Detaillierte Erklärung der Spezifikationen von Carbonfaser-Rovings: 1K, 3K, 6K, 12K... Was sind die Unterschiede?

Die Produktion von Carbonfaser beginnt mit Ausgangsmaterialien wie Polyacrylnitril (PAN) oder Rayon. Diese Ausgangsmaterialien durchlaufen komplexe chemische Behandlungen, Erwärmung, Dehnung und schließlich Karbonisierung, um sich in ultrastarke Mikrofasern zu verwandeln, die als „Filamente“ bezeichnet werden. Für praktische Anwendungen werden Tausende solcher Filamente zu „Rovings“ zusammengefasst. Die Roving-Spezifikation (z. B. 1K, 3K, 6K, 12K) wird durch die Anzahl der enthaltenen Filamente bestimmt.

Verständnis der „K“-Kennzeichnung:

„K“ steht für „kilo“ (tausend).

1K-Roving : Enthält ~1.000 Kohlenstofffasern.

3K tow : Enthält ~3.000 Kohlenstofffasern.

6K tow : Enthält ~6.000 Kohlenstofffasern.

12K tow : Enthält ~12.000 Kohlenstofffasern.

Einfach ausgedrückt: Niedrigere K-Werte deuten auf feinere, leichtere und flexiblere Tows hin; höhere K-Werte weisen auf dickere, steifere und schwerere Tows hin. Die Wahl des K-Werts wirkt sich direkt auf die Eigenschaften und Anwendungsergebnisse des fertigen Carbonfasergewebes aus.

Kernunterschiede zwischen Tow-Spezifikationen:

Erscheinungsbild und Textur :

Tows mit niedrigem K-Wert (z. B. 1K, 3K) : Erzeugen Gewebe (z. B. Leinwandbindung, Köper) mit feiner Textur, kleinen/dichten Mustern und einer edlen Optik. Ideal für hochsichtbare Oberflächen.

Tows mit hohem K-Wert (z. B. 12K) : Liefern Gewebe mit kühnen, deutlichen Mustern und einem robusten visuellen Auftritt.
*Zusammenfassung: Wähle niedrige K-Werte (1K, 3K) für edle Oberflächen; hohe K-Werte (12K) für strukturelle Präsenz.*

Gewicht und Dicke :

Bei identischen Gewebestrukturen höhere K-Werte führen zu dickeren, schwereren Stoffen. Ein 12K-Garn enthält 4x mehr Filamente als ein 3K-Garn, was zu einem höheren Fasergehalt pro Flächeneinheit führt (größeres Gewicht pro Flächeneinheit, gsm). Dadurch sind Hoch-K-Stoffe effizienter für große Bauteile oder schnellen Aufbau von Dicke/Festigkeit.

Flexibilität & Verarbeitbarkeit :

Niedrig-K-Garne (z. B. 3K) : Dünne und weiche Stoffe mit hervorragender Drapierbarkeit. Passen sich ohne Überbrücken oder Verknittern perfekt komplexen Formen und engen Kurven an. Ideal für komplexe Geometrien.

Tows mit hohem K-Wert (z. B. 12K) : Steifere Stoffe, die bei scharfen Konturen zum Überbrücken oder Verknittern neigen. Eher geeignet für flache Platten oder sanfte Kurven.

Festigkeit (wichtige Klarstellung) :

Die Festigkeit/der Modul einzelner Filamente wird vom K-Wert nicht beeinflusst; sie hängt von der Faserqualität ab (z. B. T300, T700, T1000).

Die Verbundfestigkeit wird bestimmt durch: fasereinteilung, Harzeigenschaften, Schichtaufbau und Fertigungsqualität .

Indirekte K-Wert-Beeinflussung : Grobere Tows (z. B. 12K) können aufgrund stärkerer Biegung in Geweben eine geringfügige Leistungsminderung erfahren. In der Praxis dominieren jedoch Konstruktion und Verarbeitung das Festigkeitsverhalten.

Kosten :

Hoch-K-Tows bieten in der Regel geringere Kosten pro Gewichtseinheit. Durch das Bündeln mehrerer Filamente (z. B. 12K vs. 4x3K) wird die Produktionswirksamkeit gesteigert.

Harzbenetzung (kritischer Prozessfaktor) :

Niedrig-K-Garne (z. B. 3K) : Größere Oberfläche und kürzere Fließwege des Harzes ermöglichen eine gründliche Durchtränkung und minimieren Hohlräume/trockene Stellen für hochwertigere Verbundwerkstoffe.

Tows mit hohem K-Wert (z. B. 12K) : Die Harzdurchdringung in den Kern ist schwierig. Eine schlechte Verarbeitung kann zu trockenen Stellen im Inneren führen, die Schwachstellen darstellen. Hochentwickelte Techniken (z. B. RTM, Vakuumspritzung) sind oft unverzichtbar.

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