NÄHGARN UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES NÄHGARNS

Beschreibung

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nähgarn sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Nähgarns. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Nähgarn nach Art eines Stapelfasergarns aus Carbon und insbesondere ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren auch Maßnahmen zur Verbesserung der Eigenschaften von CF-Rovings und CF-Stapelfasergarnen, insbesondere für den Einsatz in Einbettung in Elastomeren, Thermoplasten und/oder Duroplasten, z.B. Phenolharzen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Bei der Herstellung, Verarbeitung und Verwendung von Garnen und insbesondere von Nähgarnen, also von Garnen, die in Nähprozessen eingesetzt und verwendet werden, treten aufgrund der zu Grunde liegenden Ausgangsmaterialien und deren Eigenschaften häufig Beschränkungen und andere Umstände auf, die nicht toleriert werden können.

[0003] Dies betrifft Aspekte der statischen und/oder dynamischen Belastbarkeit und der inneren und äußeren Reibung sowie damit im Zusammenhang stehende Folgeerscheinungen, z.B. aufgrund von innerer und äußerer Reibung sich ergebende Beeinflussungen des Garns oder Nähgarns hinsichtlich Struktur und Eigenschaften selbst, aber auch Aspekte der mit der Reibung in Zusammenhang stehenden Kontamination des Garns oder der Anwendungsumgebung durch Abrieb und dergleichen. EP-A-2 147 776 zeigt ein Nähgarn (d.h. Anbringungsfaden) welches als Spinnfasergarn aus einem Stapelfasermaterial aus Stapelfasern ausgebildet ist, welches mit oder aus Carbonfasermaterialien ausgebildet ist und bei welchem die mit einem oder mehreren Beschichtungsmaterialien und/oder Imprägniermaterialien beschichtet bzw. imprägniert sind. EP-A-2 160 072 zeigt ein ähnliches Nähgarn. US-A-2007/0148455 beschreibt ein Garn, der auch zum Nähen verwendet werden kann, welches als Spinnfasergarn aus einem Stapelfasermaterial ausgebildet ist, welches mit oder aus carbonisierte PAN Fasern ausgebildet ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Nähgarn sowie entsprechende Herstellungsverfahren anzugeben, bei welchen auf einfache und gleichwohl zuverlässige Art und Weise und insbesondere bei einfacher Verarbeitbarkeit ein möglichst konstantes Eigenschaftenprofil des Nähgarns gewährleistet werden kann.

[0005] Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Nähgarn erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, sowie bei einem Verfahren zum Herstellen eines Nähgarns erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0006] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Nähgarn geschaffen, welches als Spinnfasergarn aus einem Stapelfasermaterial mit oder aus Stapelfasern - ausgebildet ist und welches mit oder aus einem oder mehreren Carbonfasermaterialien ausgebildet ist.

[0007] Es ist somit ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Nähgarn dadurch mit einem besonders konstanten Eigenschaftenprofil auszubilden, dass dieses auf der Grundlage eines oder nach Art eines Stapelfasergarns ausgebildet ist oder wird, wobei dieses Stapelfasergarn und letztlich das Nähgarn selbst mit oder aus einem oder mehreren Carbonfasermaterialien ausgebildet ist bzw. wird.

[0008] Carbonfasern haben sich in der chemischen und physikalischen Verfahrenstechnik und auf vielen technischen Anwendungsgebieten als besonders vorteilhaft erwiesen, weil sie in ihrem Eigenschaftenprofil auf besonders geeignete und konstante Art und Weise eingestellt werden können und als solche hinsichtlich ihrer mechanischen, thermischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften von besonderem Vorteil in vielen Einsatzgebieten sind.

[0009] Die Stapelfasern als Einzelfasern sind in ihrer Gesamtheit ganz oder teilweise mit einem oder mehreren Beschichtungsmaterialien und/oder Imprägniermaterialien beschichtet bzw. imprägniert.

[0010] Das Stapelfasergarn kann ganz oder teilweise aus einem Multifilamentgarn oder -roving, insbesondere aus einem Multifilamentcarbonroving gewonnen sein oder werden.

[0011] Das Stapelfasergarn kann dabei insbesondere ganz oder teilweise aus einem streckgerissenen und/oder geschnittenen Multifilamentgarn oder -roving, insbesondere aus einem streckgerissenen Multifilamentcarbonroving gewonnen sein oder werden.

[0012] Ferner kann das Stapelfasergarn auch ganz oder teilweise aus einem textilen Flächengebilde, einem Gelege, insbesondere einem Carbongelege, einem Gewebe, insbesondere einem Carbongewebe, und/oder deren Kombinationen gewonnen sein oder werden.

[0013] Denkbar ist dabei insbesondere die Verwendung recycelter Materialien.

[0014] Darüber hinaus kann das Stapelfasergarn mit oder aus Filamenten oder Filamentabschnitten mit einer Länge im Bereich von etwa 10 mm bis etwa 250 mm gebildet sein.

[0015] Es bieten sich also verschiedene Möglichkeiten an, auf deren Grundlage des zu Grunde liegende Stapelfasergarn für ein Nähgarn weitergebildet werden kann.

[0016] Sämtliche Aspekte sind natürlich auch auf Multifilamentgarne oder Multifilamentrovings und deren Umgestaltung, z.B. deren Einbringung in ein umgebendes Matrixmaterial, z.B. aus einem Elastomer, Thermoplast und/oder Duroplast, z.B. einem Phenolharz anwendbar, wobei insbesondere eine Imprägnierung und/oder Beschichtung, z.B. durch Beschlichten oder nach Art einer Beschlichtung, geeignet sind, Aspekte der statischen und/oder dynamischen Belastung, der inneren und/oder äußeren Reibung und/oder der Einbettung in sowie Wechselwirkung mit dem einbettenden Matrixmaterial und somit der Übertragung von Kraft, Schub und Druck vorteilhaft zu entwickeln.

[0017] Das Stapelfasergarn kann mit oder aus Filamenten oder Filamentabschnitten auf der Grundlage von Glasmaterialfasern, Acrylmaterialfasern, Polyesterfasern, Polyamidfasern, Basaltmaterialfaser und/oder deren Kombinationen ausgebildet sein oder werden, als ein oder nach Art eines Hybrids, vorzugsweise mit einem Carbonfaseranteil im Bereich von mehr als 10 %.

[0018] Die Beschichtung und/oder die Imprägnierung mit dem Beschichtungsmaterial bzw. dem Imprägniermaterial kann durch Beschlichten und insbesondere als Beschlichtung ausgebildet sein oder werden.

[0019] Die erfindungsgemäß vorgesehenen Grundprinzipien sind auch auf andere Fasertypen als Carbonfasern und Stapelfasern anwendbar, insbesondere hinsichtlich der Beschichtung und/oder Imprägnierung.

[0020] Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung werden die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien auch bei entsprechenden Herstellungsverfahren in vorteilhafter Weise eingebracht.

[0021] Die vorliegende Erfindung schafft also einerseits auch ein Verfahren zum Herstellen eines Nähgarns, bei welchem das Nähgarn als Spinnfasergarn aus einem Stapelfasermaterial mit oder aus Stapelfasern - ausgebildet wird und bei welchem das Nähgarn mit oder aus einem oder mehreren Carbonfasermaterialien ausgebildet wird.

[0022] Dabei werden die Stapelfaser als Einzelfasern in ihrer Gesamtheit ganz oder teilweise mit einem oder mehreren Beschichtungsmaterialien und/oder Imprägniermaterialien beschichtet bzw. imprägniert.

[0023] Das Stapelfasergarn kann verfahrensmäßig ganz oder teilweise aus einem Multifilamentgarn oder -roving, insbesondere einem Multifilamentcarbonroving gewonnen werden.

[0024] Dabei kann das Stapelfasergarn ganz oder teilweise aus einem streckgerissenen und/oder geschnittenen Multifilamentgarn oder -roving, insbesondere einem streckgerissenen und/oder geschnittenen Multifilamentcarbonroving gewonnen werden, wobei der Vorgang des Streckreißens und/oder Schneidens insbesondere in das Verfahren integriert ausgebildet sein kann.

[0025] Andererseits kann das Stapelfasergarn ganz oder teilweise aus einem textilen Flächengebilde, einem Gelege, insbesondere einem Carbongelege, einem Gewebe, insbesondere einem Carbongewebe, und/oder deren Kombinationen gewonnen werden, z.B. auch im Rahmen eines Recyclingprozesses.

[0026] Die Filamente oder Filamentabschnitte für das Stapelfasergarn können mit einer Länge im Bereich von etwa 10 mm bis etwa 250 mm ausgebildet werden.

[0027] Das Stapelfasergarn kann - neben den carbonbasierten Materialien - mit oder aus Filamenten oder Filamentabschnitten auf der Grundlage von Glasmaterialfasern, Acrylmaterialfasern, Polyesterfasern, Polyamidfasern und/oder deren Kombinationen ausgebildet werden, als ein oder nach Art eines Hybrids, vorzugsweise mit einem Carbonfaseranteil im Bereich von mehr als 10 %.

[0028] Verfahrensmäßig können die Beschichtung und/oder Imprägnierung mit dem Beschichtungsmaterial bzw. dem Imprägniermaterial durch Beschlichten und insbesondere als Beschlichtung ausgebildet werden.

[0029] Diese und weitere Aspekte werden beispielhaft auf der Grundlage der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0030] 

Fig. 1A - D

zeigen in schematischer und geschnittener Querschnittsansicht verschiedene Ausführungsformen des Nähgarns.

Fig. 2

ist ein schematisches Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Nähgarns zeigt.

Fig. 3, 4

sind schematische Blockdiagramme, die Detailaspekte von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Nähgarns erläutern.

DETAILBESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0031] Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreiben. Sämtliche Ausführungsformen der Erfindung und auch ihre technischen Merkmale und Eigenschaften können einzeln isoliert oder wahlfrei zusammengestellt miteinander beliebig und ohne Einschränkung kombiniert werden.

[0032] Strukturell und/oder funktionell gleiche, ähnliche oder gleich wirkende Merkmale oder Elemente werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall wird eine detaillierte Beschreibung dieser Merkmale oder Elemente wiederholt.

[0033] Zunächst wird auf die Zeichnungen im Allgemeinen Bezug genommen.

[0034] Die vorliegende Erfindung betrifft Stapelfasergarne aus Carbon und deren Herstellung sowie Verfahren und Möglichkeiten zur Verbesserung der Eigenschaften von CF-Rovings und CF-Stapelfasergarne, insbesondere auch für den Einsatz in Elastomeren, Thermoplasten und Duroplasten, z.B. in Phenolharzen.

[0035] Dies führt im Prozess zu Zugkräften, die sich negativ auf das fertige Produkt auswirken können. Durch die Belastungen können die Filamente 20 beschädigt und somit die mechanischen Festigkeiten herabgesetzt werden. Es können sich auch Prozessstörungen herausbilden, z.B. im Zusammenhang mit einem Garnriss oder dergleichen.

[0036] Mit Hilfe einer Drehung im Garn 10 kann die Oberfläche vergrößert werden, diese Drehung dient zum Schutz des Garnverbundes. Jedoch ist auch hier die Verarbeitung nur eingeschränkt möglich. Die Filamentgarne haben eine sehr hohe Festigkeit, jedoch eine niedrige Dehnung. Stellt man hingegen ein Stapelfasergarn her, d.h. Spinnfasergarn 10 aus Stapelfasern 20 mit begrenzter Länge, so lässt sich ein Garn 10 mit höherer Dehnung herstellen.

[0037] Als Rohstoff für das streckgerissene Stapelfasergarn kann ein Carbonroving mit hoher Filamentanzahl verwendet werden. Die Herstellung eines 1K-Rovings mit einem Filamentdurchmesser von oder unter 6 µm ist dagegen sehr kostenintensiv.

[0038] Kohlenstofffasern weisen eine hohe Festigkeit, aber leider auch eine geringe Duktilität auf. Aus diesem Grund können Kohlenstofffasern in textilen Prozessen nur vergleichsweise langsam und unter vergleichsweise hohem Aufwand verarbeitet werden.

[0039] Es ist unter anderem auch ein Ziel der Erfindung, eine Beschichtung für Kohlenstofffasern 20, Garne 10 aus streckgerissenen Fasern 20 oder Panox 20, sowie weiterer spröder Fasern anzugeben, die die Verarbeitungseigenschaften verbessern.

[0040] Die Verbesserung kann unter anderem auch anhand des Faserabriebs, der Anzahl an Fandenbrüchen, sowie der Verarbeitungsgeschwindigkeit gemessen werden. Hierbei wird dann in Folge auch bei den Näh- und Wirkprozessen eine Verbesserung erzielt. Derartig beschlichtete Garne können effektiver Verwoben werden, was unter anderem einen höhere Produktivität zur Folge hat.

[0041] Eine Ausführungsform eines möglichen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens kann folgende Schritte aufweisen:

1. Streckreißen und/oder Schneiden eines Multifilamentrovings, z.B. eine Rovings von über 48K, oder von textilen Flächengebilden, z.B. Recyclingmaterial aus Carbongelege oder -gewebe zu Filamenten, die eine Länge im Bereich von 10 - 250 mm haben.

2 Auflösen, Parallelisieren in einer Karde.

3. Herstellung eines Bandes in einer Strecke.

4. Gegebenenfalls und in Abhängigkeit von einem einzusetzenden Spinnverfahren, Weiterverarbeitung zu einer Flyerlunte.

5. Garnherstellung durch Spinnen, z.B. mit Hilfe einer Ringspinnmaschine, Rotorspinnmaschine oder einer Friktionspinnmaschine.

6. Zwirnherstellung, z.B. zu einem Zweifachzwirn.

7. Optionale Avivierung mit Textilhilfsmittel zur Verbesserung des Haft-/Gleitverhaltens, der Herabsetzung der statischen Reibung, der Erhöhung der dynamischen Reibung, dem thermischen Schutz sowie der Verbesserung des Faserreibverhaltens und Erhöhung der Dehnung.

[0042] Eine Ausführungsform der Oberflächenbehandlung kann erfindungsgemäß auf folgenden Aspekten beruhen:
Die Verwendung einer elastischen Schlichte mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur zur Beschichtung von Fasern 20 und Garnen 10 führt zu einer geeigneteren Oberfläche, die eine verbesserte Verarbeitbarkeit gewährleistet.

[0043] Als besonders geeignet haben sich unter anderem selbstvernetzende carboxylierte Styrol-Butadien-Copolymere erwiesen, die in einem thermischen Trocknungsprozess vernetzen.

[0044] Neben einer sehr glatten Oberfläche, stellt insbesondere die elektrische Kontaktierbarkeit der Fasern eine interessante Eigenschaft dar. Hier ist der Einsatz als Heizleiter in Fördereinrichtungen, als oder bei Schläuchen, Förderbändern, heizbaren Flächengebilden, usw. denkbar.

[0045] Aufgrund der Flexibilität wird eine sanfte Schubübertragung zwischen den Fasern 20 und damit eine gute Krafteinleitung in den gesamten Strang 10 oder das gesamt Garn 10 gewährleistet.

[0046] Dieses Vorgehen eignet sich gleichfalls zur Behandlung aller Fasertypen, insbesondere aber von Kohlenstoff- und Keramikfasern.

[0047] Weiterhin kann so auch eine gute Kompatibilität zu Elastomermatrizen gewährleistet werden.

[0048] Im Hinblick auf die Verbesserung von Eigenschaften von CF-Rovings und CF-Stapelfasergarnen, insbesondere für den Einsatz in Elastomeren oder Thermoplasten, wird insbesondere die Verbesserung der Prozesseigenschaften durch Abriebverminderung und/oder Abriebvermeidung realisiert, insbesondere bei Strukturen, die Entstehen durch Flechten, Nähen, Weben oder dergleichen.

[0049] Die Vermeidung von Reibung zwischen Einzelfilamenten, die auch als innere Reibung bezeichnet wird, wird ermöglicht durch eine teilweise oder vollständige Beschichtung, Imprägnierung und/oder Umhüllung eines jeweiligen Einzelfilaments oder Abschnitts eines Einzelfilaments mit einem Thermoplast oder einem entsprechenden anderen Material, welches die Reibung vermindert. Dadurch wird eine verbesserte Standfähigkeit erreicht, insbesondere bei dynamischer Beanspruchung. Dies kann in der Anwendung z.B. Aufzugseile, Treibriemen, Förderbänder oder dergleichen betreffen.

[0050] Des Weiteren ist durch die Imprägnierung, Beschichtung und/oder Umhüllung auch eine verbesserte Einbindung eines CF-Rovings, CF-Stapelfasergarns oder der jeweiligen Einzelfilamente in Matrixsystemen, z.B. aus Gummi, Thermoplast und/oder Duroplast, möglich. Ferner kann durch eine derartige Imprägnierung, Einbettung und/oder Beschichtung auch eine Verbesserung der Übertragung von Kraft, Schub und/oder Druck erreicht werden.

[0051] Erfindungsgemäß werden dazu entsprechende Verfahren des Einbringens thermoplastischer Fasern 20 und/oder Materialien in Endlosrovings oder Filamentgarne beschrieben. Da derartige Prozesse auch unter Zuführung von Wärme ablaufen können, wird bei derartigen Ausführungsformen erreicht, dass der Thermoplast schmilzt und die CF-Filamente komplett einbindet. Die komplette Einbindung und der Schutz der Filamente 20 oder Filamentabschnitte 20 verringert die innere Reibung untereinander und erhöht somit die dynamische Festigkeit des Produkts.

[0052] Eine Imprägnierung 40 und/oder Beschichtung 30 der Fasern 20, Fasergruppen 25 oder des Garns 10 als Ganzes reduzieren oder verhindern einerseits die Staubentstehung durch Abrieb, andererseits aber auch die Anhaftung entstehenden oder vorhandenen Staubs an den Fasern 20, den Fasergruppen 25 oder dem Garn 10 als Ganzes.

[0053] Nun wird im Detail auf die Zeichnungen Bezug genommen.

[0054] Die Fig. 1A bis 1D beschreiben in schematischer Querschnittsansicht verschiedene Ausführungsformen eines Nähgarns 10.

[0055] Bei der Ausführungsform der Fig. 1A (nicht erfindungsgemäß) ist in schematischer Querschnittsansicht eine Gruppe 25 oder ein Bündel 25 einzelner Filamente 20 oder Fasern 20 aus einem Fasermaterial 20' dargestellt, die als Gruppe 25 oder Bündel 25 nach einem entsprechenden Spinnprozess ein Garn 10 und insbesondere ein Nähgarn 10 bilden.

[0056] Dabei ist erfindungswesentlich, dass es sich bei den eigentlichen Fasern 20 um Stapelfasern handelt, also um Faser- oder Filamentabschnitte mit endlicher Länge, die über einen Spinnprozess miteinander versponnen sind oder werden. Das Material 20' der zugrunde liegenden Fasern 20 oder Filamente 20 ist ein Kohlenstoffmaterial oder Carbonmaterial, so dass die Filamente 20 oder Fasern 20 als Kohlenstofffasern oder Carbonfasern in engerem oder weiterem Sinne bezeichnet werden können.

[0057] Bei der Ausführungsform der Fig. 1B sind die einzelnen Fasern oder Filamente 20 an ihrer Oberfläche 20a, also der Mantelfläche 20a der Fasern 20 oder Filamente 20, mit einer Beschichtung 30 aus einem Beschichtungsmaterial 30' ausgebildet.

[0058] Bei der Ausführungsform der Fig. 1C sind die einzelnen Fasern 20 oder Filamente 20 über ihre Oberfläche 20a, also über ihre Mantelfläche 20a mit einer Imprägnierung 40 mit einem Imprägniermaterial 40' ausgebildet. Das bedeutet, dass das Imprägniermaterial 40' in die Oberfläche 20a der Fasern 20 oder Filamente 20 eindringt oder eingedrungen ist, um dort eine Oberflächenmodifikation zu bewirken.

[0059] Die Darstellungen der Fig. 1B mit der Beschichtung 30 und der Fig. 1C mit der Imprägnierung 40 stellen extreme Sichtweisen der in der Realität zu erwartenden Verhältnisse dar. In der Regel werden Mischvorgänge ablaufen, sobald ein Beschichtungsmaterial 30' oder ein Imprägniermaterial 40' auf die Oberfläche 20a einer jeglichen Faser 20 oder eines jeglichen Filaments 20 aufgebracht wird. Das bedeutet, dass die aufgebrachten Materialien 30', 40' einerseits eine Beschichtung 30, andererseits aber auch eine Imprägnierung 40 realisieren oder bewirken werden.

[0060] Bei der Ausführungsform der Fig. 1D (nicht erfindungsgemäß) ist die Gruppe 25 oder das Bündel 25 der Mehrzahl Fasern 20 oder Fasersegmente 20 in einer Einbettung 50 mit oder aus einem Einbettungsmaterial 50' eingebettet, so dass die Fasern 20 oder Faserabschnitte 20 nicht mehr individuell oder einzeln mit ihrer Oberfläche 20a in Erscheinung treten.

[0061] Selbstverständlich können die im Zusammenhang mit den Ausführungsformen der Fig. 1B und 1C diskutierten Aspekte auch mit der Einbettung 50 kombiniert werden, indem z.B. mit einer Beschichtung 30 oder einer Imprägnierung 40 ausgebildete Fasern 20 oder Faserabschnitte 20 als Gruppe 25 insgesamt in einer Einbettung 50 eingebettet werden.

[0062] Die Fig. 2 zeigt nach Art eines schematischen Flussdiagramms Aspekte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Nähgarns 10.

[0063] Nach einem vorbereitenden Schritt S0 werden in einem Folgeschritt S1 Stapelfasern oder ein Stapelfasermaterial bereitgestellt.

[0064] In einem Zwischenverarbeitungsschritt S2 wird das bereitgestellte Stapelfasermaterial optional zwischen verarbeitet, um z.B. eine bestimmte Ordnung der Stapelfasern aufzulösen oder herzustellen oder eine Oberflächenbehandlung oder dergleichen durchzuführen. Dieser Schritt des Zwischenverarbeitens S2 ist jedoch optional und nur bei bestimmten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens vorzusehen, d.h. nicht bei jeder Ausführungsform der Erfindung zwingend.

[0065] Danach folgt der Schritt des eigentlichen Herstellens des Nähgarns 10, nämlich ein Prozess des Spinnens S3 der bereitgestellten und gegebenenfalls zwischen verarbeiteten oder zwischen behandelten Stapelfasern.

[0066] Es kann sich dann ein Nachverarbeitungsschritt anschließen, bei welchem das sich so ergebende Produkt als Vorgarn aufgefasst, z.B. noch oberflächenbehandelt und/oder in eine Einbettung 50 eingebracht wird.

[0067] Der abschließende Schritt S5 beendet das Verfahren.

[0068] Die Fig. 3 zeigt Teilaspekte des Schritts S1 des Bereitstellens der Stapelfasern oder des Stapelfasermaterials.

[0069] Dabei wird bei der hier vorgestellten Ausführungsform zunächst ein Roving, z.B. im Sinne eines Multifilamentrovings auf der Grundlage eines Kohlenstofffasermaterials oder Carbonfasermaterials, gegebenenfalls aber auch auf der Grundlage anderer Fasermaterialien, in einem ersten Teilschritt T1 bereitgestellt.

[0070] Dann schließt sich ein Prozess T2 des so genannten Streckreißens und/oder Schneidens an, bei welchem die an sich endlosen Einzelfilamente des Rovings in mehr oder weniger definierter Art und Weise in Faser- oder Filamentsegmente oder -abschnitte unterteilt wird. Dieses unterteilte Material bildet dann das Ausgangsmaterial für die Weiterverarbeitungsprozesse.

[0071] Alternativ dazu kann z.B. auch bereits vorgelegtes Faserabschnittsmaterial vorgesehen werden, welches z.B. aus einem Recyclingprozess stammt und Fasermaterialabfälle, z.B. in filzartiger Art und Weise verwendet.

[0072] Fig. 4 zeigt Teilaspekte des optionalen Zwischenverarbeitungsschritts S2.

[0073] Bei dieser Ausführungsform wird in einem ersten Teilschritt U1 das bereitgestellte grundlegende Stapelfasermaterial aufgelöst und/oder parallelisiert, und zwar mittels einer so genannten Karde.

[0074] Es schließt sich dann ein zweiter Teilschritt U2 der Herstellung eines Bandes in einer Strecke an.

[0075] Darauf folgt dann als dritter Teilschritt U3 die Zwischenverarbeitung zu einer so genannten Lunte oder Flyerlunte.

[0076] Wie oben bereits beschrieben wurde, erfolgt die eigentliche Herstellung des Nähgarns 10 im Rahmen eines Spinnprozesses des zugrunde liegenden Stapelfasermaterials, z.B. unter Verwendung einer Ringspinnmaschine, einer Rotorspinnmaschine oder einer Friktionsspinnmaschine.

[0077] Zur Verbesserung der Eigenschaften und insbesondere zur Steigerung der Stabilität des Nähgarns 10 kann das erhaltene grundlegende Garn als Vorgarn aufgefasst und einem Zwirnprozess unterzogen werden, um z.B. einen Zweifachzwirn oder dergleichen zu erzeugen.

[0078] Davor und optional danach erfolgt ein Avivierungsprozess im Sinne einer Beschichtung, Beschlichtung, Imprägnierung und/oder Einbettung.

[0079] Die folgenden Tabellen zeigen Eigenschaften von Ausführungsformen erfindungsgemäß gefertigter Nähgarne 10.

Ausführungsbeispiel 1:

Physikalische Größe	Maßeinheit	Numerischer Mittelwert
Zugfestigkeit (impregnated)	MPa	2.750
Zugfestigkeit (trocken)	MPa	1.000
Garnfestigkeit	N	43
Youngmodul (Zug)	GPa	220
Ausdehnung impregnated)	%	1,1
Dichte	g/cm3	1,79
Knot tensile strength	N	2,2
Loop tensile strength	N	14,4
Elektrischer Widerstand	Ω/m	gemittelt 405 bzw. 430
Spezifischer Elektrischer Widerstand	Ω/µm	16,7
Stapelfaserlänge	mm	Average: 123
		Max: 220
		Min: 15
Twist	Tpm	310 S/230 T

Ausführungsbeispiel 2:

Physikalische Größe	Maßeinheit	Numerischer Mittelwert
Zugfestigkeit (impregnated)	MPa	2.950
Zugfestigkeit (trocken)	MPa	820
Garnfestigkeit	N	90
Youngmodul (Zug)	GPa	200
Ausdehnung impregnated)	%	1,4
Dichte	g/cm3	1,79
Knot tensile strength	N	2,7
Loop tensile strength	N	60
Elektrischer Widerstand	Ω/m	gemittelt 140
Spezifischer Elektrischer Widerstand	Ω/µm	16,0
Stapelfaserlänge	mm	gemittelt: 123
		maximal: 220
		minimal: 15
Twist	Tpm	310 S/230 T

[0080] Bei einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahren wird mit oder aus dem Nähgarn 10 ein textiles Gebilde ausgebildet, insbesondere mittels eines Webprozesses, vorzugsweise als ein oder nach Art eines zweidimensionalen Textils, als ein oder nach Art eines Gewebes, Geleges, Geflechts, Gewirks, Gestricks und/oder deren Kombinationen.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0081] 

10

Garn, Nähgarn

20

Faser

20'

Fasermaterial

25

Gruppe von Fasern, Fasergruppe

30

Beschichtung

30'

Beschichtungsmaterial

40

Imprägnierung

40'

Imprägniermaterial

50

Einbettung

50'

Einbettungsmaterial

Ansprüche

1. Nähgarn (10),
welches als Spinnfasergarn aus einem Stapelfasermaterial aus Stapelfasern (20) ausgebildet ist,
welches mit oder aus Carbonfasermaterialien (20') ausgebildet ist und
bei welchem die Stapelfasern (20) als Einzelfasern (20) und in ihrer Gesamtheit ganz oder teilweise mit einem oder mehreren Beschichtungsmaterialien (30') und/oder Imprägniermaterialien (40'), beschichtet bzw. imprägniert sind.

2. Nähgarn (10) nach Anspruch 1, mit einem Gehalt des oder der Beschichtungsmaterialien (30') und/oder Imprägniermaterialien (40') im Bereich von 0,1 % bis 50 %.

3. Nähgarn (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Stapelfasern eine Länge im Bereich von 10 mm bis 250 mm aufweisen.

4. Nähgarn (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher Stapelfasern auf der Grundlage von Glasmateriaffasern, Acrylmaterialfasern, Polyesterfasern, Polyamidfasern und/oder deren Kombinationen umfasst, als Hybrid mit einem Carbonfaseranteil im Bereich von mehr als 10 %.

5. Verfahren zum Herstellen eines Nähgarns (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches als Spinnfasergarn aus einem Stapelfasermaterial aus Stapelfasern (20) ausgebildet ist, umfassend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen eines Stapelfasermaterials mit oder aus Carbonfasermaterialien (20')

b) Beschichten und/oder Imprägnieren der Stapelfasern (20) als Einzelfasern (20) in ihrer Gesamtheit ganz oder teilweise

c) Spinnen des Stapelfasermaterials.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem das Stapelfasergarn aus Einzelfasern (20) mit einer Länge im Bereich von 10 mm bis 250 mm gebildet wird.

7. Verwendung des Nähgarns (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zur Herstellung eines Gewebes, Geleges, Geflechts, Gewirks, Gestricks und/oder deren Kombinationen.

Claims

1. Sewing thread (10) that is formed as a spun yarn made of a staple fibre material consisting of staple fibres (20),
and contains or consists of carbon fibre materials (20'),
wherein all of the staple fibres (20) are coated or impregnated as individual fibres (20), fully or in part, with one or more coating materials (30') and/or impregnation materials (40').

2. Sewing thread (10) according to claim 1,
containing the coating material or materials (30') and/or impregnation material or materials (40') in an amount in the range of from 0.1% to 50%.

3. Sewing thread (10) according to either of the preceding claims,
wherein the staple fibres have a length in the range of from 10 mm to 250 mm.

4. Sewing thread (10) according to any of the preceding claims, comprising staple fibres that are based on glass fibres, acrylic fibres, polyester fibres, polyamide fibres and/or combinations thereof, and in the form of a hybrid having a carbon fibre proportion in the range of more than 10%.

5. Method for producing a sewing thread (10) according to any of the preceding claims that is formed as a spun yarn made of a staple fibre material consisting of staple fibres (20), comprising the following steps:

a) providing a staple fibre material containing or consisting of carbon fibre materials (20');

b) coating and/or impregnating all of the staple fibres (20) as individual fibres (20), fully or in part;

c) spinning the staple fibre material.

6. Method according to claim 5, wherein the staple fibre yarn is formed by individual fibres (20) having a length in the range of from 10 mm to 250 mm.

7. Use of the sewing thread (10) according to any of claims 1 to 4 for producing a woven fabric, a laid fabric, a braid, a warp-knit fabric, a weft-knit fabric and/or combinations thereof.

Revendications

1. Fil de couture (10) constitué, en tant que fil de fibre tissé, d'un matériau de fibre discontinue de fibres discontinues (20),
lequel est constitué avec ou constitué de matériaux de fibres de carbone (20') et
dans lequel les fibres discontinues (20), en tant que fibres simples (20) et dans leur totalité, sont revêtues ou imprégnées entièrement ou partiellement d'un ou de plusieurs matériaux de revêtement (30') et/ou de matériaux d'imprégnations (40').

2. Fil de couture (10) selon la revendication 1,
présentant une teneur du ou des matériaux de revêtement (30') et/ou du ou des matériaux d'imprégnation (40') située dans la plage de 0,1 % à 50 %.

3. Fil de couture (10) selon l'une des revendications précédentes,
dans lequel les fibres discontinues présentent une longueur située dans la plage de 10 mm à 250 mm.

4. Fil de couture (10) selon l'une des revendications précédentes, lequel comprend des fibres discontinues à base de fibres de matériau de verre, de fibres de matériau acrylique, de fibres de polyester, de fibres de polyamide et/ou des combinaisons de ceux-ci, en tant qu'hybride, à raison d'une proportion de fibres de carbone dans la plage supérieure à 10 %.

5. Procédé de fabrication d'un fil de couture (10) selon l'une des revendications précédentes, lequel fil de couture, en tant que fil de fibre tissé, est constitué d'un matériau de fibre discontinue de fibres discontinues (20), comprenant les étapes suivantes :

a) la préparation d'un matériau de fibre discontinue avec ou à partir de matériaux de fibres de carbone (20')

b) le revêtement et/ou l'imprégnation des fibres discontinues (20) en tant que fibres simples (20) dans leur totalité, entièrement ou partiellement

c) le filage du matériau de fibre discontinue.

6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le fil de fibre discontinue est formé de fibres simples (20) présentant une longueur située dans la plage de 10 mm à 250 mm.

7. Utilisation du fil de couture (10) selon l'une des revendications 1 à 4, pour la production d'un tissu, d'une nappe, d'un lacis, d'un tricot, d'un ouvrage et/ou de combinaisons de ceux-ci.

Zeichnung