Carbonfasern, Carbonfasern-Precusoren sowie deren Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von hochfesten Endlosfilamentgarnen mit kompakter, besonders homogener Strukturmorphologie auf der Basis von Polyacrylnitril für Carbonfaser-Precursoren, die auf Basis dieses Verfahrens hergestellt werden, sowie Carbonfasern, die nach Carbonisierung der Carbonfaser-Precursoren erhältlich sind. Die Faserbildung erfolgt im Rahmen eines Nass- oder Trockennass-Verfahrens aus Polymerlösungen in ionischen Flüssigkeiten. Bei der Herstellung von Garnen und Filamenten erfolgt unmittelbar nach Ausfällung in einem organischen Lösungsmittel bzw. einer verdünnten wässrigen Lösung der betreffenden ionischen Flüssigkeit oder in einer Sattdampfzone ein Nachverstrecken der frisch gesponnenen Formkörper. Die erhaltenen Precursor-Garne und -Filamente besitzen vorrangig erhöhte Reißfestigkeit bei gleichzeitig ausreichender Dehnung, einen runden Querschnitt sowie eine kompakte, besonders homogene Fasermorphologie und sind zur Weitererarbeitung und Herstellung von hochfesten Carbonfasern für technische Anwendungen in Verbundstoffen besonders gut geeignet. Derart hergestellte Carbonfasern zeichnen sich darüber hinaus durch eine Zugfestigkeit im Bereich von etwa 3,0 bis 8,5 GPa, eine Bruchdehnung im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0%, einen Elastizitätsmodus von zwischen etwa 100 und 350 MPa, einen Titer von etwa 0,2 bis 1,5 dtex sowie einen Dichtestrukturparameter von etwa 1.700 bis 1.900 g/cm3 aus.