Co to jest produkcja włókna węglowego?

Produkcja włókien węglowych to proces tworzenia tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP). Produkty wykonane z włókna węglowego oferują jeden z najwyższych współczynników wytrzymałości do masy spośród wszystkich materiałów, a także oferują doskonałe właściwości termiczne i przewodzące. Ta wysoka wytrzymałość i niska waga sprawia, że ​​produkcja włókien węglowych jest popularnym wyborem w przemyśle lotniczym, morskim i artykułów sportowych. Niektóre mieszanki materiałów z włókna węglowego można również określić jako grafit.

Proces produkcji włókna węglowego rozpoczyna się, gdy producenci przetwarzają surowce na drobne włókna węglowe. Zaczynają od podstawy smoły węglowej lub paku, który jest wykorzystywany do wytwarzania niskiej jakości produktów z włókna węglowego. W przypadku produktów wysokiej jakości producenci zaczynają od materiału podstawowego z poliakrylonitrylu, który składa się z propylenu i amoniaku. Po kilkakrotnym podgrzaniu tego materiału podstawowego radykalnie zmienia się struktura. W końcu materiał przekształca się w łańcuch cząsteczek węgla i wszystkie inne cząsteczki odpadają.

Te cząsteczki węgla miesza się z chemikaliami i poddaje procesowi zwanemu przędzenia na mokro. Podczas przędzenia na mokro mieszanka ciekłego węgla przechodzi przez matrycę zwaną dyszą przędzalniczą, która ma wiele małych otworów. Dysza przędzalnicza tworzy materiał w długie, cienkie włókna węglowe. Mieszając te włókna z żywicą epoksydową lub innymi żywicami, producenci mogą wytwarzać CFRP.

Produkcja włókna węglowego jest dość precyzyjna, a nawet niewielka zmiana podczas produkcji może mieć wpływ na jakość produktu. Każdy zakład produkujący włókna węglowe wykorzystuje własną unikalną mieszankę materiałów podstawowych, chemikaliów i zakresów temperatur w całym tym procesie produkcyjnym. Prowadzi to do subtelnych różnic między materiałami z włókna węglowego od jednego producenta do drugiego.

Producenci kształtują włókno węglowe w różne produkty, wykorzystując kilka rodzajów procesów produkcyjnych. Mogą tworzyć formy z włókna szklanego lub metalu do odlewania poszczególnych części. Stopione tworzywa sztuczne wzmacniane włóknem węglowym są często układane warstwami z siatki, aby zwiększyć wytrzymałość i stabilność podczas procesu formowania. Firmy mogą również wytłaczać stopione tworzywa sztuczne z włókna węglowego przez stalową matrycę w celu uzyskania różnych kształtów.

Od czasu wynalezienia go w połowie XX wieku produkcja włókna węglowego była wykorzystywana do produkcji samolotów, łodzi i samochodów. Od tego czasu jest również szeroko stosowany do produkcji artykułów sportowych, takich jak rowery, rakiety tenisowe i złote kluby. Na początku XXI wieku przemysł energii wiatrowej stał się największym na świecie konsumentem włókna węglowego, które jest wykorzystywane do produkcji turbin wiatrowych na dużą skalę.