PL139136B1 - Method of obtaining reactive carbon fibres from cellulose fibres - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania reaktywnych wlókien weglowych z wlókien celulozowych.Znane dotychczas sposoby wytwarzania wlókien weglowych z wlókien wiskozowych polegaja na ich obróbce przy zapewnianiu odpowiedniej atmosfery, rozciagu i temperatury.Sposób wytwarzania wlókien weglowych z wkókien celulozowych polega na tym, ze wlókna te ogrzewa sie w uszczelnionej komorze w atmosferze azotu lub w parach nieutleniajacych kwasów, jak na przyklad chlorowodór. Dla ulatwienia przekazywania ciepla stosuje sie takze pary chlorku cynku lub chloru aluminium lub kapiele ze stopionych soli.Proces zweglania prowadzi sie z róznymi szybkosciami ogrzewania. I tak w zakresie 370-670 K szybkosc ogrzewania wynosi 10-50 K/h, a w zakresie 670-1170 K-100 K/h.Nastepnym etapem obróbki jest proces grafityzacji, wymagajacy ogrzewania wlókien do temperatury 3300 K. Otrzymane tym sposobem wlókna weglowe charakteryzuja sie dobrym modu¬ lem Younga i dobra wytrzymaloscia ale posiadaja niewielkie rozwiniecie powierzchni, co powoduje mala reaktywnosc np. po reakcji ze stopniowym krzemem pozostalosc wegla wynosi 10% objetosciowych.Znany równiez z polskiego opisu patenotowego nr 85 676 sposób wytwarzania weglowych materialów wlóknistych polega na tym, ze wlókna celulozowe ogrzewa sie z predkoscia 303 K/h do temperatury 383 K w atmosferze powietrza i przetrzymuje sie w tych warunkach przez 10 godzin, a nastepnie ogrzewa sie wlókna z predkoscia 293 K/h do temperatury 523 K w atmosferze czystego argonu, przy czym wlókna bedace nadal w atmosferze argonu ogrzewa sie z predkoscia 283 K/h do temperatury 673 K i przetrzymuje sie w tej temperaturze przez 5 godzin, po czym wprowadza sie pare wodna i w atmosferze pary wodnej i argonu wlókna ogrzewa sie z predkoscia 323 K/h do temperatury 1273 K, a po osiagnieciu tej temperatury usuwa sie pare wodna i wlókna przetrzymuje sie w temperaturze 1273 K w atmosferze samego argonu przez 10godzin, po czym wklókna chlodzi sie do temperatury pokojowej.W wyniku takiej obróbki otrzymuje sie wlókna o duzej wytrzymalosci ale malo reaktywne chemicznie.2 139136 Celem wynalazku jest otrzymanie wlókin reaktywnych chemicznie.Istota wynalazku polega na tym, ze naprezone wlókna celulozowe ogrzewa sie w atmosferze gazu obojetnego z szybkoscia 100-200 K/h w zakresie temperatur 290-600 K/h, a w zakresie temperatur 600-1250 K z szybkoscia 120-250 K/h, przy czym w zakresie temperatur 600-1100 Kdo gazu obojetnego wprowadza sie pare wodna w ilosci do 50% objetosciowych. Nastepnie wlókna schladza sie ponizej 570 K.Zaleta wlókien weglowych, otrzymanych sposobem wedlug wynalazku jest ich wysoka powierzchnia wlasciwa i podwyzszona reaktywnosc co objawia sie mniejsza, do 1% objetoscio¬ wych, pozostaloscia wegla po reakcji wlókien ze stopniowym krzemem. Dodatkowa zaleta jest znaczne skrócenie czasu obróbki wlókien.Przyklad L Wiazka wlókien wiskozowych o srednicy 24 um,podtrrzymana mechanicznie w stanie naprezania, wprowadza sie do szczelnej komory stalowej zmieszczonej w piecu o regulowa¬ nej temperaturze. Do komory wprowadza sie azot, utrzymujac w zakresie temperatur 290-590 K, przeplyw azotu 400 litrów w jednej godzinie na kilogram wyjsciowych wlókien wiskozowych, oraz szybkosc ogrzewania 150 K/h. W zakresie temperatuir 590-1240 K obniza sie przeplyw azotu do 280 L/h kg i podwyzsza sie szybkosc ogrzewania do 160 K/h.W zakresie temperatur 870-1070 K obniza sie przeplyw azotu do 120 l/h kg i wprowadza sie pare wodna w ilosci 5% objetosciowych gazu. Po osiagnieciu temperatury 1240 K wylacza sie ogrzewanie i chlodzi komore nie wyciagajac jej z pieca. Podczas chlodzenia utrzymuje sie przeplyw azotu 120 l/h kg. Otrzymuje sie w ten sposób wiazke wlókien weglowych o srednicy w zakresie 9,7-10,7 um, gestosc wlókien wynosi 1100±300kgm"3, a powierzchnia wlasciwa okolo 290m2/g.Jezeli tak otrzymane wlókna reaguja ze stopionym krzemem to po 8 minutach ilosc nieprzereago- wanego wegla wynosi okolo 1% objetosciowych.Przyklad II. Jako surowiec uzyto roving wiskozy o srednicy wlókna 9um, po czym poste¬ powano jak w przykladzie 1. W wyniku obróbki cieplnej otrzymano roving wlókien weglowych o srednicy 3,9-4,5um, gestosci 1300±300kgm"3 i powierzchni wlasciwej 1190m2/g. Po reakcji ze stopionym krzemem po 8 minutach ilosc nieprzereagowana wegla wynosi okolo 3% objetosciowych.Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania reaktywnych wlókien weglowych z wlókien celulozowych, polegajacy na zweglaniu ich w atmosferze gazów obojetnych i pary wodnej, znamienny tym, ze wlókna ogrzewa sie w zakresie temperatur 290-600 K z szybkoscia 100-200 K/h, a w zakresie temperatur 600-1250 K z szybkoscia 120-250 K/h, przy czym w zakresie temperatur 600-1100 K wprowadza sie pare wodna w ilosci 50% objetosci gazu.Pracownia Poligraficzna UP PgL. Naklad 100 egz.Cena 130 zl. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania reaktywnych wlókien weglowych z wlókien celulozowych, polegajacy na zweglaniu ich w atmosferze gazów obojetnych i pary wodnej, znamienny tym, ze wlókna ogrzewa sie w zakresie temperatur 290-600 K z szybkoscia 100-200 K/h, a w zakresie temperatur 600-1250 K z szybkoscia 120-250 K/h, przy czym w zakresie temperatur 600-1100 K wprowadza sie pare wodna w ilosci 50% objetosci gazu. Pracownia Poligraficzna UP PgL. Naklad 100 egz. Cena 130 zl. PL