高尔夫球杆制作-碳杆 上集 by David

制造碳纤维球杆的原料
上图是我在Mitsubishi网站下载的图片，大家可以自己登陆看得更详细清楚，网址是http://www.mitsubishirayongolf.com/tech.php?lang=en。
这幅图介绍了球杆的在制作过程中的一步一步变化，先是monomers,即单体，也就是高分子单体丙烯腈-Acrylonitrile，丙烯腈经过聚合反应后生成聚丙烯腈-PAN，聚丙烯腈在经过化学反应生成了丙烯酸纤维-Acrylic fiber,也就是上面图中的precursor-Carbon Fiber的前身，这个过程Mitsubishi化学用了80年时间去研究，于是今天大家看到了它的高品质Diamana。好，现在带领大家来粗略了解这个神秘的工艺。

碳纤维生成的过程
碳纤维在很多方面性能类似石棉，每一个碳丝有成千上万个细丝组成，每一个丝的直径大概在5-8微米，组成的元素全部是碳
碳纤维的原子结构和石墨类似，六边形的碳原子成片状层叠，碳纤维和石墨的区别在于这些碳原子片的相互作用方式。石墨是晶体结构材料，片状碳原子规则的平行重叠在一起，片状碳原子之间的作用力是相对弱的范德华力，这种结构造就了石墨软而且脆的特性。制作碳纤维的前身材料决定了碳纤维是乱层石墨结构或者石墨结构或者二者皆有，在乱层碳纤维结构中，碳原子片成随机折叠排列，或者皱在一起，从PAN-聚丙烯腈衍生出的碳纤维结构就是乱层石墨结构，碳纤维从PAN到中间相石墨结构经过超过2200摄氏度的热处理后产生，具有乱层石墨结构的碳纤维具有高的抗拉强度，中间相经热处理后生成的碳纤维具有很高的杨氏模量和很好的导热性能。
更加详细一些的关于这个反应过程就是把PAN先在空气里加热到300度，然后把氧化了的PAN放到一个惰性氛围的炉子内，炉温在2200度，在炉子内，高分子碳链被打断重新组合，之后再做2500度到3000度之间的热处理，热处理之后的碳纤维具有的弹性模量达到77,000,000 psi 或531 GPa 或531 kN/mm² =53kgf/mm²

碳纤维工业产品
在此大家可以看到一些碳纤维制品的图片

左图为直升飞机叶片的碳纤维配件，右图为碳纤维做的船

碳纤维丝的样子
下图中，大家看到的黑色的是碳纤维，白色的是人的头发

高尔夫球杆的制作

这就是编制好的碳纤维布材料，员工根据规格将碳布裁成规定的尺寸

这是卷布机，卷布机负责把碳布卷到一个长铁芯上面