Ogljikovo vlakno: Razlika med redakcijama

{{slog}}

== '''1. Uvod''' ==

 

Karbonska vlakna uvrščamo v strojništvu v skupino kompozitnih materialov. To pomeni, da je material sestavljen iz dveh ali več gradnikov, ki so združeni skupaj. V tem primeru nastopajo karbonska vlakna kot matice(veziva),ki so narejene iz organskih snovi, k njim so nato še dodana polnila (armatura) (tj. polimerne, epoksi smole idr.)

 

== '''2. Pridobivanje in izdelava karbonskih vlaken''' ==

 

'''2.1 Pridobivanje'''

Karbonska vlakna lahko pridobivamo iz dveh različnih materialov:

 

 

Karbonska vlakna, ki bazirajo na osnovi PITCH-a imajo slabše mehanske lastnosti, so težje in se zato ne uporabljajo v konstrukcijah, ki so kritično obremenjene, zato se takšna karbonska vlakna zelo malo uporabljajo.

 

 

 

Karbonska vlakna te vrste izdelujemo po postopku Sohio. Do leta 1960 so v postopek za izdelavo karbonskih vlaken vključevali acetilen in HCN ( hydrogen cianid), nato so uvedli Sohio postopek, saj je bil HCN izredno strupen za ljudi in okolico, zato so tudi stari postopek izdelave karbonskih vlaken ukinili.

 

V tem procesu segrevamo vlakna do temperature približno 3000°C, celoten proces potek v zaprti okolici, pri tem se oksidirani poliakrilonitril spremeni v ogljik. Glede na stopnjo segrevanja dobimo v procesu vlakna z različnimi mehanskimi lastnostmi:

 

Stopnja modula Nizek modul Standardni modul Višji modul Najvišji modul

 

'''2.2 Postopek izdelave'''

 

Sohio postopek

 

S procesom Sohio je postala izdelava karbonskih vlaken manj škodljiva okolju in človeku, saj se ni več uporabljalo strupenega HCN-ja. Sohio postopek je bil izpopolnjen leta 1960 v Ohio, ZDA. V postopek so uvedli katalizator, ki je povzročil sintezo propilena in amonijaka v enofazni reakciji, iz tega je nastal akrilonitril. Z uporabo procesa se je povečal donos ter iz postopka je izstopilo manj odpadnih plinov in odpadne vode. Sohio proces je energijsko bolj varčen, cenejši ter manj škodljiv za okolico, zato je v tem času najpogostejši postopek za pridobivanje karbonskih vlaken.

 

Potek postopka:

Kvaliteta karbonskih vlaken se označuje z črko K, kar pomeni 1000 filamentov, pred črko k pa nastopa številka(1K, 3K, 4K, 6K, 12K, 320K idr.), tako lahko razločimo med vlakni različnih kvalitet.

Glede na to kakšne sile bodo delovale na vlakna se nato vlakna ustrezno gradi. Če na vlakna delujejo samo natezne sile v eni smeri, se vlakna postavi vzporedno delovanju sil, tako so vlakna ustrezno obremenjena. Če pa na vlakna delujejo sile v vse smeri se vlakna postavi tako, da so nekatera vlakna postavljena horizontalno ostala pa vertikalno in se vlakna med seboj prepletajo in prenašajo sile v vse smeri, takšni postavitvi vlaken po navadi rečemo kar ''tkanina''.

 

== '''3. Lastnosti karbonskih vlaken''' ==

 

'''3.1 Mehanske lastnosti karbonskih vlaken'''

Karbonska vlakna imajo glede na njihovo težo zelo veliko odpornost proti mehanskih silam predvsem so zelo odporna na nateg. Te lastnosti so v industriji in tehniki zelo dobro izkoristili in tako so karbonska vlakna primerna za vsakršno uporabo.

Z uporabo karbonskih vlaken se skuša vedno bolj zmanjšati uporabo drugih materialov kot so npr. kovine, ki imajo veliko večjo težo in manjšo odpornost proti nateznim silam kot pa karbonska vlakna.

 

== '''4. Uporaba karbonskih vlaken''' ==

 

Karbonska vlakna se praktično uporabljajo povsod. V letalski industriji za notranje del letal; kolesarstvu, smučanju, avtomobilizmu skratka skoraj povsod v športu; v gradbeništvu, kjer se karbonska vlakna uporabljajo za armiranje betona s tem se doseže odpornejši beton na upogib in druge mehanske, statične sile; uporablja se v vojaške namene itd.Vlakna se uporablja tudi kot prevodnike električnega toka, obstajajo karbonske mikroelektrode s premerom 8 μm , ki pa se jih uporablja predvsem pri znanstvenem raziskovanju.

 

[[Kategorija:Materiali]]