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什么是碳纤维丝束?什么又是碳绳?

发布时间:2024-06-25 发布者:admin 来源:行业动态 点击次数:1453


1689339379230491.png单丝不成线

有句话是“单丝不成线”,喻意个人力量单薄,鼓励人们团结;本意则是说单根丝无法变成纱线。碳纤维制品也不例外——碳纤维丝束、碳纤维绳都是由多根丝构成。


我们知道,活性炭上孔隙的孔径非常小,但孔隙数量多,使得活性炭具有特殊性能。碳纤维也是这样,量变引起质变。


(参看:什么是活性炭?什么又是硬碳?)


碳纤维丝的粗细是5-7μm(注:1μm=0.001mm),这么细的单根丝并不适合大规模生产与应用。在实际应用中,这种高性能材料一般不以单根丝的形式出现,而是被制成碳纤维长丝纱、非连续纤维纱、机织物、编织物、针织物、毡等各种制品。


同为多根碳纤维丝制成的细长状制品,碳纤维丝束和碳纤维绳存在区别。


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左:一筒碳纤维丝束,右:一把碳纤维绳


1689339379230491.png什么是碳纤维丝束?

国内外头部碳纤维企业也在不断突破高强度、高模量、大丝束的碳纤维制备技术。目前最先进的碳纤维技术仍然掌握在美日等少数发达国家的几家企业手中。


谁能率先实现高效低成本地生产高性能碳纤维丝束,谁就能在高端应用中抢占位置,并且高端应用的碳纤维价格也远高于普通碳纤维价格


以2022年全球碳纤维市场需求为例,应用于航空航天军工的碳纤维价格是79.2美元/公斤,应用于风电叶片的碳纤维价格是18.5美元/公斤。


除了被用于航空航天、风机叶片、交通等领域,碳纤维丝束在一些石墨硬质复合毡的生产中也会被用到,起到定型、提升产品力学性能的作用。



1689339379230491.png什么是碳绳?

碳绳又称“碳纤维绳”。由于具有优异的力学性能、耐高温,且柔软适合加工,碳纤维丝束也适合于制作绳索


碳纤维绳索的加工主要有3种方法:


1.加捻法。其原理是对并合的单纱、网线、或绳索加以捻回的工艺。从生活经验出发,很多拔河绳就是通过加捻制成的。我们可以看到拔河绳是由几条更细的绳股加捻而成,而每一条绳股又是由数根纱加捻而来,再对这些纱细分,则是由纤维加捻而成。

按制造顺序,更规范的说法是加捻可以将纤维制成纱线、将纱线制成绳股、将绳股制成绳索。如果是采用前述碳纤维丝束制作绳索,丝束本来就是多根平行的连续纤维长丝,属于纱线,可直接加捻成为绳股。碳纤维丝束的加捻可以增强单丝间的抱合力、提高强度


2.绳编法。编织有多种方式,其中一种编法让碳纤维绳呈现像麻花辫的形态——先由3股碳纤维丝束编织成“麻花辫”,再由这样的3股“麻花辫”以同样的编法编成碳纤维绳。


3.三维编织法。三维编织法是在特殊的三维编织机上进行,又可分为二步法、四步法、旋转法编织等。其中四步法的编织过程中纱线在行和列四个方向交替运动,移动四次为一个编织循环。


从碳纤维绳的加工中虽然能看到其他常见绳索成型的影子,但碳纤维绳毕竟具有特殊性,“好钢用在刀刃上”。碳纤维绳可用于一些特殊领域,如船用缆绳、增强混凝土、登山用绳索等。


碳纤维绳还被作为桥梁拉索,全长377米的青岛海口路跨风河大桥上采用的12根吊杆全部为“碳纤维筋”,形似钢筋,重量却远低于钢。


由于具有耐高温等特性,碳绳在热场中也有使用。



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