Kolfiber
Kolfiber är ett armeringsmaterial som består av tunna dragna trådar av kol, vävda eller tvinnade till mattor, vävar eller band. Fiberkompositer armerade med kolfiber är exklusiva material som karakteriseras av mycket hög styvhet, hög hållfasthet och låg vikt. Vid samma massa har kolfiber ungefär fyra gånger så stor hållfasthet som stål.
Materialegenskaper
Typiska egenskaper för kolfiber inom kvalitetsklassningen standard:
- Densitet: 1,77g/cm^3
- Hårdhet: över 2,5 moh
- Längdutvidgningskoeffiecient: 10^-6 °C-1. längst fibrerna -0,6- -1,6 tvärs fibrerna 7- 10
- Värmeledningsförmåga: Okänd
- Resistans: Okänd
- Sträckgräns: 1,2-1,7%
- Draghållfasthet: 3200-4000 MPa
- E-modul, drag: <265 GPa
Användning
Kolfiber används tillsammans med epoxi, polyester eller vinylester för att tillverka lätta och starka konstruktioner till bilar, båtar, cyklar, fiskespön, flygplan, golfklubbor, helikoptrar, hjälmar, skidor, surfbräden, tennisracketar, vapen och mycket annat. Jämfört med glasfiber är kolfiber lättare, styvare men har sämre slagtålighet och används därför ofta tillsammans med aramidfiber. Kolfiber har blivit mycket populärt i laminat på grund av den höga styvhet som kan uppnås. Fördelen gentemot metall är att den inte rostar, en nackdel är att sprickbildning emellan olika lager kan uppstå.
Framställning
Processen för att tillverka kolfiber är både kemisk och mekanisk. Fibrer av kol upphettas först utan kontakt med syre, vilket gör att de inte kan brinna. Istället vibrerar fibrerna så våldsamt att de flesta icke kolatomer stöts ut. Ur processen som kallas förkolning bildas fibrer bestående av långa, tätt sammankopplade kedjor av kolatomer med endast några få återstående kolväten. Akrylnitrilplast-pulver blandas med en annan plast såsom metylakrylat eller metylmetakrylat, och reagerar med en katalysator för att bilda en polyakrylnitrilplast. Plast spolas sedan i fibrerna med hjälp av en av flera olika metoder. Plasten kan t.ex. blandas med kemikalier och pumpas genom små strålar i ett kemiskt bad eller kylskåpskammare där plasten koagulerar och stelnar i fibrer. Fibrerna tvättas sedan och sträcks ut till önskad fiberdiameter.
Historia
En form av kolfiber användes redan i slutet av 1800-talet som glödtråd i Thomas Edisons glödlampa. Då var fibrerna cellulosa-baserade vilket inte var lika intressant som dagens oljebaserade kolfiber då de inte hade lika hög hållfasthet. Det första högpresterande kolfibermaterialet kom i slutet av 1950-talet. Det tillverkades genom upphettning och förkolning av viskos och precis som tidigare material var det cellulosabaserat, så det hade fortfarande inte lika hög hållfasthet som dagens kolfiber.
Pris
Kolfiber finns i kvalitetsklassningarna: Standard, HS, IM, HM och UHM. Priset på kolfiberprodukter varierar stort och går inte säga exakt, men oftast ligger priset mellan alldeles för mycket och svindyrt. Kolfiberväv, vilket står för en bråkdel av kostnaden av en färdig produkt i kolfiberkomposit, finns i Sverige för ungefär 1000 kronor för 2 kvadratmeter, vilket väger cirka 400 gram. Om man skulle göra ett ungefärligt kilopris för kolfiberväv skulle det ligga på 2500 kronor.