Производство углеродных волокон

Производство углеродных волокон [c.30]

Рис. 2. 1. Стадии производства углеродных волокон иа основе ПАН (а), жидкокристаллических (ff) и обычных (в) пеков.

Следует отметить, что за рубежом расширению промышленного производства углеродных волокон и углепластиков способствовало именно это направление их применения. - Прим. ред. [c.107]

К отрицательным качествам следует отнести опять же низкий коэффициент линейного расширения, приводящий к остаточным температурным напряжениям в тех случаях, когда в конструкцию заложены металлические прокладки, например, в местах соединений или когда графит используется как самостоятельный несущий элемент. Другой недостаток углеродных волокон — низкая ударная вязкость. Это создает опасность повреждений при производстве или обслуживании от случайных ударов инструментом или во время транспортировки. [c.85]

Когда на поперечном срезе углеродных волокон на основе жидкокристаллических пеков наблюдается некоторое изменение ориентации поверхности, состоящей из сетки ароматических фрагментов, она принимает вид классической радиальной структуры с расходящимися от центра лучами в процессе термообработки происходит частичное разрушение волокон в направлении прядения, что отмечается появлением клина на поперечном сечении волокна. Этот процесс влияет на механические характеристики углеродных волокон, и поэтому им необходимо управлять [11]. Например, можно варьировать температуру прядения в зависимости от типа пеков [9]. Волокна на основе жидкокристаллических пеков весьма хрупки и требуют осторожного обращения. Поэтому для производства из них непрерывных углеродных волокон требуется специальная технология. [c.36]

В настоящее время для получения профильных изделий из армированных пластиков мокрым методом в качестве армирующих волокон используют главным образом стекловолокна, а применение углеродных волокон пока ограничивается только масштабами опытных производств. В качестве связующего служат в основном ненасыщенные полиэфирные смолы. Для повышения коррозионной стойкости используют поливиниловые эфиры эпоксидные смолы для этого вида изделий обычно не применяются. [c.58]

Т 500 — марки углеродных волокон производства фирмы "То- [c.148]

Кроме исследований в рамках системы перспективных научных разработок Министерства торговли и промышленности Японии на различных промышленных предприятиях ведутся научные исследования по повышению физико-механических свойств углеродных волокон, и уже выпускаются в промышленном масштабе нити из углеродных волокон с прочностью при растяжении больше 4500 МПа и относительным удлинением больше 2%. Когда на основе этих исследований будет создана технология, отвечающая задачам производства композиционных материалов, то углепластики займут одно из первых мест среди конструкционных материалов. [c.175]

Композиционные материалы на основе углеродных волокон наряду с применением их в авиационной технике эффективно используются в конструкциях космических летательных аппаратов. Это обусловлено тем, что они обладают сравнительно низкой плотностью. Их высокая стоимость [1] в этом случае не является сдерживающим фактором, так как масштабы применения углепластиков в рассматриваемой области техники не столь велики (табл. 6.1). Считается, что количество углеродных волокон, используемое в этой области, составляет приблизительно 10% объема их производства. Однако точно оценить эту величину нельзя, так как данная область применения композиционных материалов на основе углеродных волокон почти всегда связана с самыми совершенными технологиями, имеющими оборонное значение и засекреченными. [c.203]

В этой отрасли разработка и применение композиционных материалов на основе углеродных волокон в основном направлена на создание военных самолетов. Сведений о применении углепластиков в производстве другой военной техники очень мало вследствие засекречивания проводимых работ. В табл. 6.6 приведены некоторые примеры возможного использования углепластиков в военных целях. [c.221]

Применение композиционных материалов на основе углеродных волокон для изготовления спортивных изделий обусловлено снижением их массы благодаря превосходным механическим свойствам углепластиков. Объем высококачественных спортивных изделий из углепластиков, выпускаемых в Японии, превышает объем производства изделий из углепластиков, применяемых в аэрокосмической технике и в других отраслях промышленности. Для производства спортивных изделий используется около 70% всех углепластиков. В табл. 6.7 сопоставляется уровень потребности в углепластиках и прогноз ее удовлетворения в Японии и США. В табл. 6.8 перечислены выпускаемые в настоящее время спортивные изделия из углепластиков. В промышленном масштабе из углепластиков изготавливаются удилища, клюшки для игры в гольф и каркасы теннисных ракеток. На рис. 6.16 показана схема процесса формования цилиндрических О заготовок для удилищ, клюшек для игры в гольф и других трубчатых изделий. [c.221]

В производстве полуфабрикатов из углеродных волокон эффективен метод электролитической металлизации. В настоящее время разрабатывается метод непрерывного нанесения никелевого или медного покрытия одинаковой толщины на каждое моноволокно, входящее в состав жгута [6]. [c.245]

Борные волокна имеют плотность 2,63 г/см , прочность при растяжении 4300 МПа и модуль упругости 380 ГПа по сравнению с углеродными волокнами они обладают преимуществами благодаря сочетанию высоких прочностных и упругих свойств. Механические характеристики борных волокон практически совпадают с аналогичными характеристиками углеродных волокон. Следует отметить, что диаметр борных и углеродных волокон сушественно различается. Это необходимо иметь в виду при оценке их работоспособности в составе армированного материала в условиях различного напряженного состояния. Борные волокна обычно имеют диаметр 100 мкм выпускаются также борные волокна диаметром 140 и 200 мкм. По сравнению с углеродными волокнами, диаметр которых составляет 5-6 мкм, плошадь поперечного сечения борных волокон на 2—3 порядка выше. При производстве борных волокон химическим осаждением на сердечник из вольфрамовой проволоки или на углеродное волокно [7] увеличение диаметра борных волокон приводит к повышению производительности технологического процесса их производства. Больший диаметр волокон дает следующие преимущества 1) простоту в обращении 2) хорошее проникновение матрицы в межволоконное пространство вследствие малой удельной внешней поверхности 3) высокое сопротивление потере устойчивости при сжатии. [c.268]

В настоящее время освоено производство нескольких типов углеродных волокон,отличающихся уровнем механических свойств [c.268]

Производство композиционного материала с углеродным волокном связано с большими технологическими трудностями вследствие взаимодействия углерода с металлической матрицей (в том числе и алюминиевой) при нагреве. В результате отмечается понижение прочности материала. Композиции А1 углеродное волокно получают быстрым протягиванием пучка углеродных волокон через расплав алюминия. [c.277]

Характеристики прочности алюминиево-углеродных композиций из-за большого разброса характеристик углеродных волокон, различия в технологических режимах процессов производства полуфабрикатов и изделий из этого материала проявляются в широком диапазоне значений. При объемной доле упрочнителя 18—53% прочность композиции А1— углеродное волокно вдоль расположения волокон составляет от 150—400 до 500—1000 МПа, а модуль Юнга — (116—168)10 МПа. [c.277]

В этой главе приведены примеры использования углеп.ластиков в производстве предметов широкого потребления. Показана возможность улучшения в ряде случаев характеристик изделий при использовании углеродных волокон. Изделия, описываемые в этой главе и изготовляемые в Англии, Японии и США, свидетельствуют о быстром увеличении объема ежегодного производства углеродных волокон, которое должно привести к сильному снижению стоимости материалов, препятствуюш ей в настояш ее время их использованию в некоторых конструкциях. Рассмотрены следую-1цие изделия ручки клюшек для игры в гольф, удочки, теннисные ракетки, луки, яхты и каяки, измерительное оборудование, автомобили с повышенной надежностью и гоночные автомобили, одноколки, детали самолетов и велосипедов, ремизные рамы ткацких станков, протезы. [c.467]

Промышленное производство углеродных волокон впервые было осуществлено с использованием высокотемпературной обработки вискозы. В Японии проф. Синдо (автором гл. 2) был разработан метод производства углеродных волокон из полиакрилонитрила. Этот метод в настоящее время является основным. В последнее время разработан промышленный метод получения пековых углеродных волокон. Работы по улучшению характеристик углеродных волокон и на основе полиакрилонитрила, и на основе пеков продолжаются, в том числе в направлении совершенствования технологии их производства. Характеристики углеродных волокон неуклонно улучшаются, в то время как свойства других армирующих материалов остаются на постоянном уровне.О [c.25]

Углеродные волокна имеют высокий модуль упругости и малые удлинения. Поэтому они не выдерживают многократных деформаций и использование их для получения тканых материалов представляет известные трудности. Однако в связи с прогрессом в технологии производства углеродных волокон и в технике ткачества оказалось возможным изготавливать из них и всевозможные тканые материалы [9]. Преимуществом однонаправленных тканей является то, что в них практически исключаются перегибы волокон в продольном направлении, волокна хорошо ориен- [c.67]

Высокими прочностью, удельной прочностью и термической стабильностью механических свойств отличаются высокомодульные углеродные волокна. Их получают путем высокотемпературной термической обработки в инертной среде из синтетических органических волокон. В зависимости от вида исходного продукта углеродные волокна могут быть в виде нитей, жгута, тканых материалов, лент, войлока. Наиболее широко для производства углеродных волокон используют вискозу, полиакрилнитрил (ПАН). [c.453]

Углеродные волокна, так же как и борные, применяются для конструкционных целей. Для их изготовления возможно использование связующих, применяемых в производстве стеклопластиков. Велики возможности углеродных волокон с точки зрения обеспеченности различными видами исходного сырья. Однако не все виды сырья позволяют пока получать волокнистые наполнители с таким же модулем упругости и прочностью, как волокна, изготовляемые пиролизом вискозной пряжи. В настоящее время по состоянию разработки композиционные материалы, армированные углеродными волокнами, уступают своим стекло- и боронаполненным аналогам, но большинство специалистов предсказывают их крупномасштабное применение в авиационных конструкциях. [c.46]

В этом разделе были приведены примеры использования углеродных волокон. В этой связи представляет интерес рис. 13. На этом рисунке показан вагон с линейным индукционным двигателем производства Японских национальных железных дорог, в котором стеклопластиковая оболочка выборочно армирована углеродными волокнами Торейка компании Тогау Industries (Япония) [c.198]

В то время как в США разворачивалось производство волокон йз бора, в Англии появился новый перспективный материал— углеродные волокна. Основой для их получения служили используемые в текстильной промышленности органические волокна полиакрилнитрил и вискоза. Процесс изготовления углеродных волокон сводится к специальному режиму термообработки исходного волокна и к его химической обработке. [c.123]

Пожалуй, наиболее перспективными являются волокна из углерода (уголь, графит). Они технологичны, дешевы, легки, обладают высокими прочностными показателями [2]. Их получают из вискозных или полиакрило-нитрильных волокон пиролизом при 1600—3000 °С и небольшой вытяжке. Производятся или высокопрочные (а = 2100—2450 МПа, = 250—280 ГПа), или высокомодульные (о = 1400—1750 МПа, Е = 380 ГПа) углеродные волокна, Б частности под названием торнел КАЕ , карболан (США, Англия, Япония). К преимуществам углеродных волокон перед борными d 00 мкм) следует также отнести их очень малые толщины, позволяющие использовать их в пленках с большой кривизной. Углеродные волокна доступны, и в настоящее время они могут быть использованы в технике и для производства бытовых товаров. [c.226]

Другой способ получения материалов углеродное волокно—диэлектрик состоит в использовании специальных полимеров, совместимых с вакуумным производством. Такой способ целесообразно использовать при изготовлении конкретных автокатодных структур (рис. 1.35) [92—94]. Пучки углеродных волокон (чистые или в покрытие металлом, например, в никелевых трубках) (J) вручную монтируют во фторопластовую оправку ( ). В этом случае шаг волокна трудно получить менее 1 мм. [c.58]

Весьма показательно и сравнение данных по абсолютному объему производства углепластиков и стеклопластиков. В США в 1981, 1982 и 1983 гг. выпуск углепластиков составил соответственно 1580, 1680 и 2550 т, а в Японии - 540, 760 и 1000 т. (Данные по производству углепластиков в США включают и материалы на основе термопластичных полимеров, а по Японии - только на основе ненасыщенных полиэфирных смол.) За те же годы объем производс тва стеклопластиков был во много раз больше 828 ООО, 687 700 и 745 400 т (США) и 218 900, 230 100 и 235 ООО т (Япония). Причины столь большого различия в объемах производства углепластиков и стеклопластиков будут подробно обсуждены ниже. Сейчас же отметим только одну из них — ограниченный выпуск самих углеродных волокон. Так, за те же годы в США их было выпущено 790, 840 и 1260 т, а в Японии - 270, 380 и 500 т. [c.7]

Теоретическое значение прочности при растяжении кристаллов графита в направлении атомных плоскостей решетки составляет 180 ГПа [25]. Если исходить из теоретаческого значения их модуля упругости при растяжении, принимая, что прочность составляет 1/10 величины модуля упругости, то она должна быть равна 100 ГПа. Экспериментальное значение прочности при растяжении нитевидных монокристаллов графита лишь немного превышает 20 ГПа [26] Прочность углеродных волокон зависит от условий их производства и микроскопических дефектов и характеризуется определенным законом распределения. Если определять среднюю прочность углеродного волокна, используя распределение [c.43]

В настоящее время в Японии для производства препрегов на основе углеволокнистых материалов чаще всего используют эпоксидные смолы, имеющие высокую адгезию к поверхности углеродных волокон. Наряду с этим используют ненасыщенные полиэфирные смолы, в основном для изготовления спортивных изделий. [c.52]

Углепластики японского производства с использованием технологии получения углеродных волокон на основе полиакрилонитрила, разработанной доктором Синдо из Промышленной лаборатории Осакского тех- [c.168]

При разработке на основе углепластиков конструкций космических аппаратов почти всегда приходится исходить из требований к их жесткости. Поэтому по мере увеличения модуля упругости используемых углеродных волокон становится возможным и дальнейшее снижение массы изделий. Например, углеродные волокна марки ЦелионСУ -70 производства фирмы elanese (США) имеют наибольший модуль упругости среди всех марок углеродных волокон на основе полиакрилонитрила -примерно 500 ГПа. Их стоимость очень высока и составляет 1450 дол./кг (около 330 ООО иен/кг). Стоимость обычных высокопрочных углеродных волокон с модулем упругости 240 ГПа равна 45-67 дол./кг. И тем не менее волокна Целион GV -70 широко применяются на практике [7]. [c.206]

Рис. 6.3. Машина для непрерывного формования в космосе композиционных материалов на основе углеродных волокон и полиэфирсульфона производства фирмы Трумман (США) [Ю].

Композиционные материалы на основе углеродных волокон применяются в автомобилестроении несколько в меньшем масштабе, чем в аэрокосмической промышленности. Это связано с высокой стоимостью этих материалов, а также с отставанием в разработке методов массового производства композиционных материалов. Например, стоимость 1 кг конструкции современных автомобилей из традиционных материалов составляет приблизительно 1000 иен. В то же время стоимость углеш1ас-тиков — от десяти тысяч до нескольких десятков тысяч иен за 1 кг, т. е. в 10 или в несколько десятков раз выше. При использовании углепластиков в аэрокосмической промышленности высокая цена материала не столь существенна из-за высокой стоимости всего изделия, поэтому можно использовать довольно трудоемкий метод автоклавного формования, а в автомобилестроении возможность применения углепластиков лимитируется стоимостью материала и сложностью существующих методов формования. [c.229]

Технология получения полуфабрикатов из углеродных волокон эффективна с точки зрения массового производства, так как опирается на уже разработанные методы нанесения металла на волокна из расплава, ионной металлизащ1и и другие. [c.257]

Поликарбосилановые волокна обычно имеют прочность при растяжении 5 МПа, что значительно меньше прочности полиакрилонит-рильных волокон, используемых для получения углеродных волокон. Поэтому лишь благодаря тонкой регулировке технологического процесса удалось решить проблему получения высокопрочных волокон из карбида кремния и наладить их производство. [c.273]

Реакционная способность при взаимодействии с металлами низка, но смачивание поверхности волокон расш]авами металлов довольно хорошее, поэтому производство композиционных материалов на основе металлической матрицы и волокон из карбида кремния с точки зрения технологии проще, чем производство металлокомпозитов на основе углеродных волокон. [c.273]

Процесс производства углеродного волокна из полиакрилнитрильного волокна сводится к последовательному проведению операций окисления, карбонизации и графитизации. Окисление ПАН-волокон осуществляют гтри 200—300 °С, и на этой стадии переработки создаются условия для формирования оптимальной структуры углерода. Карбонизация проходит при температурах выше 900 °С в атмосфере водорода, и на этой стадии исходному волокну придается огнестойкость. При температуре обработки выше 2500 °С формируется структура углеродного волокна. [c.267]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...