कार्बन फाइबर यह एक रेशेदार पदार्थ है जिसमें 95% से अधिक कार्बन होता है। इसमें उत्कृष्ट यांत्रिक, रासायनिक, विद्युतीय और अन्य उत्कृष्ट गुण होते हैं। यह "नई सामग्रियों का राजा" और एक रणनीतिक सामग्री है जिसकी सैन्य और नागरिक विकास में कमी है। इसे "काला सोना" भी कहा जाता है।
कार्बन फाइबर की उत्पादन लाइन इस प्रकार है:
पतला कार्बन फाइबर कैसे बनाया जाता है?
कार्बन फाइबर उत्पादन प्रक्रिया प्रौद्योगिकी अब तक विकसित और परिपक्व हो चुकी है। कार्बन फाइबर मिश्रित सामग्रियों के निरंतर विकास के साथ, यह जीवन के सभी क्षेत्रों में, विशेष रूप से विमानन, ऑटोमोबाइल, रेल, पवन ऊर्जा ब्लेड आदि के मजबूत विकास और इसके प्रेरक प्रभाव से, कार्बन फाइबर उद्योग के विकास की संभावनाएँ और भी व्यापक हो गई हैं।
कार्बन फाइबर उद्योग श्रृंखला को अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम में विभाजित किया जा सकता है। अपस्ट्रीम आमतौर पर कार्बन फाइबर-विशिष्ट सामग्रियों के उत्पादन को संदर्भित करता है; डाउनस्ट्रीम आमतौर पर कार्बन फाइबर अनुप्रयोग घटकों के उत्पादन को संदर्भित करता है। अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम के बीच की कंपनियों को कार्बन फाइबर उत्पादन प्रक्रिया में उपकरण प्रदाता के रूप में देखा जा सकता है। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है:
कार्बन फाइबर उद्योग श्रृंखला के कच्चे रेशम से कार्बन फाइबर तक की पूरी प्रक्रिया को ऑक्सीकरण भट्टियों, कार्बनीकरण भट्टियों, ग्रेफाइटीकरण भट्टियों, सतह उपचार और आकार निर्धारण जैसी प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है। फाइबर संरचना में कार्बन फाइबर का प्रभुत्व होता है।
कार्बन फाइबर उद्योग श्रृंखला का अपस्ट्रीम पेट्रोकेमिकल उद्योग से संबंधित है, और एक्रिलोनिट्राइल मुख्य रूप से कच्चे तेल के शोधन, क्रैकिंग, अमोनिया ऑक्सीकरण आदि के माध्यम से प्राप्त किया जाता है; पॉलीएक्रिलोनिट्राइल अग्रदूत फाइबर, कार्बन फाइबर को अग्रदूत फाइबर के पूर्व-ऑक्सीकरण और कार्बोनाइजिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है, और कार्बन फाइबर मिश्रित सामग्री को कार्बन फाइबर और उच्च गुणवत्ता वाले राल के प्रसंस्करण द्वारा आवेदन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए प्राप्त किया जाता है।
कार्बन फाइबर की उत्पादन प्रक्रिया में मुख्य रूप से ड्राइंग, ड्राफ्टिंग, स्थिरीकरण, कार्बनीकरण और ग्रेफाइटीकरण शामिल हैं। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है:
चित्रकला:यह कार्बन फाइबर उत्पादन प्रक्रिया का पहला चरण है। यह मुख्य रूप से कच्चे माल को रेशों में विभाजित करता है, जो एक भौतिक परिवर्तन है। इस प्रक्रिया के दौरान, कताई द्रव और जमावट द्रव के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण और ऊष्मा स्थानांतरण होता है, और अंततः PAN अवक्षेपण होता है। तंतु एक जेल संरचना बनाते हैं।
प्रारूपण:उन्मुख तंतुओं के खिंचाव प्रभाव के साथ मिलकर काम करने के लिए 100 से 300 डिग्री के तापमान की आवश्यकता होती है। यह PAN तंतुओं के उच्च मापांक, उच्च सुदृढ़ीकरण, सघनीकरण और शोधन में भी एक महत्वपूर्ण कदम है।
स्थिरता:थर्मोप्लास्टिक पैन रैखिक मैक्रोमोलेक्युलर श्रृंखला को 400 डिग्री पर हीटिंग और ऑक्सीकरण की विधि द्वारा एक गैर-प्लास्टिक गर्मी प्रतिरोधी ट्रेपोज़ाइडल संरचना में बदल दिया जाता है, ताकि यह उच्च तापमान पर गैर-पिघलने और गैर-ज्वलनशील हो, फाइबर आकार को बनाए रखे, और थर्मोडायनामिक्स एक स्थिर स्थिति में हो।
कार्बनीकरण:1,000 से 2,000 डिग्री के तापमान पर पैन में गैर-कार्बन तत्वों को बाहर निकालना आवश्यक है, और अंततः 90% से अधिक कार्बन सामग्री के साथ टर्बोस्ट्रेटिक ग्रेफाइट संरचना के साथ कार्बन फाइबर उत्पन्न करना आवश्यक है।
ग्रेफाइटीकरण: अनाकार और टर्बोस्ट्रेटिक कार्बोनाइज्ड सामग्रियों को त्रि-आयामी ग्रेफाइट संरचनाओं में परिवर्तित करने के लिए 2,000 से 3,000 डिग्री के तापमान की आवश्यकता होती है, जो कार्बन फाइबर के मापांक में सुधार करने के लिए मुख्य तकनीकी उपाय है।
कच्चे रेशम उत्पादन प्रक्रिया से तैयार उत्पाद तक कार्बन फाइबर की विस्तृत प्रक्रिया यह है कि पैन कच्चे रेशम का उत्पादन पिछले कच्चे रेशम उत्पादन प्रक्रिया द्वारा किया जाता है। तार फीडर की गीली गर्मी से पूर्व-ड्राइंग के बाद, इसे क्रमिक रूप से ड्राइंग मशीन द्वारा पूर्व-ऑक्सीकरण भट्ठी में स्थानांतरित किया जाता है। पूर्व-ऑक्सीकरण भट्ठी समूह में विभिन्न ढाल तापमानों पर पकाए जाने के बाद, ऑक्सीकृत फाइबर बनते हैं, अर्थात पूर्व-ऑक्सीकृत फाइबर; मध्यम-तापमान और उच्च-तापमान कार्बोनाइजेशन भट्टियों से गुजरने के बाद पूर्व-ऑक्सीकृत फाइबर कार्बन फाइबर में बनते हैं; कार्बन फाइबर को फिर कार्बन फाइबर उत्पादों को प्राप्त करने के लिए अंतिम सतह उपचार, आकार, सुखाने और अन्य प्रक्रियाओं के अधीन किया जाता है। निरंतर तार खिलाने और सटीक नियंत्रण की पूरी प्रक्रिया, किसी भी प्रक्रिया में थोड़ी सी समस्या स्थिर उत्पादन और अंतिम कार्बन फाइबर उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करेगी
उपरोक्त कार्बन फाइबर का निर्माण है, आइए देखें कि कार्बन फाइबर कपड़े का उपयोग कैसे किया जाता है!
कार्बन फाइबर कपड़ा उत्पादों का प्रसंस्करण
1. काटना
प्रीप्रेग को माइनस 18 डिग्री पर कोल्ड स्टोरेज से बाहर निकाला जाता है। जागृत होने के बाद, पहला कदम स्वचालित कटिंग मशीन पर सामग्री आरेख के अनुसार सामग्री को सटीक रूप से काटना है।
2. फ़र्श
दूसरा चरण लेइंग टूल पर प्रीप्रेग बिछाना और डिज़ाइन की ज़रूरतों के अनुसार अलग-अलग परतें बिछाना है। सभी प्रक्रियाएँ लेज़र पोज़िशनिंग के तहत की जाती हैं।
3. गठन
एक स्वचालित हैंडलिंग रोबोट के माध्यम से, प्रीफॉर्म को संपीड़न मोल्डिंग के लिए मोल्डिंग मशीन में भेजा जाता है।
4. काटना
निर्माण के बाद, वर्कपीस की आयामी सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, वर्कपीस को कटिंग और डिबरिंग के चौथे चरण के लिए कटिंग रोबोट वर्कस्टेशन पर भेजा जाता है। यह प्रक्रिया सीएनसी पर भी संचालित की जा सकती है।
5. सफाई
पांचवां चरण रिलीज एजेंट को हटाने के लिए सफाई स्टेशन पर सूखी बर्फ की सफाई करना है, जो बाद की गोंद कोटिंग प्रक्रिया के लिए सुविधाजनक है।
6. गोंद
छठा चरण ग्लूइंग रोबोट स्टेशन पर स्ट्रक्चरल ग्लू लगाना है। ग्लूइंग की स्थिति, ग्लू की गति और ग्लू आउटपुट, सभी को सटीक रूप से समायोजित किया जाता है। धातु के हिस्सों के साथ कनेक्शन का एक हिस्सा रिवेट किया जाता है, जो रिवेटिंग स्टेशन पर किया जाता है।
7. असेंबली निरीक्षण
गोंद लगाने के बाद, आंतरिक और बाहरी पैनल जोड़े जाते हैं। गोंद के जमने के बाद, कीहोल, बिंदुओं, रेखाओं और सतहों की आयामी सटीकता सुनिश्चित करने के लिए नीली रोशनी का पता लगाया जाता है।
कार्बन फाइबर को संसाधित करना अधिक कठिन है
कार्बन फाइबर में कार्बन पदार्थों की प्रबल तन्य शक्ति और रेशों की कोमल प्रक्रियाशीलता दोनों होती है। कार्बन फाइबर उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों वाला एक नया पदार्थ है। उदाहरण के तौर पर कार्बन फाइबर और हमारे सामान्य स्टील को लें, कार्बन फाइबर की शक्ति लगभग 400 से 800 एमपीए होती है, जबकि साधारण स्टील की शक्ति 200 से 500 एमपीए होती है। कठोरता की दृष्टि से, कार्बन फाइबर और स्टील मूलतः समान हैं, और इनमें कोई स्पष्ट अंतर नहीं है।
कार्बन फाइबर में उच्च शक्ति और हल्का वजन होता है, इसलिए कार्बन फाइबर को नई सामग्रियों का राजा कहा जा सकता है। इस लाभ के कारण, कार्बन फाइबर प्रबलित कंपोजिट (सीएफआरपी) के प्रसंस्करण के दौरान, मैट्रिक्स और फाइबर में जटिल आंतरिक अंतःक्रियाएं होती हैं, जिससे उनके भौतिक गुण धातुओं से भिन्न होते हैं। सीएफआरपी का घनत्व धातुओं की तुलना में बहुत छोटा है, जबकि ताकत अधिकांश धातुओं की तुलना में अधिक है। सीएफआरपी की अमानवीयता के कारण, प्रसंस्करण के दौरान फाइबर पुल-आउट या मैट्रिक्स फाइबर टुकड़ी अक्सर होती है; सीएफआरपी में उच्च ताप प्रतिरोध और पहनने का प्रतिरोध होता है, जो इसे प्रसंस्करण के दौरान उपकरणों पर अधिक मांग करता है, इसलिए उत्पादन प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में काटने वाली गर्मी उत्पन्न होती है, जो उपकरण पहनने के लिए अधिक गंभीर है।
साथ ही, इसके अनुप्रयोग क्षेत्रों के निरंतर विस्तार के साथ, आवश्यकताएं अधिक से अधिक नाजुक होती जा रही हैं, और सामग्री की प्रयोज्यता और सीएफआरपी के लिए गुणवत्ता की आवश्यकताएं अधिक से अधिक कठोर होती जा रही हैं, जिससे प्रसंस्करण लागत भी बढ़ जाती है।
कार्बन फाइबर बोर्ड का प्रसंस्करण
कार्बन फाइबर बोर्ड के ठीक होने और आकार लेने के बाद, सटीक आवश्यकताओं या असेंबली आवश्यकताओं के लिए कटिंग और ड्रिलिंग जैसी पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है। कटिंग प्रक्रिया के मापदंडों और कटिंग गहराई जैसी समान परिस्थितियों में, विभिन्न सामग्रियों, आकारों और आकृतियों के औजारों और ड्रिलों के चयन के बहुत अलग प्रभाव होंगे। साथ ही, औजारों और ड्रिलों की शक्ति, दिशा, समय और तापमान जैसे कारक भी प्रसंस्करण परिणामों को प्रभावित करेंगे।
प्रसंस्करण के बाद, हीरे की परत वाले तीखे औज़ार और ठोस कार्बाइड वाली ड्रिल बिट चुनने का प्रयास करें। औज़ार और ड्रिल बिट का घिसाव प्रतिरोध ही प्रसंस्करण की गुणवत्ता और औज़ार के सेवा जीवन को निर्धारित करता है। यदि औज़ार और ड्रिल बिट पर्याप्त तीखे नहीं हैं या अनुचित तरीके से उपयोग किए जाते हैं, तो इससे न केवल घिसाव तेज़ होगा, उत्पाद की प्रसंस्करण लागत बढ़ेगी, बल्कि प्लेट को भी नुकसान होगा, जिससे प्लेट का आकार और आकार प्रभावित होगा और प्लेट पर छेदों और खांचों के आयामों की स्थिरता प्रभावित होगी। इससे सामग्री परतदार रूप से फट सकती है, या यहाँ तक कि ब्लॉक भी टूट सकता है, जिससे पूरा बोर्ड टूट सकता है।
ड्रिलिंग करते समयकार्बन फाइबर शीटजितनी तेज़ गति, उतना बेहतर प्रभाव। ड्रिल बिट्स के चयन में, PCD8 फेस एज ड्रिल बिट का अनूठा ड्रिल टिप डिज़ाइन कार्बन फाइबर शीट के लिए अधिक उपयुक्त है, जो कार्बन फाइबर शीट में बेहतर प्रवेश कर सकता है और प्रदूषण के जोखिम को कम कर सकता है।
मोटी कार्बन फाइबर शीट काटते समय, बाएँ और दाएँ हेलिकल एज डिज़ाइन वाले दोधारी कम्प्रेशन मिलिंग कटर का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। इस तीक्ष्ण कटिंग एज में ऊपरी और निचले दोनों हेलिकल टिप्स होते हैं जो काटने के दौरान उपकरण के ऊपर और नीचे अक्षीय बल को संतुलित करते हैं। यह सुनिश्चित करने के लिए कि परिणामी कटिंग बल सामग्री के अंदरूनी हिस्से की ओर निर्देशित हो, ताकि स्थिर कटिंग स्थितियाँ प्राप्त की जा सकें और सामग्री के विघटन को रोका जा सके। "पाइनएप्पल एज" राउटर के ऊपरी और निचले हीरे के आकार के किनारों का डिज़ाइन कार्बन फाइबर शीट को भी प्रभावी ढंग से काट सकता है। इसकी गहरी चिप फ्लूट, काटने की प्रक्रिया के दौरान चिप्स के निर्वहन के माध्यम से बहुत अधिक कटिंग हीट को दूर कर सकती है, ताकि कार्बन फाइबर शीट के गुणों को नुकसान से बचाया जा सके।
01 निरंतर लंबा फाइबर
उत्पाद की विशेषताएँ:कार्बन फाइबर निर्माताओं का सबसे आम उत्पाद रूप, बंडल हजारों मोनोफिलामेंट्स से बना होता है, जिन्हें घुमाव विधि के अनुसार तीन प्रकारों में विभाजित किया जाता है: एनटी (कभी मुड़ा नहीं, बिना मुड़ा हुआ), यूटी (बिना मुड़ा हुआ, बिना मुड़ा हुआ), टीटी या एसटी (मुड़, मुड़ा हुआ), जिनमें से एनटी सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला कार्बन फाइबर है।
मुख्य अनुप्रयोग:मुख्य रूप से सीएफआरपी, सीएफआरटीपी या सी/सी मिश्रित सामग्री जैसे मिश्रित सामग्रियों के लिए उपयोग किया जाता है, और अनुप्रयोग क्षेत्रों में विमान/एयरोस्पेस उपकरण, खेल के सामान और औद्योगिक उपकरण भाग शामिल हैं।
02 स्टेपल फाइबर यार्न
उत्पाद की विशेषताएँ:संक्षेप में, लघु फाइबर यार्न, लघु कार्बन फाइबर से काते गए यार्न, जैसे कि सामान्य प्रयोजन पिच-आधारित कार्बन फाइबर, आमतौर पर लघु फाइबर के रूप में उत्पाद होते हैं।
मुख्य उपयोग:गर्मी इन्सुलेशन सामग्री, विरोधी घर्षण सामग्री, सी/सी समग्र भागों, आदि।
03 कार्बन फाइबर कपड़ा
उत्पाद की विशेषताएँ:यह निरंतर कार्बन फाइबर या कार्बन फाइबर स्पन यार्न से बना होता है। बुनाई विधि के अनुसार, कार्बन फाइबर कपड़ों को बुने हुए कपड़े, बुने हुए कपड़े और गैर-बुने हुए कपड़े में विभाजित किया जा सकता है। वर्तमान में, कार्बन फाइबर कपड़े आमतौर पर बुने हुए कपड़े होते हैं।
मुख्य अनुप्रयोग:निरंतर कार्बन फाइबर के समान, मुख्य रूप से सीएफआरपी, सीएफआरटीपी या सी/सी समग्र सामग्री जैसे मिश्रित सामग्रियों में उपयोग किया जाता है, और अनुप्रयोग क्षेत्रों में विमान/एयरोस्पेस उपकरण, खेल के सामान और औद्योगिक उपकरण भाग शामिल हैं।
04 कार्बन फाइबर ब्रेडेड बेल्ट
उत्पाद की विशेषताएँ:यह एक प्रकार का कार्बन फाइबर कपड़ा है, जो निरंतर कार्बन फाइबर या कार्बन फाइबर स्पन यार्न से भी बुना जाता है।
मुख्य उपयोग:मुख्य रूप से राल-आधारित सुदृढ़ीकरण सामग्री के लिए उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से ट्यूबलर उत्पादों के उत्पादन और प्रसंस्करण के लिए।
05 कटा हुआ कार्बन फाइबर
