Carbon oder Kohlenstoff ist ein nichtmetallisches Element. In elementarer, sprich reiner Form kommt es in der Natur hauptsächlich als Graphit oder Diamant vor. Weitaus häufiger tritt es dagegen chemisch gebunden auf. In der Industrie vielseitig verwendet wird (hochprozentiger) Kohlenstoff als Faser, die sich auch in der Schmuckindustrie einer steigenden Beliebtheit erfreut.

 

Kohlenstoff, heute meist bekannter unter dem Fremdwort Carbon, ist nach Wasserstoff dasjenige Element der Erde, das am meisten chemische Verbindungen eingehen kann. In gebundener Form tritt es am häufigsten in Carbonatgesteinen auf. Die bekannteste „sichtbare“ Vorkommensart ist aber vermutlich Kohle: Nicht rein zufällig leitet sich auch der Name Kohlenstoff oder Carbon aus altgermanisch „kulo“ für Kohle beziehungsweise lateinisch „carbo“ für Holzkohle ab. Anders als Diamant (mit einem hundertprozentigen Kohlenstoffanteil) beträgt er im Fall von Braunkohle aber lediglich zwischen 60 und 75 Prozent. In der Industrie wird Kohlenstoff in hochprozentiger Form häufig in Faserform verwendet, wobei zur Herstellung von Kohlenstofffasern mehrere chemische komplexe Produktions- und Umwandlungsschritte nötig sind.

 

Herstellung von Kohlenstofffasern

Weltweit werden heute jährlich etwa 100’000 Tonnen Kohlenstofffasern hergestellt. Unterschieden werden drei verschiedene Herstellungsarten. Kohlenstofffasern können entweder aus Viscose-, Pech- oder Polyacrylnitril-Fasersträngen gebildet werden, wobei Polyacrylnitril als Vorstufe am häufigsten ist. Polyacrylnitril selbst wird durch Polymerisation aus Acrylnitril hergestellt, welches wiederum durch Oxidation von Propen (einem gasförmigen Kohlewasserstoffgemisch) unter Einbezug von Ammoniak gebildet wird. Zur Weiterverarbeitung liegt das Polyacrylnitril pulverförmig vor. Unter Rühren und Erwärmen wird dieses in Dimethylacetamid gelöst, durch Düsen gepresst und schliesslich im Nassspinn-Verfahren zu Fasern verarbeitet, die sich aus Tausenden kleiner Filamente zusammensetzen. Durch einen Erwärmungsprozess (Carbonisierung) können Polyacrylnitrilfasern anschliessend zu Kohlenstofffasern weiter verarbeitet werden, die am Ende einen Kohlenstoffanteil von etwa 95 Prozent aufweisen.

 

Schmuck aus Kohlenstofffasern

Ähnlich wie Textilfasern können Kohlenstofffasern im Handel bezogen werden. Im Schmuckbereich, beispielsweise zur Herstellung von Ringen, können rohrförmige Rohlinge hergestellt werden, indem die Kohlenstofffasern zunächst durch ein Epoxidharz-Bad gezogen und anschliessend auf einen Stab gewickelt werden. Die Konsistenz und materiale Eigenschaft eines Carbonrohlings ist nach dem Austrocknen in etwa mit Holz vergleichbar. Er kann mit Säge- und Schleifwerkzeug weiterverarbeitet und am Ende beispielsweise mit Polyurethan lackiert werden. Das Arbeiten mit Carbon erfordert einige Erfahrung und Spezialisierung und hat zudem den Nachteil, dass es zu einer starken Verschmutzung des Arbeitsplatzes führt.

 

Bild: Kissenförmiger Carbon-Armreif, Weissgold, 66 Brillanten (1.21 ct); Atelier Tessa, Lachen.