1K 탄소 섬유 평원 직조 : 우수한 강도와 모듈러스의 비밀

의 구조적 기초 1K 탄소 섬유 평원 직조 ​
1K 탄소 섬유 평원 직조, 여기서 "1K"는 탄소 섬유 견인이 1000 개의 필라멘트로 구성되어 있음을 분명히 나타냅니다. 일반적인 3K 및 12K 탄소 섬유와 비교하여, 1K 탄소 섬유는 필라멘트가 상당히 적습니다. 이 기본 특성은 루트에서 후속 구조적 형성 및 성능 성능에 큰 영향을 미칩니다. ​

1K/3K/12K 탄소 섬유 평원 평야 직물
직조 공정에서, 상대적으로 적은 수의 필라멘트로 인해, 각 필라멘트는 직조 구조에서 더 많은 공간을 얻어보다 규칙적이고 질서 정연한 배열을 달성 할 수 있습니다. 평범한 직조 공정이 채택되면, 날실과 씨실은 하나의 위와 아래의 짜는 규칙을 엄격하게 따르고 서로 앞뒤로 셔틀합니다. 이 엄격하고 규칙적인 직조 패턴은 궁극적으로 1k 탄소 섬유 평원 직조의 매우 미세하고 섬세한 질감 구조를 만듭니다. 천 표면은 마치 최고 장인들이 조심스럽게 조각 한 훌륭한 예술 작품 인 것처럼 섬세하고 부드러운 질감을 제시합니다.
이 독특한 미세 구조는 강도와 모듈러스 측면에서 1K 탄소 섬유 평원 직조의 후속 특별 성능을위한 견고한 기초를 갖습니다. 단단하고 규칙적인 섬유 배열은 내부 구조 결함의 확률을 크게 줄여서 외부 힘에 노출 될 때 스트레스가 섬유를 따라 효율적이고 균일하게 전달 될 수 있으며, 국소 응력 농도로 인한 구조적 손상을 효과적으로 피하고 복잡한 스트레스 환경에서 구조적 무결성을 유지하기위한 강력한 보증을 제공 할 수 있습니다. ​

생산 공정이 성능에 미치는 영향
(i) 탄소 섬유 생산 링크
원료 전처리 : 1K 탄소 섬유의 생산은 고품질 원료의 엄격한 스크리닝으로 시작합니다. 폴리 아크릴로 니트릴 섬유, 아스팔트 섬유 또는 비스코스 섬유는 일반적으로 초기 원료로 선택됩니다. 이 원료의 품질은 최종 탄소 섬유의 품질과 직접 관련이 있습니다. 공식적인 생산 공정에 들어가기 전에 여러 개의 미세 전처리 프로세스를 거쳐야합니다. PAN 섬유를 예로 들어, 먼저 화학적 세정, 여과 및 기타 원료의 순도를 보장하기 위해 섬유 표면에 부착 된 불순물, 오일 얼룩 및 중합되지 않은 단량체를 제거하기 위해 먼저 엄격하게 처리되어야합니다. 이 단계는 섬유 구조의 안정성과 후속 탄화 과정에서 성능의 균일성에 중요합니다. 불순물의 존재는 탄소화 동안 국소 결함을 유발하여 탄소 섬유의 강도와 계수에 심각한 영향을 줄 수 있습니다. ​
탄화 공정 제어 : 탄화는 전처리 섬유를 탄소 섬유로 변환하는 핵심 링크입니다. 이 과정에서 온도, 압력 및 시간과 같은 주요 매개 변수의 정확한 제어는 예술입니다. 1K 탄소 섬유의 경우, 단일 필라멘트 직경이 더 얇아 탄소화 공정 동안 공정 제어에 대한 정밀 요구 사항은 고 KK 탄소 섬유에 비해 거의 가혹합니다. ​
가열 단계 동안, 온도는 매우 느리고 균일 한 속도로 미리 결정된 범위로 올라 가야합니다. 가열 속도가 너무 빠르면 섬유 내부의 열 응력이 급격히 증가하여 섬유 파손 또는 내부 구조적 변형을 유발할 수 있기 때문입니다. 온도가 특정 탄화 범위에 도달하면, 섬유 내부에서 복잡한 화학적 변화가 발생하고, 비 탄소 원소는 가스 형태로 점차적으로 빠져 나가고, 탄소 요소는 재 배열되고 결정화되기 시작하여 고도로 배향 된 흑연 미세 결정 구조를 형성하기 시작합니다. 이 과정에서 압력 환경의 정확한 제어는 탄소 원소의 질서 정연한 배열을 촉진하고 탄소 섬유의 결정도 및 방향을 향상시키는 데 도움이됩니다. 동시에, 탄화 시간은 몇 시간 동안 지속되며 특정 지속 시간은 원료의 특성과 대상 제품의 성능에 따라 다릅니다. 정밀한 시간 제어는 탄소화 반응이 충분하고 중간 정도인지 보장 할 수 있으며, 불완전한 반응을 피하고 탄소 섬유의 성능이 저하되고 섬유질이 증가하는 것을 막는 과도한 탄화를 방지 할 수 있습니다. 이러한 미세 탄화 공정 제어를 통해 1K 탄소 섬유는 고품질 미세 구조를 형성하여 천으로 직조하고 복합 재료를 만들기위한 견고한 성능 기반을 놓을 수 있습니다. ​

(ii) 직조 공정 최적화
장비 정확도 보증 : 1K 탄소 섬유를 일반 천으로 직조하는 과정에서 고급 고정밀 직조 장비는 중요한 역할을합니다. 이 유형의 장비에는 날실과 씨실의 짜기를 매우 정확하게 제어 할 수있는 정교한 모션 제어 시스템이 장착되어 있습니다. 전자 Jacquard 기술은 사전 설정 직조 패턴에 따라 각 Warp 원사의 리프팅 및 하강 이동을 정확하게 제어하여 Weft 원사와의 정확한 팽창을 보장 할 수 있습니다. 동시에, 장력 센서는 실시간으로 원사의 장력 변화를 모니터링하고 자동 조정 장치는 장력을 동적으로 조정하는 데 사용되므로 날실과 씨실은 직조 과정에서 항상 균일하고 적절한 장력을 유지합니다. 1K 탄소 섬유 평원 천을 직조하기 위해서는 너무 높은 장력이 모노 필라멘트가 파손될 수 있지만 너무 낮은 장력은 직조 구조를 느슨하게 만들고 천의 전반적인 성능에 영향을 미칩니다. ​
프로세스 매개 변수 조정 : 장비 정확도 외에도 직조 공정 매개 변수의 최적화는 1K 탄소 섬유 일반 천의 품질을 향상시키는 중요한 수단입니다. 직조 속도는 핵심 매개 변수입니다. 1K 탄소 섬유의 경우, 직조 속도는 일반적으로 비교적 낮은 수준으로 제어됩니다. 이는 직조 속도가 낮을수록 운영자가 직조 공정을 더 잘 관찰하고 제어하고 모노 필라멘트 와인딩 및 부서진 와이어와 같은 가능한 문제를 즉시 발견하고 해결하는 데 도움이되기 때문입니다. 천천히 직조 속도는 직조 과정에서 모노 필라멘트의 기계적 손상을 줄이고 모노 필라멘트의 무결성과 원래 성능을 최대한 많이 유지할 수 있습니다. 워프 및 씨실 원사의 삽입 각도를 조정함으로써, 씨실 원사 및 기타 공정 매개 변수의 삽입 방법을 변경함으로써, 일반 천의 구조는 더욱 컴팩트하고 안정적으로 만들어서 1K 탄소 섬유 자체의 강도와 모듈러스 고급에 대한 완전한 놀이를 제공 할 수 있습니다.

강도 및 모듈러스 성능 장점 분석
(i) 높은 강도 달성 메커니즘
미세 구조 장점 : 1K 탄소 섬유 평원 직조 천이 복합 재료를 준비하기위한 수지와 같은 매트릭스 재료와 복합 될 때, 강도의 우수한 성능이 완전히 입증됩니다. 복합 재료의 미세 구조에서, 1k 탄소 섬유 모노 필라멘트는 직조 공정 동안 고도로 정기적으로 배열되므로 매트릭스 재료와 복합 된 후 섬유의 방향 및 분포가 매우 정확하게 제어 될 수있다. 연구에 따르면 이상적인 조건 하에서 복합 재료의 1K 탄소 섬유의 방향은 매우 높으며, 이는 대부분의 탄소 섬유 모노 필라멘트가 물질이 스트레스를받을 때 최상의 하중 방향에있을 수 있음을 의미합니다. 복합 재료가 인장 외부 힘을받는 경우, 응력은 탄소 섬유 모노 필라멘트를 따라 빠르고 효율적으로 전달 될 수있다. 각 모노 필라멘트는 높은 강도 특성에 완전히 놀 수 있기 때문에 전체 복합 재료는 변형이나 골절없이 큰 인장력을 견딜 수 있으며, 이는 일반 강의 인장 강도에 대해 상당한 이점을 가지고 있습니다. ​
인터페이스 결합 강화 : 섬유 자체의 방향 및 분포 이점 외에도 1K 탄소 섬유 평원 직조 천과 매트릭스 재료 사이의 우수한 인터페이스 결합은 또한 높은 강도를 달성하기위한 주요 요인 중 하나입니다. 복합 재료의 제조 공정에서, 탄소 섬유와 매트릭스 수지 사이의 계면 결합 성능은 탄소 섬유의 표면을 화학적으로 처리하거나 특수 커플 링제를 사용함으로써 상당히 개선 될 수있다. 활성 기능 그룹은 산화 처리에 의해 탄소 섬유의 표면에 도입된다. 이들 기능성 그룹은 화학적 분자와 화학적으로 반응하여 화학적 결합을 형성하여 섬유와 매트릭스 사이의 계면 결합을 향상시킬 수있다. 우수한 계면 결합은 복합 재료가 스트레스를받을 때 스트레스를 효과적으로 전달 및 분포시켜 계면 디 딩딩과 같은 고장 현상의 발생을 피하고 복합 재료의 전반적인 강도를 더욱 향상시킬 수 있습니다. ​

(ii) 고 계수의 고유 원리
탄소 섬유 고유 성능의 기여 : 모듈러스는 탄성 변형에 저항하는 재료의 능력을 나타내는 중요한 지표이며, 1K 탄소 섬유 평원 직조도 이와 관련하여 잘 수행됩니다. 1K 탄소 섬유 평원 직조의 높은 계수는 우선 탄소 섬유 자체의 고품질로 인해 우선입니다. 생산 공정 동안, 정확한 공정 제어를 통해, 고도로 배향 된 흑연 미세 결정질 구조가 탄소 섬유 내부에 형성된다. 이 구조는 탄소 섬유에 매우 높은 축 방향 강성을 제공하므로 탄소 섬유가 스트레스를받을 때 효과적으로 변형에 저항 할 수 있습니다. 연구 데이터에 따르면 고품질 1K 탄소 섬유의 인장 모듈러스는 일부 저품질 탄소 섬유 또는 기타 전통적인 섬유 재료보다 상당한 이점이 있습니다. 소수의 모노 필라멘트 및 정기 배열로 인해 1K 탄소 섬유 평원 직조에서, 탄소 섬유는 외부 힘에 적용될 때 효율적으로 함께 작동 할 수 있습니다. 재료가 인장 또는 압축 응력에 노출 될 때, 인접한 탄소 섬유는 서로를지지하고 외부 힘을 함께 공유 할 수 있으므로 변형을 효과적으로 저항하고 전체 평범한 직조가 더 높은 모듈러스 특성을 나타냅니다. ​
복합 재료 시너지 : 복합 재료 시스템에서, 1K 탄소 섬유 평원 직조와 매트릭스 재료 사이의 상승 작품은 재료의 모듈러스 성능을 더욱 향상시킨다. 연속 상으로서, 매트릭스 재료는 탄소 섬유의 측면 변형을 제한하면서 외부 힘을 탄소 섬유로 균일하게 전달할 수있다. 강화 단계로서, 1K 탄소 섬유 평원 직조는 높은 계수 특성을 갖는 복합 재료의 주요 하중 부유 용량을 제공합니다. 1K 탄소 섬유 평범한 천 강화 중합체 매트릭스 복합재에서, 섬유 대 매트릭스의 비율과 인터페이스 구조의 비율을 합리적으로 설계함으로써, 복합 재료의 모듈러스는 상당히 개선 될 수 있으며, 이는 순수한 매트릭스 재료의 모듈러스보다 훨씬 높으며 재료 강성에 대한 많은 응용 분야의 요구를 충족시킬 수있다.