Як виготовляється вуглецеве волокно?
Вуглецеве волокно вважається матеріалом мрії кожного інженера, оскільки воно легке і водночас надзвичайно міцне. Він складається з тисяч паралельних струн. Ці нитки можна скручувати або вплітати в композити з вуглецевого волокна. Вуглецеве волокно є надзвичайно цінним матеріалом, оскільки воно в п’ять разів міцніше сталі.

Для виготовлення вуглецевих волокон використовуються пластикові ПАН-волокна. Він складається з тисяч ниток, тонших за людську волосину. Вони хімічно змінюють його, утворюючи ланцюги атомів вуглецю, які, у свою чергу, використовуються в кінцевому продукті. Існують спеціальні машини, які можуть упорядкувати тисячі цих волокон. Після машини волокна проходять через піч окислення протягом декількох хвилин.

Температура в духовці близько 480 градусів за Фаренгейтом. Завдяки цій температурі волокна поглинають молекули кисню з повітря. Цей процес перебудовує атомну структуру волокон, роблячи їх стійкими до тепла. У міру окислення волокна змінюють колір і стають чорними. Після окислення вони готові до наступного процесу — карбонізації.

Волокна нагріваються в безкисневій газовій суміші. Завдяки цьому процесу витісняються невуглецеві атоми. Атоми вуглецю, що залишилися, перетворюються на щільно зв'язані кристали, які йдуть паралельно довжині волокна. Саме тут матеріал набуває міцності. Потім волокна пропускають через заряджену водяну баню, яка обрамляє поверхні волокон, щоб вони краще вбирали смолу.

Далі наноситься легкий ґрунтувальний шар смоли для посилення хімічного зв’язку волокон із формовочною смолою. Після цього процесу волокна або вплітаються в тканини з вуглецевого волокна, або змішуються зі смолою для формування продуктів. Це може бути рулон ниток безперервного волокна, тканини з сітчастих ниток і препрегів, готові до використання напівфабрикати. Використання препрегів широко поширене у всьому світі.

Ця смола є композицією епоксидної смоли з порошковим затверджувачем і прискорювачем. Працівники заливають смолу в плівкову машину, яка друкує смолу тонким вологим шаром на папері. У той же час інша машина організовує від 200 до 300 вуглецевих волокон у полотно з вуглецевого волокна. Товщина полотна визначає товщину препрега.

Як правило, на машину для просочування смолою встановлюють два рулони паперу, покритого смолою. Нагрівальний елемент нагріває полотно, коли воно входить, щоб полегшити вбирання смоли. Потім нагріту сітку з вуглецевого волокна затискають між двома листами вкритого смолою паперу. Завдяки нагрітим роликам високого тиску смола проникає в мільйони ниток вуглецевого волокна.

Там, де вона охолоне, рідка смола перетворюється на гель, щоб на наступній станції папір можна було видалити. На наступній станції верх листа препрегу покривають майларовою плівкою. Після цього лист згортається в рулон. У заводській лабораторії технічні спеціалісти проводять контроль якості зразків препрегу. Таке тестування гарантує, що вуглецеве волокно має оптимальну міцність, довговічність і термостійкість.

Зайве говорити, що виробники в усьому світі використовують різні методи, які є секретами компанії, але загалом кажучи, вищезгаданий процес виробництва вуглецевого волокна є тим, якого дотримуються всі.