Das Herstellungsverfahren für Kohlefasern umfasst im Wesentlichen die folgenden Schritte:
Rohmaterialverarbeitung: Die Herstellung von Kohlenstofffasern beginnt normalerweise mit Fasern auf Polyacrylnitrilbasis (PAN). Diese Fasern werden durch Prozesse wie Polymerisation, Entgasung, Dosierung, Spinnen, Ziehen, Waschen, Ölen, Trocknen und Sammeln zu „Mutter“-Polyacrylnitrilfasern oder Vorläufern verarbeitet.
Oxidation und Karbonisierung: Der Vorläufer wird dann in einen Oxidationsofen gegeben, wo er bei 200-300 Grad oxidiert wird, und dann in einem Karbonisierungsofen bei 1000-2000 Grad karbonisiert. Bei diesem Prozess werden Nicht-Kohlenstoffatome ausgeschlossen, sodass sich die Kohlenstoffatome zu einer kompakten Kohlenstoffkristallstruktur neu anordnen können.
Oberflächenbehandlung: Die karbonisierten Fasern werden einer Oberflächenbehandlung unterzogen, beispielsweise einer Glättung der Oberfläche durch ein elektrifiziertes Wasserbecken, damit das nachfolgende Harz besser haften kann.
Beschichten und Wickeln: Die Fasern werden mit Harz beschichtet, was nicht nur die chemische Bindung zwischen den Fasern und dem Formharz stärkt, sondern auch das Aufwickeln der Kohlenstofffasern auf eine Form oder das Verweben zu einem Kohlenstofffasergewebe ermöglicht.
Aushärtungsformung: Das Harz wird durch Erhitzen und Druck ausgehärtet, um ein kohlenstofffaserverstärktes Verbundmaterial zu bilden. Dieser Schritt kann verschiedene Formgebungsverfahren wie Pultrusion, Filamentwicklung, RTM usw. umfassen.
Prüfung und Qualitätssicherung: Abschließend werden die fertigen Kohlefaserprodukte Zugfestigkeitstests und anderen damit verbundenen Tests unterzogen, um sicherzustellen, dass die Produkte die erforderlichen Festigkeits- und Leistungsstandards erfüllen.
Dieser Prozess umfasst mehrere Schritte wie Hochtemperaturbehandlung, chemische Behandlung und mechanische Bearbeitung. Das Endprodukt weist Eigenschaften wie hohe Festigkeit, geringe Dichte und hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf.