Die Entwicklungsgeschichte der Kohlefaser

Im Jahr 1879 verwendete Edison Zellulosefasern wie Bambus-, Leinen- oder Baumwollgarn als Rohstoffe, um erstmals Kohlenstofffasern herzustellen, und erhielt Patente. Allerdings waren die mechanischen Eigenschaften der damals hergestellten Fasern sehr gering und das Verfahren konnte nicht industrialisiert werden, was zu keiner Weiterentwicklung führte.
In den frühen 1950er Jahren bestand aufgrund der Entwicklung modernster Technologien wie Raketen, Luft- und Raumfahrt und Luftfahrt ein dringender Bedarf an neuen Materialien mit hoher spezifischer Festigkeit, spezifischem Modul und hoher Temperaturbeständigkeit. Darüber hinaus konnten durch Wärmebehandlung aus Vorläuferfasern als Rohstoff Endlosfasern aus Kohlenstofffasern hergestellt werden, was den Grundstein für die Industrialisierung von Kohlenstofffasern legte. In den letzten 40 Jahren hat die Kohlefaser folgende bedeutende technologische Fortschritte gemacht:
In den frühen 1950er Jahren produzierte die Wright Patterson Air Force Base in den Vereinigten Staaten erfolgreich Kohlenstofffasern unter Verwendung von Klebefasern als Rohmaterial. Die Produkte wurden mit guten Ergebnissen als ablative Materialien für Raketendüsen und Nasenkegel verwendet. Im Jahr 1956 produzierte die United Carbide Corporation aus den Vereinigten Staaten erfolgreich Kohlenstofffasern mit hohem Elastizitätsmodul unter dem Handelsnamen „Thornel-25“ und entwickelte eine Spannungsgraphitisierungstechnologie, um die Festigkeit und den Modul von Kohlenstofffasern zu verbessern.
In den frühen 1960er Jahren erfand der Japaner Akio Fujito ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofffasern aus Polyacrylnitrilfasern (PAN) und erhielt ein Patent. Im Jahr 1963 entwickelten die Japan Carbon Corporation und die Tokai Electrode Corporation unter Verwendung des Patents von Shinto Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis. Im Jahr 1965 industrialisierte das japanische Kohlenstoffunternehmen erfolgreich die Produktion gewöhnlicher Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis. Im Jahr 1964 stellte das Royal Aeronautical Research Centre (RAE) im Vereinigten Königreich leistungsstarke Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis her, indem es während der Voroxidation Spannung anwendete. Courtaulds, Hercules und Rolls Royce nutzen RAE-Technologie für die industrielle Produktion.
Im Jahr 1965 stellte der japanische Wissenschaftler Sugaro Otani erstmals Kohlenstofffasern auf Basis von Polyvinylchlorid-Asphalt her und veröffentlichte einen bahnbrechenden Forschungsbericht über Kohlenstofffasern auf Asphaltbasis.
Im Jahr 1969 entwickelten japanische Kohlenstoffunternehmen erfolgreich leistungsstarke Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis. Im Jahr 1970 setzte Toray Textile Inc. aus Japan auf die fortschrittliche Polyacrylnitril-Vorläufertechnologie und tauschte Karbonisierungstechnologie mit der United Carbide Corporation aus den Vereinigten Staaten aus, um leistungsstarke Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis zu entwickeln. Im Jahr 1971 brachte die Dongli Company leistungsstarke Kohlefaserprodukte auf Polyacrylnitrilbasis (Torayca) auf den Markt. Anschließend entwickelten sich Leistung, Vielfalt und Ertrag des Produkts weiter und es nimmt bis heute eine weltweit führende Position ein. Danach stiegen die japanischen Unternehmen Tobon, Asahi Chemical, Mitsubishi Rayon und Sumitomo nacheinander in die Produktionslinie von Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis ein. (Siehe Kohlefaser auf Polyacrylnitrilbasis)