Ugljična vlakna, također poznata kao grafitna vlakna ili ugljični grafit, izrađena su od vrlo finih filamenata elementa ugljika. Karbonska vlakna imaju visoku vlačnu čvrstoću i vrlo su čvrsta za svoju veličinu. Također je vrlo lagan materijal.
Promjer svakog vlakna je {{0}} mikrona. Da bismo vam dali predodžbu koliko je mali, jedan mikron je jednak 0,0001 mm. Promjer paukove mreže je između 3 i 8 mikrona.
Značajke i primjene
Ugljična vlakna dvostruko su tvrđa i pet puta jača od čelika. Još jedna značajka je njihova visoka otpornost na kemikalije, otpornost na visoke temperature i nisko toplinsko širenje.
Ugljična vlakna su važan inženjerski materijal u proizvodnji zrakoplova, vozila visokih performansi, sportske opreme i glazbenih instrumenata.
Kako nastaju karbonska vlakna
Ugljična vlakna izrađena su od organskih polimera. Ti se polimeri sastoje od dugih nizova molekula međusobno povezanih ugljikovim atomima. Oko 90% karbonskih vlakana izrađeno je postupkom poliakrilonitrila (PAN). Preostalih 10% proizvodi se procesima rajona ili naftnog bitumena.
Plinovi, tekućine i drugi materijali korišteni u procesu proizvodnje proizvode određene učinke, kvalitete i stupnjeve karbonskih vlakana. Najviši stupnjevi karbonskih vlakana s optimalnim svojstvima modula koriste se u zahtjevnim aplikacijama kao što je zrakoplovna industrija.
Proizvođači karbonskih vlakana razlikuju se u mješavini sirovina koje koriste. Svoje specifične recepte često tretiraju kao poslovne tajne.
proizvodni proces
Tijekom procesa proizvodnje, sirovine koje se nazivaju prekursori uvlače se u dugačke snopove vlakana. Vlakna su zatim utkana u tkaninu. Također se mogu kombinirati s drugim materijalima, namotati ili oblikovati u željeni oblik i veličinu.
Proces proizvodnje je sljedeći:
Rotirati. PAN se miješa s ostalim sastojcima i prede u vlakna koja se zatim peru i rastežu.
Stabilizirati. Kemijske promjene za stabilizaciju veza.
Pougljenjivanje. Stabilizirajuća vlakna se zagrijavaju do vrlo visokih temperatura, tvoreći čvrsto povezane kristale ugljika.
Obradite površinu. Površina vlakana je oksidirana kako bi se poboljšala svojstva lijepljenja.
dimenzioniranje. Vlakna su premazana i namotana na kolute. Zatim se utovaruju na strojeve za predenje, koji upredaju vlakna u pređe različitih veličina.
Vlakna se mogu oblikovati u kompozitne materijale, a ne utkati u tkanine. Za formiranje kompozita, toplina, pritisak ili vakuum mogu se koristiti za spajanje vlakana na plastični polimer.
Stvari koje treba razmotriti
Proizvodnja karbonskih vlakana suočava se s mnogim izazovima, uključujući:
Potrebna je isplativija obnova i restauracija.
Proces površinske obrade mora biti pažljivo reguliran kako bi se izbjeglo stvaranje rupa koje bi mogle dovesti do oštećenja vlakana.
Potrebna je stroga kontrola kako bi se osigurala dosljedna kvaliteta.
Zbog jake vodljivosti karbonskih vlakana, u električnoj opremi može doći do luka i kratkih spojeva.
Zdravstvena i sigurnosna pitanja kao što su iritacija kože i respiratorni problemi.
