DE2722575A1 - COAL-CHARCOAL COMPOSITE - Google Patents

COAL-CHARCOAL COMPOSITE

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DE2722575A1
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Harold Dennis Blakelock
Donald Robert Lovell
Richard Marin Phillips Ludlow
Georffrey Paul Murden
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Morganite Modmor Ltd
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Description

DlpUng. Heinz Bardehl4DIP. Heinz Bardehl 4 PatentanwaltPatent attorney

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

Mein Zeichen: P 2507 München, den H· Mal ß77My reference: P 2507 Munich, the H · Mal ß77

Anmelder: Morganite Modmor Ltd.Applicant: Morganite Modmor Ltd.

11 Battersea Church Road
London SW11 3LZ
England
11 Battersea Church Road
London SW11 3LZ
England

Kohle-Kohle-VerbundstoffCoal-coal composite

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.The invention relates to a carbon-carbon composite. She concerns especially the manufacture of carbon-carbon composites for aerospace or general applications, especially if high mechanical strength and good thermal conductivity along with low density are required. examples for this are Missile propulsion nozzles and applications in civil and military supersonic aircraft.

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-Composites in which carbon and graphite fibers form a carbon matrix reinforce are known and established. The fibers can be randomly distributed or incorporated in an orderly fashion to produce the desired mechanical properties, namely usually high bending

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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.strength and modulus and high heavy strength, and the carbon matrix can be achieved by vapor deposition, through use a carbonizable material with which a fiber structure is impregnated, or a combination of these two processes getting produced.

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.A particular area of application for coal-coal composites is the manufacture of high-performance brake discs for aircraft. It has been proposed to cut such slices from a stack of Manufacture layers of woven carbon fiber cloth; however, delamination difficulties arose during manufacture and weak areas in the finished composite, so that the theoretically obtainable strength and shear values not reached v / earth. There is also both the conversion of the fibers into the fabric and the cutting of the slices from the fabric associated with a large waste of material, being 50% or more get lost.

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.The problems of insufficient strength that arise only after the completion of the process of preparing the carbon matrix, which Several hundred hours can take to become visible, even when steps were taken to make them visible to bind or consolidate the stack of layers, e.g. by pre-oxidized but not carbonized polyacrylonitrile or uses a different precursor and presses the stack at an elevated temperature before or during carbonation.

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 It is believed that small deformations of the fabric or fabric structure therein can cause voids in the finished composite with a consequent loss of strength. Without wishing to limit the invention to theory, the aim of the invention is to reduce the possible occurrence of these voids by improving the uniformity and uniformity of the pore structure in the material and the size of the voids that are formed

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kontinuierlichen Kohlefaser gefüllt werden müssen, verringert.continuous carbon fiber filling is reduced.

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.
In the manufacture of composites, the main role of the fiber is to act as a base on which carbon deposited by vapor deposition can grow, with the desired mechanical properties theoretically being obtained from the deposited carbon itself. The main problem is therefore to present the fiber in such a way that gaps and
Cavities are avoided that are larger than that they could easily be bridged by the deposited carbon. For example, when vapor is deposited in fabric, carbon is easily formed within a multi-filament yarn; however, the gaps between the yarns sometimes seem too wide for the charcoal to easily bridge them to give a fully coherent structure.

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.
In order to overcome these difficulties it has been proposed to give the structure a better cohesion by needling, sewing or quilting, but these makeshift measures make the
Increased difficulty of the procedure. The applicant therefore takes the view that an improved basic access
is necessary to avoid the presence of gaps right from the start and also to avoid the sensitive material losses,
which occur when using fabric.

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.
According to the invention, therefore, a body of carbon fibers is used in the production of a carbon-carbon composite, which by
repeated (stacking) lengths of a substantially parallel-aligned multifiber array of carbon fibers or a precursor, the invention extending to the process, the laid-up bodies and the finished composites.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Kohle-Kohle-Verbundstoff,The invention therefore relates to a coal-coal composite,

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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.which is characterized by the penetration or drawing in of carbon into a fiber body, which is caused by repeated laying one on top of the other of lengths of a multi-fiber arrangement of carbon fibers or carbon fiber precursors aligned essentially in parallel is constructed.

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~According to one embodiment of the invention, the carbon fiber or its precursor is in the form of cohesive arrays of staple fiber; Examples of such a manifestation of the 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.
(topi
Or worsted yarn / roving or roving and winding (batt) These are easily laid on, as described below, and give end products, e.g. brake disks, with excellent properties. The placement can take place in a surface or, if necessary, around a center point.

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, gleichförmigeHowever, the applicant has also found that these are different Staple fiber material, while producing excellent results, retains an unnecessary difficulty, namely breaking the continuous filament to form staple strips (sliver) and converting them into laps or slivers and then into the roving. It has now been found that notwithstanding the difficulties encountered in the application of short Lengths of this material occur, use a cable with parallel filaments and also used advantageously will. According to a preferred embodiment of the invention, therefore, a fiber body is used which consists of layers is constructed from cut parallel lengths of cable, each length being in a given layer itself extends across the body and is adjacent to adjacent lengths in the layer. Such layers are on top of each other, where the relative orientation is determined by the mechanical properties required in the finished body or composite; in the case of a brake disc, for example, these are uniform

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Festigkeit in allen Radialrichtungen zu geben.To give strength in all radial directions.

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.A body of this type can be applied by a method in which successive cable lengths from a supply via a receiving board or plate are pulled and cut off after or while they are being applied; the Laying the lengths of cable across the panel or panel between one length and the next is determined by the width of a single one laid down / occupied is divided, and the relative orientation of successive layers is determined by relative rotational division of the layer direction and the growing cable body as required, determined.

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.A machine particularly suitable for this purpose is described in detail in British patent application filed with a provisional description on May 18, 1977 by Morganite Modmor Ltd. being submitted, being Richard Martin Phillips Ludlow, Donald Robert Lovell, James Stephen Bailey and Sidney Parnell Morris are named as the inventor.

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.The proposed method is independent of the form of representation The fiber easily achieves sufficient intermixing of the fibers to produce uniform strength without levels of inferior strength to obtain. This can be supported, for example, by pressing the body in its construction. You get a desired one Increase in the amount of fiber per unit volume without the benefits of a systematic, predetermined orientation of the fibers in abandon the composite. So can composites with excellent mechanical properties can be obtained.

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 oderThe most suitable carbon fiber precursor is polyacrylonitrile, however, others such as rayon can be used. Polyacrylic is first applied by methods known per se, e.g. for 0.5 to 5 hours at 200 to 300 ° C, OKydiert (i.e. subjected to the action of molecular oxygen) and gives a material that can be used as such or

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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.alternatively, it is first carbonized or graphitized. Such an oxidized material, advantageously for example 1.5 den is strong and has a specific density of 1.30 to 1.40 g / cm possesses, can be applied to form a fiber body, optionally at elevated temperature to form a coherent one Molded, then carbonized and, if necessary, graphitized before the cohesive carbon fiber through Feeding is established.

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.By pressing, in which the residual plasticity of the oxidized fiber is used, the fibers stick to each other, what enough to keep the body in cohesive shape for the following steps. The compression grows out of the residual thermoplasticity of the oxidized polymer, which enables the fibers to adhere to one another and the retain the shape imposed by compression; it takes place at a temperature sufficient to achieve this thermoplasticity to use. Suitable temperatures below those at which volatiles are released can easily be achieved can be determined in the experiment.

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.However, as has already been stated, the fiber can already be laid in carbonized or, if desired, graphitized form will. The following is the manufacture and use of the various Forms of staple fibers discussed. The manufacture of the staple fibers themselves from a continuous filament Polyacrylonitrile or another precursor such as rayon is known to v / ohl. Particularly suitable staple fiber is after The applicant's method, which is described in GB patent application 35903/75 (corresponding to DT-OS 26 39 409), is produced. Of the The content of these patent applications is hereby made the subject of the present description.

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 hergestellteSo a top thread (top) can be made by connecting a cable from precursor material, e.g. polyacrylonitrile fiber, takes, oxidizes, curls, pulls until the fibers break and then the manufactured

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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.Staple fiber over a system of rollers and other spreading devices, as they are common in textile machines, combs and pulls around a top yarn of substantially more aligned Fiber. The procedure involves pulling and repeatedly disintegrating until a body with substantially aligned fibers of uniform thickness is obtained. A regular body of interrupted loosely arranged, but largely parallel Fibers can thus be obtained, the width and thickness of which depends on the precise process conditions. So can a top thread (top) can then be converted into a roving if necessary. Rovings are particularly suitable for the intended purpose of the invention, as they are usually made ready to be twisted into yarn have a highly oriented structure and a substantially uniform weight per unit length and are free from lint and other debris. Their structure allows easy laying by folding and with the finished body, especially when it is pressed, the staple fiber gives good intermixing of the fibers.

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.The way in which the top yarn or roving is laid to form a Fiber body depends on the orientation of the fibers required in the particular component that the composite is made of should form. One suitable method is to use a feed head from which the top yarn is deposited and a Table on which the upper twine body is built, with relative reciprocating movements between the table and the head take place, so that the upper thread is constantly laid across and is built up increasingly to the required thickness. If the The composite obtained as a product must be radially uniform, such as in a brake disc, the table and the head can are rotated relatively at intervals so that the direction of the fiber layers is randomly distributed.

Gewöhnlich geht der Kopf hin und her und der Tisch wird gedreht, wie es nötig ist, und geeignete Faltmaschinen, die an die ZweckeUsually the head goes back and forth and the table is rotated as necessary, and suitable folding machines adapted to the purpose

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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.can be adapted to the invention are known as such. You place material vertically through a suitable and outgoing device that makes the body of upper yarn uniform distributed in ascending layers, with the length of the reciprocating trains is adjusted so that it is adapted to the dimensions of the body to be produced.

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.It is beneficial to add each individual or a specific one Number of layers on the table and especially with oxidized polyacrylonitrile, at elevated temperature means a plate or roller heated to a suitable temperature and applied to the surface of the body, is pressed, as mentioned above, so that the fibers stick to each other and increasingly form a compact body. If If necessary, a heating medium, e.g. superheated steam, can be passed through.

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.If the relative positions of the folder and the head and table need to be changed, the top thread will be intermittent held to avoid confusion of the body already made and the table moved to an appropriate angle; the angle of advancement and the number of layers applied in any orientation is determined so that the finished end product possesses the desired radial properties. A suitable number of layers in a brake disc is, for example, 70 to 80, but there are no restrictions on these Counting.

Beispiel 1: Example 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 jederIn a particular example, lengths of top yarn (top) weighing 23.5 g / m, made from a multi-filament cable made of oxidized polyacrylonitrile of 1.5 denier, were spread out and laid side by side over a square plate 12.7 cm on a side by running them over a support bar that crossed the plate. In the end everyone

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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.crossing the layer of upper yarn was fastened by one pressed a plate on it and then the plate with the press plate was rotated 15 ° clockwise.

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.A body was built up from 24 layers, each offset by 15 ° from the adjacent layer. Upon completion, the body was pressed at 180 ° C under 5.6 kg / cm 2 (80 psi) pressure to give a coherent easy-to-use body 2.54 cm thick, a volume fraction of carbon fiber 0.36 and weight 144 g .

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.This body was carbonized and steam deposited coal was stored in it in a known manner; he pointed excellent Properties on. The following example is an alternative lay-up method in which the fiber is laid by guiding is done around an array of pins rather than using a folding head, which is particularly suitable for top yarn.

Beispiel 2: Example 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:In one example, a length of roving with a weight of 1.69 g / m, made from multi-filament cables of oxidized polyacrylonitrile at 1.5 denier per filament by successive crimping, breaking and other steps already described, is placed side by side on a square board of 12 , 7 cm edge length, which it spans repeatedly in different directions with the help of guide pins that are placed around the edge of the board. Successive layers were laid as follows:

a) eine Schicht aus parallelen Strängen,a) a layer of parallel strands,

b) eine Schicht um 60° zur Schicht a) versetzt,b) one layer offset by 60 ° to layer a),

c) eine Schicht um 60° zur Schicht a) versetzt, aber in entgegengesetzter Richtung zur Schicht b),c) one layer offset by 60 ° to layer a), but in the opposite direction to layer b),

d) eine weitere Schicht wie b),d) another layer like b),

e) eine weitere Schicht wie c),e) another layer like c),

f) eine weitere Schicht wie a).f) another layer like 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,The 6 layers were then pressed at 180 ° C under about 5.6 kg / cn 2 (80 psi) for 20 minutes and gave a continuous,

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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.compact body of ο, 51 cm thick with a fiber volume of 38%. The compact body was stiff and easy to handle, and very useful for the next steps in making a carbon-carbon composite suitable as an end product.

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.Instead of top yarn or roving, lengths made from a lap of staple fibers can be used. Preferably the coil has the same width as the finished composite, which / possible weak points where the lengths adjoin, turns off. While the winding comes in certain lengths and therefore waste is created, as is the case with tissue, the structure of the However, the lap is very open and loose and such waste can easily be returned without loss of fiber.

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.The production of laps is in itself in textile technology, e.g. in felt production, where laps up to a width of 1.83 m are known.

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 FasernFor example, a coil suitable for the purposes of the invention can be made are oxidized and crimped by taking a polyacrylonitrile precursor cable, stretching until the fibers break and so makes staple fibers and then places the staple fibers side by side on a crimping bench and roughening them until they are uniform are. A lap consisting of a body of discontinuously loosely arranged but largely parallel fibers can thus be obtained. Its width and thickness depend on the processing conditions and it is essentially when viewed on a viewing screen uniformly. The way in which the winding lengths are applied to form a fiber body depends on the fiber orientation in the specific component is needed that the composite is to form. As before, you can use a table on which a bobbin can be conveniently set up and pressed if necessary. The pressing can be done e.g. with a plate or a roller Geschechen, which is heated to a suitable temperature and applied to the surface of the body to make the fibers

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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.to settle into each other and progressively to form a compact body. If necessary, a heating medium, e.g. superheated steam.

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.The pressing of the laid layers in combination with the intermingling of the fibers when the roll is laid gives a Structure that can be easily handled in subsequent processing stages without delamination of the layers.

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.Above was the laying on of top yarn, roving or winding in planar form Arrangements described. The repetitive superimposing mentioned above in the broad sense according to the invention is, but can also be done by laying or winding around a center point, so that the fiber body is built up radially. In this way top yarn and roving can be used, and even laps if a particularly wide end body is required will. Furthermore, continuous filament tows of any desired number of filaments, such as 10,000 or 20,000, can be used will. The winding can be done by laying concentric rings or by continuous winding, if the superimposed lengths are successive portions of a continuous length of the particular fiber state form.

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.During the winding procedure with staple fibers, preferably in particular roving for the previously stated reasons, and when winding Ka ~ at, the dimension, particularly the width of the strand of face yarn, roving or cable of the D ± blocks correspond directly to the desired body or two or more strands can be laid side by side if desired.

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 innerhalbIn the process, sufficient intermixing of the fibers is easily achieved in order to achieve uniform strength in the end product without To achieve areas of lower strength; however, initially has a disc or other body of roving or top yarn less cohesion between adjacent strands than within

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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.of strands and therefore may have been referred to as a compact body of the first stage. Convenience becomes a body coiled ', although it has even less cohesion.

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.A structure with complete cohesion, i.e. a compact one Second stage body, suitable for handling in the course of manufacture and in particular for the formation of the carbon matrix If the first stage compact body is not held in a jig, further steps are desirable shall be.

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.The compact body of the first stage, if it consists of oxidized polyacrylonitrile, can accordingly, for example, be pressed, as already discussed. For example, when a disc made on a spool with umgezogenem edge, the edges can be pressed together, whereby the heat can be supplied by, for example, conductivity, or by passing superheated steam.

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.On the other hand, the structure can be made with cohesion and the strength in the radial direction can be improved by Carbon fiber or oxidized precursor fiber passes between adjacent strands, preferably with prior compression of the body. For example, in the case of a disc with a center hole, the fiber can be from the outer circumference or the inner circumference or both are fed to produce a radial fiber structure parallel to the flat surfaces of the disc, the whole can be achieved easily and precisely by means of suitable switching devices.

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.The fiber can be positively applied by stitching with continuous fiber or staple fiber, or alternatively that can Structures can also be needled without inserted fibers, with the needling process the fibers of adjacent strands through subsequent strands Strands are pulled and left in this position.

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->7?2575-> 7? 2575

Bei einem Körper aus gewickeltem Obergarn oder Roving kann die zusätzliche Paser entweder ein kontinuierliches oder intermittierendes Aufwickeln von Kabel aus kontinuierlichen Filamenten sein.In the case of a body of wound upper yarn or roving, the additional paser can be either a continuous or intermittent winding of tow made of continuous filaments be.

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.If the carbonization is followed by the laying on of a wound structure, especially if fibers made of continuous filaments are present, the contraction causes the Fibers a consolidation of the structure in addition to a consolidation that may have been achieved beforehand by pressing. If e.g. If a brake disc is produced on a central mandrel, the contraction of the fibers creates a radial consolidation of the structure when the fibers shrink circumferentially. Furthermore, the fibers are kept under tension to some extent during carbonization, thereby increasing their ultimate strength is improved.

Beispiel 3 Example 3 ·· Ein Beispiel für ein Teil, das unterAn example of a part that is below

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.Using the present aspect of the invention is a brake disc of 50.8 cm (22 inches) outer diameter, I 1 1.2 cm (6 inches) inner diameter, and 2.3 cm (0.9 inch) thickness. It is made from several rovings that are wound up into a blank of such a size that the necessary skimming between the infiltration or drawing-in stages and the reworking to the final size are possible. The fiber from which the roving comes is made from staple fiber, which has no more than 10 % of the fibers less than 3 cm in length and most of them about 10 cm in length, and even from an oxidized polyacrylonitrile fiber of 1.5 denier and the specific Density 1.3o to 1.4o g / cm 5 is made.

Im folgenden wird die Beschreibung der Verwendung von geschnittenen Kabellängen gegeben, um Einzelheiten dieses besonders vorteilhaften Gesichtspunktes der Erfindung zu geben.The following is the description of the use of cut Cable lengths given to give details of this particularly advantageous aspect of the invention.

Vorzugsweise wird das Kabel bevor es aufgelegt wird, mit genügend Wasser oder anderer Flüssigkeit angefeuchtet, um die Fasern des Ka-The cable is preferably provided with sufficient power before it is applied Water or other liquid moistened to remove the fibers of the

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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.bels to hold together. It is beneficial if the liquid to Cable is metered in a predetermined amount per unit length while it is withdrawn from the supply, and then can penetrate the cable. Preferably, the wetted cable 30 is also shaped to have a cross-section which enables successive lengths to lie close to one another when laying, and thus the possibility of gaps between the cables in the finished body. There are several suitable shapes. The applicant has z. B. with Lenticular cross-sections worked, some of which were superimposed when placed on top of each other. Trapezoidal cross-sections are preferred because they can lie on top of one another without gaps and allow the fibers to be mixed during pressing. Advantageously, the trapezoids "lean" in opposite directions in alternating layers so that there are no resulting layers Movement to one side or the other occurs when the Body is pressed.

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.The liquid is advantageously water, but a more volatile liquid can or may be used if desired alternatively, a solution of an adhesive that holds the body of cables together for the subsequent processing steps and, if necessary, for the final carbon binding of the Composite can contribute. Examples of such adhesives are starch, polyvinyl alcohol, phenol, furan or other carbonizable resins or various types of pitch. The application of the resin can e.g. B. in a 3 to Io {igen addition, based on the Fiber weight, made; other adhesives can be used which will volatilize when carbon begins to form.

Es folgen besondere Beispiele für solche Verfahren, wobei das erste Beispiel allgemeine Angaben enthält, die sich auch auf die anderen Beispiele beziehen.Specific examples of such procedures follow, with the first example containing general information that also applies to the refer to other examples.

Beispiel 4;Example 4;

Es wurde ein Endlos-Filaraentkabel aus oxydiertem Polyacrylnitril verwendet, das leicht durch Besprühen mit Wasser befeuchtet war.An endless filamentary cable made of oxidized polyacrylonitrile was obtained used, which was slightly moistened by spraying with water.

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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. ]The amount of water applied can vary according to the quality of the i of the dry cable: when the dry cable, already has a certain degree of bonding between the filaments, e.g. due to a suitable dimension that keeps it from separating, is the amount of added · ■ required Water as little as possible and can be zero. For a tow that will easily flake, enough water must be added to hold the filaments together. ]

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.The wetted fiber, held slightly under tension {'» ; and the total length used was measured, was then repeatedly drawn over a receiving plate, with one-; , other successive lengths were cut off after being drawn out and the laying of the lengths was regularly stopped across the plate so that successive lengths lay against one another. It can be achieved that successive tows are placed side by side without a gap wider than a few filaments diameter, but also without overlapping. Alternatively, a careful overlap can be created using a selected amount. In the present case, the cables were laid with a slight overlap so that the lenticular shapes fit into one another and formed a layer of as uniform a thickness as possible.

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.When a complete layer of cables was laid down, the plate was rotated a predetermined angle. The laying began then again, the lateral displacement being in the opposite direction.

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.A circular body about 22.2 cm (8 3/4 ") outside diameter was made with successive layers relative to the first layer deposited at 90 °, 35 ° and 0 ° were directed.

Beispiel 5: Example 5 :

Ein zweiter Körper wurde hergestellt, indem zusätzlich ein rechteckiges Loch von etwa 6,51J cm im MittelpunktA second piece was prepared by additionally a rectangular hole of approximately 6.5 cm at the center of 1 J

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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.the disc was formed. The ability to make such holes and outlines of very different shapes without considerable Generating fiber waste neither during lay-up nor during finishing is an essential characteristic of this aspect the invention.

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.In Examples 4 and 5, the fiber was in a 1.5 denier fiber tow of 20,000 filaments with a fiber density of 1.35 g / cm and a tow weight of 3.49 g / m (which is the weight of 9,000 m of a single filament in grams). In example 4 were 20 layers with 7.3 m of cable per layer and 35 lengths laid in each layer, with the final weight of the body about 500 g fraud. The final thickness was after compressing the laid body by 2o% 2.54 cm and the fiber volume fraction o.37. The body of Example 3 was very similar, but the amount used was Cable a little higher because of the lack of a hole.

Beispiel 6; Example 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.A body was, as described in Example 5, but with 13 Layers containing 6.55 m of cable per layer were built. That Weight was 285.8 g and the fiber volume fraction at 2.54 cm thickness without pressing after laying was 0.217.

Beispiel 7: Example 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.A body was built up as in Example 5, but with 18 layers containing 6.63 m of cable per layer. The directions between the layers were 30 °, 60 °, 90 °, 120 °, etc. The final weight of the body was 421 g; he was compressed and surrendered a fiber volume fraction of 0.31 at 2.54 cm thickness.

Alle obengenannten Körper waren sehr zum Karbonisieren der Faser und nachfolgender Kohledurchdringung nach bekannten Verfahren zur Herstellung von Rohlingen für Flugzeugbremsscheiben geeignet.All of the above bodies were great for carbonizing the fiber and subsequent carbon penetration using known methods Production of blanks suitable for aircraft brake discs.

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-For all bodies, as described above, either made of staple fiber or cables had been laid, there were steps between laying the body and, if necessary, pressing on the one hand and the final processing of the finished, coal drawn-in blank

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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.on the other hand in carbonizing and optionally graphitizing the fiber and subsequent drawing in of the continuous Coal phase according to methods known per se. The carbonization can e.g. at 1,000 to 1,600 ° C and the graphitization at 2,000 to 3,000 ° C. The steam application of coal or the impregnation with carbonizable material or a combination of these two methods can be used.

Wenn die aufgelegte Faser gepreßt wurde, ergab dies zusammen mit dem Durchmischen der Fasern beim Legen eine Struktur, die weder zu einer Ablösuny bei <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. If the applied fiber was pressed, this yielded together with the mixing of the fibers in laying a structure Jer neither a Ablösuny b e i <handling in subsequent process steps, still leads to a failure in operation. However, if necessary, the laid-up fiber can be supplemented with particulate coals or parallel or randomly distributed appearances of fibers, including chopped fiber, which are incorporated into the body as the laying progresses. Their presence also reduces the possibility of voids remaining after carbon impregnation by increasing the number of bridging points between the fibers. However, the structural advantages gained from the systematic alignment of the fibers in the body remain intact.

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.It is also possible that the laid body, if for special Purposes necessary, can be modified by using either positive continuous fiber or staple yarn by stitching to ensure that adjacent layers are more firmly bonded together, or by compacting the layers Needles structure without any inserted fiber, the fibers of adjacent layers being drawn or pressed into one another will. Such methods have already been described in connection with wound bodies, where stapling or needling is advantageous occurs radially, but the principle is the same.

Es ist ferner möglich, beim Auflegen der Körper ein karboni-It is also possible to use a carbon fiber when placing the body on

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sierbares Harzbindemittel oder einen anderen Klebstoff zuzusetzen ,mit den insbesondere in Verbindung mit Körpern aus gelegten Taulängen beschriebenen Ergebnissen.Add a resin binder or other adhesive , with the results described in particular in connection with bodies from laid rope lengths.

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.If desired, continuous lengths of fiber or staple yarn can be laid in a body that is in one plane is being built. E.g. a brake disc may contain spirals of continuous fiber laid at intervals in the body, to give the disc as a whole a strengthening of the ring strength after completion and also the compression of the structure during the carbonization of the preferred starting material, which, as already found that polyacrylonitrile is in an oxidized form. To achieve this, the midsection of the body is laid on when it was made without a hole, cut out and attached the whole thing over a mandrel between holding plates. The contraction The spiral of continuous fiber during carbonization gives a radial consolidation of the structure as the strands shrink in the circumferential direction. Furthermore, the so-inserted Fiber is held under tension at least to some extent by the shrinkage stress during carbonization and This increases their final strength.

Ein weiterer, getrennter Zugang zu den Schwierigkeiten, die bei Gewebe-Verbundstoffen gefunden wurden, wird im folgenden diskutiert. Another, separate approach to the difficulties that arise with Fabric composites found are discussed below.

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.In addition to needling and basting to improve cohesion such composites, as noted, were suggested in U.S. Patent 3,991,248 prior to construction of the composites to build a pile on carbon fiber cloth or to roughen it.

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 GewebeverfahrenIt has now been found that in spite of the partial filling of the gaps in the cloth structure by the fibers of the pile, the composite materials still cannot be reliably manufactured. Because in some areas a bond to the tissue process

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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.research has now been carried out to improve it; It has been found that it is crucial to use the pile on fabric of precursor fiber and not carbon fiber as to erect such.

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.The invention accordingly relates to a carbon-carbon composite made of superimposed layers of fabric made of oxidized polyacrylonitrile or other carbon fiber precursors, which was formed into a coherent body, carbonized and in which coal was subsequently stored, in which the Layers before laying had a pile on one or both sides, around the areas between the layers and in the fabric structure to fill.

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 achtbindigenRoughening the pile on precursor fabrics ensures important advantages both in building the pile and in formation the compacted body from the tissue. It is desirable to have long staple fiber in the fabric, e.g., 4 cm to 6 cm staple use and pull a long pile of e.g. 1 to 3 cm. The fiber in carbonized fabric is far too brittle to be that such a pile could be drawn. If the weft side of a precursor fabric with a satin weave, e.g. an eight-thread

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.Köpers, placed in a suitable device, as sxe is well known in the textile field, can be an essential Proportion of staple fiber in which weft yarn is drawn from the body of the weft yarn parallel to the warp. The area takes on a smooth felt-like appearance (although the fibers of the pile are not matted) and the fabric structure of the Cloth is completely covered. Such a pile is known as a plush pile (shag nap).

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 inWhen such a fabric is laid on, a pressure at elevated temperature can be applied at intervals or on the finished stack to keep the fibers of the pile tightly in the spaces

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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.to bring the fabric structure of the cloth to condense the body and to him by the fibers that are stuck in it. To give cohesion and that achieved by the compaction To make shape permanent.

Das Auflegen kann in einer Fläche oder um eine Achse erfolgen, indem man ein Band kontinuierlich oder in getrennten Längen aufwickelt. It can be placed on a surface or around an axis, by winding a tape continuously or in separate lengths.

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.The most suitable precursor accessible for pressing is polyacrylonitrile in an oxidized, but not carbonized, form Shape, but other fabrics such as rayon can also be used.

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.The initially established pile can be "blown" in accordance with a preferred feature of the invention, i.e. in a known manner treated with steam and pressure, which solidifies the pile. It. it is therefore desirable that the pile length of the pile be so is that the fibers that make it up can be oriented in a direction passing through that for the final composite required mechanical properties are determined before the Tissue is used. The pile can be created by compressed air or steam nozzles or mechanically, e.g. by brushing.

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 inIn the manufacture of carbon-carbon composites, it is preferred to use a woven cloth which has a relatively flat surface. This is preferably achieved by using a satin fabric . When a pile is built on a cloth with such a weave, it is mainly built on the warps on one side and on the wefts on the other side. When the pile is erected by a continuous process on a cloth roll, the pile on the warp surface on which the process acts along the length of the yarn is shorter than a pile on the weft surface where the process acts across the yarn. Preferably the pile is in

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der allgemeinen Richtung der Kette ausgerichtet, um Störungen während des Aufrollens zum Lagern zu vermeiden.aligned with the general direction of the chain to avoid interference during reeling for storage.

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.The pile can then be realigned when the cloth is cut into pieces for laying into a compact body regardless of whether the pile has been roughened on one or both sides.

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.During laying, the pile forms a mass of fibers between adjacent layers, which is used to fill in the spaces that otherwise there would be between the separate yarns of two adjacent woven fabric structures, thus helping the problem to solve the cavities, which give the end product insufficient strength and a peeling of the layers during manufacture. One Examination of the final composition with X-rays has shown that the interlayer delineation, which is clearly visible in composites based on ordinary fabric, is barely seen can be. This is done to a useful extent without any special measures. During the laying of the layers, however, it is desirable that on the pile at numerous spaced locations by a device that actively penetrates the structure caused by adjacent layers, e.g. by needling, or by a preferred method in which fine nozzles of Apply compressed air to the free surface of the stack. The air flow method is particularly suitable for a fabric that is only on one side is piled, the fabric being laid so that the Air jets strike the undisturbed tissue side. A close one Contact of the plies must be maintained during the procedure.

Vorzugsweise werden die obengenannten Verfahren auf den Stapel während seines Auflegens in kurzen Zwischenräumen oder auch Lage für Lage angewandt.The above-mentioned methods are preferably carried out on the stack while it is being placed in short intervals or also in position applied for location.

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-During pressing, the compression of the fibers develops both within the fabric and between the layers, with the fibers establish themselves in each other, what is sufficient to support the body for the subsequent

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folgenden Schritte Zusammenhalt zu geben, wie bereits oben in Verbindung mit anderen Verfahren beschrieben wurde.To give cohesion to the following steps, as described above in connection with other procedures.

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.The fabric used may be of any known type, but is preferably a satin fabric and is made from a staple yarn made of worsted type to give a pile which can be easily erected without peeling and weight loss and can also be easily aligned. A suitable yarn is a polyacrylonitrile fiber with a specific density im Range from 1.30 to 1.40 g / cm, staple length no more than 10% under 3 cm and about 100 tex (English fineness number for cotton 6,900 denier) with 6 twists / inch (236 twists / m) and Z-twist.

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.Another possibility is to use the pile as a key for other, non-woven layers to to produce special properties. For example, a continuous filament yarn of oxidized polyacrylonitrile in a spiral can be placed between the or some layers, around the end product made from the composite material Disc to give increased ring strength due to the shrinkage of the fiber during carbonization in the circumferential direction and to compress the whole structure radially.

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. The steps between laying the layers and pressing them on the one hand and, for example, reworking the blank on the other hand, consists of carbonizing and graphitizing the fiber with subsequent storage of the continuous carbon phase using methods known per se. Vapor deposition of coal or impregnation with carbonizable material or a combination of the two methods can be used.

Beispiel example 8;8th;

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 There was prepared a annular preform of 5o, 8 cm (22 inch) outer diameter and 14.2 cm (6 inch) inside diameter of a geflorten fabric prepared by mixing 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 GewichtLayers were assembled, each layer having the shape of an annulus and being progressively realigned, to give them equal distribution. The fabric was an eight-string twill with pile on both sides and a weight

2
von 52o g/m . Es bestand aus o:
2
from 52o g / m. It consisted of o:

der oben angeführten Struktur.of the above structure.

2
von 52o g/m . Es bestand aus oxydiertem Polyacrylnitrilgarn
2
from 52o g / m. It consisted of oxidized polyacrylonitrile yarn

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.Once assembled, the preform was subjected to sufficient pressure to compress it to 2.3 cm (0.9 inches) thick and then below the oxidation temperature (2oo to 300 ° C) heated until it was dimensionally stable. there has been a Preform produced that was cohesive enough to be easily handled; she was following standard procedures that are applicable to oxidized polyacrylonitrile, carbonized. This was followed by carbon impregnation by vapor deposition, wherein there were no signs of delamination during the procedure; an excellent composite was obtained in which the interlayer boundaries between the fabric were essentially indistinct. The composite was after machining used in the required form as a commercial aircraft brake disc.

Beispiel 9: Example 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.A part was made similar to Example 8, but with the layers of fabric were needled when laying on. A satisfactory preform was again produced, as in Example 8 has been carbonized and impregnated.

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Claims (17)

PatentansprücheClaims '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.'i. Coal-coal composite, obtainable through coal storage into a fiber body, which by repeatedly laying one on top of the other of lengths of a substantially parallel multi-fiber arrangement of carbon fibers or Carbon fiber precursors is constructed. 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.2. Composite according to claim 1, characterized in that the arrangement of oxidized polyacrylonitrile fiber or another precursor and that the grain is pressed during or after laying at elevated temperature was to compact it and to give it cohesion through the penetrating fibers and that through the compression generated shape. 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.3. Composite according to claim 1 or 2, characterized in that the body is a carbonizable binder or additional Contains charcoal in fibrous or particulate form that was incorporated into the construction of the body. 4. Verbundstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß4. Composite according to claim 3, characterized in that das übereinanderlegen in mehreren ebenen Schichten erfolgt und die zusätzliche Faser in Zwischenräumen zwischen die Schichten in Form einer kontinuierlichen Spirale gelegt wird.the superimposition takes place in several flat layers and the additional fiber is placed in the spaces between the layers in the form of a continuous spiral. 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.5. Composite according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the arrangement is a sliver or roving, which is laid continuously by folding. 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.6. Composite according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the assembly is a wrap laid in layers, each of which is the width of the composite owns. 709851 /07X1 709851 / 07X1 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL 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.7. Composite according to one of claims 1 to 3, characterized in that the body is constructed radially by the lengths either individually or continuously by spiraling around a center point. 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 Längen8. Composite according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the assembly is a multi-filament tow with the layers of cut parallel lengths des Kabels aufgebaut werden und jede Länge in einer gegebenen Schicht sich über den Körper angrenzend an benachbarte Längen in der Schicht erstreckt.of the cable and each length in a given layer extends across the body adjacent to adjacent lengths extends in the layer. 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.9. Composite according to claim 8, characterized in that the Body was built by a process in which successive lengths of cable from a supply via a receiving Plate can be pulled, cut off during or after laying, laying the rope lengths over the plate divided between one length and the next by the width occupied by a single laid cable and the relative alignment of successive layers by changing the relative rotation of the layer direction and the increasing cable body is determined as needed. 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.10. Carbon-carbon composite made from a stack of layers of fabric made from oxidized polyacrylonitrile or another carbon fiber precursor that is formed into a cohesive body, carbonized and then interspersed with carbon, in which the layers are placed on one or both of them before being laid Sides had a pile to fill the spaces between the layers and in the fabric structure. 11. Verbundstoff nach Anspruch 10, hergestellt durch Pressen der Stapels nach dem Auflegen bei erhöhter Temperatur, um die11. The composite of claim 10, made by pressing the After placing the stack at an elevated temperature in order to reduce the 709851/0741709851/0741 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.Fibers of the pile tightly into the spaces in the fabric structure of the Bring tissue to the body and condense it through the penetrating and attaching fibers To give cohesion and to maintain the shape given by the compression. 12. Verbundstoff nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe eine Atlasbindung aufweist.12. Composite according to claim 10 or 11, characterized in that that the fabric has a satin weave. 13. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor Auflegen des Gewebes der Flor durch Blasen ausgerichtet wurde.13. Composite material according to one of claims 10 to 12, characterized in that that the pile was aligned by blowing before laying the fabric. 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.14. Composite according to one of claims 10 to 13, characterized in that the fabric is piled only on one side and that by needling or application of fine air jets on the unfiled side during laying, the pile caused by the structure of adjacent layers penetrated. 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.15. Composite according to one of claims 10 to 14, characterized in that that the body contains a carbonizable binder or additional carbon in fiber or particle form, which was incorporated into the structure of the body. 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. 16. The composite according to claim 15, characterized in that numerous flat layers are formed when laying and that the additional fiber is placed in the spaces between the layers in the form of a continuous spiral . 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.17. A composite according to any one of claims 10 to 15, characterized in that the body is constructed radially by placing separate pieces of tissue around a center or winding a continuous length spirally. 709851/0741709851/0741
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