Kuidas süsinikkiust valmistatakse?
Kuidas süsinikkiust valmistatakse?
Süsinikkiudu peetakse iga inseneri unistuste materjaliks, kuna see on kerge ja samal ajal uskumatult vastupidav. See koosneb tuhandetest paralleelsetest stringidest. Neid nööre saab keerata või kokku kootud süsinikkiust komposiitmaterjalideks. Süsinikkiud on nii väärtuslik materjal, kuna see on viis korda tugevam kui teras.
Süsinikkiu valmistamiseks kasutatakse plastikust PAN-kiudu. See koosneb tuhandetest niitidest, mis on juuksekarvast õhemad. Nad muudavad seda keemiliselt, moodustades süsinikuaatomite ahela, mida omakorda kasutatakse lõpptooteks. On olemas spetsiaalsed masinad, milles nad rivistavad tuhandeid neid kiude. Pärast masinat liiguvad kiud mitu minutit läbi oksüdatsiooniahju.
Ahju temperatuur on umbes 480 kraadi F. Selle temperatuuri tõttu korjavad kiud õhust hapnikumolekule. See protsess korraldab ümber kiudude aatomistruktuuri ja muudab need kuumuse suhtes vastupidavaks. Kui kiud oksüdeeruvad, muudavad need värvi ja muutuvad mustaks. Pärast oksüdeerimist on need valmis järgmiseks protsessiks, milleks on karboniseerimine.
Kiude kuumutatakse hapnikuvabas gaasisegus. Tänu sellele protsessile väljutatakse mittesüsiniku aatomid. Ülejäänud süsinikuaatomid muudetakse tihedalt siduvateks kristallideks, mis kulgevad paralleelselt kiu pikkusega. Siin saab materjal oma tugevuse. Seejärel liiguvad kiud läbi elektriliselt laetud veevanni, mis ääristab kiudude pinda, nii et need imavad paremini vaiku.
Järgmisena kantakse peale kerge vaigu eelkiht, mis tugevdab kiudude keemilist sidet vormivaiguga. Pärast seda protsessi kootakse kiud süsinikkiust kangaks või segatakse toote vormimiseks vaiguga. See võib olla pideva kiudniidi rull, võrgutüüpi niitidest kootud kangas ja eeltoode, kasutamiseks poolvalmis. Prepregi kasutamine on laialt levinud kogu maailmas.
Vaik on epoksiidi valem, mis on ühendatud pulbriliste kõvendite ja kiirenditega. Töötajad valavad vaigu kilemasinasse, mis prindib vaigu õhukese märja kihina paberile. Vahepeal korraldab teine masin 200–300 süsinikkiudu süsinikkiudvõrguks. Kanga paksus määrab prepreg-lehe paksuse.
Tavaliselt paigaldatakse vaiguga immutamismasinale kaks rulli vaiguga kaetud paberit. Kütteelement soojendab võrku selle sisenemisel, et hõlbustada vaigu imendumist. Seejärel asetatakse kuumutatud süsinikkiudkangas kahe vaiguga kaetud paberilehe vahele. Tänu kõrgsurve soojendatavatele rullikutele tungib vaik läbi miljonite süsinikkiudfilamentide.
Jahutuskohas muutub vedel vaik geeliks, nii et järgmises jaamas saab paberi eemaldada. Järgmises jaamas kaetakse prepreg-lehe ülaosa polüesterkilega. Pärast seda keritakse leht rulli. Tehase laboris viivad tehnikud läbi prepreg-proovide kvaliteedikontrolli katsed. Selline testimine tagab, et süsinikkiud tagab optimaalse tugevuse, vastupidavuse ja kuumakindluse.
Ütlematagi selge, et tootjad üle maailma kasutavad erinevaid tehnikaid, mis on ettevõtte saladused, kuid laiemas mõttes järgivad kõik ülalnimetatud süsinikkiu loomise protsessi.
