Ligne de production de fibres de carbone coupées - Installation terminée
Lors de la conversion du précurseur PAN en fibre de carbone, le matériau peut être découpé en fibres courtes (généralement3–5 mm) pour une utilisation dans les plastiques renforcés ou les matériaux d'isolation à haute température.
Découpe mécanique : Méthode traditionnelle utilisant des outils de coupe rotatifs de précision. Bien qu'efficace, elle peut être énergivore et entraîner des dommages mécaniques ou l'effilochage des extrémités des fibres.
Découpe laser : Les progrès récents utilisent des lasers à fibre pour découper Remorque en fibre de carboneCette méthode réduit la consommation d'énergie et offre une gamme de vitesses de coupe plus étendue que les alternatives mécaniques.
Voici quelques domaines d'application spécifiques :
1. Renforcement par matériau composite (Application principale)
Il s'agit de la principale application des fibres de carbone coupées. Leur incorporation dans les résines, les plastiques ou les céramiques permet d'améliorer considérablement leurs propriétés mécaniques et leur résistance à la chaleur.
Plastiques thermodurcissables (tels que les résines époxy) : utilisés pour fabriquer des composants structurels haute performance.
Plastiques thermoplastiques : tels que le polypropylène (PP), le nylon (PA), l’ABS, etc. Après l’ajout de fibres de carbone coupées, ces plastiques ordinaires deviennent des plastiques techniques qui peuvent être utilisés dans les pare-chocs de voitures, les cadres de tableau de bord, les pièces de drones, etc.
Composés de moulage en feuille (SMC) / Composés de moulage en vrac (BMC) : Utilisés pour fabriquer des pièces automobiles (telles que des couvercles de boîtier de batterie, des ressorts à lames), des baignoires, des réservoirs d'eau, etc.
2. Matériaux de friction et d'étanchéité
Tirant parti de leur haute résistance à l'usure et de leur conductivité thermique :
Plaquettes de frein et disques d'embrayage : Dans les voitures de sport haut de gamme ou les voitures de course, des fibres de carbone courtes sont souvent mélangées à de la poudre de cuivre pour créer des plaquettes de friction, offrant des performances de freinage extrêmement élevées.
Garnitures mécaniques : utilisées dans les pompes et les compresseurs pour prévenir les fuites et résister aux hautes températures et pressions.
3. Renforcement des bâtiments et des ouvrages de génie civil
Additifs pour béton : L’incorporation de fibres de carbone extrêmement courtes dans le béton permet de prévenir la fissuration et d’améliorer sa résistance à la traction et à la fatigue. Couramment utilisées pour le renforcement et la réparation des ponts, des tunnels et des immeubles de grande hauteur.
Feuilles/tissus en fibre de carbone : Bien que généralement continues, des fibres courtes sont également utilisées comme charges dans certains panneaux préfabriqués.
4. Nouveaux domaines énergétiques (batteries et piles à combustible)
Revêtement des collecteurs de courant des électrodes positives et négatives des batteries lithium-ion : le revêtement de la surface d’une feuille de cuivre ou d’aluminium avec une suspension contenant des nanotubes de carbone ou des fibres de carbone courtes permet d’améliorer la conductivité du collecteur de courant, de réduire la résistance interne et d’optimiser la vitesse de charge/décharge de la batterie (charge rapide). Couche de diffusion de gaz (GDL) pour piles à combustible : des matériaux à haute conductivité et à structure poreuse sont nécessaires pour la conduction des électrons et des gaz ; le papier carbone constitué de fibres de carbone courtes est un composant essentiel.
5. Matériaux conducteurs et antistatiques
Exploiter l'excellente conductivité de la fibre de carbone :
Revêtements de sol/établis antistatiques : L’ajout de fibres de carbone courtes aux plastiques ou au caoutchouc leur confère des propriétés antistatiques permanentes.
Boîtiers en plastique conducteur : utilisés pour les boîtiers de produits électroniques afin d’empêcher l’électricité statique d’endommager les puces internes.
Matériaux de blindage électromagnétique : utilisés dans les équipements nécessitant une isolation contre les ondes électromagnétiques.
6. Aérospatiale et articles de sport
Matériaux auxiliaires préimprégnés : Dans la fabrication des revêtements d’avions ou des raquettes de tennis, des fibres courtes sont parfois utilisées pour remplir les coins ou les zones de forme irrégulière, ou comme voies conductrices pour éliminer l’électricité statique.
Clubs de golf/cannes à pêche : utilisés comme renfort local dans certains matériaux composites.
7. Impression 3D
Dans les imprimantes 3D de type FFF/FDM, les filaments de renforcement en fibre de carbone courte (tels que PA-CF, PETG-CF) sont actuellement un matériau très populaire pour l'impression de pièces fonctionnelles avec une résistance métallique.
En résumé, les fibres de carbone longues sont utilisées pour tisser des tissus et fabriquer des préimprégnés (comme pour tricoter des pulls) ; tandis que les fibres de carbone courtes coupées en segments sont utilisées pour être mélangées à de la boue (résine/plastique/béton) afin de rendre le matériau initialement fragile solide, léger et conducteur.