Verfahren zur Herstellung von hochsteifen Ex-Cellulose Carbonfasern sowie Carbonfasern

Kohlenstofffasern (CF) verbinden auf einzigartige Weise hohe Festigkeit, Steifigkeit und geringer Dichte miteinander. Auf Grund dieser Eigenschaftskombination gelten sie als unverzichtbar für den Einsatz im Leichtbau, eine Schlüsseltechnologie auf dem Weg hin zur angestrebten Energiewende mit mehr Klimaneutralität und Ressourceneffizienz. Zum Einsatz kommen CFs insbesondere im Mobilitätssektor, z.B. in der Luft- und Raumfahrt oder im Automotive Bereich, wo durch den Einsatz von CFs signifikante Gewichtseinsparungen erzielt werden können und damit der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann. Darüber hinaus werden CFs auch in anderen Endanwendungen eingesetzt, darunter in den Rotoren von Windkraftanlagen, in Wasserstoffdrucktanks sowie Sportgeräten und Medizinprodukten. Fast alle in diesen Anwendungen verwendeten CFs werden aus Polyacrylnitril-Copolymeren (PAN) basierten Vorläuferfasern (Präkursoren) hergestellt, die zusammen einen Marktanteil von 96 bis 98 % ausmachen. CFs auf Basis von PAN-Präkursoren (ex-PAN CF) sind jedoch erdölbasiert, kosten- und CO2-intensiv in der Herstellung und verursachen im Konvertierungsprozess große Mengen toxischer Substanzen wie z.B. Blausäure (720 Gew.-%). Daher erleben biobasierte Alternativen auf der Basis natürlicher Ressourcen wie z.B. Cellulose bzw. daraus hergestellt CF (ex-Cellulose CF) eine Renaissance, da sie die für PAN aufgezählten Nachteile nicht aufweisen, und verglichen dazu, potentiell eine Reduktion der CO2-Emissionen sowie der Herstellungskosten ermöglichen.