Kā tiek ražota oglekļa šķiedra?

Oglekļa šķiedra, ko sauc arī par grafīta šķiedru vai oglekļa grafītu, ir izgatavota no ļoti plānām elementa oglekļa šķiedrām. Oglekļa šķiedrām ir augsta stiepes izturība, un tās ir ļoti spēcīgas to izmēram. Tas ir arī ļoti viegls materiāls.

 

Katras šķiedras diametrs ir {{0}} mikroni. Lai saprastu, cik mazs tas ir, viens mikrons ir 0,0001 milimetrs. Viena zirnekļa tīkla zīda šķipsna ir no 3 līdz 8 mikroniem.

 

Raksturojums un pielietojums

Oglekļa šķiedras ir divas reizes stingrākas un piecas reizes stiprākas nekā tērauds. Vēl viena īpašība ir tā, ka tie ir ļoti ķīmiski izturīgi un tiem piemīt augsta temperatūras tolerance un zema termiskā izplešanās.

 

Oglekļa šķiedras ir svarīgi inženiertehniskie materiāli, ja runa ir par lidmašīnu, augstas veiktspējas transportlīdzekļu, sporta aprīkojuma un mūzikas instrumentu būvniecību, kā arī daudzām citām lietām.

 

Kā tiek izgatavota oglekļa šķiedra

Oglekļa šķiedra ir izgatavota no organiskiem polimēriem. Šie polimēri sastāv no garām molekulu virknēm, ko satur oglekļa atomi. Apmēram 90 procenti oglekļa šķiedru ir izgatavoti no poliakrilnitrila (PAN) procesa. Atlikušie 10 procenti ir izgatavoti no viskozes vai naftas piķa procesa.

 

Ražošanas procesā izmantotās gāzes, šķidrumi un citi materiāli rada noteiktus oglekļa šķiedras efektus, īpašības un klases. Augstākās kvalitātes oglekļa šķiedra ar vislabākajām moduļa īpašībām tiek izmantota prasīgos lietojumos, piemēram, kosmosa rūpniecībā.

 

Oglekļa šķiedras ražotāji atšķiras viens no otra izmantoto izejvielu kombināciju ziņā. Viņi parasti uzskata savus īpašos formulējumus par komercnoslēpumiem.

 

Ražošanas process

Ražošanas procesā izejvielas, ko sauc par prekursoriem, ievelk garos šķiedru pavedienos. Pēc tam šķiedras tiek ieaustas audumā. Tos var arī kombinēt ar citiem materiāliem, kas tiek savīti ar kvēldiegu vai veidoti vēlamās formās un izmēros.

 

Ražošanas process notiek šādi:

 

Vērpšana. PAN sajauc ar citām sastāvdaļām un sagriež šķiedrās, kuras nomazgā un izstiepj.

Stabilizējošs. Ķīmiskās izmaiņas, lai stabilizētu saiti.

Karbonizēšana. Stabilizētas šķiedras, kas uzkarsētas līdz ļoti augstai temperatūrai, veidojot cieši savienotus oglekļa kristālus.

Virsmas apstrāde. Šķiedru virsma tiek oksidēta, lai uzlabotu saķeres īpašības.

Izmēru noteikšana. Šķiedras ir pārklātas un uztītas uz spolēm. Pēc tam tos iekrauj vērpšanas mašīnās, kas šķiedras savērpj dažāda izmēra pavedienos.

 

Tā vietā, lai šķiedras tiktu ieaustas audumos, tās var veidot kompozītmateriālos. Lai veidotu kompozītmateriālus, var izmantot siltumu, spiedienu vai vakuumu, lai savienotu šķiedras kopā ar plastmasas polimēru.

 

Lietas, kas jāņem vērā

Oglekļa šķiedru ražošanai ir vairākas problēmas, tostarp:

 

Nepieciešamība pēc rentablākas atjaunošanas un remonta.

Virsmas apstrādes process ir rūpīgi jāregulē, lai izvairītos no bedru veidošanās, kas var izraisīt bojātas šķiedras.

Lai nodrošinātu nemainīgu kvalitāti, ir nepieciešama stingra kontrole.

Loka un īssavienojumi elektroiekārtās oglekļa šķiedru spēcīgās elektrovadītspējas dēļ.

Veselības un drošības jautājumi, tostarp ādas kairinājums un elpošanas problēmas.