Kolfiber är ett högpresterande fibermaterial. Dess förberedelseprocess inkluderar huvudsakligen följande steg:
1.Råvaruval
Det huvudsakliga råmaterialet för kolfiber är polyakrylnitril, som är en syntetisk fiber.
Vissa andra råvaror som kolbeck, naturfibrer, kan också användas för att framställa kolfibrer.
2. Spinning
Prekursorn blandas med andra material och spins sedan till fibrer.
Fibrerna tvättas sedan och sträcks.
3. Stabilisering
Kolfiber måste förändras kemiskt före förkolning för att göra det mer termiskt stabilt genom att ändra dess linjära atombindningar till stegbindningar. Värm fibern i luft till 200-300 grader i cirka 30 minuter till 2 timmar. Denna uppvärmningsprocess tvingar kolatomer att absorbera syreatomer från luften och omarrangerar molekylerna till mer termiskt stabila bindningsmönster.
Denna exotermiska process måste kontrolleras noggrant för att förhindra överhettning av fibern. Det finns flera metoder som används för att stabilisera kolfiber.
4.Kolning
Efter att fibern är termiskt stabiliserad värms den upp till 1,000-3,000 grad i frånvaro av syre under flera minuter.
Bristen på syre hindrar fibrerna från att brinna vid så hög värme. Under denna process är det viktigt att hålla lufttrycket inuti ugnen högre än lufttrycket utanför ugnen, och att hålla fiberns inlopp och utlopp täta för att förhindra att syre kommer in i ugnen.
Vid denna höga temperatur driver fibern ut sina icke-kolatomer, och de återstående kolatomerna bildar tätt bundna kolkristaller.
Dessa kolkristaller är inriktade parallellt med kolfiberns långa axel.
5.Ytbehandling
Förkolningsprocessen ger fibern en slät yta som inte kan binda bra med epoxiharts och andra material som används för att tillverka kompositprodukter.
Därför är ytan lätt oxiderad. Oxidation ger ytan bättre kemiska bindningsegenskaper samtidigt som den etsar ytan för att tillåta kemikalier att bättre fästa på ytan.
Fibrer oxideras ibland genom att nedsänka dem i gaser som koldioxid, luft eller ozon, eller i vätskor som salpetersyra eller natriumhypoklorit. Andra gånger uppnås oxidation genom elektrolys genom att doppa positivt laddade fibrer i ett bad av ledande material.
Oavsett vilken ytbehandlingsmetod som används är det avgörande att det utförs under noggrann övervakning av experter för att förhindra införandet av ytfel som kan leda till materialfel.
6. Storlek
När de väl oxiderats lindas fibrerna in för att förhindra skador när de lindas upp på spolar eller vävs in i tyg.
Beläggningsprocessen kallas limning, och limningsmaterialet är noggrant utvalt för att vara kompatibelt med det lim som används för att bilda kompositstrukturen.
Beläggningsmaterial kan innefatta polyester, nylon, uretan eller epoxi.
Det bör noteras att beredningsprocessen för kolfiber är relativt komplex och kräver strikt processkontroll och utrustningsvillkor för att säkerställa att kolfibern har bra prestanda och kvalitet.
