DE2038949A1 - Process for the production of non-flammable fibers - Google Patents

Process for the production of non-flammable fibers

Info

Publication number
DE2038949A1
DE2038949A1 DE19702038949 DE2038949A DE2038949A1 DE 2038949 A1 DE2038949 A1 DE 2038949A1 DE 19702038949 DE19702038949 DE 19702038949 DE 2038949 A DE2038949 A DE 2038949A DE 2038949 A1 DE2038949 A1 DE 2038949A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fibers
pitch
treatment
temperature
carried out
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19702038949
Other languages
German (de)
Other versions
DE2038949C (en
DE2038949B2 (en
Inventor
Hidetsugu Habata
Isao Kimura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanegafuchi Spinning Co Ltd filed Critical Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Publication of DE2038949A1 publication Critical patent/DE2038949A1/en
Publication of DE2038949B2 publication Critical patent/DE2038949B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2038949C publication Critical patent/DE2038949C/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/145Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/21Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/21Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F9/22Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/24Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F9/245Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyurethanes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/24Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F9/26Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyesters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/24Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F9/28Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyamides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/32Apparatus therefor
    • D01F9/322Apparatus therefor for manufacturing filaments from pitch
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof

Description

DK. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. SITLE · DH. HER. NAT. K. HOFFMANNDK. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. SITLE · DH. HER. NAT. K. HOFFMANN

PATBKTANWiMPK
D.8000 MDNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911017 u 19308
PATBKTANWiMPK
D.8000 MDNCHEN 81ARABEUASTRASSE 4 TELEPHONE (0811) 911017 u 19308

Kanegafuchi Boseki Kabushiki Kaisha, Tokyo, JapanKanegafuchi Boseki Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON NICHTENTFLAMMBAREN FASERNMETHOD OF MANUFACTURING NON-FLAMMABLE FIBERS

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Fasern.The invention relates to an improved method for making carbon fibers.

In neuerer Zeit haben Kohlenstoff-Fasern als faserartige Materialien mit verschiedenen ausgezeichneten Eigenschaften die Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Solche Eigenschaften sind z.B. ihre gute Feuerbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Korrosionsfestigkeit, ihre gute elektrische Leitfähigkeit sowie ihr Isoliervermögen.In more recent times, carbon fibers have been considered fibrous Materials with various excellent properties attracted attention. Such properties are e.g. their good fire resistance, heat resistance, corrosion resistance, their good electrical properties Conductivity as well as its insulating capacity.

Kohlenstoff-Fasern haben hinsichtlich der Feuerbeständigkeit, der Korrosionsbeständigkeit, d-es Isoliervermögens und dergleichen ähnliche Eigenschaften oder sogar bessere wie Glasfasern. Sie haben im wesentlichen die gleiche Festigkeit wie Glasfasern. Darüberhinaus haben einigeIn terms of fire resistance, carbon fibers have the corrosion resistance, the insulating property and the like properties similar or even better like fiberglass. They have essentially the same strength as glass fibers. In addition, some have

009887/2087009887/2087

Kohlenstoff-Fasern eine elektrische Leitfähigkeit, welche Glasfasern naturgemäß nicht aufweisen. Schließlich sind Kohlenstoff-Fasern hinsichtlich ihrer Wärmebeständigkeit in nicht oxidierenden Atmosphären erheblich besser als Glasfasern und besitzen eine niedrige Dichte. Andererseits besitzen jedoch Kohlenstoff-Fasern eine besonders niedrige Dehnung und sie werden bereits bei der Anwendung einer sehr geringen Zugspannung zerbrochen. Nach den herkömmlichen Herstellungsverfahren ist es bisher unmöglich gewesen, Kohlenstoff-Fasern mit einer ausreichenden Länge zur Verfügung zu stellen.Carbon fibers have electrical conductivity, which Naturally, they do not have glass fibers. After all, carbon fibers are in terms of their heat resistance in non-oxidizing atmospheres considerably better than glass fibers and have a low density. on the other hand However, carbon fibers have a particularly low elongation and they are already in use broken under very little tension. It has so far been impossible according to the conventional manufacturing methods been to provide carbon fibers with a sufficient length.

Die Herstellung der Kohlenstoff-Fasern ist bis jetzt in der Weise vor sich gegangen, daß man billige Pecharten versponnen und die erhaltenen Fasern verkohlt hat.The manufacture of carbon fibers is in up to now the manner of spinning cheap types of pitch and charring the fibers obtained.

Die aus Pechen erhaltenen Ausgangsfasern besitzen einen wesentlich höheren Kohlenstoffgehalt als Fasern aus Zellulose, Polyacrylnitril und Lignin, so daß die Ausbeute in der Verkohlungsetufe erheblich höher ist und die Verluste gering sind. Daher kann die Verkohlungsstufe in kurzer Zeit ohne weiteres durchgeführt werden. Andererseits ist aber die Handhabung beim Spinnen oder nach dem Spinnen im Vergleich zu den Ausgangsfasern wie aus Polyacrylnitril und dergleichen schwieriger.The starting fibers obtained from pitch have a significantly higher carbon content than fibers made from cellulose, Polyacrylonitrile and lignin, so that the yield in the charring stage is considerably higher and the losses are low. Therefore, the charring step can be easily performed in a short time. on the other hand but the handling during spinning or after spinning is compared to the starting fibers made of polyacrylonitrile and the like more difficult.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Kohlenstoff-Fasern mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften in technisch einfacher Weise und mit hoher Ausbeute herzustellen.The invention is therefore based on the object of providing carbon fibers with excellent physical properties in a technically simple manner and with high yield to manufacture.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zurThe invention is therefore a method for

- 3 009887/2087 - 3 009887/2087

Herstellung von Kohlenstoff-Fasern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein getrennt geschmolzenes Pech und ein synthetisches organisches Polymeres gleichzeitig durch eine gemeinsame Düse zu einer zusammengesetzten Faser verspinnt, bei welcher beide Komponenten entlang der Längsrichtung des einheitlichen Fadens gleichförmig verbunden sind, die erhaltene zusammengesetzte Faser einer Oxydationsbehandlung und mindestens zwei Stunden einer Fixierungsbehandlung in Luft oder in Stickstoff gas bei einer Temperatur von 200 bis 5000C unterwirft und daß man hierauf mindestens einmal in Stickstoffgas eine Verkohlungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 80O0C vornimmt.Manufacture of carbon fibers, which is characterized in that a separately melted pitch and a synthetic organic polymer are spun simultaneously through a common nozzle into a composite fiber in which both components are uniformly connected along the longitudinal direction of the unitary thread, the resulting composite a fiber is subjected to oxidation treatment, and at least two hours to a fixing treatment in air or in nitrogen gas at a temperature of 200 to 500 0 C and in that then at least once performs a carbonization treatment at a temperature of more than 80O 0 C in nitrogen gas.

Unter der Bezeichnung "Kohlenstoff-Fasern" sollen solche verstanden werden, die aus Kohlenstoff zusammengesetzt sind. Die Fasern sollen auch nichtentflammbare Fasern umfassen, bei welchen der Kohlenstoff keine Kristallstruktur aufweist, sondern eine organische amorphe Struktur, Kohlenstoff-Fasern, bei welchen der Kohlenstoff in mikrokristalliner Form vorliegt, und schließlich Graphit-Fasern, in welchen der Kohlenstoff eine ausgeprägte Kristallstruktur besitzt und eine faserartige Struktur aufweist.Under the term "carbon fibers" such which are composed of carbon. The fibers are also said to be non-flammable fibers include, in which the carbon does not have a crystal structure, but an organic amorphous structure, Carbon fibers, in which the carbon is in microcrystalline form, and finally graphite fibers, in which the carbon has a pronounced crystal structure and a fibrous structure having.

Bei den oben beschriebenen nichtentflammbaren Fasern besitzt der die Fasern bildende Kohlenstoff eine amorphe Struktur, so daß die Fasern eine Wärmebeständigkeitstemperatur von etwa 250 - 3000C aufweisen und ein elektrisches Isoliervermögen zeigen. Die Kohlenstoff-Fasern, die aus mikrokristallinem Kohlenstoff zusammengesetztIn the above described non-flammable fibers of the fiber-forming carbon has an amorphous structure, such that the fibers have a heat resistance temperature of about 250 - 300 0 C and have show an electrical insulation. The carbon fibers that are composed of microcrystalline carbon

009887/2087009887/2087

sind, besitzen eine höhere Wärmebeständigkeit als die nichtentflammbaren Fasern sowie eine elektrische Leitfähigkeit. Die Graphitfasern sind hinsichtlich der Wärmebeständigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit den oben genannten nichtentflammbaren Fasern und den Kohlenstoff-Fasern überlegen.are, have a higher heat resistance than the non-flammable fibers as well as an electrical conductivity. The graphite fibers are the ones in terms of heat resistance and electrical conductivity superior to the above non-flammable fibers and the carbon fibers.

. Die bei dem Verfahren der Erfindung einsetzbaren Peche schließen Petroleumasphalt, Kohlenteerpech, Petroleumschlacke sowie ein Pech ein, das beim Verkohlen von Polyvinylchlorid erhalten wird. Sämtliche Pecharten können schmelzgesponnen werden. Diese Peche können Kohlenstoff-Fasern liefern, indem man sie allein verspinnt und den erhaltenen Faden einer Oxidationsbehandlung und so dann einer Brennbehandlung unterwirft. Im Hinblick auf den Kohlenstoffgehalt sind Petroleumasphalt und Kohlenteerpech am meisten zu bevorzugen.. The pitches useful in the process of the invention include petroleum asphalt, coal tar pitch, petroleum slag and a pitch obtained from charring polyvinyl chloride. All types of bad luck can are melt spun. These pitches can provide carbon fibers by spinning them alone and the obtained thread an oxidation treatment and then subjected to a burning treatment. With regard to the Carbon content, petroleum asphalt and coal tar pitch are most preferable.

Als thermoplastische synthetische Polymere, die bei dem Verfahren der Erfindung geeignet sind, können alle bekannten synthetischen organischen Polymere mit thermoplastischen Eigenschaften verwendet werden, z.B. Polyamide, Polyester, Polyester-Äther, Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyurethane, Polyacrylkunststoffe und Copolymere, modifizierte Polymere sowie Gemische daraus. Besonders bevorzugt werden Polyolefine wie Polyäthylen, Polypropylen etc-As thermoplastic synthetic polymers useful in the method of the invention, there can be any known ones synthetic organic polymers with thermoplastic properties are used, e.g. polyamides, Polyester, polyester-ether, polyolefins, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyurethanes, polyacrylic plastics and copolymers, modified polymers, and mixtures thereof. Polyolefins are particularly preferred like polyethylene, polypropylene etc-

Wärmehärtbare synthetische organische Polymere schließen beispielsweise Epoxyharze, Phenolharze etc. Ein. Es wird bevorzugt, ohne den Zusatz eines WärmehärtungsmittelsThermosetting synthetic organic polymers include for example, epoxy resins, phenolic resins, etc. A. It is preferred without the addition of a thermosetting agent

009887/2087009887/2087

zu arbeiten.to work.

Das konjugierte Verspinnen dieser Peche und der thermoplastischen oder wärmehärtbaren Polymeren kann nach dem herkömmlichen konjugierten Spinnverfahren durchgeführt werden, wobei auf die Spinndüse und das konjugierte Spinnen der beiden Komponenten keine besondere Aufmerksamkeit gerichtet werden muß. So kann z.B. das in der Schmelze erfolgende konjugierte Spinnen von Petroleumasphalt und von Polyamiden bei Temperaturen von 200 bis 300° C unter Verwendung einer Spinndüse durchgeführt werden, welche Löcher mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,M- mm hat.The conjugate spinning of these pitches and the thermoplastic ones or thermosetting polymers can be carried out by the conventional conjugate spinning process paying no particular attention to the spinneret and conjugate spinning of the two components must be judged. For example, the conjugate spinning of petroleum asphalt, which takes place in the melt and of polyamides are carried out at temperatures of 200 to 300 ° C using a spinneret, which holes with a diameter of 0.1-0, M- mm Has.

Die verbundene Struktur der oben beschriebenen beiden Komponenten kann entweder eine Seite-an-Seite-Anordnung oder eine Hüllen-Kern-Anordnung sein. Sie kann aufgrund Erwägungen über die leichtere Behandlung und Handhabung der gesponnen Fasern ausgewählt werden.The connected structure of the two components described above can be either a side-by-side arrangement or a sheath-core arrangement. She can be due to Considerations about the ease of handling and handling of the spun fibers should be selected.

Zur Erzielung einer hohen Ausbeute beim Verkohlen der Ausgangsfasern zu Kohlenstoff-Fasern sind Ausgangsfasern mit einem hohen Kohlenstoffgehalt im Hinblick auf die Ausbeute und andere Gesichtspunkte vorzuziehen. Demgemäß sind Ausgangsfasern mit einem hohen Verhältnis von Peoh vorzuziehen. In Anbetracht der leichten Durchführbarkeit ']or verschiedenen Verfahrens stuf en, wie des '■■rinm-TiSj Φ?,ε Aufnehmens, des Abwickeins .und dgl,- oder •iuT Spinnjjeschwj.ndigkeit wird es bevorzugt, daß dasTo achieve a high carbon yield Starting fibers to carbon fibers are starting fibers with a high carbon content in terms of the Preferable to yield and other considerations. Accordingly, starting fibers are high in the ratio of Preferable to Peoh. In view of the ease with which various procedures such as des '■■ rinm-TiSj Φ?, Ε recording, unwinding .and the like, - or • In terms of spinning speed, it is preferred that the

ν. ι jMgifcrungsverhältnis von Pech mi den thermoplasti« ,..oh»-..η e'er warat-ih&rtbaren synthetic·:!]en organischen ?oly-■■■ ■ -1^n 1:1 - 1Oi 1, besser 2;1 - 6:1, am besten 3;1 - 5:1,ν. ι jMgifcrungsverhältnis Pech mi thermoplasti the "oh .." - .. η e'er warat-ih &-curable synthetic ·:] s organic oly- ■■■ ■ - 1 ^ n 1:? 1 - 1Oi 1, better 2 ; 1 - 6: 1, preferably 3; 1 - 5: 1,

Wenn das Konjugierungsverhältnis von Pech zu dem synthetischen organischen Polymeren weniger als 1:1 ist, dann ist zwar die Verspinnbarkeit und die nachfolgende Handhabbarkeit gut, doch ist das Verhältnis des Kohlenstoffgehalts niedriger, so daß die Verkohlung nicht leicht durchgeführt werden kann. Außerdem erniedrigt sich die Ausbeute der Kohlenstoff-Fasern.When the conjugation ratio of pitch to the synthetic organic polymers is less than 1: 1, then the spinnability and the subsequent handleability is true good, but the ratio of the carbon content is lower so that charring is not easy can be carried out. In addition, the yield of carbon fibers is reduced.

Wenn umgekehrt das Konjugierungsverhältnis größer als 1(5;.§ ist, dann ist die Härtung und die Verkohlung der erhaltenen Fasern zwar leichter gemacht,und auch die Ausbeutung der Kohlenstoff-Fasern steigt an, doch tritt häufig beim Spinnen ein Garnbruch auf, so daß das konjugierte Verspinnen nur schwierig durchgeführt werden kann. Um einen solchen Garnbruch zu verringern, muß die Aufnahmegeschwindigkeit auf etwa 500 - 700 m/Min, gesenkt werden, welche Geschwindigkeit die übliche Aufnahmegeschwindigkeit beim Verspinnen eines Endlosfadens ist, der nur aus Pech zusammengesetzt ist. Es ist jedoch bei einer· solch niedrigen Aufnahmegeschwindigkeit schwierig, gleichförmige zusammengesetzte Fasern zu erhalten.. Conversely, if the conjugation ratio is greater than 1 (5; .§ is, then the hardening and charring of the obtained fibers made lighter, and also the The yield of carbon fibers increases, but yarn breakage often occurs during spinning, so that the conjugate Spinning can be difficult to do. To reduce such a yarn breakage, must Take-up speed can be reduced to around 500 - 700 m / min, which is the usual take-up speed is when spinning a continuous thread that is composed only of pitch. However, it is difficult to obtain uniform composite fibers at such a low take-up speed ..

Wenn 1:kj :-m\ ■■ ■'■:■<■>, mv-i äev Penhe auf:· die üblichen synthe t i ;on ·->'■ -y·. ■ >- ■■■■■!: ο η !-'iLyaisren elm* Zugspannung ausgeübt w .i '"el. ".::: :.. ■■ ■ ;\ ■;:·'. ·'?■'- s:c = i die -'·ίϊ\ a stung geradeIf 1: k j : -m \ ■■ ■ '■: ■ <■>, mv-i äev Penhe to: · the usual synthe ti; on · ->' ■ -y ·. ■ > - ■■■■■ !: ο η! - 'iLyaisren elm * Tensile stress exerted w .i'"el.; Ί ". :::: .. ■■ ■; \ ■;: · '. · '? ■' - s: c = i die - '· ίϊ \ a stung even

un r'.ar..■■..·■ ■■■.. " ";ΐ·.-. ·" '.iß ·.: ■>. ·"'■ ι ^ &ν·\ br v:;hen. Wenn Je""un r'.ar .. ■■ .. · ■ ■■■ .. " "; ΐ · .-. · "'.Iß · .: ■>. ·"' ■ ι ^ & ν · \ br v:; hen. If J e ""

dc■■;■■■ ■; ,. ■■ . =.3ß ei·.-. ■ ; -'' ■■ ι ■ ι. J Λd ■ ■·, y:ι■ -;ιeti sehe οrfi,a.ηi- «ο;:··· ;: . -,; · .·? und da-..· Cl-:'ih. ■'.'■.•ni'.i.'.i '> e " versp-'-iOvi;' wardendc ■■; ■■■ ■ ; ,. ■■. = .3ß ei · .-. ■ ; - '' ■■ ι ■ ι. J Λd ■ ■ ·, y: ι ■ -; ιeti she οrfi, a.ηi- «ο;: ··· ;: . - ,; ·. ·? and there - .. · Cl -: 'ih. ■ '.' ■. • ni'.i. '. I '> e "versp -'- iOvi; ' be

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

dann hält das synthetische organische Polymere der Belastung stand und das Schmelzspinnen kann stetig durchgeführt werden, wobei die Aufnahmegeschwindigkeit auf 1000 bis 2000 m/Min, gesteigert werden kann. Ferner kann die Spinnspannung erhöht werden, so daß Kohlenstoff-Faserη mit einer feineren Garnzahl hergestellt werden können. then the synthetic organic polymer withstands the load and the melt spinning can be carried out steadily the take-up speed can be increased to 1000 to 2000 m / min. Furthermore can the spinning tension can be increased, so that carbon fiber η can be made with a finer number of yarns.

Wie bereits zum Ausdruck gebracht, ist das konjugierte Verspinnen der Peche und der synthetischen organischen Polymeren bei jeder Bindungsstruktur der beiden Komponenten sehr wichtig. So ist es z.B. im Hinblick auf die Durchdringung des Oxidationsmittels bei der Oxidationsbehandlung vorzuziehen, das oben beschriebene Polymere und das Pech in einer Seite-an-Seite-Anordnung oder in einer Hüllen-Kern-Anordnung konjugiert zu verspinnen. Bei letzterer ist das synthetische organische Polymere als Kernkomponente und das Pech als Hüllenkomponente angeordnet. As stated earlier, the is conjugated Spinning the pitch and the synthetic organic polymers is very important in every bond structure of the two components. This is the case, for example, with regard to the It is preferable to penetrate the oxidizing agent in the oxidizing treatment, the polymer described above and conjugate spinning the pitch in a side-by-side arrangement or in a sheath-core arrangement. at In the latter, the synthetic organic polymer is arranged as the core component and the pitch as the shell component.

Wenn jedoch beide Komponenten in einer Seite-an-Seite-Anordnung konjugiert versponnen werden, dann ist es zweckmäßig, eine solche Bindungsstruktur auszuwählen, daß die beiden Komponenten bei der Behandlung nicht getrennt werden. Gemäß der Erfindung ist es vorzuziehen, beide Komponenten in einer Hüllen-Kern-Anordnung anzuordnen, bei welcher das Pech den Kern und das synthetische organische Polymere die Hülle bildet. In diesem Fall ist es, da der Kern aus Pech von dem synthetischen organischen Polymeren umgeben wird, möglich, einen derartigen zusammengesetzten Faden in der gleichen Weise wie einen herkömmlichen zusammengesetzten Faden zu handhaben.However, if both components are conjugated spun in a side-by-side arrangement, then it is expedient to select such a binding structure that the two components are not separated during the treatment will. According to the invention it is preferable to arrange both components in a sheath-core arrangement, in which the pitch forms the core and the synthetic organic polymer forms the shell. In this case it is because the core of pitch from the synthetic organic Polymer is surrounded, possible, such a composite thread in the same way as to handle a conventional composite thread.

-.Λ..■*:■■ ;·■·■.■·.' r-•-- - ■ - 8 --.Λ .. ■ *: ■■; · ■ · ■. ■ ·. ' r - • - - ■ - 8 -

009887/2087009887/2087

Unter Berücksichtigung der Durchdringung des Oxidationsmittels bei der Oxidationsbehandlung wird es bevorzugt, daß die Hülle dünn ist. Es ist zweckmäßig, daß die Dicke der Hülle des synthetischen organischen Polymeren im Querschnitt des zusammengesetzten Fadens weniger als 1/5 des Durchmessers beträgt. Wenn das Pech und das synthetische organische Polymere in einer Hüllen-Kern-Anordnung konjugiert gesponnen werden, dann kann die Anzahl der " Kerne mehr als 2 betragen.Taking into account the permeation of the oxidizing agent in the oxidizing treatment, it is preferable to that the shell is thin. It is appropriate that the thickness of the shell of the synthetic organic polymer in the The cross-section of the composite thread is less than 1/5 of the diameter. When the bad luck and the synthetic Organic polymers are conjugated spun in a sheath-core arrangement, then the number of "Cores are more than 2.

Die durch das konjugierte Verspinnen des Pechs und des synthetischen organischen Polymeren gemäß der Erfindung erhaltenen gesponnenen Fasern sind wesentlich flexibler als die Fasern, die durch das Schmelzspinnen von Pech allein erhalten werden. Hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegen die Beanspruchung beim Dehnen sind sie erheblich verbessert. Schließlich können die gesponnenen Fasern sehr leicht aufgenommen werden.That by conjugate spinning the pitch and synthetic organic polymer according to the invention Spun fibers obtained are much more flexible than the fibers produced by melt spinning pitch alone can be obtained. In terms of their resistance to the stress of stretching, they are significant improved. Finally, the spun fibers can be picked up very easily.

Gemäß der Erfindung werden die gesponnenen Fasern zunächst einer Oxidationsbehandlung unterworfen. Zur Oxidation können anorganische oder organische Substanzen wie Sauerstoff, Luft, Ozon, Hydroperoxid, Hypochlorite, Bichromate, Permanganate, Benzoylperoxid, Cumolperoxid und dgl. verwendet werden.According to the invention, the spun fibers are first subjected to an oxidation treatment. For oxidation inorganic or organic substances such as oxygen, air, ozone, hydroperoxide, hypochlorites, Bichromates, permanganates, benzoyl peroxide, cumene peroxide and the like can be used.

Die Oxidationsbehandlung macht das Pech und das synthetische organische Polymere unschmelzbar und in organischen Lösungsmitteln unlöslich.The oxidation treatment renders the pitch and synthetic organic polymer infusible and into organic Solvent insoluble.

Die Oxidationsbehandlung wird in gasförmiger Phase oder in wässriger Phase unter Verwendung der oben beschriebe-The oxidation treatment is carried out in the gaseous phase or in the aqueous phase using the above-described

- 9 009887/2087 - 9 009887/2087

nen Oxidationsmittel durchgeführt. Die Oxidation in der Gasphase erfolgt unter Verwendung von Sauerstoff, Luft, Ozon und von Hydroperoxid* Die Oxidation in der wässerigen Phase wird unter Verwendung von Hydroperoxid, Hypochloriten, Bichromaten, Permanganaten, Benzoylperoxid,NEN oxidizing agent carried out. Oxidation in the gas phase is carried out using oxygen, air, Ozone and hydroperoxide * The oxidation in the aqueous phase is carried out using hydroperoxide, hypochlorites, Bichromates, permanganates, benzoyl peroxide,


Cumolperoxid und dgl. durchgeführt.

Cumene peroxide and the like. Performed.

Wenn das Pech die Oberfläche der Faser bildet, dann ist es vorzuziehen, die Oxidation in der gasförmigen Phase unter Verwendung von Ozon und dgl. vorzunehmen. Im Falle der Oxidation durch Ozon wird die Oxidation 10 Minuten bis 5 Stunden bei Temperaturen von 20 bis 2000C durchgeführt.When the pitch forms the surface of the fiber, it is preferable to carry out the oxidation in the gaseous phase using ozone and the like. In the case of oxidation by ozone, the oxidation is carried out for 10 minutes to 5 hours at temperatures of 20 to 200 0 C.

Wenn die Oxidationsbehandlung in der wässerigen Phase erfolgt, dann besteht die Gefahr, daß die Fasern klebrig werden. Es wird bevorzugt, eine wässerige Hydroperoxid-Lösung zu verwenden, die mindestens ein Salz des Mangans, Eisens, Kobalts und Nickels von organischen oder anorganischen Säuren enthält, Um die Klebrigkeit zu verhindern. Man kann auch hierzu eine wässerige Lösung der Natrium-Kalium-, Kalzium- und Bariumsalze der Permangansäure verwenden.If the oxidation treatment is carried out in the aqueous phase, there is a risk that the fibers will become sticky will. It is preferred to use an aqueous hydroperoxide solution that contains at least one salt of manganese, Contains iron, cobalt and nickel of organic or inorganic acids to prevent stickiness. An aqueous solution of the sodium, potassium, calcium and barium salts of permanganic acid can also be used for this purpose use.

Bei Verwendung einer wässerigen Lösung von Hydroperoxid werden die oben genannten Salze des Mangans, Eisens, Kobalts und Nickels mit organischen oder anorganischen Säuren zugesetzt, um die Klebrigkeit zu verhindern.When using an aqueous solution of hydroperoxide, the above-mentioned salts of manganese, iron, Cobalts and nickel with organic or inorganic acids added to prevent stickiness.

Diese Salze können mit anorganischen Säuren wie Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure oder mit organischen Säuren wie Essigsäure und Oxalsäure gebildet worden These salts can be mixed with inorganic acids such as hydrochloric acid, Sulfuric acid and phosphoric acid or with organic acids such as acetic acid and oxalic acid

- 10 009887/2087 - 10 009887/2087

Die Konzentration des Hydroperoxids in der wässerigen Lösung wird geeigneterweise in dem Bereich von 1 bis 30 Gewichtsprozent ausgewählt. Der Gehalt der oben genannten Metallsalze in der wässerigen Lösung beträgt 0,05 mg bis 5 g als wasserfreie Salze pro 1 1 der wässerigen Lösung des Hydroperoxids, vorzugsweise 0,2 mg bis 1 g.The concentration of the hydroperoxide in the aqueous solution is suitably in the range of 1 to 30 Weight percent selected. The content of the above metal salts in the aqueous solution is 0.05 mg up to 5 g as anhydrous salts per 1 l of the aqueous solution of the hydroperoxide, preferably 0.2 mg to 1 g.

Wenn die Konzentration der Metallsalze in der wässerigen Lösung des Hydroperoxids unterhalb der unteren Grenze ist, dann ist die Zersetzungsgeschwindigkeit des Hydroperoxids zu gering und es ist daher schwierig, die gesponnenen Fasern ausreichend zu oxidieren und die Fasern unschmelabar und unlöslich zu machen. Wenn auf der anderen Seite die Konzentration oberhalb der oberen Grenze liegt, dann ist die Zersetzungsgeschwindigkeit des Hydroperoxids zu groß und das Hydroperoxid zersetzt sich in zu kurzer Zeit, so daß es schwierig ist, den naszierenden Sauerstoff kontinuierlich zu erzeugen.When the concentration of metal salts in the aqueous Solution of the hydroperoxide is below the lower limit, then the rate of decomposition of the hydroperoxide is too small and it is therefore difficult to sufficiently oxidize the spun fibers and make the fibers unmeltable and to make it insoluble. On the other hand, if the concentration is above the upper limit, then the decomposition rate of the hydroperoxide is too high and the hydroperoxide decomposes in too short a time Time so that it is difficult to continuously generate the nascent oxygen.

Die gesponnenen Fasern werden in der oben beschriebenen wässerigen Lösung des Hydroperoxids 1 Minute bis 2 Stunden bei 0 bis 900C, vorzugsweise 10 bis 800C behandelt. Der pH-Wert der wässerigen Hydroperoxid-Lösung kann 1 bis 13 sein.The spun fibers are treated 1 minute to 2 hours at 0 to 90 0 C, preferably 10 to 80 0 C in the above-described aqueous solution of the hydroperoxide. The pH of the aqueous hydroperoxide solution can be 1 to 13.

Im Fall, daß die Oxidationsbehandlung der gesponnenen Fasern in der wässerigen Hydroperoxid-Lösung durchgeführt wird und der Behandlungsprozeß nicht eingeschränkt ist, werden die gesponnenen Fasern, wenn sie mit der wässerigen Hydroperoxid-Lösung, die das Metallsalz ent-In the case that the oxidation treatment of the spun fibers is carried out in the aqueous hydroperoxide solution is and the treatment process is not limited, the spun fibers, if they are with the aqueous hydroperoxide solution, which contains the metal salt

- 11 009887/2087 - 11 009887/2087

enthält, in Berührung gebracht werden, oxidiert und zu unschmelzbaren und unlöslichen Fasern umgewandelt.contains, are brought into contact, oxidized and converted to infusible and insoluble fibers.

Beispielsweise können die gesponnenen Fasern durch die wässerige Hydroperoxidlösung geleitet werden. Die gesponnenen Fasern können auch zu einem Strang verformt und so dann in die wässerige Lösung eingetaucht werden. Die gesponnenen Fasern können auch um eine perforierte Spule gewickelt werden und so dann in die wässerige Lösung eingetaucht werden.For example, the spun fibers can be passed through the aqueous hydroperoxide solution. The spun Fibers can also be formed into a strand and then immersed in the aqueous solution. The spun Fibers can also be wound around a perforated spool and then immersed in the aqueous solution will.

Um die gesponnenen Fasern mit der Behandlungslösung wirksam in Kontakt zu bringen, kann man in der Behandlungslösung 0,01 bis 3, Gewichtsprozent eines oberflächenaktiven Mittels auflösen. Das oberflächenaktive Mittel kann anionischer, kationischer, nichtionogener oder amphoterer Natur sein. Zum Beispiel kann ein anionisches-nichtionogenes oberflächenaktives Mittel verwendet werden.To make the spun fibers effective with the treatment solution To bring into contact, one can in the treatment solution 0.01 to 3, weight percent of a surface-active Dissolve means. The surfactant can be anionic, cationic, nonionic or amphoteric Be nature. For example, an anionic-nonionic surfactant can be used.

In diesem Falle wird das Hydroperoxid bei der Oxidationsbehandlung der gesponnenen Fasern durch die katalytische Wirkung der Metallsalze und durch Erhitzen rasch zersetzt und gibt naszierenden Sauerstoff ab. Der naszierende Sauerstoff wirkt auf die gesponnenen Fasern ein und oxidiert sie,.so daß sie zu hohen schmelzbaren und unlöslichen Fasern umgewandelt werden.In this case, the hydroperoxide is used in the oxidation treatment of the spun fibers rapidly decomposed by the catalytic effect of the metal salts and by heating and releases nascent oxygen. The nascent oxygen acts on the spun fibers and oxidizes them, so that they are converted into high fusible and insoluble fibers.

Wenn die gesponnenen Fasern in einer wässerigen Phase durch eine wässerige Hydroperoxidlösung, die ein Metallsalz enthält, oxidiert werden, dann kann diese Oxidationsbehandlung in der wässerigen Phase mehrfach wiederholt werden, wenn es notwendig ist. Ferner kann nach derWhen the spun fibers are in an aqueous phase through an aqueous hydroperoxide solution containing a metal salt contains, are oxidized, then this oxidation treatment can be repeated several times in the aqueous phase if necessary. Furthermore, after the

- 12 009887/2087 - 12 009887/2087

Oxidationsbehandlung/der wässerigen Phase eine weite- /Tn re Oxidationsbehandlung in der gasförmigen Phase durchgeführt werden. Die Oxidationsbehandlung in der gasförmigen Phase erfolgt in Luft oder in einer oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur unterhalb von 26O°C durch die Abschaltung von Hydroperoxid oder eines anderen Oxidationsmittels auf den Fasern in gelöstem Zustand oder auf eine andere geeignete Weise, ohne daß es abgeschieden wird.Oxidation treatment / the aqueous phase a wide / Tn re oxidation treatment can be carried out in the gaseous phase. The oxidation treatment in the gaseous The phase takes place in air or in an oxidizing atmosphere at a temperature below 26O ° C Shutdown of hydroperoxide or another oxidizing agent on the fibers in a dissolved state or on some other suitable manner without it being deposited.

Wenn die Oxidationsbehandlung unter Verwendung einer wässerigen Permanganat-Lösung durchgeführt wird, dann ist das Kaliumsalz besonders vorzuziehen. In diesem Fall kann die Behandlung,um die gesponnenen Fasern unschmelzbar und unlöslich zu machen, in einer wässerigen Lösung eines Permanganats erfolgen oder man kann,nachdem man auf den gesponnenen Fasern eine wässerige Lösung eines Permanganats aufgebracht hat, die Oxidation in der gasförmigen Phase in Luft durchführen.If the oxidation treatment is carried out using an aqueous permanganate solution, then is the potassium salt is particularly preferable. In this case the treatment can make the spun fibers infusible and to make it insoluble, be done in an aqueous solution of a permanganate or one can after one on the spun fibers have an aqueous solution of a permanganate applied, the oxidation in the gaseous Perform phase in air.

Die Konzentration des Permanganats in der wässerigen Lösung beträgt vorzugsweise mindestens 0,6 Gewichtsprozent. Soweit wie die Konzentration des Salzes mehr als 0,6 Gewichtsprozent beträgt, kann eine gesättigte Lösung verwendet werden. Wenn die Konzentration weniger als 0,6 Gewichtsprozent beträgt, dann können die gesponnenen Fasern nicht genügend oxidiert werden und es ist unmöglich, die gesponnenen Fasern unschmelzbar und unlöslich zu machen. Ferner kann die Konzentration des Permanganats in der wässerigen Lösung in Beziehung auf die Behandlungsbedingungen, insbesondere auf die Behandlungstemperatur, in geeigneter Weise ausgewählt werden. Der pH-Wert derThe concentration of the permanganate in the aqueous solution is preferably at least 0.6 percent by weight. As far as the concentration of the salt is more than 0.6 percent by weight, a saturated solution can be used will. If the concentration is less than 0.6 percent by weight, then the spun fibers can cannot be sufficiently oxidized and it is impossible to make the spun fibers infusible and insoluble. Furthermore, the concentration of the permanganate in the aqueous solution in relation to the treatment conditions, in particular the treatment temperature, be selected appropriately. The pH of the

- .13 009887/2087 - .13 009887/2087

wässerigen Lösung des obigen Salzes ist nicht besonders begrenzt. Die Oxidationsbehandlung mit einer solchen Lösung kann in der gleichen Weise durchgeführt werden, wie sie im Zusammenhang mit der wässerigen Lösung des Hydroperoxids beschrieben worden ist.aqueous solution of the above salt is not particularly limited. The oxidation treatment with such a solution can be carried out in the same way as in connection with the aqueous solution of the hydroperoxide has been described.

Wenn die gesponnenen Fasern durch Oxidation in einer gasförmigen Phase nach Vornahme der Oxidation in einer wässerigen Phase unschmelzbar und unlöslich gemacht werden, dann ist es vorzuziehen, daß auf den gesponnenen Fasern vorher die oben beschriebene Lösung des Salzes gleichförmig abgeschieden worden ist.When the spun fibers by oxidation in a gaseous Phase after oxidation has been made infusible and insoluble in an aqueous phase, then it is preferable that the above-described solution of the salt be uniformly applied to the spun fibers beforehand has been deposited.

Zur Abscheidung der oben beschriebenen wässerigen Lösung des Salzes auf den Fasern werden die Fasern in die wässerige Lösung des Salzes eingetaucht oder mit der wässerigen Lösung des Salzes besprüht.In order to deposit the above-described aqueous solution of the salt on the fibers, the fibers are placed in the aqueous solution Solution of the salt dipped or sprayed with the aqueous solution of the salt.

Die Menge der wässerigen Permanganat-Lösung, die auf der Oberfläche der Fasern vor der Oxidation in der gasförmigen Phase abgeschieden wird, beträgt mindestens 0,1 Ge-* wichtsteil der reinen Salzkomponente pro 100 Gewichtsteile der Fasern. Wenn die Menge der abgeschiedenen reinen Salzkomponente unterhalb der unteren Grenze liegt, dann ist es unmöglich, die gesponnenen Fasern ausreichend unschmelzbar und unlöslich zu machen, so daß eine derartige Menge nicht zweckmäßig ist. Wie im Falle der wässerigen Hydroperoxid-Lösung kann die oben beschriebene wässerige Lösung mit einem Netzmittel versetzt werden. Die Oxidationsbehandlung kann entweder in wässeriger Phase oder in gasförmiger Phase durchgeführt werden. Es kann auch eine Vielzahl von Oxidationsbehandlungen vor-The amount of aqueous permanganate solution on the Surface of the fibers is deposited in the gaseous phase before oxidation is at least 0.1 Ge * part by weight of the pure salt component per 100 parts by weight of the fibers. When the amount of deposited pure If the salt component is below the lower limit, then it is impossible for the spun fibers to suffice infusible and insoluble, so that such an amount is not appropriate. As in the case of the watery Hydroperoxide solution, a wetting agent can be added to the aqueous solution described above. The oxidation treatment can be carried out either in the aqueous phase or in the gaseous phase. It can also prepare a variety of oxidation treatments

009887/2087009887/2087

genommen werden.be taken.

Die Temperatur bei der obigen Oxidationsbehandlung in der wässerigen Phase beträgt O bis 90 C, vorzugsweise 10 bis 80 C. Im Falle der Oxidation in einer Gasphase wird es bevorzugt, daß die Temperatur der heißen Luft unterhalb 2600C liegt. Ferner ist die Behandlungszeit in jedem Falle der wässerigen Phase und der gasförmigen Phase 1 Minute bis 3 Stunden. Sie wird unter Berücksichtigung der Salzkonzentration in der wässerigen Lösung, der Behandlungstemperatur und der anderen Betriebsbedingungen ausgewählt. The temperature of the above oxidation treatment in the aqueous phase is from O to 90 C, preferably 10 to 80 C. In the case of the oxidation in a gas phase, it is preferred that the temperature of hot air is below 260 0 C. Further, in each case of the aqueous phase and the gaseous phase, the treatment time is 1 minute to 3 hours. It is selected taking into account the salt concentration in the aqueous solution, the treatment temperature and other operating conditions.

Nach der Oxidationsbehandlung in der gasförmigen und in der wässerigen Phase werden die gesponnenen Fasern in Luft oder in Stickstoffgas mindestens 2 Stunden bei 200 bis 500 C behandelt und fixiert. Die Fasern sind nach dieser Behandlung nichtentflammbare Fasern. Die Wärmebeständigkeit und die Flammenwiderstandstemperaturen dieser Fasern sind höchstens 250 bis 3000C. Die Fasern sind elektrische Isolatoren. Wenn demgemäß die Wärmebeständigkeitstemperatur innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt oder wenn die Fasern als elektrischer Isolator benutzt werden, dann können die nichtentflammbaren Fasern als solche verwendet werden. Die Fixierungsbehandlung wird im allgemeinen 2 bis U Stunden in Luft bei 200 bis 35O°C durchgeführt.After the oxidation treatment in the gaseous and in the aqueous phase, the spun fibers are treated and fixed in air or in nitrogen gas for at least 2 hours at 200 to 500.degree. After this treatment, the fibers are non-flammable fibers. The heat resistance and the flame resistance temperatures of these fibers are at most 250 to 300 ° C. The fibers are electrical insulators. Accordingly, when the heat-resistant temperature is within the above-described range or when the fibers are used as an electrical insulator, the non-flammable fibers can be used as such. The fixing treatment is generally carried out in air at 200 to 350 ° C. for 2 to 1 hours.

Die durch die oben beschriebene Behandlung erhaltenen nichtentflammbaren Fasern werden mindestens einmal in Stickstoffatmosphäre und bei einer hohen Temperatur, die oberhalb 8000C liegt, verkohlt. Bei der Fixierungsbehand-Those obtained by the above-described treatment non-flammable fibers are at least once, carbonized in a nitrogen atmosphere and at a high temperature which is above 800 0 C. In the fixation treatment

- 15 -- 15 -

009887/2087009887/2087

lung ist eine Wärmebehandlung in Gegenwart von Luft ziemlich vorzuziehen, um die Reaktion zu beschleunigen, während die Verkohlungsbehandlung, da sie bei hoher Temperatur erfolgt, in einem inerten Gas wie Stickstoff vorgenommen werden muß. Wenn die Temperatur für die Verkohlungsbehandlung 800 bis 1.80Q0C beträgt, dann können Kohlenstoff-Fasern mit einer mikrokristallinen Kohlenstoffstruktur erhalten werden. Wenn die Temperatur für die Verkohlungsbehandlung auf 2.000 bis 3.5000C erhöht wird, dann können Kohlenstoff-Fasern mit Graphitstruktur, nämlich Graphitfasern, erhalten werden. Die Verkohlungsbehandlung kann eine zweistufige Behandlung sein, bei welcher die nichtentflammbaren Fasern bei einer Temperatur von 800' bis 1.8000C wärmebehandelt und so dann bei einer Temperatur von 2.000 bis 3.500 C weiterbehandelt werden oder sie kann eine einstufige Behandlung sein, bei welcher die nicht entflammbaren Fasern bei einer Temperatur von 800 bis 1.8000C oder einer Temperatur von 2.000 bis 3.5000C behandelt werden.In addition, heat treatment in the presence of air is rather preferable in order to accelerate the reaction, while the charring treatment, since it is carried out at a high temperature, must be carried out in an inert gas such as nitrogen. If the temperature for the carbonization is 800 to 1.80Q 0 C, then carbon fibers can be obtained with a microcrystalline carbon structure. If the temperature for the charring treatment is increased to 2,000 to 3,500 ° C., carbon fibers with a graphite structure, namely graphite fibers, can be obtained. The charring treatment can be a two-stage treatment in which the non-flammable fibers are heat-treated at a temperature of 800 'to 1,800 ° C. and then further treated at a temperature of 2,000 to 3,500 ° C., or it can be a single-stage treatment in which the non-flammable fibers Fibers at a temperature of 800 to 1,800 0 C or a temperature of 2,000 to 3,500 0 C are treated.

Die Verkohlungszeit hängt von der Art des Pechs und des synthetischen organischen Polymeren, den Bedingungen beim konjugierten Spinnen und der Verkohlungstemperatur und dgl. ab und beträgt im allgemeinen 10 Minuten bis 10 Stunden.The charring time depends on the type of pitch and the synthetic organic polymers, conjugate spinning conditions and charring temperature, and Like. From and is generally 10 minutes to 10 hours.

Gemäß der Erfindung kann die Fixierungsbehandlung oder die Verkohlungsbehandlung der oxidierten Fasern in einem geeigneten Stadium je nach den Eigenschaften der angestrebten Kohlenstoff-Fasern gewählt werden.According to the invention, the fixing treatment or the charring treatment of the oxidized fibers can be carried out in one appropriate stage can be selected depending on the properties of the desired carbon fibers.

Gemäß der Erfindung können die gesponnenen Fasern leicht,According to the invention, the spun fibers can easily,

- 16 - ■- 16 - ■

009887/2087009887/2087

gleichförmig und rasch oxidiert und zu unschmelzbaren und unlöslichen Fasern umgewandelt werden, wobei die oxidierten Fasern nicht klebrig sind, flexibel sind und unter Aufrechterhaltung der Gestalt der gesponnenen Fasern sehr" leicht gehandhabt werden. Demgemäß werden die Fasern durch die nachfolgende Verkohlungsbehandlung wie im herkömmlichen Falle nicht deformiert, die Gestalt der gesponnenen Fasern wird aufrechterhalten und man kann ρ ohne weiteres zu Kohlenstoff-Fasern mit einer genügenden Flexibilität kommen. Die so erhaltenen gesponnenen Fasern sind hinsichtlich ihrer Flexibilität und ihrer Beständigkeit gegen Dehnungsbeanspruchungen den gesponnenen Fasern überlegen, die nach dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Fasern erhalten werden. Ferner treten beim Spinnen keine Garnbrüche auf und das Aufnehmen kann in einfacher Weise durchgeführt werden. Die Fasern können somit technisch in einfacher Weise hergestellt werden. Man kann somit zu Kohlenstoff-Fasern mit verbesserten Eigenschaften und mit ausreichenden Längen kommen.oxidized uniformly and rapidly and converted to infusible and insoluble fibers, the oxidized Fibers are non-sticky, are flexible and maintain the shape of the fibers spun can be handled very easily. Accordingly, the fibers become like not deformed in the conventional case, the shape of the spun fibers is maintained and one can ρ easily come to carbon fibers with sufficient flexibility. The spun fibers thus obtained are the spun fibers in terms of their flexibility and their resistance to stretching superior to those obtained by the conventional carbon fiber production method. Further no yarn breaks occur during spinning and the pick-up can be carried out in a simple manner. The fibers can thus be produced in a technically simple manner. One can thus use carbon fibers improved properties and come with sufficient lengths.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. In diesen sind beim Fehlen gegenteiliger Angaben die Prozentgehalte auf das Gewicht bezogen.The invention is illustrated in the examples. In the absence of any information to the contrary, the percentages are given in these based on weight.

Beispiel 1example 1

Nylon-6-Chips mit einer Intrinsic-viscosität von 1,2, gemessen in m-Kresol bei 300C wurden als Kernkomponenten verwendet. Petroleumasphalt mit 8 5,8% Kohlenstoff wurde als Hüllenkomponente eingesetzt. Dieser Asphalt wurde dadurch erhalten, daß geblasener Asphalt (hergestellt von der Maruzen Sekiyu K.K.) mit einem Erweichungspunkt vonNylon-6 chips having an intrinsic viscosity of 1.2, measured in m-cresol at 30 0 C were used as core components. Petroleum asphalt with 8 5.8% carbon was used as the shell component. This asphalt was obtained by using blown asphalt (manufactured by Maruzen Sekiyu KK) having a softening point of

- 17 009887/2087 - 17 009887/2087

15O0C in Stickstoff einer trockenen Destillation unterworfen worden war. Die beiden Spinnmaterialien wurden mit einem Konjugierungsverhältnis (Gewicht) von Kern/Hülle von 1:4· bei einer Temperatur der Schmelzeinrichtung von 28O°C durch Düsen mit einem Durchmesser von 0,2 mm konjugiert versponnen. Das Verspinnen geschah in Luft bei Raumtemperatur. Hierdurch wurden zusammengesetzte Fasern mit einer Hüllen-Kern-Anordnung erhalten. Die gesponnenen Fasern wurden von einer im Abstand von 6 m gerade unter * den Düsen angeordneten Spule mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von 500 m/Min, aufgenommen.15O 0 C was subjected to dry distillation in nitrogen. The two spinning materials were conjugated with a conjugation ratio (weight) of core / shell of 1: 4 at a temperature of the melting device of 280 ° C. through nozzles with a diameter of 0.2 mm. The spinning took place in air at room temperature. Thereby, composite fibers having a sheath-core arrangement were obtained. The spun fibers were at a distance of 6 m * just below the nozzles arranged coil with a recording speed of 500 m / min, was added from a.

Beim Abwickeln der erhaltenen zusammengesetzten Fasern von der Spule traten weder Brüche noch Verformungen auf. Darüberhinaus war die Verklebung zwischen dem Asphalt und dem Nylon-6 sehr gut.When the obtained composite fibers were unwound from the bobbin, neither breakage nor deformation occurred. In addition, the bond between the asphalt and the nylon-6 was very good.

Die gesponnenen Fasern wurden 24 Stunden in Form eines Strangs in eine 36,5%ige wässerige Hydroperoxid-Lösung von 25°C eingetaucht, um die Oberfläche zu oxidieren. Die erhaltenen Fasern wurden in einem Rohr aufgehängt ä The spun fibers were immersed in the form of a strand in a 36.5% aqueous hydroperoxide solution at 25 ° C. for 24 hours in order to oxidize the surface. The fibers obtained were suspended in a tube, etc.

mit einer Geschwindigkeit von 5°C/Min. in Gegenwart von Luft, auf 28O°C erhitzt, und zwei Sturien bei dieser Temperatur gehalten. Dabei wurden die Fasern wärmefixiert. Nach dieser Wärmefixierung wurden die Fasern mit der gleichen Geschwindigkeit in Stickstoff auf 1.0000C erhitzt, 30 Minuten auf dieser Temperatur gehalten, um die Verkohlung vorzunehmen und so dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Hierdurch wurden Kohlenstoff-Fasern erhalten. Die erhaltenen Kohlenstoff-Fasern hatten eine Festigkeit von 8 t/cm und eine Dehnung von 1,8%.at a rate of 5 ° C / min. in the presence of air, heated to 280 ° C, and held at this temperature for two storms. The fibers were heat set. After this heat-setting, the fibers were heated at the same rate in nitrogen at 1,000 0 C, held for 30 minutes at this temperature to carry out the carbonization and so then cooled to room temperature. Carbon fibers were thereby obtained. The carbon fibers obtained had a strength of 8 t / cm and an elongation of 1.8%.

- 18 -- 18 -

0 0 9887/20870 0 9887/2087

VergleichsbeispielComparative example

Der Petroleumasphalt ües Beispiels 1 wurde allein erhitzt und in einer Schmelzeinrichtung auf 2800C geschmolzen und durch Düsen mit einem Durchmesser von 0,2 mm in Luft bei Raumtemperatur versponnen. Die gesponnenen Fasern wurden auf einer Spule, die im Abstand von 1 m von den Düsen angeordnet war, mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von 200 m/ Min. aufgenommen.The petroleum asphalt TUs Example 1 was heated and melted in a melting alone device to 280 0 C and through nozzles having a diameter of 0.2 mm in air at room temperature spun. The spun fibers were taken up on a bobbin, which was arranged at a distance of 1 m from the nozzles, at a take-up speed of 200 m / min.

Beim Aufnehmen der gesponnenen Fasern bei den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, d.h. beim Abstand von 6 m und der Aufnahmegeschwindigkeit von 500 m/Min., braachen die Fasern und es war nicht möglich, sie aufzunehmen. Die Bearbeitbarkeit war erheblich schlechter als diejenige der Fasern des Beispiels 1.When taking up the spun fibers under the same conditions as in Example 1, that is, at the spacing of 6 m and the take-up speed of 500 m / min., The fibers broke and it was not possible to take them up. The workability was considerably inferior to that of the fibers of Example 1.

Darüherhinaus hatten die bei den oben angegebenen Bedingungen aufgenommenen Fasern eine sehr niedrige Festigkeit. Außerdem wurden sie während des Abwickeins von der Spule, der Oxidation und der Wärmefixierung deformiert. Aus diesen Gründen war es unmöglich, lange fadenartige Kohlenstoff-Fasern herzustellen.In addition, the fibers picked up under the conditions given above had very low strength. In addition, they were deformed during unwinding, oxidation and heat setting. For these reasons, it was impossible to make long filamentary carbon fibers.

Beispiel 2Example 2

Epikote 1009 (Warenzeichen für ein Epoxiharz der Shell International Chemicals Corp..) wurde als Kernkomponente verwendet. Als Hüllenkomponente wurde Kohle^-teerpech mit 86,2% Kohlenstoff eingesetzt. Dieee Spinnmaterialien wurden geschmolzen und in einem Konjugierungsverhältnis (Gewicht) von Kern/Hülle von 1:6 bei einer Temperatur von 22O°C konjugiert versponnen. Es wurde mit den glei-Epikote 1009 (trademark for an epoxy resin from Shell International Chemicals Corp ..) was used as the core component used. Coal-tar pitch was used as the shell component used with 86.2% carbon. The spin materials were melted and in a conjugation ratio (Weight) of core / shell of 1: 6 conjugated spun at a temperature of 220 ° C. It was made with the same

- 19 009887/2087 - 19 009887/2087

chen Düsen mit einem Durchmesser von 0,2 mm gearbeitet. Die gesponnenen Fasern wurden mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von tOO m/Min, aufgenommen.Chen nozzles worked with a diameter of 0.2 mm. The spun fibers were taken up at a take-up speed of 100 m / min.

Bei den erhaltenen zusammengesetzten Fasern traten während aller verschiedener Verfahrensstufen keine Brüche oder Deformierungen auf.The composite fibers obtained did not break during any of the various stages of the process or deformations.

Die zusammengesetzten Fasern wurden in Luft,, welche 8 11 g/m3 Ozon enthielt, 1,5 Stunden bei 700C einer Oxidationsbehandlung unterworfen, um die Fasern unschmelzbar und unlöslich zu machen. Sodann wurden die Fasern in Gegenwart von Luft wärmefixiert und in Stickstoff in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 einer Verkohlungsbehandlung unterworfen, wodurch Kohlenstoff-Fasern erhalten wurden. Diese habt
Dehnung von 1,5%.
The composite fibers were subjected to an oxidation treatment in air which contained 8 11 g / m 3 of ozone for 1.5 hours at 70 ° C. in order to render the fibers infusible and insoluble. Then, the fibers were heat-set in the presence of air and subjected to charring treatment in nitrogen in the same manner as in Example 1, whereby carbon fibers were obtained. These have
Elongation of 1.5%.

wurden. Diese haben eine Festigkeit von 9 t/cm und einebecame. These have a strength of 9 t / cm and a

Beispiel 3Example 3

Es wurde eine Spinndüse zur Herstellung von zusammengesetzten Fasern mit Seite-an-Seite-Anordnung verwendet, bei welcher die eine Komponente in die andere Komponente in Form eines Halses eintrat, so daß sich die beiden Komponenten nicht auftrennten. Als die eine Komponente wurde Petroleumasphalt gemäß Beispiel 1 verwendet. Als die andere Komponente wurde Yukaron YM-60 (Warenzeichen für ein Hochdruck-Polyäthylen der Mitsubishi Yuka K.K.) eingesetzt. Diese Spinnmaterialien wurden geschmolzen und mit einem Konjugierungsverhältnis von Petroleumasphalt/Polyäthylen von 2:1 bei 2600C konjugiert gesponnen. Die gesponnenen Fasern wurden bei den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen aufgenommen.A side-by-side composite fiber spinneret was used in which one component entered the other component in the form of a neck so that the two components did not separate. Petroleum asphalt according to Example 1 was used as one component. As the other component, Yukaron YM-60 (trademark for a high pressure polyethylene by Mitsubishi Yuka KK) was used. This spinning materials were melted and with a Konjugierungsverhältnis of petroleum asphalt / polyethylene of 2: 1 conjugate spun at 260 0 C. The spun fibers were taken up under the conditions described in Example 1.

- 20 -- 20 -

009887/2087009887/2087

Die erhaltenen zusammengesetzten Fasern konnten verschiedenen Behandlungen bei den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 unterworfen werden, wobei die Fadenstruktur ohne Brüche und Deformierungen aufrechterhalten wurde. Es konnten Kohlenstoff-Fasern mit einer Festigkeit vonThe obtained composite fibers could undergo various treatments under the same conditions as in FIG Example 1 are subjected to the thread structure was maintained without breaks and deformations. It could be carbon fibers with a strength of

2
11 t/cm und einer Dehnung von 2,0% erhalten werden.
2
11 t / cm and an elongation of 2.0% can be obtained.

Beispielexample

Als Kernkomponente wurde Petroleumasphalt gemäß Beispiel 1 und als Hüllenkomponente Noblen MA-3A (Warenzeichen für ein Polypropylenharz der Mitsubishi Yuka K.K.) verwendet. Diese Spinnmaterialien wurden geschmolzen und in verschiedenen KonjugierungsVerhältnissen bei einer Temperatur der Schmelzeinrichtung von 2900C durch Düsen mit einem Durchmesser von 0,2 mm konjugiert versponnen. Sie wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, in Luft von Raumtemperatur zur Herstellung von zusammengesetzten Fasern mit Hüllen-Kern-Anordnung versponnen. Die gesponnenen Fasern wurden zwischen den Düsen und einer Spule mit einer 5%igen Benzoylperoxid-Lösung in Benzol in Berührung gebracht, wodurch das Benzoylperoxid auf die Faseroberfläche aufgebracht wurde. Sodann wurden die Fasern auf der Spule aufgewickelt. Die erhaltenen Fasern wurden U Stunden in Luft mit der Ozonkonzentration des Beispiels 2 bei 800C oxidiert, um die Fasern unlöslich und unschmelzbar zu machen. Sodann wurden die Fasern in Gegenwart von Luft wärmefixiert und in Stickstoff in gleicher Weise wie in Beispiel 1 einer Verkohlungsbehandlung bei 1.0000C unterworfen. Auf diese Weise wurden Kohlenstoff-Fasern erhalten. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengestellt.Petroleum asphalt according to Example 1 was used as the core component and Noblen MA-3A (trademark for a polypropylene resin from Mitsubishi Yuka KK) was used as the shell component. This spinning materials were melted and conjugated mm in various KonjugierungsVerhältnissen at a temperature of the fusing device of 290 0 C through nozzles having a diameter of 0.2 spun. They were spun in room temperature air as described in Example 1 to produce composite fibers having a sheath-core arrangement. The spun fibers were brought into contact with a 5% benzoyl peroxide solution in benzene between the nozzles and a spool, whereby the benzoyl peroxide was applied to the fiber surface. The fibers were then wound onto the spool. The fibers obtained were oxidized for U hours in air with the ozone concentration of Example 2 at 80 ° C. in order to make the fibers insoluble and infusible. Then, the fibers were heat-fixed in the presence of air and subjected to nitrogen in the same manner as in Example 1, a carbonization treatment at 1,000 0 C. In this way, carbon fibers were obtained. The results obtained are shown in Table 1 below.

- 21 -- 21 -

009887/2087009887/2087

Tabelle 1Table 1

Probe-Nr. Sample no.

jKonjugieirungsverhält
Jnis von Kern/
•Hülle
jConjugation ratio
Jnis von Kern /
•Covering

{Eigenschaften der Festigen,· „„v„.^ ,·+. «Fasern nach der J keit der Spinnbarkeit {verkohlungsbehand!- Kohlen-{Properties of the strengthening, · "" V ". ^, · +. «Fibers according to the Spinnability {charring treatment! - carbon

Ilung bei 1.000 C | stoffsFasern • j (t/cjiT)Ilung at 1,000 C | fabric fibers • j (t / cjiT)

ausgezeichnet {spröde und leicht} «zu brechen {excellent {brittle and easy} «to break {

" {Klebrigkeit zwischen 'einem Teil der Fa-"{Stickiness between 'part of the

isernisern

titi

U tiU ti

{leiht starr
•sehr flexibel
{borrows rigidly
•very flexible

gutWell

Die Fasern bre-Verkohlung ist un chen sehr oft u. möglich das Verspinnen{
ist unmöglich ι
The fibers bre-charring is very often and possible the spinning {
is impossible ι

10 11 1110 11 11

Beispiel 5Example 5

Ein Pech aus thermisch gecracktem Polyvinylchlorid mit einem Erweichungspunkt von 1700C wurde als Kernkomponente und ein Novolack-Harz mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1.200 wurde als Hüllenkomponente verwendet. Das Pech wurde bei einer Temperatur der Schmelzeinrichtung von 2200C und das Novolack-Harz bei einer solchen von 1700C geschmolzen. Die beiden Komponenten wurden bei einem Konjugierungsverhältnis von Kern/Hülle von 5:1 durch Düsen mit einem Durchmesser von 0,3 mm konjugiert versponnen. Es wurde bei einer Düsentemperatur von 22O°C gearbeitet. Die erhaltenen zusammengesetzten Fasern mit einer Hüllen-Kern-Anordnung wurden in Luft beilA pitch from thermally cracked polyvinyl chloride having a softening point of 170 0 C was used as a core component and a novolac resin having an average molecular weight of 1,200 was used as the sheath component. The pitch was melted at a temperature of the melting device of 220 ° C. and the novolac resin at a temperature of 170 ° C. The two components were conjugated spun at a core / shell conjugation ratio of 5: 1 through nozzles with a diameter of 0.3 mm. A nozzle temperature of 220 ° C. was used. The obtained composite fibers having a sheath-core arrangement were attached in air

- 22 -- 22 -

009887/2087009887/2087

Raumtemperatur versponnen. Die gesponnenen Fasern wurden auf einer Spule mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von 1.000 m/Min, aufgenommen.Spun at room temperature. The spun fibers were on a bobbin with a take-up speed of 1,000 m / min, recorded.

Die erhaltenen Rohfasern wurden 2 Stunden in eine 20%ige wässerige Hexamethylentetramin-Lösung getaucht. Sodann wurden die Fasern in einer ozonenthaltenden Luft gemäß Beispiel 1 2 Stunden bei 80 C oxidiert, um sie unschmelzbar und unlöslich zu machen. Die Fasern wurden ferner in Gegenwart von Luft in der gleichen Weise vie in Beispiel 1 wärmefixiert, wodurch nichtentflammbare Fasern 8 erhalten wurden.The raw fibers obtained were immersed in a 20% strength aqueous hexamethylenetetramine solution for 2 hours. Then the fibers were oxidized in an ozone-containing air according to Example 1 for 2 hours at 80 C to make them infusible and to make it insoluble. The fibers were further processed in the same manner as in Example 1 in the presence of air heat-set, whereby non-flammable fibers 8 are obtained became.

Sodann wurden die nichtentflammbaren Fasern 8 in zwei Teile aufgeteilt. Ein Teil wurde mit einer Geschwindigkeit von 3°C/Min. in getrocknetem Stickstoff auf 1.0000C aufgeheizt, eine Stunde bei dieser Temperatur gehalten und in Stikstoff auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch Kohlenstoff-Fasern 9 erhalten wurden. Der andere Teil wurde mit einer Geschwindigkeit von 3 C/Min. in getrocknetem Stickstoff auf 2.5OO°C aufgeheizt, 30 Minuten bei dieser Temperatur gehalten und in Stickstoff auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch Graphitfasern 10 erhalten wurden.Then the non-flammable fibers 8 were divided into two parts. One part was moved at a rate of 3 ° C / min. heated in dried nitrogen at 1,000 0 C, held for one hour at this temperature and cooled in Stikstoff to room temperature, whereby carbon fibers were obtained. 9 The other part was heated at a rate of 3 C / min. heated to 2,500 ° C. in dried nitrogen, held at this temperature for 30 minutes and cooled to room temperature in nitrogen, whereby graphite fibers 10 were obtained.

In der nachstehenden Tabelle 2 sind die Eigenschaften der erhaltenen Fasern zusammengestellt.The properties of the fibers obtained are summarized in Table 2 below.

·- 23 -- 23 -

009887/2087009887/2087

Tabelle 2Table 2

j Faser
ι
j fiber
ι
spezifi
sches Gewicht
specific
great weight
Festigkeit
(t/cm*)
strength
(t / cm *)
Elastizität J
(103t/cmz) ι
Elasticity J
(10 3 t / cm z ) ι
I
Inichtentflamm-
ibare Fasern 8
!Kohlenstoff-
j Fasern 9
ιGraphit-
I fasern 10
I.
Non-flammable
ibaric fibers 8
!Carbon-
j fibers 9
ιgraphite
I fibers 10
1»2
1,5
1,8
ι
1 »2
1.5
1.8
ι
4,3
10
16,5
4.3
10
16.5
k
0,2 ;
I
0,7 J
3,1 j
k
0.2;
I.
0.7 y
3.1 y

Beispiel 6Example 6

Als Kernkomponente wurde ein Petroleumasphalt mit einem Erweichungspunkt von 2M-O0C verwendet. Dieser wurde dadurch erhalten, daß geblasener Petroleumasphalt 4 Stunden in Abwesenheit von Luft bei einem Unterdruck von 2 mmHg einer trockenen Destillation bei 28O°C unterworfen wurde. Als Höhenkomponente wurde Polyäthylenterephthalat mit einer relativen Viscosität von 0,62, gemessen in o-Chlorphenol von 300C verwendet. Diese Spinnmaterialien wurden in einem Konjugierungsverhältnis von Kern/Hülle von 4:1 bei einer Temperatur der Schmelzeinrichtung von 3000C durch Düsen mit einem Durchmesser von 0,25 mm konjugiert versponnen. Das Verspinnen geschah in Luft bei Raumtemperatur in der gleichen Weise wie in Beispiel 1. Die gesponnenen Fasern wurden mit einer 2%igen wässerigen Kobaltchloridlösung zwischen den Düsen und einer Spule in Berührung gebracht, wodurch das Kobaltchlorid auf die Faseroberfläche aufgebracht wurde. Sodann wurden die Fasern auf der Spule aufgenommen. Die so erhaltenen Fasern wurden in eine 36%ige wässerige Hydroperoxidlösung von 25 C 24 Stunden lang in Form eines Strangs eingetaucht,Petroleum asphalt with a softening point of 2M-O 0 C was used as the core component. This was obtained by subjecting blown petroleum asphalt to dry distillation at 280 ° C. for 4 hours in the absence of air at a reduced pressure of 2 mmHg. As height component of polyethylene terephthalate having a relative viscosity of 0.62 measured in o-chlorophenol of 30 0 C. These spinning materials were conjugated with a core / shell conjugation ratio of 4: 1 at a melting device temperature of 300 ° C. through nozzles with a diameter of 0.25 mm. Spinning was carried out in air at room temperature in the same manner as in Example 1. The spun fibers were brought into contact with a 2% aqueous solution of cobalt chloride between the nozzles and a bobbin, whereby the cobalt chloride was applied to the fiber surface. The fibers were then taken up on the spool. The fibers thus obtained were immersed in a 36% aqueous hydroperoxide solution at 25 C for 24 hours in the form of a strand,

009887/2087009887/2087

um die Oberfläche zu oxidieren. Sodann wurden die Fasern in Gegenwart von Luft bei den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wärmefixiert und in Stickstoff bei 1.0000C weiter verkohlt und gebrannt, wodurch die angestrebten Kohlenstoff-Fasern erhalten wurden. Diese hatten eine Fe-to oxidize the surface. Then, the fibers in the presence of air under the same conditions as have been heat-set in Example 1, and further carbonized in nitrogen at 1000 0 C and fired, whereby the desired carbon fibers were obtained. These had a fe-

2
stigkeit von 10 t/cm .
2
capacity of 10 t / cm.

Beispiel 7Example 7

" Die in Beispiel 1 erhaltenen zusammengesetzten Fasern mit Hüllen-Kern-Anordnung wurden 10 Stunden in Form eines Strangs in eine wässerige Lösung eingetaucht und darin oxidiert. Diese enthielt 10 Gewichtsprozent Kaliumpermanganat und eine geringe Menge Natrium-alkylbenzolsulfonat als Netzmittel und sie wurde bei einer Temperatur von 60 C und einem pH von etwa 7 gehalten."The composite fibers obtained in Example 1 with a sheath-core arrangement were immersed in and in an aqueous solution in the form of a strand for 10 hours oxidized. This contained 10 percent by weight potassium permanganate and a small amount of sodium alkylbenzenesulfonate as a wetting agent and it was kept at a temperature of 60.degree. C. and a pH of about 7.

Die auf diese Weise behandelten Fasern wurden ohne Waschen und Trocknen direkt in einen elektrischen Ofen unter Stickstoff gebracht, mit einer Geschwindigkeit von 5 C/Min. auf 1.000°C aufgeheizt, bei dieser Temperatur b 30 Minuten gehalten, um eine Verkohlungsbehandlung durchzuführen, und auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch Kohlenstoff-Fasern erhalten wurden. Die erhaltenen Kohlenstoff-Fasern hatten eine elektrische Leitfähigkeit undThe fibers thus treated were placed directly in an electric oven without washing and drying placed under nitrogen at a rate of 5 C / min. heated to 1,000 ° C at this temperature b held for 30 minutes to perform charring treatment, and cooled to room temperature, whereby carbon fibers were obtained. The obtained carbon fibers had electrical conductivity and

2
eine Festigkeit von 8,2t/cm und eine Dehnung von 1,5%.
2
a strength of 8.2 t / cm and an elongation of 1.5%.

- 25 -- 25 -

009887/2087009887/2087

Claims (1)

PatentansprücheClaims 1) Verfahren zur Herstellung von nichtentflammbaren Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig ein getrennt geschmolzenes Pech und ein synthetisches organisches Polymeres durch eine gemeinsame Düse zu einer zusammengesetzten Faser verspinnt, bei welcher beide Komponenten entlang der Längsrichtung des einheitlichen Fadens gleichförmig verbunden sind, und daß man die erhaltene zusammengesetzte Faser einer Oxidationsbehandlung und mindestens zwei Stunden einer Fixierungsbehandlung in Luft oder in Stickstoffgas bei einer Temperatur von 200 bis 5000C unterwirft.1) A process for the production of non-flammable fibers, characterized in that a separately melted pitch and a synthetic organic polymer are spun simultaneously through a common nozzle to form a composite fiber, in which both components are uniformly connected along the longitudinal direction of the single thread, and that the composite fiber obtained is subjected to an oxidation treatment and to a fixing treatment in air or in nitrogen gas at a temperature of 200 to 500 ° C. for at least two hours. 2) Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff-Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man ein getrennt geschmolzenes Pech und ein synthetisches organisches Polymeres gleichzeitig durch eine gemeinsame Düse zu einer zusasmengesetzten Faser verspinnt, bei welcher beide Komponenten entlang der Längsrichtung des einheitlichen Fadens gleichförmig verbunden sind, die erhaltene zusammengesetzte Faser einer Oxidationsbehandlung und mindestens zwei Stunden einer Fixierungsbehandlung in Luft oder in Stickstoff* gas bei einer Temperatur von 200 bis 50O0C unterwirft und daß man hierauf mindestens einmal in Sticketoffgas eine Verkohlungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 8000C vornimmt.2) Process for the production of carbon fibers, characterized in that a separately melted pitch and a synthetic organic polymer are spun simultaneously through a common nozzle to form a composite fiber, in which both components are uniformly connected along the longitudinal direction of the single thread, which The resulting composite fibers are subjected to an oxidation treatment and at least two hours to a fixing treatment in air or in nitrogen gas at a temperature of 200 to 50O 0 C and that a charring treatment is then carried out at least once in nitrogen gas at a temperature of more than 800 0 C. 3) Verfahren nach Anspruch lödtfr 2, dadurch gekennzeichnet, da* die zusammengesetzte Faser ein Konjugierungsverhältnis (Gewicht) von Pech zu synthetische« organischem Poly -wmvmn von 1:1 bis 10:1 besitzt.3) The method according to claim Lödtfr 2, characterized in that * the composite fiber has a conjugation ratio (weight) of pitch to synthetic «organic poly - wmvmn of 1: 1 to 10: 1. 009887/2087009887/2087 - 26 - 2Ü389A9- 26 - 2Ü389A9 k) Verfahren nach Anspruch 1 ate» 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte Faser ein Konjungierungsverhältnis von Pech zu den synthetischen organischen Polymeren von 2:1 bis 6:1 besitzt. k ) The method according to claim 1 ate »2, characterized in that the composite fiber has a conjugation ratio of pitch to the synthetic organic polymers of 2: 1 to 6: 1. 5) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte Faser ein Konjugierungsverhältnis von Pech zu synthetischem organischem Polymeren von 3:1 bis 5:1 besitzt.5) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the composite fiber has a conjugation ratio of pitch to synthetic organic polymer of 3: 1 to 5: 1. 6) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pech und das synthetische organische Poly mere in der zusammengesetzten Faser in Seite-an-Seite-Anordnung miteinander verbunden sind. 6) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the pitch and the synthetic organic poly mers are connected to one another in the composite fiber in a side-by-side arrangement. 7) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pech und das synthetische organische Polymere in der zusammengesetzten Faser in einer Hüllen-Kern-Anordnung miteinander verbunden sind.7) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the pitch and the synthetic organic polymer are connected to one another in the composite fiber in a sheath-core arrangement. 8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet» daß das Pech in der zusammengesetzten Faser den Kern bildet.8) Method according to claim 7, characterized in that »that the pitch in the composite fiber forms the core. 9) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische organische Polymere ein thermoplastisches Polymeres aus der Gruppe Polyäthylen, Poly propylen, Polyamid und Polyester ist. 9) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the synthetic organic polymer is a thermoplastic polymer from the group consisting of polyethylene, poly propylene, polyamide and polyester . 10) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische organische Polymere «in wlrmehlrtfcar«* Palyaeres aus der Orupp« Epoxlt&ps« und Phenol-10) The method according to claim 1 or 2, characterized in that the synthetic organic polymer "in warm flour" * Palyaeres from the Orupp "Epoxlt & ps" and phenol - 27 -- 27 - BAD ORIGINALBATH ORIGINAL 009887/2087009887/2087 harze ist.resins is. 11) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pech aus der Gruppe Petroleumasphalt, Kohlenteer und Pech, welches durch Verkoken von Polyvinylchlorid erhalten worden ist, ausgewählt ist.11) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the pitch from the group of petroleum asphalt, coal tar and pitch obtained by coking polyvinyl chloride is selected. 12) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidationsbehandlung in einem Gas aus der Gruppe Sauerstoff, Luft, Ozon und Hydroperoxid durchgeführt wird.12) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the oxidation treatment in a gas from the Group oxygen, air, ozone and hydroperoxide is carried out. 13) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidationsbehandlung unter Verwendung mindestens eines Permanganats aus der Gruppe Natriumpermanganat, Kaliumpermanganat, Kalziumpermanganat und Bariumpermanganat durchgeführt wird.13) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the oxidation treatment using at least a permanganate from the group of sodium permanganate, potassium permanganate, calcium permanganate and barium permanganate is carried out. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidatxonsbehandlung unter Verwendung einer wässerigen Hydroperöxidlösung durchgeführt wird, die mindestens eines der Salze der Metalle aus der Gruppe Mangan, Eisen, Kobalt und Nickel mit einer anorganischen oder organischen Säure enthält.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the Oxidatxons treatment using a aqueous Hydroperöxidlösung is carried out, the at least one of the salts of the metals from the group manganese, iron, cobalt and nickel with an inorganic one or contains organic acid. 15) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Säure Salzsäure, Schwefelsäure und/ oder Phosphorsäure ist.15) Method according to claim 11, characterized in that that the inorganic acid is hydrochloric acid, sulfuric acid and / or phosphoric acid. 16) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Säure Essigsäure und/oder Oxalsäure .16) Method according to claim 14, characterized in that that the organic acid is acetic acid and / or oxalic acid. - 28 -- 28 - 009887/2087009887/2087 17> Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmefixierungsbehandlung 2 bis 4 Stunden bei einer Temperatur von 200 bis 350 C durchgeführt wird.17> Method according to claim 1 or 2, characterized in that that the heat-setting treatment is carried out at a temperature of 200 to 350 ° C for 2 to 4 hours. 18) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkohlungsbehandlung bei einer Temperatur von 800 bis 1.8000C durchgeführt wird.18) Method according to claim 2, characterized in that the charring treatment is carried out at a temperature of 800 to 1,800 ° C. 19) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkohlungsbehandlung zweistufig durchgeführt wird, wobei die Temperatur der ersten Stufe 800 bis 1.8000C und die Temperatur der zweiten Stufe 2.000 bis 3.5OO°C beträgt.19) The method according to claim 2, characterized in that the carbonization is carried out in two stages, the temperature of the first stage 800 to 1800 0 C and the temperature of the second stage is up to 2,000 3.5OO ° C. 20) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkohlungsbehandlung in einer Stufe bei einer Temperatur von 2.000 bis 3.50O0C durchgeführt wird.20) Method according to claim 2, characterized in that the charring treatment is carried out in one stage at a temperature of 2,000 to 3,50O 0 C. 009887/2087009887/2087
DE19702038949 1969-08-07 1970-08-05 Process for the production of carbon fibers Expired DE2038949C (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6246169 1969-08-07
JP6246169 1969-08-07
JP7835469 1969-09-30
JP7835469 1969-09-30
JP7835369 1969-09-30
JP7835369 1969-09-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2038949A1 true DE2038949A1 (en) 1971-02-11
DE2038949B2 DE2038949B2 (en) 1972-11-02
DE2038949C DE2038949C (en) 1973-05-30

Family

ID=

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0014161A2 (en) * 1979-01-29 1980-08-06 Union Carbide Corporation Method of treating a multifilament bundle of pitch fibers and a spin size composition therefor
EP0257847A2 (en) * 1986-08-02 1988-03-02 Across Co., Ltd. Preformed yarn useful in forming composite articles and process of producing same
US5468546A (en) * 1994-12-22 1995-11-21 Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc. Method of making a highway reinforcement product
US5494728A (en) * 1994-12-22 1996-02-27 Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc. Method for making roofing shingles using asphalt fibers, and shingles made thereby
US5543211A (en) * 1994-12-22 1996-08-06 Owens Corning Fiberglas Technology, Inc. Asphalt fibers
US5718787A (en) * 1994-12-22 1998-02-17 Owens-Corning Fiberglas Technology Inc. Integration of asphalt and reinforcement fibers

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0014161A2 (en) * 1979-01-29 1980-08-06 Union Carbide Corporation Method of treating a multifilament bundle of pitch fibers and a spin size composition therefor
EP0014161A3 (en) * 1979-01-29 1980-09-17 Union Carbide Corporation Method of treating a multifilament bundle of pitch fibers and a spin size composition therefor
EP0257847A2 (en) * 1986-08-02 1988-03-02 Across Co., Ltd. Preformed yarn useful in forming composite articles and process of producing same
EP0257847A3 (en) * 1986-08-02 1989-06-07 Across Co., Ltd. Preformed yarn useful in forming composite articles and process of producing same
US5468546A (en) * 1994-12-22 1995-11-21 Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc. Method of making a highway reinforcement product
US5494728A (en) * 1994-12-22 1996-02-27 Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc. Method for making roofing shingles using asphalt fibers, and shingles made thereby
US5543211A (en) * 1994-12-22 1996-08-06 Owens Corning Fiberglas Technology, Inc. Asphalt fibers
US5718787A (en) * 1994-12-22 1998-02-17 Owens-Corning Fiberglas Technology Inc. Integration of asphalt and reinforcement fibers
US5869413A (en) * 1994-12-22 1999-02-09 Gallagher; Kevin P. Integration of asphalt and reinforcement fibers

Also Published As

Publication number Publication date
CA936320A (en) 1973-11-06
DE2038949B2 (en) 1972-11-02
GB1300610A (en) 1972-12-20
US3639953A (en) 1972-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3639953A (en) Method of producing carbon fibers
DE2612845C3 (en) Carbon-containing fibers, processes for their manufacture and their uses
DE2108079C3 (en) Process for the production of carbon fibers
EP0119185B1 (en) Method for the preparation of highly fire-retarding, heat-resisting polyimide fibres
DE1925609B2 (en) METHOD OF MANUFACTURING CARBON FIBER
DE1909487A1 (en) Process for the production of inorganic fibers
DE1560242A1 (en) Covered core threads and process for their manufacture
DE1660354A1 (en) Polypropylene composite threads and process for their manufacture
DE2254203C3 (en) Process for the production of flame-resistant and melt-resistant phenolic resin threads
DE1925489A1 (en) Process for the production of carbon and graphite threads and yarns
DE2227003C3 (en) Process for the production of an infusible hardened fiber from modified phenolic resin
DE2038949C (en) Process for the production of carbon fibers
DE1928435B2 (en) Heat-resistant polyamide-imide filaments and fibers and process for their manufacture
DE2211639C3 (en) Process for the production of carbon threads
DE3138893A1 (en) &#34;FIBER MATERIAL ON A POLYACRYLIC BASE AND PRODUCTION PROCESS THEREFOR&#34;
EP0481953A2 (en) Flame-retardant high-temperature resistant polyimidefibers and process for producing the same
DE2254201C3 (en) Flame-resistant and non-melting threads and processes for their manufacture
DE2328313C3 (en) Process for the production of stretched or undrawn cured phenolic resin threads
DE2104681A1 (en) Carbon fibre flat articles prodn - from plastic fibres by oxidising, carbonising and opt graphitising
DE2308828C3 (en) Process for the production of cured phenolic resin threads with improved stretchability
DE2331213C3 (en) 2/24/73 Japan 22478-73 Phenolic Resin Threads and Method for Improving the Heat Resistance of Phenolic Resin Threads
DE2154023C3 (en) Process for the production of graphitized fibers
DE1435699A1 (en) Process for the production of reinforcing fiber material
DE1921777B2 (en) PROCESS FOR MANUFACTURING THERMO-SET CARBON THREADS OR CARBON THREAD PRODUCTS
DE3311002A1 (en) METHOD FOR THE PRODUCTION OF CARBON FIBERS

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee