DE10057868C1 - Verfahren zur Carbonisierung eines zumindest eigenfesten, textilen Flächengebildes - Google Patents

Verfahren zur Carbonisierung eines zumindest eigenfesten, textilen Flächengebildes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Carbonisierung eines zumindest eigenfesten, textilen Flächengebildes, bei dem preoxidierte oder ein Gemisch aus preoxidierten und nichtoxidierten Fasern zu einem Flächengebilde zusammengeführt und verfestigt sind, wobei das Flächengebilde unter Zutritt von Luft mittels eines Laserstrahls zeilenförmig oder spaltenförmig auf Temperaturen zwischen 600 DEG C und 900 DEG C erwärmt wird und die Erwärmung mit zunehmenden Prozessleistungen erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Carbonisierung eines zumindest eigenfesten, textilen Flächengebildes, bei dem preoxidierte oder ein Gemisch aus preoxidierten und nicht-oxidierten Fasern zu einem Flächengebilde zusammengeführt und verfestigt sind.
Aus den japanischen Patentschriften JP 1077624 und JP 1077625 sind Verfahren für die Herstellung porösen Materials aus Carbonfasern bekannt. Dabei werden selbstbindende carbonisierbare Kurzfasern, wie Pechfasern, Zellulosefasern oder Polyacrylfasern gemischt und in einer Form zu Papier, Blättern oder Platten verpresst und in einer Inert-Gasatmosphäre unter Einwirkung von Hitze carbonisiert.
Aus dem Dokument DE 19 45 145 ist ein Verfahren zur Carbonisierung und Graphitierung von Fasern bekannt, bei dem Prekursorfasern wie Polyacryl­ nitrilpolymerisate oder aromatische Polyamide durch Erhitzen auf eine Temperatur von 180°C bis 550°C in einer Sauerstoff enthaltenen Atmosphäre preoxidiert werden und anschließend mit eine Laserstrahl in einer nicht- oxidierten Atmosphäre auf eine Temperatur zwischen 700°C und ungefähr 1.200°C erhitzt und carbonisiert werden. Dazu müssen das zu carbonisierende Garn oder Vlies in eine Inert-Gasatmosphäre eingebracht werden. Solche Maßnahmen verteuern und verlangsamen den Produktionsprozess.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein vereinfachtes Verfahren zur Carbonisierung von zumindest eigenfesten, textilen Flächengebilden anzugeben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest eigenfeste, textile Flächengebilde, bei denen preoxidierte oder ein Gemisch aus preoxidierten und nicht-oxidierten Fasern zu dem Flächengebilde zusammengeführt und verfestigt sind, unter Zutritt von Luft mittels eines Laserstrahls zeilenförmig oder spaltenförmig auf Temperaturen zwischen 600°C und 900°C erwärmt werden, wobei die Erwärmung mit zunehmenden Prozessleistungen erfolgt.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Erwärmung mittels eines Laserstrahls und unter Anwesenheit von Luft erfolgen kann, ohne dass eine Zerstörung des Flächengebildes, das heißt ein Verbrennen der Fasern erfolgt. Dadurch wird das Verfahren sehr stark vereinfacht, denn es sind keine Vorrichtungen zur Zuführung von Schutzgas mehr notwendig, und das Verfahren kann dadurch in einfacher Weise kontinuierlich durchgeführt werden.
Vorzugsweise betragen die mittels Laser eingebrachten Prozessleistungen zwischen 0,01 und 0,5 Ws g-1. Die eingesetzten Prozessleistungen gewährleisten eine Umwandlung der Ausgangsfasern in carbonisierte Fasern, ohne diese zu verbrennen.
Vorzugsweise wird die Erwärmung mit Hilfe eines CO2-Lasers bewirkt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der der Laserstrahl motorisch bewegt und entlang aneinander angrenzender Bahnen so über die Oberfläche des Flächengebildes geführt wird, dass das Flächengebilde in allen Oberflächenzonen im Wesentlichen übereinstimmend bestrahlt wird. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ein homogen carbonisiertes Flächengebilde erhalten.
Die Erfindung betrifft außerdem einen carbonisierten Vliesstoff, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist und der eine Biegesteifigkeit von etwa 8 Taber bis etwa 1 Taber, eine Zugfestigkeit (Maschinenlaufrichtung) von 0,4 bis 4 N/mm2 und eine Zugfestigkeit (quer zur Maschinenlaufrichtung) von 0,7 bis 4 N/mm2, eine Dehnung (Maschinenlaufrichtung) 0,12 bis 14%, eine Dehnung (quer zur Maschinenlaufrichtung) von 0,15 bis 19% sowie eine Luftdurchlässigkeit bei 200 Pa Druckdifferenz von 200 bis 1600 I/(m2.s) aufweist, wobei Produkte mit hoher Biegesteifigkeit, großer Zugfestigkeit, geringer Dehnung relativ steife Produkte mit einer geringen Luftdurchlässigkeit darstellen und die entgegengesetzten Grenzwerte der genannten Parameter zu Produkten mit einer großen Luftdurchlässigkeit führen. Das erfindungsgemäße carbonisierte Flächengebilde weist eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, so dass ein Handling des carbonisierten Flächengebildes gewährleistet ist. Im Vergleich zu konventionellen Verfahren kann die Steifigkeit des mit CO2- Laser carbonisierten Flächengebildes deutlich erhöht werden, ohne dass das Material brüchig wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem Beispiel näher erläutert.
Beispiel 1
Ein mechanisch verfestigter Vliesstoff mit einem Flächengewicht von 120 g/m2 wird einer in Tabelle 1 angegebenen Behandlung unterzogen. Die Laserleistung wurde in zehn Stufen suggessiv erhöht, wobei insbesondere zu Beginn des Prozesses bei niedrigen Leistungsstufen die Behandlung mehrfach wiederholt wurde. Die maximale Laserleistung betrug 1000 W. Der Laserstrahl mit einem Durchmesser von 14 mm wurde mit einer lateralen Scangeschwindigkeit (in cross direction - CD) von 4 m/s und einem Zeilenvorschub (in machine direction - MD) von 2 mm über den Vliesstoff geführt. Der Gewichtsverlust bei der Carbonisierung mit dem CO2-Laser beträgt etwa 50 Gew.-%. Dies entspricht dem bei dem Carbonisierung im Hochtemperaturofen eintretenden Gewichtsreduzierung.

Claims (6)

1. Verfahren zur Carbonisierung eines zumindest eigenfesten, textilen Flächengebildes, bei dem preoxidierte oder ein Gemisch aus preoxidierten und nicht-oxidierten Fasern zu dem Flächengebilde zusammengeführt und verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde unter Zutritt von Luft mittels eines Laserstrahls zeilenförmig oder spaltenförmig auf Temperaturen zwischen 600°C und 900°C erwärmt wird, wobei die Erwärmung mit zunehmenden Prozessleistungen erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessleistung zwischen 0,01 und 0,5 Ws g-1 in Schritten variiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrag der niedrigen Prozessleistungen mehrfach erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung mit Hilfe eines CO2-Lasers bewirkt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl motorisch bewegt und entlang aneinander angrenzender Bahnen so über die Oberfläche des Flächengebildes geführt wird, das Flächengebilde in allen Oberflächenzonen im wesentlichen übereinstimmend bestrahlt wird.
6. Carbonisierter Vliesstoff hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Biegesteifigkeit der eine Biegesteifigkeit von etwa 8 Taber bis etwa 1 Taber, eine Dehnung 0,12 bis 14 (weich) %, eine Dehnung (quer) von 0,15 (steif) bis 19% und eine Luftdurchlässigkeit bei 200 Pa Druckdifferenz von 200 bis 1600 l/(m2.s) aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116084060A (zh) * 2023-03-10 2023-05-09 长春理工大学中山研究院 一种聚丙烯腈基碳纤维激光预氧化方法和装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6477625A (en) * 1987-09-16 1989-03-23 Toray Industries Production of porous carbon fiber
JPS6477624A (en) * 1987-09-16 1989-03-23 Toray Industries Production of porous material made of carbon fiber

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3699210A (en) * 1968-09-06 1972-10-17 Monsanto Res Corp Method of graphitizing fibers
US4370141A (en) * 1981-05-18 1983-01-25 Celanese Corporation Process for the thermal stabilization of acrylic fibers
US5066433A (en) * 1988-02-16 1991-11-19 Hercules Incorporated Method of manufacturing carbon fiber using preliminary stretch
US5256344A (en) * 1989-02-23 1993-10-26 Hercules Incorporated Process of thermally stabilizing pan fibers
USH1052H (en) * 1989-06-30 1992-05-05 Method for stabilization of pan-based carbon fibers

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6477625A (en) * 1987-09-16 1989-03-23 Toray Industries Production of porous carbon fiber
JPS6477624A (en) * 1987-09-16 1989-03-23 Toray Industries Production of porous material made of carbon fiber

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