DE2253898A1 - Verfahren zur herstellung von kohlenstoffaeden und danach erhaltenen faeden - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kohlenstoffaeden und danach erhaltenen faeden

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Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-ING. FINSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW ? ? S 1 R Q R PATENTANWÄLTE
fc 3, Nov. 1972
Lo/th - C 2590
CHABBOMAGES DES 1"EANCE 9, avenue Percier, 75 Paris 8eme, Frankreich
Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffäden und danach
erhaltene Fäden
Priorität: Frankreich vom 8. November 1971 Nr. 71 39959
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffäden aus Steinkohlenteerpech oder anderen stark aromatischen Destillationsrückständen.
Man hat bereits Kohlenstoffäden mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften,durch Oxidation und thermische Umwandlung von Fäden organischer Polymerer, wie beispielsweise Polyacrylnitril und Kunstseide, erhalten. Aufgrund der Kosben der Ausgangsmaterialien jind der geringen Kostensboffausbeute haben die so erhaltenen Fäden jedoch einen hohen Selbstkostenpreis.. Man hat auch Fäden aus Steinkohlenbeerpech erhalten, indem man das 't'eerpech einer thermischen Behandlung bei mäßiger Tempora tu ρ ittul gegebenenfalls anderen Behandlungen oder
Ί C) 9 8 2! / Π 7 Π
BAD ORIGINAL
- 2 - 2 ^ b 3 8 9
Konditionierungen unterworfen und dann das so "behandelte Teerpech bei einer Temperatur in der Größenordnung von 300 0C zu Fäden versponnen hat. Die so erhaltenen Fäden wurden einer Oxidation unterworfen, um sie unschmelzbar zu machen, und dann an der Luft verkohlt. Diese Verfahren liefern jedoch Fäden von einer Qualität, die derjenigen der aus Textilfaden erhaltenen Fäden sehr unterlegen ist.
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 Fäden zu verbessern.
Die Erfindung umfaßt auch die durch dieses Verfahren erhaltenen, verbesserten Fäden.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung setzt man diesen stark aromatischen Teerpechen während oder vor der thermischen Behandlungsphase, die dem Verspinnen vorausgeht, ein sauerstoffhaltiges Polymerisat zu. Unter den Polymeren, die gute Ergebnisse gezeigt haben, lassen sich die Phenolformaldehydharze, insbesondere die Harze der ersten Kondensationsstufe, wie die Novolake , die Polyester usw. nennen.
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 garkein anisotropes Material enthält. Die Anwesenheit eines solchen anisotropen Materials kann leicht durch Prüfung im optischen Mikroskop im polarisierten Licht nachgewiesen werden, siehe M. Ihnatowicz, P. Chiche, J. Deduifc, S. Pi'tigermain und H. Tournanb, Carbon ^j- (1966)1 S. 4-1. Diese thermische Behandlung kann in einem mit..einem Rührwerk und Gasspülung ausgestatteten Reaktion/durchgeführt worden.
:) η π η 11 /«71 >
BAD ORIGINAL
- 3 - 21b,3HHB
Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt Fäden, welche Eigenschaften derselben Art aufweisen, wie sie nach dem Verfahren der Patentanmeldung P 21 24636.6 der Anmelderin erhalten werden. Jedoch kann das Verspinnen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer wesentlich erhöhten Temperatur durchgeführt werden, wobei die späteren Verfahrensschritte in starkem Maße erleichtert werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Es wurde ein Hochtemperatur-Steinkohlenteerpech mit den folgenden Kenndaten eingesetzt:
Kraemer-Sarnow-Punkt 80 0C
Dichte 1,32 g/cm^
flüchtige Anteile
(nach der Norm ATIC-02-60) 64,3 %
Elementaranalyse in Gew.% · , .
Kohlenstoff - . 92,14
Wasserstoff > 4,5
Sauerstoff 1,3
Stickstoff 0,7
Schwefel . 0,4
Dieses Teerpech war zuvor bei 190 0C über ein Bronzefilter mit einer mittleren Porenöffnung von 2 Aim filtriert worden, um die natürlich enthaltenen, festen und pseudofesten Teilchen abzutrennen.
Zu diesem Teerpech werden 10 Gew.% eines Novolakjiarzes (Warenbezeichnung Gedelite 3110, Produkt der Firma "Huiles, Goudrons et Derives"), welches durch Reaktion von Phenol mit Formaldehyd in saurem Medium erhalten wurde , zugesetzt, wobei dieses Harz
309821/071?
BAD ORIGINAL
22b 38H
ein mittleres Molekulargewicht von 500 bis 700 und einen Tropfpunkt von 78 bis 80 C besaß, dann wurde das Gemisch auf 407 C unter konstantem Rühren bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 2,2 °C/min gebracht. Die sich entwickelnden flüchtigen Stoffe wurden mit einem Stickstoffstrom bei einem Durchsatz von 1 l/min mitgenommen.
Das erhaltene Produkt wurde bei 262 0C mit einer Ziehgeschwindigkeit von 33Om/min versponnen.
Die erhaltenen Fäden wurden in einem Ofen angeordnet und den folgenden Betriebsbedingungen unterworfen:
von Umgebungs- in Anwesenheit mit 0,5°C/min, d.h. 755 h temperatur bis von Luft
250 0C
von 2500C bis in Anwesenheit
7000C von Stickstoff mit 0,5°C/min, d. h. 15 h
ohne Sauerstoff
von 7000C bis in Gegenwart
10000C von Stickstoff mit 2°C/min, d. h. 2,5 h
ohne Sauerstoff insgesamt: 25 h
Anschließend wurde der Ofen natürlich abkühlen gelassen. Die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Kohlenstoffäden wurden mit Hilfe eines Instron-Prüfgerätes unter den folgenden Bedingungen gemessen:
Länge des Probestückes 50 mm
Ziehgeschwindigkeit 0,05 cm/min
Dabei wurde eine mittlere Zugfestigkeit von 64 kg/mm und ein
Young1scher Modul von 4000 kg/mm für einen mittleren Durchmesser von 13,3 Aim gemessen.
3 09821/071?
BAD ORIGINAL
Diese Werte sind Mittelwerte aus 100 Messungen, welche an verschiedenen Fäden durchgeführt wurden. Die Gesamtausbeute der / Filtration, das Befreien von flüchtigen Stoffen, das Verspinnen, die Oxidation und die Verkohlung umfassenden Arbeitsgänge betrug 65 %»
Beispiel 2
Die Arbeitsbedingungen waren identisch mit denen aus Beispiel i, nur wurde das Phenolformaldehydharz durch ein nicht vernetztes Polyesterharz (Warenbezeichnung ÜTorsodyne 48) in Styrollösung ersetzt j der Polyester war ein Polypropylenglykolmaleat.
Die Spinntemperatur betrug 275 °C·
An den Kohlenstoffäden wurde eine mittlere Zugfestigkeit von
ρ Ο
40 kg/mm 'und ein mittlerer Young1 scher Modul von JOOO kg/mm bei einem mittleren Durchmesser von 15,25 Aim gemessen.
Beispiel 5
Die Arbeitsbedingungen waren identisch mit denen aus Beispiel 1, nur wurde das Phenolformaldehydharz durch ein nicht vernetztes Polyesterharz (Warenbezeichnung Norsodyne 292) in Styrollösung ersetzt; das Polyesterharz war ein Gemisch aus Polypropylengfcpkolmaleat und Polydiäthylenglykolmaleat.
Die Spinntemperatur betrug 270 0C.
An den Kohlenstoffäden wurde eine mittlere Zugfestigkeit von
ρ ρ
48 kg/mm und ein mittlerer Young1 scher Modul von 4000 kg/mm bei einem mittleren Durchmesser von 17»37 A«a gemessen.
309821/071?
Beispiel 4
Die Arbeitsbedingingen waren identisch mit denen aus Beispiel 1, nur wurde das Phenolformaldehydharz durch ein nicht vernetztes Polyesterharz (Warenbezeichnung Norsodyne 87) in Styrollösung ersetzt; das Polyesterharz war ein Gemisch aus Polydiäthylenglykolmaleat und Polydiäthylenglykoladipat.
Die Spinntemperatur betrug 270 0C,
An den Kohlenstoffäden wurde eine mittlere Zugfestigkeit von
2 '
36 kg/mm und ein mittlerer Young'scher Modul von 3800 kg/mm' bei einem mittleren Durchmesser von 17,16/um gemessen.
Beispiel 5
Die Arbeitsbedingungen waren identisch mit denen aus Beispiel 1, doch enthielt das Teerpech in diesem Fall keinerlei Zusatz.
Die Spinntemperatur betrug 230 0C.
An den Kohlenstoffäden wurde eine mittlere Zugfestigkeit von
2 2
25 kg/mm und ein mittlerer Young1scher Modul von 2800 kg/mm bei einem mittleren Durchmesser von 20,48 um gemessen.
309821/071?

Claims (7)

2263898 Pat entansprüche SESSSSSaCS=S=SBSSSS=SSS=SS
1. Verfahren zur Herstellung von KohTenstof fäden aus einem stark aromatischen Destillationsrückstand, wie Steinkohl enteerpech, wobei man den Destillationsrückstand einer thermischen Behandlung bei mäßiger Temperatur unterwirft, dann das so behandelte Produkt verspinnt und die erhaltenen Fäden einer Oxidation und dann einer Verkohlung unterwirft,.dadurch gekennz eichnet, daß man dem Ausgangsmaterial vor oder während der thermischen Behandlungsphase, die dem Verspinnen vorangeht, ein sauer-
Λ stoffhaltiges Polymerisat zusetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als sauerstoffhaltiges Polymerisat ein Phenol-Formaldehydpolymerisat verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Phenol-Formaldehydpolymerisat einen Novolak verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als sauerstoffhaltiges Polymerisat einen Polyester verwendet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß man die thermische Behandlung, die dem Verspinnen vorausgeht, vor dem Auftreten der anisotropen Phase abbricht.
O ") u O O Ci O
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz exchnet, daß man die thermische Behandlung, die dem Verspinnen vorausgeht, zu Beginn des Auftretens der anisotropen Phase abbricht.
7. Kohlenstoffäden, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
309821/071?
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1046721A (en) * 1973-06-21 1979-01-23 The Carborundum Company Activated pitch based carbon fibers
US4465585A (en) * 1982-03-30 1984-08-14 Union Carbide Corporation Cholesteric mesophase pitch
EP0381475B1 (de) * 1989-02-01 1996-11-20 Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Verfahren zum Herstellen von geformten Kohlenstoffgegenständen
US5238672A (en) * 1989-06-20 1993-08-24 Ashland Oil, Inc. Mesophase pitches, carbon fiber precursors, and carbonized fibers
ZA935559B (en) * 1992-08-17 1994-03-02 Enerkom Pty Ltd Production of carbon fibre
CN105239207B (zh) * 2015-11-17 2017-07-28 安徽弘昌新材料有限公司 一种石墨化复合碳纤维及其制备方法
CN113088263B (zh) * 2021-03-25 2022-07-05 渤瑞环保股份有限公司 一种工业副产油-废塑料共混制备导热预制体的方法及应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3595946A (en) * 1968-06-04 1971-07-27 Great Lakes Carbon Corp Process for the production of carbon filaments from coal tar pitch
US3639953A (en) * 1969-08-07 1972-02-08 Kanegafuchi Spinning Co Ltd Method of producing carbon fibers
BE757620A (fr) * 1969-10-17 1971-04-16 Bayer Ag Procede de preparation de fibres de carbone
US3629379A (en) * 1969-11-06 1971-12-21 Kureha Chemical Ind Co Ltd Production of carbon filaments from low-priced pitches
FR2087413A5 (de) * 1970-05-19 1971-12-31 Charbonnages De France
GB1356567A (en) * 1970-09-08 1974-06-12 Coal Industry Patents Ltd Manufacture of carbon fibres
US3769144A (en) * 1972-03-24 1973-10-30 Carborundum Co Quilted fabric containing high surface area carbon fibers
US3903220A (en) * 1972-12-04 1975-09-02 Carborundum Co Method for producing carbon fibers

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Publication number Publication date
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NL7214676A (de) 1973-05-10
LU66420A1 (de) 1973-11-12
US3966887A (en) 1976-06-29
BE790878A (fr) 1973-03-01
CA1000922A (fr) 1976-12-07
DE2253898B2 (de) 1974-12-05
JPS4861728A (de) 1973-08-29
FR2159660A5 (de) 1973-06-22
CH551926A (fr) 1974-07-31
IE36824B1 (en) 1977-03-02
DE2253898C3 (de) 1975-10-16
IE36824L (en) 1973-05-08
JPS5239456B2 (de) 1977-10-05
IT970170B (it) 1974-04-10

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