KohlenÂstoffÂfasern (auch CarÂbonÂfasern bzw. KohleÂfasern) sind indusÂtriell hergestellte Fasern aus kohlenÂstoff- haltiÂgen AusÂgangsÂmaÂteÂriÂalien, die durch PyrolÂyse (OxiÂdaÂtion und CarÂbonÂiÂsaÂtion) in graphiÂtarÂtig angeÂordÂneten KohlenÂstoff umgeÂwanÂdelt werÂden. Man unterÂscheiÂdet isotrope und anisotrope Typen: Isotrope Fasern besit- zen nur geringe FesÂtigkeitÂen und gerinÂgere techÂnisÂche BedeuÂtung, anisotrope Fasern zeigen hohe FesÂtigkei- ten und SteifigkeitÂen bei gleÂichzeitÂig geringer Bruchdehnung in axiÂaler RichÂtung. Eine KohlenÂstoff-FasÂer hat einen DurchmessÂer von etwa 5â9 MikromÂeÂter. ĂblicherÂweise werÂden 1.000 bis 24.000 FilÂaÂmente (Einzelfasern) zu einem FilÂaÂmentÂgarn zusamÂmengeÂfasst, das aufgeÂspult wird. Die WeitÂer- verÂarÂbeitung erfolÂgt zum Beispiel auf PrepreÂganÂlaÂgen, WebÂmaschiÂnen oder WirkÂmaschiÂnen zu HalÂbzeuÂgen oder texÂtilen Strukturen.
Neben diesen NiederÂfilÂaÂment-Typen gibt es auch sogeÂnanÂnte HT-Typen mit 120.000 bis 400.000 Einzelfasern, die hauptÂsĂ€chÂlich zu KurzÂschnitÂtfasern, aber auch zu texÂtilen GeleÂgen verÂarÂbeitÂet werÂden. Es ist auch möglich, solche HeavyÂTows mit Subtows z. B. in der Form von siebenÂmal 60.000 EinzelfilÂaÂmenten herzustellen. Hier ist VorÂsicht geboten: Die BezeÂichÂnung HT kolÂliÂdiert mit der ĂŒblichen CharakÂterÂisierung der Fasern. Auch dort wird HT als AbkĂŒrzung benutzt, meint aber hochfest (von High TenÂsiÂty oder High TenacÂiÂty). Dies ist
die weitaus ĂŒblichere Bedeutung.
Zur WeitÂerÂverÂarÂbeitung werÂden die einzelÂnen Fasern zu sogeÂnanÂnten FilÂaÂmentÂgarÂnen zusamÂmengeÂfasst. Diese GarÂne werÂden auch als RovÂing bezeÂichÂnet. GĂ€ngig sind hier die Typen mit 67tex (1K), 200tex (3K), 400tex (6K), 800tex (12K), 1600tex (24K) und 48 bzw. 50K, in selÂteÂnen FĂ€llen werÂden auch GarÂne mit 80K verÂwenÂdet. Die Angabe 200tex steÂht dabei fĂŒr ein Gewicht von (200 g)/(1000 m) und 1K bedeutet, dass 1000 Einzelfasern zu einem Garn zusamÂmengeÂfasst sind. GeschnitÂten zu KurzÂfasern oder gemahlen könÂnen sie KunÂstÂstofÂfen (Harze oder auch TherÂmoÂplasÂte) zugegeben werÂden um eine LeitÂfĂ€higkeit zu erzeuÂgen. Damit lassen sich zum Beispiel HeizÂpasÂten herÂstellen. Die Fasern werÂden ĂŒberÂwiegend zur HerÂstelÂlung von kohlenÂstoffÂfaserverÂstĂ€rkÂtem KunÂstÂstoff (CFK = CarÂbon- faserverÂstĂ€rkÂter KunÂstÂstoff) benutzt. Aus dem EnglisÂchen stamÂmend wird auch die AbkĂŒrzung CFRP (englisch CarÂbon Fibre ReinÂforced PlasÂtic) benutzt.
- HT â hochfest (High TenÂsiÂty / High Tenacity)
- IM â interÂmeÂdiÂate (InterÂmeÂdiÂate Modulus)
- HM â hochsteif (High Modulus)
- UM â (Ultra Modulus)
- UHM â (Ultra High Modulus)
- UMS â (Ultra ModÂuÂlus Strength)
- HMS â hochsteif/hochfest
Der gröĂte Teil der heute gebrĂ€uchÂlichen HochleisÂtungsÂfasern (HT/IM) wird durch StaÂbilÂisierungsreakÂtioÂnen an Luft und anschlieĂende PyrolÂyse unter SchutzÂgas aus PolyÂacrylÂniÂtril geferÂtigt. Ihr wesentlichÂes MerkÂmal ist die hohe ZugfesÂtigkeit. Man unterÂscheiÂdet NiederÂfilÂaÂment- und MulÂtiÂfilÂaÂmentÂgarÂne (englisch HeavyÂTow). Bei letÂzteren werÂden die gĂŒnÂstigeren FerÂtiÂgungÂstechÂnoloÂgien der TexÂtilinÂdusÂtrie genutzt, daher sind sie am kostengĂŒnstigsten.
Neben PAN komÂmen noch RayÂon (Viskose bzw ZelÂlusÂlose) oder Pech als AusÂgangsÂmaÂteÂrÂiÂal in Frage. Aus Viskose geferÂtigte Fasern werÂden zumeist als IsolierÂmaÂteÂrÂiÂal eingeÂsetÂzt. Aus Pech lassen sich HM (High ModÂuÂlus also hohe Steifigkeit) bzw HMS-Fasern (gleÂichzeitÂig hohe ZugfesÂtigkeit) herÂstellen. Der Prozess ist allerdÂings aufwendig und recht teuer. Daher werÂden diese Fasern nur in selÂteÂnen FĂ€llen eingesetzt