Jenis Serat Karbon dan Proses Produksinya
1. Klasifikasi Umum Serat Karbon
A. Berdasarkan Modulus Tarik
Modulus tarik serat adalah kriteria utama untuk mengklasifikasi serat karbon.
Secara dasar, modulus tarik adalah singkatan dari “modulus elastisitas”, yang berarti ukuran seberapa kaku serat dengan diameter tertentu, atau resistensi terhadap peregangan, semakin tinggi angkanya, semakin kaku serat.
B. Berdasarkan Urutan Naik Modulus Tarik
Klasifikasi lainnya, dalam urutan naik modulus tarik, termasuk “standard modulus,” “intermediate modulus,” “high modulus,” dan “ultrahigh modulus.”
Misalnya, serat karbon ultrahigh modulus memiliki modulus tarik 500 juta-1 miliar kPa. Sebagai perbandingan, baja memiliki modulus tarik sekitar 200 juta kPa. Oleh karena itu, serat karbon terkuat sekitar lima kali lebih kuat dari baja.
2. Bahan Baku yang Diperlukan untuk Proses Manufaktur?
Bahan baku yang digunakan untuk membuat serat karbon adalah precursor.
A. Polyacrylonitrile
Sekitar 90% serat karbon terbuat dari polyacrylonitrile.
B. Rayon atau Petroleum Pitch
Kemudian, 10% sisa dari rayon atau petroleum pitch. Semua bahan ini adalah polimer organik, yang ditandai dengan rantai panjang molekul yang terikat oleh atom karbon.
C. Gas dan Cairan
Selama proses manufaktur, berbagai gas dan cairan yang tidak dapat dilepaskan.
Beberapa bahan ini harus bereaksi dengan serat untuk mencapai efek tertentu. Namun, bahan lain tidak perlu bereaksi atau untuk mencegah reaksi tertentu dengan serat.
Seperti precursor, komposisi tepat dari banyak bahan proses ini adalah rahasia dagang.
3. Proses Manufaktur Serat Karbon
Proses pembuatan serat karbon adalah sebagian kimia dan sebagian mekanis.
Precursor ditarik menjadi benang panjang atau serat dan kemudian dipanaskan pada suhu sangat tinggi agar tidak kontak dengan oksigen.
Tanpa oksigen, serat tidak bisa membakar. Sebaliknya, suhu tinggi menyebabkan atom dalam serat bergetar dengan keras hingga sebagian besar atom non-karbon dikeluarkan.
Proses ini adalah karbonisasi dan menghasilkan serat yang terdiri dari rantai atom karbon yang panjang dan erat terinterlocking dengan hanya beberapa atom non-karbon yang tersisa.
Dalam paragraf berikutnya dari pos ini, kami akan memperkenalkan urutan operasi yang digunakan untuk membentuk serat karbon dari polyacrylonitrile.
3.1 Spinning
1) Campur bubuk plastik acrylonitrile dengan plastik lain (methyl acrylate atau methyl methacrylate).
2) Bereaksi dengan katalis dalam proses polimerisasi suspensi atau larutan konvensional untuk membentuk plastik polyacrylonitrile.
3) Plastik kemudian di spinning menjadi serat, yang dicuci dan ditarik.
3.2 Stabilizing
1) Sebelum karbonisasi, serat perlu diubah kimiawi untuk mengikat bonding atom linier mereka menjadi bonding tangga yang lebih stabil termal.
2) Melakukan stabilizing dengan memanaskan serat di udara hingga sekitar 200-300° C (390-590° F) selama 30-120 menit.
3.3 Carbonizing
1) Setelah proses stabilizing selesai, serat dipanaskan pada suhu sekitar 1.000-3.000° C (1.830-5.500° F) selama beberapa menit dalam furnace yang diisi campuran gas yang tidak mengandung oksigen.
2) Tekanan gas dalam furnace dipertahankan lebih tinggi dari tekanan udara luar dan titik di mana serat masuk dan keluar furnace di sediakan untuk mencegah oksigen masuk.
3.4 Treatment Permukaan
Setelah karbonisasi, serat memiliki permukaan yang tidak menempel dengan baik pada epoksi dan bahan lain yang digunakan dalam bahan komposit. Untuk memberikan serat properti bonding yang lebih baik, permukaan mereka dioksidasi sedikit.
3.5 Sizing
1) Setelah treatment permukaan, serat dilapisi untuk melindungi dari kerusakan selama pengolahan atau penenunan. Proses ini disebut sizing.
Bahan lapisan dipilih untuk kompatibel dengan perekat yang digunakan untuk membentuk bahan komposit. Bahan lapisan umum termasuk epoksi, polyester, nylon, urethane, dan lainnya.
2) Serat yang dilapisi dililit pada silinder yang disebut bobbins. Bobbin dimuat ke dalam mesin spinning dan serat diputar menjadi benang berbagai ukuran.
Itu adalah informasi dasar tentang proses manufaktur serat karbon dan kami tulus berharap itu bermanfaat. Jangan ragu untuk meninggalkan komentar di bawah ini jika Anda memiliki pertanyaan.
Catatan: Kami tidak memiliki gambar yang digunakan dalam pos ini. Silakan hubungi kami jika mereka milik Anda, dan kami akan mencabutnya secepat mungkin.
