How It’s Made: The Art of Carbon Fiber Manufacturing
Er gaat niets boven koolstofvezel. De productie van koolstofvezel is een unieke methode die fascinerend is als je er dieper op ingaat.
Om alles over koolstofvezel te weten te komen, lees je hieronder verder.
Het fijne over de productie van koolstofvezel
Net als andere materialen begint de kwaliteit van koolstofvezel met een basiscomponent: polyacrylonitril (PAN). Daarvan wordt 90% van de koolstofvezels gemaakt. De overige 10% – aardoliepek of rayon.
Fabrikanten gebruiken een verscheidenheid aan vloeistoffen en gassen om koolstofvezel te maken. Tijdens het spinnen mengt de koolstofvezelproductie PAN met andere ingrediënten om tot vezels te worden gesponnen. Daarna worden de vezels gewassen en uitgerekt.
Next komt stabiliseren. Tijdens deze stap, vezels worden verhit gedurende 30-120 minuten tot 390-590 ° F. Een paar dingen gebeuren tijdens deze stage.
Voreerst, de vezels krijgen de zuurstofmoleculen van de lucht. Daarbij herschikt het atomaire bindingspatroon zich in de loop van chemische reacties. De technieken en apparatuur die in commerciële stabilisatieprocessen worden gebruikt, verschillen van proces tot proces.
Sommige processen trekken de vezels door verwarmde kamers. Anderen laten ze over hete rollen en door losse materialen lopen.
Na het stabiliseren komt het carboniseren. Gestabiliseerde vezels worden verhit in een zinderende oven van 1.830-5.500°F gedurende vele minuten met een zuurstofloos gasmengsel. De afwezigheid van zuurstof verhindert dat de vezels verbranden.
Door de vezels te verhitten, laten zij hun niet-koolstofatomen en zelfs sommige koolstofatomen vallen. Dat gebeurt in de vorm van gassen als ammoniak, waterdamp, kooldioxide, koolmonoxide, stikstof, waterstof, en meer. Terwijl de niet-koolstofatomen op de vlucht slaan, vormen de overblijvende koolstofatomen nauw verbonden koolstofkristallen.
More of the Science Behind Carbon Fiber
Het fabricageproces houdt daar niet op.
Als de vezels eenmaal carboniseren, oxideert het oppervlak enigszins. Het toevoegen van zuurstofatomen aan het oppervlak zorgt voor meer chemische binding. Ook wordt het oppervlak opgeruwd en geëtst om een betere mechanische hechting mogelijk te maken.
Fabrikanten oxideren vezels door ze in kooldioxide, lucht, ozon of andere gassen te leggen. Of ze gebruiken vloeistoffen zoals salpeterzuur of natriumhypochloriet.
Vezels kunnen ook worden gemaakt de positieve terminal in een bad van elektrisch geleidende materialen om hen elektrolytisch te coaten. Te allen tijde moeten fabrikanten de oppervlaktebehandeling zorgvuldig controleren om te voorkomen dat zich putjes en andere kleine oppervlaktedefecten vormen. Deze zouden de vezel kunnen doen falen.
De laatste stap in het koolstofvezel fabricageproces is sizing. Dat is het proces waarbij de vezels worden gecoat om ze te beschermen tegen beschadiging tijdens het weven of wikkelen. Coatingmaterialen werken samen met de lijm die wordt gebruikt bij het maken van composietmaterialen.
De gecoate vezels worden vervolgens met de hand op klosjes gewikkeld tijdens de laatste ministappen van het maken van de handgemaakte producten. Tenslotte draaien de spoelen in de machine, en de vezels worden garen.
Een reis in meerdere stappen
Zoals u ziet, is het koolstofvezel fabricageproces een zorgvuldige en weloverwogen reis naar koolstofvezel perfectie. Goed gepland, berekend, en zeer wetenschappelijke vooruitgang ontworpen voor koolstofvezel.
Als uw bedrijf zou willen wat handgemaakte koolstofvezel vervaardigd zo nauwgezet als het proces hierboven beschreven, dan vraag een vrijblijvende offerte van SMI Composites today.