Kulfiber er nøjagtigt hvordan det lyder - fiber lavet af kulstof. Men disse fibre er kun en base. Hvad der almindeligvis benævnes kulfiber, er et materiale, der består af meget tynde filamenter af carbonatomer. Når den er bundet sammen med plastpolymerharpiks ved varme, tryk eller i vakuum a kompositmateriale dannes, der er både stærk og let.
Meget som klæde, bæverdamme eller en rottingstol er styrken af kulfiber i vævet. Jo mere kompleks vævet er, jo mere holdbart er kompositten. Det er nyttigt at forestille sig en trådskærm, der er vævet sammen med en anden skærm i en vinkel, og en anden i en lidt anden vinkel og så videre med hver ledning i hver skærm lavet af kulfiber strenge. Forestil dig nu dette net af skærme, der er gennemvævet i flydende plast, og derefter presset eller opvarmet, indtil materialet smelter sammen. Vinklen på vævet såvel som vinklen harpiks brugt sammen med fiberen, vil bestemme styrken af den samlede komposit. Harpiksen er oftest epoxy, men kan også være termoplastisk, polyurethan, vinylester eller polyester.
Alternativt kan en støbeform støbes, og carbonfibrene påføres derpå. Det kulfiberkomposit får derefter lov til at hærde, ofte ved en vakuumproces. I denne metode anvendes formen til at opnå den ønskede form. Denne teknik foretrækkes til ukomplicerede former, der er nødvendige efter behov.
Kulfibermateriale har en lang række anvendelser, da det kan dannes i forskellige densiteter i ubegrænsede former og størrelser. Kulfiber formes ofte til rør, stof og klud og kan tilpasses til ethvert antal sammensatte dele og stykker.
Almindelige anvendelser af kulfiber
- High-end bilkomponenter
- Cykelrammer
- Fiskestænger
- Sko såler
- Baseball flagermus
- Beskyttelsesetuier til bærbare computere og iPhones
Mere eksotiske anvendelser findes i:
- Luftfarts- og luftfartsindustrier
- Olie- og gasindustri
- Ubemandede luftfartøjer
- Satellitter
- Formel-1 racerbiler
Nogle vil dog hævde, at mulighederne for kulfiber kun er begrænset af efterspørgsel og producentens fantasi. Nu er det endda almindeligt at finde kulfiber i:
- Musikinstrumenter
- Møbel
- Kunst
- Strukturelle elementer i bygninger
- Broer
- Vindmølleblade
Hvis man kunne siges at kulfiber ville have nogen forringelser, ville det være det produktionsomkostninger. Carbonfiber er ikke let masseproduceret og er derfor meget dyre. En carbonfibercykel kan let køre i tusinder af dollars, og dens anvendelse i bil er stadig begrænset til eksotiske racerbiler. Kulfiber er populær i disse varer, og andre skyldes dens vægt-til-styrke-forhold og dens resistens mod flamme, så meget, at der er et marked for syntetiske stoffer, der ligner kulfiber. Imitationer er dog ofte kun delvist kulfiber eller blot plast, der er fremstillet til at ligne kulfiber. Dette forekommer ofte i eftermarkedets beskyttende hylster til computere og anden lille forbrugerelektronik.
Ulempen er, at kulfiberdele og -produkter, hvis de ikke beskadiges, næsten bogstaveligt vil vare evigt. Dette gør dem til en god investering for forbrugerne og holder også produkter i omløb. For eksempel, hvis en forbruger ikke er villig til at betale for et sæt helt nye kulfibergolfklubber, er der en chance for, at disse klubber dukker op på det sekundære brugte marked.
Kulfiber forveksles ofte med glasfiber, og selvom der er ligheder i fremstillingen og en del crossover i slutprodukter som møbler og bilstøbning, er de forskellige. Fiberglas er en polymer der er forstærket med vævede dele af silicaglas i stedet for kulstof. Carbonfiberkompositter er stærkere, mens fiberglas har større fleksibilitet. Og begge har forskellige kemiske sammensætninger, der gør dem bedre egnede til forskellige anvendelser.
Genanvendelse af kulfiber er meget vanskeligt. Den eneste tilgængelige metode til komplet genanvendelse er en proces kaldet termisk depolymerisation, hvor carbonfiberproduktet overophedes i et iltfrit kammer. Det frigjorte kulstof kan derefter sikres og genbruges, og uanset hvilket limning eller forstærket materiale der blev brugt (epoxy, vinyl osv.) Brændes væk. Kulfiber kan også nedbrydes manuelt ved lavere temperaturer, men det resulterende materiale vil være svagere på grund af de forkortede fibre og vil sandsynligvis ikke bruges i dets mest ideelle Ansøgning. For eksempel kan et stort stykke rør, der ikke længere anvendes, opdeles, og de resterende dele, der bruges til computerhus, dokumentmapper eller møbler.
Kulfiber er et utroligt nyttigt materiale, der bruges i kompositter, og det vil fortsat vokse produktionsmarkedsandelen. Efterhånden som der udvikles flere metoder til at producere carbonfiberkompositter økonomisk, vil prisen fortsætte med at falde, og flere industrier drager fordel af dette unikke materiale.