Cómo se hace: El arte de la fabricación con fibra de carbono
No hay nada como la fibra de carbono. La fabricación de la fibra de carbono es un método único y fascinante cuando se explora con mayor detalle.
Para aprender todo sobre la fibra de carbono, continúe leyendo a continuación.
La información sobre la fabricación de la fibra de carbono
Al igual que otros materiales, la fibra de carbono de calidad comienza con un componente base: el poliacrilonitrilo (PAN). El 90% de las fibras de carbono están hechas de eso. El otro 10% – brea de petróleo o rayón.
Los fabricantes utilizan una variedad de líquidos y gases para hacer la fibra de carbono. Durante el hilado, la fabricación de fibra de carbono PAN se mezcla con otros ingredientes para ser hilado en fibras. A continuación, las fibras se lavan y se estiran.
Luego viene la estabilización. Durante este paso, las fibras se calientan durante 30-120 minutos a 390-590° F. A lo largo de esta etapa suceden algunas cosas.
En primer lugar, las fibras reciben las moléculas de oxígeno del aire. Al hacerlo, el patrón de enlace atómico se reordena en el curso de las reacciones químicas. Las técnicas y los equipos utilizados en los procesos comerciales de estabilización varían de un proceso a otro.
Algunos procesos arrastran las fibras a través de cámaras calentadas. Otros las hacen pasar por rodillos calientes y por materiales sueltos.
Después de la estabilización viene la carbonización. Las fibras estabilizadas se calientan en un horno de 1.830-5.500° F durante muchos minutos con una mezcla de gas sin oxígeno. La ausencia de oxígeno impide que las fibras se quemen.
El calentamiento de las fibras hace que pierdan sus átomos no carbónicos e incluso algunos átomos de carbono. Eso toma la forma de gases como el amoníaco, el vapor de agua, el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, el nitrógeno y el hidrógeno, entre otros. Mientras los átomos que no son de carbono huyen, los átomos de carbono que quedan forman cristales de carbono estrechamente unidos.
Más de la ciencia que hay detrás de la fibra de carbono
El proceso de fabricación no se detiene ahí.
Una vez que las fibras se carbonizan, la superficie se oxida un poco. La adición de átomos de oxígeno a la superficie permite una mayor unión química. También hace más áspera y graba la superficie para facilitar una mejor unión mecánica.
Los fabricantes oxidan las fibras introduciéndolas en dióxido de carbono, aire, ozono u otros gases. O utilizan líquidos como el ácido nítrico o el hipoclorito de sodio.
Las fibras también pueden convertirse en el terminal positivo en un baño de materiales conductores de la electricidad para recubrirlas electrolíticamente. En todo momento, los fabricantes deben controlar cuidadosamente el tratamiento de la superficie para evitar que se formen picaduras y otros pequeños defectos superficiales. Estos podrían hacer que la fibra fallara.
El último paso en el proceso de fabricación de la fibra de carbono es el encolado. Se trata del proceso de recubrimiento de las fibras para protegerlas contra daños durante el tejido o el bobinado. Los materiales de recubrimiento funcionan con el adhesivo utilizado en la fabricación de materiales compuestos.
Las fibras recubiertas se enrollan a mano en bobinas durante los últimos minipasos de la fabricación de los productos artesanales. Finalmente, las bobinas giran dentro de la máquina y las fibras se convierten en hilo.
Un viaje de varios pasos
Como puede ver, el proceso de fabricación de la fibra de carbono es un viaje cuidadoso y deliberado hacia la perfección de la fibra de carbono. Un avance bien planificado, calculado y altamente científico diseñado para la fibra de carbono.
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