Wie wird Kohlefaser hergestellt?

Die Möglichkeiten für das, was aus Kohlefaser hergestellt werden kann, sind endlos. Es ist leicht, stark und lässt sich einfach in jede beliebige Form bringen. Die Vielseitigkeit von Kohlefaser lässt sich sowohl auf ihre Herstellung als auch auf ihre Herstellung zurückführen. Lassen Sie uns kurz erklären, wie Kohlefaser genau hergestellt wird, bevor sie für Ihr nächstes Projekt verwendet wird.

Materialien

Die grundlegende Komponente von Kohlefaser ist (Sie haben es erraten) Kohlenstoff, kombiniert mit organischen Polymeren. Kohlefaser ist relativ neu in der verarbeitenden Industrie, mit wirklich nur einer Handvoll Unternehmen, die sich auf die Herstellung des Materials spezialisiert haben. Jeder Hersteller variiert leicht in seinen Rezepturen und hütet seine spezifische Kombination als Geschäftsgeheimnis.

Es ist jedoch in der Branche bekannt, dass Kohlefasern im Allgemeinen aus Polyacrylnitril (PAN), Kunstseide oder Erdölpech hergestellt werden. Diese Materialien sind alle organische Polymere, das heißt, sie sind lange Ketten von Molekülen, die durch Kohlenstoffatome miteinander verbunden sind. Die spezifischen Materialien, die zur Herstellung der Carbonfasern verwendet werden, beeinflussen die Qualität und den Grad des Materials und können bestimmte Effekte erzeugen.

Prozess

Etwa 90 Prozent aller Carbonfasern werden durch PAN-Verarbeitung hergestellt. Wir werden uns auf dieses Material konzentrieren, da es bei weitem das gebräuchlichste ist. Für den Herstellungsprozess von Kohlefasern wird PAN als „Vorläufer“ bezeichnet – das Rohmaterial, aus dem die Kohlefasern hergestellt werden.

• Stabilisierend :Zunächst müssen die Fasern chemisch manipuliert werden, um eine thermisch stabilere Leiterbindung zwischen Molekülen zu erzeugen. Fasern werden eine halbe bis eineinhalb Stunden auf zwischen 390 ° - 590 ° F erhitzt. Die Fasern nehmen Sauerstoffmoleküle aus der Luft auf und ordnen ihr Atombindungsmuster neu an.
• Karbonisieren :Nachdem das Material stabilisiert wurde, wird der Precursor in lange Stränge gezogen und auf 1.830° – 5.500 ° F erhitzt, diesmal ohne Sauerstoff. Ohne Sauerstoff verbrennt die extreme Hitze die Fasern nicht, sondern lässt ihre Atome heftig vibrieren und fast alle Nicht-Kohlenstoffatome ausstoßen. Die Karbonisierung hinterlässt lange, fest verbundene Ketten aus fast allen Kohlenstoffen.
• Behandlung :Der Karbonisierungsprozess hinterlässt eine Oberfläche der Fasern, die sich nicht gut mit Epoxiden und anderen Materialien verbindet, die zur Herstellung des Kohlefaserverbundwerkstoffs verwendet werden. Um dies zu beheben, wird die Oberfläche leicht oxidiert. Damit werden zwei Dinge erreicht. Erstens bessere chemische Bindungseigenschaften und zweitens eine geätzte/raue Oberfläche, die sich besser für die mechanische Bindung eignet. Obwohl der Oxidationsprozess auf verschiedene Weise abgeschlossen werden kann, sollte er sorgfältig durchgeführt werden, um winzige Oberflächenfehler zu vermeiden, die zum Versagen der Faser führen könnten.
• Größenbestimmung :Der letzte Schritt bei der Herstellung von Carbonfasern besteht darin, die Fasern zu beschichten, damit sie beim Wickeln oder Weben nicht beschädigt werden – dies wird als Schlichten bezeichnet. Beschichtungsmaterialien variieren und werden so ausgewählt, dass sie mit dem Klebstoff kompatibel sind, der verwendet wird, um Verbundmaterialien zu bilden. Einige Beispiele für Beschichtungsmaterialien sind Epoxid, Polyester, Nylon, Urethan und mehr. Von hier aus werden die Fasern dann zu Seilen unterschiedlicher Größe gedreht oder verwoben.

Jetzt, da Sie ein wenig mehr darüber wissen, wie Kohlefaser hergestellt wird, können wir es an die Arbeit machen. Rufen Sie uns an, um zu erfahren, wie Kohlefaser Ihr nächstes Projekt verbessern und möglicherweise auch Geld sparen kann!