Koolstofvezel is een vezelmateriaal met een koolstofgehalte van meer dan 95%. Het heeft uitstekende mechanische, chemische, elektrische en andere uitstekende eigenschappen. Het is de "koning onder de nieuwe materialen" en een strategisch materiaal dat nog ontbreekt in militaire en civiele ontwikkeling. Bekend als "Zwart Goud".
De productielijn van koolstofvezel is als volgt:
Hoe wordt de slanke koolstofvezel gemaakt?
De technologie voor het productieproces van koolstofvezels heeft zich tot nu toe ontwikkeld en is volwassen geworden. Met de voortdurende ontwikkeling van koolstofvezelcomposieten wordt het steeds populairder in alle lagen van de bevolking, met name de sterke groei van de luchtvaart, auto-industrie, spoorwegen, windmolens, enz. en de daarmee gepaard gaande groei, de ontwikkeling van de koolstofvezelindustrie. De vooruitzichten zijn nog breder.
De keten van de koolstofvezelindustrie kan worden onderverdeeld in upstream en downstream. Upstream verwijst doorgaans naar de productie van koolstofvezelspecifieke materialen; downstream verwijst doorgaans naar de productie van componenten voor koolstofvezeltoepassingen. Bedrijven tussen upstream en downstream kunnen ze beschouwen als leveranciers van apparatuur voor het productieproces van koolstofvezels. Zoals weergegeven in de afbeelding:
Het hele proces van ruwe zijde tot koolstofvezel, stroomopwaarts van de koolstofvezelindustrie, moet processen doorlopen zoals oxidatieovens, carbonisatieovens, grafitisatieovens, oppervlaktebehandeling en lijmen. De vezelstructuur wordt gedomineerd door koolstofvezel.
De bovenstroom van de koolstofvezelindustrieketen behoort tot de petrochemische industrie. Acrylonitril wordt voornamelijk verkregen door het raffineren van ruwe olie, kraken, oxidatie van ammoniak, enz. Polyacrylonitril-voorlopervezel, koolstofvezel wordt verkregen door het vooroxideren en carboniseren van de voorlopervezel, en koolstofvezelcomposietmateriaal wordt verkregen door het verwerken van koolstofvezel en hoogwaardige hars om aan de toepassingsvereisten te voldoen.
Het productieproces van koolstofvezel omvat voornamelijk tekenen, tekenen, stabiliseren, carboniseren en grafitiseren. Zoals weergegeven in de afbeelding:
Tekening:Dit is de eerste stap in het productieproces van koolstofvezel. Het scheidt voornamelijk de grondstoffen in vezels, wat een fysieke verandering is. Tijdens dit proces vindt er massa- en warmteoverdracht plaats tussen de spinvloeistof en de coagulatievloeistof, en uiteindelijk PAN-precipitatie. De filamenten vormen een gelstructuur.
Ontwerpen:Vereist een temperatuur van 100 tot 300 graden Celsius om te werken in combinatie met het rekeffect van georiënteerde vezels. Het is tevens een belangrijke stap in de hoge modulus, hoge versterking, verdichting en verfijning van PAN-vezels.
Stabiliteit:De thermoplastische PAN lineaire macromoleculaire keten wordt door middel van verhitting en oxidatie op 400 graden omgezet in een niet-plastische, hittebestendige trapeziumstructuur, waardoor deze bij hoge temperaturen niet smelt en niet ontvlambaar is, de vezelvorm behouden blijft en de thermodynamica stabiel is.
Carbonisatie:Het is noodzakelijk om niet-koolstofelementen in PAN uit te drijven bij een temperatuur van 1.000 tot 2.000 graden en uiteindelijk koolstofvezels te genereren met een turbostratische grafietstructuur met een koolstofgehalte van meer dan 90%.
Grafitisering: Een temperatuur van 2.000 tot 3.000 graden is nodig om amorfe en turbostratisch gecarboniseerde materialen om te zetten in driedimensionale grafietstructuren. Dit is de belangrijkste technische maatregel om de modulus van koolstofvezels te verbeteren.
Het gedetailleerde proces van koolstofvezel, van het productieproces van ruwe zijde tot het eindproduct, is dat de PAN-ruwe zijde wordt geproduceerd door het voorafgaande productieproces van ruwe zijde. Na het voortrekken door de natte hitte van de draadaanvoer, wordt deze door de trekmachine sequentieel overgebracht naar de pre-oxidatieoven. Na te zijn gebakken bij verschillende gradiënttemperaturen in de pre-oxidatieovengroep, worden geoxideerde vezels gevormd, dat wil zeggen gepreoxideerde vezels; de gepreoxideerde vezels worden gevormd tot koolstofvezels na passage door carbonisatieovens met gemiddelde en hoge temperatuur; de koolstofvezels ondergaan vervolgens een laatste oppervlaktebehandeling, sizing, droging en andere processen om koolstofvezelproducten te verkrijgen. Het hele proces van continue draadaanvoer en nauwkeurige controle, elk klein probleem in elk proces zal de stabiele productie en de kwaliteit van het uiteindelijke koolstofvezelproduct beïnvloeden. De productie van koolstofvezels kent een lange processtroom, veel technische kernpunten en hoge productiebarrières. Het is een integratie van meerdere disciplines en technologieën.
Hierboven ziet u de productie van koolstofvezel. Laten we eens kijken hoe koolstofvezelstof wordt gebruikt!
Verwerking van koolstofvezeldoekproducten
1. Snijden
De prepreg wordt bij -18 graden uit de koelcel gehaald. Na het ontwaken is de eerste stap het nauwkeurig snijden van het materiaal volgens het materiaalschema op de automatische snijmachine.
2. Bestrating
De tweede stap is het aanbrengen van prepreg op het leggereedschap en het aanbrengen van verschillende lagen volgens de ontwerpvereisten. Alle processen worden uitgevoerd met laserpositionering.
3. Vormen
Via een geautomatiseerde handlingrobot wordt het preform naar de spuitgietmachine gestuurd voor het persgieten.
4. Snijden
Na het vormen gaat het werkstuk naar het snijrobotwerkstation voor de vierde stap: snijden en ontbramen om de maatnauwkeurigheid van het werkstuk te garanderen. Dit proces kan ook op een CNC-machine worden uitgevoerd.
5. Reinigen
De vijfde stap bestaat uit het uitvoeren van droogijsreiniging bij het reinigingsstation om het losmiddel te verwijderen, wat handig is voor het daaropvolgende lijmcoatingproces.
6. Lijm
De zesde stap is het aanbrengen van structuurlijm in het lijmrobotstation. De lijmpositie, lijmsnelheid en lijmopbrengst worden nauwkeurig afgesteld. Een deel van de verbinding met de metalen onderdelen wordt geklonken, wat gebeurt in het klinkstation.
7. Montage-inspectie
Nadat de lijm is aangebracht, worden de binnen- en buitenpanelen gemonteerd. Nadat de lijm is uitgehard, wordt een blauwlichtdetectie uitgevoerd om de maatnauwkeurigheid van sleutelgaten, punten, lijnen en oppervlakken te garanderen.
Koolstofvezel is moeilijker te verwerken
Koolstofvezel heeft zowel de hoge treksterkte van koolstofmaterialen als de soepele verwerkbaarheid van vezels. Koolstofvezel is een nieuw materiaal met uitstekende mechanische eigenschappen. Neem koolstofvezel en gewoon staal als voorbeeld: de sterkte van koolstofvezel ligt tussen de 400 en 800 MPa, terwijl die van gewoon staal tussen de 200 en 500 MPa ligt. Qua taaiheid zijn koolstofvezel en staal in principe vergelijkbaar en is er geen duidelijk verschil.
Koolstofvezel is sterker en lichter, waardoor koolstofvezel de koning van de nieuwe materialen kan worden genoemd. Vanwege dit voordeel hebben de matrix en de vezels tijdens de verwerking van koolstofvezelversterkte composieten (CFRP) complexe interne interacties, waardoor hun fysieke eigenschappen verschillen van die van metalen. De dichtheid van CFRP is veel lager dan die van metalen, terwijl de sterkte groter is dan die van de meeste metalen. Vanwege de inhomogeniteit van CFRP treedt er tijdens de verwerking vaak vezeluittrekking of loslating van matrixvezels op; CFRP heeft een hoge hittebestendigheid en slijtvastheid, wat de apparatuur tijdens de verwerking zwaarder belast. Er wordt dus veel snijwarmte gegenereerd tijdens het productieproces, wat schadelijker is voor de apparatuurslijtage.
Tegelijkertijd worden de eisen steeds verfijnder en worden de toepassingsgebieden steeds groter. Ook de eisen aan de toepasbaarheid van materialen en de kwaliteitseisen voor CFRP worden steeds strenger, waardoor ook de verwerkingskosten stijgen.
Verwerking van koolstofvezelplaat
Nadat de koolstofvezelplaat is uitgehard en gevormd, zijn nabewerkingen zoals snijden en boren nodig om aan de precisie- of assemblagevereisten te voldoen. Onder dezelfde omstandigheden, zoals snijprocesparameters en snijdiepte, zal de selectie van gereedschappen en boren van verschillende materialen, maten en vormen zeer verschillende effecten hebben. Tegelijkertijd zullen factoren zoals de sterkte, richting, tijd en temperatuur van de gereedschappen en boren ook van invloed zijn op de verwerkingsresultaten.
Probeer tijdens de nabewerking een scherp gereedschap met diamantcoating en een volhardmetalen boor te kiezen. De slijtvastheid van het gereedschap en de boor zelf bepalen de kwaliteit van de bewerking en de levensduur ervan. Als het gereedschap en de boor niet scherp genoeg zijn of verkeerd worden gebruikt, zal dit niet alleen de slijtage versnellen, de verwerkingskosten van het product verhogen, maar ook schade aan de plaat veroorzaken, wat de vorm en grootte van de plaat en de stabiliteit van de afmetingen van de gaten en groeven in de plaat beïnvloedt. Dit kan leiden tot gelaagde scheuren in het materiaal of zelfs tot instorting van het blok, wat resulteert in het afschrapen van de hele plaat.
Bij het borenkoolstofvezelplatenHoe hoger de snelheid, hoe beter het effect. Bij de keuze van boorbits is het unieke boorpuntontwerp van de PCD8-vlakkantboor beter geschikt voor koolstofvezelplaten. Deze boor kan beter in koolstofvezelplaten doordringen en vermindert het risico op delaminatie.
Bij het snijden van dikke koolstofvezelplaten is het raadzaam om een dubbelzijdige compressiefrees met een links- en rechtsdraaiende spiraal te gebruiken. Deze scherpe snijkant heeft zowel een bovenste als een onderste spiraalvormige punt om de axiale kracht van het gereedschap tijdens het snijden in balans te brengen. Dit zorgt ervoor dat de resulterende snijkracht naar de binnenkant van het materiaal wordt geleid, waardoor stabiele snijomstandigheden ontstaan en delaminatie van het materiaal wordt voorkomen. Het ontwerp van de ruitvormige boven- en onderkant van de "Pineapple Edge" freesmachine kan ook effectief koolstofvezelplaten snijden. De diepe spaangroef kan veel snijwarmte afvoeren door de spaanders tijdens het snijproces, om schade aan de eigenschappen van de koolstofvezelplaat te voorkomen.
01 Continue lange vezel
Producteigenschappen:De meest voorkomende productvorm van koolstofvezelfabrikanten, de bundel is samengesteld uit duizenden monofilamenten, die worden onderverdeeld in drie typen op basis van de twistmethode: NT (Never Twisted, untwisted), UT (Untwisted, untwisted), TT of ST (Twisted, twisted), waarbij NT de meest gebruikte koolstofvezel is.
Hoofdtoepassing:Wordt voornamelijk gebruikt voor composietmaterialen zoals CFRP, CFRTP of C/C-composietmaterialen. Toepassingsgebieden zijn onder meer vliegtuig-/ruimtevaartapparatuur, sportartikelen en onderdelen van industriële apparatuur.
02 Stapelvezelgaren
Producteigenschappen:korte vezelgaren voor korte vezels, garens gesponnen van korte koolstofvezels, zoals universele koolstofvezels op pekbasis, zijn gewoonlijk producten in de vorm van korte vezels.
Belangrijkste toepassingen:warmte-isolatiematerialen, anti-wrijvingsmaterialen, C/C-composietdelen, enz.
03 Koolstofvezelstof
Producteigenschappen:Het is gemaakt van continu koolstofvezel of gesponnen koolstofvezelgaren. Afhankelijk van de weefmethode kunnen koolstofvezelstoffen worden onderverdeeld in geweven stoffen, gebreide stoffen en non-woven stoffen. Tegenwoordig zijn koolstofvezelstoffen meestal geweven stoffen.
Hoofdtoepassing:Hetzelfde als continue koolstofvezel, voornamelijk gebruikt in composietmaterialen zoals CFRP, CFRTP of C/C composietmaterialen. Toepassingsgebieden zijn onder meer vliegtuig-/ruimtevaartapparatuur, sportartikelen en onderdelen van industriële apparatuur.
04 Gevlochten riem van koolstofvezel
Producteigenschappen:Het behoort tot een soort koolstofvezelweefsel, dat ook geweven is van doorlopende koolstofvezels of gesponnen koolstofvezelgarens.
Hoofdgebruik:Wordt voornamelijk gebruikt voor wapeningsmaterialen op harsbasis, met name voor de productie en verwerking van buisvormige producten.
05 Gehakte koolstofvezel
Producteigenschappen:In tegenstelling tot het concept van gesponnen koolstofvezelgaren, wordt het gewoonlijk vervaardigd uit continue koolstofvezels door middel van gehakte verwerking. De gehakte lengte van de vezel kan worden gesneden volgens de behoeften van de klant.
Belangrijkste toepassingen:Meestal gebruikt als een mengsel van kunststoffen, harsen, cement, enz. Door het mengen in de matrix kunnen de mechanische eigenschappen, slijtvastheid, elektrische geleidbaarheid en hittebestendigheid worden verbeterd. De laatste jaren zijn de versterkende vezels in 3D-geprinte koolstofvezelcomposieten meestal gehakte koolstofvezels. De belangrijkste.
06 Slijpen van koolstofvezel
Producteigenschappen:Omdat koolstofvezel een bros materiaal is, kan het na het vermalen worden omgezet in koolstofvezelpoeder, dat wil zeggen het vermalen van koolstofvezels.
Hoofdtoepassing:lijkt op gehakte koolstofvezels, maar wordt zelden gebruikt voor cementversterking; wordt meestal gebruikt als een verbinding van kunststof, hars, rubber, enz. om de mechanische eigenschappen, slijtvastheid, elektrische geleidbaarheid en hittebestendigheid van de matrix te verbeteren.
07 Koolstofvezelmat
Producteigenschappen:De hoofdvorm is vilt of mat. Eerst worden de korte vezels gelaagd door middel van mechanisch kaarden en andere methoden, en vervolgens bewerkt door middel van naaldponsen; ook bekend als koolstofvezelvlies, behoort het tot een soort koolstofvezelweefsel.Belangrijkste toepassingen:thermische isolatiematerialen, gegoten substraten van thermische isolatiematerialen, hittebestendige beschermlagen en substraten van corrosiewerende lagen, enz.
08 Koolstofvezelpapier
Producteigenschappen:Het wordt vervaardigd uit koolstofvezels via een droog of nat papierproductieproces.
Belangrijkste toepassingen:antistatische platen, elektroden, luidsprekerconussen en verwarmingsplaten; populaire toepassingen in de afgelopen jaren zijn nieuwe kathodematerialen voor energiezuinige voertuigaccu's, etc.
09 Koolstofvezel prepreg
Producteigenschappen:een halfgehard tussenmateriaal gemaakt van koolstofvezel geïmpregneerde thermohardende hars, dat uitstekende mechanische eigenschappen heeft en veel wordt gebruikt; de breedte van koolstofvezelprepreg hangt af van de grootte van de verwerkingsapparatuur en algemene specificaties zijn onder meer prepregmateriaal met een breedte van 300 mm, 600 mm en 1000 mm.
Hoofdtoepassing:vliegtuigen/ruimtevaartapparatuur, sportartikelen en industriële apparatuur, enz.
010 koolstofvezelcomposietmateriaal
Producteigenschappen:Spuitgietmateriaal gemaakt van thermoplastische of thermohardende hars gemengd met koolstofvezels. Aan het mengsel worden verschillende additieven en gehakte vezels toegevoegd en vervolgens ondergaat het een compounderingsproces.
Hoofdtoepassing:Omdat het materiaal een uitstekende elektrische geleidbaarheid, hoge stijfheid en lichtgewichtheid biedt, wordt het vooral gebruikt in behuizingen van apparatuur en andere producten.
Wij produceren ookglasvezel direct roving,glasvezelmatten, glasvezelgaas, Englasvezel geweven roving.
Neem contact met ons op:
Telefoonnummer: +8615823184699
Telefoonnummer: +8602367853804
Email:marketing@frp-cqdj.com
Plaatsingstijd: 1 juni 2022
