Hvordan laves kulfiber?

Også kaldet grafitfiber eller kulstofgrafit, kulfiber er lavet af meget tynde tråde af grundstoffet kulstof. Kulfibre har høj trækstyrke og er meget stærke for deres størrelse. Det er også et meget let materiale.

Hver fiber er {{0}} mikrometer i diameter. For at give en fornemmelse af, hvor lille det er, er en mikron 0,0001 millimeter. En streng edderkoppesilke er mellem 3 og 8 mikron.

Karakteristika og anvendelse

Kulfibre er dobbelt så stive og fem gange så stærke som stål. Et andet kendetegn er, at de er meget kemisk resistente og har høj temperaturtolerance med lav termisk udvidelse.

Kulfibre er vigtige ingeniørmaterialer, når det kommer til at bygge fly, højtydende køretøjer, sportsudstyr og musikinstrumenter, blandt mange andre ting.

Hvordan kulfiber er lavet

Kulfiber er lavet af organiske polymerer. Disse polymerer består af lange strenge af molekyler, der holdes sammen af ​​kulstofatomer. Omkring 90 procent af kulfibrene er lavet af polyacrylonitril (PAN) proces. De resterende 10 procent er lavet af rayon- eller petroleumsbegproces.

Gasser, væsker og andre materialer, der bruges i fremstillingsprocessen, skaber visse effekter, kvaliteter og kvaliteter af kulfiber. Den højeste kvalitet kulfiber med de bedste modulegenskaber bruges i krævende applikationer, såsom luftfartsindustrien.

Kulfiberproducenter adskiller sig fra hinanden med hensyn til de kombinationer af råmaterialer, de bruger. De behandler normalt deres specifikke formuleringer som forretningshemmeligheder.

Fremstillingsproces

I fremstillingsprocessen trækkes råvarerne, kaldet prækursorer, ind i lange tråde af fibre. Fibrene væves derefter ind i stof. De kan også kombineres med andre materialer, der er filamentviklet eller støbt i ønskede former og størrelser.

Fremstillingsprocessen forløber som følger:

Spinning. PAN blandes med andre ingredienser og spindes til fibre, som vaskes og strækkes.

Stabiliserende. Kemisk ændring for at stabilisere bindingen.

Karbonisering. Stabiliserede fibre opvarmet til en meget høj temperatur for at danne tæt bundne kulstofkrystaller.

Behandling af overfladen. Overfladen af ​​fibre er oxideret for at forbedre bindingsegenskaberne.

Dimensionering. Fibre er coatet og viklet på spoler. Disse bliver derefter læsset på spindemaskiner, der snoer fibrene til forskellige størrelser garner.

I stedet for at blive vævet ind i stoffer, kan fibre formes til kompositter. For at danne kompositmaterialer kan varme, tryk eller et vakuum bruges til at binde fibre sammen med en plastpolymer.

Ting at tage med i overvejelserne

Fremstillingen af ​​kulfiber rummer en række udfordringer, herunder:

Behovet for mere omkostningseffektiv genopretning og reparation.

Overfladebehandlingsprocessen skal reguleres nøje for at undgå at skabe gruber, der kan resultere i defekte fibre.

Tæt kontrol er påkrævet for at sikre ensartet kvalitet.

Lysbuer og kortslutninger i elektrisk udstyr på grund af kulfibernes stærke elektriske ledningsevne.

Sundheds- og sikkerhedsspørgsmål, herunder hudirritation og vejrtrækningsproblemer.