Kako se proizvode karbonska vlakna?
Kako se proizvode karbonska vlakna?
Ugljična vlakna smatraju se materijalom iz snova svakog inženjera jer su lagana i, u isto vrijeme, nevjerovatno izdržljiva. Sastoji se od hiljada paralelnih žica. Ove žice mogu biti upletene ili utkane zajedno u kompozite od karbonskih vlakana. Ugljična vlakna su tako vrijedan materijal jer su pet puta jača od čelika.
Za izradu karbonskih vlakana koristi se plastično PAN vlakno. Sastoji se od hiljada filamenata koji su tanji od ljudske kose. Oni ga kemijski mijenjaju kako bi formirali lanac atoma ugljika koji se zauzvrat koriste za konačni proizvod. Postoje posebne mašine u kojima se poređaju hiljade ovih vlakana. Nakon mašine, vlakna putuju kroz oksidacionu peć nekoliko minuta.
Temperatura u pećnici je oko 480 stepeni F. Zbog ove temperature, vlakna pokupe molekule kiseonika iz vazduha. Ovaj proces preuređuje atomsku strukturu vlakana i čini ih otpornim na toplinu. Kako vlakna oksidiraju, mijenjaju boju i postaju crne. Nakon oksidacije, spremni su za sljedeći proces, a to je karbonizacija.
Vlakna se zagrijavaju u mješavini plinova bez kisika. Zahvaljujući ovom procesu, neugljični atomi se izbacuju. Preostali atomi ugljika se transformišu u kristale koji se čvrsto vezuju, koji idu paralelno sa dužinom vlakna. Tu materijal dobija svoju snagu. Vlakna zatim putuju kroz kupku s električno nabijenom vodom koja obrubljuje površinu vlakana kako bi bolje apsorbirala smolu.
Zatim se nanosi lagani preliminarni sloj smole, koji pojačava hemijsku vezu vlakana sa smolom za oblikovanje. Nakon ovog procesa, vlakna su ili utkana u tkaninu od karbonskih vlakana ili pomiješana sa smolom kako bi se oblikovao proizvod. To može biti rola od kontinuiranog vlaknastog konca, tkana tkanina od mrežastih niti i prepreg proizvod, poluproizvod za upotrebu. Upotreba preprega je široko rasprostranjena širom svijeta.
Smola je formula epoksida u kombinaciji sa praškastim učvršćivačima i akceleratorima. Radnici sipaju smolu u mašinu za snimanje, koja štampa smolu u tankom vlažnom sloju na papir. Druga mašina u međuvremenu organizira 200 do 300 karbonskih vlakana u mrežu od karbonskih vlakana. Debljina mreže određuje debljinu prepreg lima.
Obično se na mašinu za impregnaciju smole montiraju dvije rolne papira obloženog smolom. Grijaći element zagrijava mrežu dok ulazi kako bi olakšao apsorpciju smole. Zatim je zagrijana mreža od karbonskih vlakana u sendviču između dva lista papira obloženog smolom. Zahvaljujući visokotlačnim zagrijanim valjcima, smola prodire kroz milione filamenata karbonskih vlakana.
Na mestu za hlađenje tečna smola se pretvara u gel tako da se na sledećoj stanici papir može ukloniti. U sljedećoj stanici, gornji dio prepreg lima je prekriven poliesterskim filmom. Nakon toga, list se namotava u rolu. U fabričkoj laboratoriji tehničari sprovode testove kontrole kvaliteta na uzorcima preprega. Takva ispitivanja osiguravaju da karbonska vlakna pružaju optimalnu snagu, izdržljivost i otpornost na toplinu.
Nepotrebno je reći da proizvođači širom svijeta koriste razne tehnike koje su tajne kompanije, ali u širem smislu, gore spomenuti proces stvaranja karbonskih vlakana je onaj koji svi prate.
