Kohlenstoff / Kohlenstofffasern / Carbon

Kohlenstofffasern werden hergestellt, indem bereits in Form von Fasern vorliegende, kohlenstoffreiche Grundstoffe kontrolliert oxidiert (also verbrannt) werden. Der häufigste Grundstoff ist Polyacrylnitril, besser bekannt unter der Abkürzung PAN (Pan-basierende Kohlenstofffasern). PAN verleiht der Faser die besten Eigenschaften; man kann Kohlenstofffasern jedoch auch aus anderen Rohstoffen, wie z.B. Pech oder Zellulose herstellen. Je nach Oxidationstemperatur und Verbrennungsbedingungen entstehen hoch-zugfeste Fasern (bei ca. 2600°C) oder besonders steife, sogenannte Hochmodul-Fasern (bei ca. 3000°C); dazwischen liegen Varianten mit unterschiedlichen Eigenschaften zwischen diesen Extremen.

Nach der Herstellung erhält die Kohlenstofffaser eine Oberflächenbehandlung in Form einer Beschichtung, die sie im Verlauf der weiteren Verarbeitung vor Beschädigungen schützt und später die Haftung zur umgebenden Harzmatrix verbessert.

Als Kohlenstofffasern in den späten 60er Jahren zum ersten mal kommerziell produziert wurden, lagen die Preise für einfache, hochfeste Qualitäten bei ca. EUR 300/Kg. Bis 1996 war die weltweite Produktion auf etwa 7000t pro Jahr gestiegen und der Preis für die gleiche Qualität Fasern lag nur noch bei EUR 20-50/Kg. Kohlenstofffasern werden entsprechend ihrer mechanischen Eigenschaften eingeordnet; man unterteilt in: Hochfest (HS), mittleres Modul (IM), Hochmodul (HM) und ultra-Hochmodul (UHM). Der Durchmesser der Einzelfilamente liegt bei ca. 5-7mm. Kohlenstofffasern haben die höchste, spezifische Festigkeit aller bekannten Fasern, sie sind extrem beständig sowohl in gegen Zug- als auch gegen Drucklasten und ihre Widerstandsfähigkeit gegen chemische Zersetzung, Ermüdung und Kriechen ist unerreicht. Ihre Schlagzähigkeit dagegen ist deutlich schlechter als die von Glas oder Aramid, wobei insbesondere die HM- und UHM-Fasern hier deutliche Schwächen haben.

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