DE2722575A1

DE2722575A1 - Kohle-kohle-verbundstoff

Info

Publication number: DE2722575A1
Application number: DE19772722575
Authority: DE
Inventors: Harold Dennis Blakelock; Donald Robert Lovell; Richard Marin Phillips Ludlow; Georffrey Paul Murden
Original assignee: Morganite Modmor Ltd
Current assignee: Morganite Modmor Ltd
Priority date: 1976-05-18
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1977-12-22
Also published as: JPS534011A; FR2378888A1

Description

DlpUng. Heinz Bardehl4 Patentanwalt

IMKbO 22, Hsmtfr. Κ,ΤΛ 292551 paHntsthHt MCucten 2έ, Fostfacti 4

Mein Zeichen: P 2507 München, den H· Mal ß77

Anmelder: Morganite Modmor Ltd.

11 Battersea Church Road
London SW11 3LZ
England

Kohle-Kohle-Verbundstoff

Die Erfindung betrifft einen Kohle-Kohle-Verbundstoff. Sie betrifft insbesondere die Herstellung von Kohle-Kohle-Verbundstoffen für die Raumfahrt oder allgemeine Anwendungen, insbesondere wenn hohe mechanische Festigkeit und gute Wärmeleitfähigkeit zusammen mit geringer Dichte benötigt werden. Beispiele hierfür sind Raketenantriebsdüsen und Anwendungen bei zivilen und militärischen Überschallflugzeugen.

Verbundstoffe, bei denen Kohle- und Graphitfasern eine Kohlenmatrix verstärken, sind bekannt und eingeführt. Die Fasern können statistisch verteilt oder in geordneter Weise eingearbeitet werden, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften, nämlich gewöhnlich hohe Biege-

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festigkeit und Modul und hohe Schwerfestigkeit, zu erreichen und die Kohlenmatrix kann durch Dampfablagerung, durch Verwendung eines karbonisierbaren Materials, mit dem eine Faserstruktur imprägniert wird, oder durch Kombination dieser beiden Verfahren hergestellt werden.

Ein besonderes Anwendungsgebiet für Kohle-Kohle-Verbundstoffe ist die Herstellung von Hochleistungsbremsscheiben für Flugzeuge. Es wurde vorgeschlagen, solche Scheiben aus einem Stapel von geschnittenen Lagen von gewebtem Kohlefasertuch herzustellen; es traten jedoch Schwierigkeiten durch Schichtablösung bei der Herstellung und schwachen Flächen in dem fertigen Verbundstoff auf, so daß die theoretisch erhältlichen Festigkeits- und Scherwerte nicht erreicht v/erden. Ferner ist sowohl die Umwandlung der Fasern in das Gewebe als auch das Schneiden der Scheiben aus dem Gewebe mit einem großen Materialabfall verbunden, wobei 5O % oder mehr verlorengeht.

Die Probleme der unzureichenden Festigkeit, die erst nach der Vollendung des Verfahrens zur Herstellung der Kohlenmatrix, die mehrere 100 Stunden dauern kann, sichtbar werden, wurden selbst dann festgestellt, wenn Schritte unternommen worden waren, um den Stapel der Lagen zu binden oder zu festigen, indem man z.B. voroxydiertes, aber nicht karbonisiertes Polyacrylnitril oder einen anderen Vorläufer verwendet und den Stapel bei erhöhter Temperatur vor oder während der Karbonisierung preßt.

Es wird angenommen, daß kleine Verformungen des Tuchs oder der Gewebestruktur darin Hohlräume in den fertigen Verbundstoff mit entsprechendem Festigkeitsverlust verursachen können. Ohne die Erfindung auf die Theorie begrenzen zu wollen, soll im Rahmen der Erfindung das mögliche Auftreten dieser Hohlräume verringert werden, indem man die Einheitlichkeit und Gleichförmigkeit der Porenstruktur in dem Material verbessert und die Größe der Lücken, die bei Bildung

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kontinuierlichen Kohlefaser gefüllt werden müssen, verringert.

Bei der Herstellung von Verbundstoffen ist die Hauptaufgabe der Faser, als Grundlage zu wirken, auf der beim Dampfniederschlag abgesetzter Kohlenstoff wachsen kann, wobei theoretisch die gewünschten mechanischen Eigenschaften durch den abgelagerten Kohlenstoff selbst erhältlich sind. Das Hauptproblem liegt daher darin, die Faser in einer solchen Weise darzubieten, daß Spalten und
Hohlräume vermieden werden, die größer sind, als daß sie leicht vom abgelagerten Kohlenstoff überbrückt werden könnten. Zum Beispiel bildet sich bei der Dampfablagerung in Gewebe leicht Kohle innerhalb eines mehrfädigen Garns; jedoch scheinen die Spalten zwischen den Garnen manchmal zu weit, als daß die Kohle sie leicht überbrücken könnte, um eine völlig zusammenhängende Struktur zu ergeben.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurde vorgeschlagen, der Struktur durch Nadeln, Vernähen oder Steppen einen besseren Zusammenhalt zu geben, jedoch wird durch diese Behelfsmaßnahmen die
Schwierigkeit des Verfahrens erhöht. Die Anmelderin vertritt deshalb die Ansicht, daß ein verbesserter grundsätzlicher Zugang
nötig ist, um von Anfang an die Anwesenheit von Spalten zu vermeiden und um ferner auch die empfindlichen Materialverluste,
die bei der Verwendung von Gewebe auftreten, zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird deshalb bei der Herstellung eines Kohle-Kohle-Verbundstoffs ein Körper von Kohlefasern verwendet, der durch
wiederholtes (fbereinanderlegen von Längen einer im wesentlichen parallel ausgerichteten Vielfaseranordnung von Kohlefasern oder einem Vorläufer aufgebaut ist, wobei die Erfindung sich auf das Verfahren, die aufgelegten Körper und die fertigen Verbundstoffe erstreckt.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Kohle-Kohle-Verbundstoff,

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der gekennzeichnet ist durch Eindringen oder Einziehen von Kohle in einen Faserkörper, der durch wiederholtes Mbereinanderlegen von Längen einer im wesentlichen parallel ausgerichteten Mehrfaseranordnung aus Kohlefasern oder Kohlefaser-Vorläufern aufgebaut ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Kohlefaser oder ihr Vorläufer in Form von zusammenhaltenden Anordnungen von Stapelfaser vor; Beispiele für eine solche Erscheinungsform der ^Fa~

(topi
sern sind Kammgarnzug/ Roving oder Vorgespinst und Wickel (batt)JDiese werden, wie weiter unten beschrieben, leicht aufgelegt und geben Enderzeugnisse, z.B. Bremsscheiben, von ausgezeichneten Eigenschaften. Das Auflegen kann in einer Fläche oder, wenn nötig, um einen Mittelpunkt herum erfolgen.

Die Anmelderin hat jedoch ferner festgestellt, daß dieses verschiedene Stapelfasermaterial zwar ausgezeichnete Ergebnisse zeitigt, jedoch eine unnötige Schwierigkeit beibehält, nämlich das Brechen des kontinuierlichen Filaments zur Bildung von Stapelbändern (Sliver) und ihre Umwandlung in Wickel oder in Kammzug und dann in den Roving. Es wurde nun festgestellt, daß ungeachtet der Schwierigkeiten, die beim Auflegen von kurzen Längen dieses Materials auftreten, ein Kabel mit parallelen Filamenten verwen81€/f§nn und vorteilhaft auch verwendet wird. GemSß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher ein Faserkörper verwendet, der aus Schichten von geschnittenen parallelen Längen von Kabel aufgebaut ist, wobei jede Länge in einer gegebenen Schicht sich über den Körper erstreckt und an benachbarte Längen in der Schicht angrenzt. Solche Schichten liegen übereinander, wobei die relative Orientierung durch die im fertigen Körper oder Verbundstoff benötigten mechanischen Eigenschaften bestimmt sind; diese liegen z.B. bei einer Bremsscheibe darin, gleichförmige

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Festigkeit in allen Radialrichtungen zu geben.

Ein Körper dieser Art kann nach einem Verfahren aufgelegt werden, bei dem von einem Vorrat aufeinanderfolgende Kabellängen über eine aufnehmende Drucktafel oder Platte gezogen werden und abgeschnitten werden, nachdem oder während sie aufgelegt werden; das Legen der Kabellängen über die Platte oder Tafel zwischen einer Länge und der nächsten wird durch die Breite, die von einem einzelnen gelegten / eingenommen wird, eingeteilt, und die relative Orientierung von aufeinanderfolgenden Schichten wird durch relative Dreheinteilung der Schichtrichtung und des wachsenden Kabelkörpers wie benötigt, bestimmt.

Eine für diesen Zweck besonders geeignete Maschine wird im einzelnen in der britischen Patentanmeldung beschrieben, die mit einer provisorischen Beschreibung am 18. Mai 1977 von der Morganite Modmor Ltd. eingereicht wird, wobei Richard Martin Phillips Ludlow, Donald Robert Lovell, James Stephen Bailey und Sidney Parnell Morris als Erfinder genannt sind.

Beim vorgeschlagenen Verfahren wird unabhängig von der Darstellungsform der Faser leicht ein genügendes Durchmischen der Fasern erreicht, um gleichmäßige Festigkeit ohne Ebenen minderer Festigkeit zu erhalten. Dies kann beispielsweise durch Pressen des Körpers bei seinem Aufbau unterstützt werden. Man erhält einen erwünschten Anstieg der Fasermenge pro Volumeneinheit,ohne die Vorteile einer systematischen, vorbestimmten Ausrichtung der Fasern in dem Verbundstoff aufzugeben. So können Verbundstoffe mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften erhalten werden.

Der am meisten geeignete Kohlefaser-Vorläufer ist Polyacrylnitril, es können jedoch auch andere, wie z.B. Rayon verwendet werden. Polyacryl wird zuerst nach an sich bekannten Verfahren, z.B. während 0,5 bis 5 Stunden bei 200 bis 300° C, OKydiert (d.h. der Einwirkung von molekularem Sauerstoff unterworfen) und ergibt ein Material, das als solches verwendet werden kann oder

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alternativ dazu zuerst karbonisiert oder graphitiert wird. Ein solches oxydiertes Material, das vorteilhaft z.B. 1,5 den stark ist und eine spezifische Dichte von 1,3O bis 1 ,40 g/cm besitzt, kann zur Bildung eines Faserkörpers aufgelegt, gegebenenfalls unter erhöhter Temperatur zu einer zusammenhängenden Form gepreßt, anschließend karbonisiert und, falls nötig, graphitiert werden, bevor die zusammenhängende Kohlefaser durch Einziehen hergestellt wird.

Durch das Pressen, bei dem die Restplastizität der oxydierten Faser genutzt wird, setzen sich die Fasern aneinander fest, was ausreicht, um den Körper für die nachfolgenden Schritte in zusammenhängender Form zu halten. Die Verdichtung erwächst aus der restlichen Thermoplastizität des oxydierten Polymerisats, die ermöglicht, daß die Fasern sich aneinander festsetzen und die durch die Verdichtung aufgezwungene Form beibehalten; sie erfolgt bei ausreichender Temperatur, um diese Thermoplastizität zu nutzen. Geeignete Temperaturen, die unter denjenigen liegen, bei denen flüchtige Bestandteile abgegeben werden, können leicht im Versuch ermittelt werden.

Wie jedoch schon festgestellt wurde, kann die Faser bereits in karbonisierter oder, falls gewünscht, graphitierter Form gelegt werden. Im folgenden wird die Herstellung und Verwendung der verschiedenen Formen von Stapelfasern diskutiert. Die Herstellung der Stapelfasern selbst aus einem kontinuierlichen Filament aus Polyacrylnitril oder einem anderen Vorläufer, wie z.B. Rayon, ist v/ohl bekannt. Besonders geeignete Stapelfaser wird nach dem Verfahren der Anmelderin, das in der GB-Patentanmeldung 35903/75 (entsprechend DT-OS 26 39 409) beschrieben ist, hergestellt. Der Inhalt dieser genannten Patentanmeldungen wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.

So kann ein Obergarn (top) hergestellt werden, indem man ein Kabel aus Vorläufermaterial, z.B. Polyacrylnitrilfaser, nimmt, oxydiert, kräuselt, bis zum Brechen der Fasern zieht und dann die hergestellte

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Stapelfaser über einem System von Rollen und anderen Aufbreitvorrichtungen, wie sie bei Textilmaschinen üblich sind, kämmt und zieht, um ein Obergarn von im wesentlichen ausgerichteter Faser zu erhalten. Bei dem Verfahren wird gezogen und wiederholt aufgelöst, bis ein Körper mit im wesentlichen ausgerichteter Faser von gleichmäßiger Dicke erhalten wird. Ein gleichmäßiger Körper von unterbrochen lose angeordneten, aber weitgehend parallelen Fasern kann so erhalten werden, dessen Breite und Dicke von den genauen Verfahrensbedingungen abhängt. So kann ein Obergarn (top) dann in ein Roving umgewandelt werden, wenn nötig. Rovings sind für den betrachteten Zweck der Erfindung besonders geeignet, da sie se wie sie gewöhnlich fertig zum Zwirnen zu Garn hergestellt sind, eine hoch ausgerichtete Struktur und ein im wesentlichen einheitliches Gewicht pro Längeneinheit besitzen und frei von Flusen und anderen Verunreinigungen sind. Ihre Struktur gestattet leicht das Auflegen durch Falten und beim fertigen Körper, insbesondere wenn er gepreßt ist, gibt die Stapelfaser gute Durchmischung der Fasern.

Die Art des Auflegens des Obergarns oder Rovings zur Bildung eines Faserkörpers hängt von der Orientierung der Fasern ab, die in dem jeweiligen Bestandteil benötigt wird, den der Verbundstoff bilden soll. Ein geeignetes Verfahren ist die Verwendung eines Zuführungskopfes, von dem das Obergarn abgelegt wird, und einem Tisch, auf dem der Obergarnkörper aufgebaut wird, wobei relative hin- und hergehende Bewegungen zwischen dem Tisch und dem Kopf stattfinden, so daß das Obergarn ständig quer rübergelegt wird und zunehmend zu der benötigten Dicke aufgebaut wird. Wenn der als Produkt erhaltene Verbundstoff radial einheitlich sein muß, wie z.B. in einer Bremsscheibe, können der Tisch und der Kopf relativ in Intervallen so gedreht werden, daß die Richtung der Faserschichten statistisch verteilt wird.

Gewöhnlich geht der Kopf hin und her und der Tisch wird gedreht, wie es nötig ist, und geeignete Faltmaschinen, die an die Zwecke

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der Erfindung angepaßt werden können, sind als solche bekannt. Sie legen Material vertikal durch eine auf geeignete Weise hin- und hergehende Vorrichtung ab, die den Körper aus Obergarn einheitlich in aufsteigenden Schichten verteilt, wobei die Länge der hin- und hergehenden Züge so eingestellt wird, daß sie an die Abmessungen des herzustellenden Körpers angepaßt ist.

Es ist günstig, daB nachlegen jeder einzelnen oder einer bestimmten Anzahl von Schichten auf den Tisch und insbesondere bei oxydiertem Polyacrylnitril, bei erhöhter Temperatur mittels einer Platte oder einer Rolle, die auf eine geeignete Temperatur erhitzt ist und auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht wird, gepreßt wird, wie oben erwähnt, damit die Fasern sich eineinander festsetzen und zunehmend einen kompakten Körper bilden. Falls nötig, kann ein Heizmedium, z.B. überhitzter Dampf, hindurchgeleitet werden.

Wenn die relativen Stellungen der Faltvorrichtung und des Kopfes und des Tisches geändert werden müssen, wird das Obergarn zeitweise festgehalten, um Verwirrung des bereits hergestellten Körpers zu vermeiden, und der Tisch einen geeigneten Winkel weitergestellt; der Winkel für das Weiterstellen und die Anzahl der in irgendeiner Ausrichtung aufgebrachten Schichten wird so bestimmt, daß das fertige Endprodukt die gewünschten radialen Eigenschaften besittt. Eine geeignete Anzahl von Schichten beträgt in einer Bremsscheibe z.B. 70 bis 80, jedoch bestehen keine Einschränkungen auf diese Zahlen.

Beispiel 1:

In einem besonderen Beispiel wurden Längen von Obergarn (top) mit einem Gewicht von 23,5 g/m, hergestellt aus einem Mehrfilamentenkabel _aus oxydiertem Polyacrylnitril von 1,5 den ausgebreitet und Seite an Seite über eine quadratische Platte von 12,7 cm Seitenlänge gelegt, indem man sie über eine Tragstange laufen ließ, die die Platte überquerte. Am Ende jeder

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überquerung wurde die Schicht aus Obergarn befestigt, indem man eine Platte darauf drückte und dann wurde die Platte mit der Preßplatte 15° im Uhrzeigersinn gedreht.

So wurde ein Körper aus 24 Schichten, die jeweils um 15° gegenüber der benachbarten Schicht versetzt waren, aufgebaut. Bei Fertigstellung wurde der Körper bei 18O° C unter 5,6 kg/cm² (80 psi) Druck gepreßt und gab einen zusammenhängenden leicht zu handhabenden Körper von 2,54 cm Dicke, einem Volumenbruchteil von Kohlefaser von 0,36 und 144 g Gewicht.

Dieser Körper wurde karbonisiert und darin Dampf abgelagerte Kohle auf bekannte Weise eingelagert; er wies ausgezeichnete Eigenschaften auf. Das folgende Beispiel ist ein Alternativverfahren zum Auflegen, bei dem das Legen der Faser durch Leiten um eine Anordnung von Stiften anstatt unter Verwendung eines Faltkopfes erfolgt, was besonders für Obergarn geeignet ist.

Beispiel 2:

In einem Beispiel wird eine Länge Roving mit einem Gewicht von 1,69 g/m, hergestellt aus mehrfädigen Kabeln aus oxydiertem Polyacrylnitril mit 1,5 den pro Filament durch aufeinanderfolgendes ^Krauseln» Brechen und andere bereits beschriebene Schritte, nebeneinander auf ein quadratisches Brett von 12,7 cm Kantenlänge gelegt, das es wiederholt in verschiedenen Richtungen mit Hilfe von Führungsstiften, die um die Kante des Bretts gesetzt sind, überspannt. Aufeinanderfolgende Schichten wurden wie folgt gelegt:

a) eine Schicht aus parallelen Strängen,

b) eine Schicht um 60° zur Schicht a) versetzt,

c) eine Schicht um 60° zur Schicht a) versetzt, aber in entgegengesetzter Richtung zur Schicht b),

d) eine weitere Schicht wie b),

e) eine weitere Schicht wie c),

f) eine weitere Schicht wie a).

Die 6 Schichten wurden dann bei 180° C unter etwa 5,6 kg/cn² (80 psi) 20 Minuten lang gepreßt und gaben einen zusammenhängenden,

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kompakten Körper von ο,51 cm Dicke mit einem Faservolumen von 38 %. Der kompakte Körper war steif und leicht zu handhaben und sehr für die weiteren Schritte bei der Herstellung eines Kohle-Kohle-Verbundstoffs als Endprodukt geeignet.

Anstelle von Obergarn oder Roving können Längen, die von einem Wickel aus Stapelfasern hergestellt wurden, verwendet werden. Vorzugsweise hat der Wickel dieselbe Breite wie der fertige Verbundstoff, wodurch/mögliche Schwachstellen dort, wo die Längen angrenzen, ausschaltet. Während der Wickel in bestimmten Längen kommt und deshalb wie bei Gewebe Abfälle entstehen, ist die Struktur des Wickels jedoch sehr offen und lose und solche Abfälle können leicht ohne Faserverlust zurückgeführt werden.

Die Herstellung von Wickeln ist an sich in der Textiltechnologie, z.B. bei der Filzerzeugung, wo Wickel bis zu einer Breite von 1,83 m hergestellt werden, bekannt.

Ein für die Zwecke der Erfindung geeigneter Wickel kann z.B. hergestellt werden, indem man ein Kabel aus Polyacrylnitril-Vorläufer nimmt, oxydiert und kräuselt, bis zum Brechen der Fasern streckt und so Stapelfasern herstellt und dann die Stapelfasern nebeneinander auf eine Krämpebank legt und aufrauht, bis sie gleichförmig sind. Ein Wickel aus einem Körper von diskontinuierlich lose angeordneten, aber weitgehend parallelen Fasern kann so erhalten werden. Seine Breite und Dicke hängt von den Verarbeitungsbedingungen ab und er ist im wesentlichen bei der Betrachtung auf einem Sichtschirm einheitlich. Die Art des Auflegens der Wickellängen zur Bildung eines Faserkörpers hängt davon ab, welche Faserorientierung in dem speziellen Bestandteil benötigt wird, den der Verbundstoff bilden soll. Man kann wie zuvor einen Tisch verwenden, auf dem ein Wickelkörper bequem aufgebaut und gepreßt werden kann, falls nötig. Das Pressen kann z.B. mit einer Platte oder einer Rolle geschechen, die auf eine geeignete Temperatur erhitzt ist und auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht wird, um die Fasern

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sich ineinander festsetzen zu lassen und fortschreitend einen kompakten Körper zu bilden. Falls nötig, kann auch ein Heizmedium, z.B. überhitzter Dampf, durchgeleitet werden.

Das Pressen der aufgelegten Schichten gibt in Kombination mit dem Durchmischen der Fasern, wenn der Wickel gelegt wird, eine Struktur, die leicht ohne Ablösung der Schichten in nachfolgenden Verarbeitungsstufen gehandhabt werden kann.

Oben wurde das Auflegen von Obergarn, Rovingoder Wickel in planaren Anordnungen beschrieben. Das wiederholte übereinanderlegen, das oben in dem breiten Sinne gemäß der Erfindung angeführt wird, kann jedoch auch durch Legen oder Wickeln um einen Mittelpunkt erfolgen, so daß der Faserkörper radial aufgebaut ist. Auf diese Weise können Obergarn und Roving verwendet werden, und sogar Wickel, wenn ein besonders breiter Endkörper benötigt wird. Ferner können kontinuierliche Filamentkabel von jeder gewünschten Filamentzahl, wie z.B. 10.000 oder 20.000, verwendet werden. Das Aufwickeln kann durch Auflegen von konzentrischen Ringen oder durch kontinuierliches Wickeln erfolgen, wenn die übereinandergelegten Längen aufeinanderfolgende Anteile einer kontinuierlichen Länge der besonderen Faser-Zustandsform sind.

Beim Wickelverfahren mit Stapelfasern, vorzugsweise insbesondere Roving für die früher genannten Gründe, und beim Wickeln von ^Ka~ bei kann die Abmessung, insbesondere die Breite des Strangs von Obergarn, Roving oder Kabel _{direkt der D±cke des gewünschten} Körpers entsprechen oder es können zwei oder mehr Stränge seitlich nebeneinander gelegt werden, falls gewünscht.

Beim Verfahren wird ein ausreichendes Durchmischen der Fasern leicht erreicht, um beim Endprodukt einheitliche Festigkeit ohne Flächen geringerer Festigkeit zu erzielen; jedoch hat anfangs eine Scheibe oder ein anderer Körper aus Roving oder Obergarn zwischen benachbarten Strängen geringeren Zusammenhalt als innerhalb

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der Stränge und kann daher als ein kompakter Körper der ersten Stufe bezeichnet,wurden. Aus Bequemlichkeit wird ein Körper aus aufgewickeltem ' ebenso bezeichnet, obwohl er noch geringeren Zusammenhalt hat.

Um ein Gebilde mit vollständigem Zusammenhalt, d.h. einen kompakten Körper der zweiten Stufe, zu erhalten, der zur Handhabung im Verlauf der Herstellung und insbesondere zur Bildung der Kohlenmatrix geeignet ist, sind weitere Schritte erwünscht, wenn der kompakte Körper der ersten Stufe nicht in einer Einspannvorrichtung gehalten werden soll.

Der kompakte Körper der ersten Stufe kann, wenn er aus oxydiertem Polyacrylnitril besteht, dementsprechend z.B. gepreßt werden, wie bereits diskutiert. Wenn z.B. eine Scheibe auf einer Spule mit umgezogenem Rand hergestellt wird, können die Ränder zusammengepreßt werden, wobei die Hitze durch Leitfähigkeit oder z.B. durch Hindurchleiten _von überhitztem Dampf zugeführt werden kann.

Andererseits kann das Gebilde mit Zusammenhalt hergestellt und die Festigkeit in radialer Richtung verbessert werden, indem man Kohlefaser oder oxydierte Vorläuferfaser zwischen benachbarte Stränge hindurchführt, vorzugsweise unter vorherigem Zusammenpressen des Körpers. So kann z.B. bei einer Scheibe mit einem Mittelloch die Faser von dem äußeren Umfang oder dem inneren umfang oder beiden zugeführt werden, um eine radiale Faserstruktur parallel zu den flachen Oberflächen der Scheibe herzustellen, wobei das ganze leicht und genau durch geeignete Schaltvorrichtungen erreicht werden kann.

Die Faser kann positiv durch Heften mit kontinuierlicher Faser oder Stapelfaser eingesetzt werden oder alternativ dazu kann das Gebilde auch ohne eingeführte Faser genadelt werden, wobei im Nadelverfahren die Fasern benachbarter Stränge durch darauffolgende Stränge gezogen werden und in dieser Stellung gelassen werden.

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Bei einem Körper aus gewickeltem Obergarn oder Roving kann die zusätzliche Paser entweder ein kontinuierliches oder intermittierendes Aufwickeln von Kabel aus kontinuierlichen Filamenten sein.

Wenn die Karbonisierung sich an das Auflegen eines gewickelten Gebildes, insbesondere wenn Fasern aus kontinuierlichen Filamenten vorliegen, anschließt, verursacht die Kontraktion der Fasern eine Verfestigung der Struktur zusätzlich zu einer vorher durch Pressen gegebenenfalls erreichten Verfestigung. Wenn z.B. eine Bremsscheibe auf eine* Mitteldorn hergestellt wird, erzeugt das Zusammenziehen der Fasern eine radiale Verfestigung des Gebildes, wenn die Fasern umfänglich schrumpfen. Ferner werden die Fasern bis zu einem gewissen Grad während der Karbonisierung unter Spannung gehalten, wodurch ihre Endfestigkeit verbessert wird.

Beispiel 3 · Ein Beispiel für ein Teil, das unter

Anwendung des vorliegenden Blickpunktes der Erfindung hergestellt ist, ist eine Bremsscheibe von 5o,8 cm (22 inch) äußerem Durchmesser, I¹1,2 cm (6 inch) innerem Durchmesser und 2,3 cm (0,9 inch) Dicke. Sie wird aus mehreren Rovings hergestellt, die zu einem Rohling einer solchen Größe aufgewickelt sind, daß das notwendige Abschäumen zwischen den Einsickeroder Einziehstufen und das Nacharbeiten zur Endgröße möglich sind. Die Faser, aus der der Roving stammt, ist aus Stapelfaser hergestellt, die nicht mehr als Io % der Fasern unter 3 cm Länge und den größten Teil um etwa Io cm Länge aufweist und selbst aus einer oxydierten Polyacrylnitrilfaser von 1,5 den und der spezifischen Dichte l,3o bis l,4o g/cm⁵ hergestellt ist.

Im folgenden wird die Beschreibung der Verwendung von geschnittenen Kabellängen gegeben, um Einzelheiten dieses besonders vorteilhaften Gesichtspunktes der Erfindung zu geben.

Vorzugsweise wird das Kabel bevor es aufgelegt wird, mit genügend Wasser oder anderer Flüssigkeit angefeuchtet, um die Fasern des Ka-

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bels zusammenzuhalten. Es ist günstig, wenn die Flüssigkeit zum Kabel in einer vorbestimmten Menge pro Längeneinheit zugemessen wird, während es von dem Vorrat abgezogen wird, und dann in das Kabel eindringen kann. Vorzugsweise wird ferner das befeuchtete Kabel 30 geformt, daß es einen Querschnitt erhält, der ermöglicht, daß beim Legen aufeinanderfolgende Längen dicht gegeneinander liegen und so die Möglichkeit von Spalten zwischen den Kabeln beim fertigen Körper verringert wird.Es gibt verschiedene geeignete Formen. Die Anmelderin hat z. B. mit linsenförmigen Querschnitten gearbeitet, die teilweise beim Auflegen übereinandergelegt wurden. Trapezförmige Querschnitte sind bevorzugt, da sie ohne Spalten übereinander liegen können und beim Pressen eine Durchmischung der Fasern ermöglichen. Vorteilhaft "lehnen" sich die Trapeze in entgegengesetzte Richtungen in alternierenden Schichten, so daß keine resultierende Bewegung nach der einen oder anderen Seite auftritt, wenn der Körper gepreßt wird.

Die Flüssigkeit ist vorteilhaft Wasser, jedoch kann, falls gewünscht, eine flüchtigere Flüssigkeit verwendet werden oder alternativ dazu eine Lösung eines Klebstoffs, die den Körper aus Kabeln für die nachfolgenden Bearbeitungsschritte zusammenhalten und gegebenenfalls zur endgültigen Kohlenbindung des Verbundstoffs beitragen kann. Beispiele für solche Kleber sind Stärke, Polyvinylalkohol, Phenol-, Furan- oder andere karbonisierbare Harze oder verschiedene Pecharten. Die Anwendung des Harzes kann z. B. in einer 3 bis Io {igen Zugabe, bezogen auf das Fasergewicht, erfolgen; andere Kleber können verwendet werden, die sich verflüchtigen, wenn die Kohlebildung beginnt.

Es folgen besondere Beispiele für solche Verfahren, wobei das erste Beispiel allgemeine Angaben enthält, die sich auch auf die anderen Beispiele beziehen.

Beispiel 4;

Es wurde ein Endlos-Filaraentkabel aus oxydiertem Polyacrylnitril verwendet, das leicht durch Besprühen mit Wasser befeuchtet war.

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Die Menge des aufgebrachten Wassers kann gemäß der Qualität des i des trockenen Kabels eingestellt werden: wenn das trockene Kabel , bereits einen gewissen Grad an Bindung zwischen den Filamenten, z.B. aufgrund einer geeigneten Abmessung, die es vom Auseinandertrennen bewahrt, besitzt, ist die benötigte Menge an zugesetztem ·■ Wasser so gering wie möglich und kann Null sein. Bei einem Kabel, das sich leicht zu Flocken auflöst, muß genügend Wasser zugegeben werden, um die Filamente zusammenzuhalten. ]

Die benetzte Faser, die leicht unter Spannung gehalten wurde {' »_; und deren gesamt verwendete Länge gemessen wurde, wurde dann wiederholt über eine aufnehmende Platte gezogen, wobei aufein- ; , anderfolgende Längen nach dem Ausziehen abgeschnitten wurden und das Legen der Längen regelmäßig über die Platte eingestellt wurde, so daß aufeinanderfolgende Längen gegeneinander lagen. Es kann erreicht werden, daß aufeinanderfolgende Kabel Seite an Seite ohne einen Spalt, der breiter als einige Filament en-Durchmesser ist, jedoch auch ohne überlappen, angeordnet werden. Alternativ dazu kann eine vorsichtige überr lappung durch eine gewählte Menge erzeugt werden. Im vorliegenden Fall wurden die Kabel mit einer geringen Überlappung aufgelegt, so daß die linsenförmigen Formen ineinander paßten und eine Schicht von möglichst einheitlicher Dicke bildeten.

Wenn eine vollständige Schicht von Kabeln abgelegt war, wurde die Platte einen vorbestimmten Winkel gedreht. Das Legen begann dann erneut, wobei die seitliche Versetzung in der entgegengesetzten Richtung erfolgte.

Ein kreisförmiger Körper von etwa 22,2 cm (8 3/4") Außendurchmesser wurde hergestellt, bei dem aufeinanderfolgende Schichten relativ zur ersten abgelegten Schicht mit 90°, 35° und 0° ausge- ■ richtet waren.

Beispiel 5:

Ein zweiter Körper wurde hergestellt, indem zusätzlich ein rechteckiges Loch von etwa 6,5¹J cm im Mittelpunkt

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der Scheibe gebildet wurde. Die Fähigkeit, solche Löcher und Umrisse von sehr unterschiedlicher Form ohne beträchtlichen Faserabfall weder beim Auflegen noch bei der Endbearbeitung zu erzeugen, ist eine wesentliche Eigenart dieses Gesichtspunkts der Erfindung.

In den Beispielen 4 und 5 lag die Faser in einem 1,5 den Faserkabel von 2O.OOO Filamenten mit einer Faserdichte von 1 ,35 g/cm und einem Kabelgewicht von 3,49 g/m vor (den ist das Gewicht von 9.OOO m eines einzelnen Filaments in Gramm). Im Beispiel 4 wurden 2o Schichten mit 7,3 m Kabel pro Schicht und 35 Längen in jeder Schicht gelegt, wobei das Endgewicht des Körpers etwa 5oo g betrug. Die Enddicke betrug nach Komprimieren des gelegten Körpers um 2o % 2,54 cm und der Faservolumenanteil o,37. Der Körper des Beispiels 3 war sehr ähnlich, jedoch war die Menge an verwendetem Kabel wegen des Fehlens des Loches etwas höher.

Beispiel 6;

Ein Körper wurde, wie in Beispiel 5 beschrieben,jedoch mit 13 Schichten, die 6,55 m Kabel pro Schicht enthielten, aufgebaut. Das Gewicht betrug 285,8 g und der Faservolumenanteil betrug bei 2,54cm Dicke ohne Pressen nach dem Legen o,217.

Beispiel 7:

Ein Körper wurde wie in Beispiel 5, jedoch mit 18 Schichten, die 6,63 m Kabel pro Schicht enthielten, aufgebaut. Die Richtungen zwischen den Schichten betrugen 3o°, 6o°, 9o°, 12o° usw. Das Endgewicht des Körpers betrug 421 g; er wurde zusammengepreßt und ergab einen Faservolumenanteil von o,31 bei 2,54 cm Dicke.

Alle obengenannten Körper waren sehr zum Karbonisieren der Faser und nachfolgender Kohledurchdringung nach bekannten Verfahren zur Herstellung von Rohlingen für Flugzeugbremsscheiben geeignet.

Bei allen Körpern, die, wie oben beschrieben, entweder aus Stapelfaser oder Kabel gelegt worden waren, bestanden die Stufen zwischen dem Legen des Körpers und gegebenenfalls Pressen einerseits und der Endbearbeitung des fertigen, Kohle eingezogenen Rohlings an-

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■-S--

dererseits im Karbonisieren und gegebenenfalls Graphitieren der Faser und nachfolgendem Einziehen der kontinuierlichen Kohlephase nach an sich bekannten Verfahren. Die Karbonisierung kann z.B. bei 1.000 bis 1.600° C und die Graphitierung bei 2.000 bis 3.000° C erfolgen. Der Dampfauftrag von Kohle oder die Imprägnierung mit karbonisierbarem Material oder einer Kombination dieser beiden Verfahren kann angewandt werden.

Wenn die aufgelegte Faser gepreßt wurde, ergab dies zusammen mit dem Durchmischen der Fasern beim Legen eine Struktur, die weder zu einer Ablösuny b_ei <jer Handhabung in nachfolgenden Verfahrensstufen, noch zu einem Versagen im Betrieb führt. Wenn jedoch nötig, kann die aufgelegte Faser durch teilchenförmige Kohlen oder parallele oder statistisch verteilte Erscheinungsformen von Fasern einschließlich gehackter Faser ergänzt werden, die bei fortschreitendem Legen in den Körper eingearbeitet werden. Ihre Anwesenheit vermindert ferner durch Erhöhung der Anzahl der Brückenpunkte zwischen den Fasern die Möglichkeit von Hohlräumen, die nach der Kohleimprägnierung zurückbleiben. Die strukturellen Vorteile, die aus der systematischen Ausrichtung der Fasern in dem Körper gewonnen werden, bleiben jedoch erhalten.

Es ist ferner möglich, daß der gelegte Körper, falls für besondere Zwecke nötig, modifiziert werden kann, indem man entweder positiv kontinuierliche Faser oder Stapelgarn durch Heften einfügt, um sicherzustellen, daß benachbarte Schichten fester miteinander verbunden sind, oder indem man die verdichtete Struktur ohne irgendeine eingeführte Faser nadelt, wobei die Fasern benachbarter Schichten ineinander gezogen oder gepreßt werden. Solche Verfahren wurden bereits in Verbindung mit gewickelten Körpern beschrieben, wo das Heften oder Nadeln vorteilhaft radial erfolgt, jedoch ist das Prinzip das gleiche.

Es ist ferner möglich, beim Auflegen der Körper ein karboni-

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sierbares Harzbindemittel oder einen anderen Klebstoff zuzusetzen ,mit den insbesondere in Verbindung mit Körpern aus gelegten Taulängen beschriebenen Ergebnissen.

Falls gewünscht, können kontinuierliche Längen von Faser- oder Stapelgarn in einen Körper gelegt werden, der in einer Ebene aufgebaut wird. Z.B. kann eine Bremsscheibe in Intervallen in den Körper gelegte Spiralen aus kontinuierlicher Faser enthalten, um der Scheibe als ganzer nach der Fertigstellung eine Verstärkung der Ringfestigkeit zu geben und auch die Verdichtung des Gebildes während der Karbonisierung des bevorzugten Ausgangsmaterials zu unterstützen, das, wie bereits festgestellt, Polyacrylnitril in oxydierter Form ist. Um dies zu erreichen, wird der Mittelteil des aufgelegten Körpers, wenn er ohne Loch gemacht wurde, ausgeschnitten und das ganze über einen Dorn zwischen Halteplatten angebracht. Die Kontraktion der Spirale aus kontinuierlicher Faser während der Karbonisierung gibt eine radiale Verfestigung der Struktur, da die Stränge in Umfangsrichtung schrumpfen. Ferner wird die so eingelegte Faser wenigstens in einem gewissen Ausmaß durch die Schrumpfspannung während der Karbonisierung unter Spannung gehalten und ihre Endfestigkeit wird dadurch erhöht.

Ein weiterer, getrennter Zugang zu den Schwierigkeiten, die bei Gewebe-Verbundstoffen gefunden wurden, wird im folgenden diskutiert.

Zusätzlich zu dem Nadeln und Heften zur Verbesserung des Zusammenhalts solcher Verbundstoffe, wie bereits erwähnt, wurde in der US-PS 3 991 248 vorgeschlagen, vor Aufbau der Verbundstoffe auf Kohlenfasertuch einen Flor zu errichten oder zu rauhen.

Es wurde nun festgestellt, daß trotz teilweiser Füllung der Spalten in dem Tuchgebilde durch die Fasern des Flors die Verbundstoffe immer noch nicht zuverlässig hergestellt werden. Da in einigen Gebieten eine Bindung an das Gewebeverfahren

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besteht, wurden nun Untersuchungen angestellt, um es zu verbessern; dabei wurde gefunden, daß es entscheidend ist, den Flor auf Gewebe von Vorläuferfaser und nicht Kohlefaser als solche zu errichten.

Die Erfindung betrifft dementsprechend einen Kohle-Kohle-Verbundstoff aus übereinandergeschichteten Lagen von Gewebe aus oxydiertem Polyacrylnitril oder andere Kohlefaser-Vorläufer, der zu einem zusammenhängenden Körper geformt, karbonisiert und in den anschließend Kohle eingelagert wurde, bei dem die Lagen vor dem Auflegen einen Flor auf einer oder beiden Seiten besaßen, um die Flächen zwischen den Lagen und in der Gewebestruktur zu füllen.

Das Aufrauhen des Flors auf Vorläufergewebe sichert wichtige Vorteile sowohl beim Errichten des Flors als auch bei der Bildung der verdichteten Körper aus dem Gewebe. Es ist erwünscht, Langstapelfaser in dem Gewebe, z.B. 4 cm bis 6 cm Stapel, zu verwenden und einen langen Flor von z.B. 1 bis 3 cm zu ziehen. Die Faser in karbonisiertem Gewebe ist viel zu brüchig, als daß man einen solchen Flor ziehen könnte. Wenn die Schußseite eines Vorläufergewebes mit Atlasbindung, z.B. eines achtbindigen

Köpers , in eine geeignete Vorrichtung gegeben wird, wie sxe auf dem Textilgebiet wohl bekannt ist, kann ein wesentlicher Anteil der Stapelfaser in dem Schußgarn aus dem Körper des Schußgarns parallel zur Kette gezogen werden. Die Fläche nimmt ein glattes filzähnliches Aussehen an (obwohl die Fasern des Flors nicht verfilzt werden) und die Gewebestruktur des Tuches ist vollständig verhüllt. Ein solcher Flor ist unter der Bezeichnung Plüschflor (shag nap) bekannt.

Wenn ein solches Gewebe aufgelegt wird, kann ein Preßdruck bei erhöhter Temperatur in Abständen oder beim fertigen Stapel aufgebracht werden, um die Fasern des Flors dicht in die Räume in

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der Gewebestruktur des Tuches zu bringen, den Körper zu verdichten und ihm durch die Fasern, die sich darin festsetzen. Zusammenhalt zu geben und die durch die Verdichtung erzielte Form dauerhaft zu machen.

Das Auflegen kann in einer Fläche oder um eine Achse erfolgen, indem man ein Band kontinuierlich oder in getrennten Längen aufwickelt.

Der bestgeeignete Vorläufer, der für das Pressen zugänglich ist, ist Polyacrylnitril in oxydierter, aber nicht karbonisierter Form, jedoch können auch andere Stoffe, wie z.B. Rayon, verwendet werden.

Der ursprünglich errichtete Flor kann gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung "geblasen werden", d.h. auf bekannte Weise mit Dampf und Druck behandelt werden, wodurch der Flor verfestigt wird. Es. ist deshalb erwünscht, daß die Stapellänge des Flors so ist, daß die Fasern, die ihn bilden, in einer Richtung ausgerichtet werden können, die durch die für den Endverbundstoff benötigten mechanischen Eigenschaften bestimmt sind, bevor das Gewebe verwendet wird. Der Flor kann durch Druckluft oder Dampfdüsen oder mechanisch, z.B. durch Bürsten errichtet werden.

Bei der Herstellung von Kohle-Kohle-Verbundstoffen wird vorzugsweise ein gewebtes Tuch verwendet, das eine relativ flache Oberfläche besitzt. Dies wird vorzugsweise durch Verwendung eines Satingewebes erreicht. Wenn auf einem Tuch mit einer solchen Bindung ein Flor errichtet wird, wird er hauptsächlich an den Kettfäden auf einer Seite und an den Schußfäden auf der anderen Seite errichtet. Wenn der Flor mittels eines kontinuierlichen Verfahrens auf einer Tuchwalze errichtet wird, ist der Flor auf der Kettfläche, auf der das Verfahren entlang der Länge des Garns wirkt, kürzer als ein Flor auf der Schußfläche, wo das Verfahren quer zum Garn wirkt. Vorzugsweise wird der Flor in

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der allgemeinen Richtung der Kette ausgerichtet, um Störungen während des Aufrollens zum Lagern zu vermeiden.

Der Flor kann anschließend, wenn das Tuch zum Auflegen zu einem kompakten Körper in Stücke geschnitten wird, wieder ausgerichtet werden, gleichgültig, ob auf einer oder beiden Seiten Flor aufgerauht wurde.

Während des Auflegens bildet der Flor eine Fasermasse zwischen benachbarten Lagen, die dazu dient, die Räume auszufüllen, die sonst zwischen den getrennten Garnen von zwei benachbarten gewebten Tuchstrukturen vorliegen würden, und hilft so das Problem der Hohlräume zu lösen, die dem Endprodukt ungenügende Festigkeit und eine Ablösung der Schichten bei der Herstellung geben. Eine Untersuchung der Endzusammensetzung mit Röntgenstrahlen hat gezeigt, daß die Zwischenschicht-Abgrenzung, die bei Verbundstoffen auf Basis von gewöhnlichem Gewebe klar sichtbar ist, kaum gesehen werden kann. Dies erfolgt in einem brauchbaren Maße ohne spezielle Maßnahmen. Während des Auflegens der Lagen ist es jedoch erwünscht, daß auf den Flor an zahlreichen voneinander entfernten Stellen durch eine Vorrichtung, die aktiv sein Eindringen in die Struktur benachbarter Lagen bewirkte, eingewirkt wird, z.B. durch Nadeln, oder durch ein bevorzugtes Verfahren, bei dem feine Düsen von Druckluft auf die freie Fläche des Stapels einwirken. Das Luftstromverfahren ist besonders für ein Gewebe geeignet, das nur auf einer Seite geflortist, wobei das Gewebe so gelegt wird, daß die Luftstrahlen auf die ungestörte Gewebeseite auftreffen. Ein enger Kontakt der Lagen muß während des Verfahrens aufrechterhalten werden.

Vorzugsweise werden die obengenannten Verfahren auf den Stapel während seines Auflegens in kurzen Zwischenräumen oder auch Lage für Lage angewandt.

Beim Pressen entwickelt sich die Verdichtung der Fasern sowohl innerhalb des Gewebes als auch zwischen den Lagen, wobei die Fasern sich ineinander festsetzen, was ausreicht, den Körper für die nach-

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folgenden Schritte Zusammenhalt zu geben, wie bereits oben in Verbindung mit anderen Verfahren beschrieben wurde.

Das verwendete Gewebe kann von irgendeiner bekannten Art sein, hat jedoch vorzugsv/eise Satingewebe und ist aus einem Stapelgarn vom Kammgarntyp hergestellt, um einen Flor zu ergeben, der leicht ohne Ablösung und Gewichtsverlust errichtet werden kann und auch leicht ausgerichtet werden kann. Ein geeignetes Garn ist eine Polyacrylnitrilfaser mit einer spezifischen Dichte im Bereich von 1,30 bis 1,4O g/cm , Stapellänge nicht mehr als 10 % unter 3 cm und ungefähr 100 tex (englische Feinheitsnummer für Baumwolle 6, 900 den) mit 6 Drehungen/inch (236 Drehungen/ m) und Z-Verdrillung.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß man den Flor als Schlüssel für andere, nicht gewebte Schichten verwendet, um besondere Eigenschaften zu erzeugen. Z.B. kann ein Garn mit kontinuierlichen Filamenten aus oxydiertem Polyacrylnitril in einer Spirale zwischen den oder einigen Lagen gelegt werden, um der aus dem Verbundstoff als Endprodukt hergestellten Scheibe verstärkte Ringfestigkeit aufgrund der Schrumpfung der Faser während der Karbonisierung in Umfangrichtung zu geben und das ganze Gebilde radial zu verdichten.

Die Stufen zwischen dem Auflegen der Lagen und ihrem Pressen einerseits und z.B. einem Nacharbeiten des Rohlings andererseits besteht in der Karbonisierung und Graphitierung der Faser mit anschließendem Einlagern der kontinuierlichen Kohlenphase mittels an sich bekannter Verfahren. Es können die Dampfablagerung von Kohle oder die Imprägnierung mit karbonisierbarem Material oder eine Kombination der beiden Verfahren verwendet werden.

Beispiel 8;

Man stellte eine ringförmige Vorform von 5o,8 cm (22 inch) Außen durchmesser und 14,2 cm (6 inch) Innendurchmesser aus einem geflorten Gewebe her, indem man 54

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Schichten zusammensetzte, wobei jede Schicht die Form eines Ringraums besaß und man sie fortschreitend neu ausrichtete, um ihnen gleiche Verteilung zu geben. Das Gewebe war ein achtbindiger Köper mit Flor auf beiden Seiten und einem Gewicht

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von 52o g/m . Es bestand aus o:

der oben angeführten Struktur.

2
von 52o g/m . Es bestand aus oxydiertem Polyacrylnitrilgarn

Nach dem Zusammensetzen wurde die Vorform ausreichendem Druck ausgesetzt, um sie bis auf 2,3 cm (o,9 inch) Dicke zusammenzupressen und dann unterhalb der Oxydationstemperatur (2oo bis 3oo° C) erhitzt, bis sie dimensionsstabil war. Es wurde eine Vorform erzeugt, die genügenden Zusammenhalt besaß, um leicht gehandhabt zu werden; sie wurde nach Standardverfahren, die auf oxydiertes Polyacrylnitril anwendbar sind, karbonisiert. Es folgte eine Kohleimprägnierung durch Dampfablagerung, wobei keine Zeichen von Schichtablösung während des Verfahrens auftraten; man erhielt einen ausgezeichneten Verbundstoff, bei dem die Zwischenschichtgrenzen zwischen dem Gewebe im wesentlichen undeutlich waren. Der Verbundstoff wurde nach der Bearbeitung in die benötigte Form als handelsübliche Flugzeugbremsscheibe verwendet.

Beispiel 9:

Ein Teil wurde ähnlich wie in Beispiel 8 hergestellt, wobei jedoch die Gewebeschichten beim Auflegen genadelt wurden. Es wurde wieder eine zufriedenstellende Vorform erzeugt, die wie in Beispiel 8 karbonisiert und imprägniert wurde.

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Claims

Patentansprüche

'i. Kohle-Kohle-Verbundstoff, erhältlich durch Kohleeinlagerung in einen Faserkörper, der durch wiederholtes übereinanderlegen von Längen einer im wesentlichen parallel ausgerichteten mehrfaserigen Anordnung von Kohlefasern oder Kohlefaservorläufern aufgebaut ist.
2. Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus oxydierter Polyacrylnitrilfaser oder einem anderen Vorläufer besteht und daß der Körner während oder nach dem Auflegen bei erhöhter Temperatur gepreßt wurde, um ihn zu verdichten und ihm durch die eindringenden Fasern Zusammenhalt zu geben und die durch die Verdichtung erzeugte Form zu erhalten.
3. Verbundstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein karbonisierbares Bindemittel oder zusätzliche Kohle in Faser- oder Teilchenform enthält, die beim Aufbau des Körpers eingearbeitet wurde.
4. Verbundstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

das übereinanderlegen in mehreren ebenen Schichten erfolgt und die zusätzliche Faser in Zwischenräumen zwischen die Schichten in Form einer kontinuierlichen Spirale gelegt wird.
5. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ein Kammzug oder Roving ist, das kontinuierlich durch Falten gelegt wird.
6. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ein Wickel ist, der in Schichten gelegt wird, von denen jede die Breite des Verbundstoffs besitzt.

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ORIGINAL INSPECTED
7. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper radial aufgebaut ist, indem man die Längen entweder einzeln oder kontinuierlich durch spiraliges Wickeln um einen Mittelpunkt legt.
8. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ein Kabel aus vielen Filamenten ist, wobei die Schichten aus geschnittenen parallelen Längen

des Kabels aufgebaut werden und jede Länge in einer gegebenen Schicht sich über den Körper angrenzend an benachbarte Längen in der Schicht erstreckt.
9. Verbundstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper nach einem Verfahren aufgebaut wurde, bei dem aufeinanderfolgende Kabellangen von einem Vorrat über eine aufnehmende Platte gezogen werden, während oder nach dem Auflegen abgeschnitten werden, wobei das Legen der Taulängen über die Platte zwischen einer Länge und der nächsten durch die Breite, die von einem einzelnen gelegten Kabel eingenommen wird, eingeteilt wird, und die relative Ausrichtung von aufeinanderfolgenden Schichten durch relative Drehveränderung der Schichtrichtung und den zunehmenden Kabelkörper, wie benötigt, bestimmt wird.
10. Kohle-Kohle-Verbundstoff aus einem Stapel von Lagen von Gewebe _aus oxydiertem Polyacrylnitril oder einem anderen Kohlefaser-Vorläufer, das zu einem zusammenhängenden Körper geformt, karbonisiert und anschließend mit Kohle durchsetzt wird, bei dem die Lagen vor dem Auflegen auf einer oder beiden Seiten einen Flor besaßen, um die Räume zwischen den Lagen und in der Gewebestruktur zu füllen.
11. Verbundstoff nach Anspruch 10, hergestellt durch Pressen der Stapels nach dem Auflegen bei erhöhter Temperatur, um die

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Fasern des Flors eng in die Räume in der Gewebestruktur des Gewebes zu bringen, den Körper zu verdichten und ihm durch die eindringenden und sich festsetzenden Fasern Zusammenhalt zu geben und die durch die Verdichtung gegebene Form zu erhalten.
12. Verbundstoff nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe eine Atlasbindung aufweist.
13. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor Auflegen des Gewebes der Flor durch Blasen ausgerichtet wurde.
14. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe nur auf einer Seite geflort ist und daß man durch Nadeln oder Anwendung von feinen Luftstrahlen auf die ungeflorte Seite während des Auflegens bewirkte, daß der Flor durch die Struktur benachbarter Lagen hindurchdrang.
15. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein karbonisierbares Bindemittel oder zusätzliche Kohle in Faser- oder Teilchenform enthält, die beim Aufbau des Körpers eingearbeitet wurde.
16. Verbundstoff nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auflegen zahlreiche ebene Schichten gebildet werden und daß die zusätzliche Faser in Zwischenräumen zwischen die Schichten in Form einer kontinuierlichen Spirale gelegt wird.
17. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper radial aufgebaut ist, indem man getrennte Gewebestücke um einen Mittelpunkt legt oder eine kontinuierliche Länge spiralförmig aufwickelt.

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