How It’s Made: A szénszálas gyártás művészete
A szénszálnál nincs jobb. A szénszálak gyártása egyedülálló módszer, és lenyűgöző, ha részletesebben feltárjuk.
Hogy mindent megtudjon a szénszálakról, olvasson tovább az alábbiakban.
A szénszálak gyártásának alapjai
A többi anyaghoz hasonlóan a minőségi szénszál is egy alapkomponenssel kezdődik: a poliakrilonitril (PAN). A szénszálak 90%-a ebből készül. A másik 10% – kőolajszurok vagy rayon.
A szénszálak előállításához a gyártók különböző folyadékokat és gázokat használnak. A fonás során a szénszálgyártó PAN összekeveredik más összetevőkkel, hogy szálakká fonódjanak. Ezután a szálakat kimossák és kinyújtják.
A következő lépés a stabilizálás. Ebben a lépésben a szálakat 30-120 percig 390-590° F-ra melegítik. Ebben a szakaszban néhány dolog történik.
Először is, a szálak megkapják a levegő oxigénmolekuláit. Ezáltal az atomi kötésmintázat átrendeződik a kémiai reakciók során. A kereskedelmi forgalomban kapható stabilizációs eljárásokban alkalmazott technikák és berendezések eljárásonként eltérőek.
Egyik eljárás fűtött kamrákon keresztül húzza a szálakat. Mások forró hengereken és laza anyagokon keresztül vezetik át őket.
A stabilizálás után következik a karbonizálás. A stabilizált szálakat oxigénmentes gázkeverékkel sok percen keresztül egy 1830-5500° F hőmérsékletű, forró kemencébe hevítik. Az oxigén hiánya megakadályozza, hogy a szálak elégjenek.
A szálak a melegítés hatására leadják a nem szénatomjaikat, sőt néhány szénatomot is. Ez olyan gázok formájában történik, mint az ammónia, vízgőz, szén-dioxid, szén-monoxid, nitrogén, hidrogén és más gázok. Miközben a nem szénatomok elszöknek, a megmaradó szénatomok szorosan kötött szénkristályokat alkotnak.
Még több a szénszálak mögött rejlő tudományról
A gyártási folyamat ezzel nem ér véget.
Mihelyt a szálak elszenesednek, a felületük némileg oxidálódik. Az oxigénatomok hozzáadása a felülethez több kémiai kötést tesz lehetővé. Emellett érdesíti és marja a felületet a jobb mechanikai kötés elősegítése érdekében.
A gyártók úgy oxidálják a szálakat, hogy szén-dioxidba, levegőbe, ózonba vagy más gázokba helyezik őket. Vagy olyan folyadékokat használnak, mint a salétromsav vagy a nátrium-hipoklorit.
A szálakat elektromosan vezető anyagok fürdőjében lévő pozitív pólusba is helyezhetik, hogy elektrolitikusan bevonják őket. A gyártóknak mindenkor gondosan ellenőrizniük kell a felületkezelést, hogy megakadályozzák a gödrök és más apró felületi hibák kialakulását. Ezek a szálak meghibásodását okozhatják.
A szénszálgyártási folyamat utolsó lépése a méretezés. Ez az a folyamat, amikor a szálakat bevonják, hogy megvédjék őket a szövés vagy tekercselés során bekövetkező sérülésektől. A bevonóanyagok a kompozit anyagok készítésénél használt ragasztóval működnek együtt.
A bevont szálakat ezután kézzel tekerik fel orsókra a kézzel készített termékek készítésének utolsó mini-lépései során. Végül az orsók a gépben megpördülnek, és a szálak fonallá válnak.
Egy többlépcsős utazás
Amint láthatja, a szénszálak gyártási folyamata egy gondos és megfontolt utazás a szénszálak tökéletessége felé. Jól megtervezett, kiszámított és rendkívül tudományos előrehaladás, amelyet a szénszálak számára terveztek.
Ha az Ön cége szeretne néhány kézzel készített szénszálat, amelyet olyan aprólékosan gyártanak, mint a fent leírt folyamat, akkor kérjen ingyenes árajánlatot az SMI Composites-tól még ma.