탄소 섬유는 어떻게 만들어지나요?

흑연 섬유 또는 탄소 흑연이라고도 하는 탄소 섬유는 탄소 원소의 매우 가는 가닥으로 만들어집니다. 탄소 섬유는 인장 강도가 높고 크기에 비해 매우 강합니다. 또한 매우 가벼운 소재입니다.

 

각 섬유의 직경은 {{0}} 미크론입니다. 그것이 얼마나 작은지 알기 위해 1마이크론은 0.0001밀리미터입니다. 거미줄 실크 한 가닥은 3~8미크론입니다.

 

특성 및 응용

탄소 섬유는 강철보다 2배 강하고 5배 강합니다. 또 다른 특징은 내화학성이 뛰어나고 열팽창이 낮은 고온 내성을 가지고 있다는 것입니다.

 

탄소 섬유는 무엇보다도 비행기, 고성능 차량, 스포츠 장비 및 악기를 제작할 때 중요한 엔지니어링 재료입니다.

 

탄소 섬유가 만들어지는 방법

탄소 섬유는 유기 폴리머로 만들어집니다. 이 중합체는 탄소 원자에 의해 결합된 긴 분자 끈으로 구성됩니다. 탄소 섬유의 약 90%는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 공정으로 만들어집니다. 나머지 10%는 레이온 또는 석유 피치 공정으로 만들어집니다.

 

제조 공정에서 사용되는 가스, 액체 및 기타 재료는 탄소 섬유의 특정 효과, 품질 및 등급을 생성합니다. 최고의 모듈러스 특성을 가진 최고급 탄소 섬유는 항공 우주 산업과 같은 까다로운 응용 분야에 사용됩니다.

 

탄소 섬유 제조업체는 사용하는 원료의 조합 측면에서 서로 다릅니다. 그들은 일반적으로 특정 공식을 영업 비밀로 취급합니다.

 

제조 공정

제조 공정에서 전구체라고 하는 원료는 긴 섬유 가닥으로 만들어집니다. 그런 다음 섬유를 짜서 직물로 만듭니다. 필라멘트를 감거나 원하는 모양과 크기로 성형하는 다른 재료와 결합할 수도 있습니다.

 

제조 공정은 다음과 같이 진행됩니다.

 

제사. PAN은 다른 성분과 혼합되어 섬유로 만들어지고 세척되고 늘어납니다.

안정화. 결합을 안정화하기 위한 화학적 변경.

탄화. 단단히 결합된 탄소 결정을 형성하기 위해 매우 높은 온도로 가열된 안정화된 섬유.

표면 처리. 섬유 표면을 산화시켜 결합 특성을 향상시킵니다.

사이징. 섬유가 코팅되어 보빈에 감겨 있습니다. 그런 다음 섬유를 다른 크기의 원사로 꼬는 방적기에 로드됩니다.

 

직물로 직조되는 대신 섬유가 합성물로 형성될 수 있습니다. 복합 재료를 형성하기 위해 열, 압력 또는 진공을 사용하여 섬유를 플라스틱 폴리머와 결합할 수 있습니다.

 

고려해야 할 사항

탄소 섬유 제조에는 다음과 같은 여러 가지 문제가 있습니다.

 

보다 비용 효율적인 복구 및 수리가 필요합니다.

표면 처리 공정은 결점이 있는 섬유로 이어질 수 있는 홈이 생기지 않도록 주의 깊게 조절해야 합니다.

일관된 품질을 보장하려면 면밀한 제어가 필요합니다.

탄소 섬유의 강한 전기 전도성으로 인해 전기 장비의 아크 및 단락.

건강 및 안전 문제, 그중 피부 자극 및 호흡 문제.