Ist Kohlefaser feuerfest? | Supreem Carbon Expertenratgeber

Ist Kohlefaser feuerfest?

KohlefaserKohlenstofffasern selbst sind zwar nicht feuerfest, weisen aber eine hohe Feuerbeständigkeit auf. Kohlenstofffasern haben eine Zersetzungstemperatur von über 3000 °C, d. h. sie können sehr hohen Temperaturen standhalten, ohne zu verbrennen. Die Matrixmaterialien (meist Epoxidharz oder andere Polymere), die die Kohlenstofffasern in Verbundteilen binden, können jedoch brennbar sein und sich bereits bei deutlich niedrigeren Temperaturen (typischerweise zwischen 150 °C und 300 °C) entzünden oder schmelzen. Daher weisen Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe zwar eine ausgezeichnete thermische Stabilität auf, die Feuerbeständigkeit hängt jedoch stark vom verwendeten Harzsystem ab.

Wie reagiert Kohlefaser auf Feuer und hohe Temperaturen?

Kohlefaserverbundwerkstoffe fangen nicht leicht Feuer und brennen nicht weiter, sobald die Wärmequelle entfernt wird. Laut Daten des National Institute of Standards and Technology (NIST) geben Kohlefaserverbundwerkstoffe im Vergleich zu herkömmlichen Materialien wie Metallen oder Kunststoffen bei thermischer Zersetzung sehr wenig Wärme und Rauch ab. Die Harzmatrix beginnt jedoch, sich zu zersetzen und brennbare Gase freizusetzen, typischerweise ab 177 °C (350 °F), was die strukturelle Integrität des Verbundwerkstoffs beeinträchtigt.

Welche Harzarten verbessern die Feuerbeständigkeit von Kohlefaserteilen?

Die Verwendung von Hochleistungs-Duroplasten wie Bismaleimiden (BMI), Phenolen oder Polyimiden kann die Feuerbeständigkeit deutlich verbessern inCarbonfaserteileDiese Harze sind thermisch stabiler und selbstverlöschend und oft für Betriebstemperaturen über 250 °C ausgelegt. Phenolharz beispielsweise weist hervorragende feuerhemmende Eigenschaften auf und wird in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilsektor häufig für brandkritische Komponenten eingesetzt.

Was sollten Käufer beim Kauf von Kohlefaserteilen hinsichtlich des Brandschutzes beachten?

Käufer sollten die Wärme- und Feuerbeständigkeit der verwendeten Verbundwerkstoffe überprüfen. Zu den wichtigsten Zertifizierungsstandards gehören FAR 25.853 für Brandschutz in der Luft- und Raumfahrt und UL 94 für Entflammbarkeitsprüfungen. Kenntnisse über die Anwendungsumgebung sind unerlässlich: Für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt oder im Militärbereich werden Materialien benötigt, die dauerhaft hohen Temperaturen und Flammen standhalten, während für Automobile oder Sportartikel weniger strenge Anforderungen gelten. Darüber hinaus kann die Integration feuerhemmender Additive oder Beschichtungen die Sicherheit verbessern, ohne die mechanischen Eigenschaften zu beeinträchtigen.

Wie hoch sind die Kosten für feuerfeste Kohlefaserverbundwerkstoffe im Vergleich?

Harzsysteme mit erhöhter Feuerbeständigkeit erhöhen die Teilekosten im Vergleich zu herkömmlichen Epoxid-basierten Kohlefaserverbundwerkstoffen typischerweise um 20–50 %. Diese hohe Qualität resultiert aus komplexeren Aushärtungszyklen, speziellen Materialien und strengen Qualitätsprüfungen. Die Investition ist jedoch für kritische Anwendungen mit hohen Anforderungen an Brandschutz und Haltbarkeit gerechtfertigt, wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt und im Verteidigungsbereich.

Gibt es Branchentrends oder Innovationen, die die Feuerbeständigkeit von Kohlefasern verbessern?

Zu den Innovationen zählen Nanokomposit-Additive wie Graphen und Kohlenstoffnanoröhren, die die Wärmeleitfähigkeit verbessern und die Entflammbarkeit verringern. Die Forschung konzentriert sich außerdem auf die Entwicklung neuartiger Harzchemien, die die mechanische Leistungsfähigkeit erhalten und gleichzeitig die Flammhemmung verbessern. Aktuelle Branchenberichte (2023–2024) zeigen eine zunehmende Verbreitung dieser fortschrittlichen Verbundwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrt sowie im Elektrofahrzeugbereich, wo Brandschutz oberste Priorität hat.