कार्बन फाइबर: रूस में कार्बन फाइबर उत्पादन तकनीक, कार्बन फाइबर के साथ पोटीन और अंडरफ्लोर हीटिंग, कार्बन फाइबर की घनत्व और विशेषताएं

2024 लेखक: Beatrice Philips | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-09 13:22

कार्बन फाइबर के बारे में सब कुछ जानना हर आधुनिक व्यक्ति के लिए बहुत जरूरी है। रूस में कार्बन उत्पादन की तकनीक, कार्बन फाइबर के घनत्व और अन्य विशेषताओं को समझना, इसके आवेदन के दायरे को समझना और सही चुनाव करना आसान होगा। इसके अलावा, आपको कार्बन फाइबर के साथ पोटीन और अंडरफ्लोर हीटिंग के बारे में, इस उत्पाद के विदेशी निर्माताओं और आवेदन के विभिन्न क्षेत्रों के बारे में सब कुछ पता लगाना चाहिए।

peculiarities

नाम कार्बन फाइबर और कार्बन फाइबर, और कई स्रोतों में भी कार्बन फाइबर, बहुत आम हैं। लेकिन इन सामग्रियों की वास्तविक विशेषताओं और उनके उपयोग की संभावनाओं का विचार कई लोगों के लिए काफी अलग है। तकनीकी दृष्टि से, यह सामग्री 5 से कम और 15 माइक्रोन से अधिक के क्रॉस सेक्शन वाले थ्रेड्स से इकट्ठी नहीं की जाती है … लगभग सभी रचना कार्बन परमाणुओं से बनी है - इसलिए नाम। ये परमाणु स्वयं कुरकुरे क्रिस्टल में समूहित होते हैं जो समानांतर रेखाएँ बनाते हैं।

यह डिजाइन बहुत उच्च तन्यता ताकत प्रदान करता है। कार्बन फाइबर पूरी तरह से नया आविष्कार नहीं है। इसी तरह की सामग्री के पहले नमूने एडिसन द्वारा प्राप्त और उपयोग किए गए थे। बाद में, बीसवीं शताब्दी के मध्य में, कार्बन फाइबर ने पुनर्जागरण का अनुभव किया - और तब से इसका उपयोग लगातार बढ़ रहा है।

कार्बन फाइबर अब काफी अलग कच्चे माल से बना है - और इसलिए इसके गुण बहुत भिन्न हो सकते हैं।

संरचना और भौतिक गुण

कार्बन फाइबर की विशेषताओं में सबसे महत्वपूर्ण इसकी बनी हुई है असाधारण गर्मी प्रतिरोध … भले ही पदार्थ को 1600 - 2000 डिग्री तक गर्म किया जाए, फिर भी वातावरण में ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में इसके पैरामीटर नहीं बदलेंगे। इस सामग्री का घनत्व, सामान्य के साथ, रैखिक भी है (तथाकथित टेक्स में मापा जाता है)। 600 टेक्स के रैखिक घनत्व के साथ, 1 किमी वेब का द्रव्यमान 600 ग्राम होगा। कई मामलों में, सामग्री का लोचदार मापांक, या, जैसा कि वे कहते हैं, यंग का मापांक भी गंभीर रूप से महत्वपूर्ण है।

उच्च शक्ति वाले फाइबर के लिए, यह आंकड़ा 200 से 250 GPa तक होता है। पैन के आधार पर बने उच्च मापांक कार्बन फाइबर में लगभग 400 GPa का लोचदार मापांक होता है। लिक्विड क्रिस्टल समाधानों के लिए, यह पैरामीटर 400 से 700 GPa तक भिन्न हो सकता है। लोचदार मापांक की गणना उसके मूल्य के अनुमान के आधार पर की जाती है जब अलग-अलग ग्रेफाइट क्रिस्टल को खींचा जाता है। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण का उपयोग करके परमाणु विमानों का अभिविन्यास स्थापित किया जाता है।

डिफ़ॉल्ट सतह तनाव 0.86 एन / एम है। धातु-मिश्रित फाइबर प्राप्त करने के लिए सामग्री को संसाधित करते समय, यह आंकड़ा 1.0 N / m तक बढ़ जाता है। केशिका चढ़ाई विधि द्वारा मापन संबंधित पैरामीटर को निर्धारित करने में मदद करता है। पेट्रोलियम पिचों पर आधारित रेशों का गलनांक 200 डिग्री होता है। कताई लगभग २५० डिग्री पर होती है; अन्य प्रकार के तंतुओं का गलनांक सीधे उनकी संरचना पर निर्भर करता है।

कार्बन क्लॉथ की अधिकतम चौड़ाई तकनीकी आवश्यकताओं और बारीकियों पर निर्भर करती है। कई निर्माताओं के लिए, यह 100 या 125 सेमी है। अक्षीय शक्ति के लिए, यह इसके बराबर होगा:

• ३००० से ३५०० एमपीए तक के पैन पर आधारित उच्च शक्ति वाले उत्पादों के लिए;
• महत्वपूर्ण बढ़ाव वाले फाइबर के लिए, सख्ती से 4500 एमपीए;
• 2000 से 4500 एमपीए तक उच्च-मापांक सामग्री के लिए।

जाली के परमाणु तल की ओर एक तन्यता बल के तहत एक क्रिस्टल की स्थिरता की सैद्धांतिक गणना 180 GPa का अनुमानित मान देती है। अपेक्षित व्यावहारिक सीमा 100 GPa है। हालांकि, प्रयोगों ने अभी तक 20 GPa से अधिक के स्तर की उपस्थिति की पुष्टि नहीं की है।कार्बन फाइबर की वास्तविक ताकत इसके यांत्रिक दोषों और निर्माण प्रक्रिया की बारीकियों से सीमित है। व्यावहारिक अध्ययन में स्थापित 1/10 मिमी की लंबाई वाले खंड की तन्य शक्ति 9 से 10 GPa तक होगी।

T30 कार्बन फाइबर विशेष ध्यान देने योग्य है। इस सामग्री का उपयोग मुख्य रूप से छड़ के उत्पादन में किया जाता है। यह समाधान इसकी हल्कापन और उत्कृष्ट संतुलन द्वारा प्रतिष्ठित है। T30 सूचकांक 30 टन की लोच के मापांक को दर्शाता है।

अधिक जटिल निर्माण प्रक्रियाएं आपको T35 स्तर का उत्पाद प्राप्त करने की अनुमति देती हैं और इसी तरह।

उत्पादन प्रौद्योगिकी

कार्बन फाइबर विभिन्न प्रकार के बहुलक प्रकारों से बनाया जा सकता है। प्रसंस्करण मोड दो मुख्य प्रकार की ऐसी सामग्रियों को निर्धारित करता है - कार्बोनेटेड और ग्राफ़िटाइज़्ड प्रकार। पैन से प्राप्त फाइबर और विभिन्न पिच प्रकारों के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर मौजूद है। उच्च शक्ति और उच्च मापांक दोनों गुणवत्ता वाले कार्बन फाइबर में कठोरता और मापांक के विभिन्न स्तर हो सकते हैं। उन्हें विभिन्न ब्रांडों के लिए संदर्भित करने की प्रथा है।

रेशों को फिलामेंट या बंडल प्रारूप में बनाया जाता है। वे 1000 से 10000 निरंतर फिलामेंट्स से बनते हैं। इन रेशों से कपड़े भी बनाए जा सकते हैं, जैसे टो (इस मामले में, फिलामेंट्स की संख्या और भी अधिक है)। प्रारंभिक कच्चा माल न केवल साधारण फाइबर है, बल्कि लिक्विड क्रिस्टल पिचों के साथ-साथ पॉलीएक्रिलोनिट्राइल भी है। उत्पादन प्रक्रिया का तात्पर्य पहले मूल रेशों के उत्पादन से है, और फिर उन्हें 200 - 300 डिग्री पर हवा में गर्म किया जाता है।

पैन के मामले में, इस प्रक्रिया को प्रीट्रीटमेंट या अग्नि प्रतिरोध वृद्धि कहा जाता है। इस तरह की प्रक्रिया के बाद, पिच को इंफ्यूसिबिलिटी जैसी महत्वपूर्ण संपत्ति मिलती है। फाइबर आंशिक रूप से ऑक्सीकृत होते हैं। आगे हीटिंग का तरीका यह निर्धारित करता है कि वे कार्बोनेटेड या ग्रेफाइटाइज्ड समूह से संबंधित होंगे या नहीं। काम के अंत का अर्थ है सतह को आवश्यक गुण देना, जिसके बाद इसे समाप्त या आकार दिया जाता है।

हवा में ऑक्सीकरण से न केवल ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप अग्नि प्रतिरोध बढ़ता है। योगदान न केवल आंशिक डिहाइड्रोजनीकरण द्वारा किया जाता है, बल्कि इंटरमॉलिक्युलर क्रॉसलिंकिंग और अन्य प्रक्रियाओं द्वारा भी किया जाता है। इसके अतिरिक्त, कार्बन परमाणुओं के पिघलने और वाष्पन के लिए सामग्री की संवेदनशीलता कम हो जाती है। कार्बोनाइजेशन (उच्च तापमान चरण में) गैसीकरण और सभी विदेशी परमाणुओं के पलायन के साथ होता है।

पैन के तंतु 200-300 डिग्री तक गर्म होने पर हवा काली हो जाती है।

उनका बाद का कार्बोनाइजेशन नाइट्रोजन वातावरण में 1000 - 1500 डिग्री पर किया जाता है। कई प्रौद्योगिकीविदों के अनुसार, हीटिंग का इष्टतम स्तर 1200 - 1400 डिग्री है। उच्च मापांक फाइबर को लगभग 2500 डिग्री तक गर्म करना होगा। प्रारंभिक चरण में, पैन को एक सीढ़ी सूक्ष्म संरचना प्राप्त होती है। एक पॉलीसाइक्लिक सुगंधित पदार्थ की उपस्थिति के साथ इंट्रामोल्युलर स्तर पर संक्षेपण, इसकी घटना के लिए "जिम्मेदार" है।

जितना अधिक तापमान बढ़ेगा, चक्रीय प्रकार की संरचना उतनी ही बड़ी होगी। तकनीक के अनुसार गर्मी उपचार की समाप्ति के बाद, अणुओं या सुगंधित टुकड़ों की व्यवस्था ऐसी है कि मुख्य अक्ष फाइबर अक्ष के समानांतर होंगे। तनाव अभिविन्यास की डिग्री को गिरने से रोकता है। गर्मी उपचार के दौरान पैन अपघटन की विशिष्ट विशेषताएं ग्राफ्टेड मोनोमर्स की एकाग्रता से निर्धारित होती हैं। प्रत्येक प्रकार के ऐसे फाइबर प्रारंभिक प्रसंस्करण स्थितियों को निर्धारित करते हैं।

लिक्विड क्रिस्टलीय पेट्रोलियम पिच को 350 से 400 डिग्री के तापमान पर लंबे समय तक रखने की आवश्यकता होती है। इस विधा से पॉलीसाइक्लिक अणुओं का संघनन होगा। उनका द्रव्यमान बढ़ता है, और एक साथ चिपकना धीरे-धीरे होता है (गोलाकार के गठन के साथ)। यदि हीटिंग बंद नहीं होता है, तो गोलाकार बढ़ते हैं, आणविक भार बढ़ता है, और परिणाम एक निरंतर तरल क्रिस्टलीय चरण का गठन होता है। क्रिस्टल कभी-कभी क्विनोलिन में घुलनशील होते हैं, लेकिन आमतौर पर वे इसमें और पाइरीडीन दोनों में नहीं घुलते हैं (यह तकनीक की बारीकियों पर निर्भर करता है)।

लिक्विड क्रिस्टल पिच से 55 - 65% लिक्विड क्रिस्टल के साथ प्राप्त फाइबर प्लास्टिक रूप से प्रवाहित होते हैं।कताई 350 - 400 डिग्री पर की जाती है। एक उच्च उन्मुख संरचना 200 - 350 डिग्री पर एक वायु वातावरण में प्रारंभिक हीटिंग और बाद में एक निष्क्रिय वातावरण में धारण करके बनाई जाती है। थॉर्नेल पी -55 ब्रांड के फाइबर को 2000 डिग्री तक गर्म करना पड़ता है, लोच का मापांक जितना अधिक होगा, तापमान उतना ही अधिक होना चाहिए।

हाल ही में, वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग कार्य हाइड्रोजनीकरण का उपयोग करने वाली तकनीक पर अधिक से अधिक ध्यान दे रहे हैं। फाइबर का प्रारंभिक उत्पादन अक्सर कोल टार पिच और नेफ़थलिक गम के मिश्रण को हाइड्रोजनीकृत करके पूरा किया जाता है। इस मामले में, टेट्राहाइड्रोक्विनोलिन मौजूद होना चाहिए। प्रसंस्करण तापमान 380 - 500 डिग्री है। निस्पंदन और अपकेंद्रित्र द्वारा ठोस को हटाया जा सकता है; फिर पिचों को ऊंचे तापमान पर गाढ़ा किया जाता है। कार्बन के उत्पादन के लिए (तकनीक के आधार पर) विभिन्न प्रकार के उपकरणों का उपयोग करना आवश्यक है:

• परतें जो वैक्यूम वितरित करती हैं;
• पंप;
• सीलिंग हार्नेस;
• काम की मेज;
• जाल;
• प्रवाहकीय जाल;
• वैक्यूम फिल्में;
• प्रीप्रेग;
• आटोक्लेव।

बाजार की समीक्षा

निम्नलिखित कार्बन फाइबर निर्माता वैश्विक बाजार में अग्रणी हैं:

• थॉर्नेल, फोर्टाफिल और सेलियन (संयुक्त राज्य);
• ग्रैफिल और मोडमोर (इंग्लैंड);
• कुरेहा-लोन और तोरिका (जापान);
• साइटेक इंडस्ट्रीज;
• हेक्ससेल;
• एसजीएल समूह;
• टोरे इंडस्ट्रीज;
• ज़ोलटेक;
• मित्सुबिशी रेयान।

आज रूस में कार्बन का उत्पादन होता है:

• कार्बन और मिश्रित सामग्री का चेल्याबिंस्क संयंत्र;
• बालाकोवो कार्बन उत्पादन;
• एनपीके खिमप्रोमिनज़िनिरिंग;
• सेराटोव उद्यम "स्टार्ट"।

उत्पाद और अनुप्रयोग

मिश्रित सुदृढीकरण बनाने के लिए कार्बन फाइबर का उपयोग किया जाता है। इसे प्राप्त करने के लिए इसका उपयोग करना भी आम है:

• द्वि-दिशात्मक कपड़े;
• डिजाइनर कपड़े;
• द्विअक्षीय और चतुर्भुज ऊतक;
• बगैर बुना हुआ कपड़ा;
• यूनिडायरेक्शनल टेप;
• प्रीप्रेग;
• बाहरी सुदृढीकरण;
• फाइबर;
• दोहन।

बल्कि एक गंभीर नवाचार है अवरक्त गर्म मंजिल। इस मामले में, सामग्री का उपयोग पारंपरिक धातु के तार के प्रतिस्थापन के रूप में किया जाता है। यह 3 गुना अधिक गर्मी उत्पन्न कर सकता है, इसके अलावा, ऊर्जा की खपत लगभग 50% कम हो जाती है। मॉडलिंग जटिल तकनीकों के प्रेमी अक्सर वाइंडिंग द्वारा प्राप्त कार्बन ट्यूब का उपयोग करते हैं। इन उत्पादों की कारों और अन्य उपकरणों के निर्माताओं द्वारा भी मांग है। उदाहरण के लिए, कार्बन फाइबर का उपयोग अक्सर हैंड ब्रेक के लिए किया जाता है। इसके अलावा, इस सामग्री के आधार पर, प्राप्त करें:

• विमान मॉडल के लिए भागों;
• एक-टुकड़ा हुड;
• साइकिल;
• कारों और मोटरसाइकिलों की ट्यूनिंग के लिए पुर्जे।

कार्बन फैब्रिक पैनल एल्यूमीनियम की तुलना में 18% सख्त और स्ट्रक्चरल स्टील से 14% अधिक हैं … इस सामग्री के आधार पर आस्तीन विभिन्न प्रोफाइल के परिवर्तनीय क्रॉस-सेक्शन, सर्पिल उत्पादों के पाइप और ट्यूब प्राप्त करने के लिए आवश्यक हैं। उनका उपयोग गोल्फ क्लबों के उत्पादन और मरम्मत के लिए भी किया जाता है। यह इसके उपयोग को इंगित करने योग्य भी है। स्मार्टफोन और अन्य गैजेट्स के लिए विशेष रूप से टिकाऊ मामलों के उत्पादन में। इस तरह के उत्पाद आमतौर पर एक प्रीमियम चरित्र के होते हैं और इनमें सजावटी गुण होते हैं।

बिखरे हुए ग्रेफाइट-प्रकार के पाउडर के लिए, इसकी आवश्यकता है:

• विद्युत प्रवाहकीय कोटिंग्स प्राप्त करते समय;
• विभिन्न प्रकार के गोंद जारी करते समय;
• मोल्ड और कुछ अन्य भागों को मजबूत करते समय।

कार्बन फाइबर पुट्टी कई मायनों में पारंपरिक पोटीन से बेहतर है। इस संयोजन को कई विशेषज्ञों द्वारा इसकी प्लास्टिसिटी और यांत्रिक शक्ति के लिए सराहा गया है। रचना गहरे दोषों को ढकने के लिए उपयुक्त है। कार्बन की छड़ें या छड़ें मजबूत, हल्की और लंबे समय तक चलने वाली होती हैं। ऐसी सामग्री की आवश्यकता है:

• विमानन;
• रॉकेट उद्योग;
• खेल उपकरण का विमोचन।

कार्बोक्जिलिक एसिड के पायरोलिसिस द्वारा लवण, कीटोन्स और एल्डिहाइड प्राप्त किए जा सकते हैं। कार्बन फाइबर के उत्कृष्ट थर्मल गुण इसे हीटर और हीटिंग पैड में उपयोग करने की अनुमति देते हैं। ऐसे हीटर:

• किफायती;
• विश्वसनीय;
• प्रभावशाली दक्षता से प्रतिष्ठित हैं;
• खतरनाक विकिरण न फैलाएं;
• अपेक्षाकृत कॉम्पैक्ट;
• पूरी तरह से स्वचालित;
• अनावश्यक समस्याओं के बिना संचालित;
• बाहरी शोर न फैलाएं।

कार्बन-कार्बन कंपोजिट का उपयोग किसके उत्पादन में किया जाता है:

• क्रूसिबल के लिए समर्थन करता है;
• वैक्यूम पिघलने वाली भट्टियों के लिए पतला भाग;
• उनके लिए ट्यूबलर भागों।

आवेदन के अतिरिक्त क्षेत्रों में शामिल हैं:

• घर का बना चाकू;
• इंजन पर एक पंखुड़ी वाल्व के लिए उपयोग करें;
• निर्माण में उपयोग।

आधुनिक बिल्डरों ने न केवल बाहरी सुदृढीकरण के लिए इस सामग्री का लंबे समय से उपयोग किया है। पत्थर के घरों और स्विमिंग पूल को मजबूत करने के लिए भी इसकी जरूरत है। सरेस से जोड़ा हुआ प्रबलिंग परत पुलों में समर्थन और बीम के गुणों को पुनर्स्थापित करता है। इसका उपयोग सेप्टिक टैंक बनाने और प्राकृतिक, कृत्रिम जलाशयों को तैयार करते समय, काइसन और साइलो पिट के साथ काम करते समय भी किया जाता है।

आप टूल हैंडल की मरम्मत भी कर सकते हैं, पाइप को ठीक कर सकते हैं, फर्नीचर के पैरों को ठीक कर सकते हैं, होसेस, हैंडल, उपकरण के मामले, खिड़की की दीवारें और पीवीसी खिड़कियां।