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന കാർബണിന്റെ നഷ്ടം ഇത് തടയും. O യുടെ അഭാവത്തിൽ, സംയുക്തങ്ങളും മറ്റ് അസ്ഥിര ജൈവ സംയുക്തങ്ങളും (40 മുതൽ 80 ppm വരെ ഡിഗ്രിയിൽ സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നു) ഉൾപ്പെടെ കാർബൺ ഇതര തന്മാത്രകളും കണികകളും (ഭാഗികമായി നിക്ഷേപിച്ച ഫൈബർ ശകലങ്ങൾ പോലുള്ളവ) മാത്രമേ നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുകയും പരിസ്ഥിതി നിയന്ത്രിത ചൂളയിൽ പോസ്റ്റ്-ട്രീറ്റ്മെന്റിനായി അടുക്കള ഉപകരണത്തിൽ നിന്ന് ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. കാർബണൈസേഷൻ ഒരു താപനില ചേമ്പറിൽ ആരംഭിച്ച്, നാരുകൾ 1292 °F (ഏകദേശം 700 °C) മുതൽ 1472 °F (700 °C മുതൽ 800 °C) വരെ മാറ്റുകയും 2192 °F (ഏകദേശം 1,200 °C) മുതൽ 2732 °F (ഏകദേശം 1,500 °C) വരെയുള്ള ഒരു ഹീറ്റ് ചേമ്പറിൽ അവസാനിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. 1500 °C). കാർബൺ ഫൈബറിനുള്ളിൽ ആവശ്യമായ മോഡുലസ് അനുസരിച്ചാണ് അറകളുടെ എണ്ണം നിർണ്ണയിക്കുന്നത്; ഉയർന്നതും ഇടത്തരം ഉയർന്ന മോഡുലസ് കാർബൺ ഫൈബറുകളുടെ താരതമ്യേന ഉയർന്ന വില ഭാഗികമായി ഹീറ്റ് ഫർണസ് കൈവരിക്കേണ്ട തുടർച്ചയും താപനിലയുമാണ്. തുടർച്ച സ്വന്തമാണെങ്കിലും ഓരോ കാർബൺ ഫൈബർ ഗ്രേഡും പൂർണ്ണമായും വ്യത്യസ്തമാണെങ്കിലും, ഓക്സിഡൈസേഷൻ തുടർച്ച മണിക്കൂറുകളിൽ കണക്കാക്കുന്നു, എന്നിരുന്നാലും കാർബണൈസേഷൻ നിരക്ക് മിനിറ്റുകൾക്കുള്ളിൽ ഒരു ക്രമത്തിൽ കുറയുന്നു. ഫൈബർ മാറ്റ അവസ്ഥയിലായിക്കഴിഞ്ഞാൽ, അത് ഭാരവും വോളിയവും കുറയ്ക്കുന്നു, നീളം അഞ്ച് മുതൽ 100% വരെ കുറയ്ക്കുന്നു, വ്യാസം കുറയ്ക്കുന്നു. വാസ്തവത്തിൽ, പാൻ കാർബൺ ഫൈബറുമായുള്ള പാൻ പ്രീകഴ്സറിന്റെ പരിവർത്തന അളവ് ബന്ധം 2:1 ആണ്, കൂടാതെ ഡിസ്പ്ലേസ്മെന്റ് കഴിവ് ഒരു ജോഡിയേക്കാൾ ചെറുതാണ് - അതായത്, രീതിയിലേക്ക് ധാരാളം കുറച്ച് വസ്തുക്കൾ മാത്രമേ പ്രവേശിക്കുന്നുള്ളൂ. ഈ രീതി വായുവിൽ നിന്നുള്ള O തന്മാത്രകളെ വാർപ്പിനുള്ളിലെ പാൻ നാരുകളുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് സംയുക്ത ശൃംഖലകളുടെ ക്രോസ്-ലിങ്കിംഗ് ആരംഭിക്കുന്നു. ഇത് ഫൈബർ സാന്ദ്രത ~1.18 g / cc ൽ നിന്ന് 1.38 g / cc ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കും.
കാർബൺ ഫൈബർ കാർബണൈസേഷൻ

ഉപരിതല ചികിത്സയും വലുപ്പക്രമീകരണവും

ഉപരിതല ചികിത്സയും വലുപ്പക്രമീകരണവും
ഫൈബർ പ്രകടനത്തിന് അടുത്ത ഘട്ടം അത്യാവശ്യമാണ്, കൂടാതെ മുൻഗാമികൾക്ക് പുറമേ, ഇത് ഒരു വിതരണക്കാരന്റെ ഉൽപ്പന്നത്തെ എതിരാളികളുടെ ഉൽപ്പന്നത്തിൽ നിന്ന് മികച്ച രീതിയിൽ വേർതിരിക്കുന്നു. മാട്രിക്സ് ഓർഗാനിക് സംയുക്തത്തിനും അതിനാൽ കാർബൺ നാരുകൾക്കും ഇടയിലുള്ള അഡീഷൻ സംയുക്തത്തെ ശക്തിപ്പെടുത്തുന്നതിന് അത്യാവശ്യമാണ്; കാർബൺ ഫൈബർ ഉൽ‌പാദന രീതിയിലുടനീളം, ഈ അഡീഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒരു ഉപരിതല ചികിത്സ നടത്തുന്നു.

നിർമ്മാതാക്കൾ തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ ചികിത്സാ രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, എന്നിരുന്നാലും സ്റ്റാൻഡേർഡ് സാങ്കേതികത അണുനാശിനി അല്ലെങ്കിൽ ആസിഡ് പോലുള്ള പരിഹാരം അടങ്ങിയ അസോസിയേറ്റ് കെമിസ്ട്രി അല്ലെങ്കിൽ സെല്ലിലൂടെ നാരുകൾ വലിച്ചിടുക എന്നതാണ്. ഈ വസ്തുക്കൾ ഓരോ ഫിലമെന്റിന്റെയും ഉപരിതലം പ്രിന്റ് ചെയ്യുകയോ മാറ്റുകയോ ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഉപരിതല ഫൈബർ/മാട്രിക്സ് ബോണ്ടിംഗിന് ആക്സസ് ചെയ്യാവുന്ന വിസ്തീർണ്ണം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും കാർബോക്‌സിൽ ആസിഡുകൾ പോലുള്ള റിയാക്ടീവ് കെമിക്കൽ ഗ്രൂപ്പുകളെ ചേർക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അടുത്തതായി, സൈസുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന വളരെ സ്വകാര്യമായ ഒരു കോട്ടിംഗ് പ്രയോഗിക്കുക. കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ 0.5% മുതൽ 5% വരെ ഭാരത്തിൽ, സൈസ് കാർബൺ നാരുകളെ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുമ്പോഴും (ഉദാ. നെയ്ത്ത്) ഡ്രൈ ക്ലോത്ത്, പ്രീപ്രെഗ് പോലുള്ള അസോസിയേറ്റ് ഇന്റർമീഡിയറ്റ് തരത്തിലേക്ക് സംരക്ഷിക്കുന്നു. ഫ്ലഫ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും പ്രോസസ്സ് കഴിവ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും നാരുകൾക്കിടയിലുള്ള ഉപരിതല ഷിയർ ശക്തി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും മാട്രിക്സ് ഓർഗാനിക് സംയുക്തത്തിനും വലിപ്പം മോണോ ഫിലമെന്റുകളെ ഒരുമിച്ച് പിടിക്കുന്നു.

പോസ്റ്റ് സമയം: നവംബർ-01-2018
വാട്ട്‌സ്ആപ്പ് ഓൺലൈൻ ചാറ്റ്!