Fest, leicht und flexibel: Wegen dieser Eigenschaften finden Kohlefasern viele Anwendungen vom Flugzeugbau bis zur Angelrute. Doch die Produktion ? ausgehend von einer Lösung aus Acryl-Fasern ? gestaltet sich relativ aufwändig und teuer. Amerikanischen Forschern gelang es nun, in einem ersten Prozessschritt der Herstellung ganz auf Lösungsmittel zu verzichten. Zusätzlich könnten lichtaktive Substanzen die bisher übliche, zehnstündige Hitzebehandlung der Rohfasern deutlich verkürzen. Diesen Weg hin zu einem umweltfreundlicheren und günstigeren Verfahren präsentieren die Wissenschaftler auf einer Tagung der American Chemical Society in New York.
“Wir haben eine Acrylfaser entwickelt, die aus einer Schmelze heraus gesponnen werden kann ? garantiert lösungsmittelfrei”, sagt James McGrath, Direktor des Materials Research Institute an der Virginia Tech Universität in Blacksburg. Bislang weben die Produzenten von Kohlefasern zuerst diese Acrylfasern aus einer heißen Lösung. In beiden Fällen muss dieses Vorprodukt etwa zehn Stunden bei 200 Grad ausgeheizt werden. Die Acrylfasern vernetzen sich dabei und gehen in das Endprodukt, die stabile Kohlefaser, über.
Auch dieser Schritt lässt sich über die Zugabe von Chemikalien, die auf ultraviolettes Licht reagieren, verbessern. So könnten sich die Rohfasern mit diesen lichtaktiven Substanzen bereits nach ein bis zwei Stunden zu der flexiblen Kohlefaser verknüpfen.
Allerdings klappt dieser neue Prozess bisher nur im kleinen Labormaßstab. Daher peilen die Materialforscher um McGrath eine größere Skalierung aller Verfahrensparameter an. Gelingt dieser schwierige Schritt, stünde einer günstigen und umweltfreundlicheren Herstellung von Kohlefasern im Tonnenmaßstab nichts mehr im Wege.
Jan Oliver Löfken
