Franz PurscheReduktion der Stabilisierungszeit bei der Herstellung von PAN-basierten Carbonfasern | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISBN: | 978-3-8440-7216-7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Series: | Textiltechnik/Textile Technology Herausgeber: Univ.-Prof. Professor h. c. (MGU) Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Thomas Gries Aachen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | Carbonfaser; Stabilisierung; Carbonisierung; Polyacrylnitril; Precursor; Materialien | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Type of publication: | Thesis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Language: | German | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pages: | 294 pages | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Figures: | 134 figures | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Weight: | 438 g | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Format: | 21 x 14,8 cm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Binding: | Paperback | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Price: | 49,80 € / 62,30 SFr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Published: | February 2020 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Buy: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Download: | Available PDF-Files for this title: You need the Adobe Reader, to open the files. Here you get help and information, for the download. These files are not printable.
User settings for registered users You can change your address here or download your paid documents again.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Recommendation: | You want to recommend this title? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Review copy: | Here you can order a review copy. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Link: | You want to link this page? Click here. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Export citations: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Abstract: | Trotz ihrer herausragenden mechanischen Eigenschaften bei geringem Gewicht werden Carbonfasern heutzutage kaum in Massenanwendungen eingesetzt. Ein Hauptgrund ist der hohe Preis von durchschnittlich 20 €/kg aufgrund des zeit- und energieintensiven Produktionsprozess. Ein Flaschenhals ist der Prozess der thermischen Stabilisierung bei hohen Temperaturen bis 300 °C und langen Verweilzeiten von bis zu 100 Minuten. Mehr als 25 % der gesamten Produktionskosten entfallen auf diesen Prozessschritt.
Ziel dieser Arbeit ist die Reduktion der Prozesszeit der Stabilisierung auf weniger als 50 Minuten. Die grundlegende Prämisse ist, dass zur Umsetzung der Entwicklung keine zusätzlichen Investitionskosten notwendig werden. Hierdurch werden mögliche Markteintrittsbarrieren minimiert. Als Benchmark der mechanischen Eigenschaften gilt der industriell gängige Fasertyp Torayca® T300 der Firma Toray Industries, Inc. (Tokio, Japan) mit einer Bruchspannung von 3,5 GPa und einem E-Modul von 230 GPa. Zur Reduktion der Stabilisierungszeit werden Prozessprofilen entwickelt, die auf die chemischen Eigenschaften des Ausgangsmaterials angepasst sind. Hierbei wird der Herstellungsprozess kaskadiert und Stufenweise optimiert. Der Betrachtungsraum sind jeweils die Prozessparameter Temperatur, Verweilzeit und Verstreckung. Die mechanischen Eigenschaften werden über eine Optimierung des Prozessschritts Carbonisierung maximiert. Als zentrales Ergebnis wird eine minimale Stabilisierungszeit von 24 Minuten bei einer Bruchspannung von 4,0 GPa und einem E-Modul von 235 GPa erreicht. Der Benchmark wird übertroffen. Bei Umsetzung beträgt das Einsparpotential im Produktionsprozess 4 €/kg. Die volkswirtschaftlichen Auswirkungen werden anhand des Fallbeispiels Offshore Windenergie auf 1.240 Mio. € berechnet. |