グラファイトファイバーまたはカーボングラファイトとしても知られるカーボンファイバーは、炭素元素の非常に細いフィラメントから作られています。 カーボンファイバーは引張強度が高く、サイズの割に非常に強度があります。 とても軽い素材でもあります。
各繊維の直径は {{0} ミクロンです。 どれくらい小さいかを説明すると、1 ミクロンは 0.0001 mm に相当します。 クモの巣のフィラメントの直径は 3 ～ 8 ミクロンです。
特徴と用途
カーボンファイバーは鋼鉄の2倍の硬度と5倍の強度を持っています。 もう1つの特徴は、高度な耐薬品性、高温耐性、低熱膨張です。
カーボンファイバーは、航空機、高性能車両、スポーツ用品、楽器の製造において重要なエンジニアリング材料です。
炭素繊維はどのように作られるのか
炭素繊維は有機ポリマーから作られます。 これらのポリマーは、炭素原子によって結合された分子の長い鎖で構成されています。 炭素繊維の約 90% はポリアクリロニトリル (PAN) プロセスを使用して作られています。 残りの 10% は、レーヨンまたは石油アスファルトのプロセスを使用して作られます。
製造プロセスで使用される気体、液体、その他の材料は、特定のカーボンファイバーの効果、品質、グレードを生み出します。 最適な弾性率特性を備えた最高グレードのカーボンファイバーは、航空宇宙産業などの要求の厳しい用途で使用されています。
炭素繊維メーカーは、使用する原材料の組み合わせが異なります。 彼らは多くの場合、特定のレシピを企業秘密として扱います。
製造プロセス
製造プロセス中に、前駆体と呼ばれる原材料が長い繊維束に引き込まれます。 その後、繊維が織られて生地になります。 また、他の材料と組み合わせたり、フィラメントを巻いたり、所望の形状やサイズに成形したりすることもできます。
製造工程は以下の通りです。
回転させます。 PANを他の原料と混合して繊維に紡ぎ、洗浄して引き伸ばします。
安定させます。 結合を安定させるための化学変化。
炭化。 安定化繊維は非常に高温に加熱され、しっかりと結合した炭素結晶を形成します。
表面を処理します。 繊維表面を酸化して接着性を向上させます。
サイズ感。 ファイバーはコーティングされ、スプールに巻き取られます。 次に、それらは紡績機に装填され、繊維が撚られてさまざまなサイズの糸になります。
繊維は織物に織り込むのではなく、複合材料に成形することができます。 複合材料を形成するには、熱、圧力、または真空を使用して繊維をプラスチックポリマーに接着します。
考慮すべき事項
炭素繊維の製造は、次のような多くの課題に直面しています。
より費用対効果の高い修復と修復が必要です。
表面処理プロセスは、繊維の欠陥につながる可能性のあるピットの生成を避けるために慎重に調整する必要があります。
安定した品質を確保するには厳密な管理が必要です。
カーボンファイバーは導電性が強いため、電気機器でアーク放電や短絡が発生する可能性があります。
皮膚の炎症や呼吸器系の問題など、健康と安全に関する懸念。
