कार्बन फाइबर कसरी बनाउने?

कार्बन फाइबर, फरक-फरक सामग्रीहरू (फाइबर र राल) को संयोजनबाट बनेको, तिनीहरूको परिवर्तनशीलता, र त्यसैले, अनुकूलता, तिनीहरूको आकर्षणको केन्द्रबिन्दु। धातु प्रतिस्थापनको रूपमा, कार्बन फाइबर कम्पोजिटहरूले स्टीलको दश गुणा बल प्रदान गर्दछ। कार्बन फाइबर उत्पादकहरूले उत्पादन सिर्जना गर्छन् जुन समान छ तर समान छैन। कार्बन फाइबर तन्य मोड्युलस (वा दबाब मुनि विकृतिको रूपमा निर्धारण गरिएको कठोरता) र तन्य, कम्प्रेसन र थकान बलमा भिन्न हुन्छ।

हामीलाई सम्पर्क गर्नुहोस

आजकल PAN-आधारित कार्बन फाइबर कम मोड्युलस (बत्तीस मिलियन lbf/in² वा Msi भन्दा कम), सामान्य मोड्युलस (३३ देखि छत्तीस Msi), मध्यवर्ती मोड्युलस (४० देखि पचास Msi), उच्च मोड्युलस (५० देखि सत्तरी Msi) र अति उच्च मोड्युलस (७० देखि एक सय चालीस Msi) मा उपलब्ध छ।
सरल शब्दमा भन्नुपर्दा, १८००°F (९८२.२२°C) भन्दा माथिको तापक्रममा एसोसिएट डिग्री निष्क्रिय वायुमण्डलमा एसोसिएट डिग्री जैविक अग्रदूत फाइबरको स्थानान्तरणद्वारा कार्बन फाइबर सिर्जना गरिन्छ। यद्यपि, कार्बन फाइबर उत्पादन एक उन्नत उद्यम हुन सक्छ।

पोलिमराइजेसन र स्पिनिङ

पोलिमराइजेसन

यो प्रक्रिया रासायनिक यौगिक फिड स्टकबाट सुरु हुन्छ जसलाई पूर्ववर्ती भनिन्छ जसमा फाइबरको आणविक मेरुदण्ड हुन्छ। आज, सिर्जना गरिएको लगभग १०० प्रतिशत कार्बन फाइबर कपडा वा पिच-आधारित पूर्ववर्तीहरूबाट बनाइएको हुन्छ, यद्यपि यसको धेरैजसो भाग नाइट्राइटबाट निर्मित पोलीएक्रिलोनिट्राइल (PAN) बाट आउँछ, र नाइट्राइट औद्योगिक रसायनहरू प्रोपेन र अमोनियाबाट आउँछ।

सामान्यतया, पूर्ववर्ती सूत्रीकरण एसोसिएट डिग्री नाइट राइल यौगिकबाट सुरु हुन्छ जुन प्लास्टिसाइज्ड एक्रिलिक को मोनोमर र एसिड, डाइअक्साइड, भिट्रिओलको तेल वा एसिड जस्ता उत्प्रेरकसँग धेरै रिएक्टरमा मिलाइन्छ। निरन्तर संयोजनले सामग्रीहरूलाई संयोजन गर्न अनुमति दिन्छ, निश्चित स्थिरता र शुद्धता बनाउँछ, र नाइट्राइटको आणविक संरचना भित्र मुक्त रेडिकलहरूको गठन सुरु गर्दछ। यो परिमार्जनले रासायनिक प्रक्रियामा परिणाम दिन्छ, जसले एक्रिलिक फाइबरहरू बनाउने लामो चेन पोलिमरहरू उत्पादन गर्दछ। रासायनिक प्रक्रियाको विवरण, जस्तै तापक्रम, वायुमण्डल, विशिष्ट को मोनोमरहरू र उत्प्रेरकहरू, वर्ग मापन स्वामित्व। लुगा धुने र सुकाएपछि, पाउडर प्रकारको नाइट्राइटलाई मधुरो इथाइल सल्फाइड (DMSO), डाइमिथाइलसेटामाइड (DMAC) वा डाइमिथाइलफर्मामाइड (DMF), वा एसोसिएट डिग्री तरल विलायक, जस्तै परमाणु संख्या 30 क्लोराइड र रोडामाइन लवणहरूमा घुलनशील हुन्छ। जैविक विलायकहरूले धातु कण प्रदूषणबाट बच्न मद्दत गर्दछ, जसले विधिको थर्मल एरोफिलस स्थिरतालाई हानि पुर्‍याउन सक्छ र समाप्त फाइबरको ताप प्रदर्शनमा ढिलाइ गर्न सक्छ। यस चरणमा, पाउडर र विलायक निलम्बन वा पूर्ववर्ती "कोटिंग" भनेको सिरपको स्थिरता हो। विलायकको चयन र त्यसैले कोटिंगको दुष्टताको व्यवस्थापनको डिग्री (गहिरो निस्पंदन मार्फत) फाइबर गठनको क्रमिक चरणको सफलताको लागि महत्त्वपूर्ण छ।
घुम्दै
PAN फाइबरहरू वर्ग मापन भिजेको स्पिनिङ भनिने विधिद्वारा बनाइएका हुन्छन्। कोटिंगलाई तरल प्राकृतिक प्रक्रिया बाथटबको समयमा डुबाइन्छ र बहुमूल्यबाट बनेको स्पिनरेटको समयमा प्वालबाट बाहिर निकालिन्छ। प्यासेजलाई PAN फाइबरको आवश्यक प्रकारको फिलामेन्टहरूसँग मिलाइएको हुन्छ (जस्तै, १२K कार्बन फाइबरको १२,००० प्वालहरू)। यो तुलनात्मक रूपमा बाक्लो र भंगुर भिजेको स्पन फाइबरलाई अतिरिक्त एजेन्ट हटाउन रोलर मार्फत तानिन्छ, त्यसपछि PAN कम्पाउन्डको अभिमुखीकरण जारी राख्न सुकाइन्छ र तन्काइन्छ। यहाँ, फिलामेन्टहरूको आकार र आन्तरिक क्रस-सेक्शनल वर्ग मापन छनौट गरिएको विलायक र एजेन्टले पूर्ववर्ती फाइबरहरूमा प्रवेश गर्ने हद, लागू गरिएको तनावको मात्रा, र फिलामेन्टहरूको पीसी लम्बाइ द्वारा निर्धारण गरिन्छ। पछिल्लो प्रत्येक उत्पादकको स्वामित्वमा छ। भिजेको स्पिनिङको विकल्प ड्राई ब्लास्टिङ/भिजेको स्पिनिङ भनिने मिश्रण विधि हुन सक्छ, जसले फाइबर र प्राकृतिक प्रक्रिया बाथटब बीचको ठाडो हावाको खाडल प्रयोग गर्दछ। यसले पातलो गोलाकार PAN फाइबर निम्त्याउँछ जसले कम्पोजिट भित्र फाइबर/म्याट्रिक्स रोजिन इन्टरफेसलाई बढाउँछ। PAN पूर्ववर्ती फाइबरहरूको निर्माणको अन्तिम चरण भनेको चिपचिपा फिलामेन्टहरूलाई जम्मा हुनबाट रोक्नको लागि परिष्करण तेलहरूको प्रयोग हो। सेतो PAN फाइबरहरू त्यसपछि फेरि सुकाइन्छ र स्पूलमा घाउ गरिन्छ।

अक्सीकरण र कार्बोनाइजेशन

अक्सिडेशन

यी बबिनहरू टोकरीमा लोड गरिन्छन्, र सबैभन्दा लामो उत्पादन, अक्सिडाइजेसन चरणमा, PAN फाइबरहरूलाई समर्पित भट्टीहरूको श्रृंखला मार्फत खुवाइन्छ। तिनीहरू प्राथमिक भान्साको उपकरणमा प्रवेश गर्नु अघि, PAN फाइबरहरू ताना भनेर चिनिने टो वा पानामा स्थिर हुन्छन्। चेम्बरको तापक्रम ३९२ °F (लगभग २०० °C) देखि ५७२ °F (३०० डिग्री सेल्सियस) सम्म हुन्छ।

भाग्ने ताप अनहार्नेसबाट बच्नको लागि (अक्सिडाइजेसनको समयमा अनुमानित एन्थाल्पी अनहार्नेस, दुई,००० किलोजुल / किलोग्राममा गणना गर्न सकिन्छ, वास्तविक फायरप्लेस जोखिम सार्नुहोस्), भान्सा उपकरण निर्माताहरूले तापक्रम घटाउन र तापक्रम नियन्त्रण गर्न मद्दत गर्न हावा प्रवाहको दायरा प्रयोग गर्छन्। एक विशेष पूर्ववर्ती रसायन द्वारा संचालित, अक्सिडाइजेसन समय पूर्ण रूपमा फरक छ, तर लिटलरले अनुमान गरेको छ कि २४K टो धेरै अक्सिडाइजेसन भट्टीहरू भएको ठूलो लाइनमा प्रति तेह्र मिटर प्रति मिनेट लगभग ४३ फिटको दरमा परिवर्तन गरिनेछ। अन्तमा, परिवर्तन (स्थिर) प्यान फाइबरहरूमा लगभग पाँच सयौं देखि लगभग पैंसठ्ठीौं कार्बन अणुहरू हुन्छन् जसको सन्तुलन ग्यास हुन्छ, आणविक संख्या ७ र O को मिश्रण।
कार्बनाइजेशन
विशेष रूपमा डिजाइन गरिएका भट्टीहरूको श्रृंखलामा निष्क्रिय (अक्सिजन-रहित) वातावरणको समयमा कार्बनाइजेशन हुन्छ, चरणबद्ध रूपमा प्रक्रियाको तापक्रम बढाउँदै। प्रत्येक चेम्बरको पानीको शरीर र आउटलेटमा, सुधार कक्षले O घुसपैठलाई रोक्छ किनभने प्रत्येक O अणुले भान्साको उपकरणबाट गुज्रने क्रममा थोरै फाइबरहरू हटाउँछ। यसले यस्तो तापमा उत्पन्न हुने कार्बनको क्षतिलाई रोक्न सक्छ। O को अभावमा, केवल गैर-कार्बन अणुहरू, यौगिक र विभिन्न वाष्पशील जैविक यौगिकहरू (चालीस देखि अस्सी पीपीएमको डिग्री स्तरमा स्थिर) र कणहरू (जस्तै आंशिक रूपमा जम्मा भएका फाइबर टुक्राहरू) सहित हटाइन्छ र वातावरणीय रूपमा नियन्त्रित भट्टीमा पोस्ट-ट्रीटमेन्टको लागि भान्साको उपकरणबाट डिस्चार्ज गरिन्छ। तापक्रम कक्षको समयमा कार्बनाइजेशन सुरु हुन्छ, फाइबरहरूलाई १२९२ °F (लगभग ७०० °C) देखि १४७२ °F (७०० °C देखि ८०० °C) मा स्थानान्तरण गर्दछ र २१९२ °F (लगभग १,२०० °C) मा ताप कक्षको समयमा समाप्त हुन्छ। २७३२ °F (लगभग १,५०० °C) मा कक्षहरूको संख्या कार्बन फाइबर भित्र आवश्यक मोड्युलस द्वारा निर्धारण गरिन्छ; उच्च र मध्यम उच्च मोड्युलस कार्बन फाइबरको तुलनात्मक रूपमा उच्च मूल्य आंशिक रूपमा ताप भट्टी द्वारा प्राप्त गरिने निरन्तरता र तापक्रमको कारणले हुन्छ। यद्यपि निरन्तरता स्वामित्व हो र प्रत्येक कार्बन फाइबर ग्रेड पूर्ण रूपमा फरक छ, अक्सिडाइजेशन निरन्तरता घण्टामा गणना गरिन्छ, तर कार्बनाइजेशन दर मिनेटमा परिमाणको क्रमले घटाइन्छ। एक पटक फाइबर परिवर्तन अवस्थामा पुगेपछि, यसले तौल र आयतन घटाउँछ, लम्बाइ पाँच देखि १००% सम्म छोटो पार्छ, र व्यास घटाउँछ। वास्तवमा, PAN अग्रदूतको PAN कार्बन फाइबरसँग रूपान्तरण मात्रात्मक सम्बन्ध लगभग २:१ छ र विस्थापन क्षमता पनि एक जोडी भन्दा कम मात्रामा छ - अर्थात्, धेरै कम सामग्री विधिमा प्रवेश गर्दछ। यो विधिले हावाबाट O अणुहरूलाई ताना भित्र PAN फाइबरहरूसँग जोड्दछ र यौगिक चेनहरूको क्रस-लिङ्किङ सुरु गर्दछ। यसले फाइबर घनत्व ~१.१८ g/cc बाट १.३८ g/cc सम्म बढाउँछ।

सतह उपचार र आकार निर्धारण

सतह उपचार र आकार निर्धारण
अर्को चरण फाइबर कार्यसम्पादनको लागि आवश्यक छ, र पूर्ववर्तीहरूको अतिरिक्त, यसले एक आपूर्तिकर्ताको उत्पादनलाई प्रतिस्पर्धीहरूको उत्पादनबाट राम्रोसँग छुट्याउँछ। म्याट्रिक्स जैविक यौगिक र त्यसैले कार्बन फाइबरहरू बीचको आसंजन कम्पोजिटलाई सुदृढ पार्न आवश्यक छ; कार्बन फाइबर उत्पादन विधिभरि, यो आसंजन बढाउन सतह उपचार गरिन्छ।

उत्पादकहरूले पूर्णतया फरक उपचार विधिहरू प्रयोग गर्छन्, तर मानक प्रविधि भनेको फाइबरहरूलाई सहयोगी रसायन विज्ञान वा समाधान भएको कोष, जस्तै कीटाणुनाशक वा एसिड मार्फत तान्नु हो। यी सामग्रीहरूले प्रत्येक फिलामेन्टको सतहलाई छाप्छन् वा परिवर्तन गर्छन्, जसले सतह फाइबर/म्याट्रिक्स बन्धनको लागि उपलब्ध विस्तार बढाउँछ र कार्बोक्सिल एसिड जस्ता प्रतिक्रियाशील रासायनिक समूहहरू थप्छ। त्यसपछि, आकार भनिने अत्यधिक स्वामित्वको कोटिंग लागू गर्नुहोस्। कार्बन फाइबरको तौलले ०.५% देखि पाँच सम्म, आकारले कार्बन फाइबरहरूलाई प्रक्रिया र प्रक्रिया (जस्तै, बुनाई) को समयमा सुख्खा कपडा र प्रिप्रेग जस्तै संयुक्त मध्यवर्ती प्रकारमा सुरक्षित गर्दछ। आकारले फ्लफ घटाउन, प्रक्रिया क्षमता सुधार गर्न र फाइबर र म्याट्रिक्स जैविक यौगिक बीचको सतह कतरनी शक्ति बढाउन मोनो फिलामेन्टहरूलाई पनि साथमा राख्छ।

पोस्ट समय: नोभेम्बर-०१-२०१८