מבוא לסיבי פחמן

סיבי פחמן הם סיבי מבשר אורגני כמו פוליאקרילוניטריל (או המגרש, רייון), שהוא פירוליזציה ומוגזמת בסביבה בטמפרטורה גבוהה ליצירת מבנה עמוד שדרה פחמן, וסיבי פולימר לא מאורגן עם תכולת פחמן גבוהה מ- 90%.

לסיבי הפחמן יש תכונות מכניות מצוינות ויציבות כימית, צפיפות נמוכה מאלומיניום, חוזק גבוה מאשר פלדה, בין הסיבים הגבוהים לביצועים שנמצאים בייצור המסה, לסיבי הפחמן יש את החוזק הספציפי הגבוה ביותר והמודולוס הספציפי הגבוה ביותר של הסיב, ויש לו סדרה של תכונות מצוינות כמו מוליכות חשמלית, הולכת חום, עמידות בפני קורוזיה וסדרה של חומרים אחרים לא ניתן להחליף.

סיבי פחמן נמצאים בשימוש נרחב בחלל, להבי כוח רוח, ספורט ופנאי, כלי לחץ, חומרים מורכבים פחמן/פחמן, בניית תחבורה ושדות אחרים.

ניתן לסווג סיבי פחמן לפי ממדים שונים כמו סוג המבשר, התכונות המכניות, מפרטי הגרירה ותהליך ההכנה של המבשר. תקני הסיווג לסוגים שונים של סיבי פחמן הם כדלקמן:

סוגים של מבשר: מחולקים לסיבי פחמן מבוססי פאן, סיבי פחמן מבוססי המגרש וסיבי פחמן מבוססי Rayon. ביניהם, סיבי פחמן מבוססי פאן תפסו במהירות את מיקום הזרם המרכזי מאז הצגתו בשנות השישים, והיוו יותר מ- 90% מכלל סיבי הפחמן בגלל תהליך הייצור הפשוט יחסית שלו, תכונות מכניות מצוינות ומגוון שימושים רחב. סולם הייצור של המגרש מבוסס ומבוסס רייון הוא קטן. לפיכך, נכון לעכשיו, סיבי פחמן מתייחסים בדרך כלל לסיבי פחמן מבוססי PAN.

תכונות מכניות: תכונות מכניות משמשות בעיקר בענף כדי לסווג. על פי סיווג התכונות המכניות של התקן הלאומי הנוכחי עבור סיבי פחמן מבוססי polyacrylonitrile GB/T 26752-2020, סיבי פחמן מבוססי פאן מחולקים לארבע קטגוריות: סוג חוזק גבוה, סוג בינוני-מודולוס בינוני גבוה , סוג מודולוס גבוה וסוג חוזק גבוה וסוג מודולוס גבוה.

מפרטי גרירה: על פי מספר סיבי הפחמן, ניתן לחלק אותו לגרירה קטנה וגרירה גדולה. באופן כללי, סיבי פחמן עם מספר גרגרות פחות מ- 24K נקראים גרגרות קטנות (1K מייצג 1000 חוטים בצרור של סיבי פחמן), ואלה שמעל 24K נקראים גרגרות גדולות. סיבי פחמן קטנים בגרירה יש ביצועים מצוינים, תפוקה נמוכה ומחיר גבוה, ומשמשת בדרך כלל בשדות היי-טק כמו תעופה וחלל, הגנה לאומית ותעשייה צבאית. למוצרי גרירה גדולים יש ביצועים נמוכים יחסית, עלות נמוכה ובקרת ייצור קשה, והם נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות בסיסיות ובשדות אזרחיים.

תהליך הכנת מבשר: על פי בחירת הממס המסתובב, המשכיות תהליך הפילמור, שיטת התהליך המשמשת לספינינג וכו ', ניתן לחלק את הכנת המבשר לסוגי תהליכים שונים. על פי הממס המסתובב, הוא כולל DMSO (דימתיל סולפוקסיד), DMAC (N, N Dimethylacetamide), NASCN (נתרן תיקיאנט) וקטגוריות ממסות שונות אחרות. על פי ההמשכיות של תהליך הפילמור, ניתן לחלק אותו לשיטה שלב אחד ושיטה דו-שלבית. על פי תהליך הספינינג, ניתן לחלק אותו לסיבוב רטוב וספינינג רטוב יבש.