4M Demonstra Produção Inovadora de Fibra de Carbono de Grande Diâmetro com Tecnologia de Oxidação a Plasma

A 4M Carbon Fiber Corp. (Knoxville, Tennessee, EUA) anunciou em 23 de abril que produziu uma fibra de carbono de filamentos com diâmetro relativamente grande usando sua tecnologia patenteada de oxidação a plasma com um precursor de poliacrilonitrila (PAN) de grau têxtil fornecido por um de seus parceiros, a Dralon GmbH (Dormagen, Alemanha).

A 4M e a Dralon co-desenvolveram o precursor PAN de grau têxtil de baixo custo capaz de produzir uma fibra de carbono 10K com filamentos de cerca de 9,6 µm de diâmetro (comparado a 6-7 µm em fibras típicas). Em trabalho preliminar com o precursor, a 4M diz que alcançou um tempo de residência para a fase de oxidação durante a fabricação de fibra de carbono de apenas 52 minutos. A 4M diz que isso é consideravelmente mais rápido que a oxidação convencional de precursores PAN comerciais (de diâmetro menor). A 4M diz que o trabalho continua com o PAN de grau têxtil para melhorar ainda mais as propriedades do material e otimizar o processo.

A 4M observa que até agora, fibras de carbono de grande diâmetro não foram produzidas em escala, principalmente devido a desafios relacionados ao estágio de oxidação. A 4M diz que usando tecnologia de oxidação convencional, os filamentos maiores requerem longos tempos de residência e energia adicional, o que cria uma fibra de carbono que não é economicamente viável. Adicionalmente, diz a 4M, fibras de carbono de grande diâmetro tendem a render desempenho inferior como resultado de defeitos introduzidos durante a oxidação convencional. Por estas razões, diz a 4M, fabricantes de fibra de carbono não oferecem fibras de carbono comerciais de grande diâmetro.

Vantagens da Fibra de Grande Diâmetro

As vantagens de uma fibra de carbono de grande diâmetro são menor custo e melhor desempenho, diz a 4M. Um filamento de diâmetro maior introduz economia de custos ao longo do processo de fabricação, desde a produção do precursor até a conversão de fibra de carbono, mais facilmente visto no aumento da vazão de massa, afirma a empresa. Combine esta economia com o precursor de baixo custo que a Dralon normalmente produz, e a economia total de custos se torna significativa.

Fibras de carbono são conhecidas por sua alta resistência à tração, mas não são particularmente fortes em compressão, especialmente comparadas a fibras de vidro. No entanto, diz a 4M, fibras de carbono de diâmetro maior podem ter resistência à compressão significativamente maior. Avanços neste aspecto poderiam permitir novas aplicações, bem como crescimento em mercados existentes, como pás de turbinas eólicas.