Hvordan laves kulfiber?

Hvordan laves kulfiber?

Kulfiber anses for at være drømmematerialet for enhver ingeniør, da det er let og på samme tid utroligt holdbart. Den består af tusindvis af parallelle strenge. Disse strenge kan snoes eller væves sammen til kulfiberkompositter. Kulfiber er så værdifuldt et materiale, fordi det er fem gange stærkere end stål.

For at lave kulfiber bruges en PAN-fiber af plast. Det er sammensat af tusindvis af filamenter, der er tyndere end et menneskehår. De ændrer det kemisk for at danne en kæde af kulstofatomer, som igen bruges til det endelige produkt. Der er specielle maskiner, hvor de opstiller tusindvis af disse fibre. Efter maskinen bevæger fibrene sig gennem en oxidationsovn i flere minutter.

Temperaturen i ovnen er omkring 480 grader F. På grund af denne temperatur optager fibrene iltmolekyler fra luften. Denne proces omarrangerer fibrenes atomare struktur og gør dem modstandsdygtige over for varme. Når fibrene oxiderer, skifter de farve og bliver sorte. Efter at være blevet oxideret er de klar til næste proces, som er forkulning.

Fibrene opvarmes i en iltfri gasblanding. Takket være denne proces udstødes de ikke-carbonatomer. De resterende kulstofatomer omdannes til tæt bindende krystaller, der løber parallelt med fiberens længde. Det er her materialet får sin styrke. Fibrene rejser derefter gennem et bad af elektrisk ladet vand, der kanter fibrenes overflade, så de bedre absorberer harpiks.

Dernæst påføres et let foreløbigt lag harpiks, som styrker fibrenes kemiske binding til formharpiksen. Efter denne proces væves fibrene enten ind i et kulfiberstof eller blandes med harpiks for at forme produktet. Det kan være en rulle kontinuerlig fibertråd, vævet stof af tråde af mesh-typen og et prepreg-produkt, halvfærdigt til brug. Brugen af ​​prepreg er udbredt over hele verden.

Harpiksen er en formel af epoxy kombineret med pulveriserede hærdere og acceleratorer. Arbejdere hælder harpiksen i en filmmaskine, som printer harpiksen i et tyndt vådt lag på papir. En anden maskine organiserer i mellemtiden 200 til 300 kulfibre i en kulfiberbane. Tykkelsen af ​​banen bestemmer tykkelsen af ​​prepreg-arket.

Typisk monteres to ruller harpiksbelagt papir på harpiksimprægneringsmaskinen. Et varmeelement varmer banen op, når den kommer ind for at lette absorptionen af ​​harpiksen. Derefter anbringes den opvarmede kulfiberbane mellem to ark harpiksbelagt papir. Takket være de højtryksopvarmede ruller trænger harpiksen ind i millioner af kulfiberfilamenter.

På et kølested bliver den flydende harpiks til en gel, så papiret kan fjernes ved næste station. I den næste station er toppen af ​​prepreg-arket dækket med en polyesterfilm. Derefter vikles arket til en rulle. I fabrikkens laboratorium udfører teknikere kvalitetskontroltest på prepreg-prøver. Sådanne tests sikrer, at kulfiber leverer optimal styrke, holdbarhed og varmebestandighed.

Det er overflødigt at sige, at producenter over hele verden anvender forskellige teknikker, som er firmahemmeligheder, men i bred forstand er den ovennævnte proces med kulfiberskabelse den, som alle følger.