Faserverbundwerkstoff Kostengünstige Carbonfasern für den Leichtbau

Die ComCarbon-Technologie des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP soll es künftig ermöglichen, Carbonfasern für den Massenmarkt kostengünstig herzustellen.

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Fraunhofer-Institut für angewandte Polymerforschung

Ungefähr die Hälfte der Kosten bei der Produktion herkömmlicher Carbonfasern entsteht bei der Herstellung des Vorprodukts, der Polyacrylnitril-Faser (PAN). Diese sogenannte Precursor-Faser ist nicht schmelzbar und wird bisher mit dem teuren Lösungsspinnverfahren hergestellt. Am Fraunhofer IAP wurde nun eine alternative PAN-basierte Precursor-Technologie entwickelt, mit der etwa 60 % der Precursor-Kosten eingespart werden können. Sie basiert auf einem kostengünstigen Schmelzspinnverfahren mit speziellen, schmelzbaren PAN-Copolymeren, die für diesen Zweck entwickelt wurden. Nach Aufhebung der Schmelzbarkeit können die Copolymere dann wie herkömmliche Precursoren auf den etablierten Produktionswegen zu Carbonfasern verarbeitet werden.

Der enorme wirtschaftliche und ökologische Vorteil des Schmelzspinnens gegenüber dem Lösungsspinnen resultiert aus mehreren Faktoren: Es sind beispielsweise keine Lösungsmittel beteiligt, die umweltschädlich sind und daher aufwändig recycelt werden müssen. Der Verzicht auf Lösemittel hat zudem den Vorteil, dass das so aufgeschmolzene Material zu 100 Prozent versponnen werden kann, was deutlich höhere Spinngeschwindigkeiten ermöglicht. Auf dem Weg zur Carbonfaser müssen die Vorläuferfasern Stabilisierungs- und Carbonisierungsschritte durchlaufen. Dazu werden die schmelzgesponnenen Precursorfasern in einen unschmelzbaren Zustand überführt. Sobald diese Vorstabilisierung beendet ist, wird das Multifilamentgarn kontinuierlich in herkömmliche Stabilisierungsöfen transportiert und bei Temperaturen von bis zu 1600 °C carbonisiert. (qui)

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