Am Fraunhofer IAP werden biobasierte Carbonfasern hergestellt, deren Eigenschaften denen erdölbasierter Fasern erreichen. Eine entscheidende Rolle spielt dabei ein neuer Ultrahochtemperaturofen.
Bei 2900 °C werden am Fraunhofer IAP biobasierte Fasern aus Cellulose graphitisiert.
Fraunhofer IAP
Am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP können mithilfe eines neuartigen Ofens Carbonfasern aus nachwachsenden Rohstoffen produziert werden, deren Festigkeiten und Steifigkeiten teilweise die von herkömmlichen Polyacrylnitril(PAN)-basierten Carbonfasern erreichen. Dafür haben die Wissenschaftler einen speziellen Ultrahochtemperaturofen anfertigen lassen, in dem die biobasierten Carbonfasern für wenige Sekunden bei Temperaturen zwischen 2700 und 2900 °C thermisch nachbehandelt werden. In diesem Temperaturbereich lassen sich die Kohlenstoffstrukturen in der Faser durch Verstrecken so anordnen, dass sie in Richtung der Faserachse orientiert sind, wodurch sie um ein vielfaches fester und steifer werden.
Der Ofen enthält ein massives Grafitrohr, das als Heizelement dient. Je nach angestrebter Temperatur wird ein Strom von bis zu 1500 Ampere hindurch geleitet bis es glüht. Die zu behandelnde Carbonfaser wird kontinuierlich durch das Rohr gezogen und dabei gezielt verstreckt. Eine Schutzgasatmosphäre schützt dabei sowohl den Ofen als auch die durchlaufende Faser vor thermo-oxidativer Zersetzung.
Carbonfasern werden aus polymeren faserförmigen Vorläufermaterialien hergestellt, den Präkursoren. Die mechanischen Eigenschaften bislang produzierter Carbonfasern aus Präkursoren auf Cellulose-, Lignin- oder Hemicellulosebasis sind nach Fraunofer IAP-Angaben sehr beschränkt, weswegen sie im Bereich von Hochleistungsanwendungen keine ernstzunehmende Alternative zu den erdölbasierten Pendants darstellten.