Kuru İplik Islak Formlu vs Kuru Süreç vs Islak Süreç

Karbon fiber, havacılık, otomotiv imalatı, spor ekipmanları ve diğer alanlarda yaygın uygulamalara sahip olan "Yeni Malzemeler Kralı" olarak kabul edilir. Ancak bilmeniz gereken bir şey var mı? Karbon fiber içinde bile üretim süreçleri büyük ölçüde değişiklik gösterebilir. Bugün karbon fiber üretmek için üç ana teknolojiyi kapsamlı bir şekilde analiz edecek ve hem yerli hem de uluslararası büyük şirketlerin bu teknolojileri nasıl seçtiklerini inceleyeceğiz.

Kuru-jet-ıslak-basma (Yüksek performanslı karbon fiber için ana akım seçim)

Tanımlama

Kuru püskürtmeli ıslak basma, adından da anlaşılacağı gibi, "kuru basma" ve "ıslak basma" süreçlerinin her ikisinin de özelliklerini birleştirir. Bu teknik özellikle yüksek performanslı PAN bazlı karbon fiber ön maddelerinin üretiminde kullanılır.

Proses Akışı
(1) İplik Çözeltisinin Hazırlanması: Poliakrilonitril (PAN), belirli bir çözücüde çözülerek viskoz bir iplik çözeltisi oluşturulur.
(2) Kuru-Püskürtme Aşaması: Spinning çözeltisi bir spinneret plakası üzerinden ekstrüde edilir ve ilk olarak bir hava katmanından (tipik olarak birkaç milimetre ile santimetre arasında) geçer.
(3) Islak-İplikçilik Aşaması: Lif demeti daha sonra bir koagülasyon banyosuna girer ve burada hızla katılaşır ve oluşur.
(4) Son İşleme: Yıkama, gerdirme, yağlama ve kurutma gibi işlemlerden geçirilerek karbon fiber öncüsü nihai olarak oluşturulur.

Teknik avantajlar
(1) Daha homojen lif yapısı: Hava katmanındaki gerilim moleküler zincir yönelimini iyileştirir
(2) Daha pürüzsüz yüzey: Yüzey kusurlarını azaltarak nihai karbon fiberin mekanik özelliklerini artırır
(3) Daha yüksek üretim verimliliği: Spinning hızı ıslak spinning yönteminin 2-3 katına ulaşır
(4) Yüksek performanslı lif üretimi için uygundur: Örneğin T700, T800 ve daha üst sınıf karbon fiberler

Islak İplikçilik (Geleneksel Olgun)

Tanımlama

Islak iplikçilik, karbon fiber öncülerinin endüstriyel üretiminde kullanılan en erken yöntemdir. Teknik olarak olgun olmasına rağmen bazı sınırlamalara sahiptir.
Bir polimer, uygun bir çözücüde çözülerek konsantre bir çözelti (dokuma banyosu) oluşturur. Bu çözüm daha sonra bir spineretin mikro gözeneklerinden ekstrüde edilir ve doğrudan içinde bir çözünmeyen çözücünün bulunduğu katılaşma banyosuna enjekte edilir. Banyo içinde, dokuma akımındaki çözücü ile banyodaki çözünmeyen çözücü arasında çift yönlü difüzyon gerçekleşir. Bu durum, polimerin çökelmesine ve katılaşmasına neden olarak primer lifleri oluşturur.

Proses Akışı
(1) Dokuma Çözeltisinin Hazırlanması: PAN'ın bir çözücüde (örneğin DMF, DMSO) çözülmesi
(2) Doğrudan Katılaşma: Spineretten çıkan dokuma çözeltisinin doğrudan katılaşma banyosuna enjekte edilmesi
(3) Faz Ayrılması ile Katılaşma: Katılaşma, çift yönlü difüzyon süreciyle sağlanır
(4) Son İşlemler: Yıkama, gerdirme, kurutma vb.

Teknik özellikleri
(1) Sınırlı kesit şekilleri: Genellikle dairesel veya oval
(2) Nispeten düşük dokuma hızı: Genellikle 50–150 m/dk
(3) Yüzey hatalarına yatkınlık: Yüzey gözenekleri ve oluklara karşı duyarlı
(4) Nispeten basit ekipman: Orta-düşük performanslı karbon elyaflarının üretimine uygun

Kuru İplik Çekme (Özel Karbon Elyaf Seçimi)

Tanımlama

Kuru iplik çekme, karbon elyaf prekürsörlerini hazırlamanın önemli yöntemlerinden biridir ve özellikle bazı özel karbon elyaflarının üretiminde kullanılır.
Kuru iplik çekme, polimer çözeltisinin meme levhalarından ekstrüzyonunu ve çözücünün sıcak hava içinde doğrudan buharlaşarak iplik oluşturmasını içerir (örneğin spandeks üretimi). Ancak karbon elyaf endüstrisinde genellikle yanlışlıkla 'kuru çekimli ıslak döşeme' (DSWL) ifadesinin kısaltması olarak kullanılır.

Proses Akışı
(1) Çözelti Hazırlama: Polimeri uçucu bir çözücüde çözün
(2) Ekstrüzyon ve Çözücünün Buharlaştırılması: Çözelti, doğrudan sıcak hava ile doldurulmuş bir iplik çekme tüneline meme levhasından ekstrüde edilir
(3) Çözücü Geri Kazanımı: Buharlaşan çözücü tekrar kullanım için toplanır
(4) İplik toplama: Tamamen katılaşmış iplikler sarılarak toplanır

Teknik özellikleri
(1) Çeşitli lif kesit şekilleri: Düzensiz kesitlere sahip liflerin üretimine olanak sağar
(2) Karmaşık çözücü geri kazanım sistemi: İleri düzey çözücü geri kazanım ekipmanları gerektirir
(3) Belirli polimerler için uygundur: Örneğin bazı modifiye PAN veya diğer karbon fiber ön ürün polimerleri

Üç Büyük Teknolojinin Kapsamlı Karşılaştırma Tablosu

Önde Gelen Şirketlerin Teknoloji Yol Haritalarının Karşılaştırılması

Gelecekteki gelişme eğilimleri

(1) Kuru-Püskürtme Islak-Erime Teknolojisinin Optimizasyonu: Daha yüksek erime hızlarına ve daha kararlı kaliteye ulaşarak yüksek performanslı karbon fiberlerin maliyetini daha da düşürmek.
(2) Islak Erimeyi Yükseltme: Süreç iyileştirmeleriyle ıslak erimiş liflerin performansını artırma ve kullanım alanlarını genişletme uygulama alanları da kapsar.
(3) Süreç Entegrasyonu Yeniliği: Farklı süreçlerin güçlü yönlerini birleştirerek yeni kompozit erime teknikleri geliştirme
(4) Çevre Dostu Üretim: Üretim sırasında çevresel etkiyi azaltmak için ekolojik çözücü sistemleri oluşturma

Karbon fiberin hafif ancak dayanıklı yapısı, titizlikle geliştirilmiş üretim süreçlerine dayanmaktadır. Geleneksel olgunluğa sahip ıslak spinning'den, özel uygulamalara yönelik kuru spinning'e ve yüksek performanslı kuru-ıslak spinning teknolojilerine kadar — her bir yöntem, malzeme bilimcilerinin yaratıcılığının bir ürünüdür.

Bu teknolojik farklılıkları anlamak, karbon fiber fiyatlarındaki büyük farkları açıklamakla kalmaz, aynı zamanda Çin'in karbon fiber endüstrisinin yetişme aşamasından eşit koşma aşamasına geçerken kat ettiği zorlu yolu ve kaydettiği dikkat çekici başarıları da ortaya koyar. Bir malzeme gücüne dönüşme yolunda, her teknolojik atılım dikkatimizi çekmeye ve alkış almaya değerdir.