4M демонстрирует прорыв в производстве крупнодиаметрового углеродного волокна с плазменной оксидацией

4M Carbon Fiber Corp. (Ноксвилл, Теннесси, США) 23 апреля объявила, что произвела углеродное волокно с относительно крупным диаметром нитей, используя запатентованную плазменную технологию оксидации с текстильным предкурсором полиакрилонитрила (PAN) от партнера Dralon GmbH (Дормаген, Германия).

4M и Dralon совместно разработали дешевый текстильный PAN-предкурсор, способный давать 10K-товое волокно с нитями ~9,6 мкм диаметром (против 6–7 мкм в типичных волокнах). В предварительной работе с предкурсором 4M достигла времени пребывания в фазе оксидации всего 52 минуты. 4M заявляет, что это значительно быстрее конвенциональной оксидации коммерческих (меньшего диаметра) PAN-предкурсоров. Работа продолжается для улучшения свойств и оптимизации процесса.

4M отмечает, что доныне крупнодиаметровые углеродные волокна не производились в масштабе, главным образом из-за проблем на стадии оксидации. Конвенциональная оксидация требует длинного времени пребывания и дополнительной энергии для крупных нитей, делая волокно неэкономичным. Кроме того, крупнодиаметровые волокна дают низкую производительность из-за дефектов, вводимых конвенциональной оксидацией. По этим причинам производители не предлагают коммерческие крупнодиаметровые углеродные волокна.

Преимущества крупного диаметра

Преимущества — ниже стоимость и лучшая производительность, говорит 4M. Крупный диаметр дает экономию на всем производстве: от предкурсора до конверсии, наиболее явно — повышенная массовая пропускная способность. Сочетание этой экономии с дешевым предкурсором Dralon дает значительное снижение общей стоимости.

Углеродные волокна известны высокой растяжной прочностью, но слабы в сжатии, особенно по сравнению со стекловолокном. Однако, говорит 4M, крупнодиаметровые углеродные волокна могут иметь значительно более высокую сжатую прочность. Прогресс в этом аспекте может открыть новые применения и рост в существующих рынках, таких как лопасти ветряков.