కార్బన్ ఫైబర్ ఎలా తయారు చేయాలి?

కార్బన్ ఫైబర్, పోలిక లేని పదార్థాల (ఫైబర్ మరియు రెసిన్) కలయికలతో కూడి ఉంటుంది, వాటి వైవిధ్యం మరియు టైలరబిలిటీ, చదరపు కొలత వాటి ఆకర్షణకు కేంద్రంగా ఉంటాయి. లోహ ప్రత్యామ్నాయంగా, కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమాలు ఉక్కు కంటే పది రెట్లు బలాన్ని అందిస్తాయి. కార్బన్ ఫైబర్ తయారీదారులు చదరపు కొలతలు కలిగిన ఉత్పత్తిని సృష్టిస్తారు, సారూప్యంగా ఉంటాయి కానీ ఒకేలా ఉండవు. కార్బన్ ఫైబర్ తన్యత మాడ్యులస్ (లేదా స్ట్రెయిన్ కింద వైకల్యం ద్వారా నిర్ణయించబడిన దృఢత్వం) మరియు తన్యత, కుదింపు మరియు అలసట బలంలో మారుతుంది.

ఈ రోజుల్లో పాన్-ఆధారిత కార్బన్ ఫైబర్ తక్కువ మాడ్యులస్ (ముప్పై రెండు మిలియన్ lbf/in² లేదా Msi కంటే తక్కువ), సాధారణ మాడ్యులస్ (33 నుండి ముప్పై ఆరు Msi), ఇంటర్మీడియట్ మాడ్యులస్ (40 నుండి యాభై Msi), అధిక మాడ్యులస్ (50 నుండి డెబ్బై Msi) మరియు అల్ట్రాహై మాడ్యులస్ (70 నుండి నూట నలభై Msi)లలో లభిస్తుంది.
సరళంగా చెప్పాలంటే, 1800°F (982.22°C) కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అసోసియేట్ డిగ్రీ జడ వాతావరణంలో అసోసియేట్ డిగ్రీ ఆర్గానిక్ పూర్వగామి ఫైబర్‌ను మార్చడం ద్వారా కార్బన్ ఫైబర్ సృష్టించబడుతుంది. అయితే, కార్బన్ ఫైబర్ తయారీ ఒక అధునాతన సంస్థ కావచ్చు.

కార్బన్ ఫైబర్

పాలిమరైజేషన్ మరియు స్పిన్నింగ్

పాలిమరైజేషన్

ఈ ప్రక్రియ ఫైబర్ యొక్క పరమాణు వెన్నెముకను కలిగి ఉన్న పూర్వగామి అని పిలువబడే రసాయన సమ్మేళనం ఫీడ్ స్టాక్‌తో ప్రారంభమవుతుంది. నేడు, సృష్టించబడిన కార్బన్ ఫైబర్‌లో దాదాపు 100 శాతం వస్త్రం లేదా పిచ్-ఆధారిత పూర్వగాములతో సృష్టించబడింది, అయితే ఇందులో ఎక్కువ భాగం నైట్రేట్ నుండి తయారు చేయబడిన పాలియాక్రిలోనిట్రైల్ (PAN) నుండి వస్తుంది మరియు నైట్రేట్ పారిశ్రామిక రసాయనాలు ప్రొపేన్ మరియు అమ్మోనియా నుండి వస్తుంది.

సాధారణంగా, పూర్వగామి సూత్రీకరణ అసోసియేట్ డిగ్రీ నైట్రైల్ సమ్మేళనంతో ప్రారంభమవుతుంది, ఇది ప్లాస్టిసైజ్డ్ యాక్రిలిక్ కో మోనోమర్ మరియు యాసిడ్, డయాక్సైడ్, విట్రియోల్ ఆయిల్ లేదా యాసిడ్ వంటి ఉత్ప్రేరకంతో చాలా రియాక్టర్‌లో కలిపి ఉంటుంది. నిరంతర కలయిక పదార్థాలను కలపడానికి అనుమతిస్తుంది, నిర్దిష్ట స్థిరత్వం మరియు స్వచ్ఛతను కలిగిస్తుంది మరియు నైట్రేట్ యొక్క పరమాణు నిర్మాణంలో ఫ్రీ రాడికల్స్ ఏర్పడటానికి వీలు కల్పిస్తుంది. ఈ మార్పు రసాయన ప్రక్రియకు దారితీస్తుంది, ఇది యాక్రిలిక్ ఫైబర్‌లను ఏర్పరిచే లాంగ్ చైన్ పాలిమర్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఉష్ణోగ్రత, వాతావరణం, నిర్దిష్ట కో మోనోమర్లు మరియు ఉత్ప్రేరకాలు వంటి రసాయన ప్రక్రియ వివరాలు, స్క్వేర్ మెజర్ ప్రొప్రైటరీ. లాండ్రీ మరియు ఎండబెట్టడం తర్వాత, పౌడర్ రకంలోని నైట్రైట్ డిమ్ ఇథైల్ సల్ఫైడ్ (DMSO), డైమెథైలాసెటమైడ్ (DMAC) లేదా డైమెథైల్ఫార్మామైడ్ (DMF) వంటి అసోసియేట్ డిగ్రీ సేంద్రీయ ద్రావకంలో లేదా అణు సంఖ్య 30 క్లోరైడ్ మరియు రోడమైన్ లవణాలు వంటి అసోసియేట్ డిగ్రీ ద్రవ ద్రావకంలో కరిగించబడుతుంది. సేంద్రీయ ద్రావకాలు ట్రేస్ మెటల్ పార్టికల్ కాలుష్యాన్ని నివారించడానికి దోహదపడతాయి, ఇది పద్ధతి యొక్క థర్మల్ ఏరోఫిలస్ స్థిరత్వానికి హాని కలిగించవచ్చు మరియు పూర్తయిన ఫైబర్ యొక్క ఉష్ణ పనితీరును ఆలస్యం చేయవచ్చు. ఈ దశలో, పౌడర్ మరియు ద్రావణి సస్పెన్షన్ లేదా పూర్వగామి "పూత" అనేది సిరప్ యొక్క స్థిరత్వం. ద్రావణి ఎంపిక మరియు అందువల్ల పూత యొక్క తీవ్రత నిర్వహణ స్థాయి (లోతైన వడపోత ద్వారా) ఫైబర్ నిర్మాణం యొక్క వరుస దశ విజయానికి చాలా ముఖ్యమైనది.
స్పిన్నింగ్
పాన్ ఫైబర్స్ చదరపు కొలతను వెట్ స్పిన్నింగ్ అనే పద్ధతి ద్వారా రూపొందించారు. ఈ పూతను ద్రవ సహజ ప్రక్రియ బాత్‌టబ్‌లో ముంచి, విలువైన వాటి నుండి తయారు చేయబడిన స్పిన్నెరెట్ సమయంలో రంధ్రం ద్వారా వెలికితీస్తారు. ఈ మార్గం పాన్ ఫైబర్ యొక్క అవసరమైన తంతువుల సంఖ్యకు సరిపోలుతుంది (ఉదా., 12K కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క 12,000 రంధ్రాలు). ఈ సాపేక్షంగా మందపాటి మరియు పెళుసైన తడి స్పిన్ ఫైబర్‌ను అదనపు ఏజెంట్‌ను తొలగించడానికి రోలర్ ద్వారా లాగబడుతుంది, ఆపై పాన్ సమ్మేళనం యొక్క విన్యాసాన్ని కొనసాగించడానికి ఎండబెట్టి విస్తరించబడుతుంది. ఇక్కడ, తంతువుల ఆకారం మరియు అంతర్గత క్రాస్-సెక్షనల్ ఎంచుకున్న ద్రావకం మరియు ఏజెంట్ పూర్వగామి ఫైబర్‌లను ఎంతవరకు చొచ్చుకుపోతాయి, వర్తించే ఒత్తిడి పరిమాణం మరియు తంతువుల PC పొడిగింపు ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. రెండోది ప్రతి తయారీదారుకు స్వంతం. వెట్ స్పిన్నింగ్‌కు ప్రత్యామ్నాయం డ్రై బ్లాస్టింగ్/వెట్ స్పిన్నింగ్ అని పిలువబడే మిశ్రమ పద్ధతి కావచ్చు, ఇది ఫైబర్‌లు మరియు సహజ ప్రక్రియ బాత్‌టబ్ మధ్య నిలువు గాలి అంతరాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ఇది మిశ్రమంలో ఫైబర్/మ్యాట్రిక్స్ రోసిన్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ను మెరుగుపరిచే సొగసైన గోళాకార పాన్ ఫైబర్‌కు దారితీస్తుంది. పాన్ పూర్వగామి ఫైబర్‌ల ఏర్పాటులో చివరి దశ ఏమిటంటే, జిగట తంతువులు పేరుకుపోకుండా ఆపడానికి ఫినిషింగ్ ఆయిల్‌లను ఉపయోగించడం. తెల్లటి పాన్ ఫైబర్‌లను చదరపు కొలత తర్వాత మళ్ళీ ఎండబెట్టి, స్పూల్‌పై చుట్టడం జరుగుతుంది.
కార్బన్ ఫైబర్ ఆక్సీకరణ ఓవెన్

ఆక్సీకరణ మరియు కార్బొనైజేషన్

ఆక్సీకరణం

ఈ బాబిన్‌లను బుట్టలోకి లోడ్ చేస్తారు మరియు పొడవైన ఉత్పత్తి, ఆక్సీకరణ దశలో, పాన్ ఫైబర్‌లను ప్రత్యేక ఫర్నేసుల శ్రేణి ద్వారా తింటారు. అవి ప్రాథమిక వంటగది ఉపకరణంలోకి ప్రవేశించే ముందు, పాన్ ఫైబర్‌లను వార్ప్ అని పిలువబడే టో లేదా షీట్‌లోకి చొప్పించబడతాయి. గది ఉష్ణోగ్రత 392 °F (సుమారు 200 °C) నుండి 572 °F (300 డిగ్రీల సెల్సియస్) వరకు ఉంటుంది.

రన్అవే హీట్ అన్‌హార్నెస్‌ను నివారించడానికి (ఆక్సీకరణ సమయంలో అంచనా వేయబడిన ఎంథాల్పీ అన్‌హార్నెస్, 2,000 kJ / kg వద్ద లెక్కించవచ్చు, నిజమైన నిప్పు గూళ్లు ప్రమాదం), వంటగది ఉపకరణాల తయారీదారులు వేడిని వెదజల్లడానికి మరియు ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రించడంలో సహాయపడటానికి గాలి ప్రవాహ వ్యాప్తిని ఉపయోగిస్తారు. ఒక నిర్దిష్ట పూర్వగామి రసాయనం ద్వారా నడపబడే, ఆక్సీకరణ సమయం భిన్నంగా ఉంటుంది, అయితే బహుళ ఆక్సీకరణ ఫర్నేసులతో కూడిన పెద్ద లైన్‌పై 24K టో నిమిషానికి 43 మీటర్లకు 43 అడుగుల చొప్పున మార్చబడుతుందని లిట్లర్ అంచనా వేశారు. చివరగా, మార్పు (స్థిరీకరించబడిన) PAN ఫైబర్‌లు సుమారు 500 నుండి 65వ కార్బన్ అణువులను కలిగి ఉంటాయి, మిగిలినవి వాయువు, అణు సంఖ్య 7 మరియు O మిశ్రమం.
కార్బొనైజేషన్
ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన ఫర్నేసుల శ్రేణిలో జడ (ఆక్సిజన్ లేని) వాతావరణంలో కార్బొనైజేషన్ జరుగుతుంది, ప్రక్రియ ఉష్ణోగ్రతను దశలవారీగా పెంచుతుంది. ప్రతి గది యొక్క నీటి శరీరం మరియు అవుట్‌లెట్ వద్ద, అభివృద్ధి గది O చొరబాటును నిరోధిస్తుంది ఎందుకంటే వంటగది ఉపకరణం గుండా వెళ్ళే ప్రతి O అణువు ఫైబర్‌లలో కొంత భాగాన్ని తొలగిస్తుంది. ఇది అటువంటి వేడి వద్ద ఉత్పత్తి అయ్యే కార్బన్ నష్టాన్ని నిరోధించవచ్చు. O లేనప్పుడు, సమ్మేళనం మరియు ఇతర అస్థిర సేంద్రీయ సమ్మేళనాలు (40 నుండి 80 ppm స్థాయిలో స్థిరీకరించబడతాయి) మరియు కణాలు (పాక్షికంగా నిక్షేపించబడిన ఫైబర్ శకలాలు వంటివి) తో సహా కార్బన్ కాని అణువులు మాత్రమే తొలగించబడతాయి మరియు పర్యావరణపరంగా నియంత్రించబడిన ఫర్నేస్‌లో పోస్ట్-ట్రీట్‌మెంట్ కోసం వంటగది ఉపకరణం నుండి విడుదల చేయబడతాయి. కార్బొనైజేషన్ ఉష్ణోగ్రత గదిలో ప్రారంభమవుతుంది, ఫైబర్‌లను 1292 °F (సుమారు 700 °C) నుండి 1472 °F (700 °C నుండి 800 °C) వరకు బదిలీ చేస్తుంది మరియు 2192 °F (సుమారు 1,200 °C) నుండి 2732 °F (సుమారు 1,500 °C) వరకు వేడి గదిలో ముగుస్తుంది. 1500 °C). గదుల సంఖ్య కార్బన్ ఫైబర్‌లో అవసరమైన మాడ్యులస్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది; అధిక మరియు మధ్యస్థ అధిక మాడ్యులస్ కార్బన్ ఫైబర్‌ల యొక్క తులనాత్మకంగా అధిక ధర పాక్షికంగా హీట్ ఫర్నేస్ సాధించాల్సిన కొనసాగింపు మరియు ఉష్ణోగ్రత కారణంగా ఉంటుంది. కొనసాగింపు యాజమాన్యమైనది మరియు ప్రతి కార్బన్ ఫైబర్ గ్రేడ్ పూర్తిగా భిన్నంగా ఉన్నప్పటికీ, ఆక్సీకరణ కొనసాగింపు గంటల్లో లెక్కించబడుతుంది, అయితే కార్బొనైజేషన్ రేటు నిమిషాల్లో పరిమాణం యొక్క క్రమంలో తగ్గించబడుతుంది. ఫైబర్ మార్పు స్థితి అయిన తర్వాత, అది బరువు మరియు వాల్యూమ్‌ను తగ్గిస్తుంది, పొడవును ఐదు నుండి 100% తగ్గిస్తుంది మరియు వ్యాసాన్ని తగ్గిస్తుంది. నిజానికి, PAN కార్బన్ ఫైబర్‌కు PAN పూర్వగామి యొక్క మార్పిడి పరిమాణాత్మక సంబంధం 2:1కి సంబంధించినది మరియు స్థానభ్రంశం సామర్థ్యం ఒక జత కంటే తక్కువగా ఉంటుంది - అంటే, పద్ధతిలో సమృద్ధిగా తక్కువ పదార్థం ప్రవేశిస్తుంది. ఈ పద్ధతి గాలి నుండి O అణువులను వార్ప్‌లోని PAN ఫైబర్‌లతో మిళితం చేస్తుంది మరియు సమ్మేళన గొలుసుల క్రాస్-లింకింగ్‌ను ప్రారంభిస్తుంది. ఇది ఫైబర్ సాంద్రతను ~1.18 g/cc నుండి 1.38 g/ccకి పెంచుతుంది.
కార్బన్ ఫైబర్ కార్బొనైజేషన్

ఉపరితల చికిత్స మరియు పరిమాణం

ఉపరితల చికిత్స మరియు పరిమాణం
తదుపరి దశ ఫైబర్ పనితీరుకు చాలా అవసరం, మరియు పూర్వగాములకు అదనంగా, ఇది ఒక సరఫరాదారు ఉత్పత్తిని పోటీదారుల ఉత్పత్తి నుండి ఉత్తమంగా వేరు చేస్తుంది. మాతృక సేంద్రీయ సమ్మేళనం మరియు అందువల్ల కార్బన్ ఫైబర్‌ల మధ్య సంశ్లేషణ మిశ్రమాన్ని బలోపేతం చేయడానికి అవసరం; కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్పత్తి పద్ధతి అంతటా, ఈ సంశ్లేషణను పెంచడానికి ఉపరితల చికిత్స నిర్వహిస్తారు.

తయారీదారులు పూర్తిగా భిన్నమైన చికిత్సా పద్ధతులను ఉపయోగిస్తారు, అయితే ప్రామాణిక సాంకేతికత ఏమిటంటే, క్రిమిసంహారక లేదా ఆమ్లం వంటి సమాధానాన్ని కలిగి ఉన్న అనుబంధ రసాయన శాస్త్రం లేదా కణం ద్వారా ఫైబర్‌లను లాగడం. ఈ పదార్థాలు ప్రతి తంతువు యొక్క ఉపరితలాన్ని ముద్రిస్తాయి లేదా మారుస్తాయి, ఇది ఉపరితల ఫైబర్/మ్యాట్రిక్స్ బంధానికి అందుబాటులో ఉన్న విస్తీర్ణాన్ని పెంచుతుంది మరియు కార్బాక్సిల్ ఆమ్లాల వంటి రియాక్టివ్ రసాయన బృందాలను జోడిస్తుంది. తరువాత, సైజులు అని పిలువబడే అత్యంత యాజమాన్య పూతను వర్తించండి. కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క బరువులో 0.5% నుండి 5% వరకు, పరిమాణం కార్బన్ ఫైబర్‌లను ప్రక్రియ మరియు ప్రక్రియ అంతటా పొడి వస్త్రం మరియు ప్రీప్రెగ్ వంటి అనుబంధ ఇంటర్మీడియట్ రకంలోకి రక్షిస్తుంది (ఉదా., నేత). పరిమాణం అదనంగా ఫ్లఫ్‌ను తగ్గించడానికి, ప్రక్రియ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు ఫైబర్‌ల మధ్య ఉపరితల కోత బలాన్ని పెంచడానికి మరియు మాతృక సేంద్రీయ సమ్మేళనాన్ని పెంచడానికి మోనో ఫిలమెంట్‌లను వెంట ఉంచుతుంది.

పోస్ట్ సమయం: నవంబర్-01-2018
WhatsApp ఆన్‌లైన్ చాట్!