Hvordan lages karbonfiber?
Hvordan lages karbonfiber?
Karbonfiber anses å være drømmematerialet til enhver ingeniør, da det er lett og samtidig utrolig slitesterkt. Den består av tusenvis av parallelle strenger. Disse strengene kan tvinnes eller veves sammen til karbonfiberkompositter. Karbonfiber er et så verdifullt materiale fordi det er fem ganger sterkere enn stål.
For å lage karbonfiber brukes en PAN-fiber av plast. Den er sammensatt av tusenvis av filamenter som er tynnere enn et menneskehår. De endrer det kjemisk for å danne en kjede av karbonatomer som igjen brukes til sluttproduktet. Det er spesielle maskiner der de stiller opp tusenvis av disse fibrene. Etter maskinen går fibrene gjennom en oksidasjonsovn i flere minutter.
Temperaturen i ovnen er rundt 480 grader F. På grunn av denne temperaturen plukker fibrene opp oksygenmolekyler fra luften. Denne prosessen omorganiserer atomstrukturen til fibrene og gjør dem motstandsdyktige mot varme. Når fibrene oksiderer, endrer de farge og blir svarte. Etter å ha blitt oksidert er de klare for neste prosess, som er karbonisering.
Fibrene varmes opp i en oksygenfri gassblanding. Takket være denne prosessen blir ikke-karbonatomene drevet ut. De gjenværende karbonatomene omdannes til tett bindende krystaller som løper parallelt med lengden på fiberen. Det er her materialet får sin styrke. Fibrene går deretter gjennom et bad med elektrisk ladet vann som kanter fibrenes overflate slik at de vil absorbere harpiks bedre.
Deretter påføres et lett foreløpig strøk med harpiks, som styrker fibrenes kjemiske binding til støpeharpiksen. Etter denne prosessen veves fibrene enten til et karbonfiberstoff eller blandes med harpiks for å forme produktet. Det kan være en rull med kontinuerlig fibertråd, vevd stoff av tråder av mesh-type og et prepreg-produkt, halvferdig for bruk. Bruken av prepreg er utbredt over hele verden.
Harpiksen er en formel av epoksy kombinert med pulveriserte herdere og akseleratorer. Arbeidere heller harpiksen i en filmmaskin, som skriver ut harpiksen i et tynt vått lag på papir. En annen maskin organiserer i mellomtiden 200 til 300 karbonfibre i en karbonfiberbane. Tykkelsen på banen bestemmer tykkelsen på prepreg-arket.
Vanligvis er to ruller med harpiksbelagt papir montert på harpiksimpregneringsmaskinen. Et varmeelement varmer opp banen når den kommer inn for å lette absorpsjonen av harpiksen. Deretter legges den oppvarmede karbonfiberbanen mellom to ark med harpiksbelagt papir. Takket være de høytrykksoppvarmede valsene trenger harpiksen gjennom millioner av karbonfiberfilamenter.
På et avkjølende sted blir den flytende harpiksen til en gel slik at papiret kan fjernes ved neste stasjon. I neste stasjon er toppen av prepreg-arket dekket med en polyesterfilm. Etter det vikles arket til en rull. I fabrikkens laboratorium kjører teknikere kvalitetskontrolltester på prepreg-prøver. Slik testing sikrer at karbonfiber gir optimal styrke, holdbarhet og varmebestandighet.
Unødvendig å si bruker produsenter over hele verden forskjellige teknikker som er bedriftshemmeligheter, men i vid forstand er den ovennevnte prosessen med å lage karbonfiber den som alle følger.
