DE68902562T2 - Kohlenstoffasern und verfahren zu deren herstellung. - Google Patents

Kohlenstoffasern und verfahren zu deren herstellung.

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Description

  • Die Erfindung betrifft Kohlefasern auf Pechbasis mit überlegenen Eigenschaften, die für Stoffe oder nichtgewebte Stoffe verwendbar sind.
  • Die erfindungsgemäßen Kohlefasern auf Pechbasis, die eigenartige Verdrillungen oder Verdrillungen und Schlingen besitzen, ergeben Voluminosität, die mit herkömmlichen Kohlefasern noch nicht erreicht wurde, und die daraus hergestellten nichtgewebten Stoffe weisen überlegene, formerhaltende Eigenschaft, Dimensionsstabilität, hitzeerhaltende Eigenschaft und Polsterungseigenschaft auf.
  • Die erfindungsgemäßen Kohlefasern auf Pechbasis geben einem Faden oder gesponnenem Garn eine überlegene Eigenschaft bezüglich des Schrumpfens, der schockabsorbierenden Eigenschaft, hitzeerhaltenden Eigenschaft und Polsterungseigenschaft.
  • Ohne Unterschied von Naturfasern oder künstlichen Fasern besitzen die meisten Fasern, die als Rohstoff für Kleidung verwendbar sind, Twists bzw. Verdrillungen oder Kräusel bzw. Wirbel. Es wird angenommen, daß solch eine Form eine Funktion bei der Verbesserung der Bearbeitbarkeit der Fasern besitzt und die Fähigkeit hat, luftgefüllte Hohlräume zu halten. Die meisten Fasern zum industriellen Zweck haben aber eine glatte Form ohne Kräusel bzw. Wirbel.
  • Insbesondere im Falle der Kohlefasern wurden bisher Fasern ohne Twists bzw. Verdrillungen oder Kräusel bzw. Wirbel hergestellt. Der Grund für diese Tatsache ist folgender. Bei der Herstellung der Kohlefasern aus Fasern eines hochmolekularen organischen Stoffes, wird die Karbonisierungsbehandlung gewöhnlich unter Streckung durchgeführt, um seine Festigkeit zu vergrößern. Und dadurch, daß das Strecken über eine lange Zeit vorgenommen wird, geht die Spannung, die die Fasern des organischen hochmolekularen Stoffes ursprünglich besessen haben, verloren. Da die Temperatur der plastischen Verformung von Kohlenstoff höher liegt, ist es andererseits schwer, Vorrichtungen zu konstruieren, die ein zweites Mal einen Twist bzw. Verdrillung oder Kräusel bzw. Wirbel bereitstellen.
  • Weiterhin ist im Falle der Kohlefasern auf Pechbasis die Karbonisierung unter Strecken unnötig. Aber da die Vorläuferfasern eine extrem niedrige Festigkeit besitzen, wird angenommen, daß die Bildung von Twists bzw. Verdrillungen und Kräuseln bzw. Wirbeln durch Krafteinwirkung auf die Fasern für die Fasern ein nicht zu tolerierendes Verfahren ist. Daher scheint bei der Qualitätskontrolle von Pechfasern eine derartige Tendenz vorzuliegen, daß, falls eine Deformation nicht gefunden wird, die auf die Existenz einer solchen Krafteinwirkung schließen läßt, die Qualität für gut befunden wird.
  • Kommen jedoch überwiegend Industriematerialien als Verwendung für Kohlefasern in Frage, gibt es keine klare Meinung darüber, ob glattes Garn am meisten zu bevorzugen ist, wie im Falle der Verwendung bei Faserverbundmaterialien. Es wird angenommen, daß es natürlich einen Fall gibt, bei dem Fasern, die nicht glatt sind, oder Garn, zu bevorzugen ist, wenn Stoffmaterialien wie nicht-gewebte Stoffe, Stoffe, die aus Garn gesponnen sind, oder dergleichen in Betracht kommen.
  • Die EP-A 0 199 567 beschreibt ein teilweise karbonisiertes oder im wesentlichen vollständig karbonisiertes, elastisches Fasergarn oder Fasertau mit einer federartigen Strukturanordnung und mit einem reversiblen Biegeausschlag von größer 1,2 : 1, das aus einem kohlestoffhaltigen Vorläufermaterial hergestellt wird, das stabilisiert ist und dann bei einer Temperatur, die hoch genug ist, um die Faser in eine federartige Struktur zu bringen, hitzebehandelt ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Problem der herkömmlichen Kohlefasern, die den anderen Kunstfasern in ihrer Bearbeitbarkeit auf Grund ihrer geraden Struktur ohne Twist bzw. Verdrillung oder Kräusel bzw. Wirbel weit unterlegen sind, zu lösen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Kohlefasern auf Pechbasis mit einer nicht-geraden Form, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie 2 bis 200 Twists bzw. Verdrillungen pro cm Länge besitzen, gelöst.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Kohlefasern auf Pechbasis wie oben beschrieben bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie Kräusel bzw. Wirbel besitzen.
  • Die erfindungsgemäßen Kohlefasern auf Pechbasis haben besondere Twists bzw. Verdrillungen oder Twists bzw. Verdrillungen und Kräusel bzw. Wirbel und erzeugen Voluminosität, was im Falle von herkömmlichen Kohlefasern noch nicht erzeugt wurde, und die nichtgewebten Stoffe, die daraus hergestellt werden, zeigen überlegene formerhaltende Eigenschaft, Dimensionsstabilität, hitzekonservierende Eigenschaften, sowie Polsterungseigenschaften.
  • Ein repräsentatives Beispiel der erfindungsgemäßen Kohlefasern ist in Fig. 1 und 2 durch Photographien gezeigt, die durch ein Elektronenmikroskop vom Raster-Typ aufgenommen wurden. Ein Beispiel für Spinndüsen, die zum Spinnen der erfindungsgemäßen Kohlefasern auf Pechbasis verwendet werden, ist in einer schematischen Querschnittszeichnung in Figur 3 gezeigt.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäßen Kohlefasern auf Pechbasis besitzen Twists bzw. Verdrillungen oder Twists bzw. Verdrillungen und Kräusel bzw. Wirbel.
  • Die Fasern werden nicht durch Spannungseinwirkung während der Karbonisierung gebrochen, besitzen im Unterschied zu herkömmlichen Kohlefasern Kräusel bzw. Wirbel, und sind sowohl in der Festigkeit und Dehnung überlegen.
  • Eines der Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kohlefasern ist durch Abkühlung der gesponnenen Pechfasern durch einen Gasstrom, der eine Reynolds-Zahl, bezogen auf den Durchmesser der Faser, von 1 bis 250 hat, und der auf die Stelle gerichtet wird, wo die Pechfasern noch vollständig koagulieren sollen, gekennzeichnet.
  • Die auf den Faserdurchmesser bezogene Reynolds-Zahl, wie hier bezeichnet, ist ein nach der folgenden Formel berechneter Wert Re (ohne Dimension).
  • Re = (Faserdurchm.) (Geschwindigkt. d. Gasstroms (Gasstromdichte)/(Gasstromviskosität)
  • Ein Kreuzungswinkel zwischen der Kühlflüssigkeit und den Fasern liegt vorzugsweise nahe bei 90º. Vorzugsweise ist er nicht kleiner als 30º. Die auf den Faserdurchmesser bezogene Reynolds-Zahl liegt vorzugsweise im Bereich von 4 bis 25.
  • Die Kühlflüssigkeit wird vorzugsweise nicht direkt auf die Oberfläche der Spinndüsen auffließen gelassen. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise eine Fluß-Richtplatte in der Nähe des Auslaßventils der Kühlflüssigkeit oder hinter den Faserreihen angebracht, um die Kühlflüssigkeit unter Umgehung der Spinndüsenoberfläche fließen zu lassen. Vorzugsweise wird die Kühlflüssigkeit fließen lassen, um die Laufrichtung der Fasern in einem möglichst langen Bereich zu umspülen, so daß die Koagulation der Pechfasern während dieses Kühlbereichs vervollständigt wird.
  • Vorzugsweise beginnt der Kühlbereich in einem Abstand von 3 mm oder mehr von der Spinndüse und endet innerhalb von 250 mm. Die Länge des Kühlbereichs beträgt vorzugsweise 20 mm oder mehr und 150 mm oder weniger.
  • Vorzugsweise wird während des Spinnvorgangs der Fasern auf Pechbasis ein gewisses Maß an Spannung ausgeübt. Daher werden die gekühlten Fasern vorzugsweise aufgewickelt, oder unter Verwendung von Saugdüsen langgezogen, und es wird eine Spinndüse mit großem Öffnungsdurchmesser verwendet. Der Durchmesser der Spinndüsenöffnung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,3 mm bis 2,5 mm und am bevorzugtesten im Bereich von 0,5 mm bis 1,2 mm.
  • Was das Spinnverfahren anbetrifft, so sind im Prinzip entweder ein herkömmliches Schmelzspinnverfahren, ein Schmelzspinnverfahren des Zentrifugaltyps und ein Schmelzspinnverfahren vom Schmelzblasetyp verwendbar. Im Falle des Schmelzblasetyps wird vorzugsweise irgendeine spezielle Kühlflüssigkeit zusätzlich zu denen, die zum Wegblasen des Pechs verwendet werden, eingeführt, um die Faserqualität zu kontrollieren. Da dies aber zu höheren Kosten führt, ist es auch erlaubt, die Richtung der Flüssigkeit, die zum Wegblasen des Pechs verwendet wird, durch Verwendung von Richtplatten zu verändern und zur Kühlung einen begleitenden Gasstrom einzuführen.
  • Vorzugsweise werden die fertigen Pechfasern aufgewickelt, oder durch Saugdüsen langgezogen. Aber an Stelle des Langziehens durch Saugdüsen ist es möglich, eine Zugkraft durch Drehen der Richtung der Kühlflüssigkeit unter Verwendung von Richtplatten oder dergleichen zu erzeugen.
  • Ein weiteres Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen Kohlefasern ist folgendes. In einem Schmelzspinnverfahren vom Schmelzblasetyp, in dem das Langziehen durch Fluß eines Hochgeschwindigkeitsgasstroms in der Nachbarschaft der Spinndüsenöffnungen durchgeführt wird, um Pechfasern durch Kühlung und Koagulation zu bilden, wird durch Ziehen Spannung auf die Pechfasern ausgeübt, während auf einer Seite des ausströmenden Pechstroms ein Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit und auf der anderen Seite ein Gasstrom mit niedriger Geschwindigkeit fließt. Während der nachfolgenden Schritte der Unschmelzbarkeitmachung und Karbonisierung tritt dann durch Krafteinwirkung Deformation ein, und es werden Twists bzw. Verdrillungen für die Fasern bereitgestellt.
  • Vorzugsweise wird eine Spinndüse, bei der rohrförmige Spinndüsenaustrittsöffnungen bereitgestellt werden, aus denen erhitzte Gasströme herausgeblasen werden, und eine Spinndüse, bei der die Spinndüsenaustrittsöffnungen für das Pech in den Gasstromaustrittsöffnungen exzentrisch angeordnet sind, verwendet.
  • Dieser Spinndüsentyp hat den Vorteil, daß die Twists bzw. Verdrillungen der Fasern leicht durch Kontrolle des Exzentrizitätausmaßes der Spinndüsenaustrittsöffnungen für das Pech variiert werden können. Im Falle einer Spinndüse, in der die Spinndüsenaustrittsöffnung für das Pech immer exzentrisch in der Gasstromaustrittsöffnung angeordnet ist, besteht leicht die Gefahr, daß während des Waschens Fehler auftreten und die Lebensdauer verkürzt wird. Entsprechend wird die Spinndüsenaustrittsöffnung für das Pech vorzugsweise fast in der Mitte der Gasstromaustrittsöffnung angeordnet und der Exzentrizitätsgrad durch Verschieben einer Platte, auf der die Spinndüsenaustrittsöffnung für das Pech bereitgestellt wird, und einer Platte, in der sich die Gasstromausstrittsöffnung befindet, kontrolliert.
  • Wie bei anderen Typen von Spinndüsen ist es möglich, die zu verwenden, bei denen die Spinndüsenaustrittsöffnungen für das Pech am spitzen Ende eine Düse mit einem messerschneideförmigen Querschnitt angeordnet sind und das erhitzte Gas aus einem messerschneideförmigen Ausblaseschlitz, der auf den beiden Düsenseiten bereitgestellt ist, herausgeblasen wird und das Pech, das aus den Spinndüsen herauskommt, zu ziehen und sehr genau zu zerteilen. In diesem Fall wird durch Veränderung von Rückdruck oder Austrittswiderstand (Schlitzbreite oder dergleichen) des Gasauslaßschlitzes, die Geschwindigkeit des Gasstroms, der mit dem Pechstrom in Kontakt tritt, geregelt.
  • Es ist möglich, die abgekühlten Pechfasern aufzurollen, sie durch Saugstrahlpumpen zu ziehen und sie in Dosen abzufüllen oder sie an ein Förderband abzugeben. Alternativ ist es möglich, sie durch Anwendung einer Saugkraft an der Rückseite eines löchrigen Bandes, wie ein Netzförderband, auf einem Förderband anzuhäufen.
  • Weiterhin gibt es ein anderes erfindungsgemäßes Schmelzspinnverfahren vom Schmelzblasetyp, bei dem rohrförmige Spinndüsenaustrittsöffnungen, aus denen das Pech herauskommt, in einer Austrittsöffnung zum Herausblasen des umlaufenden erhitzten Gases bereitgestellt werden. Verschiedene Vorrichtungen, die einen aus einer Austrittsöffnung herausgeblasenen Gasstrom zum Umlaufen bewegen, sind schon bekannt, aber wie in Abbildung 3 gezeigt, ist eine Austrittsöffnung mit einem Gewinde auf der Innenseite wegen der leichten Herstellung vorzuziehen.
  • Durch das Umlaufen des Gasstroms werden keine von der Austrittsöffnung weit entfernten Orte erreicht und die Kraft des Gasstrom dient nur zum Ziehen der Fasern. Der Pechstrom wird durch Ziehen in sehr kleine Portionen geteilt, gekühlt und koaguliert. Es ist möglich, die abgekühlten Pechfasern aufzurollen, sie durch Ejektor zu ziehen, sie in Dosen überzuführen, oder sie auf ein Förderband weiterzuleiten. Außerdem ist es möglich, sie auf einem Band durch Absaugen von der Rückseite eines porösen Bandes, wie eines Netzförderers, auf einem Band anzuhäufen.
  • Die durch diese Verfahren hergestellten Pechfasern werden nach einem üblichen Verfahren einer Umschmelzbarkeits- und Karbonisierungsbehandlung unterzogen, um erfindungsgemäße Kohlefasern mit Twists bzw. Verdrillungen oder Twists bzw. Verdrillungen und Kräusel bzw. Wirbel herzustellen.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Pech ist ein Hocherweichungspech mit einem Erweichungspunkt von 180ºC oder höher, vorzugsweise 235ºC oder höher.
  • Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen erläutert, sie sollen jedoch den Umfang nicht begrenzen.
  • Beispiel 1
  • Das Spinnen wurde unter Verwendung einer Spinndüse mit Gasstromöffnungen von 1,0 mm Durchmesser, in die rohrförmige Pechextruderaustrittsöffnungen mit einem Innendurchmesser von 0,3 mm und einem Außendurchmesser von 0,6 mm eingepaßt sind und durch Ziehen von geschmolzenem Pech durch Herausblasen erhitzter Luft aus dem Umfang der rohrförmigen Austrittsöffnungen durchgeführt. Das Kühlen wurde durch horizontales Herausblasen von Luft in einer Position von 5 mm bis 60 mm unterhalb der Spinndüse durchgeführt.
  • Als Pechrohstoff wurde ein Pech auf Petroleumbasis mit einem Erweichungspunkt von 285ºC und einem optisch anisotropen Anteil von 100% verwendet. Für den Spinnprozeß wurden die folgenden Bedingungen übernommen.
  • Fließgeschwindigkt. d. Pechflusses 12 g/min.
  • Pechtemperatur: 320ºC
  • Heißgasgeschwindigkeit (Luft): 0,43 kg/min.
  • Heißgastemperatur (Luft): 420ºC
  • Heißgasdruck (Luft): 2,45 bar (1,5 kg/cm² G)
  • Spinnöffnung (Öffnung für Pechaustritt): 0,3 mm · 74 Düsen
  • Gasaustrittsöffnung: 1,0 mm
  • Spinndüsentemperatur: 420ºC
  • Düsendruck ohne Pechzufuhr: -5,30 kPa (-540 mm H&sub2;O)
  • Fließgeschwindigkt. d. Kühlluft: 12 m/sek.
  • Kühllufttemperatur: 22ºC
  • Re-Zahl basierend auf dem Faserdurchmesser: 6,2
  • Nach 6-stündigem kontinuierlichem Spinnen wurden die sich ergebenden nichtgewebten Stoffmaterialien einer Unschmelzbarkeitsbehandlung und Karbonisierung nach einem herkömmlichen Verfahren unterzogen. Durch Probenahme der sich ergebenden nichtgewebten Kohlefaserstoffe an 10 zufällig ausgewählten Stellen, wurde die Fasergestalt untersucht. Durch Beobachtung mit einem Elektronenmikroskop vom Raster-Typ wurde herausgefunden, daß die Fasern durchschnittlich 12 Twists bzw. Verdrillungen auf 1 cm besaßen. 95% der Faserlängen liegen im Bereich von 5-40 mm, und 85% der Faserdurchmesser liegen im Bereich von 5-8 um. Die Kornzahl lag bei 11 auf 10 g. Diese nichtgewebten Stoffmaterialien waren im Vergleich zu herkömmlichen nichtgewebten Kohlefaserstoffen weicher, höher in ihrer Kompressionselastizität und hinsichtlich ihrer hitzeerhaltenden Eigenschaft überlegen.
  • Beispiel 2
  • Das Spinnen wurde unter Verwendung derselben Austrittsöffnung und desselben Pechs wie in Beispiel 1 durchgeführt. Jedoch wurde die Reynold-Zahl der Kühlluft verändert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Reynolds-Zahl der Kühlungsluft und Kohlefasereigenschaften (nach Karbonisierung) Versuchs-Nr. Re-Zahl Anzahl der Twists bzw. Verdrillungen Drehung/cm durchschnittl. Faserlänge (mm) durchschnittl. Faserdurchmesser (um) Spinnzustand gut normal schlecht
  • Beispiel 3
  • Als rohes Pechmaterial wurde dasselbe Pech wie in Beispiel 1 verwendet. Das Spinnen wurde unter Verwendung einer Spinndüse mit 200 Spinnöffnungen von 2,5 mm Durchmesser auf je 5 Reihen konzentrischer Kreise durchgeführt. Die Spinndüsentemperatur betrug 310ºC. Das Abkühlen wurde unter Verwendung einer Umluftabkühlvorrichtung mit einem Auslaßteil an einer Stelle, die 5-75 mm unterhalb der Spinndüse lag, durchgeführt. Die Reynolds-Zahl, bezogen auf den Durchmesser der Faser, der von der äußersten Kreisreihe gesponnen wurde, wurde auf 9,8 eingestellt. Nach Aufwicklung auf einen Spulenkörper mit einer Aufwickelrate von 250 m/min. wurden die Unschmelzbarkeits- und Karbonisierungsbehandlung nach einem herkömmlichen Verfahren durchgeführt.
  • Die resultierenden Kohlefasern hatten eine Festigkeit von 226 MPa (230 kg/mm²), eine Dehnung von 0,7%, einen Twist bzw. eine Verdrillung von 18 Drehungen/cm und die Zahl der Kräusel bzw. Wirbel war 6,2/cm. Durch Schneiden dieser Fasern in eine Faserlänge von 38 mm, konnte gesponnenes Garn unter Verwendung einer herkömmlichen Spinnmaschine hergestellt werden. Das resultierende gesponnene Garn wies eine hohe Voluminosität, eine hohe Dehnung und eine hohe Kompressionseigenschaft auf.
  • Beispiel 4
  • Das Schmelzblasespinnen des Pechs wurde unter Verwendung einer Spinndüse durchgeführt, die durch Einfügen einer rohrförmigen Spinndüsenaustrittsöffnung für das Pech mit einem äußeren Durchmesser von 0,6 mm und einem inneren Durchmesser von 0,3 mm in eine Ausblaseöffnung für Heißluft mit einem Durchmesser von 1,0 mm hergestellt war. Die Spinndüse wurde mit einer Platte hergestellt, die Ausblaseöffnungen für Heißluft besitzt, wobei die Platte relativ zu den anderen Teilen der Spinndüse durch Gleiten auf Schrauben bewegt werden konnte. Durch diesen Mechanismus wurde das Spinnen durchgeführt, indem das Zentrum der Spinndüsenaustrittsöffnung für das Pech um 0,18 mm exzentrisch zum Zentrum der Luftausblaseöffnung gelegt wurde. Was das rohe Pechmaterial betrifft, wurde ein hocherweichendes, isotropes Pech mit einem Erweichungspunkt von 238ºC verwendet. Die Spinnbedingungen waren wie folgt.
  • Fließgeschwindigkt. d. Pechflusses: 8 g/min.
  • Pechtemperatur: 275ºC
  • Heißluftgeschwindigkeit: 0,84 kg/min.
  • Heißlufttemperatur: 368ºC
  • Heißluftdruck: 3,0 bar (2,1 kg/cm² G)
  • Spinnöffnung: 0,3 mm · 48 Düsen
  • Spinndüsentemperatur: 368ºC
  • Nach 6-stündigem ununterbrochenem Spinnen wurden die resultierenden Stoffmaterialien aus nichtgewebten Pechfasern einer Unschmelzbarkeitsbehandlung und Karbonisierung unterzogen. Die Struktur der Faser wurde durch Zufallprobenahme der resultierenden nichtgewebten Kohlefaserstoffe an 10 Stellen untersucht.
  • Durch Beobachtung mit einem Elektronenmikroskop vom Raster-Typ wurde herausgefunden, daß die Fasern im Durchschnitt 9 Twists bzw. Verdrillungen auf 1 cm, sowie 3 Kräusel bzw. Wirbel auf 1 cm besitzen und daß 95% der Faserlängen im Bereich von 5-40 mm und 85% der Faserdurchmesser im Bereich von 5-8 um liegen. Die Kornzahl betrug 10 auf 10 g.
  • Beispiel 5
  • Das Schmelzblasespinnen des Pechs wurde unter Verwendung einer Spinndüse, die durch Einführen der tubusförmigen Spinndüsenaustrittsöffnung für das Pech mit einem äußeren Durchmesser von 0,6 mm und einem inneren Durchmesser von 0,3 mm in die Austrittsöffnung mit spiralförmiger Rille zum Ausblasen der Luft hergestellt wurde, durchgeführt. Die spiralförmige Rille besitzt eine Tiefe von 0,4 mm, der äußere Durchmesser der Schraube (äußerer Durchmesser des Rillentals) war 1,2 mm und der innere Schraubendurchmesser (Durchmesser des Rillengipfels) war 0,8 mm.
  • Was das rohe Pechmaterial betrifft, so wurde dasselbe Pech wie in Beispiel 1 verwendet. Die Bedingungen zum Spinnen waren wie folgt.
  • Fließgeschwindigkeit des Pechflusses: 12 g/min.
  • Pechtemperatur: 320ºC
  • Heißluftrate: 0,86 kg/min.
  • Heißlufttemperatur: 420ºC
  • Heißluftdruck: 3,0 bar (2,1 kg/cm²)
  • Spinnöffnungen: 0,3 mm · 74 Düsen
  • Spinndüsentemperatur: 420ºC
  • Nachdem der Spinnvorgang kontinuierlich 6 Stunden lang durchgeführt wurde, wurden die resultierenden glatten Pechfaserstoffe einer Unschmelzbarkeitsbehandlung sowie Karbonisierung unterzogen. Die Zufallsprobennahme der resultierenden glatten Kohlefaserstoffmaterialien wurde an 10 Stellen durchgeführt. Die Faserform wurde untersucht.
  • Durch Beobachtung mittels eines Elektronenmikroskops vom Raster-Typ wurde herausgefunden, daß die Fasern im Durchschnitt 11 Twists bzw. Verdrillungen auf 1 cm besaßen. 95% der Faserlängen liegen im Bereich von 5-40 mm, und 85% der Faserdurchmesser liegen im Bereich von 5-8 um. Die Kornzahl betrug 13 auf 10 g.
  • Funktion und Effektivität der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft Kohlefasern auf Pechbasis, die als Kohlefasern zur Verwendung für nichtgewebte Stoffmaterialien oder Stoffmaterialien überlegene Eigenschaften zeigen.
  • Die erfindungsgemäßen Kohlefasern auf Pechbasis geben einem Faden oder gesponnenem Garn eine überlegene Eigenschaft bezüglich der Schrumpfung, der schockabsorbierenden Eigenschaft, der hitzekonservierenden Eigenschaft und der Polsterungseigenschaft. Ein resultierendes gesponnenes Garn zeigt überlegene Eigenschaften als Filtermaterial und für stopfbüchsenpackungsmaterial.

Claims (2)

1. Kohlenstoffasern auf Pechbasis mit einer nicht-geraden Form, dadurch gekennzeichnet, daß sie 2 bis 200 Twists pro cm Länge besitzen.
2. Kohlenstoffasern auf Pechbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Kräusel bzw. Wirbel besitzen.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0387829B1 (de) * 1989-03-15 1996-01-17 PETOCA Ltd. Kohlenstoffasern und nichtgewebte Textilmaterialien
US5536486A (en) * 1989-03-15 1996-07-16 Petoca Ltd. Carbon fibers and non-woven fabrics
CA2855747A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-23 Toray Industries, Inc. Fiber-reinforced composite material and process for producing fiber-reinforced composite material
CN106480606A (zh) * 2016-10-21 2017-03-08 天津工业大学 一种碳纤维用木质素基纤维毡的制备方法
CN114232215B (zh) * 2021-12-20 2022-11-29 西安工程大学 一种具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布的制备方法及应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0670286B2 (ja) * 1985-04-18 1994-09-07 ザ ダウ ケミカル カンパニ− 炭素質繊維
JPS62263359A (ja) * 1986-05-09 1987-11-16 大日本インキ化学工業株式会社 炭素繊維断熱材

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JPH01239044A (ja) 1989-09-25
EP0336144A1 (de) 1989-10-11

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