Uhlíkové vlákno, tiež známe ako grafitové vlákno alebo uhlíkový grafit, je vyrobené z veľmi jemných vlákien uhlíkového prvku. Uhlíkové vlákno má vysokú pevnosť v ťahu a je veľmi pevné na svoju veľkosť. Je to tiež veľmi ľahký materiál.
Priemer každého vlákna je {{0}} mikrónov. Aby ste mali predstavu, aký je malý, jeden mikrón sa rovná 0,0001 mm. Vlákno pavučiny má priemer 3 až 8 mikrónov.
Funkcie a aplikácie
Uhlíkové vlákno je dvakrát tvrdšie a päťkrát pevnejšie ako oceľ. Ďalšou vlastnosťou je ich vysoký stupeň chemickej odolnosti, odolnosť voči vysokej teplote a nízka tepelná rozťažnosť.
Uhlíkové vlákno je dôležitým strojárskym materiálom pri výrobe lietadiel, vysokovýkonných vozidiel, športových potrieb a hudobných nástrojov.
Ako sa vyrába uhlíkové vlákno
Uhlíkové vlákno je vyrobené z organických polymérov. Tieto polyméry sa skladajú z dlhých reťazcov molekúl spojených atómami uhlíka. Približne 90 % uhlíkových vlákien sa vyrába procesom polyakrylonitrilu (PAN). Zvyšných 10 % sa vyrába s použitím umelých hodvábov alebo ropných bitúmenov.
Plyny, kvapaliny a iné materiály používané vo výrobnom procese vytvárajú určité efekty, kvality a triedy uhlíkových vlákien. Najvyššie triedy uhlíkových vlákien s optimálnymi modulovými vlastnosťami sa používajú v náročných aplikáciách, ako je letecký priemysel.
Výrobcovia uhlíkových vlákien sa líšia v mixe surovín, ktoré používajú. Svoje špecifické recepty často považujú za obchodné tajomstvo.
výrobný proces
Počas výrobného procesu sa suroviny nazývané prekurzory ťahajú do zväzkov dlhých vlákien. Vlákna sú potom tkané do tkaniny. Možno ich tiež kombinovať s inými materiálmi, navíjať vlákna alebo tvarovať do požadovaného tvaru a veľkosti.
Výrobný proces je nasledovný:
Točiť sa. PAN sa zmieša s ostatnými prísadami a spria sa do vlákien, ktoré sa potom perú a naťahujú.
Stabilizovať. Chemické zmeny na stabilizáciu väzieb.
Karbonizácia. Stabilizačné vlákna sa zahrejú na veľmi vysoké teploty, pričom sa vytvoria pevne spojené kryštály uhlíka.
Ošetrite povrch. Povrch vlákna je oxidovaný, aby sa zlepšili lepiace vlastnosti.
dimenzovanie. Vlákna sú potiahnuté a navinuté na cievky. Potom sa naložia na spriadacie stroje, ktoré vlákna skrútia do priadzí rôznych veľkostí.
Vlákna môžu byť tvarované do kompozitných materiálov a nie tkané do tkanín. Na vytvorenie kompozitu sa môže použiť teplo, tlak alebo vákuum na spojenie vlákien s plastovým polymérom.
