Co je výroba uhlíkových vláken?
Výroba uhlíkových vláken je proces vytváření plastů vyztužených uhlíkovými vlákny (CFRP). Výrobky vyrobené z uhlíkových vláken nabízejí jeden z nejvyšších poměrů pevnosti k hmotnosti jakéhokoli materiálu a také nabízejí vynikající tepelné a vodivé vlastnosti. Díky této vysoké pevnosti a nízké hmotnosti je výroba uhlíkových vláken oblíbenou volbou v leteckém, námořním a sportovním průmyslu. Některé směsi materiálů z uhlíkových vláken mohou být také označovány jako grafit.
Proces výroby uhlíkových vláken začíná tím, jak výrobci zpracovávají suroviny na jemné uhlíkové prameny. Začíná základnou černouhelného dehtu nebo smoly, která se používá k výrobě produktů z uhlíkových vláken s nízkým koncem. U vysoce kvalitních produktů začínají výrobci základní materiál z polyakrylonitrilu, který se skládá z propylenu a amoniaku. Poté, co byl tento základní materiál několikrát zahříván, dramaticky mění strukturu. Nakonec se materiál transformuje na řetězec molekul uhlíku a všechny ostatní molekuly odpadnou.
Tyto uhlíkové molekuly jsou smíchány s chemikáliemi a podrobeny procesu známému jako mokré spřádání. Během mokrého spřádání prochází směs tekutého uhlíku skrz matrici známou jako zvlákňovací tryska, která obsahuje mnoho malých děr. Zvlákňovací tryska vytváří materiál na dlouhá, tenká vlákna uhlíku. Smícháním těchto vláken s epoxidovými nebo jinými pryskyřicemi mohou výrobci vyrábět CFRP.
Výroba uhlíkových vláken je poměrně přesná, a dokonce i malá změna během výroby může mít vliv na kvalitu produktu. Každé zařízení na výrobu uhlíkových vláken používá během tohoto výrobního procesu svou vlastní jedinečnou směs základních materiálů, chemikálií a teplot. To vede k jemným rozdílům mezi materiály z uhlíkových vláken od jednoho výrobce k druhému.
Výrobci vytvářejí uhlíkové vlákno do různých produktů pomocí několika typů výrobních procesů. Mohou vytvářet formy ze skleněných vláken nebo kovu pro lití jednotlivých částí. Roztavené uhlíkové vlákny zpevněné plasty jsou často vrstveny vrstvami pletiva pro větší pevnost a stabilitu během formovacího procesu. Společnosti mohou také vytlačovat roztavené plasty z uhlíkových vláken přes ocelovou matrici za vzniku různých tvarů.
Od svého vynálezu v polovině 20. století se výroba uhlíkových vláken používá k výrobě letadel, lodí a automobilů. Od té doby se také široce používá k výrobě sportovních potřeb, jako jsou kola, tenisové rakety a zlaté kluby. Začátkem 21. století se odvětví větrné energie stalo největším spotřebitelem uhlíkových vláken na světě, který se používá k výrobě větrných turbín ve velkém měřítku.