Die Kohlefaserherstellung ist der Prozess zur Herstellung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Produkte aus Kohlefaser bieten eines der höchsten Festigkeits-Gewichts-Verhältnisse aller Materialien und bieten darüber hinaus hervorragende Wärme- und Leitfähigkeitseigenschaften. Diese hohe Festigkeit und das geringe Gewicht machen die Herstellung von Kohlefasern zu einer beliebten Wahl in der Luft- und Raumfahrt-, Schiffs- und Sportartikelindustrie. Bestimmte Mischungen von Kohlefasermaterialien können auch als Graphit bezeichnet werden.
Der Herstellungsprozess von Carbonfasern beginnt damit, dass die Hersteller Rohstoffe zu feinen Carbonsträngen verarbeiten. Sie beginnen mit einer Basis aus Kohlenteer oder Pech, die zur Herstellung von Low-End-Carbonfaserprodukten verwendet wird. Für hochwertige Produkte gehen Hersteller von einem Basismaterial aus Polyacrylnitril aus, das aus Propylen und Ammoniak besteht. Nach mehrmaligem Erhitzen dieses Grundmaterials verändert es seine Strukturen dramatisch. Schließlich verwandelt sich das Material in eine Kette von Kohlenstoffmolekülen und alle anderen Moleküle fallen weg.
Diese Kohlenstoffmoleküle werden mit Chemikalien vermischt und einem Prozess unterzogen, der als Nassspinnen bekannt ist. Beim Nassspinnen durchläuft die flüssige Kohlenstoffmischung eine sogenannte Spinndüse, die viele kleine Löcher aufweist. Die Spinndüse formt das Material zu langen, dünnen Kohlenstofffäden. Durch Mischen dieser Filamente mit Epoxid- oder anderen Harzen können Hersteller CFK herstellen.
Die Herstellung von Kohlefasern ist ziemlich präzise, und selbst eine kleine Änderung während der Produktion kann die Qualität des Produkts beeinträchtigen. Jede Produktionsstätte für Kohlefaser verwendet während dieses Herstellungsprozesses ihre eigene einzigartige Mischung aus Grundmaterialien, Chemikalien und Temperaturbereichen. Dies führt zu feinen Unterschieden zwischen den Kohlefasermaterialien von einem Hersteller zum nächsten.
Hersteller formen Kohlefaser in eine Vielzahl von Produkten mit verschiedenen Arten von Herstellungsverfahren. Sie können Formen aus Glasfaser oder Metall herstellen, um einzelne Teile zu gießen. Geschmolzene kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe werden oft mit Netzgeweben überzogen, um zusätzliche Festigkeit und Stabilität während des Formprozesses zu erzielen. Unternehmen können auch geschmolzene Kohlefaserkunststoffe durch eine Stahldüse extrudieren, um verschiedene Formen zu formen.
Seit ihrer Erfindung Mitte des 20. Jahrhunderts wird die Kohlefaserherstellung zur Herstellung von Flugzeugen, Booten und Automobilen verwendet. Seit dieser Zeit wird es auch häufig zur Herstellung von Sportartikeln wie Fahrrädern, Tennisschlägern und Goldschlägern verwendet. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts war die Windenergieindustrie der weltweit größte Verbraucher von Kohlefaser, die zur Herstellung von Großwindkraftanlagen verwendet wird.