Comment est fabriquée la fibre de carbone ?
Comment est fabriquée la fibre de carbone ?
La fibre de carbone est considérée comme le matériau de rêve de tout ingénieur car elle est légère et, en même temps, incroyablement durable. Il se compose de milliers de chaînes parallèles. Ces cordes peuvent être torsadées ou tissées ensemble dans des composites en fibre de carbone. La fibre de carbone est un matériau précieux car il est cinq fois plus résistant que l'acier.
Pour fabriquer de la fibre de carbone, une fibre plastique PAN est utilisée. Il est composé de milliers de filaments plus fins qu'un cheveu humain. Ils le modifient chimiquement pour former une chaîne d'atomes de carbone qui, à leur tour, sont utilisés pour le produit final. Il existe des machines spéciales dans lesquelles ils alignent des milliers de ces fibres. Après la machine, les fibres traversent un four d'oxydation pendant plusieurs minutes.
La température dans le four est d'environ 480 degrés F. En raison de cette température, les fibres captent les molécules d'oxygène de l'air. Ce processus réorganise la structure atomique des fibres et les rend résistantes à la chaleur. Au fur et à mesure que les fibres s'oxydent, elles changent de couleur et deviennent noires. Après avoir été oxydés, ils sont prêts pour le processus suivant, qui est la carbonisation.
Les fibres sont chauffées dans un mélange gazeux sans oxygène. Grâce à ce processus, les atomes non carbonés sont expulsés. Les atomes de carbone restants sont transformés en cristaux étroitement liés, parallèles à la longueur de la fibre. C'est là que le matériau tire sa force. Les fibres traversent ensuite un bain d'eau chargée électriquement qui borde la surface des fibres afin qu'elles absorbent mieux la résine.
Ensuite, une légère couche préliminaire de résine est appliquée, ce qui renforce la liaison chimique des fibres à la résine de moulage. Après ce processus, les fibres sont soit tissées dans un tissu en fibre de carbone, soit mélangées à de la résine pour mouler le produit. Il peut s'agir d'un rouleau de fil de fibres continues, d'un tissu tissé de fils de type maille et d'un produit préimprégné, semi-fini à utiliser. L'utilisation du préimprégné est répandue dans le monde entier.
La résine est une formule d'époxy couplée à des durcisseurs et accélérateurs en poudre. Les ouvriers versent la résine dans une machine à filmer, qui imprime la résine en une fine couche humide sur du papier. Une autre machine organise quant à elle 200 à 300 fibres de carbone en une nappe de fibres de carbone. L'épaisseur de la nappe détermine l'épaisseur de la feuille préimprégnée.
En règle générale, deux rouleaux de papier enduit de résine sont montés sur la machine d'imprégnation de résine. Un élément chauffant réchauffe la nappe à son entrée pour faciliter l'absorption de la résine. Ensuite, la nappe de fibres de carbone chauffée est prise en sandwich entre deux feuilles de papier enduit de résine. Grâce aux rouleaux chauffés à haute pression, la résine pénètre dans les millions de filaments de fibre de carbone.
Dans un lieu de refroidissement, la résine liquide se transforme en gel afin qu'à la station suivante, le papier puisse être retiré. Au poste suivant, le dessus de la feuille de préimprégné est recouvert d'un film polyester. Après cela, la feuille est enroulée en rouleau. Dans le laboratoire de l'usine, les techniciens effectuent des tests de contrôle qualité sur des échantillons de préimprégnés. De tels tests garantissent que la fibre de carbone offre une résistance, une durabilité et une résistance à la chaleur optimales.
Inutile de dire que les fabricants du monde entier utilisent diverses techniques qui sont des secrets d'entreprise, mais au sens large, le processus de création de fibre de carbone mentionné ci-dessus est celui que tout le monde suit.
