DE1646805A1 - Verfahren zur Herstellung von Kohienstoff-Fasergewebe hoher Festigkeit - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Kohienstoff-Fasergewebe hoher FestigkeitInfo
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Description
National Research Development Corporation, London, S.W.i.?(Gro6brit.)
Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Fasergewebs
hoher Festigkeit
Die Erfindung bezieht sioh auf ein Kohlenstcff-Fasergewebe
hoher Festigkeit und Verfahren su seiner E®2?st€llting«
Der Begriff "Kohlenstoff9· in dieser Anmeldung @@I1 auch
Graphit einschließen·
Kohlenetoff- und Graphitgewebe ist bekaimt laid wlvä beispielsweise durch Verkohlen gewebten Fasenaateriels wen
Seidenetapelfasern hergestellt* In einen typieeh©n Beispiel
hat das Kohlenstoffp-ewebe eine Zugfestigkeit -vom, stws
^♦^5 kg/cm Dicke, und einzeln® Fasern, die a@m Eohleastoffgewebe
entnommen wurden, haben eine Zugfestigkeit von etwa
35,16 kg/mm und einen Young-Modul von 3516 bis 6328■ k
Kohlenstoff-Fasern mit hohem Young-Modul und hoher Zugfestigkeit
wurden aus Fasern von poljmerem. Material hergestellt
293- JX2**83/O7-TpF (0)
109836/0243 BAD original
«le s.B. In den Älter·» Anmeldungen N 26 625 VIb/8Ob und
N 29 510 VIb/8Ob vorgeschlagen worden letf und Verfahren zu
ihrer Herateilung In kontinuierlichen Längen sind in einer
Siteren Anmeldung vom 28.6.1967 vorgeschlagen worden« Indessen
waren die Versuche, solche Sohlenstoff-Fasern zu einem Kohlenstoff gewebe, ζ.B. nach herkömmlichen Webmethoden jeu verarbeiten f Msher nicht erfolgreich, da die Fasern während der Bearbeitung brechen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Kohlenstoff-Fasergewebe hoher Festigkeit aus polymerem Fasermaterial der Art herzustellen, worin die linearen Moleküle
vernetzt werden können, z.B. durch Oxydation mittels Erwärmung auf unterhalb ihres Schmelzpunlctes in oxydierender Atmosphere,
insbesondere Polyacrylnitril, oamr wenn das Polymer von einer
Art i«tf die keinen Schmelzpunkt hat, durch Erwärmung In einer
oxydierenden Atmosphere auf eine Temperatur, welche den Verlauf de?» Gradation in kontrollierter Weise zuläßt, und welches
dttf eh nachfolgende Verkohlung in nicht oxydierender Atmosplilre
Kohlenatoffasern ergibt, die in hohem Grȣe kristallin sind
©i denen die C-Achse der Graphitteixi%*llit*
auf der Faserlänp-sachse ausgerichtet i
Zd»se Aufgebe wird erfindu»«eg®mäß 1® wesentlichen g#lBst
eines ersten ferfahrensechrltt* in welchen Fäden aus
polymeren Fasermaterial, die durch Erhitzen in codierender
Atmosphäre unterhalb Ihres Schmelzpunktes Im Temperaturbereich
von 100 bis 250° unter Spannung oxydiert worden sindt nach
einer herkömmlichen Webmethode zu einem p.zvzhbrsn Tuch aus
oxydierten Fäden gewebt werden, «ad einen 2ifelt©5 Iferfsshreneschritt,
in welchem das gewebte Tuch aas osydies^ea PM«!*k durch
Erhitzen in einer nictitoxydierenden Atmosphäre mit eine Temperatur im Bereich von etwa 10000C Terköfeit wird und «in Kohlenstoff-Fasergewebe
ergibt.
In «inern weiteren VerfahrensseSiritt kam uaa So&Leaetoff-Faserp-eweba
durch Brliitzen des Kohlenstoff-Fes@fg@wefese auf eine
Temperatur in Bereich oberhalb der 7erk»hlims8%eB^8se,tur und
bis su 3000°c in eines» nlshtexydlerenden Ataegpfeär© wärmebe·*
hani«lf> werden·
Man kann während der Wttrmebehandlun^sschritt® Spannisnfr auf
Gewebe ausüben.
2s;
einem Beispiel gemäß der Erfindung ira^i©n I i/2 Denier
•tuft», lEODt&BVierllche Fasern von Poljeerarinitral mit geringen
G<§haifc-Ci anderer at-tiff® @^hitstf während si© Hüter Spannung
gehalten wurden« vm ilsa Länge konstant zu halten, und in
und duroh eise oxydiereM« Atmosphäre geführt winden, wie in der
ältere» Anmeldung vea Si»€.i967 besehrieben ist, um schwarze
Fäden zu er^sbsn· ELe mechanischen Eigenschaften
109836/0243
BAD ORIGINAL
einzelner Fasern, die den oxydierten Fäden entnommen wurden,
waren folgende«
Oxydationszeit bei Zerreißfestigkeit Dehnung beim
22O°C kg/mm Zerreißen
2 Stunden 28,6l 19,6 %
h · 25,10 18,9 Ji
6 « 23,69 16,3 %
8 " 19^7 8,3 %
Man sieht aus diesen Angaben, daß die Auedehnunprseigenschäften
dieser oxydierten Fasern solche sind, die ?s
daß die Fasern die Bearbeltungsbelastung«?! aushalten,.
wahrend eines no^alen Webprozesses auftreten, und &·■?
wird, ein gewebtes Tuch aus oxydiertem Folyaerm&ta^iäl hsx-2usteilen,
Das Gewebe des Tuches sollte renügend offen sein, um ©in
Schrumpfen in der Größenordnung von V8$ zurulaseeKe ynd derart,
daß ein Minimum von Biegungen In den Fasern auftritt, wo die
Kett- und Elnechußfäden einander kreuzen ·
Die anschließende Verkohlungs- und WMxnebehMidluner «laes
gewebten Tuches von oxydiertem Faeermaterial erflfl^i ein Kohlenstoff-Fasergewebe hoher Festigkeit auf Grund der hohen
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BAD ORIGINAL
Festigkeit und des hohen Young-Hoduls dar einzelnen Kohlenstoffasern,
die das Gewebe bilden·
Zn einem Beispiel wurden unter Verwendung t 1/2 Denier
starken Polyacrylnitril «Materials das Fesematerial zunächst
unter genügender Spannut* um einö Schrumpfung an Terhindem,
bei eine? Temperatur von £20° ^Ιβ3? Stunden oxydiert. Das oxydier
t* Fasermaterial wurde dann ^n sinem Gewebe ^©rwebt wna ä&s
Gewebe bei bis zu 10000C verteilt„ wssfeei die i?®mp©?ßt!sr von
22Q°C auf 10000C mit einer Geschwindigkeit von etwa 100°C pro
Stunde gesteigert wurde.
20 einzelne Kohlenstoffasern wurden dem Kefalmmtoft»Fasergewebe
entnommen und hatten eine Daröhß©«siittss©^^©ißfestigkelt
von 200 kg/mm und einen IXirsIäseteitts-YoiMg-Msajjil vor»
17 580 kg/mm2.
Nach weiterer Wärmebehandlung dea Kohlsnet of f Gewebes durch
Erhitzen auf eine Temperatur von 2500®C In nichtoxydierender
Atmosphäre wurden dem Kohlenstoff «.Fasergewebe 20 ®ins@lne
Kohlenstoff«Fasern entnommen, die eine Barchschnittsserreißfestigkelt
von 1^0,62 kg/mm2 und einen Burehsetmltte-Young-Modul
Ton 35 l6o kg/mm2 aufwiesen·
8· ergibt sich daraus, daß min Kohlenstoff-»Fasergewebe,
welches aus Kohlenstoff "Fasern sit einer nc hohen Festigkeit
und einem so hohen Young-Modtil besteht, selt»et stark und als ein
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BAD ORiGlNAt
in einem zusammengesetzten Material "besonders
r ist.
E* sail noch bemerkt werden, daß der Begriff Polyacrylnitrll-
Tun den Fachleuten unter Einschluß der Kopolymeren oder
Terr\*!yK3ran dee Acry!nitrile mit anderen Monomeren, g*B«
Mei^im&t-haorylat oder Vinylacetat entweder allein oder wozu
darsil; Tdi'Srögliche Polymere, z.B. Phenolharze öder Prie&el
Criif'^-Eandensatore zugesetzt wurden, benutzt wird. In. diesem
Sitiii wiafd der Begriff Polyacrylnitrilfasern in der 'Anmeldtaig
1098 36/0243 BADORIGiNAL
Claims (1)
- Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung; von Kohlenstoff-Fasergewebe hoher Festigkeit, gekennzeichnet dur@h «inen eret«r. - r In welche» Fäden aus polyaeress Fasersaterisl, α&ικ ·' .-,-oh hltzen In oxydierender Atmosphäre unterhalb ihres im Temperaturbereich von iOO bis 250°α imtex» Spanmmg worden sind , nach einer hes?kSfflälIcheR W^rae^hod« ixi ®imeft gewebten Tuch aus oxydiert*!* Wäämsi p-ewebt mmTa®n^ xma eine streiten Verfahretiesohritt, in w©lGh$m 6&n «eswebte Tmsh aus oxydierten Fäden durch Srhltaen in @i?ier Atmosphäre auf ein« temperatur im B^<§ich iron ©twm 1CO©®2 -ver kohlt wird land ein Kohlenstoff-Paserggwefce ergibt ·2 ^ Verfahren nach Anspruch I9 gekeimzeichnet dureli ainsa dri-tten Vsrffehrenseehritt, in welchem dss Kohlenstoff-Faeftr^©we>be weiter i-.mf ©ine Temperatur Im Bereieh ©borhaü.'fe äerttir üsd bis£u 3OüO°c in einer nißhtoxydierenden Atmospiiäre ™erhitzt wird*3. Verfäliren nach ϋ*η Äne^üohen 1 und 2t äadursh £«iohn@t@ iaö das ^ew«*·® während de© unter Spannuiag p-ehell;®??. wird.m Verfahren naeh Anspanieh 1 oder folgenden, dadurch «ekenn-, aaß Fäden sses Pelyacrylnitril als Ansgau "sma'cerial109836/0243* BAD ORiGiNAL
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|---|---|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |