DE1646769B2 - METHOD OF MANUFACTURING CARBON FIBERS OR FIBERS - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING CARBON FIBERS OR FIBERSInfo
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Description
dierende^SnxjspJpe^arsebehandelt werden.dende ^ SnxjspJpe ^ are arsenic treated.
selbst beijdea.-toeks VeiJiokten Fasern fw^Jti^i die gleichzöge'EtoWfrfcnng von ψίπηε undi Zag? spannung ak'zw'Scluäiäßig. υ-υ n^even beijdea.-toeks VeiJiokten fibers fw ^ Jti ^ i the parallel 'EtoWfrfcnng of ψίπηε undi Zag? tension ak'zw'Scluäiäßig. υ-υ n ^
A i4erri,y$A--PatentschriftA i4er ri , y $ A - patent specification
von PötyaJaylnitrilfasem 3ύίθίί Aufheizen hn-Luft auf Tee veH-15Q-bis-34Q°C- 3 Su vi 1 t rck Se^lSi?* N3cn dieser Benandlun^'BeF^^'^invon PötyaJaylnitrilfasem 3ύίθίί heating hn-air on tea veH-15Q-bis-34Q ° C- 3 Su vi 1 t rck Se ^ lSi? * N 3 cn this Benandlun ^ 'BeF ^^' ^ in
den zu entnehmen, bei dem das Schrumpfen der kpntinuier^ctieäi Eädsn odef;<2ewebe während jSir'Vl&irimebehandlungdurchjAnwe'ndiwgeinerZugs|Jinnungivon vorzugsweise zumindest ;0?5g/D.enier verrtogertf^ird. Dadurch ,wenden geschwärzte, nicht bren^bärfej'Polyacrylnitrilfasern erhalten. Die·aus dieser Patentschrift zu. entnehmende Aufgabenstellyng der Verbesserung 3^ jferrruschen Eigenschiifteii''*?on 'Pbiyäcr^mffiJ fasern unterscheidet^!cti somft tfeuiffikh 'von 8erjferiigen der vorliegenden Erfindung, da in der genannten USA.-Patentschrift an keiner Stelle erwähnt wird, tlaß der Prozeß für die Herstellung von Kohlenstöftasern Bedeutung haben soli oder dafür gedacht ist.η in which the shrinkage of the kpntinu ^ ctieäi Eädsn odef; <2ewebe during jSir'Vl? treatment by j application of a train | Jinnungi preferably at least; 0 ? 5g / D. will not be delayed. As a result, blackened, non-baked polyacrylonitrile fibers are obtained. The · from this patent to. Tasks taken from the improvement 3 ^ jferruschen Eigenenschiifteii '' *? on 'Pbiyäcr ^ mffiJ fibers distinguishes ^! cti somft tfeuiffikh' from 8erjfieriigen the present invention, since in the said USA. patent is not mentioned at any point, the process for the The production of carbon fibers is important as long as it is intended. η
In Anbetracht der zahlreichen Bemühungen zur Herstellung brauchbarer Kohlenstoffasem und der ebenfalls zahlreichen Untersuchungen dafür mit Polytnerfasern als Ausgangsmatenal bestand keine Veranlassung, gerade die Lehre der USA.-Patentschrift 2 799 915 zur Herstellung von Polyacrylnitrilfasern mit verbesserten thermischen Eigenschaften auf die Herstellung von Kohlenstoffasem nach der britischen Patentschrift 911 542 zu übertragen. Abgesehen davon war nicht abzuleiten, daß auch die Anwendung von Zugspannung bei der Verkokung unter nicht oxydierenden Bedingungen Fasern mit verbesserten mechanischen Eigenschaften ergibt.In view of the numerous efforts made to produce useful carbon fibers and the also numerous investigations for this with polyester fibers as a starting material there was no reason just the teaching of US Pat. No. 2,799,915 for the production of polyacrylonitrile fibers with improved thermal properties on the manufacture of carbon fibers according to the British Transfer patent 911 542. Apart from that, it could not be inferred that the application of Tensile stress during coking under non-oxidizing conditions. Fibers with improved mechanical properties Properties.
Es folgen Beispiele zur Erläuterung der Erfindung, bei denen als Ausgangsmaterial ein Vielfadengarn aus Polyacrylnitril mit fortlaufenden Einzelfäden verwendet wurde.The following are examples to illustrate the invention, in which a multi-filament yarn is used as the starting material made of polyacrylonitrile with continuous single threads was used.
B ei s ρ i e 1 1B ei s ρ i e 1 1
RUiirSwe^lSi? N3cn dieser
O (xSchtampfen dej Fgsffrj^ljycjbtung de
üorrnäber nicht in Fj^er-iängsraebtung au
Änderung der J?ichtSTVÖ»4ifiauf 5,
j Der FiäUBg-Mqdul der^aSän hatte
\ Benaüdiimg von 2,16 · 10« kg/cmP auf ^RUiirSwe ^ lSi? N 3 cn this
O (xSchtampfen dej Fgsffrj ^ ljycjbtung de
Overhead not shown in the fj ^ er -ierbungsebung
Change of J? IchtSTVÖ »4ifiauf 5,
j The FiäUBg-Mqdul which ^ aSän had
\ Benaüdiimg from 2.16 · 10 «kg / cmP to ^
e, -10" kg/cm * geändert, pie'mittlere e , -10 " kg / cm * changed, p ie ' mean
, , g/ g pg / g p
Zugfestigkeit betrug nach dieser Behandlung bei hoher Temperatur 14^1 · 10?1^cm2. "The tensile strength after this high temperature treatment was 14 ^ 1 · 10 -1 ^ cm 2 . "
OtOt
Material und Wärmebehandlung waren die gleichen wie in Beispiel 1, nur daß bei der Verkohlung der FädeE an Stelle des Vakuums eine Wasserstoffatmo-Sphäre von 50 mM Hg Drück im Ofeil aufrechterhalten wurde. Nach der Behandlung hätten die verkohlten föw. verkokten Fäden folgende Eigenschaften:Material and heat treatment were the same as in Example 1, except that the carbonization of the FädeE instead of the vacuum a hydrogen atmosphere of 50 mM Hg pressure in the furnace is maintained became. After the treatment, they would have charred föw. coked threads have the following properties:
■■ Dichte der verkohlten Fäden.. .1,6 g/cm*
25 ■■ Density of the charred threads .. .1.6 g / cm *
25th
Durchmesser der endgültigen
;λ Kohlenstoffäden 11 bis 14 μDiameter of the final
; λ carbon threads 11 to 14 μ
Zugfestigkeit ..., 9,5 · ΙΟ3 kg/cm*Tensile strength ..., 9.5 3 kg / cm *
Young-Modul 0,91 · 10e kg/cm2 Young's modulus 0.91 · 10 e kg / cm 2
Ausfallquote 1 %Failure rate 1%
Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen wurde ein Schrumpfen der einzelnen Fäden beobachtet, während die ursprüngliche kreisförmige Form des Querschnitts erhalten blieb. Die angegebenen Versuchsdaten zeigen, daß der Durchmesser auf etwa die Hälfte abgenommen hat.In the examples described above, shrinkage of the individual threads was observed, while the original circular shape of the cross-section was retained. The specified experimental data show that the diameter has decreased to about half.
Ein Bündel von rund 500 41/2-Denier-Polyacrylnitrilfasem bzw. -fäden von je etwa 27 μ Durchmesser und etwa 12,8 cm Länge wurde als Ausgangsmaterial in ein vertikales Ofenrohr gehängt mit daran befestigten Gewichten von insgesamt 10 g, so daß die Fasern unter Zug standen. Der Ofenraum wurde evakuiert und der Vakuumpumpvorgang danach während der Wärmebehandlung durchgehend aufrechterhalten. Die Wärmebehandlung bestand in einer Steigerung der Ofentemperatur auf 100O0C mit einer Geschwindigkeit von 15° C pro Stunde. Nach dieser Behandlung hatten die verkohlten bzw. verkokten Fasern folgende Eigenschaften:A bundle of approximately 500 4 1/2 -Denier-Polyacrylnitrilfasem or threads, each about 27 μ in diameter and about 12.8 cm in length was hung as a starting material in a vertical tube furnace with attached weights of a total of 10 g, so that the Fibers were under tension. The furnace chamber was evacuated and the vacuum pumping process was then maintained throughout the heat treatment. The heat treatment consisted of increasing the furnace temperature to 100O 0 C at a rate of 15 ° C per hour. After this treatment, the charred or coked fibers had the following properties:
Dichte nach Verkoken 1,6 g/cm3 Density after coking 1.6 g / cm 3
Durchmesser der erhaltenenDiameter of the obtained
Kohlefäden _.. 11 bis 13 μ ίCarbon threads _ .. 11 to 13 μ ί
rr
Zugfestigkeit der einzelnen
Fasern ;:i. ί 7,72 ·· 10a kg/cm2 Tensile strength of each
Fibers;: i. ί 7.72 ··· 10 a kg / cm 2
Young-Modul ; 1,16 · iO* kg/cm2 ;Young module ; 1.16 x iO * kg / cm 2 ;
In [einer weiteren Behahdlungsstufe. wurdea.die iKohlenstoffase'rnbzwiirfäden bis auf: eine TempetaturIn [a further treatment stage. was.the Carbonase threads except for: one temperature
21/2-Denier-Polyacrylnitrilfasern wurden 24 Stunden lang unter Zugspannung auf 22O0C in Luft aufgeheizt, Um eine vollständige Permeation von Sauerstoff durch die Fasern zu erreichen und anschließend in einer nicht oxydierenden Atmosphäre bis 100O0C verkohlt und bis 2500°C wärmebehandelt; es wurden Fasern mit einer Zugfestigkeit von 17,6 · IO3 kg/cm* erhalten, während bei einer nur 2 Stunden langen anfänglichen Aufheizung auf 220° C Faserfestigkeiten von nur 7,04 · IO3 kg/cm2 erzielt wurden.2 1/2 -Denier-polyacrylonitrile were for 24 hours heated under tension to 22O 0 C in air to achieve complete permeation of oxygen throughout the fiber, and then carbonized in a non-oxidizing atmosphere up to 100O 0 C and up to 2500 ° C heat treated; Fibers were obtained having a tensile strength of 17.6 · IO 3 kg / cm *, while has been made in just a 2 hour long initial heating to 220 ° C fiber strengths of only 7.04 · IO 3 kg / cm 2.
Bei Behandlung in vorstehender Weise, jedoch ohne Anwendung von Zugspannung, schrumpften die
Fasern während der anfänglichen Wärmebehandlung auf 220° C in Luft um bis zu 40% und die durch nachfolgende
Verkohlung und Wärmebehandlung bis 25000C erhaltenen Kohlenstoffasem weisettzwar eine
Zugfestigkeit auf, die unter gewiksen Umständen ausreichend sein kann, jedoch ist der !Young-Modul relativ
niedrig. Wenn die Fasern aber während der anfängilichen
Wärmebehandlung aufυ,2200C., dujch, ,Zug ,belastet
nwerden,,; , ,können sowohl, ,die^Zugfestigkeit Ί als
auch;-des Ypung-^lpdul, erhöhtrweric!e
folgende:Tabelle,zeigt:.\ ;,;y! r For the treatment in the above manner, but without the application of tension, the fibers shrank during the initial heat treatment at 220 ° C in air by up to 40% and the carbon fibers obtained by subsequent carbonization and heat treatment to 2500 0 C weisettzwar a tensile strength under may be sufficient under certain circumstances, but the! Young's modulus is relatively low. If, however, the fibers nwill loaded during the heat treatment to anfängilichen υ, 220 0 C., dujch, train, ,,; ,, can both,, the ^ tensile strength Ί and; -des Ypung- ^ lpdul, increases r weric! e
the following: table, shows :. \ ;, ; y! r
Uliij:iJ Tji*Uliij: iJ Tji *
■Μ".1;.V.■ Μ ".1; .V.
Gams von 100 Fäden vonChamois from 100 threads of
2Vs Denier2Vs denier
bei 2200C überat 220 0 C above
24 Stunden24 hours
(g)(G)
während derduring the
bei 2200Cat 220 ° C
eigenschaften der Fasernproperties of fibers
nach Verkokungsbehandlungafter coking treatment
bis 10000C ia inerterup to 1000 0 C generally inert
Zugfestigkeit (kg/cm8)Tensile strength (kg / cm 8 )
axial zur Faseraxial to the fiber
(kg/cm*)(kg / cm *)
nach Wärmebehandlungafter heat treatment
bis 25000C in inerterup to 2500 0 C in inert
Zugfestigkeit (kg/cm*)tensile strenght (kg / cm *)
axial zur Faseraxial to the fiber
(kg/cm*)(kg / cm *)
0 10 20 30 400 10 20th 30th 40
12%12%
15 7o15 7o
7,04 ■ 103 7.04 ■ 10 3
7,04 · 103 7.04 · 10 3
8,44 - 10s 8.44-10 s
14,1 ·103 14.1 · 10 3
14,1 -ΙΟ3 14.1 -ΙΟ 3
Polyacrylnitrilfasem oder -fäden wurden auf einen Kohlenstoff-Form- oder Spulenkörper unter leichtem Zug aufgewickelt und auf 220°C 22 Stunden lang in Luft aufgeheizt. Die Fasern hatten die Form eines Garns aus 100 Fäden von 21/* Denier Polyacrylnitril mit 20 Garnen pro Seite des Form- oder Spulenkörpers, und diese wurden am Spulenkörper in der Weise festgelegt, daß durch die Neigung der festgelegten Faser, bei Anwendung von Wärme zu schrumpfen, eine Zugspannung aufrechterhalten wurde. Nach dieser aniänglichen Wärmebehandlung wurden die Garne auf 12,7 cm Längen geschnitten und durch Am heizen mit 0,92 · 10« 1,13 · 10« 1,41 · 10« 1,48 -10« 1,48 -10« Polyacrylonitrile fibers or threads were wound onto a molded carbon body or spool with gentle tension and heated in air to 220 ° C. for 22 hours. The fibers were in the form of a yarn made of 100 threads of 2 1 / * denier polyacrylonitrile with 20 yarns per side of the former or spool, and these were fixed on the spool in such a way that by the inclination of the fixed fiber, with the application of heat to shrink, tension was maintained. After this initial heat treatment, the yarns were cut to 12.7 cm lengths and heated with 0.92 · 10 «1.13 · 10« 1.41 · 10 «1.48-10 « 1.48-10 »
5,62 7,04 8,44 14,1 14,15.62 7.04 8.44 14.1 14.1
103 103 103 10s 103 10 3 10 3 10 3 10 s 10 3
2,11 · 106 2,67 · 10« 3,3 ·10β 3,73 · 10« 4,22 · 10« 2.11 · 10 6 2.67 · 10 «3.3 · 10 β 3.73 · 10« 4.22 · 10 «
linearer zeitlicher Temperaturzunahme von 200 bis 1000° C in 24 Stunden in einer Wasserstoff atmosphäre von 150 mm Hg Druck verkohlt. Die Eigenschaften einiger Fasern wurden danach linear temperature increase from 200 to 1000 ° C in 24 hours in a hydrogen atmosphere of 150 mm Hg pressure. The properties of some fibers were afterwards
gemessen und die restlichen in einem Kohlerohrofen unter Argon von einer Atmosphäre auf 2500° C aufgeheizt. measured and the remaining heated in a coal tube furnace under argon from one atmosphere to 2500 ° C.
Eine weitere Auswahl der erhaltenen Fasern wurde geprüft und der Rest unter den gleichen BedingungenAnother selection of the fibers obtained was tested and the remainder under the same conditions
von einer Atmosphäre Argon auf 29000C aufgeheizt. Die Eigenschaften der durch diese abschließende Behandlung erhaltenen Fasern wurden bestimmt. In der nachfolgenden Tabelle sind die Ergebnisse zusammengefaßt: heated to 2900 0 C by one atmosphere of argon. The properties of the fibers obtained by this final treatment were determined. The results are summarized in the following table:
Behandlungtreatment
Eigenschaften der resultierenden FasernProperties of the resulting fibers
Zugfestigkeit
(kg/cm2)tensile strenght
(kg / cm 2 )
Young-Modul (kg/cm2)Young modulus (kg / cm 2 )
1. Fasern 22 Stunden in Luft auf 22O0C unter Zug auf dem Spulenkörper aufgeheizt 1. fibers heated 22 hours in air at 22O 0 C under train on the bobbin
2. Aufheizen der Fasern nach 1, von 200° C auf 1000° C über 24 Stunden in Wasserstoff-Atmosphäre von 150 mm Hg 2. Heating the fibers according to 1, from 200 ° C to 1000 ° C for 24 hours in a hydrogen atmosphere of 150 mm Hg
3. Aufheizen der Fasern nach 2. auf 2500"C für 2 Stunden in Argon bei 1 at Druck 3. Heating of the fibers after 2. to 2500 "C for 2 hours in argon at 1 atm pressure
4. Aufheizen der Fasern nach 3. auf 2900cC unter Argon bei 1 at Druck für V4 Stunde 4. Heating of the fibers after 3. to 2900 c C under argon at 1 atm pressure for V 4 hours
18,3 · 103
18,3 · 103
18,3 · 103 18.3 · 10 3
18.3 · 10 3
18.3 · 10 3
1,41 · 106 3,52 · 10" 4,22 ■ 106 1.41 · 10 6 3.52 · 10 "4.22 ■ 10 6
IVa-Denier-Polyacrylnitrilfasern wurden ohne Anwendung von Zugspannung 5 Stunden lang in einem luftdurchströmten Ofen auf 22O0C erwärmt. Die so behandelten Fasern wurden dann in einem Vakuumofen unter Anwendung von Zugspannung unterschiedlicher Belastung bis 10000C verkokt. Die sich dabei ergebenden Längenänderungen wurden gemessen. Anschließend wurden die Fasern ohne Zugspannung bis 2500° C wärmebehandelt. Die mechanischen Eigenschaften der so erhaltenen Kohlenstoffasern sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt:IVa denier polyacrylonitrile fibers were heated for 5 hours in an air-flow oven at 22O 0 C without application of tensile stress. The treated fibers were then carbonized in a vacuum oven under application of tensile stress different loads to 1000 0 C. The resulting changes in length were measured. The fibers were then heat-treated up to 2500 ° C. without tensile stress. The mechanical properties of the carbon fibers thus obtained are summarized in the following table:
Schrumpfungshrinkage
während derduring the
Oxydationoxidation
Zugbelas:ungTensile load: approx
während derduring the
VerkokungCoking
(kg/cm2; bezogen(kg / cm 2 ; based
auf den Faserquerschnitt)on the fiber cross-section)
LängenänderungChange in length
während derduring the
VerkokungCoking
(0Zo) ::asereigenschaften nach Wärmebehandlung bis 250O0C (0 Zo): asereigenschaften after heat treatment to 250o C 0
mittlere Zugfestigkeit
(kg/cm2)medium tensile strength
(kg / cm 2 )
Young-Modul (kg/cm2)Young modulus (kg / cm 2 )
-30 -30 -30-30 -30 -30
43
6343
63
-9,0 -7,4 -2,0 6,9-9.0 -7.4 -2.0 6.9
9,39.3
10,110.1
103
103
103 10 3
10 3
10 3
2,96 · 10» 3,45 · 106 3,38 · 106 2.96 · 10 »3.45 · 10 6 3.38 · 10 6
Wie aus der vorstehenden Tabelle hervorgeht, wird 65 Unter den zu diesem Beispiel analogen BedingungenAs can be seen from the table above, 65 becomes under the conditions analogous to this example
durch Anwendung von Zugspannung mit zunehmender des Beispiels 3, aber ohne Anwendung irgendeinerby applying tension as the example 3 increases, but without applying any
Belastung eine Verbesserung der mechanischen Eigen- Spannung (vgl. erste Zeile der Tabelle in Beispiel 3),Load an improvement in the mechanical inherent stress (see first line of the table in example 3),
schäften der endgültigen Kohlenstoffasern erreicht. wird eine Zugfestigkeit von 5,62 · 103 kg/cm2 und einshafts of the final carbon fibers are achieved. becomes a tensile strength of 5.62 · 10 3 kg / cm 2 and a
7 87 8
Young-Modul von 2,11 ■ 10* kg/cm2 der endgültigen in folgenden Anteilen: 100 Teile Harz auf drei GeFasern nach Wärmebehandlung bis 25000C erreicht. wichtsteile von jedem der beiden anderen Bestandteile. Diese Werte sind deutlich schlechter als die dieses Die Fasern wurden gleichmäßig mit der Harzmischung Beispiels mit Zugspannung während der Verkokung. getränkt und bildeten eine Längsverstärkung in demYoung's modulus of 2.11 · 10 * kg / cm 2 of the final in the following proportions: 100 parts of resin on three Ge fibers reached up to 2500 0 C after heat treatment. parts of each of the other two ingredients. These values are significantly worse than those of this. The fibers were uniformly with the resin mixture Example with tension during coking. soaked and formed a longitudinal reinforcement in the
Daraus folgt, daß zwar besonders günstige Festig- 5 durch Härten und Erstarren des Harzes bei Zimmerkeitswerte erreicht werden, wenn während der oxy- temperatur gebildeten steifen Verbundmaterial Harz/ dativen Vorbehandlung eine Zugspannung aufgeprägt Faser von hoher Festigkeit.From this it follows that especially favorable strength through hardening and solidification of the resin with roominess values can be achieved if the rigid composite material formed during the oxy temperature is resin / dative pretreatment a tensile stress imposed on fiber of high strength.
wird, daß jedoch auch die während der Verkokung der c) Die Arbeitsweise nach Beispiel 6b wurde unteris that, however, also during the coking of the c) The procedure according to Example 6b was under
Polyacrylnitrilfasern angewandte Zugspannung eine Anwendung einer Epoxyharzmischung aus 60 Gepositive Auswirkung auf die Festigkeitseigenschaften io wichtsteilen Epoxyharz und 40 Gewichtsteilen PoIyder Kohlefaserprodukte hat. amid-Härter wiederholt. Als Epoxyharz wurde einPolyacrylonitrile fibers applied tension an application of an epoxy resin mixture of 60 positives Effect on the strength properties of 40 parts by weight of epoxy resin and 40 parts by weight of polyester Has carbon fiber products. amid hardener repeatedly. The epoxy resin used was a
Harz auf der Basis von Bisphenol A mit einem Epoxy-Resin based on bisphenol A with an epoxy
Beispiel 6 äquivalent von 180 bis 200, einer Epoxyzahl von 0,5Example 6 equivalent from 180 to 200, an epoxy number of 0.5
bis 0,55, einer Viskosität von 7 bis 11 Poise mit Butyl-to 0.55, a viscosity of 7 to 11 poise with butyl
In diesem Beispiel wird die Verwendung der nach 15 glycidyläther als reaktivem Verdünner verwendet und
Beispiel 1 und 2 hergestellten Kohlcnstoffasern als als Härter diente ein Polyamidamin der Formel
Verstärkung in Verbundmaterialien beschrieben.In this example, the use of the glycidyl ether as a reactive diluent is used and the carbon fibers produced in Examples 1 and 2 are used as the hardener. A polyamidoamine of the formula is used
Reinforcement described in composite materials.
a) Folgende Bestandteile wurden in einem Gummi- NH2(RNH)1 — [RNHOC-R' — CONH — (RNH)x] Knetwerk bzw. -Walzwerk (Kalander) zusammen- „RNH2 a) The following constituents were combined in a rubber - NH 2 (RNH) 1 - [RNHOC-R '- CONH - (RNH) x ] kneading or rolling mill (calender) - "RNH 2
gebracht: aobrought: ao
Fluorelastomer-Copolymer aus Vinyliden- ™ι einer Aminzahl von 210 bis 230, einer SäurezahlFluoroelastomer copolymer made from Vinyliden- ™ ι an amine number from 210 to 230, an acid number
fluorid und Hexafluorpropylen 100 g vo° ? u"d emer Viskosität von 400 bis 1000 Poise.fluoride and hexafluoropropylene 100 g vo ° ? u " the viscosity from 400 to 1000 poise.
Magnesiumoxyd 15 g ._£>« Härtebehandlung bei ZimmertemperaturMagnesium oxide 15 g. _> «Hardening treatment at room temperature
Dicinnamyhden-hexamethylendiamin fuhrte ™ der Bildung eines Produktes mit ähnlichenDicinnamic acid hexamethylenediamine led ™ the formation of a product with similar
(Härter) 3 e *5 Eigenschaften, wie bei Beispiel 6 b.(Hardener) 3 e * 5 properties as in example 6 b.
Kohlefäden,' hergestelli nach Beispiel Ϊ'.'.'. 20 g v d> Ein Bündel νο° Seinäß. Bei T s?iel l hergestelltenCarbon threads, 'manufactured according to the example Ϊ'. '.'. 20 g v d > A bundle νο ° S in . At T s ? iel l manufactured
Kohlenstoffasern wurde mit einer Losung eines HarzesCarbon fiber was made with a solution of a resin
Die Fasern oder Fäden wurden zu dem eingesetzten vom Friedel-Craftstyp, insbesondere eines Harzes auf
Material beim Einlaufzwickel der Walzen zugegeben, Diphenyloxydbasis, das durch Reaktion der Bestandwo
sie auf kurze Längen von etwa 3,2 mm Länge ge- 30 teile in folgenden Anteilen erhalten worden war:
brachen und anschließend durch Vermischen einheitlich über das Material verteilt wurden. Das Material 1 Mol Dipheayloxyd,
wurde dann durch einen Formvorgang geformt und in 1,2 Mol p-Xylylenchlorid
der Form durch Aufheizen auf 1600C über 1 StundeThe fibers or threads were added to the Friedel-Craft type used, in particular a resin on material at the inlet gusset of the rollers, diphenyloxide-based, obtained by reacting the constituents where they were obtained in the following proportions over short lengths of about 3.2 mm had been:
broke and were then uniformly distributed over the material by mixing. The material 1 mole of dipheayloxide,
was then molded by a molding process and dissolved in 1.2 moles of p-xylylene chloride
the mold by heating it to 160 ° C. for 1 hour
und weitere Wärmebehandlung bei 25O0C über 35 in einer Dichloräthanlösung mit 40% Feststoff gehalt 24 Stunden gehärtet Das Endprodukt ist ein dichter imprägniert. Nach Verdampfen des Dichloräthans zusammengesetzter Gummi großer Zähigkeit, der bei wurde die imprägnierte Fasermasse geformt und bei erhöhten Temperaturen gute Festigkeitseigenschaften 1800C 2 Stunden lang unter einem Druck von beibehält 35,2 kg/cm* wärmegehärtet unter Bildung eines mitand further heat treatment at 25O 0 C for 35 in a dichloroethane solution with 40% solids 24 hours hardened The final product is more densely impregnated a. After evaporation of the dichloroethane composite rubber of great toughness, which at the impregnated fiber mass was shaped and at elevated temperatures maintains good strength properties 180 0 C for 2 hours under a pressure of 35.2 kg / cm * thermoset to form a with
b) Ein Bündel von ungebrochenen, gemäß Beispiel 2 40 Fasern hoher Festigkeit verstärkten, harten und steifen hergestellten Kohlenstoffasern von etwa 10 cm Lange Gegenstandes.b) A bundle of unbroken, hard and stiff fibers reinforced according to Example 2 40 with high strength manufactured carbon fibers of about 10 cm long object.
wurde in ein Reagenzglas von 9,5 mm Innendurch- Unter den durch das erfindungsgemäße Verfahrenwas placed in a test tube with an inner diameter of 9.5 mm by the method according to the invention
messer dicht gepackt, und ein katalytisch kalthärtendes gegebenen Vorteilen sind die hohe Festigkeit und bePolyesterharz wurde darübergeschüttet Das Harz be- sonders glatte Oberfläche der verkohlten Fasern und stand aus einem Polyesterharz gemischt mit Methyl- 45 Fäden zu nennen, die sie als Verstärkung in Verbundäthylketonperoxyd und einer 6°/oigen Lösung von materialien besser geeignet macht als C-Fasern, die Kobaltnaphthenat in Terpentinöl-Ersatz (white spirit) aus regenerierter Cellulose erhalten werden.knives tightly packed, and a given advantages catalytically cold-curing are the high strength and bePolyester resin was poured over the resin particularly smooth surface of the charred fibers and was made of a polyester resin mixed with methyl 45 threads, which they use as reinforcement in composite ethyl ketone peroxide and a 6% solution of materials makes it more suitable than C-fibers, which Cobalt naphthenate in turpentine oil substitute (white spirit) can be obtained from regenerated cellulose.
309517/45309517/45
Claims (6)
behandlung der Polyacrylnitrilfasern in einer oxy- ίο Kohlenstoffasern oder -fäden wurden bisher vordierenden.AtBjdsphä^e bti. niedrigeren Tempera- ^nehmlich pdurch V^erkoken von Cellulosematgrialien türen, d ä du^r c hlg Idöehi ri.z e i c hjräelt^l cEtßlj c^*^1®^igjdjrfierejiden Bedingungen gewoni^n. Als die Fasern joder Fäden während der Oxydations- Auigangsmaterialien sind aber auch andere Polymere behandlung und/oder zumindest eines IeBs der synthetischen Ursprungs brauchbar. Als besonders Verkokungsbehandlung einer Zugspannung, aus- 15 geeignet werden von A. S h ϊ η d ο im J. Ceram^ Assoc. gesetzt werden, die ausreicht, um tme'-iätigsr Japan, 69 (1961) C 195, und Rep. Gov. Industr. Res. schrumpfung der Faser zumindest teilweise zu ver- Inst., Osaka, 1961, N. 317 (referiert in Berichte der hindern oder eine Streckung der Faser zu bewirken. Deutschen Keramischen Gesellschaft e. V., 43 [1966],1. Process for the production of carbon 5 The specific strength of such fibers or filaments fibers or filaments by coking of polyacrylic is usually higher, the smaller their nitrile fibers at about 1000 0 C or more under not knife, however, the The production of such oxidizing conditions, if necessary with pre-fibers or threads of very small diameter, is a problematic oxidation treatment due to heat and very high strength,
Treatment of the polyacrylonitrile fibers in an oxy- ίο carbon fibers or threads were previously predating.AtBjdsphä ^ e bti. Lower temperature ^ considerably by v ^ coking of cellulose material doors, d ä du ^ rc hlg Idöehi ri.zeic hjräelt ^ l cEtßlj c ^ * ^ 1 ® ^ igjdjrfierejiden conditions won. Other polymer treatment and / or at least one IeB of synthetic origin can also be used as the fibers or threads during the oxidation starting materials. A particularly suitable coking treatment for tensile stress is that of A. S h ϊ η d ο in J. Ceram ^ Assoc. sufficient to tme'-iätigsr Japan, 69 (1961) C 195, and Rep. Gov. Industr. Res. Shrinkage of the fiber at least partially to reduce Inst., Osaka, 1961, N. 317 (reported in reports of preventing or causing a stretching of the fiber. Deutsche Keramische Gesellschaft e.V., 43 [1966],
stoff durch die einzelnen Fasern ausreicht. Es wurde nun festgestellt, daß Kohlenstoffasern3. The method according to claim 1 or 2, characterized in the position of carbon fibers, wherein poly is characterized in that the duration of the heat treatment acrylonitrile fibers pretreated at 180 to 550 0 C in oxygen-containing lung in an oxidizing or oxygen-containing atmosphere and then in the inert sphere for the complete permeation of the sour gas atmosphere at 700 to 3000 ° C are coked,
material through the individual fibers is sufficient. It has now been found that carbon fibers
meinem Sprachgebrauch auch Copolymere oder Ter- Die Verkohlung oder Verkokung der Fasern oderThe polyacrylonitrile fibers are supposed to achieve, according to a general length of heating with 4V 2 denier fibers,
my parlance also copolymers or ter- The charring or coking of the fibers or
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