탄소 섬유는 어떻게 만들어집니까?

탄소 섬유로 만들 수 있는 가능성은 무궁무진합니다. 가볍고 강하며 어떤 형태로든 조작하기 쉽습니다. 탄소 섬유의 다재다능함은 그것이 어떻게 만들어지고 무엇으로 만들어졌는지 모두에 기인할 수 있습니다. 탄소 섬유가 다음 프로젝트를 만드는 데 사용되기 전에 정확히 어떻게 제조되는지 분석해 보겠습니다.

자료

탄소 섬유의 기본 구성 요소는 유기 폴리머와 결합된 탄소입니다. 탄소 섬유는 제조 산업에 비교적 새로운 소재로, 소재 제작을 전문으로 하는 회사는 소수에 불과합니다. 각 제조업체는 공식이 약간 다르며 특정 조합을 영업 비밀로 보호합니다.

그러나 탄소 섬유는 일반적으로 PAN(폴리아크릴로니트릴), 레이온 또는 석유 피치를 사용하여 만들어집니다. 이 물질은 모두 유기 고분자로 탄소 원자에 의해 함께 묶인 분자의 긴 끈입니다. 탄소 섬유를 만드는 데 사용되는 특정 재료는 재료의 품질, 등급에 영향을 미치며 특정 효과를 일으킬 수 있습니다.

프로세스

전체 탄소 섬유의 약 90%가 PAN 가공을 통해 생산됩니다. 가장 일반적이기 때문에 이 자료에 중점을 둘 것입니다. 탄소 섬유 제조 공정에서 PAN은 탄소 섬유를 만드는 데 사용되는 원료인 "전구체"라고 합니다.

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안정화 :시작하려면 분자 사이에 열적으로 더 안정적인 사다리 결합을 생성하기 위해 섬유를 화학적으로 조작해야 합니다. 섬유는 30분에서 1시간 30분 동안 390° - 590°F로 가열됩니다. 섬유는 공기에서 산소 분자를 집어들고 원자 결합 패턴을 재배열합니다.

탄화 :재료가 안정화된 후 전구체를 긴 가닥으로 당겨 1,830° – 5,500°F로 가열합니다. 이번에는 산소가 완전히 제거됩니다. 산소가 없으면 극도의 열이 섬유를 태우지 않고 오히려 원자가 격렬하게 진동하여 거의 모든 비탄소 원자를 방출합니다. 탄화는 거의 모든 탄소의 길고 단단히 결합된 사슬을 남깁니다.

치료 :탄화 공정은 탄소 섬유 복합 재료를 만드는 데 사용되는 에폭시 및 기타 재료와 잘 결합되지 않는 표면을 가진 섬유를 남깁니다. 이를 해결하기 위해 표면이 약간 산화됩니다. 이것은 두 가지를 달성합니다. 첫째, 더 나은 화학적 결합 특성과 둘째, 기계적 결합에 더 나은 에칭/거친 표면입니다. 산화 과정은 여러 가지 방법으로 완료할 수 있지만 섬유 손상으로 이어질 수 있는 작은 표면 결함을 피하기 위해 주의 깊게 수행해야 합니다.

크기 조정 :탄소섬유 제조의 마지막 단계는 감거나 짜는 과정에서 섬유가 손상되지 않도록 코팅하는 것인데, 이를 사이징(sizing)이라고 합니다. 코팅 재료는 다양하며 복합 재료를 형성하는 데 사용되는 접착제와 호환되도록 선택됩니다. 코팅 재료의 예로는 에폭시, 폴리에스터, 나일론, 우레탄 등이 있습니다. 여기에서 섬유가 꼬이거나 다양한 크기의 로프로 짜여집니다.

탄소 섬유가 어떻게 만들어지는지 조금 더 알게 되었으니 이제 적용해 보겠습니다. 탄소 섬유가 다음 프로젝트를 개선하고 잠재적으로 비용을 절약할 수 있는 방법에 대해 알아보려면 전화주세요!

<강한>

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