فیبر کربن از طریق یک فرآیند پیچیده که شامل چندین مرحله است تولید می‌شود. متداول ترین روش های تولید فیبر کربن به شرح زیر است :
فرآیند Polyacrylonitrile یا PAN
این روش پرطرفدارترین روش برای تولید فیبر کربن است. در این فرآیند، الیاف PAN ابتدا به یک فرآیند اکسیداسیون وارد می‌شوند که در آن حرارت کمی به الیاف اعمال می‌شود تا مواد فعال شیمیایی در سطح الیاف ایجاد شود. سپس الیاف در یک فرآیند کربن‌سازی با حرارت بالا (تا 1500 درجه سانتیگراد) اعمال می‌شوند تا کربن بیشتری در ساختار الیاف باقی بماند. در نهایت، الیاف در یک فرآیند گرافیت‌سازی با حرارت بسیار بالا (تا 3000 درجه سانتیگراد) اعمال می‌شود تا ساختار کریستالی فیبر کربن ایجاد شود.
فرآیند پیچ Pitch
Pitch ماده کربنی است که از قیر سنگین یا پالایش نفت حاصل می‌شود. ماده پیچ دمای بالا را تحمل می‌کند و بعد از کربن‌سازی و گرافیت‌سازی، به فیبر کربن تبدیل می‌شود.
به طور خلاصه، فرآیند تولید فیبر کربن از پیچ عبارت است از مراحل زیر:
- تبدیل پیچ به الیاف: در این مرحله، پیچ که یک ماده ویسکوزیته بالا است، در فرآیندی به نام اسپینینگ (Spinning) به الیاف تبدیل می‌شود. در این فرآیند، پیچ از یک سوراخ کوچک با فشار زیاد عبور داده می‌شود تا به شکل الیاف بلند تبدیل شود.
- اکسیداسیون:روی الیاف پیچ به یک فرآیند اکسیداسیون اعمال می‌شوند که در آن الیاف در معرض حرارت حدود 200-300 درجه سانتیگراد در محیط اکسیژن دار قرار می‌گیرند. این فرآیند باعث می‌شود تا پیچ به یک ساختار کربنی ثابت تبدیل شود.
- کربن‌سازی: بعد از اکسیداسیون، الیاف در یک فرآیند کربن‌سازی با حرارت بالا (تا 1500 درجه سانتیگراد) معرض می‌شوند. این فرآیند باعث می‌شود اتم‌های غیرکربنی از ساختار الیاف حذف شوند و الیاف کربنی خالص باقی بمانند.
- گرافیت سازی: در نهایت، الیاف کربن در یک فرآیند گرافیتی‌سازی با حرارت بسیار بالا (تا 3000 درجه سانتیگراد) قرار می‌گیرند. این فرآیند باعث می‌شود ساختار کریستالی گرافیت در ساختار الیاف کربن تشکیل شود.
فرآیند گازی
در این فرآیند، یک گاز هیدروکربنی مانند متان، اتیلن، یا اکسیژن، در یک فرن با حرارت بالا به کربن تبدیل می‌شود. این کربن سپس بر روی یک سطح کاتالیست مانند نیکل، کبالت، یا آهن، به شکل الیاف کربن با ساختار گرافیتی رشد می‌کند. فرآیند گازی اغلب برای تولید الیاف کربن با قطر بسیار کم (معمولاً کمتر از 10 میکرومتر) استفاده می‌شود.
فرآیند ریلون
ریلون، یک نوع پلیمر منسجم است. ریلون می‌تواند به عنوان ماده اولیه برای تولید فیبر کربن استفاده شود. فرآیند تولید آن مشابه فرآیند پان است، با این تفاوت که الیاف ریلون به جای الیاف پان استفاده می‌شوند.
فرآیند اسپینینگ:
در این روش، رزین اپوکسی یا پلیمر به شکل مایع در یک فرآیند اسپینینگ به الیاف تبدیل می‌شود، سپس این الیاف در فرآیند کربن‌سازی گرم می‌شوند تا فیبر کربن ایجاد شود.
