איך מיוצרים סיבי פחמן?
איך מיוצרים סיבי פחמן?
סיבי פחמן נחשבים לחומר החלומות של כל מהנדס מכיוון שהוא קל משקל ובו בזמן עמיד להפליא. הוא מורכב מאלפי מיתרים מקבילים. מיתרים אלה יכולים להיות מסובבים או לארוג יחד לתוך חומרים מרוכבים סיבי פחמן. סיבי פחמן הם חומר כה יקר כי הוא חזק פי חמישה מפלדה.
לייצור סיבי פחמן משתמשים בסיבי PAN מפלסטיק. הוא מורכב מאלפי חוטים שהם דקים יותר משערת אדם. הם משנים אותו כימית ליצירת שרשרת של אטומי פחמן אשר בתורם מנוצלים לתוצר הסופי. ישנן מכונות מיוחדות בהן הן מסדרות אלפי סיבים אלו. לאחר המכונה, הסיבים עוברים דרך תנור חמצון למשך מספר דקות.
הטמפרטורה בתנור היא בסביבות 480 מעלות F. בגלל טמפרטורה זו, הסיבים קולטים מולקולות חמצן מהאוויר. תהליך זה מסדר מחדש את המבנה האטומי של הסיבים והופך אותם לעמידים בפני חום. כשהסיבים מתחמצנים, הם משנים את צבעם ומשחירים. לאחר חמצון, הם מוכנים לתהליך הבא, שהוא הפחממה.
הסיבים מחוממים בתערובת גז נטולת חמצן. הודות לתהליך זה, האטומים שאינם פחמן נפלטים. אטומי הפחמן הנותרים הופכים לגבישים המחוברים בחוזקה, במקביל לאורכו של הסיב. זה המקום שבו החומר מקבל את כוחו. לאחר מכן הסיבים עוברים דרך אמבט של מים טעונים חשמלית שמקצפת את פני השטח של הסיבים כך שהם יספגו טוב יותר שרף.
לאחר מכן, מורחים שכבה ראשונית קלה של שרף, המחזקת את הקשר הכימי של הסיבים לשרף היצוק. לאחר תהליך זה, הסיבים נארגים לתוך בד סיבי פחמן או מעורבבים עם שרף כדי לעצב את המוצר. זה יכול להיות גליל של חוט סיבים רציף, בד ארוג מחוטים מסוג רשת, ומוצר prepreg, חצי גמור לשימוש. השימוש ב-prepreg נפוץ ברחבי העולם.
השרף הוא נוסחה של אפוקסי בשילוב עם אבקת מקשים ומאיצים. העובדים יוצקים את השרף למכונת צילומים, שמדפיסה את השרף לשכבה דקה רטובה על נייר. מכונה אחרת מארגנת בינתיים 200 עד 300 סיבי פחמן לרשת סיבי פחמן. עובי הרשת קובע את עובי יריעת ה-prepreg.
בדרך כלל, שני גלילים של נייר מצופה שרף מותקנים על מכונת הספגה שרף. גוף חימום מחמם את הרשת עם כניסתו כדי להקל על ספיגת השרף. לאחר מכן, רשת סיבי הפחמן המחוממת נכרכת בין שני גיליונות של נייר מצופה שרף. הודות לגלילים המחוממים בלחץ גבוה, השרף חודר למיליוני חוטי סיבי הפחמן.
במקום קירור, השרף הנוזלי הופך לג'ל כך שבתחנה הבאה ניתן להסיר את הנייר. בתחנה הבאה, החלק העליון של יריעת ה-prepreg מכוסה בסרט פוליאסטר. לאחר מכן, הסדין כרוך לגליל. במעבדת המפעל, טכנאים מבצעים בדיקות בקרת איכות על דגימות קדם-פרג. בדיקה כזו מבטיחה שסיבי פחמן מספקים חוזק אופטימלי, עמידות ועמידות בחום.
מיותר לציין שיצרנים ברחבי העולם משתמשים בטכניקות שונות שהן סודות של החברה, אבל במובן הרחב, התהליך שהוזכר לעיל של יצירת סיבי פחמן הוא זה שכולם עוקבים אחריו.
