Como é feito: The Art of Carbon Fiber Manufacturing
Não há nada como a fibra de carbono. A fabricação da fibra de carbono é um método único e fascinante quando explorado em maiores detalhes.
Para aprender tudo sobre fibra de carbono, continue lendo abaixo.
O Lowdown na Fabricação da Fibra de Carbono
Como outros materiais, fibra de carbono de qualidade começa com um componente base: poliacrilonitrilo (PAN). 90% das fibras de carbono são fabricadas a partir disso. Os outros 10% – breu de petróleo ou rayon.
Fabricantes usam uma variedade de líquidos e gases para fazer fibra de carbono. Durante a fiação, a fibra de carbono que fabrica o PAN se mistura com outros ingredientes para ser fiado em fibras. Depois, as fibras são lavadas e esticadas.
Próximo vem estabilizando. Durante esta etapa, as fibras são aquecidas por 30-120 minutos a 390-590° F. Algumas coisas acontecem durante esta etapa.
Primeiro, as fibras recebem as moléculas de oxigênio do ar. Ao fazer isso, o padrão de ligação atômica rearranja ao longo do curso das reações químicas. As técnicas e equipamentos utilizados nos processos de estabilização comercial variam de um processo para outro.
Alguns processos atraem as fibras através de câmaras aquecidas. Outros passam-nas por rolos quentes e por materiais soltos.
Após a estabilização vem a carbonização. As fibras estabilizadas aquecem em um forno de 1.830-5.500° F, por muitos minutos, com uma mistura de gases sem oxigênio. A ausência de oxigênio impede a queima das fibras.
O aquecimento das fibras faz com que elas deixem cair seus átomos não carboníferos e até mesmo alguns átomos de carbono. Isso toma a forma de gases como amônia, vapor de água, dióxido de carbono, monóxido de carbono, nitrogênio, hidrogênio, e mais. Enquanto os átomos não-carbono fogem, os átomos de carbono restantes fazem cristais de carbono estreitamente ligados.
Mais da ciência por detrás da fibra de carbono
O processo de fabricação não pára aí.
Após a carbonização das fibras, a superfície de certa forma se oxida. A adição de átomos de oxigénio à superfície permite uma maior ligação química. Ele também torna a superfície áspera e grava para facilitar uma melhor ligação mecânica.
Os fabricantes oxidam as fibras colocando-as em dióxido de carbono, ar, ozônio ou outros gases. Ou usam líquidos como ácido nítrico ou hipoclorito de sódio.
Fibras também podem ser feitas o terminal positivo em um banho de materiais condutores de eletricidade para revesti-las eletroliticamente. Em qualquer momento, os fabricantes devem controlar cuidadosamente o tratamento de superfície para evitar a formação de fossos e outros pequenos defeitos superficiais. Estes podem causar falhas na fibra.
A etapa final no processo de fabricação da fibra de carbono é o dimensionamento. Esse é o processo de revestimento das fibras para protegê-las contra danos durante a tecelagem ou o enrolamento. Os materiais de revestimento trabalham com o adesivo usado na fabricação de materiais compostos.
As fibras revestidas são então enroladas à mão nas bobinas durante os mini-passos finais da fabricação dos produtos feitos à mão. Finalmente, as bobinas giram dentro da máquina, e as fibras tornam-se fios.
Uma Viagem em Multi-Passos
Como você pode ver, o processo de fabricação da fibra de carbono é uma jornada cuidadosa e deliberada em direção à perfeição da fibra de carbono. Bem planejado, calculado e altamente científico avanço projetado para fibra de carbono.
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