DE1925609C3

DE1925609C3 - Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Faeden

Info

Publication number: DE1925609C3
Application number: DE1925609A
Authority: DE
Inventors: Mckee John Andrew; Joo Louis Arpad; Shea Frederick Leo
Original assignee: SGL Carbon Corp
Current assignee: SGL Carbon Corp
Priority date: 1968-06-04
Filing date: 1969-05-20
Publication date: 1973-10-18
Also published as: DE1925609B2; DE1925609A1; FR2010075A1; GB1225726A; US3595946A; JPS4637786B1

Description

d) den erhaltenen Faden mit einem oxydierenden Temperatur in der Nähe von 1000° C in einer inerten

r in°!^^!ner ^^m?^e?^{tUr VOn 10}° ^{bis nicht mehr} Atmosphäre carbonisiert. Gewünschtenfails können

als 10 C unterhalb des Erweichungspunktes des die Kohlenstoffäden graphiert werden, indem sie in

Fadens in Berührung bringt, um ihn unschmelzbar einer inerten Atmosphäre auf erhöhte Temperaturen

zu machen, und man schließlich _{s erhitzt werden}_

e) den oxydierten Faden durch Erhitzen in einer ^^e Rohmaterialien, aus denen die erfindungsgemäinerten Atmosphäre auf Temperaturen von 700 ^^en Fa^¹"¹¹ gesponnen werden, bestehen aus handelsbis 280ö°C carbonisiert, wobei man ihn mit einer üblichen Hochtemperaturkohienteerpechen, die einen Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung von Ping-und-Kugel-Erweichungspunkt (ASTM-Verfah-5°C pro Stunde im Temperaturbereich von 100 ^{10 ren}) ^lm Bereich von 70 bis 250⁰C besitzen. In dieser bis 500⁰C und hierauf mit einer Geschwindigkeit Beschreibung sind alle Erweichungspunkte für diese der Temperaturerhöhung von 10⁰C pro Stunde sogenannten Ring-und-Kugel-Erweichungspunkte anim Temperaturbereich von 500 bis 1100⁰C er- gegeben und alle Prozentsätze sind in Gewicht ausgehitzt. drückt. Unter den verwendbaren Kohlenteerpechen

15 werden diejenigen bevorzugt, die einen Erweichung*-

Bei einem alteren Vorschlag gemäß der deutschen punkt im Bereich von 90 bis 200° C besitzen. Offenlegungsschnft 1 669 486 geht man bei der Her- Beim Umwandlungsverfahren der vorliegenden Erstellung von Kohle- oder Graphitfäden so vor, daß lindung ist ein kritischer Vorgang die Entfernung der in man ein Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltendes Chinolin unlöslichen Sto.Te aus den ausgewählten Pech nut einem mittleren Molekulargewicht von 30 Kohf nteerpechen. Die in Chinolin unlöslichen Stoffe mmileM -ns '-00 durch Schmelzspinnen z» Fäden ver- stellen ein Material dar, welches bei der Spinntemperaarbeitet und die Fäden anschlieBend unschmelzbar tür im Pech nicht löslich ist oder welches, in anderen macht und gegebenenfalls einem weiteren Verfahrens- Worten, eine unerwünschte zweite Phase bildet. Diese sciintt, mindestens aber einem Verkokungsschrut Abtrennung wird vor der Erhitzungsbehandlung und unterwirft, wobei man von einem Pech mit einem Koh- 25 der Destillation des F chs vorgenommen. Zur Abtren-Ien stoff gehalt von 95 bis 96,5 Gewichtsprozent aus- nung der unerwünschten Fraktion kann das Pech mit geht. Das Pech, welches ..τι Fäden versponnen werden einem aromatischen L ösungsmittcl verdünnt, filtriert soll, muß dabei 40°/_? oder weniger von in Chloroform und wieder zurückgewonnen werden. Die für diesen unlöslichen Materialien enthalten. Zweck verwendbaren Lösungsmittel sind ganz allge-

Demgegenüber unterscheidet sich das Verfahren der 30 mein irgendwelche aromatische Flüssigkeiten mit einem vorliegenden Erfindung emmal dadurch, daß das ge- Siedepunkt oder Siedebereich zwischen ungefähr 200 maß der Erfindung hergestellte Kohlenteerpecl. erheb- und 400⁰C, vorausgesetzt, daß der größte verflüssiglich mehr in Chloioform unlösliche Materialien enthält, bare Teil des Kohlenteerpechs darin löslich ist. Die geuiid zum anderen dadu- ;h, daß bei dem Verfahren der nannte Flüssigkeit sollte auch von der filtrierten Pechvorliegenden Erfindung eine drastischere Wärmebe- 35 lösung bei Temperaturen, die vorzugsweise nicht über handlungübereinenZeitraumvonetwalObislOOStun- 300°C hinausgehen, entweder bei atmosphärischem den bei 280 bis 305⁰C vorgenommen wird, wobei Druck oder unter vermindertem Druck abtrennba» ein. während mindestens einem Teil dieser Stufe eine Ent- Beispiele für verwendbare Flüssigkeiten, die diesen femung der flüchtigen Stoffe bei etwa 300⁰C vorge- Bedingungen genügen, s.,id leichtes Creosolöl, Anlhn.-sehen ist, während das Verfahren gemäß des älteren 40 cenöl, Penanthren, Chinolin oder stark aromatische Vorschlags eine trockene Destillation bei Temperaturen Erdölliraktionen.

unterhalb 250⁰C und eine Vakuumdestillation bei un- Die Verdünnung des Pechs und die anschließende

gefahr 300⁰C vorsieht. Filtrierung können bei jeder Temperatur innerhalb

Diese Unterschiede führen dazu, daß bei dem Ver- eines Bereichs, der vom Erweichungspunkt des Pechs

fahren der vorliegenden Erfindung bei der Carboni- 45 bis zu ungefähr 300⁰C geht, ausgeführt werden. Die

sierung ein nicht geschmo'iener, leicht abwickelbarer Verhältnisse von Lösungsmittel zu Pech verändern

Kohlenstoff-Endlosfaden erhalten wird, während beim sich mit der Viskosität der Substanz bei der ausgewähl-

Carbonisierungs-Prozeß gemäß der deutschen Offen- ten Temperatur. Im allgemeinen wurde eine Verdün-

legungsschrift 1 669 486 ein Schmelzen der ox> dierten nurg von 1:1 bei einer Temperatur von ungefähr 200" C Fasern nicht auszuschließen ist. 50 als zweckmäßig gefunden. Das verdünnte Pech wird

Bei dem Verfaldren der vorliegenden Erfindung wird dann filtriert, um das ungelöste Material abzutrennen,

somit von einem Kohlenteerpecb d^r größte Teil des Dies kann auf den verschiedensten Wegen mit bekann-

Materials abgetrennt, welches bei der Spinntemperatur ten Vorrichtungen ausgeführt werden, vorausgesetzt,

nach diesem Vorgang wird das Pech wärmebehandelt 35 tung die Filtrationsbedingungen aushält. Geirittetes und destilliert, um sein durchschnittliches Molekular-. Glas oder Trennwände aus proösem rostfreiem Stahl gewicht durch Polymerisatioc und Entfernung von mit öffnungen bis zu ungefähr 10 μ durchschnittlicher niedrigmolekularen Komponenten, die sich gebildet -Durchmesser sind zufriedenstellend. Das Filtrationshaben oder bereits im Pech anwesend sind, zu er- verfahren kann in herkömmlicher Weise durch Zusatz höhen. Verschiedene Oxydationsmittel, Dehydrierungs- 60 von bekannten Filtrierhilfsmitteln zur PechfliWsigkeit mittel und Polymerisationsmittel können auf die ver- erleichtert und verbessert werden. Die Anzahl der schiedenste Weise verwandet werden, um dieses Ver- jeweiligen Filtrationen und ihre Zeitdauer können ver fahren auszuführen. Das behandelte Pech wird, dann schieden sei», was von . .ischiedenen Faktoren angeschmolzen und in Luft gesponnen, wobei die resul« , Msgt» wig ζ, B, Viskosität der Pechflüssigkeit, Menge tierenden Fäden gestreckt und kontinuierlich aofge- 65 und Natur der ungelösten Feststoffe, Temperatur, spult werden, wie dies in der Textiltechnik üblich ist. Druck üsw* Es soll hier lediglich gesagt werden, daß Der Pechfaden wird in einer oder mehreren Stufen in mindistens eine Filtration für die Zwecke der Ereinem Oxydationsmedium oxydiert und dann bei einer findung erforderlich ist und daß sie mit dem Pech, wel-

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ches mit einem flüssigen Lösungsmittel verdünnt ist oder auch nicht verdünnt ist, durchgeführt wird. Nach Beendigung der Filtration wird das Lösungsmittel durch Verdampfen, vorzugsweise unter vermindertem Druck, bei ungeführ 150⁰C, aber keinesfalls bei Temperaturen über 300° C abgetrennt.

Das so vorbehandelte Kohlenteerpech wird dann wärmebehandelt und destilliert, um seinen MoIekulaigewichtsbereich zu verbessern. Es kann eine der Behandlungen oder es können die beiden Behandlungen ausgeführt werden. Das Pech wird bei einer Temperatur im Bereich von 280 bis 305° C destilliert, um seine niedrigmolekularen Komponenten abzutrennen. Dies kann durch jedes hsrkömß ',S·ο Verfahren, wie z. B. Destillation unter verin«"du:om Druck, Wasserdampf destillation usy- , erfi '/^.i, wobei irgendeine zweckmäßige Vorrichvr*;. wie z. B. eine MolekularaestiifationsvorricKlurö inw., verwendet wird, vorausgesetzt, daß die rrperaturgrenzen eingehalten werden. Das Pech wird oei ähnlichen Temperaturen während eines Zeitraums von 10 bis 100 Stunden oder mehr unter Drücken getempert, die 'wischen unterhalb einer Atmosphäre bis überhalb einer Atmosphäre liegen können. Die tatsächliche Länge dieser Wärmebehandlung hängt natürlich von der Natur der Pechkomponenten wie auch von anderen Faktoren ab. Die Polymerisation kann auch dadurch begünstigt werden, daß in das Pech verschiedene Oxydationsmittel, Dehydrierungsmittel und Polymerisationsmittel eingearbeitet werden, welche die Wärmebehandlung verkürzen oder die Arbeitstemperatur erniedrigen können. Beispiele für geeignete Materialien, die hierzu fähig sind, sind organische und anorganische Peroxyde und hochsiedende nitroai omatische Veibindungen, wie z. B. Nitronaphthalin oder 2,4-Dinitrochlorobenzol. In jedem Falle muß die Wärmebehandlung ineinersolchen Weise und unter solchen Bedingungen innerhalb der hereits angegebenen Grenzwerte ausgeführt werden, daß ein spinnbares Pech mit einem Erweichungspunkt oder Erweichungsbereich innerhalb 230 bis 260⁰C und mit einem Gehalt an in Chinolin unlöslichen Stoffen von weniger als 2°/₀ gebildet wiicV Bevorzugte Peche innerhalb dieser Grenzwerte sind diejenigen, die zwischen 240 und 260⁰C weich werden und bei den Spinnte mperaturen oder darunter keine zweite Phase enthalten.

Das wärmebehandelte Kohlenteerpech, das in der beschriebenen Weise hergestellt worden ist, wird dann in einen endlosen Faden durch eine Düse oder durch einen Spinnkopf gesponnen, wobei die Spinnöffnung einen Innendruckmesser aufweist, der sich für die Dicke des gewünschten Fadens eignet. Zum Spinnen .viru das Pech bei einer Temperatur zwischen seinem Schmelzpunkt und uiigciäiii 3GC⁰C geschmolzen, ur-.d die Schmelze wird durch die öffnung des Spinnkopfs durch einen ausreichenden Stickstoffdruck, um eine zufriedenstellende Geschwindigkeit zu erhalten, oder durch eine andere herkömmliche Einrichtung, wie z. B. eine Meßpumpe, einen Kolben \< dg'., extrudiert Der tatsächliche Druck und die tatsächliche Temperatur, die veiwendet werden, hängen von den Eigenschaften de verwendeten wärmebehandelten Pech«· und auch gegenseitig ■ oneinander ab. In dieser Hiiisunt wunie ge fun den, daii ein Pech, welches hier beschrieben wuuU /■■>■ friedcnMellend unter einem Arbeitsstickstoffdruck w>ungefähr 5,6 at durch einer perforierte Trennplatte ι.,-rostfreiere Stahl mit durchschnittlichen PoreniM.'H· von 10 μ oder darunter und durch eine SpinnoF; in-.μ von 1,5 mm Länge und 0,3 mm lichte Weite gesponnen werden kann. Der hergestellte Faden tritt in Luft aus, wird verstreckt und wird auf eine herkömmliche Textilspule mit einer festen Geschwindigkeit, beispiels-

ö weise 250 bis 300 m/min, aufgespult. Fäden mit einem Druchmesser im Bereich von ungefähr 5 μ. und darüber können auf diese Weise hergestellt werden.

Eine Extrusion der Fäden bei einer höheren Temperatur initiiert einen Oxydationsprozeß, der intensiviert

ίο werden kann, indem der Faden während einer ausreichenden Zeit durch eine oxydierende Atmosphäre hindurchgeführt wird, um die Unschmelzbarkeit zu erzeugen, welche bei der nachfolgenden Carbonisierungsbehandlung erforderlich ist. Geeignete Oxydationsmedien für diesen Zweck sind Luft, Ozon in Luft, Sauerstoff in Mischung mit Luft, Kamingase und inerte Gase, Dämpfe oder Nebel von nitroaromatischen Verbindungen, wie z. B. Nitrobenzol, Nitrophenol, alpha-Nitronaphthalin, Nitrotoluol oder Nitrochlorobenzol, oxydierende Gase, wie z. B. Schwcfeldioxyd, Schweleltrioxyd oder Sik¹ stoffoxyd.

Diese verschiedenen Üxydationsbehandlungen können in einer kontinuierlichen Weise mit dem aus de: Spinnmaschine herauskommenden Faden ausgeführt werden, oder sie können auf Fadenchargen angewendet werden, die bereits in Wickel gespult sind. In einem solchen Falle muß der Träger des Faderiww*els von solcher Art und/oder solcher Konstruktion sein, daß er nachgibt oder zusammenbricht, wenn der aufgespulte Faden sich während des Oxydationsverfahrens zusammenzieht. Es wurde festgestellt, daß Papierzylinder hierfür brauchbar sind.

An die Oxydation der in Wickel aufgespulten Fäden muß sich eine ziemlich kritische Erhitzung anschließen, wenn die übereinandergelegten und benachbarte: Fadenschleifen nicht miteinander verschmelzen sollen. Diese Erhitzungsbedingungen änder.i sich natürlich mit dem Pech, seiner vorhergehenden Oxydationsgeschichte und der Art und der Qualität von Zusätzen,

4c sofern solche anwesend sind. Die besten Erhitzungsgeschwindigkeiten und Temperaturen für ein gegebenes Material sind natürlich schwierig zu bestimmen, da die Schmelztemperatur der Peche sich ändert, wenn die Oxydation fortschreitet. Es wurde aber doch fesigestellt, daß ein wärmebehandeltes Pech dei bevorzugten Type, wie es weiter oben beschrieben wurde, einen Faden ergibt, der erfolgreich oxydiert wird, indem die Temperatur in weniger als 15 Minuten auf 100" C erhöht wird - eine nicht kritischeStufe—, der Faden ungefähr 20 Stunden auf 100⁰C gehalten wird, die Temperaturen von 100 auf 195° C mit einer bevorzugten Geschwindigkeit von ungefähr 5°C/Stunde angehoben werden, der Faden ungefähr 60 bis ungefähr 120 Stunden auf nie- ift7tere Temperatur gehalten wird, wobei der obere Teil dieses Bereichs bevorzugt wird. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß bei bestimmten Materialien Te-iperaturanstiegsgeschwindigkeiten bis zu 10°C/ Stunde toleriert werden können. In jsdem Falle sollte die Temperatur /1. i'^eiufeiner 7ti! während (*<" ¹^XV- \ ■ »r/ugsvveise nii ht hoher , π

tu:'¹!' iin /-Mi !ici'e!i l)ie->'." si 'wei<i tli.i! "i" V-T-. .im! h '·, ,1 ,π eine"- /.(K .i'.nsof ti n.s^ef iiirt durüi cli.i'··' ei ■. t.U: .Mn-". .!■., : ;.fl i--.li-!

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Die oxydierten Faden können dann auf Raumtempe- Jicrt. Die lösliche Pechfraktion wurde 20 Stunden 280 ratur abgekühlt oder augenblicklich einer Verkohlung bis 305°C Kolbenlcmpcratur wärmebehandelt, und unterworfen werden. Wenn eine Abkühlung vorgcnom- zwar unter einem — 50°C-Kühler, in welchem ungemenwird, dann sollte sie allmählich vor sich gehen, wo- fähr 17% einer niedrigschmelzenden festen Fraktion bei die Abkühlungsstufe von 195 bis 100° C mit im- 5 bei 2 mm Hg gesammelt wurde. Das wärmebehandelte gefähr der gleichen Geschwindigkeit ausgeführt wird lösliche Pech, das nach dieser Behandlung verblieb, als die vorher in der umgekehrten Richtung ausge- hatte einen Erweichungspunkt von annähernd 256° C. führte Stufe, wobei die Abkühlung von 100⁰C bis auf Das eben beschriebene modifizierte Kohienteerpcch

Raumtemperatur ungefähr 3 Stunden dauern sollte. wurde durch einen Spinnkopf mit einer öffnung von Der oxydierte Pechfaden wird dann in einen Kohlen- io 1,5 mm Länge und 0,3 mm Durchmesser gesponnen, stoffaden umgewandelt. Dies erfolgt in einem Ofen,der Das geschmolzene Pech wurde mit 287⁰C durch einen mit einer Vorrichtung ausgerüstet ist, welche eine Be- Stickstoffdruck von 7,7 at durch den Spinnkopf hinspülungder Reaktionszone mit einem inerten Gas, wie durchgedrückt. Der resultierende Pechfaden hatte einen z. B. Stickstoff, der durch heißen Koks gereinigt wor- fertigen Durchmesser von ungefähr 30 μ, wenn er mit <len ist, gestattet. Wenn ein ir einen Wickel aufgespul- 15 einer Geschwindigkeit "von 256 m/Minute auf einen ter Faden behandelt wird, dann werden die Wickel Papierzylinder aufgespult wurde.
in eine Muffel eingebracht, und die Temperatur des Die Fadenspule wurde dann auf Gr^hitträgern in

Ofens wird während das inerte Gas den Wickel bespült, einen Ofen gehängt, durch den frische und im Kreis beispielsweise von unten nach oben, angehoben, und geführte Luft in einem Verhältnis von ungefähr 1:1 zwar entsprechend dem folgenden typischen Zyklus: ao konstant zirkuliert wurde, währenddessen die Tempevon 30 bis 100⁰C, sofern nötig, mit einer Geschwindig- ratur in der folgenden Weise angehoben und abgekait von 10°C/Stunde; von 100 bis 500 C mit einer senkt wurde:

Geschwindigkeit von 5' C/Stunde und von 500 bis °q Stunden

IHX)⁰C mit einer Geschwindigkeit von 10°C/Stunde. 40 bis 100 0,25

Das Abkühlen auf Raumtemperatur sollte ebenfalls all- 35 _J00 ...................... 24.Q

mählich erfolgen, beispielsweise von 1100 bis 30°C 100 bis 196 (bei 3,5^OC/Stunde Tempe-

in ungefähr 36 Stunden. Da der Temperaturbereich von raturansüeg) 28 0

100 bis 500⁰C der kritischste beim Carbonisierungs- _lg6 ^e _g6'₀

verfahren ist, ist spezielle Vorsicht bei der Kontrolle 196bisYoO (bei' 3.5°C/Stunde Temp&-'

der Erhitzungsgeschwindigkeit durch diesen Bereich 30 ratursenkung) 28 0

erforderlich. Was die Spitzencarbonisierungstempera- 100 bis40 . 20

tür anbelangt, sollte darauf hingewiesen werden, daß ·

brauchbare Kohlenstoffasern von 700 C (amorphe Die gesamte Verweilzeit im Oxydationsofen war

Kohlenstoffäden) bis zu ungefähr 2800"C (sofern gra- somit 178,25 Stunden.

phitische Fäden erwünscht sind) hergestellt weiden 35 Die oxydierten Fadenwickel wurden dann in eine können. Die Erhitzungsgeschwindigkeiten und die Muffel aus rostfreiem Stahl eingebracht, und zwar mit Temperatureinhaltungszeiten sind ab ungefähr 1100⁰C Hilfe der gleichen Graphitaufhänger, wie sie in der nicht mehr kritisch. Oxydationsstufe verwendet wurden, und der folgenden

Ein Graphitfaden kann in zweckmäßiger Weise da- Erhitzung unterworfen, währenddessen sie konstant durch hergestellt werden, daß ein Kohlenstofiaden un- 4° mit Stickstoff bespült wurden, der vorher bei der Begefähr 1 Stunde in Argon auf über 1500^C erhitzt wird. triebstemperatur durch Koks gereinigt wurde:

Kohlenstoffäden (1100⁰C) von herkömmlicher Tex- °_c Stunden

tillänge können aus Kohlenteerpech durch das eben ^₀ _{bjs 1(χ)} (Temperaturanstieg

beschriebene Verfahren hergestellt werden, welche 10° C/Stunde) 6

Zugfestigkeiten von 5600 bis 9100 kg/cm² einen 45 _{100 bjs 500} (Temperaturanstieg

Elastizitätsmodul im Bereich von 0,315 bis 0,364 · 10" 5° C/Stunde) 80

kg/cm², einen spezifischen Widerstand in μ ohm-inch _5QQ _{bjs llfJ0} (Temperaturanstieg

von 1200 bi° 1600 und eine scheinbare Dichte von 10° C/Stunde) 60

ungefähr 1,65 g/cm³ aufweisen. Solche Fäden und ihre _UQQ _bjs Raumtemperatur 36

graphitischen Gegenstücke eignen sich vorzüglich als 50

Substrate bei Gasphasenabscheidungen, .We z. B. die Der resultierende Kohlenstoffmonofaden wurde in

Herstellung von Borfäden, als wärmebeständige Ver- einem lnstrom-Tester mit einer Kreuzkopfgeschwindigstärkunpen in aus Fasern und einer Matrix bestehenden keit von 5,1 mm/Minute bei Verwendung von 25,4 mm Produkten, wie auch bei anderen ähnlichen Anwendun- Meßlänge getestet Es wurde gefunden, daß er eine gen, bei denen fadenförmiger Kohlenstoff in herkömm- 55 Zugfestigkeit von 8918 kg/cm², eine Reißdehnung von licher Weise und mit Vorteil verwendet wird. 2% und ein Elastizitätsmodul von 0,357 · 10^ekg/cm²

aufwies. Alle diese Messungen sind Durchschnitts-

Beispiel werte von mindestens sechs unabhängigen Bestimmun

gen.

Ein Kohlenteerpech mit einem Erweichungspunkt 60 Der Kohlenstoffaden hatte einen durchschnittlichen von 187°C wurde bei 180°C in einem gleichen Ge- Durchmesser von 25 μ und einen spezifischen Widerwicht einer leichten Creosolölfraktion mit einem stand von 1419 μ-ohm-inch bei einer Abweichung von Siedebereich von 270 bis 315°C für 88% seiner Be- ± 5,0%, gemessen mit 3,2 mm langen Proben,
standteile aufgelöst. Die Lösung wurde mit 10% Durch das erfindungsgemäße Verfahren wurde ein

Diatomeenerde durch eine grobe, 40 bis 60 μ gefrittete 65 Kohlenstoffaden aus einem Kohlenteerpech hergestellt Glasplatte und dann durch eine 4,5 bis 5,5 μ gefrittete der vorzügliche mechanische und elektrische Eigen-Glasplatte filtriert. Das Lösungsmittel des Filtrats wurde schäften aufweist, wenn man ihn mit den bisher bekannunter einem Druck von 3 mm Hg bei 13GⁿC abdestil- tea Kohlenstoffäden vergleicht.

Claims

Paten tanspruche:

1- Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Fäden, ausgehend von Kohlenteerpech mit einem Erweichungspunkt im Bereich von 70 bis 250⁰C, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) das Pech bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches vom Erweichungspunkt des Peches bis etwa 300⁰C, gegebenenfalls nach Verdünnung mit einem aromatischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt zwischen 200 und 400° C, filtriert, um im wesentlichen das gesamte in Chinolin unlösliche Material des Peches zu entfernen, und bei Anwendung des aromatischen Lösungsmittels dieses nach der Filtration bei einer Temperatur von nicht über 300⁰C entfernt,

b) die lösliche Pechfraktion etwa 10 bis etwa 100 Stunden auf eine Temperatur im Bereich von 280 bis 3O5°C erhitzt, wobei flüchtige, niedermolekulare Pechbestandteile während mindestens einem Teil dieser Stufe entfernt werden, um ein Produkt mit einem Gehalt an in Chinolin unlöslichem Material von weniger als 2 Gewichtsprozent und mit einem Erweichungspunkt im Bereich von 230 bis 260⁰C zu erhalten,

c) das durch Wärmebehandlung erhaltene Produkt der Stufe b) bei einer Temperatur im Bereich oberhalb seines Erweichungspunktes bis etwa 300⁰C schmilzt und zu einem kontinuierlichen Faden extrudiert und verstreckt,

d) den erhaltenen Faden mit einem oxydierenden Gas bei einer Temperatur von 100 bis nicht mehr als 10⁰C unterhalb des Erweichungspunktes des Fadens in Berührung bringt, um ihn unschmelzbar zu machen, und man schließlich

e) den oxydierten Faden durch Erhitzen in einer inerten Atmosphäre auf Temperaturen von 700 bis 2SOO⁰C carbonisieri, wobei man Ihn mit einer Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung von 5^UC pro Sf unde im Temperaturbereich von 100 bis 5üO°C und hierauf mit einer Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung von 10⁰C pro Stunde im Temperaturbereich von 500 bis 1100⁰C erhitzt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Stufe a) gegebenenfalls verwendete aromatische Lösungsmittel eine leichte

nuiirciiUfVcucsimauuii iai. schmelzbaren Polymeren, eine kontrollierte Oxydation in einen unschmelzbaren Zustand vorhergeht Eine Schwierigkeit bei dieser Art von Verfahren ist die niedrige Ausbeute an Kohlenstoff, der aus solchen Polymeren erhalten wird.

Zufriedenstellende Kohienstoffasem wurden auch aus geschmolzenen Zersetzungsprodukten von synthetischen polymeren Materialien, wie z. B. Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat, und aus schmelzbaren

ίο kohlenstoffliefernden Materialien, wie z. B. geblasener Asphalt und Erdölpech, hergestellt Bei dieser Art von Verfahren wird das schmelzbare Material in Fasern gesponnen, oxydiert und carbonisiert, wobei Kohlenstofffasern erhalten werden, die Festigkeiten von über 7000 kg/cm² besitzen. In einigen Fällen wurde es für nötig gefunden, das Ausgangsmaterial durch eine Wärmebehandlung zu konditionieren, um sein Molekulargewicht zu steigern und um es für die eben erwähnten Umwandlungen besser geeignet zu machen.

so Im Falle von Kohlenteerpech brachten jedoch diese Maßnahmen keinen Erfolg, und es gibt in der Technik kein erfolgreiches Verfahren für das zufriedenstellende Verspinnen von Pechen, die aus Kohlenteer erhalten wurden, und für ihre nachfolgende Umwandlung in

as brauchbare Kohienstoffasem, die Eigenschaften besitzen, die mit denjenigen.vergleichbar sind, welche Kohlenstoffasera aus anderen Rohmaterialien besitzen. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, durch welches leicht spinnbare Materialien aus Koh-

lenteerpechen hergestellt werden, welche zufriedenstellend oxydiert und carbonisiert werden können, wodurch sie in brauchbare Kohlenstoffasera umgewandelt werden. Es sollen also aus handelsüblichen Industriekohlenteerpechen KohJenstcffasern mit Zugfestigkeiten

in der Größenordnung von 7000 kg/cm² hergestellt werden, welche auch einer, ausreichenden Grad anderer erwünschter Eigenschaften besitzen, wie sie normalerweise solche feuerfeste Materialien aufweisen.
Dieses Ziel der Herstellung von Kohlenstoffäden, ausgehend von Kohlenteerpech mit einem Erweichungspunkt im Bereich von 70 bis 250⁰C, wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß man

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Fäden, ausgehend von Kohlenteerpech nlit einem Erweichungspunkt im Bereich von 70

PgE||ist bekannt, Kohlenstoffasera aus organischen ^m'^Srn-'-*-— wie z. B. Rayon ö<fer Polyacrylnitril, die Fasern lifter kontroliiertii n, weicher, im Falle von

a) das Pech bei einer Temperatur innerhalb des Be- *5 reiches vom Erweichungspunkt des Peches bis etwa 300⁰C, gegebenenfalls nach Verdünnung mit einem aromatischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt zwischen 200 'ind 400⁰C, filtriert, um im wesentlichen das gesamiß in Chinolin unlösliche Material des Peches zu entfernen, und bei Anwendung des aromatischen Lösungsmittels dieses nach der Filtration bei einer Temperatur von nicht über 300⁰C entfernt,

b) die lösliche Pechfraktion etwa 10 bis etwa 100 Stunden auf eine Temperatur im Bereich von 280 bis 305⁰C erhitzt, wbei flüchtige, niedermolekulare Pechbestandteile während mindestens einem Teil dieser Stufe entfernt werden, um ein Produkt mit einem Gehalt an in Chinolin unlöslichem Material von weniger als 2 Gewichtsprozent und mit einem Erweichungspunkt im Bereich von 230 bis 260° C zu erhalten,

c) das durch Wärmebehandlung erhaltene Produkt der Stufe b) bei einer Temperatur im Bereich oberhalb seines Erweichungspunktes bis etwa 300° C schmilzt und zu einem kontinuierlichen Faden extrudiert und verstreckt,