Umweltschonendere Spinnprozesse und reduzierter Energieeintrag durch GHz-Plasma in der Carbonfaserherstellung : Abschlussbericht unter dem AZ 35777/01

Forschungsbericht

Zusammenfassung: Die Herstellung von Carbonfasern erfolgt aus Polymerfasern und ist mit einem enorm hohen Energie- und Ressourcenverbrauch verbunden. Um die Polymervorläuferfasern zu Carbonfasern umzuwandeln, werden sie über mehrere Stunden durch Konvektionsöfen bei Temperaturen von mehreren hundert bis letztlich über 1000 °C geleitet. Hierbei fallen in der Regel 48 % der aufzuwendenden Energie auf den Herstellungsschritt „Stabilisierung“ und 21 % auf den Herstellungsschritt „Carbonisierung“. Die gesamte Umwandlung zu Carbonfasern ist nur mit einem extrem hohen Energieaufwand zu leisten und erzeugt viel Abwärme. Um Carbonfasern mit einer reproduzierbaren hohen mechanischen Leistungsfähigkeit herzustellen, wird als Ausgangsmaterial ausschließlich Polyacrylnitril (PAN) verwendet. PAN kann nachhaltig aus Cellulose hergestellt und rezykliert werden. Jedoch kann PAN aufgrund von Temperaturempfindlichkeit nicht zu Vorläuferfasern schmelzversponnen werden. PAN-Fasern werden deshalb aus Lösung versponnen, was den Einsatz der kritischen Lösungsmittel Dimethylformamid und Dimethylsulfoxid erfordert. Eine Lösungsmittelrückgewinnung ist energie- und kostenaufwändig. Der hohe Energie- und Ressourcenaufwand spiegelt sich in dem hohen Preis wieder, der eine starke Beschränkung von Carbonfaser-verstärkten Materialien auf Nischenanwendungen zur Folge hat. Wenn Wärmeenergie- und Lösungsmittelverbrauch bei gleichbleibender Carbonfaser-Qualität gesenkt werden könnten, würde dies zu einer umweltverträglicheren Carbonfaserherstellung mit geringeren Kosten führen. Im vorliegenden Forschungsprojekt werden wir das Polyacrylnitril so modifizieren, dass es einen niedrigeren Schmelzpunkt hat und so schmelzversponnen werden kann

Object Details

• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: 1 Online-Ressource (38 Seiten)
• Language: Deutsch
• Notes: Illustrationen ; Literaturverzeichnis: Seite 37 - 38

Classification and Topics

• Keyword: Herstellung ; Kohlenstofffaser

Contributors, Places and Time

• Event: Veröffentlichung
• (where): Aachen
• (who): Deutsche Bundesstiftung Umwelt
• (when): 2022
• Creator: Heuermann, Holger ; Rohrbach, Felix ; Kühne, Alexander ; Bauer, Thomas
• Contributor: Deutsche Bundesstiftung Umwelt ; FH Aachen. Institut für Mikrowellen- und Plasmatechnik

Further information

• URN: urn:nbn:de:101:1-2024032816551887891366
• Rights: Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 14.08.2025, 10:49 AM CEST