Hoe wordt koolstofvezel gemaakt?

De mogelijkheden zijn eindeloos voor wat er gemaakt kan worden van koolstofvezel. Het is licht, sterk en gemakkelijk te manipuleren in zowat elke vorm. De veelzijdigheid van koolstofvezel kan worden toegeschreven aan zowel hoe het is gemaakt als waaruit het is gemaakt. Laten we eens kijken hoe koolstofvezel precies wordt vervaardigd voordat het wordt gebruikt om uw volgende project te maken.

Materialen

Het fundamentele onderdeel van koolstofvezel is (je raadt het al) koolstof, gecombineerd met organische polymeren. Koolstofvezel is relatief nieuw voor de maakindustrie, met eigenlijk maar een handvol bedrijven die gespecialiseerd zijn in het maken van het materiaal. Elke fabrikant varieert enigszins in hun formules en bewaakt hun specifieke combinatie als een handelsgeheim.

Binnen de industrie is het echter duidelijk dat koolstofvezel over het algemeen wordt gemaakt met behulp van polyacrylonitril (PAN), rayon of petroleumpek. Deze materialen zijn allemaal organische polymeren, wat betekent dat het lange reeksen moleculen zijn die aan elkaar zijn gebonden door koolstofatomen. De specifieke materialen die worden gebruikt om de koolstofvezels te maken, hebben invloed op de kwaliteit en kwaliteit van het materiaal en kunnen bepaalde effecten creëren.

Proces

Ongeveer 90 procent van alle koolstofvezels wordt geproduceerd door middel van PAN-verwerking. We zullen ons concentreren op dit materiaal, omdat dit verreweg het meest voorkomt. Voor het fabricageproces van koolstofvezel wordt PAN de "precursor" genoemd - de grondstof die wordt gebruikt om de koolstofvezels te bouwen.

• Stabiliseren :Om te beginnen moeten de vezels chemisch worden gemanipuleerd om een ​​meer thermisch stabiele ladderbinding tussen moleculen te creëren. Vezels worden een half uur tot anderhalf uur verwarmd tot tussen de 390 ° - 590 ° F. De vezels halen zuurstofmoleculen uit de lucht en herschikken hun atomaire bindingspatroon.
• Carboniserend :Nadat het materiaal is gestabiliseerd, wordt de voorloper in lange strengen getrokken en verwarmd tot 1.830° - 5.500° F, deze keer volledig verstoken van zuurstof. Zonder zuurstof zal de extreme hitte de vezels niet verbranden, maar ervoor zorgen dat de atomen heftig gaan trillen en zowat alle niet-koolstofatomen verdrijven. Door de verkoling blijven lange, nauw verbonden ketens van bijna alle koolstof achter.
• Behandelen :Het carbonisatieproces laat de vezels achter met een oppervlak dat niet goed hecht aan epoxy's en andere materialen die zijn gebruikt om de koolstofvezelcomposiet te maken. Om dit te verhelpen wordt het oppervlak licht geoxideerd. Hiermee worden twee dingen bereikt. Ten eerste betere chemische hechtingseigenschappen en ten tweede een geëtst/ruw oppervlak dat beter is voor mechanische hechting. Hoewel het oxidatieproces op meerdere manieren kan worden voltooid, moet het zorgvuldig worden gedaan om kleine oppervlaktedefecten te voorkomen die tot vezelfalen kunnen leiden.
• Maatmaat :De laatste stap bij het vervaardigen van koolstofvezel is om de vezels te coaten zodat ze niet beschadigd raken tijdens het opwinden of weven - dit wordt maatvoering genoemd. Coatingmaterialen variëren en worden geselecteerd om compatibel te zijn met de lijm die wordt gebruikt om composietmaterialen te vormen. Enkele voorbeelden van coatingmaterialen zijn epoxy, polyester, nylon, urethaan en meer. Van hieruit worden vezels vervolgens gedraaid of geweven tot touwen van verschillende afmetingen.

Nu je wat meer weet over hoe koolstofvezel wordt gemaakt, gaan we ermee aan de slag. Bel ons om meer te weten te komen over hoe koolstofvezel uw volgende project kan verbeteren en u mogelijk ook geld kan besparen!