Kako se proizvode karbonska vlakna?
Ugljična vlakna se smatraju materijalom iz snova svakog inženjera jer su lagana dok su izuzetno izdržljiva. Sastoji se od hiljada paralelnih žica. Ove niti mogu biti upletene ili utkane u kompozite od karbonskih vlakana. Ugljična vlakna su izuzetno vrijedan materijal jer su pet puta čvršća od čelika.

Za proizvodnju karbonskih vlakana koriste se plastična PAN vlakna. Sastoji se od hiljada filamenata tanjih od ljudske kose. Oni ga kemijski mijenjaju kako bi formirali lance atoma ugljika, koji se zauzvrat koriste u konačnom proizvodu. Postoje posebne mašine koje mogu da rasporede hiljade ovih vlakana. Nakon mašine, vlakna prolaze kroz oksidacionu peć nekoliko minuta.

Temperatura u rerni je oko 480 stepeni Farenhajta. Zbog ove temperature, vlakna apsorbiraju molekule kisika iz zraka. Ovaj proces preuređuje atomsku strukturu vlakana, čineći ih otpornim na toplinu. Kako vlakna oksidiraju, mijenjaju boju i postaju crne. Nakon oksidacije, spremni su za sljedeći proces, karbonizaciju.

Vlakna se zagrijavaju u mješavini plinova bez kisika. Zbog ovog procesa izbacuju se neugljični atomi. Preostali atomi ugljika transformiraju se u čvrsto vezane kristale koji idu paralelno s dužinom vlakna. Ovdje materijal dobija svoju snagu. Vlakna se zatim prolaze kroz napunjenu vodenu kupelj koja obrušava površine vlakana kako bi bolje apsorbirala smolu.

Zatim se nanosi lagani temeljni sloj smole kako bi se ojačala kemijska veza vlakana sa smolom za oblikovanje. Nakon ovog procesa, vlakna se ili utkaju u tkanine od karbonskih vlakana ili se miješaju sa smolom kako bi se formirali proizvodi. To može biti rola od kontinualnih vlakana, tkane tkanine od mrežastih niti i prepreg proizvodi, poluproizvodi spremni za upotrebu. Upotreba preprega je široko rasprostranjena širom svijeta.

Ova smola je formulacija epoksidne smole sa praškastim učvršćivačem i akceleratorom. Radnici sipaju smolu u mašinu za film, koja štampa smolu u tankom, vlažnom sloju na papir. U isto vrijeme, druga mašina organizira 200 do 300 karbonskih vlakana u mrežu od karbonskih vlakana. Debljina mreže određuje debljinu preprega.

Obično se na mašinu za impregnaciju smole montiraju dve rolne papira obloženog smolom. Grijaći element zagrijava mrežu pri ulasku kako bi se olakšala apsorpcija smole. Zatim je zagrijana mreža od karbonskih vlakana u sendviču između dva lista papira obloženog smolom. Zahvaljujući zagrijanim valjcima pod visokim pritiskom, smola prodire u milione filamenata od karbonskih vlakana.

Tamo gdje se ohladi, tečna smola se pretvara u gel tako da se na sljedećoj stanici papir može ukloniti. U sljedećoj stanici, vrh prepreg lista je prekriven Mylar filmom. Nakon toga, lim se umotava u rolnu. U fabričkom laboratoriju tehničari vrše kontrolu kvaliteta uzoraka preprega. Takvo ispitivanje osigurava da karbonska vlakna imaju optimalnu snagu, izdržljivost i otpornost na toplinu.

Nepotrebno je reći da proizvođači širom svijeta koriste razne tehnike koje su tajne kompanije, ali općenito govoreći, gore spomenuti proces proizvodnje karbonskih vlakana je onaj koji svi slijede.