Szénszál: Szénszálas Gyártási Technológia Oroszországban, Gitt és Padlófűtés Szénszállal, A Szénszál Sűrűsége és Jellemzői

2024 Szerző: Beatrice Philips | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-09 13:25

Minden modern ember számára nagyon fontos, hogy mindent tudjon a szénszálról. Ha megérti az oroszországi szén -dioxid -termelés technológiáját, a szénszál sűrűségét és egyéb jellemzőit, könnyebb lesz megérteni alkalmazási körét és meghozni a megfelelő választást. Ezenkívül mindent meg kell tudnia a gittről és szénszálas padlófűtésről, a termék külföldi gyártóiról és a különböző alkalmazási területekről.

Sajátosságok

A szénszál és a szénszál, valamint számos forrásból a szénszál elnevezések nagyon gyakoriak. De ezen anyagok tényleges tulajdonságainak és felhasználási lehetőségeinek elképzelése sok ember számára egészen más. Technikai szempontból, ezt az anyagot legalább 5 és legfeljebb 15 mikron keresztmetszetű szálakból állítják össze … Szinte az egész összetétel szénatomokból áll - innen a név. Ezek az atomok ropogós kristályokba vannak csoportosítva, amelyek párhuzamos vonalakat képeznek.

Ez a kialakítás nagyon nagy szakítószilárdságot biztosít. A szénszál nem teljesen új találmány . Edison megkapta és felhasználta az első mintákat hasonló anyagból. Később, a huszadik század közepén a szénszál reneszánszát élte át - és azóta folyamatosan nőtt a felhasználása.

A szénszálat ma egészen más nyersanyagokból készítik - és ezért tulajdonságai nagymértékben változhatnak.

Összetétel és fizikai tulajdonságok

A szénszál jellemzői közül a legfontosabb továbbra is az kivételes hőállóság … Még ha az anyagot 1600 - 2000 fokig is felmelegítik, akkor a környezetben lévő oxigén hiányában paraméterei nem változnak. Ennek az anyagnak a sűrűsége a szokásos mellett lineáris is (az úgynevezett tex-ben mérve). A 600 tex lineáris sűrűség mellett 1 km szövedék tömege 600 g lesz. Sok esetben az anyag rugalmassági modulusa, vagy, mint mondják, Young modulusa is kritikus fontosságú.

A nagy szilárdságú szálak esetében ez az érték 200 és 250 GPa között mozog. A PAN alapján készült nagy modulusú szénszál rugalmassági modulusa megközelítőleg 400 GPa. A folyadékkristályos megoldásoknál ez a paraméter 400 és 700 GPa között változhat. A rugalmassági modulust az egyes grafitkristályok nyújtásakor kapott érték becslése alapján számítják ki. Az atomsíkok orientációját röntgendiffrakciós elemzéssel állapítják meg.

Az alapértelmezett felületi feszültség 0,86 N / m. Amikor az anyagot fém-kompozit szál előállításához dolgozzák fel, ez az érték 1,0 N / m-re emelkedik . A kapilláris emelkedési módszerrel végzett mérés segít meghatározni a megfelelő paramétert. A szálak olvadási hőmérséklete a kőolajszintek alapján 200 fok. A fonás körülbelül 250 fokon történik; más típusú szálak olvadáspontja közvetlenül összetételüktől függ.

A kendő maximális szélessége a technológiai követelményektől és árnyalatoktól függ. Sok gyártónál 100 vagy 125 cm. Ami az axiális szilárdságot illeti, ez egyenlő lesz:

• nagy szilárdságú, 3000-3500 MPa PAN alapú termékekhez;
• jelentős nyúlású szálak esetén szigorúan 4500 MPa;
• nagy modulusú anyagokhoz 2000 és 4500 MPa között.

A kristály stabilitásának elméleti számításai a rács atomsíkja felé húzóerő hatására 180 GPa becsült értéket adnak. A várható gyakorlati határ 100 GPa. A kísérletek azonban még nem erősítették meg a 20 GPa -nál nagyobb szint jelenlétét. A szénszál valódi szilárdságát korlátozzák mechanikai hibái és a gyártási folyamat árnyalatai. A gyakorlati vizsgálatok során megállapított 1/10 mm hosszú szakasz szakítószilárdsága 9-10 GPa lesz.

A T30 szénszálas különleges figyelmet érdemel . Ezt az anyagot elsősorban rudak gyártására használják. Ezt a megoldást könnyűsége és kiváló egyensúlya jellemzi. A T30 index 30 tonna rugalmassági modulust jelent.

A bonyolultabb gyártási folyamatok lehetővé teszik a T35 szintű termék beszerzését és így tovább.

Gyártástechnológia

A szénszál sokféle polimer típusból készülhet. A feldolgozási mód határozza meg az ilyen anyagok két fő típusát - szénsavas és grafitizált típusokat. Fontos különbség van a PAN -ból származó szálak és a különböző pályatípusok között. A minőségi szénszálak, mind nagy szilárdságúak, mind nagy modulusúak, különböző keménységűek és modulusúak lehetnek . Szokás különböző márkákra utalni.

A szálak szál vagy köteg formátumban készülnek. 1000-10000 folytonos szálból állnak. Ezekből a szálakból textíliákat is lehet készíteni, például vontatókat (ebben az esetben a szálak száma még nagyobb). A kiindulási alapanyag nemcsak egyszerű szálak, hanem folyadékkristályos hangok, valamint poliakrilnitril. A gyártási folyamat magában foglalja először az eredeti szálak előállítását, majd 200–300 fokos levegőben történő melegítést.

A PAN esetében ezt a folyamatot előkezelésnek vagy tűzállóságnövelésnek nevezik. Egy ilyen eljárás után a pálya olyan fontos tulajdonságot kap, mint az infúzió. A szálak részben oxidáltak. A további melegítés módja határozza meg, hogy a szénsavas vagy grafitizált csoportba tartoznak -e . A munka vége azt jelenti, hogy megadjuk a felületnek a szükséges tulajdonságokat, majd befejezzük vagy méretezzük.

A levegőben történő oxidáció nemcsak az oxidáció következtében növeli a tűzállóságot. A hozzájárulást nemcsak a részleges dehidrogénezés, hanem az intermolekuláris térhálósítás és más folyamatok is hozzájárulják. Ezenkívül csökken az anyag érzékenysége a szénatomok olvadására és illékonyságára. A karbonizációt (a magas hőmérsékletű fázisban) gázosítás és az összes idegen atom távozása kíséri.

A levegő jelenlétében 200–300 fokra felmelegített PAN szálak elfeketednek.

Ezt követő karbonizálásukat nitrogén környezetben, 1000 - 1500 fokon hajtják végre. Számos technikus szerint az optimális fűtési szint 1200 - 1400 fok . A nagy modulusú szálat körülbelül 2500 fokra kell felmelegíteni. Az előzetes szakaszban a PAN létra mikrostruktúrát kap. Az intramolekuláris szinten történő kondenzáció, amely policiklusos aromás anyag megjelenésével jár együtt, "felelős" az előfordulásáért.

Minél jobban emelkedik a hőmérséklet, annál nagyobb lesz a ciklikus típus szerkezete . A technológia szerinti hőkezelés befejezése után a molekulák vagy aromás fragmentumok elrendezése olyan, hogy a főtengelyek párhuzamosak lesznek a szál tengelyével. A feszültség megakadályozza a tájékozódás mértékének leesését. A hőkezelés során a PAN bomlásának sajátosságait az oltott monomerek koncentrációja határozza meg. Az ilyen szálak minden típusa meghatározza a kezdeti feldolgozási feltételeket.

A folyékony kristályos kőolajszurkot hosszú ideig 350-400 fok közötti hőmérsékleten kell tartani. Ez a mód policiklusos molekulák kondenzációjához vezet. Tömegük növekszik, és az összetapadás fokozatosan következik be (szferuliták kialakulásával). Ha a hevítés nem áll le, akkor a szferulitok nőnek, a molekulatömeg nő, és ennek eredményeként folyamatos folyadékkristályos fázis keletkezik . A kristályok időnként oldódnak kinolinban, de általában nem oldódnak benne és piridinben sem (ez a technológia árnyalataitól függ).

Az 55-65% folyadékkristályokat tartalmazó folyadékkristály -szurokból nyert szálak plasztikusan folynak. A fonást 350-400 fokon végezzük. Egy erősen orientált szerkezet jön létre a kezdeti melegítéssel légkörben 200-350 fokon, majd ezt követően inert légkörben tartva. A Thornel P-55 márkájú szálakat 2000 fokra kell felmelegíteni, minél magasabb a rugalmassági modulus, annál magasabb a hőmérséklet.

A közelmúltban a tudományos és mérnöki munkák egyre nagyobb figyelmet fordítanak a hidrogénezést alkalmazó technológiára. A szálak kezdeti előállítását gyakran szén -kátrányszurok és naftalin -gumi keverékének hidrogénezésével érik el. Ebben az esetben tetrahidrokinolinnak kell jelen lennie . A feldolgozási hőmérséklet 380-500 fok. A szilárd anyagok szűréssel és centrifugálással eltávolíthatók; akkor a hangmagasságokat megemelt hőmérsékleten megvastagítják. A szén előállításához (a technológiától függően) meglehetősen sokféle berendezést kell használni:

• vákuumot elosztó rétegek;
• szivattyúk;
• tömítőhevederek;
• munkaasztalok;
• csapdák;
• vezető háló;
• vákuumfóliák;
• prepregek;
• autoklávok.

Piaci Szemle

A következő szénszálas gyártók vezetnek a globális piacon:

• Thornell, Fortafil és Celion (Egyesült Államok);
• Grafil és Modmore (Anglia);
• Kureha-Lone és Toreika (Japán);
• Cytec Industries;
• Hexcel;
• SGL csoport;
• Toray Industries;
• Zoltek;
• Mitsubishi Rayon.

Ma szén -dioxidot termelnek Oroszországban:

• Cseljabinszk szén- és kompozitanyagú üzeme;
• Balakovo Carbon Production;
• NPK Khimprominzhiniring;
• Saratov vállalkozás "START".

Termékek és alkalmazások

Szénszálat használnak kompozit megerősítéshez. Az is gyakori, hogy a következőket kapja:

• kétirányú szövetek;
• designer szövetek;
• két- és négytengelyű szövet;
• nem szőtt anyagból;
• egyirányú szalag;
• prepregek;
• külső megerősítés;
• rost;
• hámok.

Ez most egy komoly újítás infravörös meleg padló . Ebben az esetben az anyagot a hagyományos fémhuzal helyettesítésére használják. Háromszor több hőt képes előállítani, ráadásul az energiafogyasztás körülbelül 50%-kal csökken. A komplex technikák modellezésének szerelmesei gyakran tekercseléssel nyert széncsöveket használnak. Ezekre a termékekre az autók és egyéb berendezések gyártói is igényt tartanak. Szénszálat gyakran használnak például kézifékekhez. Ezenkívül az anyag alapján kapja meg:

• repülőgépmodellek alkatrészei;
• egyrészes motorháztetők;
• kerékpárok;
• alkatrészek autók és motorkerékpárok hangolására.

A szénszálas panelek 18% -kal merevebbek, mint az alumínium, és 14% -kal többek, mint a szerkezeti acélok … Ezen anyagból készült hüvelyek szükségesek a különböző keresztmetszetű csövek, különböző profilú spiráltermékek beszerzéséhez. Ezeket golfütők gyártására és javítására is használják. Érdemes rámutatni a használatára is. különösen tartós tokok gyártásában okostelefonokhoz és egyéb szerkentyűkhöz . Az ilyen termékek általában prémium jellegűek és fokozott dekoratív tulajdonságokkal rendelkeznek.

Ami a diszpergált grafit típusú port illeti, szükség van:

• elektromosan vezető bevonatok fogadásakor;
• különféle típusú ragasztó felszabadításakor;
• formák és néhány más alkatrész megerősítésekor.

A szénszálas gitt több szempontból is jobb, mint a hagyományos gitt. Ezt a kombinációt sok szakértő értékeli plaszticitása és mechanikai szilárdsága miatt. A készítmény alkalmas mély hibák elfedésére. A karbon rudak erősek, könnyűek és hosszú élettartamúak. Ilyen anyagokra van szükség:

• repülés;
• a rakétaipar;
• sportfelszerelés kiadása.

A karbonsavak pirolízisével ketonokat és aldehideket kaphatunk. A szénszál kiváló termikus tulajdonságai lehetővé teszik, hogy fűtőkészülékekben és fűtőbetétekben használják. Ilyen melegítők:

• gazdaságos;
• megbízható;
• lenyűgöző hatékonysággal rendelkeznek;
• ne terjesszen veszélyes sugárzást;
• viszonylag kompakt;
• tökéletesen automatizált;
• szükségtelen problémák nélkül működik;
• ne terjesszen idegen zajt.

A szén-szén kompozitokat a következők gyártására használják:

• tégelyek alátámasztása;
• kúpos alkatrészek vákuumos olvasztókemencékhez;
• cső alakú részeket számukra.

További alkalmazási területek:

• házi kések;
• sziromszelephez használható motorokon;
• felhasználása az építőiparban.

A modern építők már régóta használják ezt az anyagot nemcsak külső megerősítéshez. Kőházak és uszodák megerősítésére is szükség van. A ragasztott megerősítő réteg visszaállítja a hidak tartóinak és gerendáinak tulajdonságait. Szintén használják szeptikus tartályok létrehozásakor és természetes, mesterséges tározók keretezésénél, ha caissonnal és silógödörrel dolgozik.

Javíthatja a szerszámfogantyúkat, rögzítheti a csöveket, rögzítheti a bútorlábakat, tömlőket, fogantyúkat, felszereléstartókat, ablakpárkányokat és PVC -ablakokat.