DE2110193A1 - Treatment of carbon or graphite fibers and yarns for use in fiber reinforced materials - Google Patents
Treatment of carbon or graphite fibers and yarns for use in fiber reinforced materialsInfo
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Description
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Anwaltsakte 20 677 ße/üch Lawyer file 20 677 ße / üch
Monsanto Company St. Louis/USAMonsanto Company St. Louis / USA
"Behandlung von Kohlenstoff- oder Graphitfasern und Garnen zur Verwendung in S'aser-verstärkten Materialien" "Treatment of carbon or graphite fibers and yarns for use in S'aser-reinforced materials"
Diese Erfindung betrifft Kohlenstoff- oder Graphitfasern oder Garn-verstärkte Materialien und die Behandlung der Verstärkungsfasern oder Garne zur Verbesserung der Haftung zwischen der Faseroberfläche und einer Grundmasse.This invention relates to carbon or graphite fibers or yarn reinforced materials and the treatment of the Reinforcing fibers or yarns to improve the adhesion between the fiber surface and a base material.
11-21-0194- -Z- 11-21-0194- -Z-
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Es besteht eine zunehmende Nachfrage nach Werkstoffen mit einem hohen Wert des Verhältnisses Festigkeit und Modul zu Gewicht, um sie in Raumfahrtkörpern und -vorrichtungen zu verwenden, und im besonderen nach Materialien, die ebenso gute thermische Stabilität und hohe Scherfestigkeit aufweisen.There is an increasing demand for materials with a high value of the strength and ratio Module to weight to fit them in space bodies and devices to use, and in particular for materials that also have good thermal stability and high shear strength exhibit.
Im besonderen besteht eine dauernde Nachfrage nach verbesserten Verstärkungsfasern, die zur baulichen Verwendung vorgesehenen Mischstoffen einverleibt werden sollen, wobei sie Bestandteile der Flügeleintritts- bzw. Steuerkanten von Hochleistungsflugzeugen, der Nasen- oder Hitzeschilde für Wiedereintritts-Kapseln, von Bestandteilen von Raketenmotoren und dergleichen bilden.In particular, there is a continuing demand for improved reinforcing fibers for structural use intended mixed materials are to be incorporated, whereby they are components of the wing entry or control edges of high-performance aircraft, the nose or heat shields for re-entry capsules, of components of rocket motors and the like.
Kohlenstoffasern und Garne mit hoher Festigkeit und hohem Modul, besonders solche, die im wesentlichen aus Graphit bestehen und allgemein als Graphitfasern und Garne bezeichnet werden, wurden bereits als Verstärkungsmittel in kombinierten Materialien (engl. composit, nachfolgend Faserverbundstoffe bezeichnet) bei Raumfahrtbauteilen verwendet. Jedoch war bisher die Verbindung der Harze oder Kunststoffe mit den Kohlenstoffasern in solchen Faserverbundstoffen nicht völlig zufriedenstellend und demzufolge die Scherfestigkeiten der erhaltenen Faserverbundstoffe geringer als erwünscht.High tenacity, high modulus carbon fibers and yarns, especially those composed essentially of graphite and are commonly referred to as graphite fibers and yarns, have already been used as reinforcing agents in combined Materials (English. Composite, hereinafter referred to as fiber composites) used in aerospace components. However, the connection of the resins or plastics with the carbon fibers was previously in such fiber composites not completely satisfactory and consequently the shear strengths of the fiber composites obtained are lower as desired.
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Es wurden Versuche unternommen, die Eigenschaften der Oberflächenhaftung durch Erhitzen der Fasern in einer oxidierenden Atmosphäre zu verbessern. Jedoch wurde festgestellt, daß dieses Verfahren zur Narbenbildung und zu ungleichen Ergebnissen mit uberoxidation und sich ergebender Schwächung der Fasern in leicht erreichbaren oder bevorzugten Bereichen und nicht ausreichender und schwacher Haftung in anderen Bereichen liefert.Attempts have been made to improve the surface adhesion properties by heating the fibers in an oxidizing Improve atmosphere. However, this procedure has been found to be scarring and uneven Results with over-oxidation and resulting weakening of the fibers in easily achievable or preferred Areas and insufficient and weak adhesion in other areas.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, durch das die Bindungseigenschaften von Kohlenstoff- und Graphitfasern oder -garnen in überraschendem Ausmaß in den verbesserten Fasern als solche und in den Zubereitungen, denen die Fasern einverleibt werden, verbessert werden. Allgemein wird nach dem Verfahren eine Kohlenstoff- oder Graphitfaser einer elektrolytischen Reaktion in einem wäßrigen Elektrolyt unterworfen, wodurch negative Ionen zur Oberfläche der Faser, die als Anode'wirkt, angezogen werden, wodurch die Faseroberfläche modifiziert wird. Als Folge dieser Modifizierung wird die nachfolgende Haftung mit Kunststoffen und Harzen derart verbessert, daß die Scherfestigkeiten in vielen Fällen mit mehr als doppelt so großen Werten erhalten werden, wobei diese Vorbehandlung nur geringen oder keinen Verlust der Zugfestigkeit mit sich bringt.The present invention relates to a method by which the bonding properties of carbon and graphite fibers or yarns to a surprising extent in the improved fibers as such and in the preparations which the fibers are incorporated can be improved. Generally, the process uses a carbon or graphite fiber subjected to an electrolytic reaction in an aqueous electrolyte, causing negative ions to the surface the fiber, which acts as an anode, are attracted, whereby the fiber surface is modified. As a result of this modification, the subsequent adhesion with plastics and resins so improved that the shear strengths in many cases are obtained with values more than twice as large, with this pretreatment only being slight or entails no loss of tensile strength.
Während der elektrolytischen Reaktion bildet sich naszierender Sauerstoff bei der Anode und oxidiert die Faserober-During the electrolytic reaction, nascent forms Oxygen at the anode and oxidizes the fiber surface
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fläche. Die Verbesserung, die durch das vorliegende Verfahren erhalten wird besteht darin, daß die Faseroberfläche einheitlich oxidiert wird und daß der Grad der Oxidierung genau gesteuert werden kann. Es scheint, daß zusätzlich zu den Kohlenstoff- bauerstoffbindungen, die an der Faseroberfläche gebildet werden, ebenso Hydroxylgruppen und Carboxylgruppen mit der Oberfläche verbunden werden und in einem bemerkenswerten Ausmaß zur Verbesserung der Bindeeigenschaften beitragen.area. The improvement obtained by the present process is that the fiber surface is oxidized uniformly and that the degree of oxidation can be precisely controlled. It seems that in addition to the carbon bonds that are formed on the fiber surface, as well as hydroxyl groups and Carboxyl groups are attached to the surface and to a remarkable extent to improve the binding properties contribute.
Im allgemeinen kann irgendein Elektrolyt, der naszierenden Sauerstoff bei der Anode bilden kann,zur Durchführung dieser Erfindung verwendet werden. Zu Beispielen geeigneter Elektrolyten gehören wäßrige Lösungen von Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Phosphorsäure', Salpetersäure, Schwefelsäure und dergleichen. Es wird gewöhnlich bevorzugt, wäßrige Natriumhydroxid- oder wäßrige Phosphorsäurelösungen zu verwenden. Es ist klar, daß die Konzentration der Lösungen eine Wirkung auf die Geschwindigkeit der Bildung naszieren- W den Sauerstoffs ausübt.Es wurde festgestellt, daß für eine praktische Geschwindigkeit es vorteilhaft ist, den Elektrolyt in einer Lösung mit einer Konzentration von 0,5 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.% zu verwenden.In general, any electrolyte capable of generating nascent oxygen at the anode can be used in the practice of this invention. Examples of suitable electrolytes include aqueous solutions of sodium hydroxide, potassium hydroxide, phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid and the like. It is usually preferred to use aqueous sodium hydroxide or aqueous phosphoric acid solutions. It is clear that the concentration of the solutions naszieren- an effect on the rate of formation of the oxygen ausübt.Es W was found that for a practical speed, it is advantageous to use the electrolyte in a solution with a concentration of 0.5 to 20 , preferably 1 to 10 wt.% To be used.
Um die elektrolytische Behandlung zu bewirken, wird die Kohlenstoffaser oder das Kohlenstoffgarn, wie bereits festgestellt, als Anode verwendet und die Kathode kann eineIn order to effect the electrolytic treatment, the carbon fiber or the carbon yarn is, as already stated, used as an anode and the cathode can be a
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Graphitelektrode oder eine Elektrode in anderer Kohlenstofform sein oder sie kann aus irgendeinem Metall oder einem anderen Material, das als Kathode geeignet ist, bestehen. Das Verfahren kann entweder ansatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Im letzteren Falle wird eine kontinuierliche Kohlenstoffaser oder ein Garn über oder unter Walzen geführt, um die Faser durch die Lösung zu leiten und die Verbindung der Faser mit der Stromquelle wird entweder durch eine der Walzen, die mit der Faser in Eontakt stehen, oder durch irgendeine andere geeignete Vorrichtung sichergestellt.Graphite electrode or an electrode in another carbon form or it can be made of any metal or other material suitable as a cathode. The process can be carried out either batchwise or continuously. In the latter case, will a continuous carbon fiber or yarn passed over or under rollers to move the fiber through the solution to conduct and the connection of the fiber with the power source is done either by one of the rollers that with the fiber in Contact or any other suitable device ensured.
Die Längen, Stärken oder anderen Abmessungen der Fasern sind nicht kritisch und werden von anderen Erwägungen, nämlich dem Endzweck, für den das Produkt vorgesehen ist, bestimmt .The lengths, strengths or other dimensions of the fibers are not critical and are influenced by other considerations, viz the end use for which the product is intended.
Die verwendete Temperatur ist nicht kritisch, außer daß sie einen Einfluß auf die Geschwindigkeit der naszierenden Sauerstoffreaktion mit der Faseroberfläche hat. Jedoch können in allen Fällen geringere HeaKtionsgeschwindigkeiten durch längere Behandlung ausgeglichen werden. Bei der Feststellung, welche Temperatur zweckmäßig ist, wurde eine solche von 20 bis 50°C als am praktischsten befunden.The temperature used is not critical except that it has an influence on the speed of the nascent Has oxygen reaction with the fiber surface. However, you can in all cases lower loading speeds be compensated by prolonged treatment. When determining which temperature is appropriate, one was determined from 20 to 50 ° C found most practical.
Entsprechend der breiten Auslegung dieser Erfindung kann irgendeine Stromdichte verwendet werden, die ausreichendAny current density which is sufficient can be used in accordance with the broad design of this invention
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ist, naszierenden Sauerstoff in einer solchen Menge bei der Anode zu bilden, daß sie ausreichend ist, die Oberfläche der Faser so zu modifizieren, daß die Bindungseigenschaften der Faser verbessert werden. Im allgemeinen istis to generate nascent oxygen at the anode in such an amount that it is sufficient to remove the surface to modify the fiber so that the binding properties the fiber can be improved. In general is
eine Stromdichte von ungefähr 0,0005 bis 0,005 A/cm Oberfläche Garn oder Faser, die behandelt werden sollen, zufriedenstellend. Es wird gewöhnlich bevorzugt, eine Strom-a current density of about 0.0005 to 0.005 A / cm surface Yarn or fiber to be treated is satisfactory. It is usually preferred to use a current
2 dichte im Bereich von ungefähr 0,001 bis 0,003 A/cm zu2 seals in the range of about 0.001 to 0.003 A / cm
verwenden. Bei der Elektrolyse kann jede geeignete Spannung fe verwendet werden, die die gewünschte Stromdichte liefert. Es wird im allgemeinen bevorzugt, eine Spannung zwischen 10 und 150 Volt zu verwenden. Die Dauer der elektrolytischen Reaktion, 'die in den nachfolgenden Tabellen als Verweilzeit angegeben wird, liegt gewöhnlich zwischen ungefähr 25 bis 500 Sekunden, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 75 bis 250 Sekunden. Wie bereits erwähnt, kann die Temperatur des Elektrolyts zweckmäßigerweise von ungefähr 20 bis 500C liegen.use. Any suitable voltage fe that provides the desired current density can be used in the electrolysis. It is generally preferred to use a voltage between 10 and 150 volts. The duration of the electrolytic reaction, which is given in the tables below as the residence time, is usually between approximately 25 to 500 seconds, preferably in the range from approximately 75 to 250 seconds. As mentioned above, the temperature can be 0 to 50 C of the electrolyte suitably from about 20th
w Die Verbesserung der Haftungs- oder Bindungseigenschaften der Fasern dieser Erfindung erfolgt mit irgendeinem Harztyp , mit dem die Faser gemischt wird. Verbesserungen hinsichtlich der Scherfestigkeit treten bei kohlenstoffaser-Verbundstoffen auf, bei denen die Harzkomponenten beispielsweise sowohl Phenol-, Epoxy-, Polyester-, Polyimid-, Polyatnidharze als auch Elastomere wie natürlicher Kaut- w The improvement in adhesion or bonding properties of the fibers of this invention is carried out with any type of resin with which the fiber is mixed. Improvements in shear strength occur in carbon fiber composites in which the resin components include, for example, phenolic, epoxy, polyester, polyimide, and polyamide resins as well as elastomers such as natural rubber.
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schuk,. Polybutadiene, Polyisoprene, Butadien-Styrol-Mischpolymerisate, Polyurethane und Kunststoffe wie Polyäthylen, Polypropylen und dergleichen sind. Der Faserverbundstoff enthält im allgemeinen ungefähr 25 bis 75 Vol.# behandelte Kohlenstoffasern.schuk ,. Polybutadienes, polyisoprenes, butadiene-styrene copolymers, Polyurethanes and plastics such as polyethylene, polypropylene and the like are. The fiber composite generally contains about 25 to 75 volumes of # treated Carbon fibers.
Weil jedoch die Kohlenstoffasern mit hoher Festigkeit und hohem Modul relativ teuer sind und nur fur besondere Zwecke verwendet werden können, wie für Kaumfahrtkörper und Vorrichtungen, ist es zweckmäßig nur Harze zu verwenden, die ebenso für solche Zwecke geeignet sind. Aus diesem Grund werden Epoxyharze und andere Harzarten wie Phenolharze, die für die angegebenen Zwecke geeignet sind, bei der Herstellung der Faserverbundstoffe mit den verbesserten Fasern dieser Erfindung bevorzugt.However, because the carbon fibers with high strength and high modulus are relatively expensive and can only be used for special purposes, such as cargo vehicles and devices, it is advisable to only use resins that are also suitable for such purposes. For this reason Epoxy resins and other types of resins such as phenolic resins, which are suitable for the stated purposes, are used in the manufacture of the fiber composites having the improved fibers of this invention are preferred.
Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff- und Graphitfasern sind in der Literatur beschrieben und es sind verschiedene Produkte dieser Art im Handel erhältlich. Different processes for the production of carbon and graphite fibers are described in the literature and various products of this type are commercially available.
Die Durchführung dieser Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert. Diese dienen ausschließlich zum Zwecke der Erläuterung, ohne den Erfindungsbereich einzuschränken, soweit nicht anders angegeben, beziehen sich '!'eile und Prozentsätze auf das Gewicht.The practice of this invention is illustrated by the following examples. These are only for the purpose the explanation, without restricting the scope of the invention, unless otherwise stated, refer to '!' and Percentages by weight.
10 9843/183410 9843/1834
Verschiedene Proben eines im Handel erhältlichen Graphitgarns wurden von der gleichen t>pule entnommen, sodaß man zur Durchführung der Yergleichsuntersuchung ein so gleiches Garn wie möglich zur Verfügung hatte. Das in diesem und in den nachfolgenden Beispielen verwendete Graphitgarn war zweisträhnig, wobei jeder Ötrang aus 720 Fäden bestand. Das Garngewicht betrug pro ötrang 351 den (g/9000 m). Die Fadenoberfläche betrug 1 qtn pro g.Various samples of commercially available graphite yarn were taken from the same coil so that one had as identical a yarn as possible available to carry out the comparison test. That in this and in The graphite yarn used in the examples below was two-strand, each strand consisting of 720 threads. The weight of the yarn per strand was 351 den (g / 9000 m). the The surface of the thread was 1 qtn per g.
Die elektrolytischen Untersuchungen wurden in einem Bad durchgeführt, das eine 5^ige wäßrige Natriumhydroxidlösung als Elektrolyt enthielt und bei 25 G gehalten wurde. Die !Cathode war eine Kohlenstoff elektrode, die horizontal nahe dem Boden des Behälters angebracht und mit einer Gleichstromquelle verbunden war. Die entsprechenden Garnproben wurden in den Elektrolyten eingetaucht, wozu man sie einzeln unter zwei "Walzen durchleitete, die vollständig untergetaucht in dem Bad angebracht waren. Der positive Pol der Gleichstromquelle war mit dem kontinuierlichen Garn, das dem Bad zugeführt wurde, über eine Graphitkontaktwalze verbunden, über die das Garn vor seiner Einführung in das Elektrolytbad geleitet wurde. Bei jedem Ablauf betrug die Verweilzeit des Garnes in dem Bad I50 Sekunden. Das Graphitgarn hatte ein spezifisches Gewicht, von 1,85 g/cm . Wach der Elektrolyse wurde das Garn zur Verstärkung in einem Laminat verwendet, das mit einem Epoxyharz mit einemThe electrolytic tests were carried out in a bath containing a 5% aqueous sodium hydroxide solution as an electrolyte and was kept at 25G. The! Cathode was a carbon electrode that was horizontally close attached to the bottom of the container and connected to a DC power source. The corresponding yarn samples were immersed in the electrolyte by passing them one at a time under two "rollers that were completely submerged were installed in the bathroom. The positive pole of the DC power source was with the continuous yarn, that was fed to the bath, connected via a graphite contact roller, through which the yarn before its introduction into the Electrolyte bath was passed. In each run the residence time of the yarn in the bath was 150 seconds. The graphite yarn had a specific gravity of 1.85 g / cm. After the electrolysis, the yarn was used for reinforcement used a laminate that is bonded to an epoxy resin with a
-9-109843/1 834-9-109843 / 1 834
spezifischen Gewicht von 1,21 g/ccm hergestellt wurde. •Das jeweils verwendete Epoxyharz war ein im Handel erhältliches Produkt, das in zwei Packungen geliefert wird, wobei die eine ein Gemisch von bis-Diglycidoläther von Bisphenol A und Bis-2.3-epoxycyclopentyläther und die andere meta-Phenylendiamin (Härtungsmittel) enthielt. Der Verbundstoff wurde bei 800G zwei Stunden und bei 1500O vier Stunden bei einem Druck von ungefähr 7,0 kg/cm (100 psi) gehärtet. Wie aus den Ergebnissen der Tabelle I zu ersehen, tritt nur ein geringer Verlust der Zugfestigkeit ein, während eine außerordentliche Verbesserung der Scherfestigkeit zu beobachten ist. Die Scheruntersuchungsergebnisse sind der Durchschnitt von vier verschiedenen Versuchen, die mit jeder Probe vorgenommen wurden.specific gravity of 1.21 g / ccm. • The epoxy resin used in each case was a commercially available product that comes in two packs, one containing a mixture of bis-diglycidol ether of bisphenol A and bis-2,3-epoxycyclopentyl ether and the other containing meta-phenylenediamine (curing agent). The composite was cured at 80 ° C for two hours and at 150 ° C for four hours at a pressure of approximately 7.0 kg / cm (100 psi). As can be seen from the results in Table I, there is only a slight loss in tensile strength, while an extraordinary improvement in shear strength is observed. The shear test results are the average of four different tests run on each sample.
stromdichte
A/cm2 current density
A / cm 2
tfasereigenschaften fiber properties
Eigenschaften des i'aserverbundstoffs Properties of the fiber composite
Zug- Gew. fest. Andekeit rung kpsi Yo Tensile weight fixed. Change rung kpsi Yo
rip.Gew. Faser ritär- Breig/cm*
Vol. ke te
(1) $ cm cmrip weight Fiber ritual bread / cm * vol. Ke te
(1) $ cm cm
(3)(3)
PSlPSl
L/T:6/Ϊ L/T; max. max. L / T: 6 / Ϊ L / T; max.max.
0,0 418 0,0 0,0015 356 -7,4 0,0025 308 -3,70.0 418 0.0 0.0015 356 -7.4 0.0025 308 -3.7
1,415 48 0,195 0,203 4300 5500 1,461 58 0,200 0,195 7ö00 10800 1,442 55 0,177 0,195 7700 91001.415 48 0.195 0.203 4300 5500 1.461 58 0.200 0.195 7000 10800 1.442 55 0.177 0.195 7700 9100
(1) spezifisches Gewicht(1) specific weight
(2) Länge/Tiefe (L/T)(2) Length / Depth (L / T)
(3) "bhort beam shear strength" (dcherfestigkeit)(3) "bhort beam shear strength"
1098U/18341098U / 1834
-10--10-
- ίο -- ίο -
Eine Reihe von Vergleichsuntersuchungen wurden wiederum nach dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt, wobei man eine Anzahl von Graphitgarnsträngen verwendete, jedoch von anderen Spulen als in Beispiel 1. Zur Herstellung des Harzfaserverbundstoffs wurde der Anteil der Fasern auf 60 Vol.$ eingestellt. Die Achsen der Fasern in dem Verbundstoff waren parallel zueinander (O0 Faserverbundstoff). Die Ergebnisse sind in der Tabelle II angegeben.A number of comparative tests were again carried out according to the method of Example 1, using a number of graphite yarn strands, but from different bobbins than in Example 1. To produce the resin fiber composite, the proportion of fibers was adjusted to 60% by volume. The axes of the fibers in the composite were parallel to each other (O 0 fiber composite). The results are given in Table II.
Physikalische Eigenschaften von O Faserverbundstoffen Physical properties of O fiber composites
Shear"
Sg (inax.) psi"Short Beam
Shear "
Sg (inax.) Psi
kpsitensile strenght
kpsi
kpsitensile strenght
kpsi
normalisiert auf
60 Vol.^inormalized to
60 vol. ^ I
aus den angegebenen VoL1P 58from the specified volume 1 P 58
Verweilzeit (Sek.)143Dwell time (sec) 143
60 14360 143
65 14365 143
68
14368
143
109843/1834109843/1834
55 53 55 53
-11--11-
Die Angaben der vorausgehenden Tabelle zeigen, daß sehr hohe Scherfestigkeitswerte erhalten wurden, wenn Graphitgarn, das nach dem erfindungsgetnaßen Verfahren bei verschiedenen Stromdichten behandelt wurde, zur Verstärkung des Harzes verwendet wurde.The information in the preceding table shows that very high shear strength values were obtained when graphite yarn, which has been treated according to the method according to the invention at different current densities, for amplification of the resin was used.
Eine -Reihe von Versuchen wurden unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 und mit wechselnder Stromdichte durchgeführt. Die Eigenschaften der behandelten Fasern und der Harz-Faserverbundstoffe sind in der Tabelle ill angegeben. Bei jedem Ablauf betrug die -Verweilzeit des Garns in dem Elektrolytbad I50 Sekunden.A series of attempts were made using the procedure of Example 1 and carried out with alternating current density. The properties of the treated fibers and the resin-fiber composites are shown in the table ill specified. The residence time of the yarn in the electrolyte bath was 150 seconds for each run.
109843/1834109843/1834
Short Beam Scherfestigkeit bei 0 FaserverbundstoffShort beam shear strength at 0 fiber composite
Zug- Modul Gew.
fest. Ände-
keit rung
kpsi Mpsi $Fiber property egg
Tensile module weight
fixed. Change
tion
kpsi Mpsi $
Vol.fiber
Vol.
cmstrength
cm
cmbroad
cm
L/T:4/1SjJ psi-
L / T: 4/1
dichte
A/cmcurrent
density
A / cm
g/cnrdp weight
g / cnr
Die Zahlen der vorausgehenden Tabelle erläutern die bei Faserverbundstoffen erhaltenen verbesserten Eigenschaften, wenn man die behandelten Fasern dieser Erfindung als Verstärkungsmaterial im Vergleich zu unbehandelten Fasern verwendet. Die Zahlen zeigen weiterhin, daß maximale ocherfestigkeitswerte bei Stromdichten von ungefähr 0,0010 undThe numbers in the table above explain the improved properties obtained with fiber composites, when using the treated fibers of this invention as a reinforcing material compared to untreated fibers. The numbers also show that maximum ear strength values at current densities of approximately 0.0010 and
0,0018 A/cm erhalten werden.0.0018 A / cm can be obtained.
-13--13-
109843/1834109843/1834
Das Verfahren von Beispiel 1 wird mehrmals wiederholt, wobei man anstelle des Epoxyharzes ein gleiches Gewicht Phenol-Formaldehydharz bzw« Polyiraidharz, Nylon, Polyurethan, Polyäthylen und Polystyrol verwendet. In jedem Fall trat eine "Verbesserung hinsichtlich der Scherfestigkeit im Vergleich zur Verwendung von unbehandelten Fasern auf.The procedure of Example 1 is repeated several times, wherein instead of the epoxy resin, an equal weight of phenol-formaldehyde resin or polyamide resin, nylon, polyurethane, Polyethylene and polystyrene used. In each case, there was "an improvement in shear strength compared to using untreated fibers.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit ähnlichen Ergebnissen wiederholt, wobei man eine 5/oige wäßrige Phosphorsäurelösung anstelle der Natriumhydroxidlösung verwendete. Die Verbesserungen traten ebenso auf, wenn wäßrige Lösungen von Salpetersäure, Borsäure oder Schwefelsäure als Elektrolyt verwendet wurden.The procedure of Example 1 was repeated with similar results using a 5% aqueous phosphoric acid solution used in place of the sodium hydroxide solution. The improvements also occurred when using aqueous solutions of nitric acid, boric acid or sulfuric acid were used as the electrolyte.
Ähnliche Verbesserungen traten auf, wenn ein Bündel Kohlenstoffasern in das Bad gehängt wurden und andere Bedingungen wie im Beispiel 1 verwendet wurden, wobei die Anodenladung auf das Bündel Kohlenstoffasern aufgebracht wurde.Similar improvements occurred when using a bundle of carbon fibers were hung in the bath and other conditions as in Example 1 were used, with the anode charge was applied to the bundle of carbon fibers.
In den vorausgehenden Beispielen wurden die in Zahlen angegebenen physikalischen Eigenschaften nach den folgenden Versuchsverfahren erhalten:In the previous examples, the numerical physical properties became as follows Experimental procedure obtained:
-14-109843/18 34 -14- 109843/18 34
- 14 - .- 14 -.
(1) Zugfestigkeit: zur Bestimmung der Zugfestigkeit wurde ein versponnenes Garn mit einem flüssigen Matrixharz, um die Stränge zu halten, imprägniert. Jedes überschüssige Harz wurde abgewischt, danach wurde das Garn 15 Minuten bei 15O0C in einen Ofen gebracht. Wenigstens eine Kunststoff perle wurde dann an jedem Ende des Strangs angebracht, Die Perlen wurden anstelle des Harzes durch Einspritzen von Verklebungsmitteln in das Loch der Perle befestigt. Der Klebstoff wurde durch Erhitzen bei 1000O 30 Minuten gehärtet. Jedes Ende des Strangs wurde dann eine Haltevorrichtung eingehängt, wobei diese einen Schlitz mit einem geringeren Durchmesser als die Perlen hatte. Jede Haltevorrichtung wurde an einer Instron-Maschine zur Prüfung der Zugfestigkeit befestigt und die Bruchlast wurde bestimmt. Die Zugfestigkeit (S+.) wurde dann nach der folgenden Gleichung errechnet:(1) Tensile strength: To determine tensile strength, a spun yarn was impregnated with a liquid matrix resin to hold the strands. Any excess resin was wiped off, after which the yarn was placed for 15 minutes at 15O 0 C in an oven. At least one plastic bead was then attached to each end of the strand. The beads were attached in place of the resin by injecting adhesives into the bead's hole. The adhesive was cured by heating at 100 0 O for 30 minutes. A holding device was then hung on each end of the strand, which had a slot with a smaller diameter than the beads. Each fixture was attached to an Instron machine for tensile strength testing and the breaking load was determined. The tensile strength (S + .) Was then calculated according to the following equation:
ο _ Bruchlast, lbs ο _ Breaking Load, lbs
t ~ Zahl der Faden χ durchschnittliche Faserquerschnittflache, in^t ~ number of threads χ average fiber cross-sectional area, in ^
(2) Short beam-Scherfestigkeit - bestimmt ach dem Testverfahren ASiM D2344-67-11.(2) Short beam shear strength - determined according to the test procedure ASiM D2344-67-1 1 .
-15--15-
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