DE1594982A1 - Verfahren zur Herstellung von graphitisierten Kohlefasern bzw. Kohlefaeden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von graphitisierten Kohlefasern bzw. Kohlefaeden

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DE1594982A1
DE1594982A1 DE19671594982 DE1594982A DE1594982A1 DE 1594982 A1 DE1594982 A1 DE 1594982A1 DE 19671594982 DE19671594982 DE 19671594982 DE 1594982 A DE1594982 A DE 1594982A DE 1594982 A1 DE1594982 A1 DE 1594982A1
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carbon
temperature
threads
heated
inert gas
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DE19671594982
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Higgins Francis James
Michael Rendell
Alastair Strang
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Akzo Nobel UK PLC
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Courtaulds PLC
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Description

Dr. O. DITTMANN
K. L SCHIFF BA-870
Dr. A. ν. FÜNER
PATENTANWÄLTE
München 90, Bereiterangers r. ~ 1594982
Telefon 29 73 69
BESCHREIBUNG
zu der Patentanmeldung der Firma
OOURTAULDS LIHItDED, 18, Hanover Square, London W.1» England
"betreffend
Verfahren zur Herstellung von graphltieierten Kohlefasern
bzw. Kohlefäden
Die Erfindung bezieht eich auf die Herstellung von künstlichen Fäden· Sie ist besonders auf die Herstellung von Fäden aus Kohlenstoff gerichtet»
Kohlefäden können dadurch hergestellt werden, daß man organisches, fadenartiges Material, dessen Molekülstruktur aus Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen bzw. einem Kohlenstoff-Kohlenstoff -Gerüst besteht, bestimmten Bedingungen hinsichtlich der Temperatur, der umgebenden Atmosphäre und der Behandlungazeit unterwirft, wobei unter diesen Bedingungen die Fäden im wesentlichen in Kohlenstoff umgewandelt werden«, So kann man beispielsweise organische Fäden auf eine Temperatur von etwa 200 bis 3000O in einer Atmosphäre erhitzen, die zwar inert sein kann, die jedoch vorzugsweise elementaren
9 0 9 8 2 2/1209 BAD of<;g:nal
Sauerstoff» beispielsweise Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft enthält· Diese Stufe kann auch in bestimmten anderen Gasen wie Oxyden von Stickstoff oder Ozon durchgeführt werden. In manchen derartigen Fällen kann ein niedriger !temperaturbereich,als der oben angegebene, bevorzugt werden· Anschließend können die Fäden in einer inerten Atmosphäre bei einer Temperatur nicht niedriger als 10000C karbonisiert werden, schließlich werden sie bei einer Temperatur nicht niedriger ale 20000O, vorzugsweise nicht niedriger als 25000C graphitisiert, ebenfalls in einer inerten Atmosphäre· !Die Stufen müssen sich nicht notwendigerweise vollständig voneinander unterscheiden, da eine gewisse Überlappung gegebenenfalls stattfinden kann» Geeignetes, organisches Fadenmaterial, das sich als Ausgangsmaterial eignet, sind beispielsweise Cellulosefäden, Polyester- und Polyamidfäden, doch werden Fäden bevorzugt, die aus Polymeren oder Mischpolymeren von Acrylnitril hergestellt worden sind·
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit Verbesserungen der dritten Stufe bei der Herstellung von graphitisieren Fäden, bei der die Hochtemperaturbehandlung durchgeführt wird»
Brfindungsgemäß werden Kohlefäden hergestellt, indem ein organisches, fadenartiges Material auf eine Temperatur von 100 bis 3000C in einer Atmosphäre von Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft, Oxyden von Stickstoff, anderen oxydierenden Gasen oder in einer inerten Atmosphäre und dann im wesentlichen bei einer Temperatur nicht niedriger als 10000O
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BAD ORIGINAL
in einer inerten Atmosphäre erhitzt, wobei das Graphitisieren in einem Lichtbogen in einem inerten Gas erfolgt, der zwischen Kohleelektroden überschlägt, wobei auf eine Temperatur nicht niedriger als 20000O erhitzt wird.
In der Beschreibung besieht sich der Ausdruck "inertes Gas1· auf ein Gas, das bei den betreffenden Temperaturen nicht mit Sohlenet off reagiert; ein geeignetes Gas ist z.B. Argon, Wasserstoff oder Helium· Das Erhitzen kann üblicherweise dadurch erfolgen, das man die Flammenspitze einer unter inertem Gas arbeitenden Bogensohwel&rorriohtung auf die zu karbonisierenden Fäden richtet, die vorzugsweise ohne Spannung getragen werden, und selbst mit einem inerten Gas umgeben sind.
Die Temperatur, auf der die Fäden erhitzt werden, sollte nicht weniger als 200O0O und rorzugsweise nicht weniger als 250O0O sein. Jeder Seil der Fäden sollte auf die gewünschte Temperatur erhitzt werden, da irgendwelche nicht behandelte Fäden einen niedrigeren Modul besitzen würden, als die Hasse der Fäden. Dies würde su Fehlstellen im zusammengesetzten Material führen, wenn man beispielsweise diese Fäden in Kunststoffe einarbeitet. Die Behandlungszeit der karbonisierten Fasern in dem inerten Gasbogen kann innerhalb ziemlich weiter Grenzen schwanken, doch liegt sie vorzugsweise innerhalb des Bereichs von einer Minute bis zu einer Stunde. Die Erfindung
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BAD OWGiNAL
wird durch dee folgende Beispiel naher erläutert. Beispiel
Ein 5000 denier label τοη 1,5 denier fäden aus "Oourtelle* (Warenselehen der Anraelderin), ein Aorjrlpolynsr wurde in luft 2 Stunden lang auf 2QO0O erhitet, wobei die f&den während dieeer Zeit bei konstanter linge gehalten wurden. Bas ent« standen© Material wurde in einer inerten Atmosphere auf 10Ö0°0 erhitet und bei dieser Temperatur 7 Stunden lang «ehalten.
Die karbonisierten fäden wurden en Stücken von ungefähr 20 ob IfMnge ger&hnitten und ein Bündel dieser fttden wurde in ein Schiffchen aus rostfreies Stahl gelegt, das an beiden Enden eingeklemmt war· Das fadenbündel wurde alt einer Standard-Argon-Bogenachweißvorriohtung erhltst, wobei die Spitze Ober die Länge τοη 20 cn in ungefähr einer Minute bewegt wurde« Ton den Schiffchen wurde Luft entfernt» indes nan Argon durch ein perforiertes Stahlrohr leitete * das an den Boden des Schiffchens entlang lief·
Die nit einem Argon-Lichtbogen einmal behandelten fäden und die karbonisierten fäden wurden auf einer Instron-Teetmaschine geprüft auf ihre letste Zugfestigkeit (TJ.T,S.) und ihren Young's Modul der Elastlsltät (Y.M.I.). Die Ergebnisse waren wie folgt:
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Karbonisiert« fäden*
tr.T.S. 15,75 x 105 leg/cm2 T.K.B· 1,82 ac 106 kg/öa2
IfIt den Argon-Lichtbogen behandelte ladenj Ü.T.S. 15,75 x 1Cr kg/om T.M.». 2t17 x 1Οδ kg/ea2
Patentaneprttohe
BAD ORiGl-NiAL
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Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    1· Verfahren but Herstellung von graphitisierten Kohlefaden» wobei organisches fadenmaterial auf eine Temperatur von 100 bis 3000O in einer Atmosphäre von Luft, mit Sauerstoff angereicherter luft, Stickstoffoiyden, anderen oxydierenden Gasen oder in einer inerten Atmosphäre erhitzt wird, worauf man auf eine Temperatur nicht niedriger ale 10000C in einer inerten Atmosphäre erhitst, und die entstandenen Kohlefaden bei einer Temperatur nicht niedriger als 20000O graphitleiert, dadurch gekennzeichnet ,daß aan die Graphitieierungsstufe durchführt, indem man die Kohlefäden in eines Lichtbogen, der zwisohen Kohleelektroden .fibergeht, in einen inerten Gas erhitzt.
  2. 2. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch g e k e η η -zeichnet , dafl man die ?&den bei einer Temperatur nicht niedriger als 25000O graphitleiert.
  3. 3. Verfahren naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dafi man das Erhitzen mit der Spitze einer Standard-Lichtbogeneohweievorrlohtung in einem inerten Gas durchfuhrt.
    4· Verfahren naoh Anspruch 3, dadurch g e k e η η -zeichnet , dafl man als inertes Gas Argon, Wasserstoff oder Helium verwendet.
    909822/1209 B»°
    τ·
    5* Verfahren nach Anepruoh 1 bis 4» dadurch gtkinn -Belohnet , da* neu die karbonleierten VKdoa. Im wesentlichen epannungefrei der Graphitleiemmg unterwirft.
    BAD 909822/1209
DE19671594982 1966-10-18 1967-10-18 Verfahren zur Herstellung von graphitisierten Kohlefasern bzw. Kohlefaeden Pending DE1594982A1 (de)

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DE (1) DE1594982A1 (de)
DK (1) DK118233B (de)
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EP0612870A1 (de) * 1993-02-24 1994-08-31 Petoca Ltd. Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffasern

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EP0612870A1 (de) * 1993-02-24 1994-08-31 Petoca Ltd. Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffasern
US5643547A (en) * 1993-02-24 1997-07-01 Petoca, Ltd. Process for producing carbon fibers

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NO118897B (de) 1970-02-23
GB1193079A (en) 1970-05-28
BE705299A (de) 1968-03-01
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NL6714172A (de) 1968-04-19

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