A szénszálas fejlesztés története

1879-ben Edison cellulózszálakat, például bambusz-, len- vagy pamutfonalat használt nyersanyagként a szénszálak előállításához, és szabadalmat kapott. A kapott szálak mechanikai tulajdonságai azonban akkoriban nagyon alacsonyak voltak, és az eljárást nem lehetett iparosítani, így nem sikerült kifejleszteni.
Az 1950-es évek elején az olyan élvonalbeli technológiák fejlődése miatt, mint a rakéták, a repülés és a repülés, sürgősen szükség volt új, nagy fajlagos szilárdságú, nagy fajlagos modulusú és magas hőmérsékleti ellenállású anyagokra. Filament, ez a folyamat lefektette a szénszál iparosításának alapjait. Az elmúlt 40 év során a szénszálas technológiai fejlődés a következőképpen alakult:
Az 1950-es évek elején az Egyesült Államokban található Wright-Patterson légibázison viszkózszálat használtak nyersanyagként a szénszálak sikeres próbagyártásához. A terméket rakétafúvókák és orrkúpok ablációs anyagaként használták, és a hatás nagyon jó volt. 1956-ban az egyesült államokbeli Union Carbide Corporation sikeresen tesztelte a nagy modulusú viszkóz alapú szénszálakat, és a "Thornel{7}}" márkanevet forgalomba hozták. Ezzel egyidejűleg kifejlesztette a feszültséggrafitizálás technológiáját a szénszálak szilárdságának és modulusának javítására.
Az 1960-as évek elején a japán Akio Shindo feltalált egy módszert szénszálak poliakrilnitril (PAN) szálakból történő előállítására, és szabadalmat kapott. 1963-ban a Nippon Carbon Corporation és a Tokai Electrode Corporation a Shinto szabadalmait felhasználva kifejlesztett poliakrilnitril alapú szénszálakat. 1965-ben a Nippon Carbon Corporation sikeresen iparilag gyártott közönséges poliakrilnitril alapú szénszálakat. 1964-ben a Brit Királyi Repülési Kutatóközpont (RAE) nagy teljesítményű poliakrilnitril alapú szénszálakat állított elő az előoxidáció során történő feszültség hozzáadásával. Iparilag a Courtaulds, a Hercules és a Rolls-Royce gyártja a RAE technológiájával.
1965-ben a japán Otani Sugiro készített először polivinil-klorid szurokalapú szénszálakat, és úttörő kutatási jelentést tett közzé a szurokalapú szénszálakkal kapcsolatban.
1969-ben a Nippon Carbon Corporation sikeresen kifejlesztett nagy teljesítményű poliakrilnitril alapú szénszálakat. 1970-ben a japán Toray Textile Inc. fejlett poliakrilnitril prekurzor technológiára támaszkodott, és karbonizációs technológiát cserélt a United Carbide Corporation-nel a nagy teljesítményű poliakrilnitril alapú szénszálak kifejlesztése érdekében. 1971-ben a Toray Corporation nagy teljesítményű poliakrilnitril alapú szénszálas termékeket (Torayca) hozott forgalomba. Ezt követően a termékek teljesítménye, változatossága és kibocsátása tovább fejlődött, és továbbra is vezető pozícióban van a világon. Azóta a japán Toho, Asahi Kasei, Mitsubishi Rayon és Sumitomo egymás után fektetett be a poliakrilnitril alapú szénszálak gyártásába. (lásd poliakrilnitril alapú szénszál)
1970-ben a Japan Kureha Chemical Industry Co., Ltd. elfogadta Otani Sugiro szabadalmát, és először épített egy gyártóüzemet 120 tonna közönséges (GPCF) szurokalapú szénszál éves kibocsátásával. 1978-ban a kibocsátás 240 tonnára nőtt. Miután a terméket cementerősítő anyagként használták, a hatás nagyon jónak bizonyult. 1984-ben a kibocsátás 400 tonnára, 1986-ban pedig ismét 900 tonnára nőtt. 1976-ban a United Carbide sikeresen állított elő nagy teljesítményű mezofázisú szurokalapú szénszálat (HPCF), 113 tonna éves kibocsátással, amely 1982-ben 230 tonnára, 1985-ben pedig 311 tonnára nőtt.
1982 óta a japán Toray, Toho, Nippon Carbon, az amerikai Hercules, a Celanese és a brit Courtauldok egymás után gyártanak nagy szilárdságú, ultranagy szilárdságú, nagy modulusú, ultranagy modulusú, nagy szilárdságú közepes üzemmódú és nagy szilárdságú termékeket. -szilárdság, nagy modulusú és más típusú nagy teljesítményű termékek esetében a szénszál szakítószilárdsága 3,5 GPa-ról 5,5 GPa-ra nő, a kisméretű termékek pedig elérik a 7.{18}}GPa-t. A modulus 230 GPa-ról 600 GPa-ra nőtt, ami jelentős áttörést jelent a szénszálas technológiában, és új, magas szintű szakaszba emeli az alkalmazásfejlesztést.
1981 óta jelentős előrelépés történt az aszfalttudományban, és számos új eljárást fejlesztettek ki a mezofázis aszfalt modulálására, mint például a japán Kyushu Industrial Laboratory pre-mezofázis módszere, az Egyesült Államokban az EXXON Corporation új mezofázisos módszere, és a japán Gunma Egyetem által kifejlesztett potenciális mezofázis módszer. A fázismódszer elősegítette a nagy teljesítményű szurokalapú szénszálak kifejlesztését. Ezt követően a japán Mitsubishi Chemical Corporation, az Osaka Gas Corporation és a Nippon Steel Corporation egymás után számos, különböző specifikációjú, nagy teljesítményű szénszálgyártó üzemet épített fel. Megnövekedett modulus és fokozott szilárdság jellemzi. Az 1980-as évek a szurokalapú szénszálak virágzó időszaka volt.
A viszkóz alapú szénszálakat az évek közepe óta nem fejlesztették ki, és csak kis mennyiségű terméket gyártanak katonai és speciális osztályok számára.