Was ist Carbonfaserherstellung?
Bei der Herstellung von Kohlenstofffasern werden kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) hergestellt. Produkte aus Kohlenstofffasern bieten eines der höchsten Festigkeits- / Gewichtsverhältnisse aller Materialien sowie hervorragende Wärme- und Leitfähigkeitseigenschaften. Diese hohe Festigkeit und das geringe Gewicht machen die Herstellung von Kohlenstofffasern zu einer beliebten Wahl in der Luftfahrt-, Schiffs- und Sportartikelindustrie. Bestimmte Mischungen von Kohlenstofffasermaterialien können auch als Graphit bezeichnet werden.
Der Herstellungsprozess von Kohlenstofffasern beginnt damit, dass Produzenten Rohstoffe zu feinen Kohlenstoffsträngen verarbeiten. Sie beginnen mit einer Basis aus Kohlenteer oder Pech, aus dem Low-End-Kohlefaserprodukte hergestellt werden. Hersteller setzen bei hochwertigen Produkten auf ein Grundmaterial aus Polyacrylnitril, das aus Propylen und Ammoniak besteht. Nachdem dieses Grundmaterial mehrmals erhitzt wurde, verändert es die Strukturen dramatisch. Schließlich wandelt sich das Material in eine Kette von Kohlenstoffmolekülen um und alle anderen Moleküle fallen ab.
Diese Kohlenstoffmoleküle werden mit Chemikalien gemischt und einem als Nassspinnen bekannten Prozess unterzogen. Während des Nassspinnens passiert die flüssige Kohlenstoffmischung eine Düse, die als Spinndüse bekannt ist und viele winzige Löcher aufweist. Die Spinndüse formt das Material zu langen, dünnen Filamenten aus Kohlenstoff. Durch Mischen dieser Filamente mit Epoxidharzen oder anderen Harzen können Hersteller CFK herstellen.
Die Kohlefaserproduktion ist ziemlich präzise, und selbst kleine Änderungen während der Produktion können sich auf die Qualität des Produkts auswirken. In jedem Kohlefaserwerk wird während des gesamten Herstellungsprozesses eine einzigartige Mischung aus Basismaterialien, Chemikalien und Temperaturbereichen verwendet. Dies führt zu geringfügigen Unterschieden zwischen Kohlefasermaterialien von Hersteller zu Hersteller.
Hersteller formen Carbonfasern mithilfe verschiedener Herstellungsverfahren zu einer Vielzahl von Produkten. Sie können Formen aus Glasfaser oder Metall herstellen, um einzelne Teile zu gießen. Geschmolzene kohlefaserverstärkte Kunststoffe werden häufig mit Maschenbahnen beschichtet, um die Festigkeit und Stabilität während des Formprozesses zu erhöhen. Unternehmen können auch geschmolzene Kohlenstofffaserkunststoffe durch eine Stahldüse extrudieren, um unterschiedliche Formen zu bilden.
Seit seiner Erfindung Mitte des 20. Jahrhunderts werden in der Kohlefaserherstellung Flugzeuge, Boote und Automobile hergestellt. Seit dieser Zeit wird es auch häufig zur Herstellung von Sportartikeln wie Fahrrädern, Tennisschlägern und Goldschlägern verwendet. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts war die Windenergiebranche der weltweit größte Abnehmer von Kohlenstofffasern, aus denen große Windkraftanlagen hergestellt werden.