Kako so izdelana ogljikova vlakna?
Kako so izdelana ogljikova vlakna?
Ogljikova vlakna veljajo za sanjski material vsakega inženirja, saj so lahka in hkrati neverjetno vzdržljiva. Sestavljen je iz tisočih vzporednih nizov. Te vrvice je mogoče zviti ali tkati skupaj v kompozite iz ogljikovih vlaken. Ogljikova vlakna so tako dragocen material, ker so petkrat močnejša od jekla.
Za izdelavo ogljikovih vlaken se uporablja plastično PAN vlakno. Sestavljen je iz več tisoč filamentov, ki so tanjši od človeškega lasu. Kemično ga spremenijo, da tvorijo verigo ogljikovih atomov, ki se nato uporabijo za končni izdelek. Obstajajo posebni stroji, v katerih nanizajo na tisoče teh vlaken. Po stroju vlakna nekaj minut potujejo skozi oksidacijsko peč.
Temperatura v pečici je okoli 480 stopinj F. Zaradi te temperature vlakna poberejo molekule kisika iz zraka. Ta proces preuredi atomsko strukturo vlaken in jih naredi odporne na vročino. Ko vlakna oksidirajo, spremenijo barvo in postanejo črna. Po oksidaciji so pripravljeni za naslednji proces, to je karbonizacijo.
Vlakna se segrevajo v plinski mešanici brez kisika. Zahvaljujoč temu procesu se izločijo neogljikovi atomi. Preostali ogljikovi atomi se pretvorijo v tesno povezane kristale, ki tečejo vzporedno z dolžino vlakna. Tukaj material dobi svojo moč. Vlakna nato potujejo skozi kopel z električno nabito vodo, ki obrobi površino vlaken, da bolje absorbirajo smolo.
Nato se nanese lahek predsloj smole, ki okrepi kemično vez vlaken s smolo za oblikovanje. Po tem postopku se vlakna bodisi vtkajo v tkanino iz ogljikovih vlaken bodisi zmešajo s smolo za oblikovanje izdelka. To je lahko zvitek niti iz neprekinjenih vlaken, tkana tkanina iz mrežastih niti in prepreg izdelek, polpripravljen za uporabo. Uporaba preprega je razširjena po vsem svetu.
Smola je formula epoksida v kombinaciji s praškastimi utrjevalci in pospeševalci. Delavci vlijejo smolo v snemalni stroj, ki smolo natisne v tanko mokro plast na papir. Drugi stroj medtem organizira 200 do 300 ogljikovih vlaken v mrežo iz ogljikovih vlaken. Debelina traku določa debelino prepreg plošče.
Običajno sta na stroj za impregnacijo s smolo nameščena dva zvitka papirja, premazanega s smolo. Grelni element segreje mrežo, ko vstopi, da olajša absorpcijo smole. Nato je segret trak iz ogljikovih vlaken stisnjen med dva lista papirja, prevlečenega s smolo. Zahvaljujoč visokotlačnim ogrevanim valjem smola prodre skozi milijone vlaken iz ogljikovih vlaken.
V ohlajenem prostoru se tekoča smola spremeni v gel, tako da je na naslednji postaji papir mogoče odstraniti. Na naslednji stopnji je vrh prepreg plošče prekrit s poliestrskim filmom. Po tem se list zvije v zvitek. V tovarniškem laboratoriju tehniki izvajajo teste kontrole kakovosti na vzorcih preprega. Takšno testiranje zagotavlja, da ogljikova vlakna zagotavljajo optimalno moč, vzdržljivost in toplotno odpornost.
Ni treba posebej poudarjati, da proizvajalci po vsem svetu uporabljajo različne tehnike, ki so skrivnost podjetja, toda v širšem smislu je zgoraj omenjeni proces ustvarjanja ogljikovih vlaken tisti, ki mu vsi sledijo.
