Comment est fabriquée la fibre de carbone ?

Les possibilités sont infinies pour ce qui peut être fabriqué à partir de fibre de carbone. Il est léger, solide et facile à manipuler dans à peu près n'importe quelle forme. La polyvalence de la fibre de carbone peut être attribuée à la fois à la façon dont elle est fabriquée et à partir de quoi elle est fabriquée. Décrivons comment, exactement, la fibre de carbone est fabriquée avant d'être utilisée pour créer votre prochain projet.

Matériaux

Le composant fondamental de la fibre de carbone est (vous l'aurez deviné) le carbone, combiné à des polymères organiques. La fibre de carbone est relativement nouvelle dans l'industrie manufacturière, avec en réalité seulement une poignée d'entreprises spécialisées dans la fabrication de ce matériau. Chaque fabricant varie légèrement dans ses formules et garde sa combinaison spécifique comme un secret commercial.

Cependant, il est entendu dans l'industrie que la fibre de carbone est généralement fabriquée à partir de polyacrylonitrile (PAN), de rayonne ou de brai de pétrole. Ces matériaux sont tous des polymères organiques, ce qui signifie qu'ils sont de longues chaînes de molécules liées entre elles par des atomes de carbone. Les matériaux spécifiques utilisés pour fabriquer les fibres de carbone ont un impact sur la qualité, la qualité du matériau et peuvent créer certains effets.

Traiter

Environ 90 pour cent de toutes les fibres de carbone sont produites par le traitement PAN. Nous allons nous concentrer sur ce matériau car il est de loin le plus courant. Pour le processus de fabrication de la fibre de carbone, le PAN est appelé le « précurseur » - la matière première utilisée pour construire les fibres de carbone.

• Stabilisation :Pour commencer, les fibres doivent être manipulées chimiquement pour créer une liaison en échelle plus stable thermiquement entre les molécules. Les fibres sont chauffées entre 390° et 590° F pendant une demi-heure à une heure et demie. Les fibres captent les molécules d'oxygène de l'air et réorganisent leur schéma de liaison atomique.
• Carbonisation :Une fois le matériau stabilisé, le précurseur est tiré en longs brins et chauffé à 1 830° – 5 500° F, cette fois entièrement privé d'oxygène. Sans oxygène, la chaleur extrême ne brûlera pas les fibres, mais fera plutôt vibrer violemment ses atomes et expulsera à peu près tous les atomes non carbonés. La carbonisation laisse de longues chaînes étroitement liées de presque tout le carbone.
• Traiter :Le processus de carbonisation laisse aux fibres une surface qui ne se lie pas bien aux époxydes et autres matériaux utilisés pour fabriquer le composite en fibre de carbone. Pour y remédier, la surface est légèrement oxydée. Cela permet d'obtenir deux choses. Premièrement, de meilleures propriétés de liaison chimique et deuxièmement, une surface gravée/rugueuse qui est meilleure pour la liaison mécanique. Bien que le processus d'oxydation puisse être complété de plusieurs manières, il doit être effectué avec soin pour éviter de minuscules défauts de surface qui pourraient entraîner une défaillance des fibres.
• Dimensionnement :La dernière étape de la fabrication de la fibre de carbone consiste à enduire les fibres afin qu'elles ne soient pas endommagées lors de l'enroulement ou du tissage - c'est ce qu'on appelle l'encollage. Les matériaux de revêtement varient et sont sélectionnés pour être compatibles avec l'adhésif utilisé pour former les matériaux composites. Quelques exemples de matériaux de revêtement sont l'époxyde, le polyester, le nylon, l'uréthane et plus encore. De là, les fibres sont ensuite torsadées ou tissées en cordes de différentes tailles.

Maintenant que vous en savez un peu plus sur la fabrication de la fibre de carbone, mettons-la au travail. Appelez-nous pour découvrir comment la fibre de carbone peut améliorer votre prochain projet et potentiellement vous faire économiser de l'argent !