4M demuestra producción de fibra de carbono de gran diámetro con tecnología de oxidación por plasma

4M Carbon Fiber Corp. (Knoxville, Tennessee, EE. UU.) anunció el 23 de abril que ha producido una fibra de carbono de filamentos con diámetro relativamente grande usando su tecnología patentada de oxidación por plasma con un precursor de poliacrilonitrilo (PAN) de grado textil suministrado por uno de sus socios, Dralon GmbH (Dormagen, Alemania).

4M y Dralon co-desarrollaron el precursor PAN de grado textil y bajo coste capaz de producir una fibra de carbono 10K con filamentos de unos 9,6 µm de diámetro (comparado con 6-7 µm en fibras típicas). En trabajo preliminar con el precursor, 4M dice que ha logrado un tiempo de residencia para la fase de oxidación durante la fabricación de fibra de carbono de solo 52 minutos. 4M dice que esto es considerablemente más rápido que la oxidación convencional de precursores PAN comerciales (de diámetro menor). 4M dice que el trabajo continúa con el PAN de grado textil para mejorar aún más las propiedades del material y optimizar el proceso.

4M señala que hasta ahora, las fibras de carbono de gran diámetro no se han producido a escala, principalmente debido a desafíos relacionados con la etapa de oxidación. 4M dice que usando tecnología de oxidación convencional, los filamentos más grandes requieren largos tiempos de residencia y energía adicional, lo que crea una fibra de carbono que no es económicamente viable. Además, dice 4M, las fibras de carbono de gran diámetro tienden a producir un rendimiento inferior como resultado de defectos introducidos durante la oxidación convencional. Por estas razones, dice 4M, los fabricantes de fibra de carbono no ofrecen fibras de carbono comerciales de gran diámetro.

Las ventajas de una fibra de carbono de gran diámetro son menor coste y mejor rendimiento, dice 4M. Un filamento de mayor diámetro introduce ahorros de coste a lo largo del proceso de fabricación, desde la producción de precursor hasta la conversión a fibra de carbono, más fácilmente visto en un mayor rendimiento másico, afirma la compañía. Combine este ahorro con el precursor de bajo coste que Dralon normalmente produce, y el ahorro total de coste se vuelve significativo.

Las fibras de carbono son conocidas por su alta resistencia a tracción, pero no son particularmente fuertes en compresión, especialmente comparadas con fibras de vidrio. Sin embargo, dice 4M, las fibras de carbono de mayor diámetro pueden tener una resistencia a compresión significativamente mayor. Avances en este aspecto podrían permitir nuevas aplicaciones así como crecimiento en mercados existentes, como palas de turbinas eólicas.