Basiswissen Carbon

Kohlenstofffasern (auch Kohlefasern, engl.: carbon fibre) sind industriell hergestellte Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, die durch Pyrolyse in graphitartig angeordneten Kohlenstoff umgewandelt werden. Man unterscheidet isotrope und anisotrope Typen: isotrope Fasern besitzen nur geringe Festigkeiten und geringere technische Bedeutung, anisotrope Fasern zeigen hohe Festigkeiten und Steifigkeiten bei gleichzeitig geringer Bruchdehnung.
Eine Kohlenstoff-Faser hat einen Durchmesser von etwa 5-8 Mikrometer. Üblicherweise werden 1000 bis 24.000 Einzelfasern (Filamente) zu einem Bündel (Roving) zusammengefasst, das auf Spulen gewickelt wird. Die Weiterverarbeitung erfolgt zum Beispiel auf Webmaschinen zu textilen Strukturen.
Als Kurzschnittfasern können sie Polymeren beigemischt werden und über Extruder- und Spritzgussanlagen zu Kunststoffbauteilen verarbeitet werden. Neben diesen Niederfilament-Typen gibt es auch sogenannte HeavyTow-Typen mit 120.000 bis 400.000 Einzelfasern, die hauptsächlich zu Kurzschnittfasern, aber auch zu textilen Gelegen weiterverarbeitet werden. Es ist auch möglich, solche HeavyTows mit Subtows z. B. in der Form von siebenmal 60.000 Einzelfilamenten herzustellen.

Basis für Bauteile mit charakteristischer Carbonoberfläche

Kohlefasergewebe - Basis für Bauteile mit charakteristischer Carbonoberfläche

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK – C für Carbon = Kohlenstoff) bezeichnet einen Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei dem in eine Matrix (z. B. aus Kunststoff) Kohlenstofffasern, meist in mehreren Lagen, als Verstärkung eingebettet werden.
Die Matrix besteht meist aus Duromeren, zum Beispiel Epoxidharz oder aus Thermoplasten. Für thermisch sehr hochbelastete Bauteile (z. B. Bremsscheiben) kann die Kohlenstofffaser auch in einer Matrix aus Keramik (siehe keramische Faserverbundwerkstoffe) gebunden werden.

Begrifflichkeiten:

  • CFK (C für Carbon) = Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff
  • Karbon = deutsche Schreibweise für Carbon
  • Kohlefaser = eng. Carbon bzw. carbon fibre