Was sind Kohlefasermatten?
Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, auch carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK), verkürzt auch Kohlefaser, Carbon oder Karbon, ist ein Verbundwerkstoff, bei dem Kohlenstofffasern in eine Kunststoff-Matrix eingebettet sind. Die Matrix dient zur Verbindung der Fasern sowie zum Füllen der Zwischenräume.
Wie entstehen Kohlefasern?
Der Ausgangsstoff für die Kohlefasern, aus denen man Carbon herstellen kann, ist Polyacrylnitril. Diese wird auf bis zu 1.300°C erhitzt und verschiedenen Druckverhältnissen ausgesetzt. Durch diesen Prozess, der als Karbonisierung bekannt ist, entstehen schwarze Carbonfasern aus fast reinem Kohlenstoff.
Was besteht aus Carbon?
Denn für Carbon wird der Kohlenstoff verwendet, der einst in verrottenden Pflanzen in der Erde eingeschlossen wurde, woraus das heute geförderte Erdöl entstand. Jenes Erdöl, das der Träger vieler Kohlenwasserstoffe ist, die heute als Ausgangsstoffe für die Kunststoffproduktion dienen.
Für was braucht man Carbon?
Die Einsatzgebiete reichen dabei von säurebeständigen Carbon-Gehäusen für die Messtechnik bis hin zu Interior-Komponenten für die Luftfahrt. Bei der richtigen Auslegung und Konstruktion kann CFK demnach beinahe in allen industriellen Bereichen eingesetzt werden.
Wie werden die Carbonfaser hergestellt?
Demnach wird zur Carbonfaser-Herstellung entweder Polyacrylnitril oder Pech verwendet. Durch Pyrolyse (Karbonisierung durch Erhitzung) und anschließender Endbehandlung unter Temperatureinfluss des kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials Polyacrylnitril entstehen letztendlich die fertigen Carbon-Verstärkungsfasern.
Wo werden Carbonfasern benutzt?
Die Fasern werden überwiegend zur Herstellung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK = C-Faser verstärkter Kunststoff) benutzt. Aus dem Englischen stammend wird auch die Abkürzung CFRP (amerikanisches englisch Carbon Fiber Reinforced Plastic) benutzt.
Warum ist das Verstrecken von Carbonfasern wichtig?
Durch Verstreckung (Anlegen einer Zugspannung) bei diesem Temperaturbehandlungsschritt lässt sich die Orientierung der atomaren Struktur in den Fasern so verändern, dass bei der Carbonisierung höhere Festigkeiten und Steifigkeiten der Fasern erreicht werden.
Warum sind Carbonfasern so stabil?
Demnach wird zur Carbonfaser-Herstellung entweder Polyacrylnitril oder Pech verwendet. Am weitesten verbreitet sind heutzutage Carbonfasern auf Basis von Polyacrylnitril (PAN). Grund dafür sind die Kosten- und Stabilitätsvorteile jener Faser. Vor allem zeichnen sie sich durch ihre hohe Zugfestigkeit aus.
Wie wird Carbon geformt?
Eine Kohlenstoff-Faser oder auch -Filament hat einen Durchmesser von etwa 5–9 Mikrometer. Üblicherweise werden 1.000 bis 24.000 Filamente zu einem Multifilamentgarn (Roving) zusammengefasst, das aufgespult wird.
Warum ist Carbon so teuer?
Der hohe Preis hat zwei Gründe: Zum einen ist der Ausgangsstoff, die Carbonfaser, teuer. Zum anderen wird in den vielen Nischenanwendungen überwiegend von Hand gefertigt. Der Automatisierungsgrad ist niedrig. Das muss sich ändern, sagen die meisten Fachleute, Forscher und Entwickler.