탄소섬유는 어떻게 만들어지나요?

탄소섬유의 주원료는 합성섬유인 폴리아크릴로니트릴이다.

석탄 피치, 천연 섬유와 같은 다른 원료도 탄소 섬유를 준비하는 데 사용할 수 있습니다.

    전구체를 다른 재료와 섞은 후 섬유로 뽑아낸다.

그런 다음 섬유를 세척하고 늘립니다.

    탄소 섬유는 탄화되기 전에 화학적으로 변형되어 선형 원자 결합을 사다리 결합으로 바꿔 열적으로 더 안정되게 만들어야 합니다. 섬유를 공기 중에서 200-300도까지 약 30분에서 2시간 동안 가열합니다. 이 가열 과정은 탄소 원자가 공기 중의 산소 원자를 흡수하도록 강제하고 분자를 더 열적으로 안정된 결합 패턴으로 재배열합니다.

이 발열 과정은 섬유의 과열을 방지하기 위해 주의 깊게 제어되어야 합니다. 탄소 섬유를 안정화하는 데 사용되는 방법은 여러 가지가 있습니다.

섬유가 열적으로 안정화된 후 몇 분 동안 산소가 없는 상태에서 1,000-3,000도까지 가열됩니다.

산소가 부족하면 섬유가 그렇게 높은 열에서 타는 것을 방지합니다. 이 과정에서는 용광로 내부의 공기 압력을 용광로 외부의 공기 압력보다 높게 유지하고 섬유의 입구와 출구를 밀봉하여 산소가 용광로로 유입되는 것을 방지하는 것이 중요합니다.

이 높은 온도에서 섬유는 비탄소 원자를 방출하고 나머지 탄소 원자는 단단히 결합된 탄소 결정을 형성합니다.

이 탄소 결정은 탄소 섬유의 장축에 평행하게 배열됩니다.

    탄화 공정은 섬유에 에폭시 수지 및 복합 제품을 만드는 데 사용되는 기타 재료와 잘 결합할 수 없는 매끄러운 표면을 제공합니다.

따라서 표면이 약간 산화됩니다. 산화는 표면에 더 나은 화학적 결합 특성을 부여하는 동시에 표면을 에칭하여 화학 물질이 표면에 더 잘 부착되도록 합니다.

섬유는 때때로 이산화탄소, 공기 또는 오존과 같은 가스나 질산 또는 차아염소산나트륨과 같은 액체에 담가 산화됩니다. 다른 경우에는 양전하 섬유를 전도성 물질 욕조에 담가 전기 분해를 통해 산화가 이루어집니다.

사용된 표면 준비 방법에 관계없이 재료 결함으로 이어질 수 있는 표면 결함이 발생하지 않도록 전문가의 세심한 감독하에 수행하는 것이 중요합니다.

산화된 섬유는 스풀에 감거나 직물로 엮을 때 손상을 방지하기 위해 포장됩니다.

코팅 공정을 사이징이라고 하며, 사이징 재료는 복합 구조를 형성하는 데 사용되는 접착제와 호환되도록 신중하게 선택됩니다.

코팅 재료로는 폴리에스터, 나일론, 우레탄 또는 에폭시 등이 있습니다.