Ungefähr die Hälfte der Kosten bei der Produktion herkömmlicher Carbonfasern entsteht beim Herstellen des Vorprodukts, der Polyacrylnitril-Faser (PAN). Sie ist nicht schmelzbar und muss daher mit einem teuren Lösungsspinnverfahren produziert werden.
Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP hat eine alternative PAN-basierter Precursor-Technologie entwickelt, mit der etwa 60 Prozent der in diesem Herstellungsschritt anfallenden Kosten eingespart werde können. Auf den gesamten Herstellungsprozess gesehen macht dies die Carbonfasern um etwa 30% günstiger.
Die ComCarbon-Technologie fusst auf einem kostengünstigeren Schmelzspinnverfahren mit besonderen schmelzbaren PAN-Copolymeren, die speziell dafür im IAP entwickelt wurden.
Prof. Johannes Ganster
„Die kostengünstigen Precursor-Fasern können dann, nach Aufhebung der Schmelzbarkeit, wie herkömmliche Precursoren auf den etablierten Produktionswegen zu Carbonfasern verarbeitet werden.“
(Prof. Johannes Ganster, Leiter des Forschungsbereich Biopolymere am Fraunhofer IAP)
Das Schmelzspinnen hat zwei ökonomische und ökologische Vorteile: Zum einen kommt es ohne Lösungsmittel aus, zum anderen können wesentlich höhere Spinngeschwindigkeiten gefahren werden.
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.
