Dokončena instalace výrobní linky na sekaná uhlíková vlákna

Během přeměny prekurzoru PAN na uhlíková vlákna může být materiál nasekán na krátká vlákna (obvykle3–5 mm) pro použití ve vyztužených plastech nebo vysokoteplotních izolačních materiálech.

Mechanické řezání: Tradiční metoda využívající přesné rotační řezačky. I když je účinná, může být energeticky náročná a vést k mechanickému poškození nebo roztřepení konců vláken.

Řezání laserem: Nedávný pokrok využívá k řezání vláknové lasery Uhlíkové vlákno TaženíTato metoda snižuje spotřebu energie a nabízí širší rozsah řezných rychlostí ve srovnání s mechanickými alternativami.

Následují specifické oblasti použití:

1. Výztuž z kompozitních materiálů (základní aplikace)

Toto je primární aplikace sekaných uhlíkových vláken. Začleněním sekaných vláken do pryskyřic, plastů nebo keramiky lze výrazně zlepšit mechanické vlastnosti a tepelnou odolnost.

Termosetové plasty (například epoxidové pryskyřice): Používají se k výrobě vysoce výkonných konstrukčních prvků.

Termoplastické plasty: Například polypropylen (PP), nylon (PA), ABS atd. Po přidání nasekaných uhlíkových vláken se z těchto běžných plastů stanou technické plasty, které lze použít v náraznících automobilů, rámech palubních desek, dílech dronů atd.

Kompozice pro formování desek (SMC) / Kompozice pro formování objemu (BMC): Používají se k výrobě automobilových dílů (jako jsou kryty bateriových skříní, listové pružiny), vany, vodní nádrže atd.

2. Třecí a těsnicí materiály

Využití jejich vysoké odolnosti proti opotřebení a tepelné vodivosti:

Brzdové destičky a spojkové lamely: V luxusních sportovních nebo závodních vozech se krátce řezaná uhlíková vlákna často mísí s měděným práškem, čímž se vytvářejí třecí destičky, které poskytují extrémně vysoký brzdný výkon.

Mechanické ucpávky: Používají se v čerpadlech a kompresorech k prevenci úniků a k odolnosti vůči vysokým teplotám a tlakům.

3. Výztuž budov a inženýrských staveb

Přísady do betonu: Začlenění extrémně krátkých uhlíkových vláken do betonu může zabránit praskání a zlepšit pevnost v tahu a odolnost proti únavě. Běžně se používají k vyztužování a opravám mostů, tunelů a výškových budov.

Desky/tkaniny z uhlíkových vláken: Ačkoli se obvykle jedná o nepřetržitou, v některých prefabrikovaných panelech se jako plniva používají také krátce střižená vlákna.

4. Nové energetické pole (baterie a palivové články)

Povlak sběrače proudu kladné a záporné elektrody lithium-iontové baterie: Povlakování povrchu měděné nebo hliníkové fólie suspenzí obsahující uhlíkové nanotrubice nebo zkrácená uhlíková vlákna může zlepšit vodivost sběrače proudu, snížit vnitřní odpor a zlepšit rychlost nabíjení/vybíjení baterie (rychlé nabíjení). Vrstva difuze plynů (GDL) pro palivové články: Pro vedení elektronů a plynů jsou nutné materiály s vysokou vodivostí a porézní strukturou a klíčovou složkou je uhlíkový papír vyrobený z zkrácených uhlíkových vláken.

5. Vodivé a antistatické materiály

Využití vynikající vodivosti uhlíkových vláken:

Antistatické podlahy/pracovní stoly: Přidání krátce střižených uhlíkových vláken do plastů nebo gumy poskytuje trvalé antistatické vlastnosti.

Vodivá plastová pouzdra: Používají se pro pouzdra elektronických výrobků, aby se zabránilo poškození vnitřních čipů statickou elektřinou.

Elektromagnetické stínící materiály: Používají se v zařízeních vyžadujících izolaci elektromagnetických vln.

6. Letecký a sportovní průmysl

Pomocné materiály pro prepregy: Při výrobě potahů letadel nebo tenisových raket se někdy používají krátce střižená vlákna k vyplnění rohů nebo nepravidelně tvarovaných ploch nebo jako vodivé dráhy k eliminaci statické elektřiny.

Golfové hole/rybářské pruty: Používají se jako lokální výztuž v některých kompozitních materiálech.

7. 3D tisk

V 3D tiskárnách typu FFF/FDM jsou v současné době velmi oblíbeným materiálem pro tisk funkčních dílů s kovovou pevností krátce střižené výztužné filamenty z uhlíkových vláken (jako je PA-CF, PETG-CF).

Stručně řečeno, dlouhá uhlíková vlákna se používají k tkaní látek a výrobě prepregů (jako jsou pletené svetry); zatímco krátká uhlíková vlákna nakrájená na segmenty se používají k přimíchání do bláta (pryskyřice/plast/beton), aby se původně křehký materiál stal pevným, lehkým a vodivým.