கார்பன் ஃபைபர் தயாரிப்பது எப்படி?

கார்பன் ஃபைபர், ஒத்த பொருட்களின் (ஃபைபர் மற்றும் பிசின்) சேர்க்கைகளால் ஆனது, அவற்றின் மாறுபாடு மற்றும் அதனால், தையல் திறன், அவற்றின் கவர்ச்சிக்கு மையமாக உள்ளது. ஒரு உலோக மாற்றாக, கார்பன் ஃபைபர் கலவைகள் எஃகின் பத்து மடங்கு வலிமையை வழங்குகின்றன. கார்பன் ஃபைபர் உற்பத்தியாளர்கள் சதுர அளவை ஒத்த ஆனால் ஒரே மாதிரியாக இல்லாத தயாரிப்பை உருவாக்குகிறார்கள். கார்பன் ஃபைபர் இழுவிசை மாடுலஸ் (அல்லது திரிபுக்குக் கீழே சிதைவு என தீர்மானிக்கப்படும் விறைப்பு) மற்றும் இழுவிசை, சுருக்க மற்றும் சோர்வு வலிமை ஆகியவற்றில் மாறுபடும்.

எங்களை தொடர்பு கொள்ள

PAN-அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபைபர் தற்போது குறைந்த மாடுலஸ் (முப்பத்திரண்டு மில்லியன் lbf/in² அல்லது Msi க்கும் குறைவானது), வழக்கமான மாடுலஸ் (33 முதல் முப்பத்தாறு Msi), இடைநிலை மாடுலஸ் (40 முதல் ஐம்பது Msi), உயர் மாடுலஸ் (50 முதல் எழுபது Msi) மற்றும் அல்ட்ராஹை மாடுலஸ் (70 முதல் நூற்று நாற்பது Msi) ஆகியவற்றில் கிடைக்கிறது.
எளிமையான சொற்களில், 1800°F (982.22°C) க்கும் அதிகமான வெப்பநிலையில் அசோசியேட் டிகிரி மந்த வளிமண்டலத்தில் அசோசியேட் டிகிரி கரிம முன்னோடி இழையை மாற்றுவதன் மூலம் கார்பன் ஃபைபர் உருவாக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், கார்பன் ஃபைபர் உற்பத்தி ஒரு மேம்பட்ட நிறுவனமாக இருக்கலாம்.

பாலிமரைசேஷன் மற்றும் நூற்பு

பாலிமரைசேஷன்

இந்த செயல்முறை, முன்னோடி எனப்படும் வேதியியல் கலவை ஊட்டப் பங்குடன் தொடங்குகிறது, இது இழையின் மூலக்கூறு முதுகெலும்பைக் கொண்டுள்ளது. இன்று, உருவாக்கப்படும் கார்பன் ஃபைபரில் கிட்டத்தட்ட 100 சதவீதம் துணி அல்லது பிட்ச் அடிப்படையிலான முன்னோடிகளால் உருவாக்கப்படுகிறது, இருப்பினும் இதில் பெரும்பாலானவை நைட்ரைட்டிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் (PAN) இலிருந்து வருகிறது, மேலும் நைட்ரைட் தொழில்துறை இரசாயனங்களான புரோபேன் மற்றும் அம்மோனியாவிலிருந்து வருகிறது.

பொதுவாக, முன்னோடி உருவாக்கம் அசோசியேட் டிகிரி நைட்ரைல் சேர்மத்துடன் தொடங்குகிறது, இது பிளாஸ்டிக் செய்யப்பட்ட அக்ரிலிக் கோ மோனோமர் மற்றும் அமிலம், டை ஆக்சைடு, விட்ரியால் எண்ணெய் அல்லது அமிலம் போன்ற வினையூக்கியுடன் மிகவும் உலையுடன் இணைக்கப்படுகிறது. தொடர்ச்சியான கலவையானது பொருட்களை இணைக்க அனுமதிக்கிறது, குறிப்பிட்ட நிலைத்தன்மையையும் தூய்மையையும் உருவாக்குகிறது மற்றும் நைட்ரைட்டின் மூலக்கூறு கட்டமைப்பிற்குள் ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களை உருவாக்கத் தொடங்குகிறது. இந்த மாற்றம் வேதியியல் செயல்முறையில் விளைகிறது, இது அக்ரிலிக் இழைகளை உருவாக்கும் நீண்ட சங்கிலி பாலிமர்களை உருவாக்குகிறது. வெப்பநிலை, வளிமண்டலம், குறிப்பிட்ட கோ மோனோமர்கள் மற்றும் வினையூக்கிகள் போன்ற வேதியியல் செயல்முறையின் விவரங்கள், சதுர அளவீட்டு தனியுரிமமாகும். சலவை மற்றும் உலர்த்திய பிறகு, தூள் வகையிலுள்ள நைட்ரைட், மங்கலான எத்தில் சல்பைடு (DMSO), டைமெதிலாசெட்டமைடு (DMAC) அல்லது டைமெதில்ஃபார்மைடு (DMF) போன்ற அசோசியேட் டிகிரி கரிம கரைப்பானில் அல்லது அணு எண் 30 குளோரைடு மற்றும் ரோடமைன் உப்புகள் போன்ற அசோசியேட் டிகிரி திரவ கரைப்பானில் கரைக்கப்படுகிறது. கரிம கரைப்பான்கள் சுவடு உலோகத் துகள் மாசுபாட்டைத் தவிர்க்க உதவுகின்றன, இது முறையின் வெப்ப ஏரோபிலஸ் நிலைத்தன்மைக்கு தீங்கு விளைவிக்கும் மற்றும் முடிக்கப்பட்ட இழையின் வெப்ப செயல்திறனை தாமதப்படுத்தக்கூடும். இந்த கட்டத்தில், தூள் மற்றும் கரைப்பான் இடைநீக்கம் அல்லது முன்னோடி "பூச்சு" என்பது சிரப்பின் நிலைத்தன்மையைக் குறிக்கிறது. கரைப்பான் தேர்வு மற்றும் அதன் விளைவாக பூச்சுகளின் வீரியத்தை நிர்வகிக்கும் அளவு (ஆழமான வடிகட்டுதல் மூலம்) நார் உருவாக்கத்தின் தொடர்ச்சியான கட்டத்தின் வெற்றிக்கு மிக முக்கியமானது.
சுழல்கிறது
PAN இழைகள் சதுர அளவானது, ஈரமான சுழல் எனப்படும் ஒரு முறையால் உருவாக்கப்பட்டது. பூச்சு ஒரு திரவ இயற்கை செயல்முறை குளியல் தொட்டியின் போது மூழ்கி, மதிப்புமிக்கவற்றிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் ஒரு ஸ்பின்னெரெட்டின் போது ஒரு துளை வழியாக வெளியேற்றப்படுகிறது. பாதை PAN இழையின் தேவையான எண்ணிக்கையிலான இழைகளுடன் பொருந்துகிறது (எ.கா., 12K கார்பன் ஃபைபரின் 12,000 துளைகள்). இந்த ஒப்பீட்டளவில் தடிமனான மற்றும் உடையக்கூடிய ஈரமான சுழல் இழை அதிகப்படியான முகவரை அகற்ற ஒரு உருளை வழியாக இழுக்கப்படுகிறது, பின்னர் உலர்த்தப்பட்டு PAN சேர்மத்தின் நோக்குநிலையைத் தொடர நீட்டப்படுகிறது. இங்கே, இழைகளின் வடிவம் மற்றும் உள் குறுக்குவெட்டு, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட கரைப்பான் மற்றும் முகவர் முன்னோடி இழைகளில் ஊடுருவிச் செல்லும் அளவு, பயன்படுத்தப்படும் பதற்றத்தின் அளவு மற்றும் இழைகளின் PC நீட்சி ஆகியவற்றால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. பிந்தையது ஒவ்வொரு உற்பத்தியாளருக்கும் சொந்தமானது. ஈரமான சுழல்தலுக்கு மாற்றாக உலர் வெடிப்பு/ஈரமான சுழல் எனப்படும் கலவை முறையாக இருக்கலாம், இது இழைகளுக்கும் இயற்கை செயல்முறை குளியல் தொட்டிக்கும் இடையில் செங்குத்து காற்று இடைவெளியைப் பயன்படுத்துகிறது. இது கலவையில் உள்ள ஃபைபர்/மேட்ரிக்ஸ் ரோசின் இடைமுகத்தை மேம்படுத்தும் ஒரு நேர்த்தியான கோள வடிவ PAN ஃபைபருக்கு வழிவகுக்கிறது. PAN முன்னோடி இழைகளை உருவாக்குவதில் இறுதிப் படி, பிசுபிசுப்பான இழைகள் குவிவதைத் தடுக்க இறுதி எண்ணெய்களைப் பயன்படுத்துவதாகும். வெள்ளை PAN இழைகள் சதுரமாக உலர்த்தப்பட்டு மீண்டும் ஒரு ஸ்பூலில் சுற்றப்படுகின்றன.

ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் கார்பனேற்றம்

ஆக்சிஜனேற்றம்

இந்த பாபின்கள் கூடையில் ஏற்றப்பட்டு, மிக நீண்ட உற்பத்தி, ஆக்ஸிஜனேற்ற கட்டத்தில், PAN இழைகள் தொடர்ச்சியான அர்ப்பணிக்கப்பட்ட உலைகளின் மூலம் செலுத்தப்படுகின்றன. அவை முதன்மை சமையலறை சாதனத்திற்குள் நுழைவதற்கு முன், PAN இழைகள் ஒரு இழுவை அல்லது வார்ப் எனப்படும் தாளில் வைக்கப்படுகின்றன. அறை வெப்பநிலை 392 °F (சுமார் 200 °C) முதல் 572 °F (300 டிகிரி செல்சியஸ்) வரை இருக்கும்.

வெப்பம் வேகமாகக் குறைவதைத் தவிர்க்க (ஆக்ஸிஜனேற்றத்தின் போது மதிப்பிடப்பட்ட என்டல்பி வெப்பக் குறைப்பு, 2,000 kJ / kilogram இல் கணக்கிடக்கூடியது, உண்மையான நெருப்பிடங்களின் ஆபத்து), சமையலறை உபகரண தயாரிப்பாளர்கள் வெப்பத்தை சிதறடித்து வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்த உதவும் காற்று ஓட்ட வகைகளின் பரவலைப் பயன்படுத்துகின்றனர். ஒரு குறிப்பிட்ட முன்னோடி வேதிப்பொருளால் இயக்கப்படும் ஆக்ஸிஜனேற்ற நேரம் வேறுபட்டது, இருப்பினும் பல ஆக்ஸிஜனேற்ற உலைகளைக் கொண்ட ஒரு பெரிய கோட்டில் 24K டோ நிமிடத்திற்கு 43 மீட்டருக்கு 43 அடி என்ற விகிதத்தில் மாற்றப்படும் என்று லிட்லர் மதிப்பிடுகிறார். இறுதியாக, மாற்றப்பட்ட (நிலைப்படுத்தப்பட்ட) PAN இழைகள் சுமார் 500 முதல் 65வது கார்பன் மூலக்கூறுகளைக் கொண்டுள்ளன, மீதமுள்ளவை வாயு, அணு எண் 7 மற்றும் O ஆகியவற்றின் கலவையாகும்.
கார்பனேற்றம்
சிறப்பாக வடிவமைக்கப்பட்ட உலைகளின் வரிசையில் ஒரு மந்தமான (ஆக்ஸிஜன் இல்லாத) வளிமண்டலத்தின் போது கார்பனேற்றம் நிகழ்கிறது, செயல்முறை வெப்பநிலை படிப்படியாக அதிகரிக்கிறது. ஒவ்வொரு அறையின் நீர்நிலையிலும், வெளியேற்றத்திலும், மேம்பாட்டு அறை O ஊடுருவலைத் தடுக்கிறது, ஏனெனில் சமையலறை சாதனத்தின் வழியாகச் செல்லும் ஒவ்வொரு O மூலக்கூறும் ஒரு சிறிய அளவு இழைகளை நீக்குகிறது. இது அத்தகைய வெப்பத்தில் உருவாகும் கார்பனின் இழப்பைத் தடுக்கலாம். O இல்லாத நிலையில், கலவை மற்றும் பிற ஆவியாகும் கரிம சேர்மங்கள் (40 முதல் 80 பிபிஎம் டிகிரி அளவில் நிலைப்படுத்தப்படுகின்றன) மற்றும் துகள்கள் (பகுதி படிந்த ஃபைபர் துண்டுகள் போன்றவை) உள்ளிட்ட கார்பன் அல்லாத மூலக்கூறுகள் மட்டுமே அகற்றப்பட்டு, சுற்றுச்சூழல் ரீதியாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட உலையில் பிந்தைய சிகிச்சைக்காக சமையலறை சாதனத்திலிருந்து வெளியேற்றப்படுகின்றன. கார்பனேற்றம் ஒரு வெப்பநிலை அறையின் போது தொடங்கி, இழைகளை 1292 °F (சுமார் 700 °C) முதல் 1472 °F (700 °C முதல் 800 °C) வரை மாற்றுகிறது மற்றும் 2192 °F (சுமார் 1,200 °C) முதல் 2732 °F (சுமார் 1,500 °C) வரை வெப்ப அறையின் போது முடிகிறது. 1500 °C). அறைகளின் எண்ணிக்கை கார்பன் ஃபைபருக்குள் தேவைப்படும் மாடுலஸால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது; அதிக மற்றும் மிதமான உயர் மாடுலஸ் கார்பன் ஃபைபர்களின் ஒப்பீட்டளவில் அதிக விலை வெப்ப உலையால் அடையப்பட வேண்டிய தொடர்ச்சி மற்றும் வெப்பநிலையின் காரணமாகும். தொடர்ச்சி தனியுரிமமானது மற்றும் ஒவ்வொரு கார்பன் ஃபைபர் தரமும் முற்றிலும் வேறுபட்டது என்றாலும், ஆக்ஸிஜனேற்ற தொடர்ச்சி மணிநேரங்களில் கணக்கிடப்படுகிறது, இருப்பினும் கார்பனேற்ற விகிதம் நிமிடங்களில் அளவின் வரிசையில் குறைக்கப்படுகிறது. ஃபைபர் மாற்ற நிலைக்கு வந்தவுடன், அது எடை மற்றும் அளவைக் குறைக்கிறது, நீளத்தை ஐந்து முதல் 100% வரை குறைக்கிறது மற்றும் விட்டத்தைக் குறைக்கிறது. உண்மையில், PAN முன்னோடியின் PAN கார்பன் ஃபைபருடன் மாற்றும் அளவு உறவு 2:1 ஆகும், மேலும் இடப்பெயர்ச்சி திறன் ஒரு ஜோடியை விட சிறிய அளவு - அதாவது, ஏராளமான குறைவான பொருள் முறைக்குள் நுழைகிறது. இந்த முறை காற்றில் இருந்து O மூலக்கூறுகளை வார்ப்பிற்குள் PAN இழைகளுடன் இணைத்து, கலவை சங்கிலிகளின் குறுக்கு இணைப்பைத் தொடங்குகிறது. இது ஃபைபர் அடர்த்தியை ~1.18 g / cc இலிருந்து 1.38 g / cc ஆக அதிகரிக்கும்.

மேற்பரப்பு சிகிச்சை மற்றும் அளவுத்திருத்தம்

மேற்பரப்பு சிகிச்சை மற்றும் அளவுத்திருத்தம்
அடுத்த படி ஃபைபர் செயல்திறனுக்கு இன்றியமையாதது, மேலும் முன்னோடிகளுக்கு கூடுதலாக, இது ஒரு சப்ளையரின் தயாரிப்பை போட்டியாளர்களின் தயாரிப்பிலிருந்து சிறப்பாக வேறுபடுத்துகிறது. மேட்ரிக்ஸ் கரிம சேர்மத்திற்கும் எனவே கார்பன் இழைகளுக்கும் இடையிலான ஒட்டுதல் கலவையை வலுப்படுத்த அவசியம்; கார்பன் ஃபைபர் உற்பத்தி முறை முழுவதும், இந்த ஒட்டுதலை அதிகரிக்க ஒரு மேற்பரப்பு சிகிச்சை செய்யப்படுகிறது.

உற்பத்தியாளர்கள் முற்றிலும் மாறுபட்ட சிகிச்சை முறைகளைப் பயன்படுத்துகின்றனர், இருப்பினும் நிலையான நுட்பம், கிருமிநாசினி அல்லது அமிலம் போன்ற தீர்வைக் கொண்ட துணை வேதியியல் அல்லது கலத்தின் மூலம் இழைகளை இழுப்பதாகும். இந்த பொருட்கள் ஒவ்வொரு இழையின் மேற்பரப்பையும் அச்சிடுகின்றன அல்லது மாற்றுகின்றன, இது மேற்பரப்பு இழை/மேட்ரிக்ஸ் பிணைப்புக்கு அணுகக்கூடிய பரப்பளவை அதிகரிக்கும் மற்றும் கார்பாக்சைல் அமிலங்கள் போன்ற எதிர்வினை இரசாயன குழுக்களைச் சேர்க்கிறது. அடுத்து, அளவுகள் எனப்படும் மிகவும் தனியுரிம பூச்சு ஒன்றைப் பயன்படுத்துங்கள். கார்பன் ஃபைபரின் எடையில் 0.5% முதல் 5% வரை, அளவு கார்பன் ஃபைபர்களை செயல்முறை மற்றும் செயல்முறை முழுவதும் (எ.கா., நெசவு) உலர்ந்த துணி மற்றும் ப்ரீப்ரெக் போன்ற துணை இடைநிலை வகையாகப் பாதுகாக்கிறது. அளவு கூடுதலாக மோனோ ஃபைமென்ட்களை சேர்த்து வைத்திருக்கிறது, புழுதியைக் குறைக்கிறது, செயல்முறை திறனை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் இழைகளுக்கும் மேட்ரிக்ஸ் கரிம சேர்மத்திற்கும் இடையில் மேற்பரப்பு வெட்டு வலிமையை அதிகரிக்கிறது.

இடுகை நேரம்: நவம்பர்-01-2018