소식

탄소섬유 탄소 함량이 95% 이상인 섬유 소재입니다. 기계적, 화학적, 전기적 특성이 매우 우수합니다. "신소재의 왕"이자 군민 개발에 부족한 전략 소재입니다. "블랙 골드"로 불립니다.

탄소섬유 생산라인은 다음과 같습니다.

가느다란 탄소섬유는 어떻게 만들어지나요?

탄소 섬유 생산 공정 기술은 현재까지 발전하여 성숙기에 접어들었습니다. 탄소 섬유 복합재의 지속적인 발전으로 각계각층에서 탄소 섬유가 점점 더 선호되고 있으며, 특히 항공, 자동차, 철도, 풍력 발전 블레이드 등의 고성장과 그 원동력으로 탄소 섬유 산업의 발전이 가속화되고 있습니다. 탄소 섬유 산업의 전망은 더욱 밝습니다.

탄소 섬유 산업 사슬은 상류와 하류로 나눌 수 있습니다. 상류는 일반적으로 탄소 섬유 관련 소재 생산을 의미하고, 하류는 일반적으로 탄소 섬유 응용 부품 생산을 의미합니다. 상류와 하류 사이에 위치한 기업들은 탄소 섬유 생산 공정의 장비 공급업체로 볼 수 있습니다. 그림에서 볼 수 있듯이,

탄소 섬유 산업 체인의 상류인 원사에서 탄소 섬유로 이어지는 전 과정은 산화로, 탄화로, 흑연로, 표면 처리, 사이징 등의 공정을 거쳐야 합니다. 섬유 구조는 탄소 섬유가 지배적입니다.

탄소섬유 산업사슬의 상류는 석유화학 산업에 속하며, 아크릴로니트릴은 주로 원유 정제, 분해, 암모니아 산화 등을 통해 얻습니다. 폴리아크릴로니트릴 전구체 섬유, 탄소섬유는 전구체 섬유를 예비 산화 및 탄화하여 얻고, 탄소섬유와 고품질 수지를 가공하여 응용 분야 요구 사항을 충족시켜 탄소섬유 복합재를 얻습니다.

탄소 섬유의 생산 공정은 주로 연신, 제도, 안정화, 탄화, 흑연화로 구성됩니다. 그림과 같이,

그림:이는 탄소 섬유 생산 공정의 첫 단계입니다. 주로 원료를 섬유로 분리하는 물리적 변화입니다. 이 과정에서 방사액과 응고액 사이의 물질 전달 및 열 전달이 일어나고, 최종적으로 PAN이 침전됩니다. 필라멘트는 겔 구조를 형성합니다.

제도:배향 섬유의 신장 효과와 함께 작용하려면 100~300도의 온도가 필요합니다. 또한 PAN 섬유의 고탄성률, 고보강성, 고밀도화 및 미세화에 중요한 단계입니다.

안정:열가소성 PAN 선형 거대 분자 사슬은 400도에서 가열 산화하는 방법을 통해 비가소성 내열성 사다리꼴 구조로 변환되어 고온에서 용융 및 불연성이 되고 섬유 형태를 유지하며 열역학적으로 안정된 상태를 유지합니다.

탄화:PAN의 비탄소 원소를 1,000~2,000도의 온도에서 몰아내고, 최종적으로 탄소 함량이 90% 이상인 터보스트랫트 흑연 구조를 갖는 탄소 섬유를 생성해야 합니다.

탄소섬유 직물

흑연화: 비정질 및 터보스트랫형 탄화 재료를 3차원 흑연 구조로 변환하는 데 2,000~3,000도의 온도가 필요하며, 이는 탄소섬유의 탄성률을 개선하는 주요 기술적 조치입니다.

탄소 섬유의 원사 생산 공정에서 완제품까지의 세부적인 공정은 PAN 원사가 이전 원사 생산 공정을 거쳐 생산된다는 것입니다. 와이어 공급기의 습열로 예비 연신한 후, 연신기를 통해 예비 산화로로 순차적으로 이송됩니다. 예비 산화로 그룹에서 다양한 온도 구배로 소성된 후, 산화 섬유, 즉 예비 산화 섬유가 형성됩니다. 예비 산화된 섬유는 중온 및 고온 탄화로를 거쳐 탄소 섬유로 형성됩니다. 이후 탄소 섬유는 최종 표면 처리, 사이징, 건조 등의 공정을 거쳐 탄소 섬유 제품을 얻습니다. 전체 공정은 연속 와이어 공급 및 정밀 제어를 통해 진행되며, 어느 공정에서든 작은 문제는 안정적인 생산과 최종 탄소 섬유 제품의 품질에 영향을 미칩니다. 탄소 섬유 생산은 긴 공정 흐름, 많은 기술적 핵심 사항, 그리고 높은 생산 장벽을 가지고 있습니다. 탄소 섬유 생산은 여러 학문과 기술의 통합입니다.

위에서 탄소섬유의 제조에 대해 설명드렸습니다. 탄소섬유 원단이 어떻게 사용되는지 살펴보겠습니다!

탄소섬유 직물 제품의 가공

1. 절단

프리프레그를 영하 18도의 냉장 보관실에서 꺼냅니다. 냉동 후, 첫 번째 단계는 자동 절단기의 재료 도면에 따라 재료를 정확하게 절단하는 것입니다.

2. 포장

두 번째 단계는 프리프레그를 적층 도구에 놓고, 설계 요구 사항에 따라 다양한 층을 적층하는 것입니다. 모든 공정은 레이저 포지셔닝을 통해 진행됩니다.

3. 형성

자동화된 취급 로봇을 통해 프리폼은 압축 성형을 위해 성형기로 보내집니다.

4. 절단

성형 후, 공작물은 절단 로봇 작업장으로 이송되어 네 번째 단계인 절단 및 디버링 작업을 통해 공작물의 치수 정확도를 보장합니다. 이 공정은 CNC에서도 수행할 수 있습니다.

5. 청소

다섯 번째 단계는 세척 스테이션에서 드라이아이스 세척을 수행하여 이형제를 제거하는 것입니다. 이는 이후의 접착제 코팅 공정에 편리합니다.

6. 접착제

여섯 번째 단계는 접착 로봇 스테이션에서 구조용 접착제를 도포하는 것입니다. 접착 위치, 접착 속도, 그리고 접착제의 양은 모두 정밀하게 조정됩니다. 금속 부품과의 연결 부분은 리벳으로 고정하는데, 이는 리벳팅 스테이션에서 수행됩니다.

7. 조립 검사

접착제 도포 후 내측 패널과 외측 패널을 조립합니다. 접착제가 경화되면 청색광 감지를 통해 키홀, 포인트, 선, 표면의 치수 정확도를 확인합니다.

탄소섬유는 가공이 더 어렵다

탄소 섬유는 탄소 재료의 강한 인장 강도와 섬유의 부드러운 가공성을 모두 갖추고 있습니다. 탄소 섬유는 우수한 기계적 성질을 가진 신소재입니다. 탄소 섬유와 일반 강철을 예로 들어보면, 탄소 섬유의 강도는 약 400~800MPa인 반면 일반 강철의 강도는 200~500MPa입니다. 인성 측면에서 탄소 섬유와 강철은 기본적으로 유사하며, 뚜렷한 차이는 없습니다.

탄소 섬유는 강도는 높고 무게는 가벼워 신소재의 왕이라 불릴 만합니다. 이러한 장점 때문에 탄소 섬유 강화 복합재(CFRP)는 가공 과정에서 매트릭스와 섬유 사이에 복잡한 내부 상호작용이 발생하여 금속과는 다른 물리적 특성을 지닙니다. CFRP는 금속보다 밀도가 훨씬 작지만 강도는 대부분의 금속보다 높습니다. CFRP의 불균일성으로 인해 가공 과정에서 섬유가 빠지거나 매트릭스 섬유가 분리되는 현상이 자주 발생합니다. CFRP는 내열성과 내마모성이 뛰어나 가공 중 장비에 더 큰 부담을 주며, 생산 과정에서 많은 절삭 열이 발생하여 장비 마모에 더욱 심각한 영향을 미칩니다.

동시에, 응용 분야가 지속적으로 확대됨에 따라 요구 사항이 점점 더 섬세해지고 있으며, CFRP에 대한 재료 적용성 요구 사항과 품질 요구 사항이 점점 더 엄격해지고 있어 가공 비용도 상승하고 있습니다.

탄소섬유판 가공

탄소 섬유 보드가 경화 및 성형된 후에는 정밀성이나 조립 요건을 충족하기 위해 절단 및 드릴링과 같은 후가공이 필요합니다. 절단 공정 변수 및 절삭 깊이와 같은 동일한 조건에서도 다양한 재질, 크기, 형태의 공구와 드릴을 선택하는 것은 매우 다른 결과를 초래합니다. 동시에 공구와 드릴의 강도, 방향, 시간, 온도와 같은 요인 또한 가공 결과에 영향을 미칩니다.

후가공 공정에서는 다이아몬드 코팅이 된 날카로운 공구와 견고한 초경 드릴 비트를 선택하십시오. 공구와 드릴 비트 자체의 내마모성은 가공 품질과 공구 수명을 결정합니다. 공구와 드릴 비트가 충분히 날카롭지 않거나 부적절하게 사용되면 마모가 가속화되고 제품 가공 비용이 증가할 뿐만 아니라 판재가 손상되어 판재의 모양과 크기, 그리고 판재의 구멍과 홈 치수 안정성에 영향을 미칩니다. 또한 재료가 층층이 찢어지거나 블록이 붕괴되어 전체 판재가 손상될 수 있습니다.

드릴링 시탄소 섬유 시트속도가 빠를수록 효과가 더 좋습니다. 드릴 비트 선택 시, PCD8 페이스 에지 드릴 비트의 고유한 드릴 팁 디자인은 탄소 섬유 시트에 더욱 적합하며, 탄소 섬유 시트를 더 잘 관통하고 박리 위험을 줄일 수 있습니다.

두꺼운 탄소 섬유 시트를 절단할 때는 좌우 나선형 날 디자인의 양날 압축 밀링 커터를 사용하는 것이 좋습니다. 이 날카로운 절삭날은 상하 나선형 팁을 모두 갖추고 있어 절삭 중 공구의 축 방향 힘을 상하로 분산시켜 절삭력이 소재 안쪽으로 전달되도록 하여 안정적인 절삭 조건을 확보하고 소재 박리 발생을 억제합니다. "파인애플 엣지" 라우터의 상하 마름모꼴 날 디자인은 탄소 섬유 시트를 효과적으로 절단할 수 있도록 설계되었습니다. 깊은 칩 플루트는 절삭 공정 중 칩 배출을 통해 절삭 열을 효과적으로 제거하여 탄소 섬유 시트의 손상을 방지합니다.

01 연속 장섬유

제품 특징:탄소섬유 제조업체에서 가장 흔히 사용하는 제품 형태인 묶음은 수천 개의 모노필라멘트로 구성되며, 꼬임 방식에 따라 NT(Never Twisted, 꼬이지 않음), UT(Untwisted, 꼬이지 않음), TT 또는 ST(Twisted, 꼬임)의 세 가지 유형으로 나뉜다. 이 중 NT가 가장 흔히 사용되는 탄소섬유이다.

주요 응용 분야:주로 CFRP, CFRTP 또는 C/C 복합재료 등의 복합재료에 사용되며, 응용분야로는 항공기/항공우주 장비, 스포츠용품, 산업장비 부품 등이 있습니다.

02 스테이플 섬유사

제품 특징:단섬유사란, 일반 용도의 피치 기반 탄소 섬유와 같은 짧은 탄소 섬유에서 방적된 사로, 일반적으로 단섬유 형태의 제품입니다.

주요 용도:단열재, 마찰방지재, C/C복합부품 등

03 탄소섬유 직물

제품 특징:탄소 섬유는 연속적인 탄소 섬유 또는 탄소 섬유 방적사로 만들어집니다. 탄소 섬유 직물은 직조 방식에 따라 직포, 편물, 부직포로 구분할 수 있습니다. 현재 탄소 섬유 직물은 주로 직포입니다.

주요 응용 분야:연속 탄소섬유와 동일하며, 주로 CFRP, CFRTP 또는 C/C 복합재료와 같은 복합재료에 사용되며, 응용분야로는 항공기/항공우주 장비, 스포츠용품, 산업장비 부품 등이 있습니다.

04 탄소섬유 브레이디드 벨트

제품 특징:이는 탄소 섬유 직물의 일종으로, 연속 탄소 섬유 또는 탄소 섬유 방적사로 짠 것입니다.

주요 용도:주로 수지계 보강재, 특히 관형 제품의 생산 및 가공에 사용됩니다.

05 탄소섬유 절단

제품 특징:탄소섬유 방적사와는 달리 일반적으로 연속 탄소섬유를 절단가공을 통해 제조하며, 섬유의 절단 길이는 고객의 요구에 따라 절단할 수 있습니다.

주요 용도:일반적으로 플라스틱, 수지, 시멘트 등의 혼합물로 사용되며, 매트릭스에 혼합함으로써 기계적 성질, 내마모성, 전기 전도성 및 내열성을 향상시킬 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 3D 프린팅 탄소 섬유 복합재의 강화 섬유는 대부분 절단된 탄소 섬유입니다.

06 탄소섬유 연삭

제품 특징:탄소섬유는 취성재료이기 때문에 분쇄 후 분말 형태의 탄소섬유 소재로 제조할 수 있다. 즉, 탄소섬유를 분쇄하는 것이다.

주요 응용 분야:절단된 탄소섬유와 유사하나 시멘트 보강재로는 거의 사용되지 않는다. 일반적으로 플라스틱, 수지, 고무 등의 화합물로 사용되어 매트릭스의 기계적 성질, 내마모성, 전기 전도성 및 내열성을 개선한다.

07 카본파이버 매트

제품 특징:주요 형태는 펠트 또는 매트입니다. 먼저 짧은 섬유를 기계식 카딩 등의 방법으로 적층한 후, 니들 펀칭으로 제작합니다. 탄소 섬유 부직포라고도 하며, 탄소 섬유 직조 직물의 일종입니다.주요 용도:단열재, 성형 단열재 기질, 내열 보호층 및 내식층 기질 등.

08 탄소섬유지

제품 특징:건식 또는 습식 제지 공정을 통해 탄소 섬유로 제조됩니다.

주요 용도:정전기 방지판, 전극, 스피커 콘, 발열판 등이 있으며, 최근 몇 년 동안 인기 있는 응용 분야로는 신에너지 자동차 배터리 양극 소재 등이 있습니다.

09 탄소섬유 프리프레그

제품 특징:탄소섬유에 열경화성 수지를 함침시켜 만든 반경화 중간재로, 기계적 성질이 우수하여 널리 사용된다. 탄소섬유 프리프레그의 폭은 가공장비의 크기에 따라 달라지며, 일반적인 규격으로는 300mm, 600mm, 1000mm 폭의 프리프레그 소재가 있다.

주요 응용 분야:항공기/항공우주 장비, 스포츠용품, 산업장비 등

010 탄소섬유 복합재료

제품 특징:열가소성 또는 열경화성 수지에 탄소섬유를 혼합하여 만든 사출성형 소재로, 혼합물에 각종 첨가제와 다진 섬유를 첨가한 후 복합화 공정을 거칩니다.

주요 응용 분야:이 소재는 뛰어난 전기 전도성, 높은 강성, 가벼운 무게 등의 장점을 가지고 있어 주로 장비 케이스 및 기타 제품에 사용됩니다.

우리는 또한 생산합니다유리섬유 직접 로빙,유리 섬유 매트, 유리 섬유 메쉬, 그리고유리섬유 직조 로빙.

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