Jak powstaje włókno węglowe?
Włókno węglowe jest uważane za wymarzony materiał każdego inżyniera, ponieważ jest lekkie, a jednocześnie niezwykle trwałe. Składa się z tysięcy równoległych ciągów. Nici te mogą być skręcone lub wplecione w kompozyty z włókna węglowego. Włókno węglowe jest niezwykle cennym materiałem, ponieważ jest pięciokrotnie mocniejsze od stali.

Do produkcji włókien węglowych stosuje się plastikowe włókna PAN. Składa się z tysięcy włókien cieńszych niż ludzki włos. Zmieniają go chemicznie, tworząc łańcuchy atomów węgla, które z kolei są wykorzystywane w produkcie końcowym. Istnieją specjalne maszyny, które potrafią ułożyć tysiące takich włókien. Po maszynie włókna przechodzą przez piec do utleniania przez kilka minut.

Temperatura w piekarniku wynosi około 480 stopni Fahrenheita. Dzięki tej temperaturze włókna pochłaniają cząsteczki tlenu z powietrza. Proces ten zmienia strukturę atomową włókien, czyniąc je odpornymi na ciepło. Gdy włókna utleniają się, zmieniają kolor i stają się czarne. Po utlenieniu są gotowe do następnego procesu, karbonizacji.

Włókna są ogrzewane w beztlenowej mieszaninie gazów. W wyniku tego procesu usuwane są atomy inne niż węgiel. Pozostałe atomy węgla przekształcają się w ściśle związane kryształy, które biegną równolegle do długości włókna. W tym miejscu materiał nabiera swojej wytrzymałości. Włókna są następnie przepuszczane przez naładowaną kąpiel wodną, ​​która otacza powierzchnie włókien, aby lepiej wchłaniały żywicę.

Następnie nakłada się lekką warstwę podkładową z żywicy w celu wzmocnienia chemicznego wiązania włókien z żywicą formierską. Po tym procesie włókna są albo wplatane w tkaniny z włókna węglowego, albo mieszane z żywicą w celu utworzenia produktów. Może to być rolka splotów włókien ciągłych, tkanin z splotów siatkowanych oraz prepregów, półproduktów gotowych do użycia. Stosowanie prepregów jest szeroko rozpowszechnione na całym świecie.

Ta żywica jest preparatem żywicy epoksydowej ze sproszkowanym utwardzaczem i przyspieszaczem. Pracownicy wlewają żywicę do maszyny filmowej, która drukuje cienką, mokrą warstwę żywicy na papierze. W tym samym czasie inna maszyna układa 200 do 300 włókien węglowych w sieć z włókien węglowych. Grubość wstęgi określa grubość prepregu.

Zwykle na maszynie do impregnacji żywicą montowane są dwie rolki papieru powlekanego żywicą. Element grzejny podgrzewa wstęgę, gdy wchodzi, aby ułatwić wchłanianie żywicy. Następnie podgrzaną siatkę z włókna węglowego umieszcza się pomiędzy dwoma arkuszami papieru powlekanego żywicą. Dzięki podgrzewanym pod wysokim ciśnieniem wałkom żywica wnika w miliony włókien węglowych.

Tam, gdzie się ochładza, płynna żywica zamienia się w żel, aby na następnym stanowisku można było usunąć papier. Na następnym stanowisku górna część arkusza prepregu jest pokryta folią Mylar. Następnie arkusz jest zwijany w rolkę. W laboratorium fabryki technicy wykonują testy kontroli jakości na próbkach prepregów. Takie testy zapewniają, że włókno węglowe ma optymalną wytrzymałość, trwałość i odporność na ciepło.

Nie trzeba dodawać, że producenci na całym świecie stosują różne techniki, które są tajemnicą firmową, ale ogólnie rzecz biorąc, wspomniany proces produkcji włókna węglowego jest tym, którego wszyscy przestrzegają.