Informieren Sie sich über die Haltbarkeit von Kohlefasern sowie über die richtige Lagerung und Handhabungstechniken, um ihre Qualität zu erhalten und eine sichere Verarbeitung zu gewährleisten.
Die meisten Hersteller von Kohlenstofffasern geben in ihren Produktzertifikaten wichtige Spezifikationen an, wie etwa Zugfestigkeit, Zugmodul, Bruchdehnung (für harzimprägnierte Fasern), Schüttdichte, lineare Dichte und Schlichtemittelgehalt.
Kohlefaser ist in der Regel zwei Jahre ab Herstellungsdatum haltbar. Dieser Zeitraum gilt nur, wenn das Material unter normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen gelagert wird. Bei sachgemäßer Lagerung behält Kohlefaser während dieser zweijährigen Haltbarkeit ihre stabilen Eigenschaften.
Da Kohlefaser spröde ist, ist bei der Lagerung besondere Sorgfalt geboten. So sind beispielsweise die Torayca® Kohlefaserrollen von Toray einzeln in Kunststofffolie verpackt, um sie bei Handhabung und Verarbeitung zu schützen. Kartons und eine Innenverpackung schützen die Rollen zusätzlich vor Vibrationen und Stößen. Die Kunststoffverpackung schützt die Fasern zudem vor Staub, Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen.
Warum ist die Haltbarkeit von Kohlefasern auf zwei Jahre begrenzt?
Kohlefaser selbst hat eine stabile chemische Struktur und zersetzt sich nicht mit der Zeit. Das Schlichtemittel auf der Faseroberfläche ist jedoch ein Polymer, das empfindlich auf Temperatur, Feuchtigkeit und Zeit reagiert. Deshalb können Hersteller die Haltbarkeit nicht über zwei Jahre hinaus verlängern. Innerhalb dieses Zeitraums kann die Kohlefaser mit stabiler und zuverlässiger Leistung eingesetzt werden.
Handhabung und Verarbeitung von Carbonfasern
Kohlefaser ist ein Hightech-Material, das sorgfältig behandelt werden muss. Wie bereits erwähnt, muss jede Kohlefaserrolle sorgfältig ausgepackt werden, um Beschädigungen zu vermeiden. Scharfe Werkzeuge sollten vermieden werden. Vor der Verwendung wird empfohlen, die Kohlefaser vorzubehandeln. Nach dem Entfernen der Kunststofffolie sollte jede Rolle mindestens 48 Stunden lang bei Temperaturen zwischen 20–35 °C und 40–80 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Dieser Vorbehandlungsschritt ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Faser ordnungsgemäß abgewickelt wird.
Eine ausreichende Luftfeuchtigkeit trägt dazu bei, die Reibung auf der Walze zu verringern und so die Bildung statischer Elektrizität zu verhindern. Statische Elektrizität kann zum Brechen von Fasern oder zum Ablösen einzelner Filamente von der Oberfläche führen, was die Qualität des Endprodukts beeinträchtigt.
Das Abwickeln von Kohlefasern kann axial oder radial erfolgen. Die meisten Hersteller empfehlen jedoch ein radiales Abwickeln, da dies die Reibung zwischen Faser und Kern reduziert. Auch beim Abwickeln ist die Spannungsregelung entscheidend.
Aufgrund ihrer graphitschichtartigen Mikrostruktur sind Kohlenstofffasern sehr verschleißempfindlich. Daher sollten Reibungsflächen während der Verarbeitung minimiert werden, um Faserbruch oder -ausfransen zu vermeiden. Um die Reibung zu minimieren, ist es wichtig, die Kontaktwinkel zwischen Faser und Verarbeitungskomponenten (wie Walzen und Führungen) anzupassen und sicherzustellen, dass diese Komponenten eine geeignete Oberflächenrauheit aufweisen. Darüber hinaus sollte die elektrische Spannung während der Verarbeitung sorgfältig kontrolliert werden, um Faserschäden zu vermeiden.
Bei manchen Verfahren muss das Schlichtemittel von der Kohlefaser durch Hitze entfernt werden. Dabei ist eine sorgfältige Temperaturkontrolle unerlässlich, da übermäßige Hitze das Schlichtemittel zersetzen und schädliche flüchtige Bestandteile freisetzen kann, was zu Verarbeitungsproblemen führen kann.
Elektrische Sicherheit und Personenschutz
Kohlefaser weist eine gewisse elektrische Leitfähigkeit auf. Wenn Kohlefaser bricht, können sich einzelne Filamente (typischerweise 5–7 Mikrometer Durchmesser) in der Luft verteilen. Daher müssen elektrische Geräte am Arbeitsplatz ordnungsgemäß isoliert sein, um Kurzschlüsse oder andere elektrische Gefahren zu vermeiden.
Darüber hinaus können verteilte Kohlenstofffasern Hautreizungen verursachen. Daher ist es wichtig, bei der Handhabung geeignete persönliche Schutzmaßnahmen zu treffen. Bei thermischer Zersetzung des Schlichtemittels können schädliche Zersetzungsprodukte freigesetzt werden. Daher ist eine ausreichende Belüftung am Arbeitsplatz erforderlich.
