Kohlenstoffrohr

Was ist ein Kohlenstoffrohr?

Kohlenstoffrohre sind Rohre, in denen Kohlenstoff (Elementsymbol: C) verwendet wird. Diese Rohre haben die Eigenschaften von Kohlenstoff aufgrund der Verwendung von Kohlenstoff als Werkstoff.

Kohlenstoff ist vor allem leitfähig, hitzebeständig, abriebfest, thermisch elastisch und säurebeständig, hat ein geringes spezifisches Gewicht und eine hohe Festigkeit.

Zu den Materialien, die aus Kohlenstoff bestehen, gehören z. B. Graphit, Kohlenstofffasern und CFK. Ihre jeweiligen Eigenschaften sind wie folgt:

• Graphit
  Graphit, kann natürlich oder künstlich hergestellt sein. Graphit zeichnet sich durch seine Hitzebeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und chemische Beständigkeit aus. Außerdem ist er leicht zu verarbeiten, leitfähig und hat schmierende Eigenschaften, die ihn verschleißfest machen.

  Zu den Produkten, für die Graphit verwendet wird, gehören vor allem Bleistifte, Kameras, Heizgeräte, Kochherde, Bettzeug und Motoren.

• Kohlefaser
  Kohlenstofffasern werden aus Acrylfasern hergestellt, die erhitzt und verkohlt wurden. Kohlenstofffasern werden miteinander verwoben und zu einem gewebeähnlichen Material geformt, das als Kohlenstoffgewebe bezeichnet wird, während kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) hergestellt wird, indem das Gewebe in Harz getränkt und geformt wird.

  Kohlenstofffasern basieren auf Kohlenstoff und haben daher Kohlenstoff-Eigenschaften wie Hitzebeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit, chemische Beständigkeit, geringe Wärmeausdehnung und Schmierfähigkeit.

  Das Material wird hauptsächlich als Verbundwerkstoff verwendet und kommt in Fahrgestellen und Bauteilen von Autos, Raketen, Drohnen, Streben und Baumaterialien zum Einsatz.

• CFK
  CFK, auch bekannt als kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, ist eine Art von FRP. Es ist eine Kombination aus verschiedenen Materialien und wird als Verbundwerkstoff verwendet. Als Basismaterial wird Harz verwendet, dem Fasern hinzugefügt werden, um die Festigkeit der Fasern zu gewährleisten und gleichzeitig die leichten Eigenschaften beizubehalten.

  CFK wird hauptsächlich in Flugzeugflügeln, Raketenverkleidungen, Satellitenantennen, Autos und Motorrädern verwendet.

Anwendungen von Kohlenstoffrohren

Kohlenstoffrohre werden aufgrund der verschiedenen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen in vielen Bereichen eingesetzt.

FRP-Rohre sind beispielsweise rostbeständig und können als Windsurfmasten oder Skistöcke verwendet werden.

Darüber hinaus werden Kohlenstoffrohre aus dem Verbundwerkstoff CFK in der Luft- und Raumfahrt für Antennen und Traversen von Radioteleskopen verwendet.

Im Automobil- und Fahrzeugsektor wird CFK für Rennwagen, Karosserierahmen und Eisenbahnkarosserien verwendet, im Sportsektor für Angelruten, Golfschäfte, Schläger und Baseballschläger.

Im Hoch- und Tiefbau werden sie für Betonbewehrungen und -stangen verwendet, und in der Medizin und Pflege werden sie für Rollstühle, Stöcke und künstliche Knochen eingesetzt.

Funktionsweise der Kohlenstoffrohre

Für Kohlenstoffrohre werden häufig Materialien wie FRP und CFRP verwendet, die sich durch Kombination mit anderen Materialien leicht zusammensetzen lassen.

Composites stehen für Verbundwerkstoffe und bezeichnen eine Methode zur Verbesserung der Leistung eines Produkts durch die Kombination von zwei oder mehr Materialien.

Zu den unterschiedlichen Materialien, die miteinander kombiniert werden können, gehören CF (Kohlenstoff), GF (Glas) und AF (Aramid), aber auch Baumwoll- oder Vinylonfasern, Pflanzenfasern, Borfasern und Zellstoff.

Die Festigkeit und die Eigenschaften von Kohlenstoffrohren hängen von den verschiedenen Materialien ab, mit denen sie kombiniert werden. Kohlenstoff ist von Natur aus witterungs- und korrosionsbeständig, schwer entflammbar, hitzebeständig und elektrisch belastbar, aber die Produktleistung kann durch die Kombination unterschiedlicher Materialien je nach den gewünschten Eigenschaften verbessert werden.

Die Kombination verschiedener Materialien in Rohren ist beispielsweise möglich, indem GFK oder andere Materialien in der Innenschicht und natürliche Materialien in der Außenschicht geformt werden. Andere Methoden umfassen das Formen von Metallrohren in der Innenschicht und GFK, Thermoplasten oder Metallrohren in der Außenschicht.

Arten von Kohlenstoffrohren

Kohlenstoffrohre sind sehr praktische Produkte, da sie flexibel sind und nicht korrodieren. Es sind auch verschiedene andere Eigenschaften von Kohlenstoff erhältlich. Kohlenstoff wird auch häufig als Verbundwerkstoff verwendet, zum Beispiel in den folgenden Produkten:

• Rohre aus faserverstärktem Kunststoff: glasfaserverstärkter Kunststoff (FRP)
  GFK-Rohre sind sehr leicht, weniger anfällig für Verformungen und aufgrund der Verflechtung von Glasfasern fester als herkömmliche Kunststoffe. Sie sind außerdem sehr witterungsbeständig und sehr steif.
• Glasfaserverstärkte Kunststoffrohre: Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK)
  GFK-Rohre werden aus mit Harz verstärkten Glasfasern hergestellt und sind die preiswertesten aller GFK-Produkte. Zu den verwendeten Harzen gehören Polyester, Vinylester, Phenol und Epoxid.
• Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffrohre: Carbon Fibre Reinforced Plastics (CFRP)
  CFK-Rohre sind leichter als Stahl und andere Metalle, haben aber die gleiche Festigkeit und Steifigkeit. Diese Rohre werden gewählt, wenn eine Gewichtsreduzierung erwünscht ist, die Festigkeit jedoch beibehalten werden soll. Sie haben auch Karbon-Eigenschaften, was sie zu einem Produkt macht, das Vibrationen reduzieren kann.
• Rohre aus aramidfaserverstärkten Kunststoffen: Aramidfaserverstärkte Kunststoffe (AFRP)
  Bei AFRP-Rohren werden hauptsächlich Aramidfasern als Verstärkung verwendet. Aramidfasern haben eine hohe Festigkeit und eine ausgezeichnete Abrieb- und Kratzfestigkeit. Sie verfügen auch über ausgezeichnete stoßdämpfende Eigenschaften, was sie zum Produkt der Wahl in rauen Umgebungen macht. Allerdings zeichnen sich Aramidfasern auch durch eine schlechte Formbarkeit aus und sind daher nicht für komplexe Formen geeignet.