DE69605412T2

DE69605412T2 - Hybridfaden zur herstellung von faserigen vorformen für verbundteile und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69605412T2
Application number: DE69605412T
Authority: DE
Inventors: Dominique Coupe; Renaud Duval; Pierre Olry; Amina Zerdouk
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Ceramics SA
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: CN1189862A; EP0828874A1; KR19990021921A; JP3429774B2; UA58491C2; RU2154699C2; CA2221929A1; DE69605412D1; US6228786B1; KR100396138B1; FR2734581A1; CN1069357C; EP0828874B1; FR2734581B1; WO1996037646A1; JPH11505890A; CA2221929C; US6051313A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Faser- Vorformlingen für Teile aus Verbundwerkstoff und insbesondere auf einen Faden, der zu dieser Herstellung bestimmt ist.
Ein Anwendungsgebiet der Erfindung ist dasjenige von Faser- Vorformlingen für Reibscheiben aus Verbundwerkstoff, wie Kupplungsscheiben und in erster Linie Bremsscheiben.
Heutzutage werden Bremsscheiben aus Kohlenstoff-Kohlenstoff (C-C)- Verbundwerkstoff gewöhnlich bei Kraftfahrzeugen für sportliche Wettkämpfe und, in einem viel größeren Maßstabe, in Bremssystemen mit Mehrfach-Rotor- und Stator-Scheiben für Flugzeuge verwendet.
In wohlbekannter Art weist die Herstellung von Bremsscheiben aus Verbundwerkstoff C-C die Herstellung von Faser-Vorformlingen aus Kohlenstoffasern und die Verdichtung der Vorformlinge durch eine Kohlenstoffmatrix auf, welche das Wesentliche der inneren, zugänglichen, anfänglichen Porosität der Vorformlinge ausfüllt.
Die Verdichtung wird in klassischer Art durch chemische Infiltration in der Dampfphase oder auf flüssigem Wege durchgeführt, d. h. durch Imprägnierung durch einen flüssigen Vorläufer von Kohlenstoff und Umwandlung des Vorläufers in Kohlenstoff durch thermische Behandlung.
Für die Herstellung von Faser-Vorformlingen besteht ein gewöhnlich verwendetes Verfahren darin, aus einem zweidimensionalen Faser- Gebilde gebildete Schichten übereinanderzulegen und diese Schichten untereinander durch Nadelung zu verbinden. Die zweidimensionalen Faser-Gebilde können unidirektionale, vorgenadelte Gewebe und Gelege sein. Die Nadelung der Schichten wird nach Maßgabe ihrer Stapelung durchgeführt, indem vorzugsweise eine konstante Tiefe der Nadelung aufrechterhalten wird, wie in dem Dokument FR-A-2 584 106 beschrieben. Die Schichten können flachgestapelt und genadelt werden, um ebene Platten zu erhalten, aus welchen die ringförmigen Vorformlinge der Bremsscheiben ausgestanzt werden. Um bedeutende Materialabfälle zu vermeiden, können die Schichten aus ringförmigen Sektoren gebildet sein, welche aus dem zweidimensionalen Faser-Gebilde herausgestanzt und übereinandergelegt werden, wobei die Linien der Trennung zwischen Sektoren von einer Schicht zur anderen versetzt sein können.
Die zweidimensionalen Faser-Gebilde in Form von unidirektionalen Geweben oder Gelegen, welche aus Kohlenstoffasern gebildet sind, können mit einem Vlies aus Kohlenstoffasern verbunden werden, welches die Fasern dazu fähig macht, durch die Nadeln mitgenommen zu werden. Eine andere Lösung besteht darin, die Nadelung an den zweidimensionalen Gebilden durchzuführen, welche aus nicht aus Kohlenstoff bestehenden Fasern, sondern aus einem Vorläufer von Kohlenstoff gebildet sind, welcher sich viel besser zur Nadelung eignet. Die Umwandlung des Vorläufers aus Kohlenstoff wird durch thermische Behandlung des genadelten Vorformlinges durchgeführt.
Es ist ebenfalls in dem Dokument EP-A-0 489 637 vorgeschlagen worden, zweidimensionale Faser-Gebilde zu erzeugen, welche zur Herstellung von Vorformlingen aus einem Faden dienen, der im wesentlichen aus diskontinuierlichen Fasern besteht, die zueinander parallel und ungezwirnt sind, wobei die Integrität des Fadens durch einen Umwicklungsfaden aus einem flüchtigen Material gewährleistet ist. Die Beseitigung des Umwicklungsfadens durch Auflösung oder durch Wärme befreit die diskontinuierlichen Fasern und ermöglicht eine Nadelung selbst mit Fasern im Kohlenstoffzustand. Darüberhinaus erlaubt es die Freigabe der Fasern diesen, in dem gesamten Volumen des Vorformlings aufzugehen, was diesem eine Porosität verleiht, welche viel leichter und viel gleichmäßiger dem Material der Matrix während der Phase der Verdichtung zugänglich ist. Dies wird somit in einer vollständigeren Art und mit einer geringeren Heterogenität durchgeführt.
In dem Rahmen der Anwendung bei Bremsscheiben sind die Art und der Ursprung der die Vorformlinge bildenden Fasern, die Konstitution der zweidimensionalen Gebilde, welche zur Herstellung der Vorformlinge verwendet werden, die Art, mit der die gebildeten Schichten durch diese Gebilde untereinander verbunden werden, insbesondere die Parameter der Nadelung, die insbesondere thermischen Behandlungen, welchen die Vorformlinge vor der Verdichtung unterworfen werden können, die Art der Matrix und die Art der Verdichtung so viele Faktoren, welche auf die mechanischen und tribologischen Eigenschaften der Scheiben in signifikanter Weise Einfluß ausüben.
Nun erfordert es insbesondere für Flugzeugbremsen, daß die verwendeten Scheiben nicht nur mechanische Eigenschaften, welche es diesen Scheiben erlauben, Beanspruchungen zu widerstehen, welchen bei Wärme oder bei Kälte begegnet wird, sondern ebenfalls tribologische Eigenschaften aufweisen, welche eine zufriedenstellende Verhaltensweise in unterschiedlichen Situationen gewährleisten: Bremsen während des Rollens bei Kälte (Rollen auf Pisten vor dem Start), Bremsen während des Rollens bei Wärme (Rollen auf Pisten nach der Landung), Bremsen während einer normalen Landung und Bremsen im Notfalle (Unterbrechung der Phase des Starts am Ende der Startbahn). Jedoch auf den Gebieten, auf denen die zu absorbierenden Energien bescheidener sind, ist es wünschenswert, daß die reibenden Flächen der Scheiben sehr schnell eine ausreichende Temperatur erreichen, ebenso wie die Wärmeleitfähigkeit des Verbundwerkstoffs begrenzter als diejenige sein soll, die z. B. für die Notfallbremsung von Flugzeugen notwendig ist.
Während Prüfstandversuchen hat die Anmelderin den bedeutenden Einfluß der Art der Fasern des Vorformlings auf die Leistungsfähigkeiten der Bremsscheiben festgestellt und die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, einen Faden vorzuschlagen, der sich insbesondere für die Herstellung von Faserformlingen für Teile aus Verbundwerkstoff, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für Bremsscheiben eignet. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Fadens vorzuschlagen.
Entsprechend einem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Faden, der zur Herstellung von Faser-Vorformlingen für Teile aus Verbundwerkstoff bestimmt ist und diskontinuierliche Fasern aufweist, die zueinander parallel und ungezwirnt sind und mit Hilfe eines Umwicklungsfadens aus einem flüchtigen Material, welcher um die Fasern herumgewickelt ist, gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden ein Hybridfaden ist, in welchem die Fasern eine intime Mischung von wenigstens zwei unterschiedlichen Arten von Fasern aufweisen, welche ausgewählt sind unter: Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von Polyacrylnitril, Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von anisotropem Pech, Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von isotropem Pech, Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Phenolbasis, Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Zellulosebasis und Fasern aus Keramik oder aus einem Vorläufer von Keramik und daß die Fasermischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand mindestens 15 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens 30 Gew.-% der Fasermischung betragen und hochfeste Fasern aus Kohlenstoff bilden, welche eine Zugfestigkeit von wenigstens gleich 1.500 MPa, vorzugsweise wenigstens gleich 2.000 MPa, und einen Modul von wenigstens gleich 150 GPa, vorzugsweise wenigstens gleich 200 GPa, aufweisen.
Unter Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff versteht man hier Fasern, die in dem anfänglichen Vorläufer-Zustand, z. B. im Polyacrylnitril-Zustand, oder nach vollständiger Umwandlung des Vorläufers durch Karbonisierung in dem Kohlenstoffzustand oder in einem Zwischenzustand zwischen dem anfänglichen Vorläufer-Zustand und dem Kohlenstoff-Zustand, z. B. in einem voroxidierten oder halbkarbonisierten Zustand, sind. Desgleichen versteht man unter Fasern aus Keramik oder aus einem Vorläufer von Keramik Fasern in dem anfänglichen Vorläufer-Zustand oder nach vollständiger Umwandlung des Vorläufers in dem Keramik-Zustand oder in einem Zwischenzustand zwischen dem anfänglichen Vorläufer-Zustand und dem Keramikzustand, z. B. in einem halb-keramisierten Zustand.
Die Mischung von Fasern unterschiedlicher Arten ermöglicht eine bessere Anpassung der Faser-Vorformlinge an die Bedingung der Anwendungen der Teile aus Verbundwerkstoff. Ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung liegt in der Tatsache, das die Hybridisierung nicht auf dem Niveau von Fäden unterschiedlicher Arten durchgeführt wird, welche zum Herstellen der Faser-Vorformlinge verwendet würden, sondern auf dem Niveau von Fasern, welche Fäden, zudem mit einer intimen Mischung dieser Fasern bilden.
Ebenso wirkt in dem Falle beispielsweise von Bremsscheiben die intime Mischung der Fasern, daß der "dritte Körper", der sich an der Zwischenfläche der reibenden Flächen während der Reibung bildet, an dieser gesamten Zwischenfläche homogen wird und auf die wirkungsvollste Art die Eigenschaften kumuliert, welche durch die unterschiedlichen Arten der Fasern herbeigebracht werden.
Ein Faser-Vorformling für ein Teil aus Verbundwerkstoff wird dadurch hergestellt, daß ein zweidimensionales Faser-Gebilde wenigstens teilweise mit Hilfe eines Hybridfadens dadurch hergestellt wird, daß Schichten übereinandergelegt werden, welche durch das Faser-Gebilde gebildet sind, und daß nach Beseitigung des Umwicklungsfadens die übereinandergelegten Schichten genadelt werden.
Die Beseitigung des Umwicklungsfadens wird vor oder im Augenblick des Übereinanderlegens der Schichten in der Weise durchgeführt, daß die Nadelung nach dem Anordnen jeder Schicht progressiv durchgeführt werden kann, wie dies in dem bereits zitierten Dokument FR-A-2 584 106 beschrieben ist.
Wenn der für die Herstellung des Faser-Vorformlings verwendete Hybridfaden Fasern in dem anfänglichen Vorläufer-Zustand oder in einem Zwischenzustand zwischen diesem und dem endgültigen Kohlenstoff- oder Keramikzustand aufweist, wird die Umwandlung der Fasern in Kohlenstoff oder Keramik durch thermische Behandlung durchgeführt. Diese kann in jedem Stadium der Herstellung des genadelten Faser-Vorformlings vor dessen Verdichtung, d. h. an dem Hybridfaden, an dem fertiggestellten Vorformling oder in jedem Zwischenstadium bewerkstelligt werden. Wenn der Hybridfaden Fasern im Kohlenstoffzustand aufweist, kann der genadelte Faser-Vorformling ebenfalls bei einer Temperatur oberhalb von 1.300ºC, welche bis zu 2.300ºC gehen kann, thermisch behandelt werden kann. Diese thermische Behandlung hat sodann einen Effekt der Stabilisierung der Fasern von einem chemischen Standpunkt - d. h. stabilisierte Zusammensetzung der Faser, insbesondere durch Beseitigung von Reststickstoff -, von einem strukturellen Gesichtspunkt - d. h., mehr oder weniger große Vervollkommnung ebener, graphitischer Lagen -, und von einem texturellen Gesichtspunkt - d. h., Orientierung dieser Lagen in Bezug auf die Achse der Faser und Anordnung dieser Lagen und ihrer Windungen in Bezug auf die Oberfläche der Faser. Die thermische Behandlung wird vorzugsweise bei 1.600ºC ausgeführt. Das Vorhandensein von hochfesten Kohlenstoffasern ist insbesondere im Hinblick auf die erforderlichen mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs vorgesehen. Der Anteil in Gewichtsprozenten dieser Fasern ist vorzugsweise wenigstens gleich 30%.
Es kann vorteilhaft sein, daß die Fasermischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand wenigstens 15 Gew.-% der Fasermischung betragen und Niedrigmodul-Fasern aus Kohlenstoff bilden, d. h. Fasern, welche einen Elastizitätsmodul von höchstens gleich 100 GPa aufweisen. Die Niedrigmodul-Fasern werden unter den Fasern mit Phenol-Vorläufer, den Fasern mit isotropem Pech-Vorläufer und den Fasern mit Zellulose- Vorläufer ausgewählt.
Vorzugsweise ist im Kohlenstoffzustand der in Gewichtsprozenten ausgedrückte Anteil der Niedrigmodul-Fasern aus Kohlenstoff wenigstens gleich 30%.
Wenn die Nadelung an den Fasern im Kohlenstoffzustand, nicht im Vorläufer-Zustand durchgeführt wird, ist das Vorhandensein von Niedrigmodul-Kohlenstoffasern vorteilhaft, denn die Anmelderin hat festgestellt, daß diese Fasern bevorzugt und sogar in der Mehrzahl mittels der Nadeln quer durch die übereinandergelegten Schichten gezogen werden. In dem Rahmen der Anwendung bei Bremsscheiben und, wenn die Schichten der Vorformlinge parallel zu den reibenden Flächen sind, trägt ein in der Mehrzahl vorliegendes Vorhandensein von Niedrigmodul-Fasern in Richtung rechtwinklig zu den reibenden Flächen dazu bei, nicht eine zu große Steifigkeit quer zu den Scheiben zu verleihen. Dies ermöglicht eine ausreichende elastische Verformung der Scheiben, um eine Reibung auf dem gesamten Bereich der reibenden Flächen und nicht nur örtlich in dem Falle zu gewährleisten, in dem diese Flächen beispielsweise infolge einer unregelmäßigen Bearbeitung nicht streng eben und parallel sind.
Die Tatsache, daß dies die Niedrigmodul-Kohlenstoffasern sind, welche durch die Nadeln verlagert werden, liegt wahrscheinlich daran, daß die Hochmodul-Kohlenstoffasern - z. B. diejenigen aus Kohlenstoff mit voroxidiertem Polyacrylnitril-Vorläufer oder diejenigen aus Kohlenstoff mit anisotropen Pech-Vorläufer - die Neigung aufweisen, obwohl sie diskontinuierlich und ungezwirnt sind, zerrissen zu werden. Dies ist umsomehr wahr, wenn der Durchmesser der Hochmodul- Kohlenstoffasern größer ist. Ebenso kann eine quasi-exklusive Auswahl von Niedrigmodul-Kohlenstoffasern durch die Nadelung verwirklicht werden, wenn die in dem Hybridfaden vorhandenen Hochmodul- Kohlenstoffasern einen Durchmesser oberhalb von 8 um, vorzugsweise oberhalb von 10 um aufweisen. Eine geringere Steifigkeit des Faser- Vorformlings und des Teils aus Verbundwerkstoff in Richtung rechtwinklig zu den Schichten ist ebenfalls gewährleistet.
Ein anderes Mittel zum bevorzugten Auswählen von Niedrigmodul- Kohlenstoffasern durch die Nadelung besteht darin, ein zweidimensionales Faser-Gebilde herzustellen, in welchem die sich in einer Richtung erstreckenden Hybridfäden einen bedeutsamen Anteil an Niedrigmodul-Kohlenstoffasern enthalten, und das Faser-Gebilde mit Hilfe von Nadeln zu nadeln, deren Ausrichtung derart gewählt ist, daß sie vorzugsweise die Fasern der Hybridfäden ergreifen, die in dieser Richtung orientiert sind.
Entsprechend einem anderen ihrer Gesichtspunkte hat die Erfindung zum Ziel, ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridfadens zu schaffen, der im vorhergehenden definiert ist.
Dieses Ziel wird dank eines Verfahrens erreicht, welches die folgenden Schritte aufweist:
- Liefern von Anordnungen aus kontinuierlichen Filamenten, wobei jede Anordnung aus Filamenten gleicher Art gebildet ist, welche ausgewählt ist unter: einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von Polyacrylnitril, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von anisotropem Pech, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von isotropem Pech, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Phenol-Basis, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Zellulose-Basis und einer Keramik oder einem Vorläufer von Keramik,
- Unterwerfen jeder Anordnung aus Fasern einem Ziehen und Reißen, wobei Ziehen und Reißen eingestellt werden, um diskontinuierliche, zueinander parallele Fasern zu erhalten,
- intimes Mischen der Fasern mindestens zweier gerissener Anordnungen aus Fasern mit voneinander unterschiedlichen Arten, um einen Hybridfaden zu erhalten, in welchem die diskontinuierlichen, gemischen Fasern zueinander parallel und ungezwirnt sind, wobei die Mischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand wenigstens 15 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens 30 Gew.-% der Fasermischung betragen und hochfeste Kohlenstoffasern bilden, welche eine Zugfestigkeit von wenigstens gleich 1.500 MPa, vorzugsweise wenigstens gleich 2.000 MPa, und einen Modul von wenigstens gleich 150 GPa, vorzugsweise von wenigstens gleich 200 GPa, aufweisen, und
- Umgeben der diskontinuierlichen, gemischten Fasern mit einem Umwicklungsfaden aus einem flüchtigen Material, um die Integrität des erhaltenen Hybridfadens zu gewährleisten.
Vorteilhafterweise sind die Fadenanordnungen in der Form von Bändern und die intime Mischung der Fasern wenigstens zweier Bänder aus ausgewählt ist unter: einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von Polyacrylnitril, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von anisotropem Pech, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von isotropem Pech, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Phenol-Basis, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Zellulose-Basis und einer Keramik oder einem Vorläufer von Keramik,
- Unterwerfen jeder Anordnung aus Fasern einem Ziehen und Reißen, wobei Ziehen und Reißen eingestellt werden, um diskontinuierliche, zueinander parallele Fasern zu erhalten,
- intimes Mischen der Fasern mindestens zweier gerissener Anordnungen aus Fasern mit voneinander unterschiedlichen Arten, um einen Hybridfaden zu erhalten, in welchem die diskontinuierlichen, gemischen Fasern zueinander parallel und ungezwirnt sind, wobei die Mischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand wenigstens 15 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens 30 Gew.-% der Fasermischung betragen und hochfeste Kohlenstoffasern bilden, welche eine Zugfestigkeit von wenigstens gleich 1.500 MPa, vorzugsweise wenigstens gleich 2.000 MPa, und einen Modul von wenigstens gleich 150 GPa, vorzugsweise von wenigstens gleich 200 GPa, aufweisen, und
- Umgeben der diskontinuierlichen, gemischten Fasern mit einem Umwicklungsfaden aus einem flüchtigen Material, um die Integrität des erhaltenen Hybridfadens zu gewährleisten.
Vorteilhafterweise sind die Fadenanordnungen in der Form von Bändern und die intime Mischung der Fasern wenigstens zweier Bänder aus Fasern unterschiedlicher Arten wird mittels Passage in einer Gill-Box durchgeführt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im nachfolgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, welche lediglich zur Erläuterung, nicht aber zur Beschränkung dienen, näher beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufschema zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung einer Bremsscheibe aus Verbundwerkstoff Kohlenstoff-Kohlenstoff, wobei ein Vorformling verwendet wird, der mit Hilfe eines Hybridfadens entsprechend der Erfindung gebildet ist, und
Fig. 2 eine sehr schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer Art des Nadelns, welche ein bevorzugtes Auswählen gewisser der Fasern erlaubt, welche die Fäden eines genadelten Faser- Gebildes bilden.
Die nachfolgenden Beispiele betreffen die Herstellung von Bremsscheiben aus Verbundwerkstoff, wobei diese Herstellung, obwohl sie ein ganz besonders ins Auge gefaßtes Anwendungsgebiet der Erfindung darstellt, nicht andere Anwendungen ausschließt.
In allen diesen Beispielen wird das durch die Fig. 1 veranschaulichte Verfahren für die Herstellung eines Hybridfadens, die Herstellung eines zweidimensionalen Faser-Gebildes mit Hilfe eines oder mehrerer Fäden, von denen wenigstens einer ein Hybridfaden ist, die Herstellung eines Faser-Vorformlings von dem zweidimensionalen Faser-Gebilde ausgehend und die Erzeugung einer Bremsscheibe aus Verbundwerkstoff von einem Vorformling ausgehend verwendet.
Gemäß der in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Terminologie ist ein Hybridfaden ein Faden, der aus Fasern unterschiedlicher Arten gebildet ist.
Für die Herstellung des Hybridfadens geht man von aus kontinuierlichen Filamenten bestehenden Anordnungen in der Gestalt von Seilen oder Bändern aus, wobei jede Anordnung aus Filamenten gleicher Art gebildet ist und Anordnungen verschiedener Arten ausgewählt sind, welche denjenigen entsprechen, welche ein Bestandteil des Hybridfadens sind. Die Anzahlen der Filamente der verschiedenen Seile oder Bänder werden unter Berücksichtigung deren Durchmesser gewählt, um die Fasermischung in den Gewichtsverhältnissen zu erhalten, welche in dem Hybridfaden erwünscht sind.
Wie weiter oben angegeben, weist der Hybridfaden Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf, welche im Kohlenstoffzustand wenigstens 15 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens 30 Gew.-% der Fasermischung betragen und welche hochfeste Kohlenstoffasern bilden, z. B. Fasern aus Kohlenstoff mit Polyacrylnitril (PAN)-Vorläufer oder Fasern aus Kohlenstoff mit anisotropem Pech- Vorläufer. Darüberhinaus ist es insbesondere für die Anwendung bei Bremsscheiben vorzuziehen, daß der Hybridfaden Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand wenigstens 15 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens 30 Gew.-% Niedrigmodul-Kohlenstoffasern darstellen, z. B. Fasern mit Phenol-Vorläufer, Fasern mit Zellulose-Vorläufer oder Fasern mit isotropem Pech-Vorläufer.
Unter hochfesten Kohlenstoffasern versteht man hier Fasern aus Kohlenstoff, welche eine Zugfestigkeit von wenigstens gleich 1.500 MPa, vorzugsweise wenigstens gleich 2.000 MPa, und, noch mehr bevorzugt, wenigstens gleich 2.500 MPa, bei einem Modul von wenigstens gleich 150 GPa, vorzugsweise wenigstens gleich 200 GPa, und, noch mehr bevorzugt, wenigstens gleich 230 GPa, aufweisen. Unter Niedrigmodul-Kohlenstoffasern versteht man Kohlenstoffasern, deren Elastizitätsmodul höchstens gleich 100 MPa, vorzugsweise höchstens gleich 70 MPa, beträgt. Es können andere Fasern als diejenigen aus Kohlenstoff vorhanden sein, insbesondere Fasern aus Keramik, z. B. Fasern, die im wesentlichen aus Siliziumkarbid, Aluminium, Kieselerde, Silikaten, Aluminosilikat, .... bestehen.
Die aus Multifilamenten unterschiedlicher Arten bestehenden Bänder oder Seile, z. B. zwei Bänder 10, 10', werden einem Vorgang eines Ziehens und Reißens unterworfen, wobei Ziehen und Reißen eingestellt werden und wobei dieser Vorgang die Bänder 10, 10' in Bänder 12, 12' umwandelt, welche aus diskontinuierlichen, zueinander parallelen Fasern gebildet sind. Ein Verfahren zum eingestellten Ziehen und eingestellten Reißen eines Multifilamentseils ist in dem Dokument FR-A-2 608 641 beschrieben.
Die Fasern unterschiedlicher Arten der gerissenen Bänder 12, 12' werden intim gemischt, um ein einziges Band 14 zu bilden, das aus diskontinuierlichen, zueinander parallelen und ungezwirnten Fasern gebildet ist. Dieser Vorgang kann durch Passage der gerissenen Bänder 12, 12' in einer Gill-Box durchgeführt werden, das heißt, indem man die das Fasergelege der gerissenen Bänder 12, 12' zwischen Eingangszylindern und Ausgangszylindern ein Feld von Nadelleisten oder Gills passieren läßt. Es handelt sich um einen in der Textilindustrie wohlbekannten Vorgang.
Der Zusammenhalt der Anordnung aus Fasern, welche das Band 14 bilden, wird durch Umwicklung mit Hilfe eines Umwicklungsfadens 16 aus flüchtigem Material gewährleistet, derart, daß man einen umwickelten Hybridfaden 18 (oder "fil méché hybride") erhält, in welchem die diskontinuierlichen Fasern zueinander parallel und ungezwirnt gelassen sind. Unter flüchtiger Materie, welche den Umwicklungsfaden bildet, versteht man hier jegliche Materie, die dazu fähig ist, beseitigt zu werden, ohne Rückstand an dem Hybridfaden zu lassen und ohne Änderung der Fasern des Fadens. Beispielsweise besteht die flüchtige Materie aus einem löslichen Polymer, z. B. einem Polyvinylalkohol (PVA), oder aus einem Polymer, das dazu befähigt ist, durch thermische Behandlung vollständig beseitigt zu werden, z. B. das Azetat von Polyvinyl oder Polyethylen. Die Umwicklung verleiht dem Hybridfaden den notwendigen Halt, um ihn textilen Bearbeitungsvorgängen, insbesondere dem Weben, zu unterwerfen. Die Umwicklung wird mit Hilfe einer bekannten Maschine verwirklicht, z. B. der Maschine "Parafil" der deutschen Firma Spindelfabrik Suessen.
Ein zweidimensionales Gebilde 20 wird beispielsweise durch Weben des umwickelten Hybridfadens 18 gebildet. Es könnten andere Strukturen hergestellt werden, insbesondere Strukturen, welche durch Stricken bzw. Wirken oder durch Flechten des umwickelten Hybridfadens gebildet werden, oder auch noch Strukturen, welche durch Übereinanderlegen und leichtes Nadeln einiger unidirektioneller Gelege, z. B. 2 oder 3, gebildet werden, wobei die Richtungen der Fäden in diesen Gelegen von dem einen Gelege zu dem anderen winkelmäßig versetzt sind.
Nach Herstellung der Struktur wird der Umwicklungsfaden beseitigt. Wenn es sich um einen Faden aus PVA handelt, wird die Beseitigung durch Waschen in einem Wasserbad, Schleudern und Trocknen bewerkstelligt. Wenn der Umwicklungsfaden aus einem Azetat von Polyvinyl oder Polyethylen besteht, wird die Beseitigung durch thermische Behandlung bewerkstelligt.
Mehrere Gewebelagen 20 werden übereinandergelegt und genadelt, um eine Platte 22 herzustellen, deren Dicke im wesentlichen derjenigen der herzustellenden Bremsscheiben entspricht. Die Beseitigung des Umwicklungsfadens erlaubt es den Fasern des Hybridfadens, sich im Inneren des Gewebes auszudehnen, wodurch dessen unmittelbare Nadelung erlaubt wird. Die Nadelung wird entsprechend der Übereinanderanordnung der Gewebelagen durchgeführt. Jede neue Lage wird auf der darunterliegenden Struktur genadelt, indem eine konstante Tiefe der Nadelung aufrechterhalten wird und, nach Anordnen und Nadelung der letzten Lage, können mehrere abschließende Nadelungsdurchgänge durchgeführt werden, wie in dem Dokument FR- A-2 584 106 beschrieben.
Es werden ringförmige Vorformlinge 24 mit den an die herzustellenden Bremsscheiben angenäherten Abmessungen aus der genadelten Platte 22 geschnitten.
Die Verdichtung der Vorformlinge 24 durch eine Matrix aus pyrolytischem Kohlenstoff wird in an sich bekannter Art und Weise in einem Ofen zur chemischen Infiltration in der Dampfphase durchgeführt.
Die verdichteten Vorformlinge 26 werden sodann derart bearbeitet, um Bremsscheiben zu erhalten, deren reibende Flächen feingeschliffen sind und deren innere oder äußere Ränder Aussparungen aufweisen, welche die Verbindung der Rotorscheiben 28 oder Statorscheiben 30 mit einem feststehenden Rad oder einem feststehenden Kranz erlauben.
Wie bereits angegeben, kann der Hybridfaden mit Fasern aus Kohlenstoff oder möglicherweise aus Keramik oder mit Fasern aus einem Vorläufer von Kohlenstoff oder möglicherweise aus einem Vorläufer von Keramik hergestellt werden. In diesem letzteren Falle können die Fasern solche sein, wie sie durch Spinnen des Anfangsvorläufers erhalten werden, oder sie können in einem Vorläuferzustand zwischen dem Anfangszustand und dem Kohlenstoffzustand oder dem Keramikzustand sein. Ein derartiger Zwischenzustand kann ein voroxidierter, ein halbkarbonisierter oder halbkeramisierter Zustand sein. Die Umwandlung des Vorläufers aus Kohlenstoff oder Keramik wird durch thermische Behandlung durchgeführt. Diese wird nach der Herstellung des genadelten Vorformlings, z. B. vor oder nach dem Schneiden der genadelten Platte 22 bewerkstelligt. Wenn die thermische Behandlung nach dem Schneiden der Vorformlinge der Scheiben bewerkstelligt wird, gibt es einen Anlaß, dem Schrumpfen Rechnung zu tragen, welches die Umwandlung des Vorläufers begleitet. Um ein Phänomen des differentiellen Schrumpfens zu vermeiden, wenn die Fasern des Hybridfadens in dem Vorläuferzustand sind, richtet man es so ein, daß der Faden aus Fasern gebildet wird, welche sämtlich einen gleichen Vorläuferzustand oder ähnliche Zustände aufweisen.

Beispiel 1

Entsprechend dem Arbeitsmodus, der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben ist, werden Bremsscheiben aus Verbundwerkstoff C-C erhalten, wie folgt.
Es wird ein Hybridfaden hergestellt, welcher 75 Gew.-% Kohlenstoffasern mit Vorläufer PAN, welche aus einem Seil mit 12.000 Filamenten (12 K) stammen, das durch die Firma Tenax unter der Bezeichnung "Tenax HTA 5411" in den Handel gebracht wird, und 25 Gew.-% Kohlenstoffasern mit Phenol-Vorläufer aufweist, welche aus einem Seil mit 2.000 Filamenten (2 K) stammen, das durch die Firma Kynol in den Handel gebracht wird. Die Kohlenstoffasern mit Vorläufer PAN weisen einen Elastizitätsmodul gleich etwa 230 GPa und eine Zugfestigkeit gleich etwa 2.000 MPa auf, während die Kohlenstoffasern mit Phenol-Vorläufer einen Elastizitätsmodul gleich etwa 60 GPa und eine Zugfestigkeit gleich etwa 700 MPa aufweisen. Wenn man die Grenze zwischen niedrigen und hohen Modulen bzw. niedrigen und hohen Festigkeiten auf etwa 150 GPa bzw. 1.500 MPa festlegt, stellt man fest, daß die Fasern mit PAN-Vorläufer Hochmodul-Fasern und hochfeste Fasern sind, wo hingegen die Fasern mit Phenol-Vorläufer Niedrigmodul-Fasern und Fasern mit geringer Festigkeit sind.
Der Hybridfaden, welcher nach eingestelltem Ziehen und eingestelltem Reißen der Seile und nach intimer Mischung seiner Kohlenstoffasern erhalten wird, wird mit Hilfe eines Umwicklungsfadens aus PVA mit dem Titer 45 dtex umwickelt.
Es wird ein Gewebe mit Satinbindung durch Weben des umwickelten Hybridfadens hergestellt. Nach Beseitigung des Umwicklungsfadens durch Waschen in Wasser bei 80ºC während 10 Minuten, Schleudern und Trocknen, werden die Gewebeschichten übereinandergelegt und genadelt. Ringförmige Vorformlinge werden aus der so erhaltenen Platte geschnitten und durch eine Matrix aus pyrolytischem Kohlenstoff durch chemische Infiltration in der Dampfphase verdichtet.
Zwei so erhaltene Bremsscheiben werden nach Endbearbeitung einem Prüfstandversuch unterworfen, welcher darin besteht, die Scheiben gegeneinander reiben zu lassen, indem aufeinanderfolgend simuliert werden.
- 5 Zyklen des Bremsens entsprechend den Bedingungen des Rollens auf kaltem Boden für ein Flugzeug vom Typ "Airbus A300",
- 1 Zyklus des normalen Landens,
- 5 Zyklen des Bremsens entsprechend den Bedingungen des Rollens auf warmem Boden,
- 1 Zyklus des Notbremsens.
Der Verschleiß der Scheiben wird durch Messen von Dickeverminderungen und Gewichtsverlusten ermittelt und der Reibungskoeffizient wird während des Notbremsens gemessen (hohe Energie oberhalb etwa 2.500 kJ/kg). Die Gleichmäßigkeit des Reibungskoeffizienten für mittlere Energien (etwa 100 bis 200 kJ/kg) ist ebenfalls geprüft worden.
Die nach den Beispielen aufgestellte Tabelle gibt für jedes die erhaltenen Ergebnisse qualitativer Art in Bezug auf Referenzergebnisse an. Diese letzteren sind diejenigen, welche dadurch erhalten werden, daß zwei Bremsscheiben dem gleichen Prüfstand-Reibungsversuch unterworfen werden, wobei diese Bremsscheiben wie in dem Beispiel 1 hergestellt werden, mit den einzigen Ausnahmen, daß der verwendete Faden aus Kohlenstoffasern kein Hybridfaden ist, sondern ein Faden, der ausschließlich aus Kohlenstoffasern mit Vorläufer PAN gebildet ist (kein Vorgang des intimen Mischens der Fasern), und daß die ringförmigen, genadelten Vorformlinge vor der Verdichtung einer thermischen Behandlung bei 1.600ºC unterworfen werden.

Beispiel 2

Man geht wie in dem Beispiel 1 vor, wobei jedoch die ringförmigen Vorformlinge von Bremsscheiben vor der Verdichtung einer thermischen Behandlung unter Vakuum bei 1.600ºC während 30 Minuten unterworfen werden.
Die thermische Behandlung hat zum Ziel, die Kohlenstoffasern mit voroxidiertem Vorläufer PAN dadurch zu stabilisieren, daß die Beseitigung des Reststickstoffs hervorgerufen wird, somit die Vorformlinge zugleich chemisch und dimensionsmäßig zu stabilisieren.

Beispiel 3

Man geht wie in dem Beispiel 1 vor, indem jedoch ein Hybridfaden verwendet wird, welcher 50 Gew.-% Kohlenstoffasern mit Vorläufer PAN, welche aus einem Seil 12K vom Typ "Tenax HTA 5411" stammen, und 50 Gew.-% Kohlenstoffasern mit anisotropem Pech- Vorläufer aufweist, welche aus einem Seil mit 2K-Filamenten stammen, das durch die japanische Firma Nippon Oil unter der Bezeichnung "XNC 15" in den Handel gebracht wird. Die Filamente aus Kohlenstoff mit anisotropem Pech-Vorläufer weisen einen Durchmesser von 10 um, einen Elastizitätsmodul von 160 GPa und eine Zugfestigkeit von 2.000 MPa auf.
Der Durchmesser der Fasern mit Pech-Vorläufer ist derart, daß sie praktisch nicht mitgenommen werden, sondern möglicherweise durch die Nadeln während des Nadelns zerrissen werden, derart, daß es im wesentlichen die Fasern mit Vorläufer PAN sind, welche mitgenommen werden.

Beispiel 4

Man geht wie in dem Beispiel 3 vor, jedoch, indem man die ringförmigen Vorformlinge der Bremsscheiben, vor der Verdichtung, einer thermischen Behandlung unter Vakuum bei 1.600ºC während 10 Minuten unterwirft. Diese Behandlung hat zur Wirkung, die Fasern mit Vorläufer PAN zu stabilisieren und den Modul und die Festigkeit der Kohlenstoffasern mit anisotropem Pech-Vorläufer zu erhöhen.

Beispiel 5

Man geht wie in dem Beispiel 4 vor, jedoch, indem man die Temperatur der thermischen Behandlung auf 2.200ºC bringt, was den Modul der Fasern mit Pech-Vorläufer noch mehr erhöht.

Beispiel 6

Man geht wie in dem Beispiel 3 vor, jedoch, indem man Kohlenstoffasern mit anisotropem Pech-Vorläufer mit einem Durchmesser von 7 um verwendet, welche aus einem Seil aus 2K- Filamenten stammen, welches durch die japanische Firma Nippons Steel unter der Bezeichnung "NUP 9 Eskainos" in den Handel gebracht wird. Die Filamente weisen einen Elastizitätsmodul von 160 GPa und eine Zugfestigkeit von 2.500 MPa auf.
Der Durchmesser der Fasern mit Pech-Vorläufer erlaubt es ihnen, durch die Nadeln während der Nadelung mitgenommen zu werden.

Beispiel 7

Man geht wie in dem Beispiel 6 vor, jedoch, indem man die ringförmigen Vorformlinge der Bremsscheiben, vor der Verdichtung, einer thermischen Behandlung unter Vakuum bei 1.600ºC unterwirft, wie in dem Beispiel 4.

Beispiel 8

Man geht wie in dem Beispiel 7 vor, jedoch, indem man die Temperatur der thermischen Behandlung auf 2.200ºC bringt.

Beispiel 9

Man geht wie in dem Beispiel 1 vor, jedoch, indem man einen Hybridfaden verwendet, welcher 85 Gew.-% Kohlenstoffasern mit Vorläufer PAN, welche aus einem Seil 12K vom Typ "Tenax HTA 5411" stammen, und 15 Gew.-% Fasern verwendet, welche im wesentlichen aus Siliziumkarbid bestehen. Diese letzteren, welche einen Sauerstoffgehalt von 12 Gew.-% aufweisen, sind Fasern mit einem Durchmesser von 8 um, somit nadelungsfähig, und sie werden durch die japanische Firma UBE unter der Bezeichnung "Tyranno Lox M" ohne Schlichte in den Handel gebracht.

Beispiel 10

Man geht wie in dem Beispiel 9 vor, jedoch, indem man die Fasern "Tyranno Lox M" durch Siliziumkarbid-Fasern mit einem Restgehalt an Sauerstoff von 0,4 Gew.-% ersetzt, welche durch die japanische Firma Nippon Carbon unter der Bezeichnung "Nicalon" in den Handel gebracht werden. Diese Fasern weisen einen Durchmesser von 14 um auf, sie sind also praktisch nicht nadelungsfähig.

Beispiel 11

Man geht wie in dem Beispiel 10 vor, jedoch, indem man die ringförmigen Vorformlinge der Bremsscheiben vor der Verdichtung einer thermischen Behandlung unter Vakuum bei 1.600ºC während 30 Minuten unterwirft. Diese Behandlung hat zur Wirkung, die Kohlenstoffasern und die Siliziumkarbidfasern zu stabilisieren, wobei der geringe Sauerstoffgehalt in diesen letzteren eine derartige Stabilisierung erlaubt.

Beispiel 12

Man geht wie in dem Beispiel 1 vor, jedoch, indem man einen Hybridfaden verwendet, welcher 50 Gew.-% Kohlenstoffasern mit anisotropem Pech-Vorläufer gemäß Beispiel 6 und 50 Gew.-% Kohlenstoffasern mit Phenol-Vorläufer gemäß Beispiel 1 enthält.

Beispiel 13

Man geht wie in dem Beispiel 12 vor, jedoch, indem man die ringförmigen Vorformlinge der Bremsscheiben, vor der Verdichtung, einer thermischen Behandlung unter Vakuum bei 1.600ºC während 30 Minuten unterwirft. Diese Behandlung hat insbesondere zur Wirkung, den Modul und die Festigkeit der Kohlenstoffasern mit anisotropem Pech-Vorläufer zu erhöhen.

Beispiel 14

Man geht wie in dem Beispiel 13 vor, jedoch, indem man die Temperatur der thermischen Behandlung auf 2.200ºC bringt, was zur Wirkung hat, den Modul der Fasern mit Pech-Vorläufer noch zu erhöhen.

Beispiel 15

Man geht wie in dem Beispiel 3 vor, jedoch, indem man die Kohlenstoffasern mit anisotropem Pech-Vorläufer durch Kohlenstoffasern mit Zellulose-Vorläufer ersetzt, welche eine Zugfestigkeit von 800 MPa und einen Elastizitätsmodul von 60 GPa aufweisen. TABELLE
In dieser Tabelle sind:
Was den Verschleiß betrifft:
- das Symbol = gibt in Bezug auf Referenzergebnisse einen Verschleiß an, welcher zu etwa ± 10% äquivalent ist,
- das Symbol + gibt einen um 10 bis 20% verminderten Wert des Verschleißes an,
- das Symbol + + gibt einen um 20 bis 30% verminderten Wert des Verschleißes an, und
- das Symbol + + + gibt einen um mehr als 30% verminderten Wert des Verschleißes an.
Was den Reibungskoeffizienten betrifft:
- das Symbol - gibt in Bezug auf Referenzergebnisse eine Verminderung im Bereich zwischen 5 und 10% an,
- das Symbol = gibt einen Wert an, welcher zu etwa ± 5% äquivalent ist,
- das Symbol + gibt eine Erhöhung im Bereich zwischen 5 und 10% an,
- das Symbol + + gibt eine Erhöhung im Bereich zwischen 10 und 15 % an, und
- das Symbol + + + gibt eine Erhöhung oberhalb 15% an.
In den vorhergehenden Beispielen wird ein und derselbe Hybridfaden für die Herstellung des zweidimensionalen Faser-Gebildes verwendet, welches zur Bildung der Vorformlinge dient.
Jedoch können verschiedene Hybridfäden verwendet werden, z. B. bei einem Gewebe, indem erste Hybridfäden in der Kette und andere im Schuß verwendet werden, oder bei unidirektionellen, übereinandergelegten Gelegen, indem erste Hybridfäden für ein Gelege und andere für ein anderes Gelege verwendet werden. Es kann noch in Betracht gezogen werden, bei einem Gewebe oder bei unidirektionellen Gelegen einen Hybridfaden in einer Richtung und einen Nichthybrid- Faden in einer anderen Richtung zu verwenden.
Die Verwendung unterschiedlicher Fäden gemäß zwei Richtungen in dem zweidimensionalen Faser-Gebilde erlaubt es, Fasern auszusuchen, die dazu geeignet sind, durch Nadelung mitgenommen zu werden, indem die Orientierung der Nadeln gewählt wird.
Ferner wird, wie dies sehr schematisch die Fig. 2 zeigt, eine Gabelnadel 32, deren Ebene der Gabel 32a parallel zu den Schußfäden 18a des Gewebes 20 ist, praktisch keine Fasern aus den Schußfäden, sondern gleichsam ausschließlich aus den Kettfäden 18b entnehmen. Wenn erwünscht ist, daß die durch die Nadelung mitgenommenen Fasern eine besondere Eigenschaft aufweisen, z. B. aus den weiter oben angegebenen Gründen einen niedrigen Modul in dem Falle von Bremsscheiben, dann genügt es, die Kettfäden 18b zu verwenden, welche einen verhältnismäßig bedeutenden Anteil solcher Fasern mit einem nicht zu großen Durchmesser aufweisen. Man kann es sogar so einrichten, daß allein diese Fasern mitgenommen werden, indem für die anderen Fasern der Kettfäden ein genügend großer Durchmesser gewählt wird, um diese nicht nadelbar zu machen. Ein ähnliches Ergebnis kann mit einer Hakennadel erhalten werden, sobald die Haken in einer gleichen Ebene sind.

Claims

1. Faden, der zur Herstellung von Faser-Vorformlingen für Teile aus Verbundwerkstoff bestimmt ist und diskontinuierliche Fasern (14) aufweist, die zueinander parallel und ungezwirnt sind und mit Hilfe eines Umwicklungsfadens (16) aus einem flüchtigen Material, welcher um die Fasern herumgewickelt ist, gehalten sind,

dadurch gekennzeichnet, daß der Faden (18) ein Hybridfaden ist, in welchem die Fasern eine intime Mischung von wenigstens zwei unterschiedlichen Arten von Fasern aufweisen, welche ausgewählt sind unter: Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von voroxidiertem Polyacrylnitril, Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von anisotropem Pech, Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von isotropem Pech, Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Phenolbasis, Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Zellulosebasis und Fasern aus Keramik oder aus einem Vorläufer von Keramik und daß die Fasermischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand mindestens 15 Gew.-% der Fasermischung betragen und hochfeste Fasern aus Kohlenstoff bilden, welche eine Zugfestigkeit von wenigstens gleich 1500 MPa und einen Modul von wenigstens gleich 150 GPa aufweisen.

2. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern, die im Kohlenstoffzustand hochfeste Fasern sind, unter den Fasern auf Basis von Polyacrylnitril-Vorläufer und den Fasern auf Basis von anisotropem Pech-Vorläufer ausgewählt sind.

3. Faden nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand hochfeste Fasern aus Kohlenstoff sind und wenigstens 30 Gew.-% der Fasermischung betragen.

4. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kohlenstoffzustand die hochfesten Fasern eine Zugfestigkeit von wenigstens gleich 2000 MPa aufweisen.

5. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Kohlenstoffzustand die hochfesten Fasern einen Modul von wenigstens gleich 200 GPa aufweisen.

6. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand wenigstens 15 Gew.-% der Fasermischung betragen und Niedrigmodul-Fasern aus Kohlenstoff bilden, welche einen Elastizitätsmodul von höchstens gleich 100 GPa aufweisen.

7. Faden nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Kohlenstoffzustand die Niedrigmodul-Fasern aus Kohlenstoff wenigstens 30 Gew.-% der Fasermischung betragen.

8. Faden nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern, die im Kohlenstoffzustand Niedrigmodul-Fasern sind, unter den Fasern mit Phenol-Vorläufer, den Fasern mit isotropem Pech- Verläufer und den Fasern mit Zellulose-Vorläufer ausgewählt sind.

9. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Keramik oder aus einem Vorläufer von Keramik im Keramikzustand Fasern aus Siliziumcarbid sind.

10. Verfahren zur Herstellung von Faser-Vorformlingen für Teile aus Verbundwerkstoff, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Liefern eines Fadens (18), welcher diskontinuierliche Fasern (14) aufweist, die zueinander parallel und ungezwirnt sind und mit Hilfe eines Umwicklungsfadens (16) aus einem flüchtigen Material, welcher um die Fasern herumgewickelt ist, gehalten sind,

- Herstellen eines zweidimensionalen Faser-Gebildes (20) mit Hilfe des genannten Fadens,

- Übereinanderlegen von Schichten, welche durch das genannte Faser- Gebilde gebildet sind,

- Beseitigen des Umwicklungsfadens und

- Nadeln der übereinandergelegten Schichten, um sie untereinander mit Hilfe von Fasern zu verbinden, welche von Fäden gezogen werden und sich quer durch mehrere übereinandergelegte Schichten erstrecken,

dadurch gekennzeichnet;

daß man wenigstens für einen Teil des zweidimensionalen Faser-Gebildes einen Hybridfaden (18) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genadelte Vorformling bei einer Temperatur oberhalb von 1300 ºC thermisch behandelt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genadelte Vorformling bei einer Temperatur von ungefähr 1600 ºC thermisch behandelt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12 für die Herstellung von Faser-Vorformlingen (24) für Bremsscheiben (26) aus Verbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten zu Reibungsflächen der Scheiben parallel sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens für einen Teil des zweidimensionalen Faser-Gebildes einen Hybridfaden verwendet, welcher Niedrigmodul-Fasern aus Kohlenstoff aufweist, welche einen Elastizitätsmodul von höchstens gleich 100 GPa aufweisen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Hybridfaden verwendet, welcher Hochmodul-Fasern aus Kohlenstoff aufweist, welche einen Elastizitätsmodul von wenigstens gleich 150 GPa aufweisen und deren Durchmesser wenigstens gleich 8 um ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zweidimensionale Faser-Gebilde aus Fäden gebildet wird, welche sich in wenigstens zwei unterschiedlichen Richtungen erstrecken, und daß die gemäß einer ersten Richtung orientierten Fäden eine Fasermischung aufweisen, welche Niedrigmodul-Fasern aus Kohlenstoff enthält, welche einen Elastizitätsmodul von höchstens gleich 100 GPa aufweisen, und dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelung mit Hilfe von Nadeln durchgeführt wird, deren Ausrichtung derart gewählt ist, daß sie vorzugsweise Fasern der Fäden ergreifen, die gemäß der ersten Richtung orientiert sind.

17. Faser-Vorformling für ein Teil aus Verbundwerkstoff, wobei der Faser-Vorformling Schichten aus einem zweidimensionalen Faser- Gebilde (20) aufweist, welche übereinandergelegt und untereinander mit Hilfe von Fasern verbunden sind, die von dem Faser-Gebilde gezogen sind und sich in Bezug auf die Schichten in Querrichtung erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (14) des Faser-Gebildes (20) eine intime Mischung von wenigstens zwei unterschiedlichen Arten von Fasern aufweisen, welche ausgewählt sind unter: Kohlenstoff-Fasern mit voroxidiertem Polyacrylnitril-Vorläufer, Kohlenstoff-Fasern mit anisotropem Pech-Vorläufer, Kohlenstoff-Fasern mit istropem Pech-Vorläufer, Kohlenstoff-Fasern mit Phenol-Vorläufer, Kohlenstoff-Fasern mit Viskose-Vorläufer und keramischen Fasern und daß die Fasermischung wenigstens 15 Gew.-% hochfeste Kohlenstoffasern auf weist, welche eine Zugfestigkeit von wenigstens gleich 1500 MPa und einen Modul von wenigstens gleich 150 GPa aufweisen.

18. Vorformling nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfesten Kohlenstoffasern eine Zugfestigkeit von wenigstens gleich 2000 MPa aufweisen.

19. Vorformling nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfesten Kohlenstoffasern einen Modul von wenigstens gleich 200 GPa aufweisen.

20. Vorformling nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermischung wenigstens 15 Gew.-% Niedrigmodul-Kohlenstoffasern aufweist, welche einen Elastizitätsmodul von höchstens gleich 100 GPa aufweisen.

21. Vorformling nach einem der Ansprüche 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern, welche von dem Faser-Gebilde gezogen sind und sich in Querrichtung in Bezug auf die Schichten erstrecken, hauptsächlich Niedrigmodul-Kohlenstoffasern sind, welche einen Elastizitätsmodul von höchstens gleich 100 GPa aufweisen.

22. Verfahren zur Herstellung eines Fadens (18) entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Liefern von Anordnungen (10, 10') aus kontinuierlichen Filamenten, wobei jede Anordnung aus Filamenten gleicher Art gebildet ist, welche ausgewählt ist unter: einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von Polyacrylnitril, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von anisotropem Pech, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Basis von isotropem Pech, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Phenol-Basis, einem Kohlenstoff oder einem Vorläufer von Kohlenstoff auf Zellulose-Basis und einer Keramik oder einem Vorläufer von Keramik,

- Unterwerfen jeder Anordnung aus Fasern einem Ziehen und Reißen, wobei Ziehen und Reißen eingestellt werden, um diskontinuierliche, zueinander parallele Fasern (12, 12') zu erhalten,

- intimes Mischen der Fasern mindestens zweier gerissener Anordnungen aus Fasern mit voneinander unterschiedlichen Arten, um einen Hybridfaden (14) zu erhalten, in welchem die diskontinuierlichen, gemischten Fasern zueinander parallel und ungezwirnt sind, wobei die Mischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlen stoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand wenigstens 15 Gew.-% der Fasermischung betragen und hochfeste Kohlenstoffasern bilden, welche eine Zugfestigkeit von wenigstens gleich 1500 MPa und einen Modul von wenigstens gleich 150 GPa aufweisen, und

- Umgeben der diskontinuierlichen, gemischten Fasern mit einem Umwicklungsfaden (16) aus einem flüchtigen Material, um die Integrität des erhaltenen Hybridfadens zu gewährleisten.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das intime Mischen der Fasern mittels Passage der gerissenen Anordnungen aus Fasern (12, 12') in einer Gill-Box durchgeführt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern, welche im Kohlenstoffzustand hochfeste Fasern sind, unter Fasern mit voroxidiertem Polyacrylnitril-Vorläufer und Fasern mit anisotropem Pech-Vorläufer ausgewählt werden.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand wenigstens 30 Gew.-% der Fasermischung betragen und hochfeste Kohlenstoffasern bilden.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand wenigstens 15 Gew.-% der Fasermischung betragen und Niedrigmodul-Kohlenstoffasern bilden, welche einen Elastizitätsmodul von höchstens gleich 100 GPa aufweisen.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermischung Fasern aus Kohlenstoff oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff aufweist, welche im Kohlenstoffzustand wenigstens 30 Gew.-% der Fasermischung betragen und Niedrigmodul-Kohlenstoffasern bilden.

28. Verfahren nach den Ansprüchen 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern, die im Kohlenstoffzustand Niedrigmodul-Fasern sind, unter den Fasern mit Phenol-Vorläufer, den Kohlenstoffasern mit isotropem Pech-Vorläufer und den Fasern mit Zellulose-Vorläufer ausgewählt werden.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Keramik oder aus einem Vorläufer von Keramik im Keramikzustand Fasern aus Siliziumcarbid sind.