1K karbonfiber vanlig veving: Hemmeligheten bak sin utmerkede styrke og modul

Det strukturelle grunnlaget for 1K karbonfiber vanlig vev ​
1K karbonfiber vanlig veving, "1K" her indikerer helt klart at karbonfiberen slep er sammensatt av 1000 filamenter. Sammenlignet med de vanlige 3K- og 12K -karbonfibrene, har 1K karbonfiber betydelig færre filamenter. Denne grunnleggende egenskapen har stor innvirkning på den påfølgende strukturelle dannelsen og ytelsen fra roten. ​

1K/3K/12K karbonfiber vanlig vevestoff
I vevingsprosessen, på grunn av det relativt lille antallet filamenter, kan hvert filament få mer plass i vevestrukturen, og dermed oppnå et mer regelmessig og ordnet arrangement. Når den vanlige vevingsprosessen blir tatt i bruk, følger Warp og Weft -garn strengt tatt den sammenvevende regelen for en opp og en ned, og de setter seg frem og tilbake med hverandre. Dette strenge og vanlige vevemønsteret skaper til slutt en ekstremt fin og delikat teksturstruktur av 1K karbonfiber vanlig veving. Den klutoverflaten presenterer en delikat og jevn tekstur, som om det er et fint kunstverk som er nøye skåret av topphåndverkere, med en enhetlig og tett tekstur, og nesten ingen åpenbare hull eller mangler.
Denne unike mikrostrukturen legger et solid fundament for den påfølgende ekstraordinære ytelsen til 1K karbonfiber vanlig veving når det gjelder styrke og modul. Det stramme og vanlige fiberarrangementet reduserer sannsynligheten for interne strukturelle defekter, slik at når de blir utsatt for ytre krefter, kan stress effektivt og jevnt overføres langs fiberen, og effektivt unngå strukturelle skader forårsaket av lokal spenningskonsentrasjon, og gi en sterk garanti for å opprettholde strukturell integritet under komplekse stressmiljøer. ​

Effekten av produksjonsprosessen på ytelsen
(I) Karbonfiberproduksjonslenke
Forbehandling av råstoff: Produksjonen av 1K karbonfiber starter med streng screening av råvarer av høy kvalitet. Polyakrylonitrilfiber, asfaltfiber eller viskosefiber er vanligvis valgt som de første råvarene. Kvaliteten på disse råvarene er direkte relatert til kvaliteten på den endelige karbonfiberen. Før du går inn i den formelle produksjonsprosessen, må den gå gjennom flere fine forbehandlingsprosesser. Når man tar PAN -fiber som et eksempel, må den først strengt behandles for å fjerne urenheter, oljflekker og mulige upolymeriserte monomerer festet til fiberoverflaten gjennom kjemisk rengjøring, filtrering og andre måter for å sikre råmaterialene med høy renhet. Dette trinnet er avgjørende for stabiliteten i fiberstrukturen og ensartetheten i ytelsen under den påfølgende karboniseringsprosessen. Tilstedeværelsen av urenheter kan forårsake lokale defekter under karbonisering, og alvorlig påvirke styrken og modulen til karbonfiberen. ​
Karboniseringsprosesskontroll: Karbonisering er kjernelinken for å konvertere forbehandlede fibre til karbonfibre. Den nøyaktige kontrollen av nøkkelparametere som temperatur, trykk og tid i denne prosessen er en kunst. For 1K karbonfiber, på grunn av sin tynnere enkeltfilamentdiameter, er presisjonskravene for prosesskontroll under karboniseringsprosessen nesten tøffe sammenlignet med karbonfibre med høy K. ​
I løpet av oppvarmingsstadiet må temperaturen heves til det forhåndsbestemte området med en ekstremt langsom og jevn hastighet. Dette er fordi for raskt en oppvarmingshastighet kan forårsake en kraftig økning i termisk stress inne i fiberen, forårsake fiberbrudd eller indre strukturell deformasjon. Når temperaturen når et spesifikt karboniseringsområde, oppstår komplekse kjemiske forandringer inne i fiberen, unnslipper ikke-karbonelementer gradvis i form av gass, og karbonelementer begynner å omorganisere og krystallisere for å danne en meget orientert grafitt mikrokrystallinsk struktur. I denne prosessen bidrar den presis kontrollen av trykkmiljøet til å fremme den ordnede arrangementet av karbonelementer og forbedre krystalliniteten og orienteringen av karbonfibre. Samtidig varer karboniseringstiden i flere timer, og den spesifikke varigheten avhenger av egenskapene til råvarene og ytelsen til målproduktet. Presis tidskontroll kan sikre at karboniseringsreaksjonen er tilstrekkelig og moderat, og unngår ufullstendig reaksjon som fører til dårlig ytelse av karbonfiber og forhindrer overdreven karbonisering fra å øke fiberbritten. Gjennom en slik finkarboniseringsprosesskontroll kan 1K karbonfiber danne en mikrostruktur av høy kvalitet, legge et solid ytelsesfundament for påfølgende veving til klut og lage komposittmaterialer. ​

(Ii) Vevingsprosessoptimalisering
Utstyr Nøyaktighetsgaranti: I prosessen med å veve 1K karbonfiber til vanlig klut, spiller avansert veving av høye presisjoner en nøkkelrolle. Denne typen utstyr er utstyrt med et sofistikert bevegelseskontrollsystem som kan kontrollere sammenvevingen av varp- og veftgarn ekstremt nøyaktig. Den elektroniske Jacquard -teknologien kan nøyaktig kontrollere løfting og senkende bevegelse av hvert varpgarn i henhold til det forhåndsinnstilte vevemønsteret for å sikre nøyaktig sammenveving med veftgarnet. Samtidig overvåker spenningssensoren spenningsendringene til garnet i sanntid, og den automatiske justeringsenheten brukes til å justere spenningen dynamisk, slik at varp- og veftgarnene alltid opprettholder ensartet og passende spenning under vevingsprosessen. For veving av 1K -karbonfiber vanlig klut, kan for høy spenning føre til at monofilamentet går i stykker, mens for lav spenning vil gjøre vevestrukturen løs og påvirke den generelle ytelsen til kluten. ​
Justering av prosessparametere: I tillegg til utstyrsnøyaktighet, er optimalisering av vevingsprosessparametere også et viktig middel for å forbedre kvaliteten på 1K karbonfiber vanlig klut. Vevhastighet er en nøkkelparameter. For 1K karbonfiber styres vevhastigheten vanligvis på et relativt lavt nivå. Dette er fordi den lavere vevhastigheten hjelper operatørene bedre å observere og kontrollere vevingsprosessen, og omgående oppdage og løse mulige problemer som monofilamentvikling og ødelagte ledninger. Sakte vevhastighet kan redusere den mekaniske skaden på monofilament under vevingsprosessen og opprettholde integriteten og den opprinnelige ytelsen til monofilament i størst grad. Ved å justere den sammenvevende vinkelen på varp- og veftgarnene, endre innsettingsmetoden til veftgarnene og andre prosessparametere, kan strukturen til den vanlige kluten ytterligere optimaliseres for å gjøre den mer kompakt og stabil, og derved gi full spill til styrken og modul fordeler med 1K karbonfiber selv.

Analyse av styrke og fordeler med modulytelse
(I) Høystyrke oppnås mekanisme
Fordeler med mikrostruktur: Når 1K karbonfiber vanlig vevduk er forsterket med matriksmaterialer som harpiks for å fremstille komposittmaterialer, demonstreres dens utmerkede ytelse i styrke fullt ut. I mikrostrukturen til det sammensatte materialet er 1K karbonfibermonofilamenter sterkt regelmessig anordnet under vevingsprosessen, slik at etter å ha blitt forsterket med matriksmaterialet, kan orienteringen og fordelingen av fibrene kontrolleres ekstremt nøyaktig. Studier har vist at under ideelle forhold er orienteringsgraden av 1K karbonfiber i det sammensatte materialet ekstremt høy, noe som betyr at de fleste av karbonfibermonofilamentene kan være i den beste bærende retning når materialet er stresset. Når det sammensatte materialet blir utsatt for strekkfrekvens, kan stresset raskt og effektivt overføres langs karbonfibermonofilamentene. Fordi hvert monofilament kan gi full spill til sine høye styrkeegenskaper, kan hele komposittmaterialet tåle stor strekkraft uten deformasjon eller brudd, noe som har betydelige fordeler i forhold til strekkfastheten til vanlig stål. ​
Grensesnittbindingsarmering: I tillegg til orienteringen og distribusjonsfordelene ved selve fiberen, er den gode grensesnittbindingen mellom 1K karbonfiber vanlig vevduk og matriksmaterialet også en av nøkkelfaktorene for å oppnå høy styrke. I forberedelsesprosessen med komposittmaterialer kan grensesnittbindingsytelsen mellom karbonfiber og matriksharpiks forbedres betydelig ved å behandle overflaten på karbonfiber eller bruke spesielle koblingsmidler. Aktive funksjonelle grupper introduseres på overflaten av karbonfiber ved oksidasjonsbehandling. Disse funksjonelle gruppene kan reagere kjemisk med harpiksmolekyler for å danne kjemiske bindinger, og dermed forbedre grensesnittbindingen mellom fiber og matrise. God grensesnittbinding gjør det mulig å overføres stress effektivt og distribuert mellom fiber og matrise når det sammensatte materialet blir utsatt for stress, og unngår forekomsten av sviktfenomener som grensesnittforbinding, og forbedrer den generelle styrken til det sammensatte materialet ytterligere. ​

(Ii) Det iboende prinsippet for høy modul
Bidraget til karbonfiber iboende ytelse: Modul er en viktig indikator på materialets evne til å motstå elastisk deformasjon, og 1K karbonfiber vanlig vev fungerer også bra i denne forbindelse. Den høye modulen med 1K karbonfiber vanlig veving er først og fremst på grunn av den høye kvaliteten på selve karbonfiberen. Under produksjonsprosessen dannes gjennom presis prosesskontroll en meget orientert grafitt mikrokrystallinsk struktur inne i karbonfiberen. Denne strukturen gir karbonfiberen ekstremt høy aksiell stivhet, slik at karbonfiberen effektivt kan motstå deformasjon når den utsettes for stress. Forskningsdata viser at strekkmodulen av 1K karbonfiber av høy kvalitet har en betydelig fordel i forhold til noen karbonfiber av lav kvalitet eller andre tradisjonelle fibermaterialer. I 1K karbonfiber vanlig veving, på grunn av det lille antall monofilamenter og regelmessig arrangement, kan karbonfibrene samarbeide effektivt når de blir utsatt for ytre krefter. Når materialet blir utsatt for strekk- eller trykkspenning, kan tilstøtende karbonfibre støtte hverandre og dele den ytre kraften sammen, og dermed effektivt motstå deformasjon og gjøre hele vanlig veving til å utvise en høyere modulegenskap. ​
Komposittmateriale Synergi: I det sammensatte materialsystemet forbedrer synergien mellom 1K karbonfiber -veving og matriksmaterialet ytterligere modulens ytelse til materialet. Som en kontinuerlig fase kan matriksmaterialet jevnt overføre ytre krefter til karbonfiberen mens du begrenser den laterale deformasjonen av karbonfiberen. Som en forsterkende fase gir 1K karbonfiber-veven den viktigste bærende kapasiteten for det sammensatte materialet med dets høye modulegenskaper. I 1K karbonfiber vanlig klutforsterket polymermatrikskompositter, ved rasjonelt å designe forholdet mellom fiber og matrise og grensesnittstrukturen, kan modulen til komposittmaterialet forbedres betydelig, noe som er mye høyere enn modulen til ren matriksmaterialer og kan dekke behovene til mange anvendelsescenarier med ekstremt høye krav for materialer ST -sT kan kan dekke behovene til mange applikasjonsscenarier med ekstremt høye krav for materialer.