कार्बन फायबर कसा बनवायचा?

कार्बन फायबर, वेगवेगळ्या पदार्थांच्या (फायबर आणि रेझिन) मिश्रणांनी बनलेला, त्यांची परिवर्तनशीलता आणि त्यामुळे अनुकूलता, त्यांच्या आकर्षणाचा केंद्रबिंदू. धातूचा पर्याय म्हणून, कार्बन फायबर कंपोझिट स्टीलच्या दहापट ताकद देतात. कार्बन फायबर उत्पादक असे उत्पादन तयार करतात जे समान असते परंतु एकसारखे नसते. कार्बन फायबर तन्य मापांक (किंवा ताणाखाली विकृती म्हणून निश्चित केलेली कडकपणा) आणि तन्यता, संकुचन आणि थकवा शक्तीमध्ये बदलते.

आमच्याशी संपर्क साधा

आजकाल पॅन-आधारित कार्बन फायबर कमी मॉड्यूलस (बत्तीस दशलक्ष lbf/in² किंवा Msi पेक्षा कमी), सामान्य मॉड्यूलस (३३ ते छत्तीस Msi), मध्यम मॉड्यूलस (४० ते पन्नास Msi), उच्च मॉड्यूलस (५० ते सत्तर Msi) आणि अतिउच्च मॉड्यूलस (७० ते एकशे चाळीस Msi) मध्ये उपलब्ध आहे.
सोप्या भाषेत सांगायचे तर, १८००°F (९८२.२२°C) पेक्षा जास्त तापमानात असोसिएट डिग्री इनर्ट वातावरणात असोसिएट डिग्री ऑरगॅनिक प्रीकर्सर फायबरच्या स्थलांतराने कार्बन फायबर तयार होतो. तथापि, कार्बन फायबर उत्पादन हा एक प्रगत उद्योग असू शकतो.

पॉलिमरायझेशन आणि स्पिनिंग

पॉलिमरायझेशन

ही प्रक्रिया रासायनिक संयुग खाद्य साठ्यापासून सुरू होते ज्याला पूर्वसूचक म्हणून संबोधले जाते ज्याचा फायबरचा आण्विक आधार असतो. आज, तयार होणाऱ्या कार्बन फायबरपैकी जवळजवळ १०० टक्के कापड किंवा पिच-आधारित पूर्वसूचकांपासून बनवले जाते, तथापि त्यापैकी बहुतेक पॉलीएक्रिलोनिट्राइल (PAN) पासून येते, जे नायट्राइटपासून बनवले जाते आणि नायट्राइट औद्योगिक रसायने प्रोपेन आणि अमोनियापासून येते.

सामान्यतः, पूर्वसूचक सूत्रीकरण एका अणुभट्टीमध्ये प्लास्टिसाइज्ड अॅक्रेलिक को-मोनोमर आणि आम्ल, डायऑक्साइड, व्हिट्रिओल तेल किंवा आम्ल सारख्या उत्प्रेरकासह एकत्रित केले जाते. सतत संयोजन घटकांना एकत्र करण्यास अनुमती देते, विशिष्ट सुसंगतता आणि शुद्धता निर्माण करते आणि नायट्रेटच्या आण्विक संरचनेत मुक्त रॅडिकल्सची निर्मिती सुरू करते. या बदलामुळे रासायनिक प्रक्रिया होते, ज्यामुळे अॅक्रेलिक तंतू तयार करणारे लांब साखळी पॉलिमर तयार होतात. रासायनिक प्रक्रियेचे तपशील, जसे की तापमान, वातावरण, विशिष्ट को-मोनोमर आणि उत्प्रेरक, वर्ग माप मालकीचे. धुलाई आणि कोरडे केल्यानंतर, पावडर स्वरूपात नायट्रेट मंद इथाइल सल्फाइड (DMSO), डायमिथाइलएसीटामाइड (DMAC) किंवा डायमिथाइलफॉर्मामाइड (DMF) किंवा अणु क्रमांक 30 क्लोराइड आणि रोडामाइन क्षारांसारख्या सहयोगी द्रव विद्रावकात विरघळले जाते. सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स ट्रेस मेटल कण दूषित होण्यापासून रोखण्यास मदत करतात, ज्यामुळे पद्धतीच्या थर्मल एरोफिलस स्थिरतेला हानी पोहोचू शकते आणि तयार फायबरच्या उष्णता कार्यक्षमतेला विलंब होऊ शकतो. या टप्प्यावर, पावडर आणि सॉल्व्हेंट सस्पेंशन किंवा प्रिकर्सर "कोटिंग" म्हणजे सिरपची सुसंगतता. सॉल्व्हेंटची निवड आणि म्हणूनच कोटिंगच्या दुष्टतेचे व्यवस्थापन (खोल गाळण्याद्वारे) हे चौरस फायबर निर्मितीच्या सलग टप्प्याच्या यशासाठी महत्त्वाचे आहे.
फिरणे
पॅन फायबर हे वेट स्पिनिंग नावाच्या पद्धतीद्वारे तयार केले जातात. हे कोटिंग द्रव नैसर्गिक प्रक्रियेच्या बाथटबमध्ये बुडवले जाते आणि मौल्यवान पदार्थांपासून बनवलेल्या स्पिनरेट दरम्यान एका छिद्रातून बाहेर काढले जाते. पॅसेज पॅन फायबरच्या आवश्यक प्रकारच्या तंतूंशी जुळवले जाते (उदा., १२ के कार्बन फायबरचे १२,००० छिद्र). हे तुलनेने जाड आणि ठिसूळ ओले स्पन फायबर अतिरिक्त एजंट काढून टाकण्यासाठी रोलरमधून काढले जाते, नंतर वाळवले जाते आणि पॅन कंपाऊंडची दिशा पुढे चालू ठेवण्यासाठी ताणले जाते. येथे, निवडलेल्या सॉल्व्हेंट आणि एजंट पूर्ववर्ती तंतूंमध्ये किती प्रमाणात प्रवेश करतात, लागू केलेल्या ताणाचे प्रमाण आणि तंतूंच्या पीसी लांबीनुसार फिलामेंट्सचे आकार आणि अंतर्गत क्रॉस-सेक्शनल मोजले जाते. नंतरचे प्रत्येक उत्पादकाचे मालकीचे आहे. ओल्या स्पिनिंगचा पर्याय म्हणजे ड्राय ब्लास्टिंग/वेट स्पिनिंग नावाची मिक्स पद्धत असू शकते, जी तंतू आणि नैसर्गिक प्रक्रिया बाथटबमधील उभ्या हवेच्या अंतराचा वापर करते. यामुळे एक चिकट गोलाकार पॅन फायबर तयार होतो जो कंपोझिटमधील फायबर/मॅट्रिक्स रोझिन इंटरफेस वाढवतो. पॅन प्रिकर्सर फायबरच्या निर्मितीतील शेवटचा टप्पा म्हणजे चिकट तंतूंना एकत्रित होण्यापासून रोखण्यासाठी फिनिशिंग ऑइलचा वापर करणे. नंतर पांढरे पॅन फायबर पुन्हा वाळवले जातात आणि स्पूलवर गुंडाळले जातात.

ऑक्सिडेशन आणि कार्बोनीकरण

ऑक्सिडेशन

हे बॉबिन टोपलीत भरले जातात आणि सर्वात जास्त उत्पादन, ऑक्सिडायझेशन टप्प्यात, पॅन फायबर समर्पित भट्टीच्या मालिकेतून दिले जातात. ते मुख्य स्वयंपाकघरातील उपकरणात प्रवेश करण्यापूर्वी, पॅन फायबर एका टो किंवा शीटमध्ये बसतात ज्याला वार्प म्हणतात. चेंबरचे तापमान 392 °F (सुमारे 200 °C) ते 572 °F (300 अंश सेल्सिअस) पर्यंत असते.

उष्णता कमी होण्यापासून रोखण्यासाठी (ऑक्सिडायझेशन दरम्यान अंदाजे एन्थॅल्पी कमी होण्याचा धोका, 2,000 kJ/किलोग्राम मोजता येतो, खरा फायरप्लेस धोका हलवा), स्वयंपाकघरातील उपकरणे उत्पादक उष्णता कमी करण्यास आणि तापमान नियंत्रित करण्यास मदत करण्यासाठी हवेच्या प्रवाहाच्या विविध प्रकारांचा वापर करतात. एका विशिष्ट पूर्वसूचक रसायनाद्वारे चालित, ऑक्सिडायझेशन वेळ पूर्णपणे वेगळा असतो, परंतु लिटलरचा अंदाज आहे की 24K टो अनेक ऑक्सिडायझेशन भट्टी असलेल्या मोठ्या रेषेवर सुमारे त्रेचाळीस फूट प्रति तेरा मीटर प्रति मिनिट या दराने बदलला जाईल. शेवटी, बदललेल्या (स्थिर) पॅन तंतूंमध्ये सुमारे पाचशेव्या ते सुमारे साठ-पाचव्या कार्बन रेणू असतात ज्यांचे शिल्लक वायू असते, अणुक्रमांक 7 आणि O चे मिश्रण.
कार्बनीकरण
कार्बनायझेशन एका निष्क्रिय (ऑक्सिजन-मुक्त) वातावरणात विशेषतः डिझाइन केलेल्या भट्टीच्या मालिकेत होते, टप्प्याटप्प्याने प्रक्रिया तापमान वाढवते. पाण्याच्या शरीरात आणि प्रत्येक चेंबरच्या बाहेर, सुधारणा कक्ष O घुसखोरी रोखतो कारण प्रत्येक O रेणू स्वयंपाकघरातील उपकरणातून जात असल्याने तंतूंचा काही भाग काढून टाकतो. यामुळे अशा उष्णतेवर निर्माण होणारे कार्बनचे नुकसान टाळता येते. O च्या अनुपस्थितीत, केवळ कार्बन नसलेले रेणू, संयुगे आणि इतर अस्थिर सेंद्रिय संयुगे (चाळीस ते ऐंशी पीपीएमच्या अंश पातळीवर स्थिर) आणि कण (जसे की अंशतः जमा केलेले फायबरचे तुकडे) काढून टाकले जातात आणि पर्यावरण नियंत्रित भट्टीत प्रक्रिया केल्यानंतर स्वयंपाकघरातील उपकरणातून सोडले जातात. कार्बनायझेशन तापमान कक्षात सुरू होते, ते तंतूंना १२९२ °F (सुमारे ७०० °C) ते १४७२ °F (७०० °C ते ८०० °C) पर्यंत स्थानांतरित करते आणि २१९२ °F (सुमारे १,२०० °C) ते २७३२ °F (सुमारे १,५०० °C) तापमानावर उष्णता कक्षात समाप्त होते. १५०० °C). कार्बन फायबरमध्ये आवश्यक असलेल्या मापांकानुसार चेंबर्सची संख्या निश्चित केली जाते; उच्च आणि मध्यम उच्च मापांक कार्बन फायबरची तुलनेने उच्च किंमत अंशतः उष्णता भट्टीद्वारे प्राप्त करावयाच्या सातत्य आणि तापमानामुळे असते. जरी सातत्य मालकीचे आहे आणि प्रत्येक कार्बन फायबर ग्रेड पूर्णपणे भिन्न आहे, तरी ऑक्सिडायझेशन सातत्य तासांमध्ये मोजले जाते, तथापि कार्बनायझेशन दर मिनिटांमध्ये परिमाणाच्या क्रमाने कमी केला जातो. एकदा फायबर बदलण्याच्या स्थितीत आला की, ते वजन आणि आकारमान कमी करते, लांबी पाच ते १००% कमी करते आणि व्यास कमी करते. खरं तर, पॅन प्रिकर्सरचा पॅन कार्बन फायबरशी रूपांतरण परिमाणात्मक संबंध सुमारे 2:1 आहे आणि विस्थापन क्षमता देखील जोडीपेक्षा कमी आहे - म्हणजेच, पद्धतीमध्ये भरपूर कमी पदार्थ प्रवेश करतात. ही पद्धत हवेतील O रेणूंना वॉर्पमधील पॅन तंतूंसह एकत्र करते आणि संयुग साखळ्यांचे क्रॉस-लिंकिंग सुरू करते. यामुळे फायबरची घनता ~1.18 ग्रॅम / सीसी वरून 1.38 ग्रॅम / सीसी पर्यंत वाढेल.

पृष्ठभाग उपचार आणि आकारमान

पृष्ठभाग उपचार आणि आकारमान
पुढील पायरी फायबर कामगिरीसाठी आवश्यक आहे, आणि पूर्वसूचकांव्यतिरिक्त, ते एका पुरवठादाराच्या उत्पादनाला स्पर्धकांच्या उत्पादनापासून सर्वोत्तम प्रकारे वेगळे करते. मॅट्रिक्स सेंद्रिय संयुग आणि म्हणून कार्बन तंतूंमधील आसंजन हे संमिश्र मजबूत करण्यासाठी आवश्यक आहे; कार्बन फायबर उत्पादन पद्धतीमध्ये, हे आसंजन वाढवण्यासाठी पृष्ठभागावर उपचार केले जातात.

उत्पादक पूर्णपणे वेगवेगळ्या उपचार पद्धती वापरतात, परंतु मानक तंत्र म्हणजे जंतुनाशक किंवा आम्ल सारख्या उत्तर असलेल्या संबंधित रसायनशास्त्र किंवा पेशींमधून तंतूंना ओढणे. हे पदार्थ प्रत्येक तंतूच्या पृष्ठभागावर छापतात किंवा बदलतात, ज्यामुळे पृष्ठभागाच्या फायबर/मॅट्रिक्स बाँडिंगसाठी उपलब्ध असलेला विस्तार वाढतो आणि कार्बोक्सिल आम्लांसारखे प्रतिक्रियाशील रासायनिक गट जोडतात. पुढे, आकार म्हणून ओळखले जाणारे अत्यंत मालकीचे कोटिंग लावा. कार्बन फायबरच्या वजनाने ०.५% ते ५ वर, आकार कार्बन फायबरला प्रक्रिया आणि प्रक्रियेदरम्यान (उदा. विणकाम) कोरड्या कापडासारख्या संयुक्त मध्यवर्ती स्वरूपात संरक्षित करतो. आकार फ्लफ कमी करण्यासाठी, प्रक्रिया क्षमता सुधारण्यासाठी आणि तंतू आणि मॅट्रिक्स सेंद्रिय संयुग यांच्यातील पृष्ठभागाची कातरण्याची ताकद वाढवण्यासाठी मोनो फिलामेंट्स देखील सोबत धरतो.

पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-०१-२०१८