Kuinka hiilikuitua valmistetaan?

Hiilikuitua kutsutaan myös grafiittikuiduksi tai hiiligrafiitiksi, ja se on valmistettu erittäin ohuista elementtihiilen säikeistä. Hiilikuiduilla on korkea vetolujuus ja ne ovat kokoonsa nähden erittäin vahvoja. Se on myös erittäin kevyt materiaali.

 

Jokainen kuitu on halkaisijaltaan {{0}} mikronia. Jotta saat käsityksen siitä, kuinka pieni se on, yksi mikroni on 0,0001 millimetriä. Yksi hämähäkinverkkosilkkisäike on 3-8 mikronia.

 

Ominaisuudet ja sovellus

Hiilikuidut ovat kaksi kertaa jäykempiä ja viisi kertaa vahvempia kuin teräs. Toinen ominaisuus on, että ne ovat erittäin kemiallisesti kestäviä ja kestävät korkeita lämpötiloja sekä vähäistä lämpölaajenemista.

 

Hiilikuidut ovat tärkeitä teknisiä materiaaleja muun muassa lentokoneiden, korkean suorituskyvyn ajoneuvojen, urheiluvälineiden ja musiikki-instrumenttien rakentamisessa.

 

Kuinka hiilikuitua valmistetaan

Hiilikuitu on valmistettu orgaanisista polymeereistä. Nämä polymeerit koostuvat pitkistä molekyylisarjoista, joita hiiliatomit pitävät yhdessä. Noin 90 prosenttia hiilikuiduista on valmistettu polyakryylinitriiliprosessista (PAN). Loput 10 prosenttia on valmistettu viskoosi- tai öljypikiprosessista.

 

Valmistusprosessissa käytetyt kaasut, nesteet ja muut materiaalit luovat tiettyjä vaikutuksia, ominaisuuksia ja laatuja hiilikuidusta. Korkealaatuista hiilikuitua, jolla on parhaat moduuliominaisuudet, käytetään vaativissa sovelluksissa, kuten ilmailuteollisuudessa.

 

Hiilikuituvalmistajat eroavat toisistaan ​​käyttämiensä raaka-aineyhdistelmien suhteen. He käsittelevät yleensä tiettyjä formulaatioitaan liikesalaisuuksina.

 

Valmistusprosessi

Valmistusprosessissa raaka-aineet, joita kutsutaan prekursoreiksi, vedetään pitkiksi kuiduiksi. Sen jälkeen kuidut kudotaan kankaaksi. Ne voidaan myös yhdistää muihin materiaaleihin, jotka on kääritty filamentille tai muovattu haluttuun muotoon ja kokoon.

 

Valmistusprosessi etenee seuraavasti:

 

Pyöriä. PAN sekoitetaan muihin aineisiin ja kehrätään kuiduiksi, jotka pestään ja venytetään.

Vakauttava. Kemiallinen muutos sidoksen stabiloimiseksi.

Hiiletys. Stabiloidut kuidut kuumennettiin erittäin korkeaan lämpötilaan tiiviisti sitoutuneiden hiilikiteiden muodostamiseksi.

Pinnan käsittely. Kuitujen pinta hapetetaan sidosominaisuuksien parantamiseksi.

Mitoitus. Kuidut päällystetään ja kelataan puoloille. Ne ladataan sitten kehruukoneille, jotka kiertävät kuidut erikokoisiksi langoiksi.

 

Sen sijaan, että kuituja kudottaisiin kankaiksi, niistä voidaan muodostaa komposiitteja. Komposiittimateriaalien muodostamiseen voidaan käyttää lämpöä, painetta tai tyhjiötä sitomaan kuidut yhteen muovipolymeerin kanssa.

 

Huomioon otettavat asiat

Hiilikuitujen valmistukseen liittyy useita haasteita, kuten:

 

Kustannustehokkaamman palautuksen ja korjauksen tarve.

Pintakäsittelyprosessia on säädettävä huolellisesti, jotta vältetään kuoppien muodostuminen, jotka voivat johtaa viallisiin kuituihin.

Tarkkaa valvontaa tarvitaan tasaisen laadun varmistamiseksi.

Valokaari ja oikosulut sähkölaitteissa hiilikuitujen vahvan sähkönjohtavuuden vuoksi.

Terveys- ja turvallisuusasiat, mukaan lukien ihoärsytys ja hengitysvaikeudet.