فیبر کربن چگونه ساخته می شود؟

فیبر کربن چگونه ساخته می شود؟

فیبر کربن به عنوان ماده رویایی هر مهندس در نظر گرفته می شود زیرا سبک وزن و در عین حال فوق العاده بادوام است. از هزاران رشته موازی تشکیل شده است. این رشته ها را می توان به هم تاب داد یا با هم به کامپوزیت های فیبر کربن تبدیل کرد. فیبر کربن ماده بسیار با ارزشی است زیرا پنج برابر قوی تر از فولاد است.

برای ساخت فیبر کربن از فیبر PAN پلاستیکی استفاده می شود. از هزاران رشته تشکیل شده است که از موی انسان نازکتر هستند. آنها آن را از نظر شیمیایی تغییر می دهند تا زنجیره ای از اتم های کربن تشکیل شود که به نوبه خود برای محصول نهایی استفاده می شود. ماشین های خاصی وجود دارد که در آنها هزاران الیاف را ردیف می کنند. پس از دستگاه، الیاف به مدت چند دقیقه در یک کوره اکسیداسیون حرکت می کنند.

دمای فر حدود 480 درجه فارنهایت است. به دلیل این دما، الیاف مولکول های اکسیژن را از هوا می گیرند. این فرآیند ساختار اتمی الیاف را دوباره مرتب می کند و آنها را در برابر گرما مقاوم می کند. با اکسید شدن الیاف، رنگ آنها تغییر می کند و سیاه می شوند. پس از اکسید شدن برای فرآیند بعدی که کربن سازی است آماده می شوند.

الیاف در یک مخلوط گاز بدون اکسیژن گرم می شوند. به لطف این فرآیند، اتم های غیر کربن خارج می شوند. اتم‌های کربن باقی‌مانده به کریستال‌هایی تبدیل می‌شوند که پیوند محکمی دارند و به موازات طول فیبر حرکت می‌کنند. این جایی است که مواد استحکام خود را به دست می آورند. سپس الیاف از طریق حمامی از آب باردار الکتریکی عبور می کنند که سطح الیاف را لبه می کند تا رزین را بهتر جذب کنند.

در مرحله بعد، یک پوشش اولیه سبک از رزین اعمال می شود که پیوند شیمیایی الیاف را با رزین قالب گیری تقویت می کند. پس از این فرآیند، الیاف یا به صورت پارچه فیبر کربن بافته می شوند یا با رزین مخلوط می شوند تا محصول را قالب گیری کنند. این می تواند یک رول از نخ الیاف پیوسته، پارچه بافته شده از رشته های مشبک و یک محصول پیش آماده، نیمه تمام برای استفاده باشد. استفاده از prepreg در سراسر جهان گسترده است.

رزین یک فرمول اپوکسی است که با سخت کننده ها و شتاب دهنده های پودری همراه شده است. کارگران رزین را در دستگاه فیلمبرداری می ریزند، که رزین را به صورت یک لایه مرطوب نازک روی کاغذ چاپ می کند. در همین حال، دستگاه دیگری 200 تا 300 فیبر کربن را در یک شبکه فیبر کربنی سازماندهی می کند. ضخامت وب تعیین کننده ضخامت ورق prepreg است.

به طور معمول، دو رول کاغذ پوشش داده شده با رزین بر روی دستگاه اشباع رزین نصب می شود. یک المنت حرارتی در هنگام ورود تار را گرم می کند تا جذب رزین را تسهیل کند. سپس، شبکه فیبر کربن گرم شده بین دو ورق کاغذ پوشش داده شده با رزین قرار می گیرد. به لطف غلتک های گرم شده با فشار بالا، رزین به میلیون ها رشته فیبر کربن نفوذ می کند.

در یک مکان خنک کننده، رزین مایع به ژل تبدیل می شود تا در ایستگاه بعدی بتوان کاغذ را جدا کرد. در ایستگاه بعدی، بالای ورق پیش آغشته با یک فیلم پلی استر پوشانده شده است. پس از آن، ورق به رول پیچیده می شود. در آزمایشگاه کارخانه، تکنسین ها آزمایش های کنترل کیفیت را روی نمونه های پیش آغشته انجام می دهند. چنین آزمایشی تضمین می کند که فیبر کربن استحکام، دوام و مقاومت در برابر حرارت بهینه را ارائه می دهد.

نیازی به گفتن نیست که تولیدکنندگان در سراسر جهان از تکنیک‌های مختلفی استفاده می‌کنند که اسرار شرکت است، اما در مفهوم گسترده، فرآیند فوق‌الذکر ایجاد فیبر کربن، فرآیندی است که همه از آن پیروی می‌کنند.