Hiilikuitu, joka tunnetaan myös nimellä grafiittikuitu tai hiiligrafiitti, on valmistettu erittäin hienoista elementin hiilen filamenteista. Hiilikuidulla on korkea vetolujuus ja se on kokoonsa nähden erittäin vahva. Se on myös erittäin kevyttä materiaalia.
Kunkin kuidun halkaisija on {{0}} mikronia. Jotta saat käsityksen siitä, kuinka pieni se on, yksi mikroni on yhtä suuri kuin 0,0001 mm. Hämähäkkiverkkofilamentti on halkaisijaltaan 3-8 mikronia.
Ominaisuudet ja sovellukset
Hiilikuitu on kaksi kertaa kovempaa ja viisi kertaa vahvempaa kuin teräs. Toinen ominaisuus on niiden korkea kemiallinen kestävyys, korkean lämpötilan kestävyys ja alhainen lämpölaajeneminen.
Hiilikuitu on tärkeä tekninen materiaali lentokoneiden, korkean suorituskyvyn ajoneuvojen, urheiluvälineiden ja musiikki-instrumenttien valmistuksessa.
Kuinka hiilikuitua valmistetaan
Hiilikuitu on valmistettu orgaanisista polymeereistä. Nämä polymeerit koostuvat pitkistä molekyylisarjoista, jotka on liitetty toisiinsa hiiliatomien avulla. Noin 90 % hiilikuidusta valmistetaan polyakryylinitriiliprosessilla (PAN). Loput 10 % valmistetaan raion- tai öljybitumiprosesseilla.
Valmistusprosessissa käytetyt kaasut, nesteet ja muut materiaalit tuottavat tiettyjä hiilikuituvaikutuksia, -laatuja ja -laatuja. Korkeimpia hiilikuitulaatuja optimaalisilla moduuliominaisuuksilla käytetään vaativissa sovelluksissa, kuten ilmailuteollisuudessa.
Hiilikuituvalmistajat vaihtelevat käyttämiensä raaka-aineiden sekoituksissa. He pitävät reseptejään usein liikesalaisuuksina.
valmistusprosessi
Valmistusprosessin aikana raaka-aineet, joita kutsutaan prekursoreiksi, vedetään pitkiin kuitukimppuihin. Sen jälkeen kuidut kudotaan kankaaksi. Ne voidaan myös yhdistää muihin materiaaleihin, filamenttikäämittää tai muotoilla haluttuun muotoon ja kokoon.
Valmistusprosessi on seuraava:
Kiertää. PAN sekoitetaan muiden ainesosien kanssa ja kehrätään kuiduiksi, jotka sitten pestään ja venytetään.
Vakauttaa. Kemialliset muutokset sidosten stabiloimiseksi.
Hiiletys. Stabiloivat kuidut kuumennetaan erittäin korkeisiin lämpötiloihin, jolloin muodostuu tiiviisti sitoutuneita hiilikiteitä.
Käsittele pinta. Kuidun pinta hapetetaan sidosominaisuuksien parantamiseksi.
mitoitus. Kuidut päällystetään ja kelataan keloille. Ne ladataan sitten kehruukoneille, jotka kiertävät kuidut erikokoisiksi langoiksi.
Kuiduista voidaan muodostaa komposiittimateriaaleja sen sijaan, että ne kudottaisiin kankaiksi. Komposiitin muodostamiseksi voidaan käyttää lämpöä, painetta tai tyhjiötä kuitujen sitomiseksi muovipolymeeriin.
Harkittavia asioita
Hiilikuidun valmistuksessa on monia haasteita, kuten:
Kustannustehokkaampaa entisöintiä ja entisöintiä tarvitaan.
Pintakäsittelyprosessia on säädettävä huolellisesti, jotta vältetään kuoppien muodostuminen, jotka voivat johtaa kuituvirheisiin.
Tasaisen laadun varmistamiseksi tarvitaan tiukkaa valvontaa.
Hiilikuidun vahvan johtavuuden vuoksi sähkölaitteissa voi esiintyä kipinöintiä ja oikosulkuja.
Terveys- ja turvallisuusongelmat, kuten ihoärsytys ja hengitysvaikeudet.
