Hogyan készül a szénszál?
Hogyan készül a szénszál?
A szénszálat minden mérnök álomanyagának tartják, mivel könnyű, ugyanakkor hihetetlenül tartós. Több ezer párhuzamos karakterláncból áll. Ezek a húrok összecsavarhatók vagy szőhetők szénszálas kompozitokká. A szénszál azért ilyen értékes anyag, mert ötször erősebb, mint az acél.
A szénszál előállításához műanyag PAN szálat használnak. Több ezer szálból áll, amelyek vékonyabbak, mint egy emberi haj. Kémiailag megváltoztatják szénatomok láncát képezve, amelyet viszont a végtermékhez használnak fel. Vannak speciális gépek, amelyekben több ezer ilyen szálat sorakoznak fel. A gép után a szálak néhány percig egy oxidációs kemencén haladnak keresztül.
A sütő hőmérséklete körülbelül 480 F. Emiatt a hőmérséklet miatt a rostok oxigénmolekulákat vesznek fel a levegőből. Ez a folyamat átrendezi a szálak atomi szerkezetét, és hőállóvá teszi őket. Ahogy a szálak oxidálódnak, színük megváltozik és feketévé válnak. Az oxidáció után készen állnak a következő folyamatra, amely a karbonizáció.
A szálakat oxigénmentes gázkeverékben hevítik. Ennek a folyamatnak köszönhetően a nem szénatomok kilökődnek. A fennmaradó szénatomok szorosan kötődő kristályokká alakulnak, amelyek párhuzamosan futnak a szál hosszával. Itt kapja meg az anyag erejét. A szálak ezután elektromosan töltött vízfürdőn haladnak keresztül, amely a szálak felületét szegélyezi, így jobban felszívják a gyantát.
Ezután egy könnyű előzetes gyantaréteget visznek fel, amely megerősíti a szálak kémiai kötődését a formázógyantához. Ezt az eljárást követően a szálakat vagy szénszálas szövetté szövik, vagy gyantával keverik össze a termék formázásához. Ez lehet egy tekercs folytonos szál szálból, háló típusú szálakból szövött szövet és egy prepreg termék, felhasználásra félkész. A prepreg alkalmazása világszerte elterjedt.
A gyanta egy epoxi képlet, amely por alakú keményítőkkel és gyorsítókkal párosul. A munkások a gyantát egy fóliázógépbe öntik, amely a gyantát vékony, nedves rétegben nyomtatja papírra. Egy másik gép eközben 200-300 szénszálat rendez szénszálas hálóba. A szövedék vastagsága határozza meg a prepreg lemez vastagságát.
Általában két tekercs gyantával bevont papírt szerelnek fel a gyantával impregnáló gépre. Egy fűtőelem felmelegíti a szövedéket, amikor az belép, hogy megkönnyítse a gyanta felszívódását. Ezután a felmelegített szénszálas hálót két gyantával bevont papírlap közé helyezik. A nagynyomású fűtött görgőknek köszönhetően a gyanta behatol a szénszálas szálak milliói közé.
Hűtő helyen a folyékony gyanta géllé alakul, így a következő állomáson a papír eltávolítható. A következő állomáson a prepreg lap tetejét poliészter fóliával borítják. Ezt követően a lapot tekercsbe tekerjük. A gyár laboratóriumában a technikusok minőség-ellenőrzési vizsgálatokat végeznek prepreg mintákon. Az ilyen vizsgálatok biztosítják, hogy a szénszál optimális szilárdságot, tartósságot és hőállóságot biztosítson.
Mondanunk sem kell, hogy a gyártók szerte a világon különféle technikákat alkalmaznak, amelyek vállalati titkok, de tágabb értelemben a fent említett szénszál-készítési folyamatot mindenki követi.
