DE2124636C3 - Process for the production of carbon fibers - Google Patents
Process for the production of carbon fibersInfo
- Publication number
- DE2124636C3 DE2124636C3 DE2124636A DE2124636A DE2124636C3 DE 2124636 C3 DE2124636 C3 DE 2124636C3 DE 2124636 A DE2124636 A DE 2124636A DE 2124636 A DE2124636 A DE 2124636A DE 2124636 C3 DE2124636 C3 DE 2124636C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thermal treatment
- carbon fibers
- production
- spinning
- fibers
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
- D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
- D01F9/21—Carbon 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
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
- D01F9/145—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues
- D01F9/15—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues from coal pitch
-
- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S264/00—Plastic and nonmetallic article shaping or treating: processes
- Y10S264/19—Inorganic fiber
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffasern aus Steinkohlenteerpech oder anderen stark aromatischen Destillationsrückständen. The present invention relates to a method for producing carbon fibers from coal tar pitch or other strongly aromatic distillation residues.
Man hat bereits Kohlenstoffasern mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften durch Oxidation und thermische Umwandlung von Fäden organischer Polymerer, wie beispielsweise Polyacrylnitril und Kunstseide, erhalten. Auf Grund der Kosten der Ausgangsmaterialien und der geringen Kohlenstoffausbeute haben die so erhaltenen Fasern jedoch einen hohen Selbstkostenpreis. Man hat auch Fasern aus Steinkohlenteerpech erhalten, indem 'nan das Teerpech einer thermischen Behandlung bei mäßiger Temperatur und gegebenenfalls anderen Behandlungen oder Konditionierungen unterworfen und dann das so behandelte Teerpech bei einer Temperatur in der Größenordnung von 300° C zu Fäden versponnen hat. Die so erhaltenen Fäden wurden einer Oxidation unterworfen, um sie unschmelzbar zu machen und dann an der Luft verkohlt (vgl. z. B. FR-PS 1465 030). Diese Verfahren liefern jedoch Fasern von einer Qualität, die derjenigen der aus Textilfaden erhaltenen Fasern sehr unterlegen ist.Carbon fibers with excellent mechanical properties by oxidation are already available and thermal conversion of filaments of organic polymers such as polyacrylonitrile and Rayon, preserved. Due to the cost of the raw materials and the low carbon yield however, the fibers obtained in this way have a high cost price. One also has fibers out Coal tar pitch obtained by 'nan the tar pitch a thermal treatment at a moderate temperature and, if necessary, other treatments or subjected to conditioning and then the tar pitch treated in this way at a temperature in of the order of 300 ° C has spun into threads. The threads thus obtained underwent oxidation subjected in order to make them infusible and then charred in the air (see, for example, FR-PS 1465 030). However, these processes yield fibers of a quality similar to that obtained from textile thread Fibers is very inferior.
Die vorliegende Erfindung umfaßt nun ein Verfahren, das es erlaubt, die Qualitäten der aus einem Steinkohlenteerpech oder einer stark aromatischen, dem Steinkohlenteerpech ähnlichen Substanz erhaltenen Fasern zu verbessern.The present invention now includes a method that allows the qualities of a Coal tar pitch or a strongly aromatic substance similar to coal tar pitch Improve fibers.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung setzt man diesen stark aromatischen Teerpechen während oder vor der thermischen Behandlungsphase, die dem Verspinnen vorausgeht, einen polymeren Kohlenwasserstoff zu. Unter den Polymeren, die gute Ergebnisse gezeigt haben, lassen sich natürliche oder synthetische Kohlenwasserstoffpolymere, wie beispielsweise Polyäthylen. Polypropylen, Polystyrol, Polybicyclo[2.2.1 ]hepten-2, die Kautschukarten usw. nennen.According to the process of the invention, these highly aromatic tar pitches are used during or a polymeric hydrocarbon before the thermal treatment phase preceding the spinning to. Among the polymers that have shown good results can be natural or synthetic Hydrocarbon polymers such as polyethylene. Polypropylene, polystyrene, polybicyclo [2.2.1] hepten-2, the rubbers, etc. name.
Gemäß einer Variante des Verfahrens erhitzt man das lediglich filtrierte, stark aromatische Teerpech unter solchen Temperatur-, Zeit- und Rührbedingungen, daß das erhaltene Material nur wenig oder gar ■ kein anisotropes Material enthält. Die Anwesenheit dieses anisotropen Materials kann leicht durch Prüfung im optischen Mikroskop in polarisiertem Licht nachgewiesen werden (M. Ihnatowicz, P. C hi ehe, J. Deduit;S. Pregermain und R. Tournant, Carbon, 4, 41, [1966]). Diese thermische Behandlung kann in einem mit einem Rührwerk und Gasspülung ausgestatteten Reaktor ausgeführt werden.According to a variant of the process, the strongly aromatic tar pitch, which has only been filtered, is heated under such temperature, time and stirring conditions that the material obtained has little or no ■ does not contain any anisotropic material. The presence of this anisotropic material can be easily identified by testing be detected in the optical microscope in polarized light (M. Ihnatowicz, P. C hi ehe, J. Deduit; S. Pregermain and R. Tournant, Carbon, 4, 41, [1966]). This thermal treatment can be carried out in one with an agitator and gas purging equipped reactor.
Man kann das Gemisch auf eine wesentlich niedrigere Temperatur erwärmen, aber die in geringerem Ausmaße vorangetriebene Befreiung des so erhaltenen Materials von flüchtigen Anteilen macht die zum Erhalt der Unschmelzbarkeit der Fasern vor der Verkohlung notwendigen Oxidationsbehandlungen schwieriger.The mixture can be heated to a much lower temperature, but not so much Extensive liberation of the material thus obtained from volatile components makes the Preservation of the infusibility of the fibers prior to charring, necessary oxidation treatments more difficult.
Das durch diese Behandlung erhaltene Produkt wird sodann durch irgendein Mittel versponnen, darauf oxidiert und in an sich bekannter Weise verkohlt.The product obtained by this treatment is then spun onto it by any means oxidized and charred in a manner known per se.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.The following examples illustrate the invention.
Ein Hochtemperatur-Steinkohlenteerpech mit den folgenden Kenndaten wurde eingesetzt:A high-temperature coal tar pitch with the following characteristics was used:
Dieses Teerpech war zuvor bei 190° C über ein Bronzefilter mit einer mittleren Porenöffnung von 2 μ filtriert worden, um die natürlich enthaltenen festen und pseudofesten Teilchen abzutrennen.This tar pitch was previously at 190 ° C over a Bronze filter with a mean pore opening of 2 μ has been filtered to remove the naturally contained solid and pseudo-solid particles.
Nach Zugabe von K) Gew.% Polyäthylen hoher Dichte vom Schtnelzindex 4 wurde diese Mischung unter konstantem Rühren mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 3° C pro Minute auf 420° Cgebracht; die freigesetzten flüchtigen Stoffe wurden mit einem Stickstoffstrom mit einem Durchsatz von 3 l/min abgeführt.After adding K)% by weight of high-density polyethylene with a melt index of 4, this mixture became brought to 420 ° C with constant stirring at a heating rate of 3 ° C per minute; the Volatile substances released were removed with a stream of nitrogen with a throughput of 3 l / min.
Das erhaltene Produkt wurde bei 204" C mit einer Ziehgeschwindigkeit von 450 m/min zu einem Faden gezogen.The product obtained became a thread at 204 "C with a drawing speed of 450 m / min drawn.
Das Ganze befand sich in einem Ofen und wurde folgenden Arbeitsbedingungen unterworfen:The whole thing was in an oven and was subjected to the following working conditions:
" von Raumtemperatur bis 250" C in
Gegenwart von Luft bei 0,5° C/min
von 250° bis 700° C in Gegenwart
von Stickstoff, ohne Sauerstoff, bei
0,5° C/min"from room temperature to 250" C in
Presence of air at 0.5 ° C / min
from 250 ° to 700 ° C in the presence
of nitrogen without oxygen
0.5 ° C / min
bü von 700° bis 1000° C bei 2° C/min bü from 700 ° to 1000 ° C at 2 ° C / min
insgesamtall in all
7,5 h7.5 h
15 h15 h
2,5 h2.5 h
25 h25 h
Sodann läßt man den Ofen natürlich abkühlen.The oven is then allowed to cool naturally.
Die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Kohlenstoffasern wurden mit Hilfe eines lnstroni-Prüfgeräts unter den folgenden Bedingungen gemes-The mechanical properties of the obtained carbon fibers were measured using an Instroni tester measured under the following conditions
Länge des Probestückes
ZichgeschwindigkeitLength of the specimen
Drawing speed
50 mm
0,05 cm/min50 mm
0.05 cm / min
Dabei wurde eine mittlere Zugfestigkeit von 55 kg/mm: und ein mittlerer Youngscher Modul von 4200 kg/mm- für einen mittleren Durchmesser von 30 μ gemessen.An average tensile strength of 55 kg / mm : and an average Young's modulus of 4200 kg / mm for an average diameter of 30 μ were measured.
Diese Werte sind Mittelwerte aus sieben Messungen an verschiedenen Fäden. Die Gesamtausbeute der die Filtration,das Befreien von flüchtigen Stoffen, das Verspinnen, die Oxidation und die Verkohlung umfassenden Arbeitsgänge betrug 65%.These values are mean values from seven measurements on different threads. The overall yield of the including filtration, devolatilization, spinning, oxidation and char Operations was 65%.
Die Arbeitsbedingungen waren identisch mit denen aus Beispiel 1, nur wurde das Polyäthylen durch PoIybicyclo[2.2.1]-hepten-2 ersetzt (F. W. Michelotti und W. P. Keaveney,J. Polymer Sei., A, 3, |1965], 895).The working conditions were identical to those in Example 1, except that the polyethylene was replaced by polybicyclo [2.2.1] -hepten-2 replaced (F. W. Michelotti and W. P. Keaveney, J. Polymer Sci., A, 3, | 1965], 895).
Bei den so hergestellten Kohlenstoffasern wurde eine Zugfestigkeit von 150 kg/mirr und ein Youngscher Modul von 11 960 kg/mm2 für einen Durchmesser von 30 μ gemessen.A tensile strength of 150 kg / mm and a Young's modulus of 11,960 kg / mm 2 for a diameter of 30 μ were measured for the carbon fibers produced in this way.
Die Gesamtausbeute der in Beispiel 1 genannten Arbeitsgänge war 66%.The overall yield from the operations mentioned in Example 1 was 66%.
Die Arbeitsbedingungen waren identisch mit denen in Beispiel 1, nur wurde das Polyäthylen durch Polystyrol ersetzt.The working conditions were identical to those in Example 1, only the polyethylene was replaced by polystyrene replaced.
Bei den so hergestellten Kohlenstoffasern wurde e>ne Zugfestigkeit von 60 kg/mnv und ein Youngscher Modul von 4600 kg/mm2 für einen Durchmesser von 30 μ gemessen.The carbon fibers thus produced had a tensile strength of 60 kg / mnv and a Young's modulus of 4600 kg / mm 2 for a diameter of 30 μ.
Die Gesamtausbeute der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsgänge war 64%.The overall yield from the operations described in Example 1 was 64%.
Die Arbeitsbedingungen waren identisch mit denen in Beispiel 1, doch hier enthielt das Teerpech keinerlei Zusatz.The working conditions were identical to those in Example 1, but here the tar pitch did not contain any Additive.
Bei den so hergestellten Kohlenstoffasern wurde eine Zugfestigkeit von 24 kg/mm: und ein Youngscher Modul von 3300 kg/mm" für einen Durchmesser von 30 μ gemessen.The carbon fibers thus produced had a tensile strength of 24 kg / mm : and a Young's modulus of 3300 kg / mm "for a diameter of 30 μm.
Die Gesamtausbeute der wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführten Arbeitsgänge war 61%.The overall yield from the operations carried out as described in Example 1 was 61%.
Der Vergleich der obigen Eigenschaften mit denen der erfindungsgemäß, wie in den Beispielen 1 bis 3 erhaltenen Fasern, zeigt deutliche Vorteile der Erfindung. The comparison of the above properties with those of the invention, as in Examples 1 to 3 obtained fibers shows clear advantages of the invention.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7018171A FR2087413A5 (en) | 1970-05-19 | 1970-05-19 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2124636A1 DE2124636A1 (en) | 1972-11-02 |
DE2124636B2 DE2124636B2 (en) | 1978-06-29 |
DE2124636C3 true DE2124636C3 (en) | 1979-02-22 |
Family
ID=9055708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2124636A Expired DE2124636C3 (en) | 1970-05-19 | 1971-05-18 | Process for the production of carbon fibers |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3784679A (en) |
JP (1) | JPS5040170B1 (en) |
BE (1) | BE766992A (en) |
CA (1) | CA958176A (en) |
CH (1) | CH526467A (en) |
DE (1) | DE2124636C3 (en) |
FR (1) | FR2087413A5 (en) |
GB (1) | GB1340099A (en) |
IT (1) | IT939003B (en) |
LU (1) | LU63163A1 (en) |
NL (1) | NL7106217A (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1356567A (en) * | 1970-09-08 | 1974-06-12 | Coal Industry Patents Ltd | Manufacture of carbon fibres |
BE790878A (en) * | 1971-11-08 | 1973-03-01 | Charbonnages De France | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF CARBON FIBERS AND OBTAINED FIBERS |
US3903220A (en) * | 1972-12-04 | 1975-09-02 | Carborundum Co | Method for producing carbon fibers |
US4020145A (en) * | 1973-01-18 | 1977-04-26 | Celanese Corporation | Carbon fiber production |
FR2216227B1 (en) * | 1973-02-01 | 1976-11-26 | Sumitomo Chemical Co | |
DE3037829C2 (en) * | 1980-10-07 | 1983-08-25 | Rütgerswerke AG, 6000 Frankfurt | Process for the production of modified pitches and low-boiling aromatics or olefins and the use of these pitches |
JPS588786A (en) * | 1981-07-10 | 1983-01-18 | Mitsubishi Oil Co Ltd | Preparation of pitch as raw material for carbon fiber |
JPS5871990A (en) * | 1981-10-23 | 1983-04-28 | Nippon Oil Co Ltd | Pitch for carbon fiber |
JPH0627172B2 (en) * | 1985-10-02 | 1994-04-13 | 三菱石油株式会社 | Method for producing optically anisotropic pitch |
JPS62283187A (en) * | 1986-06-02 | 1987-12-09 | Mitsubishi Oil Co Ltd | Production of pitch having low softening point |
DE3736494A1 (en) * | 1987-10-28 | 1990-03-15 | Ruetgerswerke Ag | METHOD FOR PRODUCING CARBON FIBERS |
US5308598A (en) * | 1990-02-01 | 1994-05-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Plexifilamentary fibers from pitch |
-
1970
- 1970-05-19 FR FR7018171A patent/FR2087413A5/fr not_active Expired
-
1971
- 1971-04-27 US US00137976A patent/US3784679A/en not_active Expired - Lifetime
- 1971-05-06 NL NL7106217A patent/NL7106217A/xx unknown
- 1971-05-11 BE BE766992A patent/BE766992A/en unknown
- 1971-05-12 IT IT24427/71A patent/IT939003B/en active
- 1971-05-13 LU LU63163D patent/LU63163A1/xx unknown
- 1971-05-17 JP JP46033188A patent/JPS5040170B1/ja active Pending
- 1971-05-17 GB GB1519371*[A patent/GB1340099A/en not_active Expired
- 1971-05-18 CA CA113,320*7A patent/CA958176A/en not_active Expired
- 1971-05-18 CH CH733971A patent/CH526467A/en not_active IP Right Cessation
- 1971-05-18 DE DE2124636A patent/DE2124636C3/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2124636B2 (en) | 1978-06-29 |
DE2124636A1 (en) | 1972-11-02 |
FR2087413A5 (en) | 1971-12-31 |
IT939003B (en) | 1973-02-10 |
NL7106217A (en) | 1971-11-23 |
CA958176A (en) | 1974-11-26 |
BE766992A (en) | 1971-10-01 |
US3784679A (en) | 1974-01-08 |
CH526467A (en) | 1972-08-15 |
LU63163A1 (en) | 1972-07-26 |
JPS5040170B1 (en) | 1975-12-22 |
GB1340099A (en) | 1973-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1925609C3 (en) | Process for the production of carbon threads | |
DE3280442T2 (en) | Process for the production of polymer fibers with high tensile strength and high modulus. | |
DE2858793C2 (en) | ||
DE2124636C3 (en) | Process for the production of carbon fibers | |
DE2612845C3 (en) | Carbon-containing fibers, processes for their manufacture and their uses | |
DE3012627A1 (en) | METHOD FOR PROCESSING GRAPHITABLE PECHE TO A BASE MATERIAL FOR CARBON FIBERS | |
DE2559533A1 (en) | ENDLESS CARBON FABRIC CONVEYOR | |
DE2404962B2 (en) | METHOD OF MANUFACTURING CARBON FIBERS | |
DE3116606C2 (en) | ||
DE112016001254T5 (en) | Process for producing carbon fibers | |
DE1137167B (en) | Process for the production of structures, such as threads or wires, from polycarbonates | |
DE2108079B2 (en) | ||
DE3532785C2 (en) | ||
DE68910803T2 (en) | Process for producing mesophase pitch from isotropic pitch. | |
DE68925491T2 (en) | Carbon fibers with a very high modulus of elasticity and high tensile strength | |
DE3242629C2 (en) | ||
DE2144404C3 (en) | Process for the production of fibers, threads or foils consisting essentially of carbon | |
DE3509861C2 (en) | Pitch material for a carbon-containing molded body and process for its manufacture | |
DE3346256C2 (en) | Process for the production of continuous yarns from carbon fibers | |
DE2253898C3 (en) | Process for the production of carbon filaments | |
DE2221707A1 (en) | Process for the production of carbon fibers or threads | |
DE2006524A1 (en) | Process for rendering pitch parts infusible | |
DE2556126C2 (en) | ||
DE2159987A1 (en) | Process for the production of carbon fibers | |
DE1267374B (en) | Process for producing synthetic threads by melt spinning |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |