කාබන් ෆයිබර් සාදා ගන්නේ කෙසේද?

කාබන් තන්තු, එකිනෙකට වෙනස් ද්‍රව්‍ය (තන්තු සහ දුම්මල) සංයෝජනයන්ගෙන් සමන්විත වන අතර, ඒවායේ විචල්‍යතාවය සහ ඒ අනුව සකස් කිරීමේ හැකියාව, වර්ග මිනුම ඔවුන්ගේ ආකර්ශනීය බව සඳහා කේන්ද්‍රීය වේ. ලෝහ ආදේශකයක් ලෙස, කාබන් තන්තු සංයුක්ත වානේවල ශක්තිය මෙන් දස ගුණයක් සපයයි. කාබන් තන්තු නිෂ්පාදකයින් වර්ග මිනුම සමාන නමුත් සමාන නොවන නිෂ්පාදනයක් නිර්මාණය කරයි. කාබන් තන්තු ආතන්ය මාපාංකය (හෝ වික්‍රියාවට පහළින් විරූපණය ලෙස තීරණය වන තද බව) සහ ආතන්ය, සම්පීඩන සහ තෙහෙට්ටු ශක්තියෙන් වෙනස් වේ.

අපව අමතන්න

PAN මත පදනම් වූ කාබන් තන්තු වර්තමානයේ අඩු මාපාංක (මිලියන තිස් දෙකකට lbf/in² හෝ Msi ට අඩු), සාමාන්‍ය මාපාංකය (33 සිට තිස් හය Msi), අතරමැදි මාපාංකය (40 සිට 50 Msi දක්වා), ඉහළ මාපාංකය (50 සිට හැත්තෑ Msi දක්වා) සහ අතිශය ඉහළ මාපාංකය (70 සිට එකසිය හතළිහ Msi දක්වා) ආකාරයෙන් ලබා ගත හැකිය.
සරලව කිවහොත්, කාබන් තන්තු නිර්මාණය වන්නේ 1800°F (982.22°C) ට වැඩි උෂ්ණත්වයකදී සහකාර උපාධි නිෂ්ක්‍රීය වායුගෝලයේ සහකාර උපාධි කාබනික පූර්වගාමී තන්තු මාරු කිරීමෙනි. කෙසේ වෙතත්, කාබන් තන්තු නිෂ්පාදනය දියුණු ව්‍යවසායක් විය හැකිය.

බහුඅවයවීකරණය සහ භ්‍රමණය

බහුඅවයවීකරණය

ක්‍රියාවලිය ආරම්භ වන්නේ තන්තු වල අණුක කොඳු නාරටිය ඇති පූර්වගාමියා ලෙස හඳුන්වන රසායනික සංයෝග පෝෂක තොගයකින් ය. අද වන විට, නිර්මාණය කරන ලද කාබන් තන්තු වලින් සියයට සියයක් පමණ රෙදි හෝ තාර පාදක පූර්වගාමියා වලින් නිර්මාණය වී ඇත, කෙසේ වෙතත් එයින් වැඩි ප්‍රමාණයක් නයිට්‍රයිට් වලින් නිපදවන ලද පොලිඇක්‍රිලෝනිට්‍රයිල් (පෑන්) වලින් සහ නයිට්‍රයිට් කාර්මික රසායනික ද්‍රව්‍ය වන ප්‍රොපේන් සහ ඇමෝනියා වලින් පැමිණේ.

සාමාන්‍යයෙන්, පූර්වගාමී සූත්‍රගත කිරීම ආරම්භ වන්නේ ආශ්‍රිත උපාධි නයිට්‍රයිල් සංයෝගයකින් වන අතර එය ප්ලාස්ටික් කරන ලද ඇක්‍රිලික් කෝ මොනෝමරයක් සහ අම්ලය, ඩයොක්සයිඩ්, විට්‍රියෝල් තෙල් හෝ අම්ලය වැනි උත්ප්‍රේරකයක් සමඟ ඉතා ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක ඒකාබද්ධ වේ. අඛණ්ඩ සංයෝජනය මඟින් අමුද්‍රව්‍ය ඒකාබද්ධ කිරීමට, නිශ්චිත අනුකූලතාවයක් සහ සංශුද්ධතාවයක් ඇති කිරීමට සහ නයිට්‍රයිට් වල අණුක ව්‍යුහය තුළ නිදහස් රැඩිකලුන් සෑදීමට ඉඩ සලසයි. මෙම වෙනස් කිරීම රසායනික ක්‍රියාවලියට හේතු වන අතර එමඟින් ඇක්‍රිලික් තන්තු සාදමින් දිගු දාම පොලිමර් නිපදවයි. උෂ්ණත්වය, වායුගෝලය, නිශ්චිත කෝ මොනෝමර් සහ උත්ප්‍රේරක වැනි රසායනික ක්‍රියාවලියේ විස්තර, වර්ග මිනුම හිමිකාරීත්වය. රෙදි සේදීම සහ වියළීමෙන් පසු, කුඩු ආකාරයේ නයිට්‍රයිට් ඩිම් එතිල් සල්ෆයිඩ් (DMSO), ඩයිමෙතිලැසෙටමයිඩ් (DMAC) හෝ ඩයිමෙතිල්ෆෝමයිඩ් (DMF) වැනි ආශ්‍රිත උපාධි කාබනික ද්‍රාවකයක හෝ පරමාණුක අංක 30 ක්ලෝරයිඩ් සහ රෝඩමයින් ලවණ වැනි ආශ්‍රිත උපාධි ද්‍රාවකයක දිය වේ. කාබනික ද්‍රාවක ලෝහ අංශු දූෂණය අංශු මාත්‍ර වළක්වා ගැනීමට පහසුකම් සපයයි, එය ක්‍රමයේ තාප වායු ප්‍රිය ස්ථායිතාවයට හානි කළ හැකි අතර නිමි තන්තු වල තාප ක්‍රියාකාරිත්වය ප්‍රමාද කළ හැකිය. මෙම අදියරේදී, කුඩු සහ ද්‍රාවක අත්හිටුවීම හෝ පූර්වගාමියා "ආලේපනය" යනු සිරප් වල අනුකූලතාවයි. ද්‍රාවකය තෝරා ගැනීම සහ එම නිසා ආලේපනයේ විෂ සහිත බව කළමනාකරණය කිරීමේ මට්ටම (ගැඹුරු පෙරීම හරහා) තන්තු සෑදීමේ අනුක්‍රමික අවධියේ සාර්ථකත්වයට අත්‍යවශ්‍ය වේ.
භ්‍රමණය
PAN තන්තු වර්ග මිනුම, තෙත් භ්‍රමණය ලෙස හැඳින්වෙන ක්‍රමයකට අනුව සකස් කර ඇත. ආලේපනය ද්‍රව ස්වාභාවික ක්‍රියාවලි නාන තටාකයක් තුළ ගිල්වා වටිනා ද්‍රව්‍ය වලින් සාදන ලද ස්පිනරට් එකක් තුළ සිදුරක් හරහා නෙරා යයි. ඡේදය PAN තන්තු වල අවශ්‍ය සූතිකා ගණනට ගැලපේ (උදා: 12K කාබන් තන්තු වල සිදුරු 12,000). මෙම සාපේක්ෂව ඝන සහ බිඳෙනසුලු තෙත් භ්‍රමණය වූ තන්තු අතිරික්ත කාරකය ඉවත් කිරීම සඳහා රෝලරයක් හරහා ඇද ගනු ලැබේ, පසුව වියළා PAN සංයෝගයේ දිශානතිය දිගටම කරගෙන යාමට දිගු කරනු ලැබේ. මෙහිදී, සූතිකා වර්ග මිනුමේ හැඩය සහ අභ්‍යන්තර හරස්කඩ තීරණය වන්නේ තෝරාගත් ද්‍රාවකය සහ කාරකය පූර්වගාමී තන්තු වලට විනිවිද යන ප්‍රමාණය, යොදන ආතතියේ ප්‍රමාණය සහ සූතිකා වල පරිගණක දිගුව අනුව ය. දෙවැන්න සෑම නිෂ්පාදකයෙකුටම හිමිකාරීත්වය දරයි. තෙත් භ්‍රමණයට විකල්පයක් වියළි පිපිරුම්/තෙත් භ්‍රමණය ලෙස හැඳින්වෙන මිශ්‍ර ක්‍රමයක් විය හැකි අතර එය තන්තු සහ ස්වාභාවික ක්‍රියාවලි නාන තටාකය අතර සිරස් වායු පරතරයක් භාවිතා කරයි. මෙය සංයුක්තය තුළ තන්තු/අනුකෘති රෝසින් අතුරුමුහුණත වැඩි දියුණු කරන සිනිඳු ගෝලාකාර PAN තන්තු වලට මග පාදයි. PAN පූර්වගාමී තන්තු සෑදීමේ අවසාන පියවර වන්නේ දුස්ස්රාවී සූතිකා සමුච්චය වීම නැවැත්වීම සඳහා නිම කිරීමේ තෙල් භාවිතා කිරීමයි. ඉන්පසු සුදු PAN තන්තු හතරැස් ප්‍රමාණයකින් නැවත වියළා ස්පූල් එකකට තුවාළ කරනු ලැබේ.

ඔක්සිකරණය සහ කාබනීකරණය

ඔක්සිකරණය

මෙම බොබින් වර්ග මිනුම කූඩයට පටවා ඇති අතර, දිගම නිෂ්පාදන අවධියේදී, ඔක්සිකරණ අවධියේදී, පෑන් තන්තු වර්ග මිනුම කැපවූ උදුන් මාලාවක් හරහා පෝෂණය වේ. ප්‍රාථමික මුළුතැන්ගෙයි උපකරණයට ඇතුළු වීමට පෙර, පෑන් තන්තු වර්ග මිනුම ටෝ එකක් හෝ වර්ප් එකක් ලෙස හඳුන්වන පත්‍රයකට සවි කර ඇත. කුටියේ උෂ්ණත්වය 392 °F (ආසන්න වශයෙන් 200 °C) සිට 572 °F (සෙල්සියස් අංශක 300) දක්වා පරාසයක පවතී.

ගලා යන තාප අනාරක්ෂිත බව (ඔක්සිකරණය අතරතුර ඇස්තමේන්තුගත එන්තැල්පි අනාරක්ෂිත බව, කිලෝග්‍රෑම් 2,000 kJ / ට ගණනය කළ හැකි, සැබෑ ගිනි උදුන් අවදානම) වළක්වා ගැනීම සඳහා, මුළුතැන්ගෙයි උපකරණ නිෂ්පාදකයින් තාපය විසුරුවා හැරීමට සහ උෂ්ණත්වය කළමනාකරණය කිරීමට උපකාරී වන වායු ප්‍රවාහ විලාසයන් භාවිතා කරයි. විශේෂිත පූර්වගාමී රසායනික ද්‍රව්‍යයක් මගින් මෙහෙයවනු ලබන ඔක්සිකරණ කාලය සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් වේ, කෙසේ වෙතත් ලිට්ලර් ඇස්තමේන්තු කරන්නේ 24K ඇදගෙන යාම මිනිත්තුවකට මීටර් දහතුනකට අඩි 43 ක් පමණ අනුපාතයකින් බහු ඔක්සිකරණ උදුන් සහිත විශාල රේඛාවක් මත වෙනස් වන බවයි. අවසාන වශයෙන්, වෙනස් කළ (ස්ථායී කළ) PAN තන්තු වල ආසන්න වශයෙන් 500 සිට 65 වන කාබන් අණු අඩංගු වන අතර ශේෂය වායුව වන අතර එය පරමාණුක අංක 7 සහ O මිශ්‍රණයකි.
කාබනීකරණය
විශේෂයෙන් නිර්මාණය කරන ලද උදුන් මාලාවක නිෂ්ක්‍රීය (ඔක්සිජන්-නිදහස්) වායුගෝලයක් තුළ කාබනීකරණය සිදු වන අතර, ක්‍රියාවලි උෂ්ණත්වය පියවරෙන් පියවර වැඩි කරයි. සෑම කුටියකම ජල කඳ සහ පිටවීමේදී, මුළුතැන්ගෙයි උපකරණය හරහා ගමන් කරන සෑම O අණුවක්ම තන්තු වලින් කොටසක් ඉවත් කරන බැවින්, වැඩිදියුණු කිරීමේ කුටිය O ආක්‍රමණය වළක්වයි. මෙය එවැනි තාපයකදී ජනනය වන කාබන් නැතිවීම වළක්වා ගත හැකිය. O නොමැති විට, කාබන් නොවන අණු, සංයෝග සහ අනෙකුත් වාෂ්පශීලී කාබනික සංයෝග (ppm අංශක හතළිහ සිට අසූව දක්වා ස්ථායී කර ඇත) සහ අංශු (අර්ධ වශයෙන් තැන්පත් කරන ලද තන්තු කොටස් වැනි) පමණක් ඉවත් කර පරිසර හිතකාමී උදුනක පසු ප්‍රතිකාර සඳහා මුළුතැන්ගෙයි උපකරණයෙන් මුදා හරිනු ලැබේ. කාබනීකරණය උෂ්ණත්ව කුටියක් තුළ ආරම්භ වන අතර, තන්තු 1292 °F (ආසන්න වශයෙන් 700 °C) සිට 1472 °F (700 °C සිට 800 °C) දක්වා මාරු කර 2192 °F (ආසන්න වශයෙන් 1,200 °C) සිට 2732 °F (ආසන්න වශයෙන් 1,500 °C) දක්වා තාප කුටියක් තුළ අවසන් වේ. 1500 °C). කාබන් තන්තු තුළ අවශ්‍ය මාපාංකය මගින් කුටි ගණන තීරණය වේ; ඉහළ සහ මධ්‍යස්ථ ඉහළ මාපාංක කාබන් තන්තු වල සාපේක්ෂව ඉහළ මිල තාප උදුන මගින් ලබා ගත යුතු අඛණ්ඩතාව සහ උෂ්ණත්වයට අර්ධ වශයෙන් හේතු වේ. අඛණ්ඩතාව හිමිකාරීත්වය දරන අතර සෑම කාබන් තන්තු ශ්‍රේණියක්ම සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් වුවද, ඔක්සිකරණ අඛණ්ඩතාව පැය ගණනින් ගණනය කෙරේ, කෙසේ වෙතත් කාබනීකරණ අනුපාතය මිනිත්තු කිහිපයකින් විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙලකින් අඩු වේ. තන්තු වෙනස් වීමේ තත්වයකට පත් වූ පසු, එය බර සහ පරිමාව අඩු කරයි, දිග පහකින් 100% දක්වා කෙටි කරයි, සහ විෂ්කම්භය අඩු කරයි. ඇත්ත වශයෙන්ම, PAN පූර්වගාමියා PAN කාබන් තන්තු වෙත පරිවර්තනය කිරීමේ ප්‍රමාණාත්මක සම්බන්ධතාවය 2:1 ක් වන අතර විස්ථාපන හැකියාව යුගලයකට වඩා කුඩා ප්‍රමාණයකි - එනම්, ක්‍රමයට බහුල ලෙස අඩු ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණයක් ඇතුල් වේ. මෙම ක්‍රමවේදය වාතයෙන් O අණු වෝර්ප් තුළ PAN තන්තු සමඟ ඒකාබද්ධ කර සංයෝග දාමවල හරස් සම්බන්ධ කිරීම ආරම්භ කරයි. මෙය තන්තු ඝනත්වය ~1.18 g / cc සිට 1.38 g / cc දක්වා වැඩි කරයි.

මතුපිට ප්‍රතිකාර සහ ප්‍රමාණය

මතුපිට ප්‍රතිකාර සහ ප්‍රමාණය
ඊළඟ පියවර තන්තු ක්‍රියාකාරිත්වය සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වන අතර, පූර්වගාමීන්ට අමතරව, එය එක් සැපයුම්කරුවෙකුගේ නිෂ්පාදනය තරඟකරුවන්ගේ නිෂ්පාදනයෙන් වඩාත් හොඳින් වෙන්කර හඳුනා ගනී. අනුකෘති කාබනික සංයෝගය සහ එම නිසා කාබන් තන්තු අතර ඇති ඇලීම සංයුක්තය ශක්තිමත් කිරීම සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වේ; කාබන් තන්තු නිෂ්පාදන ක්‍රමය පුරාම, මෙම ඇලීම වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා මතුපිට ප්‍රතිකාරයක් සිදු කරනු ලැබේ.

නිෂ්පාදකයින් සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් ප්‍රතිකාර ක්‍රම භාවිතා කරයි, කෙසේ වෙතත් සම්මත තාක්‍ෂණය වන්නේ විෂබීජ නාශක හෝ අම්ලය වැනි විසඳුම අඩංගු සම්බන්ධක රසායන විද්‍යාව හෝ සෛලය හරහා තන්තු ඇද ගැනීමයි. මෙම ද්‍රව්‍ය සෑම සූත්‍රිකාවකම මතුපිට මුද්‍රණය කරයි හෝ වෙනස් කරයි, එමඟින් මතුපිට තන්තු/අනුකෘති බන්ධනය සඳහා ප්‍රවේශ විය හැකි ප්‍රදේශය වැඩි කරන අතර කාබොක්සයිල් අම්ල වැනි ප්‍රතික්‍රියාශීලී රසායනික කණ්ඩායම් එකතු කරයි. ඊළඟට, ප්‍රමාණ ලෙස හැඳින්වෙන අතිශයින්ම හිමිකාර ආලේපනයක් යොදන්න. කාබන් තන්තු වල බරින් 0.5% සිට 5% දක්වා, ප්‍රමාණය ක්‍රියාවලිය සහ ක්‍රියාවලිය අතරතුර (උදා: රෙදි විවීම) වියළි රෙද්දක් සහ ප්‍රෙප්‍රෙග් වැනි සහකාර අතරමැදි වර්ගයට කාබන් තන්තු ආරක්ෂා කරයි. ප්‍රමාණය ද ෆ්ලෆ් අඩු කිරීමට, ක්‍රියාවලි හැකියාව වැඩි කිරීමට සහ තන්තු අතර මතුපිට කැපුම් ශක්තිය වැඩි කිරීමට සහ එම නිසා අනුකෘති කාබනික සංයෝගය වැඩි කිරීමට මොනෝ සූතිකා දිගේ තබා ගනී.

පළ කළ කාලය: 2018 නොවැම්බර්-01