Technische Hinweise | Kohlenstofffasern

Kohlen­stoff­fasern (auch Car­bon­fasern bzw. Kohle­fasern) sind indus­triell hergestellte Fasern aus kohlen­stoff- halti­gen Aus­gangs­ma­te­ri­alien, die durch Pyrol­yse (Oxi­da­tion und Car­bon­i­sa­tion) in graphi­tar­tig ange­ord­neten Kohlen­stoff umge­wan­delt wer­den. Man unter­schei­det isotrope und anisotrope Typen: Isotrope Fasern besit- zen nur geringe Fes­tigkeit­en und gerin­gere tech­nis­che Bedeu­tung, anisotrope Fasern zeigen hohe Fes­tigkei- ten und Steifigkeit­en bei gle­ichzeit­ig geringer Bruchdehnung in axi­aler Rich­tung. Eine Kohlen­stoff-Fas­er hat einen Durchmess­er von etwa 5–9 Mikrom­e­ter. Üblicher­weise wer­den 1.000 bis 24.000 Fil­a­mente (Einzelfasern) zu einem Fil­a­ment­garn zusam­menge­fasst, das aufge­spult wird. Die Weit­er- ver­ar­beitung erfol­gt zum Beispiel auf Prepre­gan­la­gen, Web­maschi­nen oder Wirk­maschi­nen zu Hal­bzeu­gen oder tex­tilen Strukturen.

Neben diesen Nieder­fil­a­ment-Typen gibt es auch soge­nan­nte HT-Typen mit 120.000 bis 400.000 Einzelfasern, die haupt­säch­lich zu Kurz­schnit­tfasern, aber auch zu tex­tilen Gele­gen ver­ar­beit­et wer­den. Es ist auch möglich, solche Heavy­Tows mit Subtows z. B. in der Form von sieben­mal 60.000 Einzelfil­a­menten herzustellen. Hier ist Vor­sicht geboten: Die Beze­ich­nung HT kol­li­diert mit der üblichen Charak­ter­isierung der Fasern. Auch dort wird HT als Abkürzung benutzt, meint aber hochfest (von High Ten­si­ty oder High Tenac­i­ty). Dies ist
die weitaus üblichere Bedeutung.

Zur Weit­er­ver­ar­beitung wer­den die einzel­nen Fasern zu soge­nan­nten Fil­a­ment­gar­nen zusam­menge­fasst. Diese Gar­ne wer­den auch als Rov­ing beze­ich­net. Gängig sind hier die Typen mit 67tex (1K), 200tex (3K), 400tex (6K), 800tex (12K), 1600tex (24K) und 48 bzw. 50K, in sel­te­nen Fällen wer­den auch Gar­ne mit 80K ver­wen­det. Die Angabe 200tex ste­ht dabei für ein Gewicht von (200 g)/(1000 m) und 1K bedeutet, dass 1000 Einzelfasern zu einem Garn zusam­menge­fasst sind. Geschnit­ten zu Kurz­fasern oder gemahlen kön­nen sie Kun­st­stof­fen (Harze oder auch Ther­mo­plas­te) zugegeben wer­den um eine Leit­fähigkeit zu erzeu­gen. Damit lassen sich zum Beispiel Heiz­pas­ten her­stellen. Die Fasern wer­den über­wiegend zur Her­stel­lung von kohlen­stoff­faserver­stärk­tem Kun­st­stoff (CFK = Car­bon- faserver­stärk­ter Kun­st­stoff) benutzt. Aus dem Englis­chen stam­mend wird auch die Abkürzung CFRP (englisch Car­bon Fibre Rein­forced Plas­tic) benutzt.