(1) 탄소섬유의 정의
탄소섬유는 탄소 함량이 95% 이상인 새로운 유형의 섬유 소재로 강도와 탄성률이 높습니다. 섬유 축 방향으로 흑연 미세 결정과 같은 유기 섬유를 쌓아서 탄화 및 흑연화하여 미세 결정 흑연 소재를 얻습니다. 탄소섬유는 알루미늄보다 가볍지만 강철보다 강하며 내식성, 고탄성률, 저밀도, 크립 없음, 우수한 전기 및 열 전도성, 비산화 환경에서의 초고온 저항성, 우수한 피로 저항성과 같은 특성을 가지고 있습니다. 탄소 소재의 고유한 특성을 가질 뿐만 아니라 섬유 섬유의 부드러움과 가공성을 가지고 있으며 군수 산업, 항공 우주, 스포츠 장비, 자동차 산업, 에너지 장비, 의료 기기, 엔지니어링 기계, 운송, 건설 및 구조 보강 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 국가 방위 및 국가 경제를 발전시키는 중요한 전략적 소재입니다.
(2) 탄소섬유의 분류
1. 원료 체계에 따르면 탄소섬유는 주로 비스코스계, 피치계, 폴리아크릴로니트릴(PAN)계의 세 가지 범주로 나뉜다. 그 중 PAN계 탄소섬유는 생산 공정이 간단하고, 비용이 저렴하고, 탄화 흡수율이 높고, 기계적 성질이 우수하다는 장점이 있어 고성능 탄소섬유를 생산하는 데 가장 유망한 전구체이다. 이를 통해 제조된 탄소섬유의 종합적 성능이 가장 좋고, 생산 공정이 성숙하고 간단하며, 응용 분야가 가장 넓고, 생산량이 가장 많고, 품종이 가장 많다. 글로벌 탄소섬유 시장의 주류이며, 생산량이 글로벌 탄소섬유 총 생산량의 90% 이상을 차지한다.
2. 성능에 따라: 탄소섬유는 일반용, 고강도(GQ), 고강도 중탄성(QZ), 고탄성(GM), 고강도 고탄성(QM) 탄소섬유로 나눌 수 있습니다. 탄소섬유 분야에서 일본의 Toray Company가 선도적인 위치에 있기 때문에 제품 코드는 업계에서 일반적인 지표가 되었습니다. 일반적으로 고강도 "T" 시리즈와 고탄성 "M" 시리즈로 나뉩니다. 숫자가 높을수록 성능 수준이 높습니다. 문자가 있는 성능 수준은 문자가 없는 성능 수준보다 높습니다(예: T300B는 T300보다 큽니다).
3. 견인 크기에 따라: 탄소섬유는 소형 견인과 대형 견인으로 나눌 수 있습니다. 소형 견인 탄소섬유는 처음에는 1K, 3K, 6K가 주를 이루었고 점차 12K와 24K로 발전하여 주로 국방, 군수 산업과 같은 첨단 기술 분야와 비행기, 미사일, 로켓, 위성, 낚시 장비, 골프채, 테니스 라켓 등과 같은 스포츠 및 레저 제품에 사용됩니다. 견인 크기가 48K 이상인 탄소섬유는 일반적으로 대형 견인 탄소섬유라고 하며, 48K, 60K, 80K 등이 포함되며 주로 섬유, 의료 및 건강, 기계 및 전기, 토목 건설, 운송 및 에너지와 같은 산업 분야에 사용됩니다.
(3) 탄소섬유 산업사슬
완전한 탄소섬유 산업 사슬은 1차 에너지에서 최종 응용 분야까지 전체 제조 공정을 포함합니다. 석유, 석탄 및 천연 가스에서 프로필렌을 얻을 수 있습니다. 현재 저유가 상황에서 원유에서 생산되는 프로필렌의 비용이 가장 유리합니다. 그런 다음 프로필렌을 암모니아로 산화하여 아크릴로니트릴을 얻고, 이를 중합 및 방사하여 폴리아크릴로니트릴(PAN) 전구체 섬유를 얻은 다음 일련의 매우 어렵고 복잡한 공정을 통해 사전 산화, 저온 및 고온 탄화를 거쳐 탄소 섬유를 얻습니다. 이를 탄소 섬유 직물 및 탄소 섬유 프리프레그로 만들어 탄소 섬유 복합재를 생산하는 원료로 사용할 수 있습니다. 탄소 섬유는 수지, 세라믹 및 기타 재료와 결합하여 탄소 섬유 복합재를 형성하고 마지막으로 다양한 성형 공정을 사용하여 하류 응용 분야에 필요한 최종 제품을 얻습니다.