221

Rys. 3.22. Zmiana wytrzymałości włókna Borsic po wygrzewaniu w powietrzu    v-' v>'-' y

3.23.3. WŁÓKNA WĘGLOWE

Włókno węglowe może być wytwarzane wieloma metodami, którycfi istota '' C polega na odpowiedniej obróbce substratu organicznego. Substratem może być ‘ techniczne włókno poliakrylonitrylowe (PAN), syntetyczne włókno celulozowe,    V''A

a także odpowiednio rafinowany pak mezofazowy. W skali produkcji światowej włókna przeznaczonego do wzmacniania kompozytów najważniejszym substratem jest PAN. Jego przekształcenie we włókno węglowe polega na: li wygrzaniu w atmosferze powietrza przy temperaturze 220-^250°C, w czasie którego następuje przekształcenie struktury substratu w strukturę bardziej stabilną cieplnie (tzw. stabilizacja) oraz utlenienie;

2' wygrzaniu w atmosferze obojętnej przy temperaturze ok. 1000°C, w czasie którego następuje rozkład cieplny (piroliza), powodujący usunięcie H₂,

NH₃, HCN i prawie całej zawartości N₂;

31 obróbce cieplnej w atmosferze obojętnej przy takiej temperaturze, aby w wyniku odpowiedniego stopnia grafityzacji uzyskać pożądane właściwo

ści włókna węglowego.

Strukturę trójwymiarową takich włókien pokazano na rysunku 3.23. Pomimo znacznych możliwości wpływania na właściwości włókien przy zastosowaniu wyżarzania, nie udało się jak dotychczas opracować metody pozwalającej uzyskać włókna o bardzo dużej wytrzymałości (HS — High Strength) i module HM - High Modulus). Kompromisem są włókna o właściwościach pośrednich (IM - Intennediate Modulus).

Substrat PAN (rys. 3.24) jest wstępnie kilkakrotnie poddany rozciąganiu w temperaturze 100°C w celu wywołania odpowiedniej orientacji: grafit otrzymywany w wyniku obróbki cieplnej ma strukturę heksagonalną, przy czym

221