คาร์บอนไฟเบอร์ทำอย่างไร?

คาร์บอนไฟเบอร์ทำอย่างไร?

คาร์บอนไฟเบอร์ถือเป็นวัสดุในฝันของวิศวกรทุกคนเนื่องจากมีน้ำหนักเบาและทนทานอย่างไม่น่าเชื่อ ประกอบด้วยสตริงคู่ขนานนับพัน สายเหล่านี้สามารถบิดหรือทอเข้าด้วยกันเป็นวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุที่มีค่าเพราะแข็งแรงกว่าเหล็กถึงห้าเท่า

ในการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์จะใช้พลาสติก PAN ไฟเบอร์ ประกอบด้วยเส้นใยหลายพันเส้นที่บางกว่าเส้นผมมนุษย์ พวกเขาเปลี่ยนแปลงทางเคมีเพื่อสร้างสายโซ่ของอะตอมของคาร์บอนซึ่งจะนำไปใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย มีเครื่องจักรพิเศษที่จัดเรียงเส้นใยเหล่านี้หลายพันเส้น หลังจากเครื่องเดินเครื่อง เส้นใยจะเคลื่อนที่ผ่านเตาอบออกซิเดชันเป็นเวลาหลายนาที

อุณหภูมิในเตาอบอยู่ที่ประมาณ 480 องศาฟาเรนไฮต์ เนื่องจากอุณหภูมินี้ เส้นใยจะดึงโมเลกุลออกซิเจนจากอากาศ กระบวนการนี้จัดเรียงโครงสร้างอะตอมของเส้นใยใหม่และทำให้ทนต่อความร้อนได้ เมื่อเส้นใยออกซิไดซ์จะเปลี่ยนสีและเปลี่ยนเป็นสีดำ หลังจากออกซิไดซ์แล้วก็พร้อมสำหรับกระบวนการต่อไปซึ่งก็คือคาร์บอไนเซชัน

เส้นใยได้รับความร้อนในส่วนผสมของก๊าซที่ปราศจากออกซิเจน ด้วยกระบวนการนี้ อะตอมที่ไม่ใช่คาร์บอนจึงถูกไล่ออก อะตอมของคาร์บอนที่เหลือจะเปลี่ยนเป็นผลึกที่มีพันธะแน่น วิ่งขนานไปกับความยาวของเส้นใย นี่คือจุดที่วัสดุได้รับความแข็งแรง จากนั้นเส้นใยจะเคลื่อนที่ผ่านอ่างน้ำที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งจะเกาะขอบพื้นผิวของเส้นใยเพื่อให้ดูดซับเรซินได้ดีขึ้น

ถัดไป เคลือบเรซินเบื้องต้นแบบเบา ซึ่งช่วยเสริมพันธะเคมีของเส้นใยกับเรซินขึ้นรูป หลังจากขั้นตอนนี้ เส้นใยจะถูกทอเป็นผ้าคาร์บอนไฟเบอร์หรือผสมกับเรซินเพื่อขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ มันสามารถเป็นม้วนของด้ายเส้นใยต่อเนื่อง ผ้าทอของด้ายชนิดตาข่าย และผลิตภัณฑ์พรีพรีกกึ่งสำเร็จรูปสำหรับการใช้งาน การใช้พรีเพรกแพร่หลายไปทั่วโลก

เรซินเป็นสูตรของอีพ็อกซี่ร่วมกับสารเพิ่มความแข็งและสารเร่งแบบผง คนงานเทเรซินลงในเครื่องถ่ายทำ ซึ่งจะพิมพ์เรซินเป็นชั้นบางๆ ลงบนกระดาษ อีกเครื่องหนึ่งจะจัดระเบียบเส้นใยคาร์บอน 200 ถึง 300 เส้นให้เป็นใยคาร์บอน ความหนาของรางกำหนดความหนาของแผ่นพรีเพก

โดยทั่วไปแล้ว กระดาษเคลือบเรซินสองม้วนจะถูกติดตั้งเข้ากับเครื่องเคลือบเรซิน องค์ประกอบความร้อนทำให้เว็บอุ่นขึ้นเมื่อมันเข้าไปเพื่อช่วยให้เรซินดูดซึมได้ง่ายขึ้น จากนั้นใยคาร์บอนไฟเบอร์ที่อุ่นจะถูกประกบระหว่างกระดาษเคลือบเรซินสองแผ่น ด้วยลูกกลิ้งความร้อนแรงดันสูง เรซินจึงแทรกซึมเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์นับล้านเส้น

ในที่เย็น เรซินเหลวจะเปลี่ยนเป็นเจล เพื่อให้สามารถเอากระดาษออกในสถานีถัดไปได้ ในสถานีต่อไป ด้านบนของแผ่นพรีเพกถูกคลุมด้วยฟิล์มโพลีเอสเตอร์ หลังจากนั้นแผ่นจะถูกพันเป็นม้วน ในห้องทดลองของโรงงาน ช่างเทคนิคทำการทดสอบการควบคุมคุณภาพของตัวอย่างพรีเพก การทดสอบดังกล่าวช่วยให้มั่นใจได้ว่าคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรง ทนทาน และทนความร้อนได้อย่างเหมาะสม

ผู้ผลิตทั่วโลกต่างใช้เทคนิคต่างๆ ซึ่งเป็นความลับของบริษัท แต่ในความหมายกว้างๆ แล้ว กระบวนการสร้างคาร์บอนไฟเบอร์ที่กล่าวมาข้างต้นเป็นสิ่งที่ทุกคนปฏิบัติตาม