La produzione di fibra di carbonio è il processo di creazione di plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP). I prodotti realizzati in fibra di carbonio offrono uno dei più alti rapporti resistenza-peso di qualsiasi materiale e offrono anche proprietà termiche e conduttive superiori. Questa elevata resistenza e peso ridotto rende la produzione di fibra di carbonio una scelta popolare nei settori aerospaziale, marittimo e degli articoli sportivi. Alcune miscele di materiali in fibra di carbonio possono anche essere chiamate grafite.
Il processo di produzione della fibra di carbonio inizia quando i produttori trasformano le materie prime in sottili filamenti di carbonio. Iniziano con una base di catrame di carbone, o pece, che viene utilizzata per realizzare prodotti in fibra di carbonio di fascia bassa. Per i prodotti di alta qualità, i produttori iniziano con un materiale di base di poliacrilonitrile, costituito da propilene e ammoniaca. Dopo che questo materiale di base è stato riscaldato più volte, cambia drasticamente le strutture. Alla fine, il materiale si trasforma in una catena di molecole di carbonio e tutte le altre molecole cadono.
Queste molecole di carbonio vengono miscelate con sostanze chimiche e soggette a un processo noto come filatura a umido. Durante la filatura a umido, la miscela di carbonio liquido passa attraverso uno stampo noto come filiera, che presenta molti piccoli fori. La filiera forma il materiale in lunghi e sottili filamenti di carbonio. Mescolando questi filamenti con resine epossidiche o altre resine, i produttori possono produrre CFRP.
La produzione della fibra di carbonio è abbastanza precisa e anche un piccolo cambiamento durante la produzione può avere un impatto sulla qualità del prodotto. Ogni impianto di produzione di fibra di carbonio utilizza la propria miscela unica di materiali di base, prodotti chimici e intervalli di temperatura durante questo processo di produzione. Ciò porta a sottili differenze tra i materiali in fibra di carbonio da un produttore all’altro.
I produttori modellano la fibra di carbonio in una varietà di prodotti utilizzando diversi tipi di processi di produzione. Possono creare stampi in fibra di vetro o metallo per fondere singole parti. Le plastiche rinforzate con fibra di carbonio fusa sono spesso stratificate con fogli di rete per una maggiore resistenza e stabilità durante il processo di stampaggio. Le aziende possono anche estrudere plastica in fibra di carbonio fusa attraverso uno stampo in acciaio per formare forme diverse.
Dalla sua invenzione a metà del XX secolo, la produzione di fibra di carbonio è stata utilizzata per produrre aerei, barche e automobili. Da quel momento, è stato anche ampiamente utilizzato per produrre articoli sportivi come biciclette, racchette da tennis e mazze d’oro. All’inizio del 20° secolo, l’industria dell’energia eolica era diventata il più grande consumatore mondiale di fibra di carbonio, che viene utilizzata per realizzare turbine eoliche su larga scala.