Hur tillverkas kolfiber?
Hur tillverkas kolfiber?
Kolfiber anses vara drömmaterialet för varje ingenjör eftersom det är lätt och samtidigt otroligt hållbart. Den består av tusentals parallella strängar. Dessa strängar kan tvinnas eller vävas ihop till kolfiberkompositer. Kolfiber är ett så värdefullt material eftersom det är fem gånger starkare än stål.
För att tillverka kolfiber används en PAN-fiber av plast. Den består av tusentals filament som är tunnare än ett människohår. De förändrar den kemiskt för att bilda en kedja av kolatomer som i sin tur används för slutprodukten. Det finns speciella maskiner där de radar upp tusentals av dessa fibrer. Efter maskinen färdas fibrerna genom en oxidationsugn i flera minuter.
Temperaturen i ugnen är cirka 480 grader F. På grund av denna temperatur tar fibrerna upp syremolekyler från luften. Denna process omarrangerar fibrernas atomära struktur och gör dem resistenta mot värme. När fibrerna oxiderar ändrar de färg och blir svarta. Efter att ha oxiderats är de redo för nästa process, som är förkolning.
Fibrerna värms upp i en syrefri gasblandning. Tack vare denna process drivs de icke-kolatomer ut. De återstående kolatomerna omvandlas till tätt bindande kristaller som löper parallellt med fiberns längd. Det är här materialet får sin styrka. Fibrerna färdas sedan genom ett bad av elektriskt laddat vatten som kantar fibrernas yta så att de bättre absorberar harts.
Därefter appliceras ett lätt preliminärt skikt av harts, vilket stärker fibrernas kemiska bindning till formplasten. Efter denna process vävs fibrerna antingen till ett kolfibertyg eller blandas med harts för att forma produkten. Det kan vara en rulle av kontinuerlig fibertråd, vävt tyg av trådar av nättyp och en prepreg-produkt, halvfärdig för användning. Användningen av prepreg är utbredd över hela världen.
Hartset är en formel av epoxi i kombination med pulverformiga härdare och acceleratorer. Arbetarna häller hartset i en filmningsmaskin, som trycker ut hartset i ett tunt vått lager på papper. En annan maskin organiserar under tiden 200 till 300 kolfibrer i en kolfiberbana. Tjockleken på banan bestämmer tjockleken på prepreg-arket.
Typiskt monteras två rullar hartsbelagt papper på hartsimpregneringsmaskinen. Ett värmeelement värmer upp banan när den kommer in för att underlätta absorptionen av hartset. Sedan placeras den uppvärmda kolfiberbanan mellan två ark av hartsbelagt papper. Tack vare de högtrycksuppvärmda valsarna tränger hartset in i miljontals kolfiberfilament.
På en svalkande plats förvandlas det flytande hartset till en gel så att papperet kan tas bort vid nästa station. I nästa station är toppen av prepreg-arket täckt med en polyesterfilm. Därefter lindas arket till en rulle. I fabrikens labb kör tekniker kvalitetskontrolltester på prepreg-prover. Sådana tester säkerställer att kolfiber ger optimal styrka, hållbarhet och värmebeständighet.
Det behöver inte sägas att tillverkare över hela världen använder olika tekniker som är företagshemligheter, men i vid bemärkelse är den ovan nämnda processen för att skapa kolfiber den som alla följer.
