Kako se proizvode karbonska vlakna?

Također se nazivaju grafitna vlakna ili karbonski grafit, karbonska vlakna su napravljena od vrlo tankih niti elementa ugljika. Ugljična vlakna imaju visoku vlačnu čvrstoću i vrlo su jaka za svoju veličinu. Takođe je veoma lagan materijal.

Svako vlakno ima {{0}} mikrona u prečniku. Da biste dobili osjećaj koliko je to malo, jedan mikron je 0,0001 milimetar. Jedan pramen svile od paukove mreže je između 3 i 8 mikrona.

Karakteristike i primjena

Ugljična vlakna su dva puta čvršća i pet puta jača od čelika. Još jedna karakteristika je da su visoko hemijski otporni i da imaju toleranciju na visoke temperature sa niskim termičkim širenjem.

Ugljična vlakna su važan inženjerski materijal kada je u pitanju konstrukcija aviona, vozila visokih performansi, sportske opreme i muzičkih instrumenata, između mnogih drugih stvari.

Kako nastaju karbonska vlakna

Ugljična vlakna su napravljena od organskih polimera. Ovi polimeri se sastoje od dugih nizova molekula koje zajedno drže atomi ugljika. Oko 90 posto karbonskih vlakana napravljeno je od poliakrilonitrilnog (PAN) procesa. Preostalih 10 posto je napravljeno od rajona ili naftnog smola.

Plinovi, tekućine i drugi materijali koji se koriste u procesu proizvodnje stvaraju određene efekte, kvalitete i kvalitete karbonskih vlakana. Ugljična vlakna najvišeg kvaliteta s najboljim svojstvima modula koriste se u zahtjevnim aplikacijama, kao što je zrakoplovna industrija.

Proizvođači karbonskih vlakana razlikuju se jedni od drugih u smislu kombinacija sirovina koje koriste. Svoje specifične formulacije obično tretiraju kao poslovnu tajnu.

Proces proizvodnje

U procesu proizvodnje sirovine, zvane prekursori, uvlače se u dugačke niti vlakana. Vlakna se zatim utkaju u tkaninu. Također se mogu kombinirati s drugim materijalima koji su namotani ili oblikovani u željene oblike i veličine.

Proces proizvodnje ide kako slijedi:

Spinning. PAN pomiješan sa ostalim sastojcima i ispređen u vlakna, koja se operu i razvlače.

Stabiliziranje. Hemijska izmjena za stabilizaciju veze.

Karboniziranje. Stabilizirana vlakna zagrijana na vrlo visoku temperaturu kako bi se formirali čvrsto povezani kristali ugljika.

Obrada površine. Površina vlakana se oksidira kako bi se poboljšala svojstva vezivanja.

Određivanje veličine. Vlakna su obložena i namotana na bobine. Oni se zatim stavljaju na mašine za predenje koje upredaju vlakna u pređe različite veličine.

Umjesto da budu utkana u tkanine, vlakna se mogu formirati u kompozite. Za formiranje kompozitnih materijala, toplota, pritisak ili vakuum se mogu koristiti za vezivanje vlakana zajedno sa plastičnim polimerom.

Stvari koje treba uzeti u obzir

Proizvodnja karbonskih vlakana nosi niz izazova, uključujući:

Potreba za isplativijim oporavkom i popravkom.

Proces površinske obrade mora biti pažljivo reguliran kako bi se izbjeglo stvaranje udubljenja koje bi mogle rezultirati defektnim vlaknima.

Potrebna je bliska kontrola kako bi se osigurao dosljedan kvalitet.

Luk i kratki spojevi u električnoj opremi zbog jake elektro-provodljivosti karbonskih vlakana.

Zdravstveni i sigurnosni problemi, među kojima su iritacija kože i problemi s disanjem.