Kohlefaser

Kohlefasern (auch Carbonfasern) sind hochfeste, steife und extrem leichte synthetische Fasern aus kohlenstoffreichem Material. Sie bestehen zu über 90 % aus reinem Kohlenstoff und werden meist aus Polyacrylnitril (PAN) oder Pech gewonnen. Kohlefasern zeichnen sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften und ein sehr gutes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht aus

Technische Eigenschaften

• Dichte: ca. 1,75–1,95 g/cm³ (je nach Typ)
• Zugfestigkeit: 3.000–7.000 MPa
• E-Modul: ca. 200–800 GPa (Standard- bis Hochmodulfaser)
• Bruchdehnung: ca. 0,5–2 %
• Schmelzpunkt: nicht definiert – Zersetzung ab ca. 3.600 °C (in Inertatmosphäre)
• Wärmeleitfähigkeit: bis 700 W/(m·K) (je nach Typ, entlang der Faser)
• Thermische Beständigkeit: sehr hoch, oxidiert jedoch bei > 400 °C in Luft
• Transparenz: ---
• Chemische Beständigkeit: gut gegen viele Chemikalien, jedoch empfindlich gegenüber Oxidation
• Elektrische Eigenschaften: hochleitend (anisotrop)

Haupteinsatzgebiete

• Faserverbundstoffe: als Verstärkungsfaser in CFK (Carbonfaserverstärktem Kunststoff)
• Luft- und Raumfahrt: Tragstrukturen, Satellitenkomponenten, Raketenverkleidungen
• Automobilbau / Motorsport: Strukturbauteile, Felgen, Monocoques, Karosserieteile
• Industrie: Robotergelenke, hochsteife Maschinenteile, Präzisionsachsen
• Sportgeräte: Tennisschläger, Fahrräder, Skier, Angelruten

Verarbeitungsmethoden

• Faserherstellung: durch Pyrolyse von PAN- oder Pech-Vorläufern
• Halbzeugformen: Gewebe, Geflechte, UD-Tapes, Rovings, Kurzfasern
• Verbundverarbeitung: in Kombination mit duroplastischen (Epoxidharz) oder thermoplastischen Matrizes
• Oberflächenbehandlung: zur besseren Haftung an Matrixmaterialien (z. B. Oxidation)
• Schutzmaßnahmen: Lagerung in trockener Umgebung, Schutz vor mechanischer Schädigung und UV