Kohlenstofffaserherstellung:So wird sie hergestellt

In den letzten Jahren hat die medizinische Industrie mehrere kritische Wege entdeckt, um Kohlefaserprodukte in ihrem Bereich zu verwenden. Viele Verwendungen von Kohlefaser machen es zu einem tragfähigen Konkurrent mit Metallen wie Titan oder Stahl für chirurgische Implantate.

Bei all seinen Anwendungen verstehen jedoch viele Mediziner den Herstellungsprozess von Kohlefasern nicht. Daher verstehen sie nicht, warum Kohlefaser ihnen so viele Vorteile bieten kann.

In diesem Artikel möchten wir das Geheimnis beseitigen. Wir werden kurz den Prozess untersuchen, den Kohlefaserhersteller verwenden, um dieses hervorragende Material herzustellen. Fangen wir an!

Wo man mit der Kohlefaserherstellung beginnen sollte

Der Herstellungsprozess von Carbonfasern ist sowohl chemisch als auch mechanisch. Zunächst beginnen die Hersteller mit der Vorstufe. In der Chemie bezieht sich ein Vorläufer auf jede Chemikalie, die sich in eine andere Substanz umwandelt.

Die Hersteller ziehen den Kohlenstoffvorläufer zu langen Fasern und erhitzen diese dann auf eine unglaublich hohe Temperatur. Während dieser Zeit dürfen die Fasern nicht mit Sauerstoff in Kontakt kommen. Dieser Sauerstoffmangel verhindert das Verbrennen des Materials.

Stattdessen vibriert die Faser mit hoher Geschwindigkeit, bis sie die meisten Nicht-Kohlenstoffatome entfernt. Hersteller nennen diesen Prozess „Karbonisierung“.

Stabilisierung der Fasern

Bevor die Fasern karbonisieren, müssen die Hersteller von Kohlefasern die Faser chemisch verändern, um eine wärmebeständigere Leiterbindung zu erhalten. Hersteller tun dies, indem sie die Fasern für ungefähr 30-120 Minuten auf etwa 390-590 Grad Fahrenheit erhitzen.

Wenn die Fasern diese Temperatur erreichen, sammeln sie Sauerstoffmoleküle und ordnen ihr Atommuster neu an. Carbonfaser-Herstellungsunternehmen erreichen dies auf verschiedene Weise. Unabhängig davon führt jeder Prozess zu ähnlichen Ergebnissen.

Karbonisieren der stabilisierten Fasern

Nachdem sich die Fasern stabilisiert haben, erhitzen die Hersteller sie mehrere Minuten lang auf eine Temperatur von 1.800 bis über 5.000. Sie erhitzen die Kohle in einem Ofen, der mit einem sauerstofffreien Gasgemisch gefüllt ist. Diese Mischung bewahrt die Fasern davor, Feuer zu fangen.

Bei diesem Prozess werden außerdem Nicht-Kohlenstoffatome aus den Fasern entfernt, zusammen mit einigen Kohlenstoffatomen. Wenn diese Atome die Fasern verlassen, bilden die verbleibenden Atome fest verbundene Kohlenstoffkristalle.

Behandlung der Produktoberfläche

Sobald die Fasern karbonisiert sind, hat ihre Oberfläche Schwierigkeiten, sich mit Materialien zu verbinden, die in Verbundwerkstoffen verwendet werden. Daher lassen die Hersteller ihre Oberflächen leicht oxidieren. Durch die Zugabe von Sauerstoffatomen entwickeln die Fasern bessere Bindungseigenschaften.

Auch hier wenden die führenden Kohlefaserhersteller unterschiedliche Methoden an, um dieses Ergebnis zu erzielen. Einige tauchen die Fasern in verschiedene Gase. Andere ziehen es vor, ihre Fasern elektrolytisch zu beschichten.

Der letzte Schritt:Größenbestimmung

Der letzte Schritt im Herstellungsprozess von Carbonfasern ist das Schlichten. In diesem Stadium beschichten Kohlefaserhersteller die Fasern, um sie vor Beschädigungen beim Wickeln und Weben zu schützen.

Diese beschichteten Fasern werden dann auf Zylinder gewickelt. Diese Zylinder werden in eine Maschine geladen, die die Fasern zu Garnen unterschiedlicher Größe verzwirnt.

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Wie Sie sehen, ist die Herstellung von Kohlefasern ein komplizierter Prozess. Es erfordert Präzision und eine effektive Methode, um erfolgreich zu sein.

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