KR940006375B1 - Process for the preparation of pitch-type hollow carbon fiber by spinning of melt pitch and apparatus thereof - Google Patents

Process for the preparation of pitch-type hollow carbon fiber by spinning of melt pitch and apparatus thereof Download PDF

Info

Publication number
KR940006375B1
KR940006375B1 KR1019920001801A KR920001801A KR940006375B1 KR 940006375 B1 KR940006375 B1 KR 940006375B1 KR 1019920001801 A KR1019920001801 A KR 1019920001801A KR 920001801 A KR920001801 A KR 920001801A KR 940006375 B1 KR940006375 B1 KR 940006375B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pitch
nitrogen
hollow
fiber
spinning
Prior art date
Application number
KR1019920001801A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR930018066A (en
Inventor
이보성
김종필
조영근
Original Assignee
한일시멘트공업 주식회사
이병국
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 한일시멘트공업 주식회사, 이병국 filed Critical 한일시멘트공업 주식회사
Priority to KR1019920001801A priority Critical patent/KR940006375B1/en
Publication of KR930018066A publication Critical patent/KR930018066A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR940006375B1 publication Critical patent/KR940006375B1/en

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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

melting the petroleum-based pitch or the coal-tar mesophase pitch inside the spinneret; spinning the melted pitch by supplying the nitrogen in the amount of 8.5-15 ml/hour on the surface of the melted pitch under the pressure of 1-5 kgf/cm2, while supplying the nitrogen inside the melted pitch in the amount of 150-300 ml/hour to form the hollow spun fiber, having the diameter of the outside 1.5-2.5 times that of the inside; stabilizing the spun-fiber by air-oxidization; carbonizing the stabilized fiber under the nitrogen atmosphere.

Description

용융피치의 방사에 의한 피치계 중공탄소섬유의 제조방법 및 장치Method and apparatus for manufacturing pitch-based hollow carbon fiber by spinning of melt pitch

제1도는 본 발명에 따른 피치계 중공탄소섬유를 제조하기 위한 방사기의 개략도와 방사노즐의 상세도.1 is a schematic view of a spinning machine for producing a pitch-based hollow carbon fiber according to the present invention and a detailed view of the spinning nozzle.

제2(a)도는 석유계 방사섬유의 안정화 공정도.2 (a) is a stabilization process diagram of petroleum-based spinning fiber.

제2(b)도는 석탄 타르계 메조상 방사섬유의 안정화 공정도.2 (b) is a stabilization process chart of coal tar-based mesophase spinning fibers.

제3도는 제2(a)도 및 제2(b)도에 의해서 안정화된 섬유를 탄화시키는 탄화공정도.3 is a carbonization process diagram for carbonizing the fibers stabilized by FIGS. 2 (a) and 2 (b).

제4(a)도는 석유계 치피 중공탄소섬유의 전자현미경(SEM)사진.Figure 4 (a) is an electron micrograph (SEM) of petroleum chipped hollow carbon fiber.

제4(b)도는 석탄 타르계 메조상 피치계 중공탄소섬유의 전자현미경 사진.Figure 4 (b) is an electron micrograph of coal tar-based mesophase pitch-based hollow carbon fiber.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 방사기 2 : 히터1: radiator 2: heater

3 : 온도조절기 4, 5 : 질소공급파이프3: temperature controller 4, 5: nitrogen supply pipe

6 : 방사노즐 7 : 권취기6: Spinning nozzle 7: Winding machine

본 발명은 원료로서 석탄 타르 피치 및 석유 피치를 방사하여 중공탄소섬유, 즉 피치계 탄소섬유를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for producing hollow carbon fibers, that is, pitch-based carbon fibers by spinning coal tar pitch and petroleum pitch as raw materials.

최근 피치를 이용한 비원형 탄소섬유에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.Recently, many studies on non-circular carbon fibers using pitch have been made.

특히, 미국의 에디에 의한 이러한 시도중에서 중공탄소섬유를 제조하기 위한 피치의 용융방사기가 고안된 것이다.In particular, during this trial by Eddy of the United States, a pitch spinner was devised to produce hollow carbon fibers.

그러나, 이러한 방사기에 있어서, 일반 고분자용 방사기로 섬유를 제조하기 위한 보통의 고분자 물질은 방사시 연신길이가 1-10m 혹은 그 이상이 되는데 반하여 피치의 경우에는 1-5cm 정도밖에 되지 않아 일반 고분자용 방사기로는 중공섬유를 제조하기 어렵고, 특히 중공탄소섬유의 두께와 크기를 조절하기가 곤란하다.However, in such a spinning machine, a general polymer material for producing fibers using a spinning machine for general polymers has a drawing length of 1-10 m or more during spinning, but only about 1-5 cm for pitch. It is difficult to manufacture hollow fibers with the spinning machine, and in particular, it is difficult to control the thickness and size of the hollow carbon fibers.

그 이유는 피치의 점도가 온도에 따라 상당히 변화하기 때문이다.This is because the viscosity of the pitch changes significantly with temperature.

중공탄소섬유의 용도로는 섬유의 특성상 활성탄소섬유의 제조, 효소용 담체 및 물질의 분리에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 복합재료의 경량화등 많은 분야에 확장 가능하다.Hollow carbon fiber is not only applicable to the production of activated carbon fiber, separation of enzyme carriers and materials due to the characteristics of the fiber, but also extends to many fields such as weight reduction of composite materials.

본 발명의 목적은 위와 같은 문제점을 해결하면서도 더욱 안정적인 조건으로 중공탄소섬유를 제조하는데 있다.An object of the present invention is to produce a hollow carbon fiber in a more stable condition while solving the above problems.

또한 본 발명의 목적은 종래의 방사기와는 전혀 다른 방식으로 작동하는 중공탄소섬유 제조용 방사기 및 이를 이용하여 중공탄소섬유를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.It is also an object of the present invention to provide a spinning machine for producing hollow carbon fibers that operates in a completely different manner from the conventional spinning machine, and a method of manufacturing hollow carbon fibers using the same.

본 발명의 따른 피치계 중공탄소섬유의 제조방법에서는 먼저 피치를 용융방사기에 주입하여 피치를 용융시키고, 원하는 섬유의 외경과 두께에 따라 방사기의 압력, 질소흐름 및 권취속도를 변화시켜 1차로 중공방사섬유를 얻는다.In the manufacturing method of pitch hollow carbon fiber according to the present invention, the pitch is first injected into a melt spinning machine to melt the pitch, and the hollow spinning is primarily performed by changing the pressure, nitrogen flow and winding speed of the spinning machine according to the outer diameter and the thickness of the desired fiber. Get fiber.

이때, 방사기의 온도는 석유계 피치의 경우에는 285-310℃이고 석탄 타르계 메조상의 경우는 350-365℃의 범위이며, 상기 온도범위를 벗어나면 방사하고자 하는 용융피치의 점도가 상당히 변화하기 때문에 바람직하지 않다.At this time, the temperature of the spinning machine is in the range of 285-310 ℃ in the case of petroleum pitch and 350-365 ℃ in the case of coal tar-based meso phase, since the viscosity of the melt pitch to be spun significantly changes outside the temperature range Not desirable

방사기의 노즐을 통해 피치를 하기 기술되는 바와 같은 권취속도로 압출시키기에 적합한 방사압력은 1-5kgf/cm2이다. 또한 용융피치가 방사할 수 있는 압력을 제공하기 위한 질소유량은 8.5-15ml/시간으로서 이는 본 발명의 방사기의 제1질소 공급파이프로 제공된다.The spinning pressure suitable for extruding the pitch through the nozzle of the spinner at a winding speed as described below is 1-5 kgf / cm 2 . Also, the nitrogen flow rate to provide a pressure at which the melt pitch can spin is 8.5-15 ml / hour, which is provided as the first nitrogen feed pipe of the spinner of the present invention.

단일공 중공섬유 방사기를 여러개의 홀을 갖는 방사기로 확장하여 방사할 수도 있다.The single-hole hollow fiber spinning machine may be extended by spinning to a spinning machine having several holes.

본 발명에 따른 방사기에는 제2질소 공급파이프가 장착되어 있으며, 이러한 파이프내에서의 질소유량은 시간당 150-300ml로 한다.The spinneret according to the present invention is equipped with a second nitrogen supply pipe, and the nitrogen flow rate in this pipe is 150-300 ml per hour.

상기 범위로 질소를 공급하면, 본 발명에서 원하는 크기를 갖는 중공탄소섬유, 즉, 외경이 22 내지 120μm이고 내경이 10 내지 80μm인 피치계 중공탄소섬유를 제조할 수 있다.By supplying nitrogen in the above range, it is possible to produce a hollow carbon fiber having a desired size in the present invention, that is, pitch-based hollow carbon fiber having an outer diameter of 22 to 120 μm and an inner diameter of 10 to 80 μm.

다시 말하면 외경이 내경보다 1.5∼2.5배 정도의 범위에 드는 피치계 중공탄소섬유를 제조할 수 있는 것이다.In other words, it is possible to produce a pitch-based hollow carbon fiber having an outer diameter in the range of about 1.5 to 2.5 times the inner diameter.

이와 같은 방법에 의해 1차로 얻은 중공방사섬유는 탄화시 용융이 되지 않게 하기 위하여 안정화 공정이 필요한데, 본 발명에서는 시간의 변화에 따라 온도를 증가시키면서 수행하는 공기산화법에 의해 중공방사섬유를 안정화시킨다.Hollow spun fiber obtained by the first method as described above requires a stabilization process in order not to melt during the carbonization, in the present invention stabilizes the hollow spun fiber by the air oxidation method performed by increasing the temperature in accordance with the change of time.

석유계 피치섬유의 경우 분당 2℃씩 증가시켜 280℃까지 온도를 올려 섬유의 두께에 따라 1시간이내, 석탄 타르계 메조상 피치섬유의 경우는 분당 2℃로 350℃에서 1시간 이내로 안정화시킨다.In the case of petroleum pitch fibers, the temperature is increased by 2 ° C. per minute to 280 ° C. within 1 hour depending on the thickness of the fiber, and in the case of coal tar mesophase pitch fibers, the temperature is stabilized at 350 ° C. within 1 hour at 2 ° C. per minute.

이와 같이 안정화된 섬유는 질소분위기 하에서 분당 10℃로 승온시켜 1000℃까지 가열하여 30분간 유지한 다음 실온으로 냉각하여 최종 중공탄소섬유를 제조한다. 본 발명에서 사용하고자 하는 방사용 피치는 석탄 타르계 메조상피치(대한민국 특허공보 제1244호, 공고번호 제86-2203호)와 석유게 피치이다.The stabilized fibers are heated to 10 ° C. per minute in a nitrogen atmosphere, heated to 1000 ° C. for 30 minutes, and then cooled to room temperature to produce final hollow carbon fibers. Spinning pitches to be used in the present invention are coal tar-based mesophase pitch (Korean Patent Publication No. 1244, Publication No. 86-2203) and petroleum crab pitch.

도면을 통해서 본 발명을 더 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

석유계 피치를 제1도에 나타난 방사기(1)에 넣고 300℃까지 가열한다.The petroleum pitch is placed in the spinning machine 1 shown in FIG. 1 and heated to 300 ° C.

이때, 방사기(1)는 그의 주변에 있는 히터(2) 및 온도조절기(3)를 이용하여 적당한 가열 및 온도로 일정하게 유지한다.At this time, the radiator 1 is kept constant at proper heating and temperature by using the heater 2 and the temperature controller 3 in the vicinity thereof.

그리고 질소공급파이프(4)와 (5)를 이용하여 방사기(1)의 내부로 질소를 공급한다. 질소공급파이프(4)는 방사기(1) 내부에 존재하는 용융피치의 상부 표면으로 질소를 공급하여 용융피치가 방사될 수 있는 압력을 제공하고, 질소공급파이프(5)는 용융피치의 내부에 직접 공급하여 중공탄소섬유가 형성되도록 한다.And nitrogen is supplied to the inside of the radiator 1 using the nitrogen supply pipes (4) and (5). The nitrogen supply pipe 4 supplies nitrogen to the upper surface of the molten pitch existing inside the radiator 1 to provide a pressure at which the molten pitch can be spun, and the nitrogen supply pipe 5 directly inside the molten pitch. Supply to form hollow carbon fibers.

질소공급파이프(4)와 (5)에 질소를 공급할때에는 도면에는 나타나 있지는 않지만, 하나의 질소용기를 공용할 수도 있고 별도의 질소용기를 사용할 수도 있으나 단, 질소공급파이프(4)와 (5)에서의 질소압력과 질소흐름을 각기 따로 제어할 수 있어야 한다.When supplying nitrogen to the nitrogen supply pipes (4) and (5), although not shown in the figure, one nitrogen container may be shared or a separate nitrogen container may be used, provided that the nitrogen supply pipes (4) and (5) It should be possible to control the nitrogen pressure and the flow of nitrogen separately.

이 발명에서는 질소공급파이프(4)의 압력(P1)을 1-5kgf/cm2범위로 하고 질소유량을(V1) 시간당 8.5-15ml로 각기 조정한다.In the present invention, the pressure P 1 of the nitrogen supply pipe 4 is in the range of 1-5 kgf / cm 2 and the nitrogen flow rate is adjusted to 8.5-15 ml per hour (V 1 ).

이때 상기 압력(P1)과 질소유량(V1)의 범위가 상기 조건에서 벗어나면 중공사의 내벽이 서로 접착되어 중공형성이 어려워지거나 사절현상이 빈번케 되어 바람직하지 않게 되는 것이다.At this time, when the range of the pressure (P 1 ) and the nitrogen flow rate (V 1 ) is out of the above conditions, the inner walls of the hollow yarns are bonded to each other, making it difficult to form hollows or making frequent trimming phenomena.

이와 같이 압력(P1)에 의해 방사노즐(6)에서 용융피치가 방사되는데 여기서는 파이프(5)에서 공급되는 질소흐름에 의해 중공탄소섬유가 형성된다.As such, the melt pitch is radiated from the spinning nozzle 6 by the pressure P 1 , in which hollow carbon fibers are formed by the nitrogen flow supplied from the pipe 5.

중공방사섬유는 외경이 내경보다 1.5∼2.5배 정도의 범위에 들도록 압력(P1)과 파이프(5)를 통해 흐르는 질소압력(P2) 그리고 권취기(7)에서의 권취속도를 조절한다.The hollow fiber is adjusted to the pressure P 1 and the nitrogen pressure P 2 flowing through the pipe 5 and the winding speed in the winder 7 so that the outer diameter is in the range of 1.5 to 2.5 times the inner diameter.

이때 중공방사섬유의 외경이 내경의 1.5배 미만인 경우에는 중공사의 외벽이 얇아져 실의 강도가 저하되거나 외벽이 파손되어 물성이 저하되는 단점이 있으며 또한 외경이 내경의 2.5배를 초과하게 되는 경우에는 외벽이 너무 두꺼워지게 되어 중공사로의 특성과 효과가 감소되는 폐단이 있는 것이다.In this case, when the outer diameter of the hollow fiber is less than 1.5 times the inner diameter, the outer wall of the hollow yarn becomes thin and the strength of the yarn decreases or the outer wall is damaged, thereby deteriorating the physical properties.In addition, when the outer diameter exceeds 2.5 times the inner diameter, the outer wall This thickening is so close that there is a reduction in the characteristics and effectiveness of the hollow fiber furnace.

일반적으로 파이프(5)의 질소유량(V2)은 시간당 150-300ml의 범위로 한다.In general, the nitrogen flow rate (V 2 ) of the pipe (5) is in the range of 150-300ml per hour.

그리고 권취기(7)의 권취속도는 방사기(1)에서 방사된 중공방사섬유가 파손 또는 절사되지 않도록 20-600m/min의 범위로 조절한다.And the winding speed of the winder (7) is adjusted in the range of 20-600m / min so that the hollow spinning fibers radiated from the spinning machine 1 is not broken or cut off.

이때 파이프(5)내의 질소유량(V1)가 150ml/시간 미만일 경우에는 중공사의 응고시간이 길어지게 되므로 늘어짐 현상에 의해 중공의 형상이 균일하게 형성되지 못하며 또한 300ml/시간을 초과하게 되면 중공사 내부의 압력이 너무 커지게 되므로 외벽이 팽창 파손되거나 사절이 발생할 우려가 많게 되는 것이다.At this time, when the nitrogen flow rate (V 1 ) in the pipe (5) is less than 150ml / hour, the solidification time of the hollow yarn becomes long, so that the hollow shape is not uniformly formed by the sagging phenomenon, and when it exceeds 300ml / hour, the hollow fiber Since the internal pressure becomes too large, there is a risk that the outer wall is expanded, broken or trimmed.

한편, 석탄 타르계 메조상 피치는 약 350℃까지 가열하여 위에서 설명한 석유계 피치와 같은 조건으로 방사기를 조작하여 중공방사섬유를 제조한다.On the other hand, coal tar-based mesophase pitch is heated to about 350 ℃ to operate the spinning machine under the same conditions as the petroleum pitch described above to produce a hollow spun fiber.

본 발명에서는 방사노즐(6)를 하나뿐만 아니라 여러개를 설치하여 조작하는 것도 물론 가능하다.In the present invention, of course, it is also possible to install and operate not only one radiation nozzle 6 but also several.

위의 방법에 따라 중공방사섬유를 제조하면 탄화시 용융이 되는 것을 막기 위하여 안정화공정을 거쳐야 한다.If hollow fiber is manufactured according to the above method, it must go through stabilization process to prevent melting during carbonization.

따라서, 본 발명에서는 석유계 피치섬유의 경우 2℃/분의 속도로 280℃까지 온도를 올려 섬유의 두께에 따라 1시간 이내, 석탄 타르계 메조상 피치섬유의 경우 2℃.분의 속도로 350℃에서 1시간이내로 안정화시킨다. 이러한 안정화공정은 제2a도와 제2b도에 따라 실시한다.Therefore, in the present invention, the temperature is raised to 280 ° C. at the rate of 2 ° C./min for petroleum pitch fibers within 1 hour depending on the thickness of the fiber, and 350 ° C. at the rate of 2 ° C. for coal tar mesophase pitch fibers. It is stabilized within 1 hour at ℃. This stabilization process is carried out according to FIGS. 2a and 2b.

안정화공정을 거친 다음에는 제3도에 따라 질소분위기 하에서 10℃/분의 승온속도로 1000℃까지 가열하여 (탄화공정)이 온도를 30분간 유지한 다음 실온에서 냉각하여 최종 중공탄소섬유를 제조한다.After the stabilization process, according to FIG. 3, the temperature is heated to 1000 ° C. under a nitrogen atmosphere at a temperature of 10 ° C./min, and the carbonization process maintains the temperature for 30 minutes and then cooled at room temperature to produce the final hollow carbon fiber. .

본 방법에 의해 제조된 중공탄소섬유의 기하학적인 형태는 완벽한 중공을 이루게 된다.The geometric shape of the hollow carbon fiber produced by this method is a perfect hollow.

이하, 본 발명을 다음과 같은 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

[실시예]EXAMPLE

본 발명의 실시예에서 사용된 피치는 본 발명의 발명자중의 한사람(이보성)에 의해 개발된 방법에 의해 제조된 석탄 타르계 메조상 피치(대한민국 특허공보 제1244호, 공고번호 제87-2203호)와 석유계 피치(대한민국 특허공보 제061131호, 공고번호 제92-010266)이다. 메조상 피치의 방사온도는 350℃이고, 석유계 피치의 방사온도는 300℃이며, 이들은 예비실험을 통하여 최적의 방사조건으로 선정되었다.The pitch used in the embodiment of the present invention is a coal tar-based mesophase pitch produced by a method developed by one of the inventors of the present invention (Lee Bosung) (Korean Patent Publication No. 1244, Publication No. 87-2203). ) And petroleum pitch (Korean Patent Publication No. 061131, Publication No. 92-010266). The spinning temperature of mesophase pitch is 350 ℃ and the spinning temperature of petroleum pitch is 300 ℃, and these were selected as the optimum spinning conditions through preliminary experiments.

방사를 위해 피치를 제1도에 나타낸 방사기(1)에 넣고, 상기 기술된 바와 같은 최적 방사온도까지 가열한다. 이때, 가열은 히터(2)를 이용하며, 온도조절기(3)를 이용하여 온도를 일정하게 유지시킨다. 온도가 일정하게 유지되면 질소공급파이프(4)를 통하여 압력을 약 5기압으로 조절하고, 피치가 방사노즐(6)을 통하여 흘러나오기 시작하면, 또다른 질소공급파이프(5)를 통하여 질소기체를 8.5-15ml/min씩 흘려 보내 피치가 중공형이 되도록 한다. 그리고 권취기(7)을 20-600m/min의 속도로 조절하여 중공피치섬유의 외측 직경이 20-120μm의 범위에 들도록 조절한다.For spinning the pitch is placed in the spinning machine 1 shown in FIG. 1 and heated to the optimum spinning temperature as described above. At this time, the heating uses the heater 2, and the temperature is kept constant by using the temperature controller (3). When the temperature is kept constant, the pressure is adjusted to about 5 atmospheres through the nitrogen supply pipe 4, and when the pitch starts flowing through the spinning nozzle 6, the nitrogen gas is transferred through another nitrogen supply pipe (5). Flow by 8.5-15ml / min to make the pitch hollow. Then, the winder 7 is adjusted at a speed of 20-600 m / min so as to adjust the outer diameter of the hollow pitch fiber in the range of 20-120 μm.

방사된 중공피치섬유는 안정화 및 탄화단계를 거쳐야 최종 피치계 중공탄소섬유로 제조될 수 있다. 안정화는 뜨거운 공기 산화법에 의해 진행하였으며, 제2(a)도 및 2(b)도에 보인것과 같이 석유계 피치를 원료로한 경우 280℃까지 분당 2℃식 승온가열한 후 이 온도에서 1시간 유지하여 안정화를 완료하였고, 메조상 피치인 경우 320℃까지 분당 2℃씩 승온가열한 후 이 온도에서 1시간 유지하여 안정화를 완료하였다. 안정화된 섬유를 탄화하기 위해 제3도에 보인 것과 같이 질소기류하에서 분당 10℃씩 승온시켜 1000℃까지 가열한 후 30분간 유지함으로서 탄화를 완료하였다. 탄화조건은 석유계 피치를 원료로한 경우와 메조상 피치를 원료로한 경우와 메조상 피치를 원료로한 경우 모둔 같은 조건을 선정하였다.The spun hollow pitch fiber can be made into the final pitch-based hollow carbon fiber through the stabilization and carbonization step. Stabilization was carried out by the hot air oxidation method, and as shown in Figs. 2 (a) and 2 (b), when petroleum pitch was used as a raw material, heating was performed at a temperature of 2 ° C. per minute up to 280 ° C. for 1 hour at this temperature. After the stabilization was completed, stabilization was completed by heating the temperature by 2 ° C. per minute to 320 ° C. in the case of mesophase pitch, and maintaining at this temperature for 1 hour. In order to carbonize the stabilized fiber, as shown in FIG. 3, carbonization was completed by raising the temperature to 10 ° C. per minute under nitrogen stream, heating to 1000 ° C., and maintaining it for 30 minutes. Carbonization conditions were selected for both petroleum-based pitches, mesophase pitches, and mesophase pitches.

위에서 제조한 석유계 및 석탄 타르계 메조상 중공탄소섬유의 크기와 인장강도는 하기 표에 의해 나타낸 바와 같이 인스트론 인장강도측정기를 사용하여 측정하고 비틀림 강성율은 비틀림 진자(Torsional pendulm)로 측정한다.The size and tensile strength of the petroleum and coal tar mesophase hollow carbon fibers prepared above are measured using an Instron tensile strength meter as shown in the following table, and the torsional stiffness is measured by a torsional pendulm. .

상기 표로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 제조된 석유계 및 석탄 타르계 메조상 중공탄소섬유는 둘다 상기 표와 같은 권취속도하에서 그의 내경과 외경에 따른 기계적 물성치를 나타냈으며, 이러한 물성치와 더불어 석유계 피치 중공탄소섬유의 전자현미경 사진은 제4a도에, 석탄타르계 메조상 피치 중공탄소섬유의 전자현미경 사진은 제4b도에 나타나 있음을 알 수 있는바, 이들 중공탄소섬유들은 기하학적으로 완벽한 중공형을 이루고 있음을 명백히 알 수 있다.As can be seen from the table, both the petroleum and coal tar mesophase hollow carbon fibers produced by the method of the present invention exhibited mechanical properties according to their inner and outer diameters at the winding speeds shown in the table above. In addition to the physical properties, electron micrographs of petroleum pitch hollow carbon fibers are shown in FIG. 4a, and electron micrographs of coal tar mesophase pitch hollow carbon fibers are shown in FIG. 4b. It can be clearly seen that the geometry is perfectly hollow.

Claims (2)

석유계 피치 또는 석탄 타르 메조상 피치를 방사기 내부에서 용융시키고; 용융된 피치 표면에 1-5kgf/cm2의 압력 및 8.5-15ml/시간 동안 질소를 공급하여 용융피치를 방사시킴과 동시에 용융된 피치의 내부에는 외경이 내경보다 1.5∼2.5배 정도인 중공방사섬유가 형성될 수 있도록 압력을 지닌 질소의 유량을 150-300ml/시간의 속도로 공급하여 중공방사섬유를 형성시키고; 형성된 중공방사섬유를 공기산화에 의해 안정화시키고; 안정화된 중공섬유를 질소분위기하에서 탄화시키는 단계로 이루어진 피치계 중공탄소섬유의 제조방법.Melting petroleum pitch or coal tar mesophase pitch inside the spinner; Hollow spun fiber having an outer diameter of 1.5 to 2.5 times the inner diameter inside the molten pitch while spinning the melt pitch by supplying nitrogen at a pressure of 1-5 kgf / cm 2 and 8.5-15 ml / hour to the molten pitch surface Supplying a flow rate of nitrogen with pressure at a rate of 150-300 ml / hour so that hollow fiber can be formed; Stabilizing the hollow spun fiber formed by air oxidation; A method of producing a pitch-based hollow carbon fiber comprising the step of carbonizing a stabilized hollow fiber under a nitrogen atmosphere. 석탄 타르계 피치 또는 석유계 피치가 용융될 방사기(1); 방사기(1) 내부벽면에 장착되어 있는 히터(2); 피치가 최적의 상태로 용융될 수 있도록 예열기의 온도를 제어하는 온도조절기(3); 방사기(1)내의 용융피치 표면에 질소가 유입되어 방사입력을 제공하기 위한 질소공급파이프(4); 방사기(1)내의 용융피치 내부에 질소가 공급되어 중공방사섬유가 형성될 수 있도록 하는 질소를 공급하기 위한 또다른 질소공급파이프(5); 용융된 피치가 질소에 의해 방사되고 중공이 형성되는 하나 또는 그 이상의 방사노즐(6); 및 방사된 중공섬유를 권취하는 권취기(7)로 구성된 피치계 중공탄소섬유를 제조하기 위한 방사장치.A spinner 1 on which coal tar-based pitch or petroleum-based pitch is to be melted; A heater 2 mounted on the inner wall of the radiator 1; A thermostat 3 for controlling the temperature of the preheater so that the pitch can be melted in an optimal state; A nitrogen supply pipe 4 for introducing nitrogen to the surface of the molten pitch in the radiator 1 to provide a radiation input; Another nitrogen supply pipe 5 for supplying nitrogen to supply hollow nitrogen to the inside of the melt pitch in the spinner 1 so that hollow spun fiber can be formed; One or more spinning nozzles 6 in which the molten pitch is spun by nitrogen and hollows are formed; And Spinning apparatus for producing a pitch-based hollow carbon fiber composed of a winder (7) for winding the spun hollow fiber.
KR1019920001801A 1992-02-07 1992-02-07 Process for the preparation of pitch-type hollow carbon fiber by spinning of melt pitch and apparatus thereof KR940006375B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019920001801A KR940006375B1 (en) 1992-02-07 1992-02-07 Process for the preparation of pitch-type hollow carbon fiber by spinning of melt pitch and apparatus thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019920001801A KR940006375B1 (en) 1992-02-07 1992-02-07 Process for the preparation of pitch-type hollow carbon fiber by spinning of melt pitch and apparatus thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR930018066A KR930018066A (en) 1993-09-21
KR940006375B1 true KR940006375B1 (en) 1994-07-20

Family

ID=19328723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019920001801A KR940006375B1 (en) 1992-02-07 1992-02-07 Process for the preparation of pitch-type hollow carbon fiber by spinning of melt pitch and apparatus thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR940006375B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101158553B1 (en) * 2008-12-30 2012-06-20 (주)엔티시 electric spinning apparatus
CN105274655A (en) * 2014-06-26 2016-01-27 Oci有限公司 Apparatus for producing pitch-based chopped carbon fiber and producing method of the chopped fiber
CN106987926A (en) * 2017-04-14 2017-07-28 河北民族师范学院 Pitch based carbon fiber, preparation method and its application in lithium ion battery

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100407804B1 (en) * 2001-07-20 2003-11-28 재단법인 포항산업과학연구원 Multi-hollow pitch carbon fiber and preparation method of the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101158553B1 (en) * 2008-12-30 2012-06-20 (주)엔티시 electric spinning apparatus
CN105274655A (en) * 2014-06-26 2016-01-27 Oci有限公司 Apparatus for producing pitch-based chopped carbon fiber and producing method of the chopped fiber
CN106987926A (en) * 2017-04-14 2017-07-28 河北民族师范学院 Pitch based carbon fiber, preparation method and its application in lithium ion battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR930018066A (en) 1993-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101319353B (en) Carbon/carbon composite material crucible pot and preparing technique thereof
EP0306033B1 (en) Pitch carbon fibers and batts
US4301135A (en) Process for spinning pitch fiber into a hot gaseous environment
CA1220914A (en) Process of spinning pitch-based carbon fibers
KR940006375B1 (en) Process for the preparation of pitch-type hollow carbon fiber by spinning of melt pitch and apparatus thereof
CN106350904A (en) Graphene enhanced preparation method of micro-nano film-like carbon fiber
US5536486A (en) Carbon fibers and non-woven fabrics
CN105040164B (en) A kind of method for preparing activated carbon fiber as matrix with polyolefin
KR101169470B1 (en) Sintering Method of Porous Glass preform and Sintering Apparatus Thereof
JPS6246645B2 (en)
JPS59157309A (en) Melt spinning and its device
JPH02289410A (en) Production of carbon molded body
CN108385179A (en) A kind of mesophase pitch based precursor continuous filament yarn preparation process
CN112522810A (en) Asphalt-based carbon fiber and preparation method thereof
CN216919507U (en) Preparation system of low-cost carbon fiber
JPS5891826A (en) Hollow carbon fiber and its production
CN112853518B (en) Pressurizing, melting and high-speed centrifugal spinning device and method for pitch carbon fibers
US4859381A (en) Process for preparing pitch-type carbon fibers
JPS6021911A (en) Manufacture of carbon fiber product
JPH0364524A (en) Production of pitch yarn
JP2837299B2 (en) Method for producing pitch-based ultrafine carbon fiber
US4859382A (en) Process for preparing carbon fibers elliptical in section
JPH04209862A (en) Production of nonwoven fabric made of carbon filament
KR0142233B1 (en) Pitch-type carbon fiber and composite material manufacturing method and device therefor
KR100399453B1 (en) Method of manufacturing polyamide fiber by high-speed spinning

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20020719

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee