PL104144B1 - Sposob wytwarzania iglowanych wlokien weglowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania iglo¬ wanych wlóknin weglowych na bazie wlókien chemicznych.

Znane sposoby wytwarzania wlóknin weglowych pole¬ gaja na iglowaniu wlókien naturalnych, syntetycznych i sztucznych jak welna, wlókno celulozowe, poliakrylo- nitrylowe, a nastepnie obróbce termicznej, przy czym warunki i parametry obróbki termicznej uzaleznione sa od rodzaju wlókien.

Wedlug patentu polskiego Nr 85 676 zweglanie wlókien celulozowych, korzystnie wiskozowego jedwabiu kordo- wego prowadzi sie ogrzewajac je do temperatury 110°C w atmosferze powietrza z szybkoscia wzrostu temperatury °C/godz. W tej temperaturze wlókna przetrzymuje sie przez 10 godz. Nastepnie wlókna ogrzewa sie w atmosferze czystego argonu z szybkoscia wzrostu temperatury 20°C/ /godz do temperatury 250°C. Z kolei ogrzewa sie wlókna w atmosferze czystego argonu do temperatury 400 °C z szybkoscia wzrostu temperatury 10°C/godz i w tej temperaturze przetrzymuje sie przez 5 godz. Nastepnie do reaktora wprowadza sie pare wodna i w atmosferze argonu i pary wodnej wlókna ogrzewa sie z szybkoscia 50 °C/godz do temperatury 1000°C. Po osiagnieciu tej tem¬ peratury z raektora usuwa sie pare wodna a wlókna przet¬ rzymuje sie w temperaturze 1000 °C w atmosferza argonu przez 10 godz. Proces konczy chlodzenie wlókien w atmos¬ ferze argonu do temperatury pokojowej.

Znany jest takze sposób obejmujacy materialy z wlókien poliakrylonitrylowych, zgodnie z którym obróbke cieplna przynajmniej w jednym etapie prowadzi sie pod nateze¬ niem rozciagajacym wynoszacym 35—75% wytrzymalosci na rozciaganie w danej temperaturze (patent RFN 20 271330) badz pod naprezeniem sciskajacym (patent RFN 2027132), przy czym w pierwszej fazie procesu material ogrzewa sie ze zróznicowana szybkoscia do 200 °C— 50 °C/ /godz., natomiast pomiedzy 200 — 300 °C — 12°C/godz.

W drugiej fazie karbonizacji do 650°C — 5°C/godz., a nastepnie do 1000 °G — 15 °C/godz. Szybki wzrost temperatury do 200°C powoduje w obecnosci powietrza gwaltowna reakqe egzotermiczna. Kosztem ciepla reakcji nastepuje gwaltowny wzrost temperatury wlókniny nawet do 500°C; w wyniku tego ma miejsce niekontrolowany proces karbonizacji prowadzacy do zniszczenia materialu.

Wyprodukowane filce dzieki zastosowanym napreze¬ niom sciskajacym, mimo malej grubosci, maja równomierna gestosc.

Celem wynalazku jest opracowanie uproszczonego sposobu wytwarzania iglowanych wlóknin weglowych o wysokich wskaznikach wytrzymalosciowych, niskim wspólczynniku przewodnosci cieplnej i zwiekszonej za¬ wartosci popiolu przy równoczesnie niskiej utlenialnosci.

Wedlug wynalazku, sposób wytwarzania iglowanych wlóknin weglowych obejmuje iglowanie wlókien — dajac wlóknine, nastepnie wstepna obrófike utleniajaca prowa¬ dzona w atmosferze powietrza, w zakresie temperatur 140 °C do 220°C az do uzyskania skurczu liniowego 12 — % i karbonizacje — w-atmosferze beztlenowej, w czasie co najmniej 72 godz., maksymalnie do temperatury 2500 °C az do uzyskania skurczu liniowego 28 — 38 %. Skurcz liniowy, zarówno w przypadku wstepnej obróbki utle¬ niajacej jak i karbonizacji podany jest w stosunku do wló- 104 144104 144 3 kniny iglowanej przed obróbka termiczna. Wlóknina pod¬ dawana jest procesowi wstepnej obróbki termicznej i kar- bonizacji — w stanie luznym.

Sposób wedlug wynalazku pozwala n£ uzyskanie wlóknin weglowych o dowolnych wymiarach, o masie powierzchnio¬ wej 200 — 1400 G/m2 i zawartosci wegla przekraczaja¬ cej 95%. Zawartosc popiolu we wlókninach porównujac metody znane i metoda wedlug wynalazku, wzrosla od 0,1 % do 3 %. Popiól zawiera do 2 % Pi i do 1 % Si, Al, Fe. Natomiast utlenialnosc zmalala od 60 — 90 % do 20%.

Wspólczynnik przewodnosci cieplnej wynosi 0,05 kcal/m2 godz. °C. Tak korzystne parametry decyduja o wysokiej jakosci otrzymanej zgodnie z wynalazkiem wlókniny.

Wlóknina zachowuje strukture wlóknista, jest miekka, moze byc cieta na dowolne ksztaltki i posiada wytrzymalosc na rozerwanie wzdluz do 12 kG oraz wszerz do 7 kG.

Przyklad. Wlóknine iglowana z cietych wlókien poliakrylonitrylowych o grubosci wlóknien elementarnych 3 den, dlugosci ciecia 60 mm, ilosci przeiglowan 100/cm2, grubosci pokladu runa 10 mm pozostajaca w stanie luznym bez obciazen poddaje sie procesowi obróbki termicznej.

Obróbke prowadzi sie w dwóch etapach, przy czym I etap prowadzi sie w trzech cyklach w atmosferze powietrza.

W pierwszym cyklu szybkosc wzrostu temperatury do 140 °C jest dowolna, w drugim cyklu od 140 — 200 °'C szybkosc wzrostu temperatury wynosi 2°C/godz., zas w cyklu trzecim od 200 — 220 °C 1,3 °C/godz. Calkowity czas utleniania w zakresie temperatur od 200 — 220 °C wynosi godz. Wlóknina ulega stopniowemu utlenianiu az do uzyskania barwy równomiernie czarnej. Postepujacy pod- 4 czas utleniania skurcz liniowy jest stopniowy i w kon¬ cowej fazie I etapu procesu wynosi 16%.

W II etapie wlóknine poddaje sie wysokotemperaturowej obróbce cieplnej w atmosferze beztlenowej, zgodnie ze wzrostem temperatury medium grzewczego do 1000°C> przy czym skurcz liniowy wlókniny karbonizowanej wynosi 32%.

Wlóknina weglowa znalazla zastosowanie jako material ognioochronny, filtracyjny dla goracych i korodujacych gazów i cieczy, adsorpcyjnych po procesie aktywacji badz material nosny dla katalizatorów. Wlóknine weglowa sto¬ suje sie równiez jako tworzywo porowate na elektrody da akumulatorów i ogniw. w zakresie temperatur 140 °C — 220 °C az do uzyskania skurczu liniowego 12% — 20% po czym poddaje sie procesowi karbonizacji — równiez w stanie luznym, w at- mosferze beztlenowej, w czasie co najmniej 72 godz.» maksymalnie do temperatury 2500 °C, az do uzyskania skurczu liniowego 28 — 38%, przy czym skurcz liniowy zarówno w przypadku wstepnej obróbki utleniajacej jak i karbonizacji odnosi sie do wlókniny iglowanej przed obróbka termiczna.

LZG Z-d 3 w Pab., zam. 937-79, nakl. 110+20 egz.

Cena 45 zl

Claims (1)

1. Zastrzezeniepatentowe Sposób wytwarzania iglowanych wlóknin weglowych polegajacy na iglowaniu, wstepnej obróbce utleniajacej i nastepnie karbonizacji wlókien chemicznych, znamienny 20 tym, ze wlóknine iglowana poddaje sie procesowi wstepnej obróbkiutleniajacej w stanieluznym,w atmosferzepowietrza*