Kohlefaser: Das müssen Sie wissen
Eigenschaften
Kohlefasern zeichnen sich durch hohe Zugfestigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitig niedriger Dichte aus und sind daher die idealen Verstärkungsfasern für Leichtbauanwendungen. Gegenüber Glasfaser hat Standard-Kohlefaser (HT-Faser) eine doppelt so hohe spezifische Zugfestigkeit und einen etwa 4 mal höheren spezifischen E-Modul. Die Dauerfestigkeit bei dynamischer Belastung ist hervorragend. Aufgrund der leicht negativen Wärmeausdehnung lassen sich Bauteile herstellen, die sich unter Wärme nur gering oder gar nicht verformen. Kohlefaser ist elektrisch leitfähig.
Herstellung
Kohlefasern (engl: carbon fibre) bestehen aus reinem
Kohlenstoff und werden durch Verkohlung von Synthesefasern
hergestellt. Als wichtigstes Ausgangsmaterial
dient Polyacrylnitril PAN und Pech. Das Vorgarn
(engl: precursor) wird unter Zug in einem mehrstufigen
Ofenprozess bei Temperaturen von 1.500 bis
2.500 °C verstreckt und carbonisiert. Während alle
anderen Atome gasförmig entweichen, richten sich
die Kohlenstoffatome kettenförmig aus. Der Anteil an
reinem Kohlenstoff steigt mit zunehmender Temperatur.
Je höher die Reinheit, desto höher die Festigkeit
und Steifigkeit der Kohlefaser. Das Filament hat
einen Durchmesser von etwa 5 –8 µm. Nach der Abkühlung
werden die Filamente zu einem Roving gebündelt,
mit einer Schlichte ausgerüstet und auf Spulen
aufgewickelt.
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