คาร์บอนไฟเบอร์ทำอย่างไร?
คาร์บอนไฟเบอร์ถือเป็นวัสดุในฝันของวิศวกรทุกคน เพราะมีน้ำหนักเบาแต่มีความทนทานสูง ประกอบด้วยสตริงคู่ขนานนับพัน เกลียวเหล่านี้สามารถบิดหรือทอเป็นวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ได้ คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุที่มีค่าอย่างยิ่งเพราะแข็งแรงกว่าเหล็กถึงห้าเท่า

สำหรับการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์จะใช้เส้นใยพลาสติก PAN ประกอบด้วยเส้นใยหลายพันเส้นที่บางกว่าเส้นผมมนุษย์ พวกเขาเปลี่ยนแปลงทางเคมีเพื่อสร้างสายโซ่ของอะตอมของคาร์บอน ซึ่งจะนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย มีเครื่องจักรพิเศษที่สามารถจัดเรียงเส้นใยเหล่านี้ได้หลายพันเส้น หลังจากเครื่องจักร เส้นใยจะผ่านเตาอบออกซิเดชั่นไม่กี่นาที

อุณหภูมิในเตาอบประมาณ 480 องศาฟาเรนไฮต์ เนื่องจากอุณหภูมินี้ เส้นใยจะดูดซับโมเลกุลออกซิเจนจากอากาศ กระบวนการนี้จะจัดเรียงโครงสร้างอะตอมของเส้นใยใหม่ ทำให้ทนทานต่อความร้อน เมื่อเส้นใยออกซิไดซ์จะเปลี่ยนสีและเปลี่ยนเป็นสีดำ หลังจากเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน พวกมันพร้อมสำหรับกระบวนการถัดไป คาร์บอไนเซชัน

เส้นใยได้รับความร้อนในส่วนผสมของก๊าซที่ปราศจากออกซิเจน เนื่องจากกระบวนการนี้ อะตอมที่ไม่ใช่คาร์บอนจึงถูกไล่ออก อะตอมของคาร์บอนที่เหลือจะเปลี่ยนเป็นผลึกที่มีพันธะแน่นซึ่งวิ่งขนานไปกับความยาวของเส้นใย นี่คือจุดที่วัสดุได้รับความแข็งแรง จากนั้นเส้นใยจะวิ่งผ่านอ่างน้ำที่มีประจุซึ่งจะเกาะขอบพื้นผิวของเส้นใยเพื่อให้ดูดซับเรซินได้ดีขึ้น

ถัดไป เคลือบเรซินรองพื้นแบบอ่อนเพื่อเสริมพันธะเคมีของเส้นใยกับเรซินขึ้นรูป หลังจากขั้นตอนนี้ เส้นใยจะถูกทอเป็นผ้าใยคาร์บอนหรือผสมกับเรซินเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ มันสามารถเป็นม้วนเส้นใยต่อเนื่อง ผ้าทอของเส้นร่างแหและผลิตภัณฑ์พรีพรีก ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปพร้อมใช้ การใช้พรีเพรกแพร่หลายไปทั่วโลก

เรซินนี้เป็นสูตรของอีพอกซีเรซินที่มีสารเพิ่มความแข็งแบบผงและตัวเร่งปฏิกิริยา คนงานเทเรซินลงในเครื่องสร้างฟิล์ม ซึ่งจะพิมพ์เรซินในชั้นบางๆ ที่เปียกบนกระดาษ ในขณะเดียวกัน เครื่องจักรอีกเครื่องหนึ่งจะจัดเรียงเส้นใยคาร์บอน 200 ถึง 300 เส้นเป็นใยคาร์บอน ความหนาของรางกำหนดความหนาของพรีเพก

โดยทั่วไปแล้ว กระดาษเคลือบเรซินสองม้วนจะติดตั้งบนเครื่องเคลือบเรซิน องค์ประกอบความร้อนทำให้ใยร้อนขณะที่มันเข้ามาเพื่อช่วยให้การดูดซึมเรซินง่ายขึ้น จากนั้น ตาข่ายคาร์บอนไฟเบอร์ที่อุ่นจะถูกประกบระหว่างกระดาษเคลือบเรซินสองแผ่น ด้วยลูกกลิ้งความร้อนแรงดันสูง เรซินจึงแทรกซึมเข้าไปในเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์หลายล้านเส้น

เมื่อเย็นตัวลง เรซินเหลวจะเปลี่ยนเป็นเจล เพื่อให้สามารถดึงกระดาษออกในสถานีถัดไปได้ ในสถานีต่อไป ด้านบนของแผ่นพรีเพกถูกปิดด้วยฟิล์มไมลาร์ หลังจากนั้นแผ่นจะถูกม้วนเป็นม้วน ในห้องปฏิบัติการของโรงงาน ช่างเทคนิคจะทำการทดสอบการควบคุมคุณภาพของตัวอย่างพรีเพก การทดสอบดังกล่าวทำให้มั่นใจได้ว่าคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรง ทนทาน และทนความร้อนได้อย่างเหมาะสม

ผู้ผลิตทั่วโลกต่างใช้เทคนิคต่างๆ ที่เป็นความลับของบริษัท แต่โดยภาพรวมแล้ว กระบวนการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ดังกล่าวเป็นสิ่งที่ทุกคนปฏิบัติตาม