Carbonfaser verstärkte Kunststoffe sind der Leichtbauwerkstoff der Zukunft. Das Geheimnis dieser hochfesten Kunststoffe sind die herausragenden Qualitäten der Carbonfaser. Die nur 5 - 7 Mikrometer dünne einzelne Carbonfaser (das sog. Filament) ist zehnmal dünner als ein menschliches Haar. In der Regel werden mindestens 1.000 – 24.000 solcher Einzelfasern in einem Garnbündel zusammengefasst. Diese Garne werden dann zu Geweben, Gelegen, Kurzfasern oder anderen Halbzeugen verarbeitet, um den jeweiligen Kunststoff (CFK = Carbonfaser verstärkter Kunststoff) zu verstärken.

 

CFK Produkte gibt es schon seit sind seit über 50 Jahren. Bislang wurde das Material in erster Linie in der Luft- und Raumfahrt, der Formel 1 oder bei Windkraftanlagen eingesetzt.

 

In Zukunft geht es darum, den Werkstoff auch in der Automobilindustrie zu etablieren. Dazu müssen neue Produkte und Prozesse entwickelt werden, die CFK fit für die Großserie macht.

 

Filamente
 
K   = Anzahl Filamente im Garn
1K = 1000 Filamente pro Faden
3K = 3000 Filamente pro Faden
6K = 6000 Filamente pro Faden
 
75% der gesamten Carbonfaser-Garne haben zwischen 3.000 – 24.000 Filamenten.25% der Carbonfasern sind sog. „Heavy tow“ Fasern mit einer Anzahl von zwischen 48.000 – 320.000 Filamente.

 

Texzahl
 
Aussage zur Feinheit des Rovings. Die Texzahl gibt das längenbezogene Gewicht an.
1 tex = 1 g/1000 m

 

 

Schlichte
 
Die Schlichte ist eine Art „Imprägnierflüssigkeit“, mit der die einzelnen Filamente schließlich im Garn ( = Roving) zusammengehalten werden. Ein beschlichteter Faden ist geschmeidiger und widerstandsfähiger als ein unbeschlichteter Faden. Die genaue Chemie der Schlichte ist Geheimnis des Faser-Herstellers. Sie entscheidet aber wesentlich über den Eisatzbereich und die Eignung der Faser.
 
Wirkung der Schlichte:
 
  • Faserstrangzusammenhalt

  • Bündelung

  • Spreizbarkeit

  • Faserglätte und –weichheit

  • Abriebfestigkeit

  • Leichte und zerstörungsfreie Abwickelbarkeit

  • Verbesserung physikalischen Eigenschaften

  • Konservierung (Lagerung/ Temperatur)

  • Konservierung

  • Feuchtigkeit

Herstellung Carbonfaser
 

Carbonfasern bestehen zu über 95 % aus reinem Kohlenstoff. Sie entstehen durch Pyrolyse (Verkokung) nicht schmelzbarer Kohlenstoff-Polymerfäden. Das technisch bedeutsamste Verfahren weltweit nutzt als Basis Polyacrylnitril (= PAN). Die Ausgangsfäden (Precursor genannt) enthalten eine durchgehende Kohlenstoffkette (-C-C-C-C-C-C-). Nach dem Spinnen der PAN-Faser werden die verknäuelten Polymerketten durch Verstrecken zur Faserrichtung ausgerichtet.

Produktwissen