How It’s Made: The Art of Carbon Fiber Manufacturing
Hiilikuitua ei voita mikään. Hiilikuidun valmistus on ainutlaatuinen menetelmä ja kiehtova, kun siihen perehtyy tarkemmin.
Jatka lukemista alla.
Hiilikuidun valmistus
Kuten muutkin materiaalit, laadukas hiilikuitu lähtee liikkeelle peruskomponentista: polyakryylinitriilistä (PAN). Siitä valmistetaan 90 % hiilikuiduista. Loput 10 % – öljypikeä tai viskoosia.
Hiilikuidun valmistuksessa käytetään erilaisia nesteitä ja kaasuja. Kehräyksen aikana hiilikuitua valmistava PAN sekoittuu muiden ainesosien kanssa kuiduiksi kehrättäväksi. Sitten kuidut pestään ja venytetään.
Seuraavaksi tulee stabilointi. Tämän vaiheen aikana kuituja kuumennetaan 30-120 minuutin ajan 390-590° F. Tässä vaiheessa tapahtuu muutamia asioita.
Ensiksi kuidut saavat ilman happimolekyylejä. Tällöin atomisidoskuvio järjestyy uudelleen kemiallisten reaktioiden aikana. Kaupallisissa stabilointiprosesseissa käytetyt tekniikat ja laitteet vaihtelevat prosessista toiseen.
Joissakin prosesseissa kuidut vedetään lämmitettyjen kammioiden läpi. Toiset kuljettavat ne kuumien rullien ja irtonaisen materiaalin läpi.
Sabiloinnin jälkeen seuraa hiiltäminen. Stabiloidut kuidut kuumennetaan huurteisessa 1 830-5 500° F:n uunissa useita minuutteja hapettomassa kaasuseoksessa. Hapettomuus estää kuituja palamasta.
Kuitujen kuumentaminen saa ne pudottamaan muita kuin hiiliatomejaan ja jopa joitakin hiiliatomejaan. Tämä tapahtuu kaasujen, kuten ammoniakin, vesihöyryn, hiilidioksidin, hiilimonoksidin, typen ja vedyn muodossa. Kun muut kuin hiiliatomit pakenevat, jäljelle jäävät hiiliatomit muodostavat tiiviisti sidottuja hiilikiteitä.
More of the Science Behind Carbon Fiber
Valmistusprosessi ei lopu tähän.
Kun kuidut hiiltyvät, niiden pinta hapettuu jonkin verran. Happiatomien lisääminen pintaan mahdollistaa enemmän kemiallisia sidoksia. Se myös karhentaa ja syövyttää pintaa helpottaakseen parempaa mekaanista kiinnittymistä.
Valmistajat hapettavat kuidut laittamalla ne hiilidioksidiin, ilmaan, otsoniin tai muihin kaasuihin. Tai he käyttävät nesteitä, kuten typpihappoa tai natriumhypokloriittia.
Kuidut voidaan myös tehdä positiiviseksi päätelaitteeksi kylvyssä, jossa on sähköä johtavia materiaaleja, jotta ne voidaan pinnoittaa elektrolyyttisesti. Valmistajien on aina valvottava pintakäsittelyä huolellisesti, jotta kuoppia ja muita pieniä pintavikoja ei pääse muodostumaan. Nämä voisivat aiheuttaa kuidun pettämisen.
Hiilikuidun valmistusprosessin viimeinen vaihe on mitoitus. Se on prosessi, jossa kuidut pinnoitetaan suojaamaan niitä vaurioilta kutomisen tai kelaamisen aikana. Pinnoitusmateriaalit toimivat komposiittimateriaalien valmistuksessa käytettävän liiman kanssa.
Pinnoitetut kuidut kiedotaan sitten käsin keloille käsintehtyjen tuotteiden valmistuksen viimeisissä minivaiheissa. Lopuksi kelat pyörivät koneessa, ja kuiduista tulee lankaa.
Monivaiheinen matka
Kuten näet, hiilikuidun valmistusprosessi on huolellinen ja harkittu matka kohti hiilikuidun täydellisyyttä. Hyvin suunniteltua, laskelmoitua ja erittäin tieteellistä edistymistä, joka on suunniteltu hiilikuitua varten.
Jos yrityksesi haluaisi käsintehtyä hiilikuitua, joka on valmistettu yhtä huolellisesti kuin edellä kuvattu prosessi, pyydä ilmainen tarjous SMI Compositesilta jo tänään.