¿Cómo se fabrica la fibra de carbono?

Las posibilidades son infinitas para lo que se puede hacer con fibra de carbono. Es ligero, resistente y fácil de manipular en casi cualquier forma. La versatilidad de la fibra de carbono se puede atribuir tanto a cómo está hecha como de qué está hecha. Analicemos exactamente cómo se fabrica la fibra de carbono antes de utilizarla para crear su próximo proyecto.

Materiales

El componente fundamental de la fibra de carbono es (lo adivinaste) el carbono, combinado con polímeros orgánicos. La fibra de carbono es relativamente nueva en la industria manufacturera, y en realidad solo hay un puñado de empresas que se especializan en la fabricación del material. Cada fabricante varía ligeramente en sus fórmulas y guarda su combinación específica como un secreto comercial.

Sin embargo, en la industria se entiende que la fibra de carbono se fabrica generalmente con poliacrilonitrilo (PAN), rayón o brea de petróleo. Todos estos materiales son polímeros orgánicos, lo que significa que son largas cadenas de moléculas unidas por átomos de carbono. Los materiales específicos utilizados para fabricar las fibras de carbono afectan la calidad y el grado del material y pueden crear ciertos efectos.

Proceso

Aproximadamente el 90 por ciento de todas las fibras de carbono se producen mediante el procesamiento de PAN. Nos centraremos en este material, ya que es, con mucho, el más común. Para el proceso de fabricación de fibra de carbono, el PAN se denomina "precursor", la materia prima que se utiliza para construir las fibras de carbono.

• Estabilizador :Para empezar, las fibras deben manipularse químicamente para crear un enlace en escalera más estable térmicamente entre las moléculas. Las fibras se calientan entre 390 ° y 590 ° F durante media hora a hora y media. Las fibras recogen moléculas de oxígeno del aire y reorganizan su patrón de enlace atómico.
• Carbonizado :Después de que el material se ha estabilizado, el precursor se tira en hebras largas y se calienta a 1.830 ° - 5.500 ° F, esta vez privado por completo de oxígeno. Sin oxígeno, el calor extremo no quemará las fibras, sino que hará que sus átomos vibren violentamente y expulsen casi todos los átomos que no son de carbono. La carbonización deja cadenas largas y fuertemente unidas de casi todo el carbono.
• Tratamiento :El proceso de carbonización deja las fibras con una superficie que no se adhiere bien a los epóxicos y otros materiales utilizados para fabricar el compuesto de fibra de carbono. Para remediar esto, la superficie se oxida ligeramente. Esto logra dos cosas. Primero, mejores propiedades de unión química y segundo, una superficie rugosa / grabada que es mejor para la unión mecánica. Si bien el proceso de oxidación se puede completar de varias maneras, debe realizarse con cuidado para evitar pequeños defectos superficiales que podrían provocar fallas en la fibra.
• Tamaño :El paso final en la fabricación de fibra de carbono es recubrir las fibras para que no se dañen durante el bobinado o el tejido; esto se llama apresto. Los materiales de revestimiento varían y se seleccionan para que sean compatibles con el adhesivo utilizado para formar materiales compuestos. Algunos ejemplos de materiales de revestimiento son epoxi, poliéster, nailon, uretano y más. A partir de aquí, las fibras se retuercen o tejen en cuerdas de varios tamaños.

Ahora que sabe un poco más sobre cómo se fabrica la fibra de carbono, pongámoslo a trabajar. ¡Llámenos para conocer cómo la fibra de carbono puede mejorar su próximo proyecto y potencialmente ahorrarle dinero también!