Glasfaser vs. Kohlefaser: Das ultimative Duell!

Glasfasergewebe und Kohlefasergewebe sind zwei häufig verwendete Hochleistungs-Verstärkungsmaterialien, die im Bereich der Verbundwerkstoffe weit verbreitet sind. Ihre Unterschiede spiegeln sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider:

1. Materialzusammensetzung

   • Glasfasergewebe: Hauptsächlich aus Siliziumdioxid (Glas) bestehend, hergestellt durch Ziehen von geschmolzenem Glas zu Fasern. Es ist ein anorganisches, nichtmetallisches Material.

   • Kohlefasergewebe: Hergestellt aus Polyacrylnitril (PAN) oder Pech-basierten Vorläuferfasern durch Hochtemperaturkarbonisierung. Seine Hauptkomponente ist Kohlenstoff (über 90 %), was es zu einem organischen, polymerbasierten Material macht.

2. Mechanische Eigenschaften

   • Festigkeit und Modul:

     • Kohlefasergewebe hat eine deutlich höhere Festigkeit und einen höheren Modul als Glasfaser (Zugfestigkeit von Kohlefaser: 3000–7000 MPa; Glasfaser: 1000–3000 MPa).

     • Kohlefaser ist leichter, wodurch sie sich für Anwendungen mit hoher Belastung eignet (z. B. Luft- und Raumfahrt, Rennwagen).

   • Zähigkeit:

     • Glasfaser hat eine bessere Duktilität und Schlagfestigkeit, wodurch sie weniger anfällig für Sprödbruch ist.

     • Kohlefaser ist härter, aber spröder und kann unter extremen Belastungen brechen.

3. Gewicht

   • Kohlefasergewebe hat eine geringere Dichte (~1,5–1,8 g/cm³) im Vergleich zu Glasfaser (~2,4–2,6 g/cm³), was es ideal für gewichtsempfindliche Anwendungen macht.

4. Temperaturbeständigkeit

   • Glasfasergewebe: Hält Temperaturen von etwa 500–600°C stand (Hochtemperaturvarianten können 1000°C überschreiten).

   • Kohlefasergewebe: Kann in inerten Umgebungen bis zu 2000°C aushalten, beginnt aber in Luft über 400°C zu oxidieren und sich abzubauen.

5. Elektrische und elektromagnetische Eigenschaften

   • Kohlefasergewebe: Hochleitfähig, geeignet für elektromagnetische Abschirmung oder leitfähige Verbundwerkstoffe, kann aber elektronische Geräte stören.

   • Glasfasergewebe: Ausgezeichnete Isolationseigenschaften, ideal für elektrische Isolierung (z. B. Leiterplatten-Substrate).

6. Kosten

   • Glasfasergewebe: Günstig (etwa 1/10 des Preises von Kohlefaser) mit hoher Kosten-Leistungs-Verhältnis.

   • Kohlefasergewebe: Teuer aufgrund hoher Produktionskosten, typischerweise in High-End-Anwendungen verwendet.

7. Chemische Beständigkeit

   • Glasfasergewebe: Beständig gegen Säuren und Laugen, kann aber bei längerer Einwirkung von starken Säuren/Basen korrodieren.

   • Kohlefasergewebe: Chemisch beständiger, aber anfällig für Oxidation (benötigt Schutzbeschichtungen).

8. Typische Anwendungen

   • Glasfasergewebe:
     Bauwerksverstärkung (z. B. GFK), Schiffskörper, Rohrleitungen, Isoliermaterialien, Automobilteile.

   • Kohlefasergewebe:
     Luft- und Raumfahrtstrukturen, Hochleistungs-Rennwagen, Sportgeräte (Golfschläger, Fahrräder), Präzisionsinstrumente, militärische Geräte.

9. Verarbeitung und Handhabung

   • Glasfasergewebe: Leicht zu schneiden, passt sich gut an komplexe Oberflächen an und hat eine gute Harzbenetzbarkeit.

   • Kohlefasergewebe: Schwerer zu verarbeiten, erfordert Spezialwerkzeuge (z. B. Diamantschneider), mit etwas schlechterer Harzbenetzbarkeit.

Auswahltabelle:

• Wählen Sie Glasfasergewebe: Bei Budgetbeschränkungen, elektrischer Isolierung, Schlagfestigkeit oder Hochtemperaturumgebungen (nicht oxidierend).

• Wählen Sie Kohlefasergewebe: Für extreme Gewichtsreduzierung, hohe Festigkeit/Steifigkeit oder Anwendungen, die Leitfähigkeit/EM-Abschirmung erfordern.