탄소 섬유 준비 공정은 일반적으로 다음 단계로 나눌 수 있습니다.
1. 원료 가공: 우선 탄소섬유를 제조하려면 적절한 원료의 선택이 필요하며 일반적으로 폴리아크릴로니트릴(PAN) 섬유가 원료로 사용됩니다. 원료 가공에는 섬유의 품질과 성능을 향상시키기 위한 불순물 제거 및 사전 연신이 포함됩니다.
2. 섬유 연신 : 원료 가공 후 PAN 섬유를 연신합니다. 이 단계는 섬유의 분자 구조를 더욱 질서있게 만들고 섬유를 곧게 펴며 기계적 특성을 향상시킵니다. 연신 온도, 연신 속도 등의 매개변수를 정밀하게 제어해야 합니다.
3. 열분해 및 탄화: 늘어난 섬유는 열분해되어 탄화됩니다. 열분해 탄화는 고온 처리를 통해 PAN 섬유에서 비 탄소 성분을 제거하고 순수한 탄소 섬유로 변환합니다. 탄소 섬유의 열분해 탄화 온도는 일반적으로 1000°C 이상이며 특정 온도와 시간은 섬유의 요구 사항에 따라 결정됩니다.
4. 성형 및 경화: 열분해 탄화 탄소 섬유를 성형하고 응고시킵니다. 제직, 직조, 방사 등의 방법으로 성형을 수행하여 다양한 형태의 탄소섬유 제품을 얻을 수 있습니다. 경화란 섬유에 수지를 함침시켜 열경화, 광경화 등을 거쳐 섬유와 수지가 결합하여 견고한 구조를 형성하는 것을 말합니다.
5. 표면 처리 및 코팅 : 탄소 섬유의 계면 접착력과 내마모성을 향상시키기 위해 일반적으로 표면을 처리하고 코팅합니다. 처리 방법에는 섬유와 수지의 접촉 면적을 늘리기 위해 세척, 긁기, 드릴링 등이 있습니다. 코팅은 탄소 섬유의 표면 특성을 향상시키기 위해 폴리이미드 및 에폭시 수지와 같은 재료를 선택할 수 있습니다.
상기 제조공정을 통해 고강도, 경량성, 내식성, 내마모성 등의 특성을 지닌 탄소섬유 제품을 얻을 수 있다.
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