Wie es gemacht wird:Die Kunst der Kohlefaserherstellung

Es geht nichts über Kohlefaser. Die Herstellung von Kohlefasern ist eine einzigartige Methode und faszinierend, wenn sie genauer untersucht wird.

Um alles über Kohlefaser zu erfahren, lesen Sie weiter unten.

Die Fakten zur Kohlefaserherstellung

Wie andere Materialien beginnt auch hochwertige Kohlefaser mit einer Basiskomponente:Polyacrylnitril (PAN). 90% der Carbonfasern bestehen daraus. Die anderen 10% – Petroleumpech oder Rayon.

Hersteller verwenden eine Vielzahl von Flüssigkeiten und Gasen, um Kohlefaser herzustellen. Während des Spinnens vermischt sich die Kohlefaserherstellung PAN mit anderen Zutaten, die zu Fasern versponnen werden sollen. Dann werden die Fasern gewaschen und gedehnt.

Als nächstes kommt die Stabilisierung. Während dieses Schrittes werden die Fasern 30-120 Minuten lang auf 390-590 ° F erhitzt. Während dieser Phase passieren einige Dinge.

Zunächst erhalten die Fasern die Sauerstoffmoleküle der Luft. Dabei ordnet sich das atomare Bindungsmuster im Verlauf chemischer Reaktionen neu. Die in kommerziellen Stabilisierungsprozessen verwendeten Techniken und Geräte variieren von einem Prozess zum anderen.

Einige Verfahren ziehen die Fasern durch beheizte Kammern. Andere führen sie über heiße Walzen und durch lose Materialien.

Nach dem Stabilisieren kommt das Karbonisieren. Stabilisierte Fasern werden mit einem sauerstofffreien Gasgemisch viele Minuten lang in einem heißen Ofen von 1,830 bis 5,500° F erhitzt. Die Abwesenheit von Sauerstoff verhindert das Verbrennen der Fasern.

Durch das Erhitzen der Fasern lassen sie ihre Nicht-Kohlenstoffatome und sogar einige Kohlenstoffatome fallen. Dies geschieht in Form von Gasen wie Ammoniak, Wasserdampf, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickstoff, Wasserstoff und mehr. Während die Nicht-Kohlenstoffatome fliehen, bilden die verbleibenden Kohlenstoffatome eng verbundene Kohlenstoffkristalle.

Mehr über die Wissenschaft hinter Carbonfasern

Der Herstellungsprozess hört hier nicht auf.

Sobald die Fasern karbonisieren, oxidiert die Oberfläche etwas. Das Hinzufügen von Sauerstoffatomen zur Oberfläche ermöglicht eine stärkere chemische Bindung. Außerdem raut und ätzt es die Oberfläche, um eine bessere mechanische Verbindung zu ermöglichen.

Hersteller oxidieren Fasern, indem sie sie in Kohlendioxid, Luft, Ozon oder andere Gase einbringen. Oder sie verwenden Flüssigkeiten wie Salpetersäure oder Natriumhypochlorit.

Fasern können auch in einem Bad aus elektrisch leitfähigen Materialien zum Pluspol gemacht werden, um sie elektrolytisch zu beschichten. Zu jeder Zeit müssen die Hersteller die Oberflächenbehandlung sorgfältig kontrollieren, um die Bildung von Grübchen und anderen kleinen Oberflächenfehlern zu verhindern. Diese könnten zum Ausfall der Faser führen.

Der letzte Schritt im Herstellungsprozess von Carbonfasern ist das Schlichten. Dabei werden die Fasern beschichtet, um sie vor Beschädigungen beim Weben oder Wickeln zu schützen. Beschichtungsmaterialien arbeiten mit dem Klebstoff, der bei der Herstellung von Verbundmaterialien verwendet wird.

Die beschichteten Fasern werden dann in den letzten Minischritten der Herstellung der handgefertigten Produkte von Hand auf Spulen gewickelt. Schließlich spinnen sich die Spulen in der Maschine und die Fasern werden zu Garnen.

Eine Reise in mehreren Schritten

Wie Sie sehen, ist der Herstellungsprozess von Carbonfasern ein sorgfältiger und bewusster Weg zur Perfektion von Carbonfasern. Gut geplanter, kalkulierter und hoch wissenschaftlicher Fortschritt für Kohlefaser.

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