Hogyan készül a szénszál?
A grafitszálnak vagy széngrafitnak is nevezik, a szénszál a szén elem nagyon vékony szálaiból készül. A szénszálak nagy szakítószilárdsággal rendelkeznek, és méretükhöz képest nagyon erősek. Ez is egy nagyon könnyű anyag.
Mindegyik szál {{0}} mikron átmérőjű. Hogy érzékeltessem, milyen kicsi ez, egy mikron 0,0001 milliméter. A pókhálóselyem egyik szála 3 és 8 mikron közötti.
Jellemzők és alkalmazás
A szénszálak kétszer olyan kemények és ötször olyan erősek, mint az acél. További jellemzőjük, hogy rendkívül vegyszerállóak, és alacsony hőtágulás mellett magas hőmérséklet-tűréssel rendelkeznek.
A szénszálak fontos mérnöki anyagok többek között repülőgépek, nagy teljesítményű járművek, sportfelszerelések és hangszerek építésénél.
Hogyan készül a szénszál
A szénszál szerves polimerekből készül. Ezek a polimerek hosszú molekulasorokból állnak, amelyeket szénatomok tartanak össze. A szénszálak körülbelül 90 százaléka poliakrilnitril (PAN) eljárással készül. A fennmaradó 10 százalék műselyem vagy kőolajszurok eljárással készül.
A gyártási folyamat során felhasznált gázok, folyadékok és egyéb anyagok bizonyos hatásokat, minőségeket és minőségű szénszálakat hoznak létre. A legjobb modulus-tulajdonságokkal rendelkező legmagasabb minőségű szénszálakat olyan igényes alkalmazásokban használják, mint például a repülőgépipar.
A szénszálgyártók az általuk használt nyersanyag-kombinációk tekintetében különböznek egymástól. Konkrét készítményeiket általában üzleti titokként kezelik.
Gyártási folyamat
A gyártási folyamat során a nyersanyagokat, az úgynevezett prekurzorokat hosszú szálszálakká húzzák. A szálakat ezután szövetbe fonják. Más anyagokkal is kombinálhatók, amelyeket filamentre tekercselnek, vagy a kívánt formájú és méretű formába öntik.
A gyártási folyamat a következőképpen zajlik:
Pörgetés. A PAN-t összekeverjük más összetevőkkel, és rostokra sodorjuk, amelyeket megmosunk és kinyújtunk.
Stabilizáló. Kémiai változtatás a kötés stabilizálása érdekében.
Karbonizáló. A stabilizált szálak nagyon magas hőmérsékletre hevítve szorosan kötött szénkristályokat képeznek.
A felület kezelése. A szálak felületét oxidálják a kötési tulajdonságok javítása érdekében.
Méretezés. A szálakat bevonják és feltekerik az orsókra. Ezeket aztán fonógépekre töltik, amelyek a szálakat különböző méretű fonalakra csavarják.
A szálakból ahelyett, hogy szövetbe szőnének, kompozitokká alakíthatók. Kompozit anyagok kialakításához hőt, nyomást vagy vákuumot lehet használni a szálak műanyag polimerrel való összekapcsolására.
Figyelembe veendő dolgok
A szénszálak gyártása számos kihívással jár, többek között:
Költséghatékonyabb helyreállítás és javítás szükségessége.
A felületkezelési folyamatot gondosan szabályozni kell, hogy elkerüljük a gödrök kialakulását, amelyek rosthibákat eredményezhetnek.
Az állandó minőség biztosításához szoros ellenőrzésre van szükség.
Ívképződés és rövidzárlat az elektromos berendezésekben a szénszálak erős elektromos vezetőképessége miatt.
Egészségügyi és biztonsági kérdések, köztük a bőrirritáció és a légzési problémák.
