DE2055288A1 - Verfahren zum Herstellen von Koh lenstoff Faserchen - Google Patents

Description

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Pa^nanwälie

Pr.-Ing. Wilhelm Reiche!
DipL-Ing. Woligong Beichel

Frankfurt a. M. 1
Pcnksiraße 13

6496

Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Enishä, Tokio/Japan

Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoff-Päserehen.

Die Erfindung betrifft die Herstellung von graphitischen oder Kohlenstoff-Päserchen oder Fibrillen.

Bisher sind Kohlenstoff-Päserehen dadurch hergestellt worden, daß entweder organische fasern, wie z.B. Hayon, akrylische Fasern, Ligninfasern oder dergleichen,die ein Vorprodukt der Kohlenstoff-Pasern sind, auf eine bestimmte Länge abgetrennt wurden und dann das Vorprodukt zur Carbonisierung erhitzt wurde, oder indem die sich ergebenden Kohlenstoff-Fasern zerschnitten wurden, um sie in i'äserchen oder Pibrillen vorbestimmter Länge umzuwandeln.

Das erstgenannte Verfahren ist geeignet, ua verhältnismäßig lange Pasern oder Garne, Stoffe, Pilze usw. zu erzeugen , die vorher einer Sekundärbehandlung unterworfen worden sind, »/enn jedoch die langen, weichen Pasern auf sehr kurze Längen zerschnitten werden sollen, so ist dies eine Arbeit, die einen schlechten Wirkungsgrad hat. Wenn die kurzen Pasern oder Pibrillen,die aus dem oben erwähnten Material hergestellt worden sind, erhitzt und carbonisiert werden aollen , so ergeben sich weitere Schwierigkeiten, da nioht nur der Temperaturanstieg ver-

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hältnistnäSig klein gemacht werden muß, weil die aierungsausbeute der Fibrillen niedrig ist und der Anteil des verstreuten Materials groß ist, sondern auch -weil' das Einfüllen der Päserehen in den Ofen nur in verhältnisaääig kleinen Chargen erfolgen kann. Die Herstellungskosten sind daher hoch,und das Verfahren eignet sich nicht für die industrielle Massenfertigung.

Das an zweiter Stelle genannte Verfahren, bei dea die hergestellten Kohlenstoff-Fasern in Fäserchen kurzer Länge UQgewandelt werden, fordert eine besondere Schneidvorrichtung; für die Kohlenstoff-Fasern, die eine außerordentlich hohe mechanische Festigkeit und Härte haben, (etwa 10 t/cn mechanische Festigkeit und mehr als 80 Shore Härte^ so daß die Abnutzung des Sehne id ge rät es sehr grofi ist. Dieses Verfahren erfordert also auch verhältnismäßig hohe Kosten,ebenso wie das an erster Stelle genannte Verfahren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ve rfahren zum Herstellen von Kohlenstoff-Fäserchen oder extrem, kurzen Kohlenstoff-Fasern ia industriellen Haßstab anzugeben, das verhältnismäßig geringe Kosten verursacht und sich auf ein Herstellungsverfahren von Kohlenstoff-Fasern stützt, das in der japanischen Patentanmeldung Nr.43-4550 angegeben ist, bei dem das faserartige Material durch Schmelzspinnen von Pech als Ausgangstaaterial erzielt wird, welches dann einem Unschmelzbarmachen und nachfolgender Carbonisierung unterworfen wird. Dadurch,da3 ein weiterer Verfahrenssch^itt eingefügt wird, durch den die langen Fasern in Fäserchen umgewandelt werden, kann nicht nur ein weiter Bereich von Ausgangsstoffen benutzt werden, sondern das Unschmelzbar ciachen und die nachfolgenden Verfahrensstufen können rail besondere hohem Wirkungsgrad ausgeführt werden.

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Gemäß der Erfindung besteht die Verbesserung des bekannten Verfahrens darin, daß das Rohmaterial mit eineci Kohlenstoffgehalt von 89 bis 96,5 $ iti lang zusammenhängende Fasern scaaelzgesponnen wird, und daß die schaelzgesponnenen Fasern in Fäserchen kurzer Länge in der Zeitspanne zwischen dea Schmelzspinnen und der Anfangsstufe der Carbonisierung umgewandelt werden, solange die Pasern noch in einem besonders zerbrechlichen Zustand sind.

weitere Einzelheiten und Merkmale des Verfahrens gaäß der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen hervor.

Das Rohmaterial, das gemäß der Erfindung verwendet werden kann, umfaßt Teere und Peche von Kohle und Petroleum, sowie von natürlichem und künstlichen Asphalt,· ferner Teere und Peche als Nebenprodukte von verschiedenen organo-synthetischen petrochemischen und ähnlichen Industrien; Teere und Peche, die durch Trockendestillation von natürlichen oder künstlichen Harzen erhalten werden, sowie Petroleumharze.

Zu diesen Teeren und Pechen gehören nicht nur die allgemein so bezeichneten, sondern auch andere pechartige und harzartige Substanzen, die eine entsprechende Struktur aufweisen. Beispiele solcher Substanzen sind: Diejenigen Stoffe, die aus Teer erhalten werden, wenn Rohöl bei hohen Teaperaturenn wärmebehandelt wird; harzähnliche Substanzen, die durch die Kondensation von Benzylchlorid und 35 iphthalin erhalten werden; harzartige Substanzen, die durch Wärmebehandlung von Tetrabenzolphenazin erhalten werden; und harzartige Stoffe, die durch Polymerisation von Anthrazen erhalten werden. Auch verschiedene Arten von i'eoren und Pechen, diu in ihren Eigenschaften durch Extraktion des Lösungsmitteln ,wärfaebehandlung, Destillation usw. abgeändert worden sind, gehören zur Gruppe dar verwendbaren Rohstoffe.

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BAD ORIGINAL

Der Kohlenstoffgehalt( ausgedrückt in Gewichtsprozenten der Kohlenstoffatome im Verhältnis zur gesamten Menge des Kohlenstoffes und Wasserstoffes in dem Rohmaterial) und das mittlere Molekulargewicht des als Rohmaterial benutzten Peches zur Erzeugung der Kohlenstoff-Fisern ist bisher auf einen Bereich von 91 bis 96,5 # bezw. mehr als 400 beschränkt worden.

Im Falle der vorliegenden Erfindung kann auch eine Mi schung aus Kohlenwasserstoffverbindungen mit zyklischer Struktur Hauptbestandteil verwendet werden. In diesem' Pail kann der Kohlenstoffgehalt der pechartigen oder harzartigen Stoffe von 89 bis 96,5 °/<> reichen,und das mittlere Molekulargewicht* beträgt mehr als 400. Diese niedrigere Grenze des Kohlenstoffgehaltes ist empirisch gefunden worden, als die niedrigstai'Jgliche Grenze der Unschmelzbar nachung de3 Pechfilmes, der durch Schmelzspinnen erhalten wird. Die Herabsetzung der unteren Grenze des Kohlenstoff gehaltes ergibt eine beträchtliche Erweiterung .des Bereiches der verwendbaren Rohstoffe, und dies ist von grosser wirtschaftlicher Wichtigkeit. Sie ist dadurch ermöglicht worden ,daß das beabsichtigte Produkt die Kohlen stoff-Faserchen sind, für die ein neuer Verfahrensschritt in den Ablauf des Verfahrens eingefügt worden ist, um die langen Fasern in Fibrillen umzuwandeln, wobei auch das Unschmelzbarmachungsverfahren betroffen ist.

Die Kohlenstoff-Fäserchen finden ihre Anwendung haupt sächlich in zusammengesetzten Materialien, die synthetische Harze , Metalle, Keramiken und Kohlenstoffmaterialien als Matrix enthalten. In einem solchen Fall liegt keine zwingende Beschränkung bezüglich der Länge derKohlenatoff-Fäserchen vor, sondern ein verhältnismäßig weiter Bereich von außerordentlich kurzen Fäserchen, die in ihrem äusseren Aussehen einem pulverförmigen Zustand ähneln (mikroskopisch

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igt alier das Verhältnis der Faserlänge zuin Durchmesser größer als 10 ) und/reicht bis zu Längen von 5 "bis 10 cm, i so daß das Material für die Herstellung von nichtgewebtem Tuch verwendet werden kann. Die Länge der Fäserchen braucht nicht immer gleichmäßig zu sein. In den meisten Fällen haben die Kohlenstoff-Fäserchen einen größeren BEreich der Längenverteilung.

3Da bei diesem Material keine einschränkenden Bedingungen in verschiedenen Stufen des Herstellungsverfahrens bestehen, ausgehend von dem Schmelzspinnen und endend mit der Carbonisierung, wie dies bisher bei der Herstellung von Kohlenstoff -Fasern größerer Länge erfolgte, kann ein besonders v/irksames Verfahren entwickelt werden, durch das es möglich ist, nicht nur eine rasche Arbeitsweise zu erzielen, sondern auch den Bereich der verwendbaren Rohmaterialien zu erweitern.

Das gemäß der Erfindung zu benutzende Schmelzspinnverfahren gehört zu den Verfahren, die gewöhnlich für das Schmelzspinnen von thermoplastischen Substanzen verwendet werden. Beispiele dieser Verfahren sind: Strangpressen mit Hilfe einer Gehraube, Schrankpressen durch Druck mit Hilf e einer umlaufenden ücheibe, mit Hilfe eines rotierenden Zylinders , Dusenausstoß, Sprühen usw. Das Verfahren und'die näheren Bedingungen werden je nach der Qualität der beabsich tigten Kohlenstoff-Fasern ausgewählt. Wenn das Schmelzspinnen nach einem der eben erwähnten Verfahren ausgeführt wird, läßt sich die Herstellung von langen Fasern beim Spinnen verhindern,und die Herstellung von kurzen Fasern kann verwirklicht werden.

Das geschmolzene Material nimmt naoh dem Austritt au3 der

Spinnmaschine in ein Gas eine feine Faoerform an. In diesem Fall können die Fasern durch da3 Ausstoßen allein*schon genügend fein sein. Es ist aber auch möglich, die Fasern zu dehnen , wenn es notwendig ist, feinere Fasern zu erzeugen, \und ζ/ar durch einen Gasstrom höherer Geschwindigkeit, als

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die Aüstrittsgeachwindigkeit des geschmolzenen Materials in der gleichen Richtung, wie das austretende Material , S bevor das faserartige Material in dem geschmolzenen Zu-Btand abkühlt und seine endgültige Gestalt in Kontakt mit dem Gasstrom annimmt. Um die feinen F_asern in kurze Fasern oder Fibrillen umzuwandeln, wird ein Gasstrom in der entgegengesetzten Richtung wie die Austrittsrichtung des Materials durch eine Düse auf das Material gerichtet.

Das gemäß der Erfindung verwendete Material (Kohlenstoffvorprodukt) ist in dem Zustand, in dem es in die feinen Pasern gebracht wird, außerordentlich brüchig oder zerbrechlich. Seine mechanische Festigkeit ist sehr gering. Die Zugfestigkeit erreicht nicht 0,1 g/denier , so da'13 3ohon bei einem leiohten Schlag oder Stoß das Material bricht Es ist daher möglich, die -schmelzgesponnenen Fasern durch den Stoß des Gasstroms beim Schmelzspinnen in Fäserchen umzuwandeln. Der Gasstrom, der eingeblasen wird, kann nicht nur Luft sein,' sondern auch ein nichtreaktives Gas, wie Stickstoff. Bezüglich der Richtung des G isstroaes besteht keine Einachränkung.

Bei diesem Verfahrensschritt besteht keine Hotwendigkeit, die Länge der Fasern zu regeln. Es ist jedoch jede LaMQe₁ die die nachfolgende Behandlung nicht beeinträchtigt, zum Beispiel weniger als 15 cm , annehmbar. Sogar extrem kurze Fasern, die wie Pulver aussehen, können weiter behandelt werden.

Die Pechfasern (oder Vorproduktfasern), die in die kurzen Fäserohen gleichzeitig mit dem Schmelzspinnen zerteilt worden sind, werden dann in Berührung mit einem oxydierenden

. Gas gebracht, um sie zu oxydieren und unschmelzbar zu machen. Die Art und V/eise, wie die Fäserchen mit dem οχ_ΤΓ-

■ dierenden GaB in Berührung gebracht werden, kann so beschaffen sein, daß ein wirksamer Kontakt zwischen dem oxydierenden Gas und den zu behandelnden Materialien eintritt.

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Seispiele für diese Behandlung sind; Ein · Strömungsbett, " " eine Leitung» ein Rohr oder dergl. Durch Benutzung eines dieser Verfahren können die Vorproduktfäserchen in grossen Mengen mit gutem Wirkungsgrad verarbeitet werden.

Das oxydierende Gas kann luft oder ein anderes G^s, wie z.B. Ozon, Halogen, SO, ,Stickstoffoxyd. oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Gase sein.

Wenn ein Strömungsbett als Reaktor benutzt wird, wird eine große Menge des oxydierenden Gases eingeführt. Der Kontakt zwischen den Gas und den Päserchen und die Bewegung derselben kann wirksam ausgeführt werden, selbst, wenn eine große Menge von Päserchen in den Reaktor eingeführt wird. Dabei entstehen auch keine unerwünschten Vorgänge, wie die Verschlechterung, Schmelzen, Aneinanderhaften der Päserchen infolge von lokaler Erwärmung, die sich aus dem Portschreiten einer lokalen Reaktion ergibt, selbst wenn die Charge eine hohe Dichte aufweist. Die Bewegung der Päserchen er teiltdiesen weitere Stöße, so daß sie dazu beiträgt, allmählich die Pasern in kürzere Päserchen weiter noch zu unterteilen.

wenn lange Fasern nach der bisherigen Technik hergestellt v;erden sollten,.war es notwendig, daß das Schmelzspinnen und die nachfolgende Behandlung mit großer Sorgfalt ausge führt wurde, uci die gewünschte Porm und Länge der Pasern zu erhalten. Anders ausgedrückt war es wichtig, daß mechanische Stöße von den gebrechlichen Vorproduktfasern ferngehalten wurden sowie Gewichtsbelastungen,so daß es notwendig war, einen allmählichen und gleichmäßigen Ablauf der Reaktion sicherzustellen , indem die Dichte der Pasern in der Charge nach der Unschtnelzbarmachung auf einen verhältnismäßig kleinen Be.tr-ag festgelegt wurde, wobei das oxydierende Gas nur langsam zugeführt wurde und die Temperaturbedingungen entsprechend gewählt wurden. Diese Einstellung des

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Reaktionsablaufes gibt nicht nur eine Verminderung der in dem Reaktor zu behandelnden Menge , sondern auch eine Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit.

Da gemäß der Erfindung das Verfahren auf die Herstellung von kurzen Fäserchen gerichtet ist, und keine Kontrolle bezüglihh der Länge der Fasern stattfindet, kann das. Material , wie erwähnt, mit besonders gutem Wirkungsgrad behandelt werden. Der.Gasstrom in dem Reaktor vergleichmäßigt die Heizwirkung, so daß irgendeine lokale Erhitzung, selbst wenn sie stattfinden sollte, ausgeglichen wird durch den Bewegungs- oder Rühreffekt des Gasstromes, so daß die Fäserchen nicht beeinträchtigt werden.

Die kurzen Fäserchen können.vorzugsweise in einem Fließzustand behandelt werden, der nicht nur einen guten Wirkungsgrad ergibt,sondern auch ermöglicht, daß das Unschmelzbarmachen und die Carbonisierung gleichmäßig durchgeführt werden können, so daß auch in dieser Hinsicht ein wirtschaftlicher Vorteil entsteht.

Es ist auch möglich, die Umwandlung der Vorproduktfasern in die kurzen Fäserchen dadurch zu beschleunigen, daß ein mechanisches Rühren oder Schneiden mit der Bewegung der Fäserohen durch den Gasstrom kombiniert wird.

Die Art des oxydierenden Gases und die Durchflußgeschwindigkeit können entsprechend der Dichte der Charge gewählt werden, sowie in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur der Fäserchen in dem Reaktor. Im allgemeinen wird die Temperatur zwischen der Raumtemperatur und 40O⁰C liegen.

Die Fäserchen, die der Behandlung auf Unschmelzbarmachung unterworfen worden sind, werden dann zur Carbonisierung in einem nichtoxydierenden Gas bei einer erhöhten Temperatur behandelt. Bei der Erhöhung der Behandlungsteiape-

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ratur nimmt die mechanische Festigkeit der Fäserchen allnählich zu, und auch die Härte nimmt zu. Dieser Vorgang ist bei einer Temperatur unterhalb von 60O⁰G noch nicht sehr ausgesprochen. Oberhalb von 700° C vergrößert sich die Wirkung und die mechanische Festigkeit erreicht ihren praktischen Wert. Infolgedessen werden bei dem Temperaturanstieg, der unterhalb von 650° etwa liegt, die Vorproduktfasern noch verhältnismäßig leicht in kurze Fäserchen in folge der Bewegung in dem Gasstrom oder durch den mechanischen Stoß zerteilt. Beim Erreichen dieses Zustandes ist der Vorgang der Umwandlung der Vorproduktfaaern in die kurzen Fäserchen abgeschlossen.

Die gemäß der Erfindung zu verwendenden Rohstoffe haben einen hohen Kohlenstoffgehalt und werden unschmelzbar ge macht, so daß die nachfolgende Carbonisierungsbehandlung mit schnellem Temperaturanstieg wirksam durchgeführt werden kann. Außerdem kann die Chargendichte in dem Keaktor sehr groß 3ein, so daß auch hierdurch das Verfahren wir!tschaftlich wird. Bis ζ u der Temperatur, bei der die Carbonisierung eintritt ( 650 bis 700⁰C oder etwas mehr oder weniger) , ist das behandelte Material noch in einem diabatischen Zustand, so daß , wenn die Dichte der Charge sehr groß ist, Ungleichmäßigkeiten inder Temperatur a.uftreten können. Da jedoch gemäß der Erfindung die Fäserchen in einem Gasstrom hoher Geschwindigkeit behandelt werden, ist die Wärmeabgabe sehr wirksam, so daß das Verfahren auch mit großer Dichte der Charge des Materials durchgeführt werden kann.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Eigenschaft, die bei der Herstellung von Kohlenstoff-Fasern bisher große Schwierigkeiten gemacht hat, nämlioh die Zerbrechlichkeit in der Zwischenstufe des Verfahrens , nunmehr awm in wirtachaftlich vorteilhafter Weise ausgenutzt, um kurze Fäserchen zu erhalten.

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Die Zeitspanne zur Umwandlung der Vorproduktfasern in die Päserchen erstreckt sich entweder über die gesamte Zeit voci Beginn des Schraelzspinnens bis zur Carbonisierung, wobei die Behandlungstemperatur noch nicht 65O⁰G erreicht, oder auf einen entsprechend gewählten Teil· der gesamten Zeitspanne. Es ist jedooh vorteilhaft, die Behandlung zur Umwandlung der Päserchen im ersten Teil der Zeitspanne durchzuführen.

Die Kohlenstoff-Päserchen, die auf diese Weise erhalten werden, werden mit verschiedenen Stoffen, zum Beispiel Kunstharzen, Gummi, Metallen, keramischen Stoffen, Kohlenstoff und so weiter gemischt, um ein zusammengesetztes Material zu erhalten, bei dem die Päserchen zur Verstärkung oder Färbung des zusammengesetzten Materials dienen, sowie auch , um die Wetterbeständigkeit und die elektrische Leitfähigkeit zu beeinflussen, oder um andere Wirkungen zu erzielen.

Bei dem Vorgang der Carbonisierung wird Wasserdampf, Kohlenstoffdioxyd oder eine kleine Menge Sauerstoff in die Atmosphäre eingeführt, um die Oberfläche der Kohlenstoff- ?äserchen gleichzeitig zu aktivieren,und die so behandelten Päserchen können für die Zwecke einer Deodorisierung benutzt werden.

im folgenden V/erden Ausführungsbeispiele zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, auf die jedoch die Erfindung nicht beschränkt sein soll.

Beispiel 1:

Eine pechartige Substanz vmrde als Rückstand bei der Destillation bis zu 300⁰C einer Destillationskomponente mit hohem Siedepunkt erhalten, der bei der Behandlung

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von Olefinen, ζ.3. Äthylen ,Propylen und so weiter, sich ergab, und z.iar aus einem Erzeugnis, das durch die thermische Zersetzung von Petroleutanaphtha bei einer Temperatur von etwa 75O⁰C in einem Reaktor mjt äußerer Erwärmung erhalten wurde , und das üblicherweise als Äthylengrundöl bezeichnetwird.

Diese pechartige Substanz hat ihren Erweichungspunkt bei etwa 17O⁰C , der Kohlenstoffgehalt liegt bei 95,3 #, das mittlere Molekulargewicht beträgt etwa 650,und es läßt sich sehr gut zu Fasern spinnen. Das Pech wurde bei 25O⁰C schmelzgesponnen und zwar mit einer Spinnmaschine nit umlaufender zylindrischer Düse mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Tiefe von 0,5 torn, die am Umfang der zylindrischen Wandung mit 30 kleinen Öffnungen von 0,p mm Durchmesser versehen ist und mit einer Drehzahl von etwa 2000 Umdrehungen pro Minute umläuft.

3eia Schmelzspinnen mit dieser Spinnmaschine wurde heisse Luft von etwa 15O⁰C gegen die Pechfasern in senkrechter !Richtung in der Nähe des umlaufenden Zylinders mit einer Geschwindigkeit von 150 m/Min, geblasen, wobei die Pechfasern in Päserchen kurzer Länge umgewandelt wurden. Die so erhaltenen 'Pechfäserchen hatten einen verhältnismäßig werten Größenbereich,wobei die Hauptabmessungen zwischen 12 und 14/U Durchmesser und einigen Zentimeter Länge liegen. Die Pechfäserchen wurden in einen Reaktor mit Strömungsbett eingebracht, in den vom Boden her Luft mit 5 ^c/o KOp , die auf 100⁰C vorerwärmt war, eingeblasen wurde, worauf die Pechfäserchen gleichmäßig unschmelzbar gemacht wurden , während sie durch den Gasstrom bewegt wurden und eine weitere Verteilung der kurzen Päserchen durch Stoß zwischen den Päserchen selbst oder zwischen den Faserchen un d der Jandung des Reaktors eintrat. Nach 90 Minuten wurde der Gasstrom auf Stickstoff umgestellt, die Temperatur wurde auf 600⁰C erhöht mit einer Anstiegsgeschwindigkeit ·

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von 5°C/min, und die Temperatur wurde dann weiter auf 100Ü°C in 60 Minuten für die Carbonisierung erhöht.

Y/ährend der oben beschriebenen Behandlung wurden Proben der Fäserchen entnommen, jedesmal, wenn die Temperatur ' um 100° zugenommen hatte. Dabei wurde festgestellt, daß bis.zu 60O⁰C die kurzen Fäserohen noch umgewandelt wurden,daß jedoch oberhalb dieser Temperatur die Kohlenstoff -Fäserchen im wesentlichen konstant waren.

Die endgültigen Kohlenstoff-Fäserchen hatten einen . Durchmesser von 10 bis 12 Mikron und eine Länge zwischen 3 und 10 mm. im Durchschnitt. Die Oberfläche der Fäserchen war mikroskopisch glatt und kein Teilschmelzen,gegenseitige Verschmelzung usw. konnten festgestellt werden.

Wenn kein Gasstrom gegen die Fasern geblasen wurde, und zwar in der senkrechten Richtung zur Zeit des Spinnens, wurden lange zusammenhängende Fasern erhalten. Wetm die Fasern- in das Fließbett in dem Zustand eingebracht wurden, in dem sie sich befanden und der Unschmelzbarmaohung sowie der Carbonisierung unter den gleichen Bedingungen ,wie die Fä3erchen unterworfen wurden, fand eine teilweise gegenseitige V-^rschmelzungstatt , und es war schwierig,die Behandlung zur Unschmelzbarmachung durchzuführen. Wenn jedoch die langen Fasern mechanisch unmittelbar nach dem Schmelzspinnen mit Hilfe einer einfachen Schneidvorrichtung zerteilt wurden, die mit Klingen und einer Anschlagplatte versehen war, konnten Kohlenstoff-Fäserchen erhalten werden.,

Beispiel 2:

Eine schwarze pechartige Substanz mit einem Erweichungspunkt von etwa 120⁰C , einem Kohlenstoffgehalt von 94,02?» und einem mittleren Molekulargewicht von 720 wurde duroh >

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Reaktion einer Mischung von Benzylohlorid und Naphthalin bei einem Mol-Mischungsverhältnis von 1 : 2 in Gegenwart von SNCL, als Katalysator bei einer Behandlungsteaperatur von 80 C während 90 Minuten erhalten.

Dieses pechartige Material wurde in Pasern durch Schmelz-.spinnen nach der gleichen Art und mit Hilfe der gleichen Maschine , wie im Beispiel 1 umgewandelt,mit der Ausnahme, daß kein Luftstrom gegen die gesponnenen Pgsern in der senkrechten Richtung geblasen wurde, um Kohlenstoff-Päserchen zu erhalten, sondern die Pasern wurden am Boden der Spinnmaschine als Bündel gesammelt.

Die Pasern befanden sich in einem außerordentlich zerbrechlichen Zustand, und könnten durch leichten Stoß schon zerbrochen werden. Die Pasern wurden in exnen .Reaktor mit Außenbeheizung eingebracht, der mit einem Rührwerk und einer Anschlagplatte versehen war, und Luft wurde in den Reaktor von unten eingeführt, um gleichzeitig die ünschmelzbaraachung und die Umwandlung der Pasern in Päserchen während der Bewegung durchführen. Die Srwärmungstemperatur wurde auf 26O⁰G mit einer Anstiegsgeschwindigkeit von 1 bis 3 ⁰C pro Minute gesteigert. Die Umwandlung der Pasern in Päserchen und die gleichzeitige Unschmelzbarmachung der Päserchen wurde aus der Tatsache erkannt, daß keine Schuelzbindung bei-der nachgolgsnden Carbonisierung auftrat.

Die Carbonisierungsbehandlung wurde dadurch ausgeführt, daß die Temperatur auf 1000⁰C mit einer Anstiegsgescliwiiidigkeit von 5 bis 10 ⁰C pro Minute durchgeführt wurde , nachcioa die Luft in dem Reaktor vollständig durch Stickstoff ersetzt worden war.

Die Kohlenstoff-Päserchen , die auf diese ,-/eise erhalten ι wurden, hatten einen mittleren Durchmesser von βvwa 12 Mikron und eine Faserlänge von 2 bia 7 mm im Durchschnitt.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoff-Fäserchen oder Fibrillen aus Peoh oder harzartigen Stoffenais Rohmaterial mit Hilfe van einer Reihe von Verfahrensschritten , zu denen Schmelzspinnen, Unschtnelzbarmaohen und Carbonisieren gehören, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohmaterialien mit einem Kohlenstoffgehalt von 89 bis 69,5 ^c/* in lang zusammenhängende Fasern schaelzgesponnen werden, und daß die schmelzgesponnenen Fasern in Fäserchen kurzer Länge in der Zeitspanne zwischen dem Schmelzspinnen und der Anfangsstufe der Carbonisierung uagewandelt werden, solange die Fasern sich noch in einem besonders zer brechlichen Zustand befinden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein oxydierendes Gas gegen die schraelzgesponnenen Fasern in senkrechter Richtung sofort nach dem Schmelzspinnen geblasen wird.

'). Verfahren nach Anspruch 1 ,da durch gekennzeichnet, das die Umwandlung der Fasern in Fäserchen bei einer Temperatur von höchstens 65O⁰C durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2,da durchgekennzeichnet, daß das oxydierende G*s eine Temperatur zwischen der Raumtemperatur und 400⁰C hat, während es gegen die schmelzgesponnenen Fasern geblasen wird.

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