La fibra de carbono es uno de los materiales más populares elegidos para reemplazar los metales, la madera y los plásticos. Probablemente haya visto videos de hierro líquido que se vierte al rojo vivo de un horno en un molde. O gránulos de plástico derretido que se extruyen en el molde de su forma que pronto se enfriará. Es relativamente fácil comprender el proceso de fabricación de estos materiales de construcción de productos comunes en comparación con la ciencia necesaria para fabricar fibra de carbono.
Las materias primas de fibra de carbono:
Aproximadamente el 90 % de la fibra de carbono que se produce hoy en día está hecha de poliacilonitrilo (PAN), un polímero orgánico caracterizado por largas cadenas de moléculas unidas entre sí por, como era de esperar , átomos de carbono. Durante el proceso de producción, se utilizan diversos gases y líquidos para provocar una reacción con la fibra. También es posible que escuche el término "precursores" para describir las materias primas. Muchos de los procesos y composiciones exactos que se utilizan para fabricar los diferentes grados y tipos de fibra de carbono se consideran secretos comerciales.
Los 5 pasos básicos en la fabricación de fibra de carbono:
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- Spinning – PAN se mezcla con una variedad de ingredientes y se hila en fibras que luego se lavan y se estiran al diámetro de fibra deseado. Esto proporciona la base para la formación de cristales de carbono estrechamente unidos después de la carbonización.
- Estabilizando – Las fibras sufren alteración química para estabilizar la unión. Las reacciones químicas son complejas e involucran varios pasos y una variedad de equipos.
- carbonización – Las fibras estabilizadas se calientan a temperaturas muy altas en un horno sin oxígeno. Los átomos que no son de carbono son expulsados y los átomos de carbono restantes forman cristales de carbono estrechamente unidos que se alinean a lo largo del eje de la fibra.
- Tratamiento de superficies – La superficie de las fibras luego se oxida para mejorar las propiedades de unión con epoxis. Este proceso debe controlarse cuidadosamente para evitar la formación de pequeños defectos en la superficie que podrían causar fallas en la fibra.
- Guía de Tallas – Las fibras se recubren normalmente con epoxi o poliéster y luego se enrollan en un carrete llamado bobina. Luego, las bobinas se cargan en una máquina de hilar que retuerce las fibras en hilos de diferentes tamaños.
Prepeg es el nombre que se le da a los composites que han sido preimpregnados con resinas epoxi activadas que contienen un elemento endurecedor. Prepreg se ha convertido en una opción popular para los fabricantes porque es fácil de administrar, manipular y moldear. Se puede cortar fácilmente y colocar con precisión en moldes detallados, lo que es ideal para piezas pequeñas y complejas. La facilidad y precisión del corte del preimpregnado también ayuda a reducir los desechos y mejorar la eficiencia.
La mayor parte de la fibra de carbono preimpregnada se fabrica en rollos que se mantienen refrigerados para conservar su vida útil. Si se deja a temperatura ambiente durante un período prolongado, el preimpregnado se volvería quebradizo e inutilizable. El producto de fibra de carbono se moldea y embolsa, luego se coloca en un autoclave a alta presión y calor para garantizar un curado y una unión adecuados.
Resumen:
Con una relación resistencia-peso cinco veces superior a la del acero, las ventajas de la fibra de carbono son numerosas y sus aplicaciones ilimitadas. Para ver cómo se fabrica un producto innovador con fibra de carbono preimpregnada, vea este vídeo.
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