Produktdetails
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Gehackte Kohlenstofffasern werden hergestellt, indem kontinuierliche Kohlenstofffaserfilamente mit einer Faser-Schneidemaschine in kurze Längen geschnitten werden. Ihre grundlegenden Eigenschaften hängen hauptsächlich von den Eigenschaften ihres Rohmaterials — kontinuierlichen Kohlenstofffaserfilamenten ab. Kurzfasern haben Vorteile wie gleichmäßige Verteilung, vielfältige Zuführverfahren und einfache Prozesse und können in Spezialgebieten eingesetzt werden, in denen kontinuierliche Kohlenstofffaserfilamente nicht geeignet sind.
Ursprung
1880 karbonisierte der amerikanische Erfinder Thomas Edison erstmals Bambusfasern zu Filamenten, um als Leuchtfilamente in Glühlampen zu dienen, und ebnete damit den Weg für die Ära der Kohlenstofffaser (abgekürzt CF). Der Pionier in der Verwendung von Kohlenstofffasern als Strukturmaterial wurde von einem amerikanischen Unternehmen repräsentiert. 1959 erhielt man unter Verwendung von Pechfasern als Rohmaterial nach der Karbonisierung bei einer hohen Temperatur von mehreren tausend Grad Kohlenstofffasern mit einem Elastizitätsmodul von etwa 40 GPa und einer Festigkeit von etwa 0,7 GPa. 1965 dehnte das Unternehmen dasselbe Rohmaterial bei einer hohen Temperatur von 3000°C aus, um filamentartige, hochelastische graphitierte Fasern zu entwickeln, mit einem Elastizitätsmodul von etwa 500 GPa und einer Festigkeit von etwa 2,8 GPa.
1961 erhielt Dr. Shonan Shindo von einem japanischen Forschungsinstitut unter Verwendung von Polyacrylnitril (abgekürzt PAN) als Rohmaterial Kohlenstofffasern mit einem Elastizitätsmodul von 160 GPa und einer Festigkeit von 0,7 GPa nach Oxidations- und Karbonisierungsprozessen bei mehreren tausend Grad.
1962 produzierte das japanische Unternehmen Nippon Carbon Co. Kohlenstofffasern mit niedrigem Modul (L.M.) unter Verwendung von PAN als Rohmaterial. Sie entwickelten auch hochfeste CF unter Verwendung von PAN-Fasern als Rohmaterial mit einem Elastizitätsmodul von etwa 230 GPa und einer Festigkeit von etwa 2,8 GPa. Die Massenproduktion von 1 Tonne pro Monat wurde ab 1966 erreicht. Gleichzeitig entwickelten sie CF mit hohem Elastizitätsmodul mit einer Karbonisierungstemperatur von über 2000°C, mit einem Elastizitätsmodul von etwa 400 GPa und einer Festigkeit von etwa 2,0 GPa. Die Produktion von PAN-basierten Kohlenstofffasern erreichte 1992 6.500 Tonnen pro Jahr und überstieg im Jahr 2000 10.000 Tonnen pro Jahr.
Obwohl die Nachfrage nach Kohlenstofffasern allmählich zunahm, schrumpfte nach dem Ende des Kalten Krieges im Jahr 1991 die Nutzung in militärischen Anwendungen. Gepaart mit der wirtschaftlichen Depression ging das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage verloren, und die Industrie wurde beeinträchtigt. Die Produktion des neuen B777-Modells von Boeing in den Vereinigten Staaten sowie die Ausweitung der Anwendungen im Bauwesen, im Bau, in der Automobilindustrie und in Verbundwerkstoffen führten jedoch zu einem allmählichen und stetigen Wachstum der Kohlenstofffaserindustrie.
Eigenschaften
Kohlenstofffaser ist ein faserförmiges Kohlenstoffmaterial. Es ist ein neuer Materialtyp mit vielen wertvollen elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften: Es hat eine höhere Festigkeit als Stahl, eine geringere Dichte als Aluminium, eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Edelstahl, eine höhere Temperaturbeständigkeit als hitzebeständiger Stahl und kann wie Kupfer Strom leiten. Kohlenstofffaser wird hauptsächlich in Form von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff verwendet, einer Art Verbundwerkstoff.
Gehackte Kohlenstofffaser
Jede Kohlenstofffaser besteht aus Tausenden von kleineren Kohlenstofffasern mit einem Durchmesser von etwa 5μm bis 8μm. Auf atomarer Ebene ähnelt Kohlenstofffaser Graphit sehr, da sie aus Schichten von Kohlenstoffatomen besteht, die in einem hexagonalen Muster angeordnet sind. Der Unterschied zwischen Kohlenstofffaser und Graphit liegt in der Bindung zwischen den Schichten. Graphit hat eine kristalline Struktur mit lockeren Zwischenschichtverbindungen, während Kohlenstofffaser keine kristalline Struktur hat und ihre Zwischenschichtverbindungen unregelmäßig sind, was ein Verrutschen verhindert und die Festigkeit des Materials erhöht.
Im Allgemeinen beträgt die Dichte von Kohlenstofffaser 1750 kg/m³. Sie hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit, aber eine geringe elektrische Leitfähigkeit, und ihre spezifische Wärmekapazität ist ebenfalls geringer als die von Kupfer. Beim Erhitzen wird Kohlenstofffaser dicker und kürzer. Obwohl die natürliche Farbe von Kohlenstofffaser schwarz ist, können Wissenschaftler sie in verschiedenen Farben einfärben.
Anwendungen
Die wichtigsten Anwendungsbereiche von gehackten Kohlenstofffasern sind:
Militärindustrie: Wird bei der Herstellung von Raketen, Raketen, Radargeräten, Raumfahrzeugschalen, Motorbooten, Industrierobotern, Blattfedern für Automobile, Antriebswellen usw. verwendet.
Bauwesen: Kohlenstofffaserverstärkter Zement, leitfähige Beschichtungen, antistatische Böden usw.;
Elektrothermischer Bereich: Leitfähiges Papier, Elektroheizplatten, leitfähige Oberflächenfilze, nadelfilzartige Filze, leitfähige Matten usw.;
Abschirmmaterialien: Herstellung von Abschirmrauch, Abschirmvorhangwänden usw.;
Wärmedämmstoffe: kohlenstofffaserverstärkte feuerfeste Rohlinge und Ziegel, kohlenstofffaserverstärkte Keramik usw.;
Neuer Energiebereich: Windkrafterzeugung, Reibungsmaterialien, Brennstoffzellenelektroden usw.
Sport- und Freizeitprodukte: Golfschläger, Angelausrüstung, Tennisschläger, Badmintonschläger, Pfeilschäfte, Fahrräder, Ruderboote usw.
Verstärkte modifizierte Kunststoffe: Nylon (PA), Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Phenol (PF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyimid (PI) usw.;
Körpersubstitutionsmaterialien: künstliche Bänder usw.
Kohlenstofffaser hat die Weichheit gewöhnlicher Textilien und kann zu Stoffen, Filzen, Matten, Bändern, Papieren und anderen Materialien verarbeitet werden. In traditionellen Anwendungen wird Kohlenstofffaser, außer als Wärmedämmstoff, im Allgemeinen nicht allein verwendet. Sie wird meist als Verstärkungsmaterial zu Harzen, Metallen, Keramiken, Beton und anderen Materialien hinzugefügt, um Verbundwerkstoffe zu bilden. Kohlenstofffaserverstärkte Verbundwerkstoffe können als Flugzeugstrukturmaterialien, elektromagnetische Abschirm- und Antistatikmaterialien, künstliche Bänder und andere Körperersatzmaterialien sowie bei der Herstellung von Raketenhüllen, Motorbooten, Industrierobotern, Blattfedern für Automobile und Antriebswellen usw. verwendet werden.
Von etwa 1994 bis 2002, als die akademische Forschung von Kurzfaser-Kohlenstofffaser zu Langfaser-Kohlenstofffaser fortschritt, drangen die Technologie und die Produkte, die Kohlenstofffaser zur Herstellung von Heizmaterialien verwenden, allmählich in den militärischen und zivilen Bereich ein. Derzeit gibt es viele inländische Fälle, in denen Langfaser-Kohlenstofffaser zur Herstellung von Kabeln für das nationale Stromnetz verwendet wird. Gleichzeitig dringen Kohlenstofffaser-Heizprodukte, Kohlenstofffaser-Heizprodukte und Kohlenstofffaser-Ferninfrarot-Physiotherapieprodukte auch in immer mehr Haushalte von Privatpersonen ein.
Gehackte Kohlenstofffasern
Wichtigste technische Indikatoren:
Kohlenstoffgehalt: größer als 95%
Zugfestigkeit: 3500 MPa
Zugmodul: 228 GPa
Dichte: 1,75 g/cm³
Spezifischer Widerstand: 1,0-1,6Ωcm
Faserdurchmesser: 7μm
Querschnittsform: kreisförmig
Schüttdichte: 0,4 g/cm³
Standardlänge: 1 mm - 100 mm
Harzhaltiger Typ / Harzfreier Typ
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