Come è fatta la fibra di carbonio?
Come è fatta la fibra di carbonio?
La fibra di carbonio è considerata il materiale dei sogni di ogni ingegnere in quanto è leggera e, allo stesso tempo, incredibilmente resistente. Consiste di migliaia di stringhe parallele. Queste corde possono essere attorcigliate o intrecciate insieme in compositi in fibra di carbonio. La fibra di carbonio è un materiale così prezioso perché è cinque volte più resistente dell'acciaio.
Per realizzare la fibra di carbonio viene utilizzata una fibra PAN di plastica. È composto da migliaia di filamenti più sottili di un capello umano. Lo alterano chimicamente per formare una catena di atomi di carbonio che a loro volta vengono utilizzati per il prodotto finale. Ci sono macchine speciali in cui allineano migliaia di queste fibre. Dopo la macchina, le fibre viaggiano attraverso un forno di ossidazione per diversi minuti.
La temperatura nel forno è di circa 480 gradi F. A causa di questa temperatura, le fibre raccolgono molecole di ossigeno dall'aria. Questo processo riorganizza la struttura atomica delle fibre e le rende resistenti al calore. Quando le fibre si ossidano, cambiano colore e diventano nere. Dopo essere stati ossidati, sono pronti per il processo successivo, che è la carbonizzazione.
Le fibre vengono riscaldate in una miscela di gas priva di ossigeno. Grazie a questo processo, gli atomi non di carbonio vengono espulsi. I restanti atomi di carbonio vengono trasformati in cristalli strettamente legati, che corrono paralleli alla lunghezza della fibra. È qui che il materiale ottiene la sua forza. Le fibre viaggiano quindi attraverso un bagno di acqua caricata elettricamente che borda la superficie delle fibre in modo che assorbano meglio la resina.
Successivamente, viene applicato un leggero strato preliminare di resina, che rafforza il legame chimico delle fibre con la resina da stampaggio. Dopo questo processo, le fibre vengono tessute in un tessuto in fibra di carbonio o mescolate con resina per modellare il prodotto. Può essere un rotolo di filo di fibra continuo, tessuto di fili tipo maglia e un prodotto prepreg, semilavorato per l'uso. L'uso del prepreg è diffuso in tutto il mondo.
La resina è una formula di resina epossidica accoppiata con indurenti e acceleranti in polvere. I lavoratori versano la resina in una macchina filmatrice, che stampa la resina in un sottile strato umido sulla carta. Un'altra macchina nel frattempo organizza da 200 a 300 fibre di carbonio in un nastro di fibra di carbonio. Lo spessore del nastro determina lo spessore del foglio prepreg.
Tipicamente, due rotoli di carta resinata sono montati sulla macchina per l'impregnazione della resina. Un elemento riscaldante riscalda il nastro mentre entra per facilitare l'assorbimento della resina. Quindi, il nastro di fibra di carbonio riscaldato viene inserito tra due fogli di carta resinata. Grazie ai rulli riscaldati ad alta pressione, la resina penetra nei milioni di filamenti di fibra di carbonio.
In un luogo di raffreddamento, la resina liquida si trasforma in un gel in modo che nella stazione successiva la carta possa essere rimossa. Nella stazione successiva, la parte superiore del foglio prepreg è ricoperta da un film di poliestere. Successivamente, il foglio viene avvolto in un rotolo. Nel laboratorio della fabbrica, i tecnici eseguono test di controllo qualità sui campioni di prepreg. Tali test assicurano che la fibra di carbonio fornisca forza, durata e resistenza al calore ottimali.
Inutile dire che i produttori di tutto il mondo impiegano varie tecniche che sono segreti aziendali, ma in senso lato, il suddetto processo di creazione della fibra di carbonio è quello che tutti seguono.
