炭素繊維の種類と製造工程

炭素繊維 (CF) は直径約 5～10 マイクロメートルの繊維で、ほとんどが炭素原子で構成されています。

炭素繊維にはいくつかの利点があります:

• 高剛性 、
• 高い引張強度 、
• 軽量 そして
• 高い耐薬品性 .

この記事を読めば、主な分類がわかります 炭素繊維の原材料 必要であり、その詳細な製造プロセスについて学びます。

そうは言っても、炭素繊維製品の品質をすばやく識別し、製造プロセス全体をより効率的に把握できます.

1.炭素繊維の一般分類

A.引張弾性率に基づく

引張弾性率 繊維の量は、炭素繊維を分類するための重要な基準です。

基本的に、引張弾性率は「弾性率」の略です 「これは、特定の直径の繊維の硬さ、または伸張に対する抵抗の尺度を意味し、数字が大きいほど繊維が硬くなります。

B.引張弾性率の昇順に基づく

昇順のその他の分類 引張弾性率には、「標準弾性率」、「中間弾性率」、「高弾性率」、および「超高弾性率」が含まれます。

例えば、超高弾性率炭素繊維は、５億～１０億ｋＰａの引張弾性率を有する。比較として、鋼の引張弾性率は約 2 億 kPa です。したがって、最強の炭素繊維 鋼鉄の約5倍の強度があります .

2.製造工程に必要な原材料は何ですか?

炭素繊維の原料は前駆体です .

A.ポリアクリロニトリル

炭素繊維の約 90% は ポリアクリロニトリル から作られています .

B.レーヨンまたは石油ピッチ

そして残りの10%はレーヨン または石油ピッチ .これらの材料はすべて有機ポリマーであり、炭素原子によって結合された長い分子列を特徴としています。

C.気体と液体

製造工程中、さまざまなガス と液体

これらの材料の一部は、特定の効果を得るために繊維と反応する必要があります。ただし、他の材料は繊維と反応したり、特定の反応を防いだりする必要はありません。

前駆体と同様に、これらのプロセス材料の多くの正確な組成は企業秘密です.

3.炭素繊維の製造工程

炭素繊維の製造プロセスは一部化学です そして一部機械的 .

前駆体は長いストランドまたは繊維に引き伸ばされ、酸素との接触を避けるために非常に高温に加熱されます。

なし 酸素 、繊維は燃えません。代わりに、高温によりファイバー内の原子が激しく振動し、非炭素原子のほとんどが追い出されます。 .

このプロセスは 炭化です そして、炭素原子の長くしっかりと連結した鎖で構成された繊維を残し、残りの非炭素原子はわずかです。

この投稿の次の段落では、ポリアクリロニトリルから炭素繊維を形成するために使用される典型的な一連の操作を紹介します.

3.1 スピニング

1) ミックス アシロニトリル プラスチック パウダーと別のプラスチック（アクリル酸メチルまたはメタクリル酸メチル）

2) ポリアクリロニトリル プラスチックを形成するために、従来の懸濁重合プロセスまたは溶液重合プロセスで触媒と反応させます。

3) プラスチックは繊維に紡がれ、洗浄されます そしてストレッチ .

3.2 安定化

1) 炭化する前に、繊維を化学的に変化させて、線状の原子結合をより熱的に安定したはしご結合に変換する必要があります。

2) 繊維を空気中で約 200-300° C に加熱して安定化を達成する (390-590° F) 30-120 の場合 分。

3.3 炭化

1) 安定化プロセスが完了すると、繊維は約 1,000-3,000° C の温度に加熱されます。 (1,830-5,500° F) 数分間 酸素を含まないガス混合物で満たされた炉内。

2) 炉内のガス圧は外気圧よりも高く保たれ、繊維が炉に出入りするポイントは密閉されて酸素の侵入を防ぎます。 .

3.4 表面処理

炭化後、繊維の表面は、複合材料に使用されるエポキシやその他の材料とうまく結合しません。繊維により優れた結合特性を与えるため 、その表面 わずかに酸化しています .

3.5 サイジング

1) 表面処理後、繊維にコーティングを施し、巻き取りや織りの際の損傷を防ぎます。このプロセスはサイジングと呼ばれます .

コーティング材料は、複合材料の形成に使用される接着剤と互換性があるように選択されます。 典型的なコーティング材料 エポキシ、ポリエステル、ナイロン、ウレタンなどが含まれます。

2) コーティングされた繊維は、ボビン と呼ばれるシリンダーに巻き付けられます。 .ボビンは紡績機に入れられ、繊維はさまざまなサイズの糸に撚られます。

炭素繊維の製造工程の基本情報ですので、お役に立てれば幸いです。ご不明な点がございましたら、お気軽にコメントを残してください。

注意 :この投稿で使用されている画像は私たちの所有物ではありません。それらがあなたのものである場合は、お気軽にお問い合わせください。可能な限り迅速に削除いたします。