Ermittlung von Prozessparametern bei der Konvertierung von Precursoren zu Carbonfasern

Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Methodik zur Bestimmung der Prozessparameter für die Konvertierung von PAN-Precursoren zu Carbonfasern. Hierzu werden, basierend auf dem bestehenden Defizit, die nachfolgend benannten wissenschaftlichen Fragestellungen beantwortet: Welche Informationen zur Carbonfaserherstellung sind öffentlich zugänglich? Welche Marktakteure existieren? Wie kann der Entwicklungsprozess kostengünstig gestaltet werden? Wie können Erkenntnisse aus dem Labor-Maßstab auf industrielle Anlagen skaliert werden? Welche Prozessparameter haben welchen Einfluss auf die Fasereigenschaften? Im Rahmen eines Grundlagenkapitels (Kapitel 2) werden zunächst die ersten beiden Fragestellungen bearbeitet. Zur Bewertung des Herstellungsprozesses von Carbonfasern müssen die betrachteten Fasern (Precursoren, stabilisierte Fasern und Carbonfasern) analysiert werden. Die einschlägigen Prüfnormen und die zugehörigen Prüfverfahren sind in Kapitel 3 beschrieben. Basierend auf bestehenden Methoden wurde eine eigene Methodik zur Ermittlung der Prozessparameter in der Carbonfaserherstellung entwickelt (Kapitel 4 und 5). Die konkrete Ausarbeitung der Methodik (Kapitel 6) umfasst die Ermittlung von Benchmarks für die einzelnen Teilprozess-Schritte. Zudem wurden die Wirkzusammenhänge zwischen den Prozessparametern und den Fasereigenschaften ermittelt. Die entwickelte Methodik umfasst zur Minimierung der Entwicklungskosten eine skalierte Vorgehensweise. Beginnend bei Versuchen im Labormaßstab erstreckt sich diese bis zum industrienahen Technikumsmaßstab. Mithilfe der Methodik wurde ein Precursor erfolgreich zu Carbonfasern mit marktgängigen Eigenschaften umgewandelt. Die erfolgreiche Anwendbarkeit wurde durch die Übertragung auf einen zweiten Precursor (Kapitel 7) gezeigt.