فیبر کربن چگونه ساخته می شود؟
فیبر کربن به عنوان ماده رویایی هر مهندس در نظر گرفته می شود زیرا سبک وزن است و در عین حال بسیار بادوام است. از هزاران رشته موازی تشکیل شده است. این نخ ها را می توان به کامپوزیت های فیبر کربنی تاب داد یا بافته کرد. فیبر کربن یک ماده بسیار ارزشمند است زیرا پنج برابر قوی تر از فولاد است.

برای ساخت الیاف کربن از الیاف PAN پلاستیکی استفاده می شود. از هزاران رشته نازک تر از موی انسان تشکیل شده است. آنها آن را از نظر شیمیایی تغییر می دهند تا زنجیره هایی از اتم های کربن را تشکیل دهند که به نوبه خود در محصول نهایی استفاده می شود. ماشین های خاصی وجود دارند که می توانند هزاران الیاف را مرتب کنند. پس از دستگاه، الیاف برای چند دقیقه از یک کوره اکسیداسیون عبور می کنند.

دمای فر حدود 480 درجه فارنهایت است. به دلیل این دما، الیاف مولکول های اکسیژن هوا را جذب می کنند. 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 اکسیداسیون، برای فرآیند بعدی یعنی کربنیزاسیون آماده می شوند.

الیاف در یک مخلوط گاز بدون اکسیژن گرم می شوند. در اثر این فرآیند، اتم های غیر کربنی خارج می شوند. اتم‌های کربن باقی‌مانده به کریستال‌هایی تبدیل می‌شوند که به طور محکم به هم متصل هستند که موازی طول فیبر هستند. این جایی است که مواد استحکام خود را به دست می آورند. سپس الیاف از طریق یک حمام آب شارژ شده عبور می کنند که سطوح الیاف را لبه می کند تا رزین را بهتر جذب کنند.

در مرحله بعد، یک پوشش سبک از رزین برای تقویت پیوند شیمیایی الیاف به رزین قالب‌گیری اعمال می‌شود. پس از این فرآیند، الیاف یا در پارچه های فیبر کربن بافته می شوند و یا با رزین مخلوط می شوند تا محصولاتی را تشکیل دهند. این می تواند یک رول از رشته های فیبر پیوسته، پارچه های بافته شده از رشته های مشبک و محصولات پیش آماده، محصولات نیمه تمام آماده برای استفاده باشد. استفاده از prepregs در سراسر جهان گسترده است.

این رزین فرمولاسیون رزین اپوکسی با هاردنر و شتاب دهنده پودری می باشد. کارگران رزین را در دستگاه فیلم می ریزند، که رزین را در یک لایه نازک و مرطوب روی کاغذ چاپ می کند. در همان زمان، ماشین دیگری 200 تا 300 فیبر کربن را در یک شبکه فیبر کربنی سازماندهی می کند. ضخامت وب تعیین کننده ضخامت prepreg است.

به طور معمول، دو رول کاغذ با روکش رزین روی دستگاه آغشته به رزین نصب می شود. المنت حرارتی در حین ورود به داخل آن را گرم می کند تا جذب رزین را تسهیل کند. سپس مش 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 کربنی نفوذ می کند.

رزین مایع در جایی که خنک می شود به ژل تبدیل می شود تا در ایستگاه بعدی کاغذ را جدا کنید. در ایستگاه بعدی، بالای ورق prepreg با یک فیلم مایلار پوشانده شده است. پس از آن، ورق به رول پیچیده می شود. در آزمایشگاه کارخانه، تکنسین ها تست های کنترل کیفیت را بر روی نمونه های پیش آغشته انجام می دهند. چنین آزمایشی تضمین می کند که فیبر کربن دارای استحکام، دوام و مقاومت در برابر حرارت بهینه است.

نیازی به گفتن نیست که تولیدکنندگان در سراسر جهان از تکنیک‌های مختلفی استفاده می‌کنند که اسرار شرکت هستند، اما به طور کلی، فرآیند تولید فیبر کربن فوق‌الذکر همان چیزی است که همه از آن پیروی می‌کنند.