Hoe wordt koolstofvezel gemaakt?

Ook wel grafietvezel of koolstofgrafiet genoemd, koolstofvezel is gemaakt van zeer dunne strengen van het element koolstof. Koolstofvezels hebben een hoge treksterkte en zijn erg sterk voor hun formaat. Het is ook een zeer lichtgewicht materiaal.

 

Elke vezel heeft een diameter van {{0}} micron. Om een ​​idee te geven hoe klein dat is: één micron is 0,0001 millimeter. Een streng spinnenwebzijde is tussen de 3 en 8 micron.

 

Kenmerken en toepassing

Koolstofvezels zijn twee keer zo stijf en vijf keer zo sterk als staal. Een ander kenmerk is dat ze zeer chemisch resistent zijn en bestand zijn tegen hoge temperaturen met een lage thermische uitzetting.

 

Koolstofvezels zijn belangrijke technische materialen als het gaat om het bouwen van onder andere vliegtuigen, hoogwaardige voertuigen, sportuitrusting en muziekinstrumenten.

 

Hoe koolstofvezel wordt gemaakt

Koolstofvezel is gemaakt van organische polymeren. Deze polymeren bestaan ​​uit lange ketens van moleculen die bij elkaar worden gehouden door koolstofatomen. Ongeveer 90 procent van de koolstofvezels is gemaakt van het polyacrylonitril (PAN) -proces. De overige 10 procent is gemaakt van rayon of petroleumpekproces.

 

Gassen, vloeistoffen en andere materialen die in het fabricageproces worden gebruikt, creëren bepaalde effecten, kwaliteiten en soorten koolstofvezel. Koolstofvezel van de hoogste kwaliteit met de beste modulus-eigenschappen wordt gebruikt in veeleisende toepassingen, zoals de lucht- en ruimtevaartindustrie.

 

Fabrikanten van koolstofvezel verschillen van elkaar in de combinaties van grondstoffen die ze gebruiken. Ze behandelen hun specifieke formuleringen meestal als handelsgeheimen.

 

Productieproces

Tijdens het fabricageproces worden de grondstoffen, de zogenaamde voorlopers, tot lange strengen vezels getrokken. De vezels worden vervolgens geweven tot stof. Ze kunnen ook worden gecombineerd met andere materialen die met filament worden gewikkeld of in de gewenste vormen en maten worden gegoten.

 

Het productieproces gaat als volgt:

 

Draaien. PAN vermengd met andere ingrediënten en gesponnen tot vezels, die worden gewassen en uitgerekt.

Stabiliserend. Chemische wijziging om de hechting te stabiliseren.

Carboniseren. Gestabiliseerde vezels verhit tot een zeer hoge temperatuur om stevig gebonden koolstofkristallen te vormen.

Behandelen van het oppervlak. Het oppervlak van vezels wordt geoxideerd om de hechtingseigenschappen te verbeteren.

Maatvoering Vezels worden gecoat en op spoelen gewikkeld. Deze worden vervolgens op spinmachines geladen die de vezels in garens van verschillende grootte draaien.

 

In plaats van tot weefsels te worden geweven, kunnen vezels tot composieten worden gevormd. Om composietmaterialen te vormen, kan warmte, druk of een vacuüm worden gebruikt om vezels samen te binden met een plastic polymeer.

 

Dingen om rekening mee te houden

De vervaardiging van koolstofvezels brengt een aantal uitdagingen met zich mee, waaronder:

 

De behoefte aan meer kosteneffectief herstel en reparatie.

Het oppervlaktebehandelingsproces moet zorgvuldig worden gereguleerd om te voorkomen dat er putjes ontstaan ​​die zouden kunnen leiden tot defecte vezels.

Nauwkeurige controle is vereist om een ​​constante kwaliteit te garanderen.

Vlambogen en kortsluitingen in elektrische apparatuur vanwege de sterke elektrische geleidbaarheid van koolstofvezels.

Gezondheids- en veiligheidskwesties, waaronder huidirritatie en ademhalingsproblemen.