DE60309331T2

DE60309331T2 - Pech basierende graphitstoffe und genadelte filze für brennstoffzellen-gasdiffusionsschichtsubstrate und thermisch hochleitende verbundwerkstoffe

Info

Publication number: DE60309331T2
Application number: DE2003609331
Authority: DE
Inventors: James Rye CRAWFORD; Jean-Francois Lecostaouec; T. Paul North Hampton KENNEDY
Original assignee: Albany International Techniweave Inc
Current assignee: Albany International Techniweave Inc
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: CN100402716C; US20040097149A1; MXPA05001493A; DE60309331D1; NZ537922A; BR0313094A; WO2004015175A1; NO20051162L; AU2003265320B2; ATE343666T1; JP2005534826A; ZA200500964B; CA2493631A1; EP1527218B1; RU2005106254A; US6783851B2; RU2318932C2; KR20050032600A; EP1527218A1; AU2003265320A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Gewebe oder Filze aus Graphit auf Pechbasis, welche aus reissgereckten Garnen hergestellt wurden, bei denen die Fasern aus einem Pechvorprodukt bestehen. Diese Gewebe oder Filze sind für eine Verwendung in Substraten für Gasdiffusionsschichten in Brennstoffzellen sowie für verstärkte Verbundwerkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit u.ä. vorgesehen.
Hintergrund der Erfindung
Die Verwendung von kohlenstoffhaltigem Material in Verbindung mit der Sammlung von Elektronen ist bekannt. Die Funktion des Kohlenstoffs oder Graphits war zunächst diejenige eines elektrischen Stromsammlers (eines Strömungssammlers). Eine Anzahl von Substraten auf der Grundlage kohlenstoffhaltiger Fasern sind zur Erzeugung von Gasdiffusionsschichten ("GDS") in Brennstoffzellen sowie zur Herstellung spezieller Verbundwerkstoffe mit verstärkten Kunststoffen vorgeschlagen worden. In einer ersten Anwendung werden die Fasern aus Kohlenstoff oder Graphit dazu benutzt, ein poröses Substrat zu erzeugen, welches eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Gemäss einer zweiten Anwendung benutzt man die Fasern dazu, gute mechanische Eigenschaften eines Produktes zu erzielen und, wenn gewünscht, zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des verstärkten Kunststoffes. Eine hohe Wärmeleitfähigkeit sowohl in Richtung der Plattenfläche als auch quer über die Dicke der Montageplatten aus verstärktem Kunststoff ist erwünscht, beispielsweise in elektronischen Geräten, bei denen eine grosse Wärmemenge von den elektronischen Komponenten, die auf den Platten angebracht sind, schnell abzuführen ist.
Das Diffusionsschichten GDS für Brennstoffzellen sind bereits aus Papier, Filz und Geweben hergestellt worden, die aus Fasern bestehen, welche sich vom Polyacrylnitril ("PAN") ableiten. Brennstoffzellen und andere elektrochemische Vorrichtungen werden normalerweise aus Einzelzellen aufgebaut, welche bipolare Platten, eine GDS, eine Katalysatorschicht und eine Membran aufweisen. Eine derartige Anordnung ist in 1 dargestellt. Die Gasdiffusionsschicht wird zuweilen ebenfalls als Membranelektrode oder Elektrodensubstrat bezeichnet.
Das faserhaltige GDS-Substrat ist im allgemeinen auf einer Seite oder auf beiden Seiten mit einem kohlenstoffhaltigen Gemisch beschichtet, wobei dieses Gemisch feine Graphitpulver und verschiedene leitfähige Füllstoffe enthält. In den Poren oder auf der Oberfläche der Schicht kann ein Katalysator abgelagert werden.
Während das GDS-Substrat oft mit Hilfe eines Papiers aus PAN-Fasern hergestellt wird, können auch Gewebe oder Nadelfilze aus PAN-Fasern dafür verwendet werden. Es wird angenommen, dass die letztgenannten Formen besser zu handhaben sind, da sie eine höhere Zugfestigkeit als die entsprechenden Papiere aufweisen. Diese Eigenschaften sind zur Unterstützung des faserigen Trägers während der Beschichtungsvorgängen wichtig. Verschiedene Literaturstellen beziehen sich auf die Verwendung von PAN-Fasern zur Herstellung der GDS-Produkte. Insbesondere beschreibt die PCT-Veröffentlichung Nr. WO 01/04980 die Verwendung preisgünstiger PAN-Fasern zur Herstellung verschiedener Formen und Arten von GDS-Produkten. Bei Anwendungen, die sich auf Brennstoffzellen beziehen, ist es erwünscht, dass die so gebildete Gasdiffusionsschicht so dünn wie möglich ist. Demgemäss sollten die Fasern, die für solche Anwendungen eingesetzt werden, dünn sein und eine glatte Oberfläche besitzen.
Bei der Konstruktion von Brennstoffzellen wird das darin eingesetzte Grundgewebe üblicherweise aus einem Garn hergestellt, das durch Verspinnen von PAN-Stapelfasern, welche typischerweise eine Länge zwischen 1 und 2 Zoll aufweisen, gewonnen wird. Dieses Garn wird dann zu einem Gewebe mit Leinwandbindung verwoben. Das Gewebe wird dann durch eine Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre carbonisiert. Das nun carbonisierte Gewebe wird einer weiteren Wärmebehandlung (bei höheren Temperaturen) unterworfen, um es zu graphitieren, und zwar ebenfalls in einer Stickstoffatmosphäre. Anschliessend wird das Gewebe mit einem kohlenstoffhaltigen Gemisch beschichtet, und auf der Beschichtung kann ein Katalysator auf der Basis von Platin abgelagert werden. Einige Hersteller von Brennstoffzellen-Batterien ziehen es vor, den Katalysator direkt auf die Membran aufzubringen.
Fasern auf der Grundlage von PAN sind die billigsten Kohlenstoff- oder Graphitfasern, die auf dem Markt verfügbar sind. PAN-Fasern zeigen jedoch nur schwache elektrische und thermische Eigenschaften, verglichen mit Kohlenstoff- oder Graphitfasern auf der Grundlage von Pech. Von Pech abgeleitete Kohlenstoff- oder Graphitfasern besitzen eine elektrische Leitfähigkeit, die vier bis sechs Mal grösser ist als die Leitfähigkeit der von PAN abgeleiteten Fasern und stellen in Brennstoffzellen-Anwendungen, bei denen man eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit zur Verbesserung der globalen Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle benötigt, eine bessere Wahl als PAN-Fasern dar. Eine Auf gabe der vorliegenden Erfindung ist die Überwindung der Nachteile der bestehenden Formen und die Vermeidung der hohen Kosten von Pechfasern. Pechfasern sind nur in Form teurer Garnkabel oder zerhackter Fasern erhältlich. Keine dieser Formen ist zur Herstellung eines dünnen, ebenen Gewebes oder eines Nadelfilzes geeignet. Der geringste Titer handelsüblicher Pechfasern ist ein Kabel mit 3850 Denier, mit welchem sich nur eine dicke GDS-Schicht erzeugen lässt. Eine weitere Einschränkung bei handelsüblichen Pechfasern ist ihr hoher Modul, der die Fähigkeit zum Verformen begrenzt. Es ist beispielsweise nicht möglich, eine hochcarbonisierte oder graphitierte Pechfaser zu vernadeln. Eine Möglichkeit, ein Garn mit einer geeigneten Grösse zu erhalten, das zum Verweben oder zum Vernadeln zwecks Herstellung eines Filzes geeignet ist, besteht in der Verarbeitung von Kabeln aus Pechfasern im wärmegehärteten Zustand mittels eines Verfahrens zum Reissrecken.
Verstärkte Kunststoffe, die zur Wärmeableitung verwendet werden, können aus der vorliegenden Erfindung ebenfalls Vorteile ziehen. Bei solchen Verwendungen spielen Montageplatten, welche elektronische Bauteile tragen, eine Rolle als Strukturelement und wirken als Leitungen zur Abfuhr von Wärme, die von den elektronischen Komponenten entwickelt wird. Pechfasern, die in Form von Vliesen mit unidirektionalen Fasern, als plattenförmiges Formmaterial, als Papier und Gewebe vorliegen, werden bereits für diese Anwendungen eingesetzt. Die von der Erfindung geschaffenen textilen Formgebilde bedienen die elektronische Industrie mit preisgünstigen, dünnen Geweben oder Nadelfilzen, welche eine hohe Wärmeleitfähigkeit in Richtung ihrer Dicke aufweisen. Nach der Graphitierung von Textilmaterialien, von Platten oder anderen Geometrien aus wärmegehärtetem Pech können diese Produkte mittels Verdichtung durch wärmehär tende oder thermoplastische Polymere leicht in starre Bauteile überführt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher ein vornehmliche Aufgabe der Erfindung, Graphitfasern auf der Grundlage von Pech als Vorprodukt in Gestalt neuer Formen und für viele Anwendungen einschliesslich Brennstoffzellen und verstärkten Verbundmaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, neue Formen von Graphitfasern auf der Grundlage von Pech zur Verfügung zu stellen, die zu relativ dünnen Geweben verwoben oder zu dünnen Vliesen vernadelt werden können.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung solcher Faserformen, welche relativ preisgünstig sind.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gewebe oder ein Vlies aus Graphitfasern mit Pech als Vorprodukt in neuen Formen zu schaffen, welche eine höhere Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
Schliesslich hat sich die Erfindung noch zur Aufgabe gestellt, ein Gewebe oder ein Vlies zur Verfügung zu stellen, welche aus einem Gemisch von Graphitfasern mit Pech als Vorprodukt und Graphitfasern auf dr Grundlage von PAN bestehen, wobei die Pechfasern in Gestalt neuer Formen vorliegen.
Diese und andere Aufgaben werden von der vorliegenden Erfindung erfüllt, welche zusätzliche Vorteile er bringt. Im Prinzip geht die vorliegende Erfindung von Garnen mit Pech als Vorprodukt aus, welche sich im wärmegehärteten Zustand befinden, der der Carbonisierung oder Graphitierung vorangeht. Dieses Garn ist relativ dick, d.h. es besitzt einen Titer von 3850 Denier und darüber. Dieses Garn wird dann durch Reissrecken aufgebrochen. Das Reissrecken besteht in einem Verfahren, welches Garne mit einem hohen Titer als Ausgangsprodukt verwendet und diese in Garne mit einem niedrigeren Titer umwandelt, wobei die zahlreichen Filamente im Garnkabel ungeordnet zerrissen und dann zu einem Kabel mit einem niedrigeren Titer gereckt werden. Die einzelnen Fasern werden dann zu einem dauerhaften Garn rekombiniert oder liegen in Form einer Bahn vor, die auch als Band bezeichnet wird. Das Garn wird dann gewebt oder auf andere Weise zu einem dünnen Gewebe verarbeitet, welches anschliessend wärmebehandelt wird, um das Garn in hochgraphitiertes Garn umzuwandeln. Alternativ kann das Band zu einer gegebenen Dicke mit der gewünschten Faserorientierung gefaltet und das Ganze dann vernadelt werden. Diese Garne besitzen die gleichen relativen Eigenschaften wie diejenigen, welche im teuren Verfahren der Wärmebehandlung von Garnen und ihrer Umwandlung in ein Gewebe erhalten werden. Das Gewebe oder das Vlies kann nun in Brennstoffzellen verwendet werden, wenn es mit einem geeigneten kohlenstoffhaltigen Gemisch imprägniert oder beschichtet wird, oder es kann zu stark wärmeleitenden, verstärkten Kunststoffverbundmaterialien verarbeitet werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfüllung der Aufgaben der vorliegenden Erfindung und die Erzielung der Vorteile gehen nun aus der Beschreibung von Ausführungsformen hervor, die zudem in den Zeichnungen dargestellt sind, wobei in den Zeichnungen darstellen:
1 eine Brennstoffzelle mit einer Gasdiffusionsschicht;
2 schematisch eine Vorrichtung zum Reissrecken;
3 einen Querschnitt des Garns vor dem Reissrecken;
4 einen Querschnitt des Garns nach dem Reissrecken; und
5 eine reissgereckte Bahn bzw. ein solches Band.
Kurzbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Faserkabel auf der Grundlage von Pech als Vorprodukt und mit einem hohen Titer, und auf das Reissrecken dieses Kabels unter Bildung eines Garnes mit einem geringeren Titer, das auch in Form eines Bandes vorliegen kann. Die Faser behält die gewünschten Eigenschaften bei, ist jedoch leichter zu Geweben zu verarbeiten, die in bestimmten Anwendungen wie Brennstoffzellen verwendet werden können, bei denen Verstärkungen eines dünnen Gewebes oder eines dünnen Vlieses erwünscht sind.
Es sind bereits viele Verfahren und Vorrichtungen zur Ausführung eines Reissreckens von Garnen oder Filamenten bekannt geworden. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist in der US-Patentschrift Nr. 5'045'388 angegeben, deren Inhalt durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Beschreibung sein soll. Während die dort beschriebene Maschine keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt, ist eine kurze Beschreibung einer typischen Maschine in Ordnung. Daher zeigt 2 eine schematische Wiedergabe der in der gerade erwähnten Patentschrift beschriebenen Maschine.
Die Vorrichtung gemäss 2 weist zunächst ein Spulengatter 10 auf, in das eine rotierende Spule 12 mit einem Kabel 14 aus kontinuierlichen Filamentfäden eingesetzt ist, sodann eine Reissreckmaschine 16 mit einer eingebauten Vorrichtung 18 zur Wärmebehandlung, und schliesslich ein Spulengatter 20 zum Aufrollen einer Packung 22. Die Reissreckmaschine 16 weist zwei Reisseinheiten 22 und 24 auf. Die Einheit 22 besteht aus einer angetriebenen Walze 22a, die mit keramikbeschichteten Metallwalzen 22b und 22c, die wassergekühlt sind, zusammenwirkt und mit ihnen aufeinanderfolgende Walzenspalte bildet. Die Walze 22a ist mit einem Elastomer überzogen. Auf ähnliche Weise wirkt die mit einem Elastomer beschichtete Walze 24a mit den metallischen Walzen 24b und 24c zusammen, die mit Keramik beschichtet sind, und bildet mit ihnen Walzenspalte. Die Walze 24a ist mit einem Elastomer überzogen.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird das Kabel 14 mit den kontinuierlichen Filamentfasern von der Wicklung 12 auf der Spule 10 mittels der angetriebenen Walze 22a und den zugehörigen Walzen 22b und 22c durch die Führungen 15 abgezogen und läuft in deren Walzenspalten. Die Walze 22a läuft mit einer höheren Geschwindigkeit (etwa 10% schneller) als die Walze 24a, um das Kabel unter Spannung zu setzen. Die Umwandlung des Kabels 14 in ein Faserkabel 14' aus reissgereckten Fasern tritt zwischen den Walzen 22a und 24a ein. Das Kabel 14 läuft zwischen den mit den Walzen 24a und 24b und 24c gebildeten Walzenspalten, welche das Kabel einklemmen, hindurch. Da das Kabel bei dieser Anwendung mit Harz verstärkt ist, wird es dann durch die Heiz vorrichtung 18 gezogen, in der das Harz erweicht wird, indem seine Temperatur auf etwa seinen Schmelzpunkt erhöht wird. Da die Geschwindigkeit der Walze 22a grösser als diejenige der Walze 24a ist, wird im Kabel zwischen den Walzen eine Zugspannung erzeugt, welche zum Zerreissen jedes der kontinuierlichen Filamente im Kabel zwischen den Walzen 22a und 24a ausreicht. Da das Harz erweicht ist, übertragen die Filamente die Scherspannung nicht über das Harz auf angrenzende Filamente, und da keine Scherspannung übertragen wird, reissen die kontinuierlichen Filamente ungeordnet und nicht an einer Stelle und gleichzeitig. Die Verteilung dieser ungeordneten Risse ermöglicht es, dass das Kabel 14' als solches bestehen bleibt, d.h. ohne sich in einzelne Fasern aufzulösen. Das Harz kühlt sich nach dem Verlassen der Heizvorrichtung 18 schnell ab und wird weiter abgekühlt, wenn es über die wassergekühlten Walzen 22b und 22c läuft, die sich auf einer Temperatur von etwa 50°F befinden. Das reissgereckte Kabel wird nun zwecks Weiterverarbeitung auf dem Wickelbaum 20 zu einer Packung 22 aufgerollt.
Andere Beispiele von Reissreckvorrichtungen sind diejenigen gemäss US-Patentschrift Nr. 4'080'778 und US-Patentschrift 4'837'117. Es wäre noch hinzuzufügen, dass einige Einrichtungen zum Reissrecken "trocken", d.h. ohne Harz laufen.
Nun soll wieder zur vorliegenden Erfindung zurückgekehrt werden, welche, wie oben angegeben ist, auf Brennstoffzellen und ähnliche Anwendungen gerichtet ist, bei denen Graphitwerkstoffe in Form von gewebten oder nicht gewebten Substraten als Unterlage dienen, auf welche katalysatorhaltige Beschichtungen aufgebracht werden. Ein ideales Graphitmaterial weist zahlreiche wichtige Eigenschaften auf. Unter diesen sind die elektrische und die thermische Leitfähigkeit in Richtung der Substratebene und in Richtung der Dicke zu nennen. Viele Anwender ziehen die Gewebe dem Papier vor, weil die Gewebe dauerhafter und leichter zu handhaben sind, insbesondere bei den erforderlichen Beschichtungsverfahren. Papier ist glatter als die "Standard"-Gewebe und verspricht niedrigere Herstellungskosten. Die Gewebe und die Vliese sollten jedoch so dünn wie möglich sein und glatte Oberflächen aufweisen.
Das grundlegende Gewebe, das auf diesem Gebiet von vielen Anwendern verwendet wird, lässt sich in einem mehrstufigen Verfahren erzeugen. Dabei werden Webgarne aus Stapelfasern aus Polyacrylnitril (PAN), welche normalerweise Längen von 1 bis 2 Zoll aufweisen, versponnen. Diese Garne werden dann zu einem Gewebe mit Leinwandbindung verwebt. Das erhaltene Gewebe wird zwecks Carbonisierung einem Verfahren zur Wärmebehandlung unterworfen, und es wird in einer Stickstoffatmosphäre gearbeitet. Das erhaltene "Kohlenstoff"-Gewebe wird dann einem Graphitierungsverfahren unterworfen, das in einer Wärmebehandlung des Materials bei noch höherer Temperatur besteht. Auch dieses Verfahren wird unter Stickstoff ausgeführt. Die Eigenschaften des erhaltenen Graphitgewebes sind alles andere als ideal, jedoch können bei einer richtigen Auslegung der Brennstoffzellen akzeptable Leistungswerte erzielt werden.
Zur Anwendung als Wärmeleiter wird die Graphitfaser mit wärmehärtenden oder thermoplastischen Polymeren kombiniert, und man erhält Verbundwerkstoffe mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit.
Die Graphitfasern, für deren Herstellung als Vorprodukt ein Erdölpech benutzt wurde, werden gegenüber den Fasern aus einem PAN-Vorprodukt bevorzugt, da Graphitfasern auf der Basis von Pech bessere mechanische, thermische und elektrische Leistungsdaten gegenüber Graphitfasern aufweisen, die ausgehend von PAN erhalten wurden. Der hohe Preis dieser Pechfasern schliesst jedoch ihre Verwendung für viele Einsatzgebiete aus. Ausserdem haben die dünnsten zur Zeit verfügbaren Garne mit Pech als Vorprodukt einen Titer von etwa 3850 Denier und ergeben daraus demgemäss nach dem Weben nur relativ dicke Gewebe. Es wird nun vorgeschlagen, zunächst als Zwischenprodukt des Herstellungsverfahrens ein Garn 30 unter Verwendung von Pech als Ausgangsprodukt zu gewinnen, d.h. ein zwar wärmegehärtetes, jedoch noch nicht carbonisiertes und graphitiertes Garn. Das Garn 30 wird dann reissgereckt, und zwar mit beliebigen, zweckdienlichen Mitteln. Wie oben schon erwähnt wurde, ist das Reissrecken ein Verfahren, bei dem von Garnen mit einem hohen Titer ausgegangen wird und diese zu Garnen 32 mit einem niedrigeren Denier-Titer mit Hilfe eines Verfahrens reduziert, bei dem die Multifilamentfasern im Garnstrang ungeordnet zerrissen und das Ganze dann zu einem niedrigeren Denier-Titer gereckt wird. Nach dem Reissrecken wird das erhaltene Zwischenprodukt, das in Form eines Bandes 34 vorliegt, nach verschiedenen Arten weiterverarbeitet, beispielsweise durch Kombinieren mit einem Servogarn nach dem Reissrecken und Verspinnen, wobei verschiedenartige Textilprodukte erhalten werden.
Das Band 34 kann weiter reduziert werden und bildet schliesslich ein dünnes Garn mit einer äquivalenten Faserzahl zwischen 200 und 500. Das ursprüngliche Kabel kann beispielsweise auf etwa 500 Denier vermindert werden, was einer Verringerung von etwa 8:1 entspricht. Dieses Garn mit niedrigerem Titer wird dann zu einem dünnen, mit glatter Oberfläche versehenen Gewebe verwebt und danach einer Wärmebehandlung in zwei aufeinanderfolgenden Stufen unterzogen. Alternativ kann das Garn auch verstrickt oder geflochten werden. Die Wärmebehandlung wandelt das als Vor produkt verwendete Garn auf der Grundlage von Pech (nach der Wärmehärtung) in ein stark graphithaltiges Garn mit den gleichen relativen Eigenschaften um, die durch das aufwendigere Verfahren einer Wärmebehandlung von Garnen und ihr Verweben erst nach dieser Wärmebehandlung erhalten werden.
Das Band 34 kann weiterhin unmittelbar in ein multiaxiales nähgewirktes Textilprodukt umgewandelt werden. Ausserdem können durch Vernadeln mehrere Schichten aus Bändern 34 miteinander verbunden werden, um einen Filz herzustellen.
Die erhaltenen Textilwaren bieten elektrische und thermische Leistungswerte, die etwa 6 Mal höher sind als diejenigen von Produkten aus den üblichen Geweben auf Basis von PAN. Die neuen Produkte können ebenfalls dünner und weniger aufwendig hergestellt werden, was ihnen viele neue Verwendungsmöglichkeiten eröffnet. Die folgende Tabelle fasst die erwünschten und erwarteten Leistungswerte der verschiedenen besprochenen Optionen zusammen.
Auf alternative Weise kann aus einem Gemisch von wärmegehärteten Pechfasern und PAN-Fasern ein Hybridgarn hergestellt werden, das dann in die Reissreckmaschine eingeleitet wird. Im Verlaufe des Verfahrens kann ein inniges Gemisch der beiden Faserarten erhalten werden. Das so produzierte Garn oder Vlies besitzt eine höhere elektrische und thermische Leitfähigkeit als die reinen PAN-Fasern, die im Stand der Technik eingesetzt wurden.
Die gleichen Textilprodukte können in ein System aus thermoplastischen oder wärmehärtenden Harzen eingearbeitet werden, um Verbundmaterialien mit einer Wärmeleitfähigkeit zu erhalten.
Gemäss obiger Beschreibung wurden die Ziele der vorliegenden Erfindung sowie die angestrebten Vorteile erreicht, und obschon bevorzugte Ausführungsformen geoffenbart und beschrieben wurden, wird der Geltungsbereich der Erfindung dadurch nicht eingeschränkt; dieser Geltungsbereich ist vielmehr durch die beigegebenen Ansprüche bestimmt.

Claims

Garn, enthaltend ein Pech-Vorprodukt-Material, wobei das Garn ausgehend von einem ersten Fasertiter reissgereckt und auf einen zweiten Fasertiter verstreckt ist, und wobei der zweite Fasertiter kleiner als der erste Fasertiter ist.
Garn gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Hybridgarn aus Fasern eines Pech-Vorproduktes und PAN-Fasern ist und von einem ersten Fasertiter auf einen zweiten Fasertiter reissgereckt wurde, wobei der zweite Fasertiter kleiner als der erste Fasertiter ist.
Garn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Reissrecken und Verspinnen gezwirnt ist.
Garn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Reissrecken und Verspinnen durch einen Hüllfaden zusammengehalten ist.
Garn nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des ersten Fasertiters zum zweiten Fasertiter zwischen 5 und 20 liegt.
Garn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zu einem Gewebe verwebt ist.
Garn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Nähwirken zu einem multiaxialen Gewebe verarbeitet ist.
Garn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es in Schichten vorliegt, welche durch Vernadeln mechanisch zu einem Filz verarbeitet sind.
Garn nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es einer Wärmebehandlung unterworfen wurde, um das aus einem Pech-Vorprodukt bestehende Garn in ein Graphitgarn umzuwandeln.
Garn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Filz einer Wärmebehandlung unterworfen wird, um das Garn aus einem Pech-Vorproduktmaterial in Graphitfasern umzuwandeln.
Garn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Gewebe mit einer kohlenstoffhaltigen Mischung beschichtet wird.
Garn nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Filz mit einer kohlenstoffhaltigen Mischung geschichtet wird.
Garn nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Gewebe in einen Verbundstoff eingearbeitet wird, der ein thermoplastisches oder wärmehärtbares Harz enthält.
Garn nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Filz in einen Verbundwerkstoff eingearbeitet wird, der ein thermoplastisches oder wärmehärtbares Harz enthält.
Verfahren zur Herstellung einer Graphitfaser, mit den folgenden Schritten: Bereitstellung eines Garns aus einem Pech-Vorprodukt mit einem ersten Fasertiter; Reissrecken und Verstrecken des genannten Garns bis zu einem zweiten Fasertiter, der kleiner ist als der erste Fasertiter; Verarbeiten des Garns zu einem Gewebe oder einem Filz, und Wärmebehandlung des genannten Gewebes oder Filzes zur Umwandlung der Fasern in Graphitfasern.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte erste Schritt die Bereitstellung eines Hybridgarns umfasst, welches aus Fasern eines Pech-Vorproduktes und PAN-Fasern besteht, und wobei das genannte Hybridgarn aus einem ersten Filament besteht.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass es als weiteren Schritt das Verzwirnen des Garnes enthält, nachdem das Garn reissgereckt und versponnen wurde.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass es als weiteren Schritt die Bereitstellung eines Hüllgarnes aufweist, nachdem das Garn reissgereckt und versponnen wurde.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des ersten Fasertiters zum zweiten Fasertiter zwischen 5 und 20 liegt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass es als weiteren Schritt die Weiterverarbeitung des genannten Garnes zu einem Gewebe oder Filz durch Weben, Nähwirken oder Vernadeln umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es als weiteren Schritt das Beschichten des Gewebes oder Filzes mit einem kohlenstoffhaltigen Gemisch umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es als weiteren Schritt das Einarbeiten des genannten Gewebes oder Filzes in ein thermoplastisches oder wärmehärtbares Harz umfasst, so dass ein Verbundwerkstoff gebildet wird.