คาร์บอนไฟเบอร์: เทคโนโลยีการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ในรัสเซีย, ผงสำหรับอุดรูและทำความร้อนใต้พื้นด้วยคาร์บอนไฟเบอร์, ความหนาแน่นและลักษณะของคาร์บอนไฟเบอร์

2024 ผู้เขียน: Beatrice Philips | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-09 13:47

การรู้ทุกอย่างเกี่ยวกับคาร์บอนไฟเบอร์เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับคนทันสมัยทุกคน การทำความเข้าใจเทคโนโลยีการผลิตคาร์บอนในรัสเซีย ความหนาแน่นและลักษณะอื่นๆ ของคาร์บอนไฟเบอร์จะทำให้เข้าใจขอบเขตของการใช้งานได้ง่ายขึ้นและตัดสินใจเลือกได้อย่างถูกต้อง นอกจากนี้ คุณควรค้นหาทุกอย่างเกี่ยวกับผงสำหรับอุดรูและการทำความร้อนใต้พื้นด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ เกี่ยวกับผู้ผลิตต่างประเทศของผลิตภัณฑ์นี้และเกี่ยวกับการใช้งานที่หลากหลาย

ลักษณะเฉพาะ

ชื่อคาร์บอนไฟเบอร์และคาร์บอนไฟเบอร์และในหลายแหล่งรวมถึงคาร์บอนไฟเบอร์นั้นเป็นเรื่องธรรมดามาก แต่ความคิดเกี่ยวกับลักษณะที่แท้จริงของวัสดุเหล่านี้และความเป็นไปได้ในการใช้งานนั้นแตกต่างกันมากสำหรับคนจำนวนมาก จากมุมมองทางเทคนิค วัสดุนี้ประกอบขึ้นจากเกลียวที่มีหน้าตัดไม่น้อยกว่า 5 และไม่เกิน 15 ไมครอน … องค์ประกอบเกือบทั้งหมดประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน - จึงเป็นที่มาของชื่อ อะตอมเหล่านี้เองถูกจัดกลุ่มเป็นผลึกที่คมชัดซึ่งก่อตัวเป็นเส้นคู่ขนาน

การออกแบบนี้ให้ความต้านทานแรงดึงสูงมาก คาร์บอนไฟเบอร์ไม่ใช่สิ่งประดิษฐ์ใหม่ทั้งหมด Edison ได้รับและใช้ตัวอย่างแรกของวัสดุที่คล้ายคลึงกัน ต่อมาในช่วงกลางของศตวรรษที่ 20 คาร์บอนไฟเบอร์ได้รับการฟื้นฟู - และตั้งแต่นั้นมาการใช้งานก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ตอนนี้คาร์บอนไฟเบอร์ทำมาจากวัตถุดิบที่ค่อนข้างต่างกัน ดังนั้นคุณสมบัติของเส้นใยจึงอาจแตกต่างกันอย่างมาก

องค์ประกอบและคุณสมบัติทางกายภาพ

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของคาร์บอนไฟเบอร์ยังคงอยู่ ทนความร้อนได้ดีเยี่ยม … แม้ว่าสารจะได้รับความร้อนสูงถึง 1600 - 2000 องศา แต่หากไม่มีออกซิเจนในสิ่งแวดล้อมพารามิเตอร์ของมันจะไม่เปลี่ยนแปลง ความหนาแน่นของวัสดุนี้ ร่วมกับปกติ ยังเป็นเส้นตรง (วัดในเท็กซ์ที่เรียกว่า) ด้วยความหนาแน่นเชิงเส้น 600 เท็กซ์ มวลของราง 1 กม. จะเท่ากับ 600 กรัม ในหลายกรณี โมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุ หรืออย่างที่พวกเขาบอกว่า โมดูลัสของ Young ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งเช่นกัน

สำหรับไฟเบอร์ที่มีความแข็งแรงสูง ตัวเลขนี้มีตั้งแต่ 200 ถึง 250 GPa คาร์บอนไฟเบอร์โมดูลัสสูงที่ทำขึ้นจาก PAN มีโมดูลัสยืดหยุ่นประมาณ 400 GPa สำหรับสารละลายคริสตัลเหลว พารามิเตอร์นี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 400 ถึง 700 GPa โมดูลัสยืดหยุ่นคำนวณจากการประมาณค่าเมื่อผลึกกราไฟท์แต่ละตัวถูกยืดออก การวางแนวของระนาบอะตอมถูกกำหนดโดยใช้การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์

แรงตึงผิวเริ่มต้นคือ 0.86 N / m เมื่อแปรรูปวัสดุเพื่อให้ได้เส้นใยโลหะผสม ตัวเลขนี้จะเพิ่มขึ้นเป็น 1.0 N / m การวัดโดยวิธีการขึ้นของเส้นเลือดฝอยช่วยในการกำหนดพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง อุณหภูมิหลอมเหลวของเส้นใยตามพิทช์ปิโตรเลียมคือ 200 องศา การปั่นจะเกิดขึ้นที่ประมาณ 250 องศา; จุดหลอมเหลวของเส้นใยประเภทอื่นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบโดยตรง

ความกว้างสูงสุดของผ้าคาร์บอนขึ้นอยู่กับข้อกำหนดทางเทคโนโลยีและความแตกต่าง สำหรับผู้ผลิตหลายราย มีขนาด 100 หรือ 125 ซม. สำหรับความแรงของแกนจะเท่ากับ:

• สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งแรงสูงตาม PAN จาก 3000 ถึง 3500 MPa
• สำหรับเส้นใยที่มีการยืดตัวอย่างมีนัยสำคัญ 4500 MPa อย่างเคร่งครัด
• สำหรับวัสดุโมดูลัสสูงตั้งแต่ 2000 ถึง 4500 MPa

การคำนวณทางทฤษฎีของความคงตัวของคริสตัลภายใต้แรงดึงไปยังระนาบอะตอมของโครงตาข่ายให้ค่าประมาณ 180 GPa ขีด จำกัด ในทางปฏิบัติที่คาดหวังคือ 100 GPa อย่างไรก็ตาม การทดลองยังไม่ได้รับการยืนยันว่ามีระดับมากกว่า 20 GPaความแข็งแรงที่แท้จริงของคาร์บอนไฟเบอร์ถูกจำกัดด้วยข้อบกพร่องทางกลและความแตกต่างของกระบวนการผลิต ความต้านทานแรงดึงของส่วนที่มีความยาว 1/10 มม. ที่กำหนดไว้ในการศึกษาภาคปฏิบัติจะอยู่ที่ 9 ถึง 10 GPa

คาร์บอนไฟเบอร์ T30 สมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ วัสดุนี้ใช้เป็นหลักในการผลิตแท่ง โซลูชันนี้โดดเด่นด้วยความเบาและความสมดุลที่ยอดเยี่ยม ดัชนี T30 แสดงถึงโมดูลัสความยืดหยุ่น 30 ตัน

กระบวนการผลิตที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นช่วยให้คุณได้ผลิตภัณฑ์ระดับ T35 เป็นต้น

เทคโนโลยีการผลิต

คาร์บอนไฟเบอร์สามารถผลิตได้จากโพลีเมอร์หลายประเภท โหมดการประมวลผลกำหนดวัสดุดังกล่าวสองประเภทหลัก - ประเภทถ่านและกราไฟท์ มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างไฟเบอร์ที่ได้จาก PAN และพิทช์ประเภทต่างๆ เส้นใยคาร์บอนคุณภาพ ทั้งความแข็งแรงสูงและโมดูลัสสูง สามารถมีระดับความแข็งและโมดูลัสต่างกันได้ เป็นเรื่องปกติที่จะอ้างถึงแบรนด์ต่างๆ

เส้นใยทำในรูปแบบเส้นใยหรือมัด พวกมันถูกสร้างขึ้นจากเส้นใยต่อเนื่อง 1,000 ถึง 10,000 เส้น ผ้าจากเส้นใยเหล่านี้สามารถผลิตได้ เช่น เชือกลาก (ในกรณีนี้ จำนวนเส้นใยจะยิ่งมากขึ้น) วัตถุดิบเริ่มต้นไม่เพียงแต่เป็นเส้นใยธรรมดาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเม็ดคริสตัลเหลวและโพลีอะคริโลไนไตรล์ด้วย ขั้นตอนการผลิตหมายถึงการผลิตเส้นใยดั้งเดิมก่อน จากนั้นจึงนำไปให้ความร้อนในอากาศที่ 200 - 300 องศา

ในกรณีของ PAN กระบวนการนี้เรียกว่าการปรับสภาพก่อนหรือการปรับปรุงการทนไฟ หลังจากขั้นตอนดังกล่าว สนามได้รับคุณสมบัติที่สำคัญเช่นการหลอมได้ เส้นใยถูกออกซิไดซ์บางส่วน โหมดการให้ความร้อนเพิ่มเติมกำหนดว่าจะอยู่ในกลุ่มคาร์บอนหรือแกรไฟต์ การสิ้นสุดของงานหมายถึงการให้พื้นผิวมีคุณสมบัติที่จำเป็น หลังจากนั้นจึงเสร็จสิ้นหรือปรับขนาด

การเกิดออกซิเดชันในอากาศช่วยเพิ่มการทนไฟ ไม่เพียงแต่เป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันเท่านั้น การมีส่วนร่วมไม่ได้เกิดขึ้นจากการดีไฮโดรจีเนชันบางส่วนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเชื่อมขวางระหว่างโมเลกุลและกระบวนการอื่นๆ ด้วย นอกจากนี้ ความอ่อนไหวของวัสดุต่อการหลอมเหลวและการระเหยของอะตอมคาร์บอนจะลดลง การทำให้เป็นคาร์บอน (ในระยะอุณหภูมิสูง) จะมาพร้อมกับการทำให้เป็นแก๊สและการหลบหนีของอะตอมแปลกปลอมทั้งหมด

เส้นใย PAN ถูกทำให้ร้อนถึง 200 - 300 องศาในที่ที่มีอากาศเปลี่ยนเป็นสีดำ

คาร์บอนไดออกไซด์ที่ตามมาจะดำเนินการในสภาพแวดล้อมไนโตรเจนที่ 1,000 - 1500 องศา ระดับความร้อนที่เหมาะสมที่สุดตามที่นักเทคโนโลยีจำนวนหนึ่งระบุว่าคือ 1200 - 1400 องศา ไฟเบอร์โมดูลัสสูงจะต้องได้รับความร้อนสูงถึงประมาณ 2500 องศา ในขั้นตอนเบื้องต้น PAN ได้รับโครงสร้างจุลภาคแบบแลดเดอร์ การควบแน่นที่ระดับโมเลกุลพร้อมกับการปรากฏตัวของสารอะโรมาติกโพลีไซคลิกเป็น "ความรับผิดชอบ" สำหรับการเกิดขึ้น

ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น โครงสร้างของประเภทไซคลิกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หลังจากสิ้นสุดการอบชุบด้วยความร้อนตามเทคโนโลยีแล้ว การจัดเรียงตัวของโมเลกุลหรือชิ้นส่วนอะโรมาติกจะทำให้แกนหลักขนานกับแกนไฟเบอร์ ความตึงเครียดป้องกันไม่ให้ระดับการปฐมนิเทศตก ลักษณะเฉพาะของการสลายตัวของ PAN ระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนจะพิจารณาจากความเข้มข้นของโมโนเมอร์ที่ต่อกิ่ง เส้นใยแต่ละประเภทจะกำหนดเงื่อนไขการประมวลผลเบื้องต้น

ระยะพิทช์ปิโตรเลียมที่เป็นผลึกเหลวต้องเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 350 ถึง 400 องศาเป็นเวลานาน โหมดนี้จะนำไปสู่การควบแน่นของโมเลกุลโพลีไซคลิก มวลของพวกมันเพิ่มขึ้นและค่อยๆเกาะติดกัน (ด้วยการก่อตัวของทรงกลม) หากความร้อนไม่หยุด สเฟียรูไลต์จะเติบโต น้ำหนักโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น และผลที่ได้คือการก่อตัวของเฟสผลึกเหลวอย่างต่อเนื่อง คริสตัลสามารถละลายได้ในควิโนลีนในบางครั้ง แต่โดยปกติแล้วจะไม่ละลายทั้งในและในไพริดีน (ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของเทคโนโลยี)

เส้นใยที่ได้จากพิตคริสตัลเหลวที่มีผลึกเหลว 55 - 65% ไหลเป็นพลาสติกการหมุนจะดำเนินการที่ 350 - 400 องศา โครงสร้างที่มีการวางแนวสูงเกิดขึ้นจากการให้ความร้อนในบรรยากาศอากาศที่ 200 - 350 องศาและคงไว้ซึ่งบรรยากาศเฉื่อย เส้นใยของแบรนด์ Thornel P-55 จะต้องได้รับความร้อนสูงถึง 2,000 องศา ยิ่งโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง อุณหภูมิก็จะยิ่งสูงขึ้น

เมื่อเร็ว ๆ นี้งานทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมให้ความสำคัญกับเทคโนโลยีโดยใช้ไฮโดรจิเนชันมากขึ้นเรื่อย ๆ การผลิตเส้นใยในขั้นต้นมักทำได้โดยการเติมไฮโดรเจนด้วยส่วนผสมของถ่านหินทาร์พิตช์และกัมแนฟทาลิก ในกรณีนี้ ควรมีเตตระไฮโดรควิโนลีน อุณหภูมิในการประมวลผลคือ 380 - 500 องศา ของแข็งสามารถกำจัดออกได้โดยการกรองและหมุนเหวี่ยง จากนั้นสนามจะหนาขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น สำหรับการผลิตคาร์บอนนั้นจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ค่อนข้างหลากหลาย (ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยี):

• ชั้นที่กระจายสุญญากาศ
• ปั๊ม;
• สายรัดปิดผนึก;
• โต๊ะทำงาน;
• กับดัก;
• ตาข่ายนำไฟฟ้า
• ฟิล์มสูญญากาศ
• พรีเพก;
• หม้อนึ่งความดัน

รีวิวตลาด

ผู้ผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ต่อไปนี้เป็นผู้นำในตลาดโลก:

• Thornell, Fortafil และ Celion (สหรัฐอเมริกา);
• Grafil และ Modmore (อังกฤษ);
• Kureha-Lone และ Toreika (ญี่ปุ่น);
• Cytec อุตสาหกรรม;
• เฮ็กซ์เซล;
• เอสจีแอล กรุ๊ป;
• อุตสาหกรรมโทเร;
• โซลเทค;
• มิตซูบิชิเรยอน.

วันนี้ผลิตคาร์บอนในรัสเซีย:

• โรงงาน Chelyabinsk ของวัสดุคาร์บอนและคอมโพสิต
• การผลิตคาร์บอนบาลาโคโว;
• NPK คิมโปรมินซินีริง;
• องค์กร Saratov "เริ่มต้น"

ผลิตภัณฑ์และการใช้งาน

คาร์บอนไฟเบอร์ใช้ในการเสริมแรงแบบคอมโพสิต เป็นเรื่องปกติที่จะใช้เพื่อรับ:

• ผ้าสองทิศทาง
• ผ้าดีไซเนอร์;
• เนื้อเยื่อแกนและสี่แกน
• ผ้าไม่ทอ
• เทปทิศทางเดียว
• พรีเพก;
• การเสริมแรงภายนอก
• ไฟเบอร์;
• สายรัด

นวัตกรรมที่ค่อนข้างจริงจังในตอนนี้คือ พื้นอุ่นอินฟราเรด ในกรณีนี้จะใช้วัสดุแทนลวดโลหะแบบเดิม สามารถสร้างความร้อนได้มากกว่าถึง 3 เท่า อีกทั้งยังลดการใช้พลังงานลงประมาณ 50% ผู้ที่ชื่นชอบการสร้างแบบจำลองเทคนิคที่ซับซ้อนมักใช้ท่อคาร์บอนที่ได้จากการพัน ผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นที่ต้องการของผู้ผลิตรถยนต์และอุปกรณ์อื่นๆ เส้นใยคาร์บอนมักใช้สำหรับเบรกมือ เป็นต้น นอกจากนี้ ตามเนื้อหานี้ รับ:

• ชิ้นส่วนสำหรับโมเดลเครื่องบิน
• หมวกแบบชิ้นเดียว;
• จักรยาน;
• ชิ้นส่วนสำหรับปรับแต่งรถยนต์และรถจักรยานยนต์

แผงผ้าคาร์บอนมีความแข็งกว่าอลูมิเนียม 18% และมากกว่าเหล็กโครงสร้าง 14% … จำเป็นต้องใช้ปลอกหุ้มที่ยึดตามวัสดุนี้เพื่อให้ได้ท่อและท่อที่มีหน้าตัดแบบแปรผัน ผลิตภัณฑ์เกลียวของโปรไฟล์ต่างๆ พวกเขายังใช้สำหรับการผลิตและซ่อมแซมไม้กอล์ฟ นอกจากนี้ยังควรค่าแก่การชี้ให้เห็นถึงการใช้งาน ในการผลิตเคสที่ทนทานเป็นพิเศษสำหรับสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์อื่นๆ ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวมักจะมีลักษณะพิเศษและมีคุณสมบัติการตกแต่งที่ดีขึ้น

สำหรับผงประเภทกราไฟท์ที่กระจัดกระจายนั้นจำเป็น:

• เมื่อได้รับการเคลือบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
• เมื่อปล่อยกาวประเภทต่างๆ
• เมื่อเสริมแรงแม่พิมพ์และชิ้นส่วนอื่นๆ

สีโป๊วคาร์บอนไฟเบอร์ดีกว่าสีโป๊วแบบดั้งเดิมในหลายๆ ด้าน ผู้เชี่ยวชาญหลายคนชื่นชมการผสมผสานนี้ในด้านความยืดหยุ่นและความแข็งแรงทางกล องค์ประกอบนี้เหมาะสำหรับการปกปิดข้อบกพร่องที่ลึก แท่งคาร์บอนหรือแท่งคาร์บอนมีความแข็งแรง น้ำหนักเบา และใช้งานได้ยาวนาน วัสดุดังกล่าวจำเป็นสำหรับ:

• การบิน;
• อุตสาหกรรมจรวด
• การปล่อยอุปกรณ์กีฬา

โดยไพโรไลซิสของเกลือกรดคาร์บอกซิลิก สามารถรับคีโตนและอัลดีไฮด์ได้ คุณสมบัติทางความร้อนที่ดีเยี่ยมของคาร์บอนไฟเบอร์ทำให้สามารถใช้ในเครื่องทำความร้อนและแผ่นทำความร้อนได้ เครื่องทำความร้อนดังกล่าว:

• ประหยัด;
• เชื่อถือได้;
• โดดเด่นด้วยประสิทธิภาพที่น่าประทับใจ
• อย่ากระจายรังสีอันตราย
• ค่อนข้างกะทัดรัด
• อัตโนมัติอย่างสมบูรณ์แบบ;
• ดำเนินการโดยไม่มีปัญหาที่ไม่จำเป็น
• อย่ากระจายเสียงรบกวนจากภายนอก

คอมโพสิตคาร์บอน - คาร์บอนใช้ในการผลิต:

• รองรับถ้วยใส่ตัวอย่าง;
• ชิ้นส่วนเรียวสำหรับเตาหลอมสูญญากาศ
• ชิ้นส่วนท่อสำหรับพวกเขา

พื้นที่ใช้งานเพิ่มเติม ได้แก่:

• มีดทำเอง
• ใช้สำหรับวาล์วกลีบบนเครื่องยนต์
• ใช้ในการก่อสร้าง

ผู้สร้างสมัยใหม่ใช้วัสดุนี้มานานแล้วไม่เพียง แต่สำหรับการเสริมแรงภายนอกเท่านั้น มันเป็นสิ่งจำเป็นในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับบ้านหินและสระว่ายน้ำ ชั้นเสริมแรงติดกาวช่วยคืนคุณภาพของการรองรับและคานในสะพาน นอกจากนี้ยังใช้ในการสร้างถังบำบัดน้ำเสียและจัดกรอบอ่างเก็บน้ำธรรมชาติเทียม เมื่อทำงานกับกระบะและบ่อไซโล

คุณยังสามารถซ่อมแซมที่จับเครื่องมือ, แก้ไขท่อ, แก้ไขขาเฟอร์นิเจอร์, ท่อ, ที่จับ, กล่องอุปกรณ์, ธรณีประตูหน้าต่าง และหน้าต่างพีวีซี