مقالات

الیاف کربن

الیاف کربن

الیاف کربن

الیاف کربن با اکسیداسیون، کربنیزه کردن و نیز گرافیتیزاسیون پیش‌ماده‌های آلی غنی از کربن که از قبل به شکل لیف بوده‌اند، تولید می‌شوند. پیش‌ماده‌ی رایج مصرفی اغلب پلی‌اکریلونیتریل (PAN) است به این علت که الیاف کربن با بهترین خواص را می‌توان با استفاده از آن تولید کرد. اما این الیاف را می‌توان با استفاده از قیر و سلولز تولید کرد. اعمال تغییرات در فرآیند گرافیتیزاسیون هم می‌تواند موجب تولید الیاف با استحکام بالا( در دمای حدود ۲۶۰۰ درجه سانتیگراد) یا الیاف با مدول بالا(در دمای ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد) و یا انواع دیگر الیاف با خواص بیابین اینها می‌شود. پس از تولید الیاف کربن، اصلاح سطحی روی آن انجام شده تا اتصال به ماتریس بهبود یافته و سایزینگ شیمیایی بر روی آن انجام شده تا از الیاف محافظت شود.

در اواخر دهه ۶۰ که الیاف کربن برای نخستین بار تولید شد، قیمت گرید استحکام بالای آن حدود ۲۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم بود. حدود سال ۱۹۹۶ ظرفیت سالانه‌ی تا حدود ۷۰۰۰ تن افزایش یافت و قیمت معادل آن از گرید استحکام بالای آن ۴۰-۱۵ دلار به ازای هر کیلوگرم شد. الیاف کربن معمولاً براساس مدول طبقه بندی می‌شوند که در آن خواص به ترتیب افت می کند. این طبقه‌بندی عبارت است از:

الیاف کربن استحکام بالا (HS)، مدول متوسط (MI)، مدول بالا (HM) و مدول فوق العاده بالا (UHM). قطر الیاف اغلب آنها در حدود ۷-۵ میکرون است. الیاف کربن نسبت به الیاف تجاری موجود دارای سفتی ویژه‌ی بالا، استحکام تنشی و فشاری بالا،  و مقاومت بالا در برابر خوردگی، خزش و خستگی هستند. با این حال استحکام ضربه‌ای این الیاف کمتر از شیشه یا آرامید است خصوصاً مشخصات شکنندگی که توسط الیاف HM و UHM نمایش داده می‌شود.

استحکام و مدول الیاف کربن پایهPAN
کشور سازنده استحکام کششی(GPa) مدول کششی(GPa) گرید
مدول استاندارد (کمتر از ۲۶۵ گیگاپاسکال) (استحکام بالا)
فرانسه/ ژاپن ۳/۵۳ ۲۳۰ T300
ژاپن ۵/۳ ۲۳۵ T700
آلمان ۳/۹۵ ۲۳۸ HTA
ژاپن ۴/۸ ۲۴۰ UTS
ژاپن/آمریکا ۴/۵ ۲۳۴ ۳۴-۷۰۰
آمریکا ۴ ۲۴۱ AS4
آمریکا ۴/۵۵ ۲۴۱ T650-35
آمریکا/ ۳/۶ ۲۲۸ Panex33
آمریکا ۳/۸ ۲۲۸ F3C
ژاپن ۴/۸۳ ۲۳۵ TR50S
ژاپن ۴/۴۱ ۲۳۴ TR30S
مدول متوسط(۲۶۵-۳۲۰ گیگاپاسکال)
فرانسه/ژاپن ۵/۹۴ ۲۹۴ T800
فرانسه ۵/۹۴ ۲۹۴ M30S
ژاپن ۴/۱۲ و ۵/۵ ۲۹۵ IMS
ژاپن ۴/۴ و ۵/۱ ۲۸۹ MR40/MR50
آمریکا ۵/۳ و ۵/۱ ۳۰۳ IM6/IM7
آمریکا ۵/۳ ۳۱۰ IM9
آمریکا ۴/۸۲ ۲۹۰ T650-42
آمریکا ۵/۶۵ ۲۹۰ T40
مدول بالا(۳۲۰-۴۴۰ گیگاپاسکال)
ژاپن ۲/۷۴ ۳۹۲ M40
فرانسه/ ژاپن ۴/۴۱ ۳۷۷ M40J
ژاپن ۳ ۳۵۸ HMA
ژاپن ۴/۵۸ ۳۹۵ UMS2526
ژاپن ۴/۸ ۳۴۰ MS40
ژاپن ۴/۸ ۳۸۱ HR40
مدول فوق العاده بالا(حدود ۴۴۰ گیگاپاسکال)
ژاپن ۴/۲۱ ۴۳۶ M46J
ژاپن ۴/۵ ۴۳۵ UMS3536
ژاپن ۴/۴ ۴۴۱ HS40
آمریکا ۳/۵۴ ۴۴۱ UHMS
سلب مسئولیت

اطلاعات فوق ماهیت کلی دارند و صرفاً بر اساس تجربیات شرکت پلی کامپوزیت می‌باشند. توصیه‌های ارائه شده در اینجا ممکن است در همه شرایط کاربردی نباشند. بنابراین کاربر موظف است با توجه به محدودیت‌هایی که ممکن است در شرایط محیط کاری خود داشته باشد و بر اساس نتایجی که مد نظر دارد، اطلاعات فوق را مورد بررسی قرار دهد. پلی کامپوزیت هیچ گونه مسئولیتی در قبال خسارت‌های مستقیم یا ناشی از اجرای این توصیه‌ها و یا بکارگیری این اطلاعات را نمی‌پذیرد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *