Hiilikuitu on yksi suosituimmista materiaaleista, jotka on valittu korvaamaan metallia, puuta ja muovia. Olet luultavasti nähnyt videoita, joissa nestemäistä rautaa kaadetaan hehkuvana kuumana uunista muottiin. Tai sulatetut muovipelletit puristetaan pian jäähtyvän muotoiseen muottiin. Näiden yleisten tuotteiden rakennusmateriaalien valmistusprosessi on suhteellisen helppo ymmärtää verrattuna hiilikuidun valmistukseen vaadittavaan tieteeseen.
Hiilikuidun raaka-aineet:
Noin 90 % nykyään tuotetusta hiilikuidusta on valmistettu polyasylonitriilistä (PAN), orgaanisesta polymeeristä, jolle on tunnusomaista pitkät molekyyliketjut, jotka ovat sitoutuneet toisiinsa sinä arvasit sen – hiiliatomit. Tuotantoprosessin aikana käytetään erilaisia kaasuja ja nesteitä aiheuttamaan reaktio kuidun kanssa. Saatat myös kuulla raaka-aineita kuvaavan termin "prekursorit". Monet tarkat prosessit ja koostumukset, joita käytetään eri laatujen ja tyyppisten hiilikuitujen valmistukseen, katsotaan liikesalaisuuksiksi.
5 perusvaihetta hiilikuidun valmistuksessa:
-
- Kehruu – PAN sekoitetaan eri ainesosien kanssa ja kehrätään kuiduiksi, jotka sitten pestään ja venytetään haluttuun kuidun halkaisijaan. Tämä tarjoaa perustan tiiviisti sitoutuneiden hiilikiteiden muodostumiselle hiiltymisen jälkeen.
- vakauttava – Kuituja muutetaan kemiallisesti sidoksen stabiloimiseksi. Kemialliset reaktiot ovat monimutkaisia ja sisältävät useita vaiheita ja erilaisia laitteita.
- Hiiletys – Stabiloidut kuidut kuumennetaan erittäin korkeissa lämpötiloissa hapettomassa uunissa. Ei-hiiliatomit poistuvat, ja loput hiiliatomit muodostavat tiiviisti sitoutuneita hiilikiteitä, jotka asettuvat kuidun akselia pitkin.
- Pintakäsittely – Tämän jälkeen kuitujen pinta hapetetaan epoksien sitoutumisominaisuuksien parantamiseksi. Tätä prosessia on valvottava huolellisesti, jotta vältetään pienten pintavikojen muodostuminen, jotka voivat aiheuttaa kuituvaurion.
- Mitoitus – Kuidut päällystetään tyypillisesti epoksilla tai polyesterillä ja kelataan sitten puolalle. Sitten puolat ladataan kehruukoneeseen, joka kiertää kuidut erikokoisiksi langoiksi.
Prepeg on nimi komposiiteille, jotka on esikyllästetty aktivoiduilla epoksihartseilla, jotka sisältävät kovettumista. Prepregistä on tullut valmistajien suosittu valinta, koska sitä on helppo hallita, käsitellä ja muovata. Se voidaan helposti leikata ja asettaa tarkasti yksityiskohtaisiin muotteihin, jotka ovat ihanteellisia pienille, monimutkaisille osille. Prepreg-leikkauksen helppous ja tarkkuus auttaa myös vähentämään jätettä ja parantamaan tehokkuutta.
Suurin osa prepreg-hiilikuituista valmistetaan rullina, jotka säilytetään jääkaapissa sen käyttöiän säilyttämiseksi. Jos prepreg jätetään ympäristön lämpötilaan pitkäksi aikaa, se haurastuu ja muuttuu käyttökelvottomaksi. Hiilikuitutuote muovataan ja pakataan, minkä jälkeen se asetetaan autoklaaviin korkean paineen ja lämmön alla oikean kovettumisen ja kiinnittymisen varmistamiseksi.
Yhteenveto:
Kun teräksen lujuus-painosuhde on viisinkertainen, hiilikuidun edut ovat lukuisat ja sovellukset rajattomat. Jos haluat nähdä, kuinka yksi innovatiivinen tuote valmistetaan prepreg-hiilikuidusta, katso tämä video.
Haluatko tietää lisää VKTRYn hiilikuitupohjallisista?
VKTRY Carbon Fibre -pohjalliset ovat ainutlaatuisia suorituskykyisiä pohjallisia, joiden on todistettu lisäävän pystysuoraa hyppyä, huippusprintin nopeuksia ja vammojen suojaa. Napsauta alta oppiaksesi kuinka hyödynnämme hiilikuitua urheilijoiden auttamiseksi, jollaista ei ole koskaan tehty.
