Hoe wordt koolstofvezel gemaakt?
Koolstofvezel wordt beschouwd als het droommateriaal van elke ingenieur, omdat het licht is en tegelijkertijd extreem duurzaam. Het bestaat uit duizenden parallelle strings. Deze draden kunnen worden gedraaid of geweven tot koolstofvezelcomposieten. Koolstofvezel is een uiterst waardevol materiaal omdat het vijf keer sterker is dan staal.

Voor de vervaardiging van koolstofvezels worden kunststof PAN-vezels gebruikt. Het bestaat uit duizenden filamenten die dunner zijn dan een mensenhaar. Ze veranderen het chemisch om ketens van koolstofatomen te vormen, die op hun beurt in het eindproduct worden gebruikt. Er zijn speciale machines die duizenden van deze vezels kunnen rangschikken. Na de machine gaan de vezels enkele minuten door een oxidatieoven.

De temperatuur in de oven is ongeveer 480 graden Fahrenheit. Door deze temperatuur nemen de vezels zuurstofmoleculen uit de lucht op. Dit proces herschikt de atomaire structuur van de vezels, waardoor ze bestand zijn tegen hitte. Terwijl de vezels oxideren, veranderen ze van kleur en worden ze zwart. Na oxidatie zijn ze klaar voor het volgende proces, carbonisatie.

De vezels worden verhit in een zuurstofvrij gasmengsel. Door dit proces worden niet-koolstofatomen verdreven. De resterende koolstofatomen transformeren in strak gebonden kristallen die evenwijdig lopen aan de lengte van de vezel. Hier krijgt het materiaal zijn kracht. De vezels worden vervolgens door een geladen waterbad geleid dat de vezeloppervlakken omrandt, zodat ze de hars beter kunnen absorberen.

Vervolgens wordt een lichte grondlaag hars aangebracht om de chemische binding van de vezels aan de vormhars te versterken. Na dit proces worden de vezels geweven tot koolstofvezelweefsels of gemengd met hars om producten te vormen. Het kan een rol zijn van doorlopende vezelstrengen, geweven stoffen van netvormige strengen en prepreg-producten, kant-en-klare halffabrikaten. Het gebruik van prepregs is wereldwijd wijdverbreid.

Deze hars is een formulering van epoxyhars met poedervormige verharder en versneller. Werknemers gieten de hars in een filmmachine, die de hars in een dunne, natte laag op papier drukt. Tegelijkertijd organiseert een andere machine 200 tot 300 koolstofvezels tot een koolstofvezelweb. De dikte van het web bepaalt de dikte van de prepreg.

Meestal worden twee rollen met hars gecoat papier op de harsimpregneermachine gemonteerd. Het verwarmingselement verwarmt de baan wanneer deze binnenkomt om de harsabsorptie te vergemakkelijken. Vervolgens wordt het verwarmde koolstofvezelgaas ingeklemd tussen twee vellen met hars gecoat papier. Dankzij onder hoge druk verwarmde rollers dringt de hars door in miljoenen koolstofvezelfilamenten.

Waar het afkoelt, verandert de vloeibare hars in een gel zodat bij het volgende station het papier kan worden verwijderd. In het volgende station wordt de bovenkant van het prepreg-vel bedekt met een Mylar-film. Daarna wordt het vel opgerold tot een rol. In het laboratorium van de fabriek voeren technici kwaliteitscontroletests uit op prepreg-monsters. Dergelijke tests zorgen ervoor dat koolstofvezel optimale sterkte, duurzaamheid en hittebestendigheid heeft.

Onnodig te zeggen dat fabrikanten over de hele wereld verschillende technieken gebruiken die bedrijfsgeheimen zijn, maar in grote lijnen is het bovengenoemde productieproces van koolstofvezel degene die iedereen volgt.