製造方法：炭素繊維製造の技術

炭素繊維のようなものはありません。炭素繊維の製造はユニークな方法であり、詳細に検討すると魅力的です。

炭素繊維のすべてを学ぶには、以下を読み続けてください。

炭素繊維製造の概要

他の素材と同様に、高品質の炭素繊維は基本成分であるポリアクリロニトリル（PAN）から始まります。炭素繊維の90％はそれから作られています。他の10％–石油ピッチまたはレーヨン。

メーカーは、さまざまな液体や気体を使用して炭素繊維を製造しています。紡績中、炭素繊維製造PANは他の成分と混合して紡績されて繊維になります。その後、繊維が洗浄されて伸ばされます。

次は安定化です。このステップでは、繊維が30〜120分間で390〜590°Fに加熱されます。この段階では、いくつかのことが起こります。

まず、繊維は空気の酸素分子を取得します。そうすることで、原子結合パターンは化学反応の過程で再配列します。商業的安定化プロセスで使用される技術と機器は、プロセスごとに異なります。

一部のプロセスでは、加熱されたチャンバーを通して繊維を引き出します。他の人はそれらをホットローラーを横切って緩い材料に通します。

安定した後、炭化が起こります。安定化された繊維は、無酸素ガス混合物を使用して、1,830〜5,500°Fの高温の炉に数分間加熱されます。酸素がないため、繊維の燃焼が止まります。

繊維を加熱すると、非炭素原子、さらには一部の炭素原子が落下します。これは、アンモニア、水蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素、窒素、水素などのガスの形をとります。非炭素原子が逃げる間、残っている炭素原子は密接に結合した炭素結晶を作ります。

製造プロセスはそれだけではありません。

繊維が炭化すると、表面はやや酸化します。表面に酸素原子を追加すると、より多くの化学結合が可能になります。また、表面を粗くしてエッチングし、より優れた機械的結合を促進します。

製造業者は、繊維を二酸化炭素、空気、オゾン、またはその他のガスに入れることによって繊維を酸化します。または、硝酸や次亜塩素酸ナトリウムなどの液体を使用します。

ファイバーは、導電性材料のバスでプラス端子にして、電解コーティングすることもできます。メーカーは常に、ピットやその他の小さな表面欠陥が形成されないように、表面処理を注意深く制御する必要があります。これらにより、ファイバーが故障する可能性があります。

炭素繊維製造プロセスの最後のステップはサイジングです。これは、織りや巻き取り中の損傷から繊維を保護するために繊維をコーティングするプロセスです。コーティング材料は、複合材料の製造に使用される接着剤と連動します。

コーティングされた繊維は、手作りの製品を作る最後のミニステップでボビンに手で巻かれます。最後に、ボビンが機械内で回転し、繊維が糸になります。

ご覧のとおり、炭素繊維の製造プロセスは、炭素繊維の完成に向けた慎重かつ慎重な旅です。炭素繊維用に設計された、綿密に計画され、計算された、高度に科学的な進歩。

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