Dry-Spun Wet-Formed vs Proses Kering vs Proses Basah

Serat karbon dianggap sebagai "Raja Bahan Baru", dengan aplikasi yang luas di bidang dirgantara, manufaktur otomotif, peralatan olahraga, dan bidang lainnya. Namun, tahukah Anda? Bahkan dalam kategori serat karbon, proses manufaktur dapat sangat berbeda. Hari ini, kita akan menganalisis secara komprehensif tiga teknologi utama dalam produksi serat karbon—dry jet-spinning, dry spinning, dan wet spinning—serta meninjau bagaimana perusahaan-perusahaan besar domestik dan internasional memilih teknologi-teknologi ini.

Dry-jet-wet-spinning (Pilihan utama untuk serat karbon berkinerja tinggi)

Definisi

Dry-spray wet-spinning, seperti namanya, menggabungkan karakteristik dari kedua proses "dry spinning" dan "wet spinning". Teknik ini terutama digunakan untuk memproduksi prekursor serat karbon berbasis PAN berkinerja tinggi.

Proses Alur
(1) Persiapan Larutan Spinning: Polyacrylonitrile (PAN) dilarutkan dalam pelarut tertentu untuk membentuk larutan spinning yang kental.
(2) Tahap Dry-Spray: Larutan spinning diekstrusi melalui pelat spinneret dan pertama kali melewati lapisan udara (biasanya beberapa milimeter hingga sentimeter).
(3) Tahap Wet-Spinning: Berkas serat kemudian memasuki bak koagulasi, di mana serat cepat mengeras dan terbentuk.
(4) Pasca-Pemrosesan: Melalui langkah-langkah seperti pencucian, peregangan, pelumasan, dan pengeringan, prekursor serat karbon akhirnya terbentuk.

Keunggulan Teknis
(1) Struktur serat lebih seragam: Tegangan dalam lapisan udara meningkatkan orientasi rantai molekul
(2) Permukaan lebih halus: Mengurangi cacat permukaan, meningkatkan sifat mekanis serat karbon akhir
(3) Efisiensi produksi lebih tinggi: Kecepatan spinning mencapai 2-3 kali lipat dari wet spinning
(4) Cocok untuk memproduksi serat performa tinggi: Seperti T700, T800, dan serat karbon kelas lebih tinggi

Wet Spinning (Tradisional Matang)

Definisi

Wet spinning adalah metode paling awal untuk produksi industri prekursor serat karbon. Meskipun secara teknis matang, metode ini memiliki keterbatasan tertentu.
Suatu polimer dilarutkan dalam pelarut yang sesuai untuk membentuk larutan pekat (baki pemintalan). Larutan ini kemudian diekstrusi melalui mikropori sebuah spinneret dan langsung disuntikkan ke dalam baki pengerasan yang mengandung zat bukan pelarut. Di dalam baki tersebut, terjadi difusi dua arah antara pelarut dalam aliran pemintalan dan zat bukan pelarut dalam baki. Hal ini menyebabkan polimer mengendap dan mengeras, membentuk serat primer.

Proses Alur
(1) Persiapan Larutan Pemintalan: PAN dilarutkan dalam pelarut (misalnya, DMF, DMSO)
(2) Pengerasan Langsung: Larutan pemintalan diekstrusi dari spinneret langsung ke dalam baki pengerasan
(3) Pengerasan Pemisahan Fase: Pengerasan dicapai melalui proses difusi dua arah
(4) Perlakuan Pasca: Pencucian, peregangan, pengeringan, dll.

Karakteristik Teknis
(1) Bentuk penampang terbatas: Terutama berbentuk bulat atau oval
(2) Kecepatan pemintalan relatif rendah: Biasanya 50–150 m/min
(3) Rentan terhadap cacat permukaan: Mudah terkena pori-pori dan alur pada permukaan
(4) Peralatan yang relatif sederhana: Cocok untuk memproduksi serat karbon kinerja menengah-hingga-rendah

Pemintalan Kering (Pemilihan Serat Karbon Khusus)

Definisi

Pemintalan kering merupakan metode penting lainnya dalam pembuatan prekursor serat karbon, terutama digunakan dalam produksi serat karbon khusus tertentu.
Pemintalan kering melibatkan ekstrusi larutan polimer melalui kepala pemintal, di mana pelarut menguap langsung di udara panas membentuk serat (misalnya, produksi spandeks). Namun, dalam industri serat karbon, istilah ini sering keliru digunakan sebagai singkatan dari "dry-spun wet-laid" (DSWL).

Proses Alur
(1) Persiapan Larutan: Larutkan polimer ke dalam pelarut yang mudah menguap
(2) Ekstrusi dan Penghilangan Pelarut: Larutan diekstrusi melalui pelat spinneret langsung ke dalam terowongan pemintalan yang berisi udara panas
(3) Pemulihan Pelarut: Pelarut yang menguap dipulihkan untuk digunakan kembali
(4) Pengumpulan Serat: Serat yang telah sepenuhnya mengeras digulung dan dikumpulkan

Karakteristik Teknis
(1) Bentuk penampang serat yang beragam: Mampu menghasilkan serat dengan penampang tidak beraturan
(2) Sistem pemulihan pelarut yang kompleks: Memerlukan peralatan pemulihan pelarut yang canggih
(3) Cocok untuk polimer tertentu: Seperti PAN termodifikasi tertentu atau polimer prekursor serat karbon lainnya

Tabel Perbandingan Komprehensif dari Tiga Teknologi Utama

Perbandingan Peta Jalan Teknologi Perusahaan Utama

Tren Pengembangan Masa Depan

(1) Optimalisasi Teknologi Dry-Spray Wet-Spinning: Meningkatkan kecepatan spinning dan kualitas yang lebih stabil untuk semakin menekan biaya produksi serat karbon berperforma tinggi.
(2) Peningkatan Wet Spinning: Meningkatkan kinerja serat hasil wet spinning melalui perbaikan proses untuk memperluas aplikasi bidang.
(3) Inovasi Integrasi Proses: Mengembangkan teknik spinning komposit baru dengan menggabungkan keunggulan dari berbagai proses.
(4) Manufaktur Ramah Lingkungan: Menciptakan sistem pelarut ramah lingkungan untuk mengurangi dampak lingkungan selama proses produksi.

Sifat serat karbon yang ringan namun tangguh berasal dari proses manufaktur yang telah dimurnikan secara cermat. Dari kematangan tradisional wet spinning hingga aplikasi khusus dry spinning, serta terobosan berperforma tinggi dari dry-wet spinning—setiap teknik merupakan wujud dari kecerdikan para ilmuwan material.

Memahami perbedaan teknologi ini tidak hanya menjelaskan variasi harga yang luas di antara serat karbon, tetapi juga mengungkapkan perjalanan yang berat dan pencapaian luar biasa dari industri serat karbon Tiongkok saat beralih dari mengejar ketinggalan menjadi menjaga kecepatan. Dalam perjalanan menuju kekuatan bahan canggih, setiap terobosan teknologi layak mendapat perhatian dan tepuk tangan kita.