13.09.2015
Erschienen in: 01/ 2013 FLUG REVUE

Begehrter Werkstoff für die Luft- und RaumfahrtSo werden aus Kohle Fasern

Bauteile aus Kohlefasern sind leicht und fest und haben deshalb seit längerem einen festen Platz im Flugzeugbau. Der Diamant ist die reinste Form des Kohlenstoffs, doch man kann aus ihm keine Fasern ziehen. Wie aber dann?

„Tatsächlich bestehen Kohlefasern aus reinem Kohlenstoff“, erklärt Dipl.-Ing. Dirk Lange von den Experten für faserverstärkte Kunststoffe Lange + Ritter in Gerlingen bei Stuttgart, „und glücklicherweise kommt dieser in der Natur noch in anderen Formen vor als nur in Diamanten. Für das von uns gewünschte Material haben sich Endlosfasern aus Polyacrylnitril (PAN) als besonders nützlich erwiesen.“ Aus dieser synthetischen Faser mit hohem C-Anteil wird ein sogenanntes „Vorgarn“ hergestellt, das unter seinem englischen Fachbegriff „Precursor“ besser bekannt ist. Jeder Precursor besteht nicht aus nur einer Faser, sondern ist ein Bündel aus vielen einzelnen, fast unsichtbaren hauchdünnen Einzelfäden, sogenannten Filamenten. Dieses Bündel wird komplett verkohlt. Das PAN wird von Chemiebetrieben geliefert, doch geht der Trend dahin, dass die Faserhersteller auch den Ausgangsstoff selbst produzieren, um sich die Ressource zu sichern.

In einem mehrstufigen Ofenprozess wird dieser bei Temperaturen von 1500 bis 2500 Grad Celsius langsam verkohlt, bis nur noch ein aus reinem Kohlenstoff bestehendes langes Kettenmolekül übrig bleibt. „Die entstehenden Fasern sind endlos, kommen von einer Spule und werden auf einer anderen Spule aufgewickelt; praktisch geht vorn weißes Garn rein und hinten kommt unter Masseverlust schwarzes Garn raus“, erläutert der Chemiker.

Dieser Prozess ist nicht ganz unproblematisch, wird doch dafür viel Energie benötigt, und auch zur umweltgerechten Entsorgung der ausgegasten, nicht benötigten Fremdstoffe muss großer Aufwand betrieben werden. Die fertige Kohlefaser als dringend benötigter High-tech-Werkstoff indessen rechtfertigt alle Bemühungen.


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flugrevue.de/Matthias Gründer


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