הماורوث והנוכחי של סיבי פחמן

Sep 23, 2025

החקר המוקדם של סיבי פחמן: התפצלות ועצירה

המקור של פיברגל carbon ניתן לעיון בשנות ה-1880, כאשר שימש כחומר לפלמנט. תומס אדיסון וג'וזף סوان פטנטו על פילמנטים מפחמן שעשויים מבמבוק וחוט כותנה, בהתאמה. עם זאת, עם התפשטות נורות הפלמטן מתונגסטן, הוחלפו פילמנטי הפחמן עקב יעילות וחיים מוגבלים יותר, מה שהוביל לעצירה כמעט מוחלטת של פיתוח טכנולוגיית פיברגל carbon במשך עשורים רבים לאחר מכן.

במהלך מלחמת העולם השנייה, החלה חברת Union Carbide במחקר על סיבי פחמן באמצעות רייון כחומר מוצא, והצליחה לייצר ב-1958 בד סיבי פחמן לשימוש בבדיקות של זרנובות טילים ושields חום, באמצעות גרפיטיזציה בטמפרטורות גבוהות. עם זאת, בשל חוסר בתהליך מתיחה מואפל, היו התכונות המכניות ירודות, מה ששיתק את היישום המסחרי.

השנים 1960: תחרות רב-לאומית ופריצות דרך טכנולוגיות

בתחילת שנות ה-60 של המאה העשרים, יפן, ארצות הברית והממלכה המאוחדת החלו כמעט בו זמנית במחקר על סיבי פחמן בעלי חוזק גבוה ומודולוס גבוה. בשנת 1960, המדען האמריקאי R. בייקון ייצר שערות גרפיט בשיטת קשת לחץ; אם כי לא שווקו, הם עוררו עניין בחיל האוויר של ארצות הברית. באותה שנה, המשרד למדע וטכנולוגיה של יפן (MITI) יזם תוכנית מחקר שיתופית עם חברות כמו Toray ו-Nippon Carbon לפיתוח סיבי פחמן מבוססי פוליאקרילוניטריל (PAN). אקיו שינדו פרסם תוצאות בשנת 1961, והציג דוגמיות עם ביצועים פי שלושה מאלו של סיבי פחמן מבוססי רייון, אך זה זכה לתשומת לב מועטה באקדמיה המערבית.

המכון המלכותי לאeronautics (RAE) של בריטניה החל במחקר בשנת 1963 וזרז את הפיתוח לאחר ששמע על ההצלחות של יפן הישג, פיתוח תהליך ייצור של סיבי פחמן מבוססי PAN עם ביצועים כפולים תוך שישה חודשים. פריצות דרך עיקריות כללו מתיחת קדם-השלב של ה-PAN במהלך חמצון כדי לשפר את האוריאנטציה המולקולרית, אופטימיזציה של תהליכי טיפול בחום ופיתוח שיטת חמצון אלקטרוליטית לשיפור הקשירה בין הסיב לממברנה. טכנולוגיה זו הועמדה לרשות שלושה חברות בריטיות: Courtaulds, Morgan Crucible ו-Rolls-Royce.

Rolls-Royce השתמשה בסיבי פחמן להנעת להטאות מנוע RB211, אך כישלון במהלך מבחני התנגשות עם ציפורים תרם לפשיטת רגל של החברה, מה שהשפיע קשות על תעשיית סיבי הפחמן הבריטית. בינתיים, יפן הציגה את סיבי הפחמן Torayca T300 על ידי Toray בשנת 1971, אשר הפכו לחומר יסוד בקומפוזיטים של הדור הראשון ונכנסו לשוק העולמי באמצעות הסכמים להעברת טכנולוגיה.

1970–1989: הרחבת יישומים וצמצום עלויות

מתחילת שנות ה-70, התפשטה בהדרגה תחום יישומי הפיברגלאס מאסטרונאוטיקה לציוד ספורט ולתעשייה. עם התקדמות התהליכים, מחיר הייצור ירד מ-200 לירה לקילוגרם בשנת 1970 ל-20–80 לירה לקילוגרם בשנות ה-80. חברות יפניות, שנצלו אופטימיזציה טכנולוגית והרחבה של הקיבולת, השיגו דומיננטיות. חברות כמו Toray ו-Toho Rayon הצליחו לקדם את הפיברגלאס בשווקים לצרכנים, כגון מקלות גולף ומקלות דיג.

בשנות ה-80 של המאה העשרים, נעשה שימוש בפיברגל carbon במבנים משניים של כלי טיס כמו הבואינג' 757/767. דרישה של departement of defense של ארצות הברית משנת 1987, שהטילה חובה על ייצור מקומי של 50% מהפיברגל carbon והקדומות שלו, עוררה גל של השקעות מקומיות אך בהמשך geführt להיצע מופרז. חברות יפניות הרחיבו את נוכחותן העולמית באמצעות עמותות ידידות והקמת מפעלים, וביקעו כמעט מחצית מייצור הפיברגל carbon העולמי בסוף שנות ה-80.

ה-1990: אתגרים והתמרה לאחר הסיום של המלחמה הקרה

סופה של המלחמה הקרה gefga להפחתה חדה בהזמנות ההגנה, מה שהוביל לירידת הביקוש לפיבר פחמן בארצות הברית בכ-60% בין השנים 1990–1991, מה שגרם לרבים מייצרי לעצור את הייצור או לסגת מהשוק. לעומת זאת, חברות יפניות הרחיבו את הקיבולת נגד הזרם וחיזקו את מעמדן העולמי באמצעות רכישת מפעלים באירופה ובאמריקה. בשנת 1993, אימצה ממשל קלינטון את פרויקט השיקום הטכנולוגי (TRP), שתמך בשימוש בקומפוזיטים בתשתיות אזרחיות ובאווירונאוטיקה, וסייע בהחלמה האיטית של התעשייה האמריקאית.

במקביל, השימוש בפיבר פחמן גדל בsectors תעשייתיים כמו להבי טורבינות רוח ורכיבי רכב, בעוד טכנולוגיות חדשות כמו קומפוזיטים תרמופלסטיים ופיבר פחמן מבוסס פיצ' מספקים תנופה חדשה לתעשייה.

1990–1995: התאמה مضطربה ושינוי נוף

המכירות השנתיות העולמיות של פיברגלס בתקופה זו היו בערך 8,000 טון, אך מבני הביקוש האזוריים נבדלו בצורה משמעותית: שוק ארצות הברית דominated על ידי תעשיית התעופה והחלל, בעוד שבאסיה הדומיננטיות הייתה בתחום ציוד הספורט. חיסכון תקציבי בהוצאות ההגנה בארצות הברית גרם ליתר עוצמה חמור; עד 1991, מחצית מיכולת הייצור הלאומית עמדה מוטלת ללא שימוש, וחברות כמו Courtaulds ו-BASF פרשו מהשוק.

חברות יפניות המשיכו להתרחב, כאשר חברות כמו Toray ו-Mitsubishi Rayon נכנסו לשווקים האירופאיים והאמריקאים באמצעות רכישות ומיזוגים. עד 1995, יפן שולטת ב-62% מקיבולת הפיברגלוס העולמית, ובכך הקימה יתרון ברור.

התחייה ותחזית חדשה

אחרי 1995, עם הביקוש הגובר לחומרים קלי משקל במטוסים אזרחיים, וכן צמיחה מתמשכת בשווקי אנרגיית רוח וציוד ספורט, התאוששה תעשיית הפיבר glass העולמית בהדרגה. חברות אמריקאיות, שסיקרנו את פרויקט ה-TRP לצמצום עלויות טכנולוגיות, חזרו למסלול צמיחה; אירופה הפכה לתלויה יותר בהשקעות זרות לאחר שיצאו שחקנים מקומיים. בעתיד, עם עליית הביקוש לחומרים קלי משקל בתחומים עתירי טכנולוגיה כמו רכב חשמלי ואנרגיה חדשה, צפוי לפיבר glass למצוא שימושים רחבים יותר.

סיכום

המסע של פיברגלאס ממחשוב למשרד החומרים clave בתחומים רבים כלל פריצות דרך טכנולוגיות, תנודות שוק ותחרות בינלאומית. יפן הקימה עמדה מובילה באמצעות השקעה מתמדת בטכנולוגיה והרחבה בשוק, ארה"ב שבה בהדרגה לתחרותיות בעזרת תמיכה מדינית, ואירופה התמודדה עם התאמות מבניות. בעתיד, ככל שעלות הייצור תרד ו scenariots יופיעו, פיברגלאס צפוי לשחק תפקיד חשוב יותר באנרגיה ירוקה, תחבורה ועוד תחומים.

מיצוי של מאה שנים של מדע חומרים, חיזוק היסודות של היום

מהמחקר המדעי של המאה ה-19 ליישומים מתקדמים ברחבי העולם של היום, האבולוציה של פיברגלאס היא היסטוריה של רצון עקשן אחר חוזק וקלות. אנו מכבדים מחויבות זו ומשרשרים אותה בכל סיב שייצרנו

ד"ר חיזוק מבינה בדוק את הירושה והחדשנות של טכנולוגיית סיבי הפחמן. אנו לא רק בעלות על בסיס ייצור מודרני בשטח של 8,000 מטרים רבועים, אלא גם בעלות על יכולת יצור ענקית של 50,000 טון בד סיבי פחמן ביום. זה מבטיח פתרונות חיזוק יציבים ואמינים למיליוני לקוחות ברחבי העולם, מפרויקטים גדולים של תשתיות ועד שיפורים בבטיחות בתים.

כל קו המוצרים שלנו עומד בדרישות מערכת איכות בינלאומית ISO-9001 ו אישור CE של האיחוד האירופי , ונפגש עם התקנים העולמיים. השוק הוא הבדיקה האולטימטיבית – קנייה חוזרת ובבחירה ערה של כמעט מחצית מהלקוחות שלנו היא ההוכחה החזקה ביותר להבטחתנו באיכות "מובטחת בהחלט".