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    公开号:WO1988005805A1
    申请号:PCT/EP1988/000003
    申请日:1988-01-05
    公开日:1988-08-11
    发明作者:Rudolf Geier；Rolf Joest；Wilhelm WÜLLSCHEIDT；Horst Mathejka；Heinrich Patalon
    申请人:Didier Engineering Gmbh；
    IPC主号:D01F9-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren zum Herstellen von Kohleteerpech.
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoff-Fasern aus Kohlenteerpech, insbesondere Steinkohlenteerpech, wonach das Kohlenteerpech vor de Verspinnen durch Filtration von unschmelzbaren Bestand- teilen befreit wird, anschließend das Pechfiltrat einer Destillation zum Entfernen flüchtiger Bestandteile unte zogen wird, dann die aus der gewonnenen Pechschmelze ve sponnenen Pechfasern bei vorgegebener Oxidationstempera tur oxidiert und bei vorgegebener Carbonisationεtempera tur carbonisiert werden. - Die Erfindung umfaßt in glei¬ cher Weise das Herstellen von Kohlenstoff-Fäden. Aus den hergestellten Kohlenstoff-Fasern oder -Fäden lassen sich in bekannter Weise auch Graphitfasern oder -fäden her¬ stellen.
    [0003] Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoff¬ oder Graphitfasern oder -fäden aus Kohlenteerpech be¬ kannt, wonach man das Kohlenteerpech aus der Schmelze verspinnt und die erhaltenen Pechfasern einer Oxidation, dann einer Carbonisierung und ggf. Graphitierung unter¬ wirft. Das Kohlenteerpech weist einen Erweichungspunkt von maximal 190° C (KS bzs. Krämer-Sarnow) auf und wird vor dem Verspinnen auf eine Temperatur bis 100° C über dem Erweichungspunkt erhitzt. Die erhaltene Pechschmelze wird bei dieser Temperatur durch Filtration unter einem erhöhten Druck im wesentlichen von den festen Bestandtei len befreit. Die festen bzw. unschmelzbaren Bestandteile sind mit chinolinunloslichen Bestandteilen identisch. Zu Entfernen flüchtiger bzw. niedermolekularer Bestandteile wird die filtrierte Pechschmelze entweder einer Destil- lation bis 350° C unterworfen oder nach Abkühlung zu kleinen Pechteilen vermahlt, die man mit einem alipha- tischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt bis 70° C in Berührung bringt. Das Lösungsmittel mit den darin ge- lösten Pechbestandteilen wird von den unlöslichen Pech¬ teilen abgetrennt. Die aus der Pechschmelze versponnenen Kohlenstoff-Fasern bzw. -Fäden werden vor der Carboni- sierung mit fein- gemahlener Aktivkohle, die mit flüssi¬ gen Oxidationshilfsmitteln imprägniert ist, bestäubt und in oxidierender Atmosphäre bis auf 400° C erhitzt. Die nachfolgende Carbonisierung der oxidierten Kohlenstoff- Fäden erfolgt bei einer Temperatur von ca. 1000° C (vgl. DE-PS 24 19 659). - Nach diesem bekannten Verfahren will man Kohlenstoff-Fasern bzw. -Fäden aus Kohlenteerpech herstellen, die in kürzester Zeit oxidiert und carboni- siert werden können. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die angegebenen Destillationsmöglichkeiten zur Rück¬ bildung störender chinolinunlöslicher bzw. unschmelz¬ barer Bestandteile führen und in ihrer Effizienz be- schränkt sind. Tatsächlich ist die thermische Nachbe¬ handlung - Oxidation und Carbonisierung der ersponnenen Pechfasern - um so unkomplizierter und schneller durch¬ führbar, je weniger flüchtige Pechbestandteile vorhanden sind.
    [0004] Im übrigen ist es für die Herstellung von Kohlenstoff- Fasern bzw. Graphitfasern aus petrolstämmigem Pech be¬ kannt, zur Destillation einen Dünnschichtverdampfer ein¬ zusetzen, jedoch sind dadurch die Probleme um die Her- Stellung von Kohlenstoff-Fasern oder -Fäden aus kohle- stämmigem Pech nicht maßgebend beeinflußt worden, viel¬ mehr wird deren Herstellung auf diesem Wege abgelehnt (vgl. EP-OS 00 84 237) .
    [0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoff-Fasern aus Kohlenteerpec insbesondere Steinkohlenteerpech, der eingangs beschrie benen Art anzugeben, wonach sich die thermische Nachbe¬ handlung extrem einfach und schnell durchführen läßt, so daß die Herstellung der Kohlenstoff-Fasern bzw. -Fäd im ganzen besonders rationell und wirtschaftlich wird.
    [0006] Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsge¬ mäßen Verfahren dadurch, daß das Pechfiltrat zur Erhö- hung seines Erweichungspunktes bis auf Werte über 200° (KS = Kramer-Sarnow) in einen Dünnschichtverdampfer des tilliert wird. Nach bevorzugter Ausführungsform wird da Pechfiltrat in dem Dünnschichtverdampfer bei Temperatu¬ ren über 200° C und unter Vakuum bis 1 mbar zur Erhöhun seines Erweichungspunktes über 260° C (KS) behandelt. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich dann der Erweichungspunkt für kohlestämmiges Pech bzw. Kohlenteerpech überraschenderweise bis über 260° C er¬ höhen läßt, wenn die Destillation in einem Dünnschicht- Verdampfer erfolgt. Kohlenteerpech mit hohem Erweichung punkt ist insofern vorteilhaft, als im Zuge der thermi¬ schen Nachbehandlung eine erhöhte Vernetzung bzw. mecha nische Festigkeit erreicht wird. Ferner wird eine erheb liche Verringerung der flüchtigen Pechbestandteile er- zielt. Aufgrund der sehr kurzen Verweilzeiten im Dünn- schichtverdampfer werden keine störenden, d. h. un¬ schmelzbaren, chinolinunloslichen Feststoffe zurückge¬ bildet, so daß eine homogene und hochreine Pechschmelze entsteht, welche als Ausgangsstoff für die Herstellung von Kohlenstoff-Fasern besonders geeignet ist und sich überraschenderweise selbst bei einem Erweichungspunkt > 200° C verspinnen läßt.
    [0007] Außerdem werden im Zuge der thermischen Nachbehandlung der Pechfasern zu Kohlenstoff-Fasern ebenfalls sehr kurze Verweilzeiten sowie ein äußerst geringer Inertgas- und Energieverbrauch erreicht. Tatsächlich läßt sich die thermische Nachbehandlungszeit und insbesondere Oxi- dationszeit erheblich verkürzen. Dazu tragen auch die weiteren Maßnahmen der Erfindung bei, wonach die Kohlen¬ stoff-Fasern nach dem Carbonisieren durch Zufuhr von kaltem Inertgas, z. B. Stickstoff, auf Temperaturen unter 600° C abgekühlt werden und dann eine weitere Ab¬ kühlung mit kalter Luft vorgenommen wird. Im Ergebnis entstehen in wirtschaftlicher Hinsicht rationell gefer¬ tigte Kohlenstoff-Fasern bzw. -Fäden von hoher Quali-tät und insbesondere Zugfestigkeit.
    [0008] Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, welche ins¬ besondere zur thermischen Nachbehandlung der Pechfasern geeignet ist und zumindest eine Faserabläge, einen Oxi- dationsofen und einen Carbonisationsofen aufweist. Dies Vorrichtung ist gekennzeichnet durch - eine untere Drehbühne mit dem Oxidationsofen, einer Vakuumretorte, dem Carbonisationsofen und einer Kühl¬ retorte, sämtliche Behandlungseinrichtungen in oben offener Behälterbauweise,
    [0009] - eine unabhängig von der unteren Drehbühne drehbare obere Drehbühne mit einer Changiereinrichtung für Be¬ handlungsretorten zur vorübergehenden Aufnahme der Fa serablage bzw. Faserablagen mit den zu behandelnden Pechfasern,
    [0010] - eine Beschickungsebene oberhalb der oberen Drehbühne mit zumindest einer Beschicköffnung und zumindest ei¬ ner Retortendeckelauf ähme für Retortendeckel mit An- Schluß für Luft- und Inertgaszufuhr, Vakuum und Abluf
    [0011] wobei die Changiereinrichtung die Behandlungsretorten zum Abschluß an den jeweiligen Retortendeckel von der oberen Drehbühne unter dem betreffenden Retortendeckel überführt und umgekehrt, und wobei die untere Drehbühne zumindest eine Hubvorrichtung für jeweils den Oxidations ofen, die Vakuumretorte, den Carbonisationsofen und die Kühlretorte aufweist und diese Behandlungseinrichturigen zur Aufnahme der Behandlungsretorten unter die Retorten- deckelaufnahme bzw. den betreffenden Retortendeckel ver¬ fahrbar und hochfahrbar sind sowie umgekehrt. - Damit gleichzeitig unter jedem Retortendeckel jeweils einer der vier Prozesse Oxidation, Evakuierung, Carbonisation und Kühlung ablaufen kann, sieht die Erfindung weiter vor, daß die Behandlungseinrichtungen auf der unteren Drehbühne um 90° zueinander versetzt und auf einem Dreh¬ kreis angeordnet sind, der in vertikaler Projektion den Außenumfang der oberen Drehbühne zum seitlichen Passie¬ ren der hochzufahrenden Behandlungseinrichtungen über- steigt und zum Anschluß der hochgefahrenen Behandlungs¬ einrichtungen an den jeweiligen Retortendeckel unterhalb der in gleicher Weise um 90° zueinander versetzten Re¬ tortendeckelaufnahmen verläuft, wobei jeder Behandlungs¬ einrichtung eine eigene Hubvorrichtung zugeordnet ist. Auf die obere Drehbühne sind zumindest zwei um 180° zu¬ einander versetzte Behandlungsretorten gleichzeitig auf¬ setzbar, damit dem Behandlungssystem wechselweise eine Behandlungsretorte mit zu behandelnden Pechfasern zuge¬ führt und einer Behandlungsretorte mit fertig behandel- ten Kohlenstoff-Fasern abgeführt werden kann. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen daß die Faserablage als zusammenschiebbares Scherengat¬ ter für an waagerechten Stäben freihängende Faserschlau¬ fen ausgebildet und in zusammengeschobenem Zustand in eine Behandlungsretorte einsetzbar ist. Ein derartiges
    [0012] Scherengatter ermöglicht die Ablage eines aus einer Viel zahl einzelner Pechfasern oder Pechfäden bestehenden Stranges, und zwar derart, daß während der thermischen Nachbehandlung keine Faser- bzw. Fadenverklebungen auf- treten und ein freier Schrumpf ermöglicht wird. Durch das Zusammenschieben des Scherengatters wird eine hohe
    [0013] 3 Dichte _> 0,03 g/cm erreicht.
    [0014] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein schematisches Verfahrensfließbild zur Her¬ stellung von Kohlenstoff-Fasern,
    [0015] Fig. 2 die Vorrichtung zur thermischen Nachbehandlung in schematischer Aufsicht unterhalb der Beschick ebene und
    [0016] Fig. 3 bis 17 einen Behandlungszyklus mit dem Gegenstan nach Fig. 2 in Seitenansicht.
    [0017] Im Zuge der Herstellung von Kohlenstoff-Fasern 1 aus Kohlenteerpech und insbesondere Steinkohlenteerpech wir das Kohlenteerpech vor dem Verspinnen durch Filtration von unschmelzbaren bzw. chinolinunloslichen Bestandtei¬ len befreit. Anschließend wird das Pechfiltrat einer
    [0018] Destillation zum Entfernen flüchtiger bzw. niedermoleku larer Bestandteile unterzogen. Dann werden die aus der gewonnenen Pechschmelze bzw. Hartpechschmelze versponne nen Pechfasern 2 unter Verwendung eines Oxidationshilfs mittels wie Aktivkohle bei vorgegebener Oxidationstempe ratur zum Unschmelzbarmachen oxidiert. Schließlich wer¬ den die oxidierten Pechfasern 2 unter Verwendung eines Inertgases bei vorgegebener Carbonisationstemperatu zu Austreiben flüchtiger Nebenprodukte carbonisiert. Pech- filtrat wird im Zuge der Destillation kontinuierlich in einen Dünnschichtverdampfer eingetragen und durch einen rotierenden Verteilerring gleichmäßig auf dem inneren Umfang verteilt. Die sich entlang der Verdampferzone be wegenden Rotor-Wischblätter erfassen das Pechfiltrat un breiten einen dünnen Film über der Heizwand aus. Dabei verdampft unter dem Einfluß eines angelegten Vakuums der flüchtige Produktanteil und wird auf einem Kondensator niedergeschlagen. Der nichtverdampfte Produktanteil, nämlich Hartpech, verläßt den Dünnschichtverdampfer. Eine Vakuumpumpe fördert das Hartpech zum Granulieren ab. Das alles ist nicht gezeigt.
    [0019] Das Pechgranulat wird in einem Extruder 3 aufgeschmol¬ zen. Die Pechschmelze läuft über ein Filter 4 und wird mittels einer Dosierpumpe 5 einem Zentrifugalspinnkopf 6 zugeführt. Die Spinnzentrifuge, die an ihrem unteren Teil mit Düsenbohrungen versehen ist, drückt die Pech¬ schmelze durch die Düsenbohrungen. Es entstehen zunächst endlose Filamente, die auf einem langsam rotierenden Fangring abgelegt werden. Der Fangring ist mit einer
    [0020] Schneidvorrichtung versehen, welche die Endlosfilamente auf die gewünschte Faserlänge schneidet. Da man für die nachfolgende thermische Nachbehandlung eine Lunte haben möchte, wird eine entsprechende Anzahl von Einzelfasern, die den gewünschten Luntenquerschnitt ergeben, am Fang¬ ring übereinander abgelegt. Die Luntenablage erfolgt in einem Coiler 7. Die Faserlunte wird über Umlenkrollen 8 in freihängenden Schlaufen auf einem auseinandergezo¬ genen Scherengatter 9 abgelegt. Nach beendeter Ablage wird das Scherengatter 9, um eine hohe Raumausnutzung des Oxidationsofens 10 bzw. Carbonisationsofens 11 zu gewährleisten, zusammengeschoben und in eine Behandlungs retorte 12 gegeben. Während des sich anschließenden Oxi- dationsprozesses befindet sich eine Vakuumretorte 13 im Untergeschoß und der Oxidationsofen 10 wird von unten über die Behandlungsretorte 12 gefahren. Nach einem ab¬ gestuften Temperaturprogramm wird die Behandlungsretort 12 auf 350° C aufgeheizt. Während dieses Oxidationspro- zesses zur Unschmelzbarmachung der Pechfasern 2 wird über ein Filter durch eine Pumpe 14 Luft über einen elektrischen Wärmetauscher 15 geleitet und durchströmt als heiße Oxidationsluft die Behandlungsretorte 12 von unten nach oben. Da während des Oxidationsprozesses flüchtige Pechbestandteile entweichen, wird die Abluft zunächst einem Wärmetauscher 16 zugeführt. Nichtkonden- sierbare Schadstoffe werden anschließend in einer fremd flammengeschützten Abluftverbrennungsanlage verbrannt. - Der nachfolgende Carbonisationsprozeß muß, um ein Ver brennen der Pechfasern 2 zu vermeiden, unter Inertgas ausgeführt werden. Um den Sauerstoff möglichst quantita tiv aus der Faserlunte zu entfernen wird die Behandlung retorte 12 zunächst evakuiert. Da die Behandlungsretort 12 zwecks gutem Wärmedurchgangsmassearm aus nichtvakuum festem Dünnblech hergestellt ist, wird der Carbonisa- tionsofen 11 hinabgefahren und auf 1000° C aufgeheizt, während die Vakuumretorte 13 aus dem Untergeschoß unter die Behandlungsretorte 12 gehoben wird. Anschließend wird ein Vakuumaggregat 17 in Betrieb gesetzt. Nach ei¬ nigen Minuten kann die Vakuumretorte 13 bzw. Behandlung retorte 12 mit Stickstoff auf Normaldruck entspannt wer den. Zur Sicherheit wird noch einmal mit Stickstoff ge¬ spült. Anschließend wird die Vakuumretorte 13 wieder in das Untergeschoß herabgelassen und gegen den mittler¬ weile auf 1000° C aufgeheizten Carbonisationsofen 11 au getauscht. Die Carbonisation erfordert zehn Minuten Ver weilzeit, wobei flüchtige Verbindungen durch vorgeheiz¬ ten Stickstoff über die Behandlungsretorte 12 zur Kon¬ densation bzw. Abluftverbrennung transportiert werden. Nach beendeter Carbonisation wird der Carbonisationsofe 11 hinabgefahren r der Wärmetauscher 15 außer Betrieb ge nommen und der Innenraum der Behandlungsretorte 12 mit kaltem Stickstoff auf Temperaturen unter 600° C gekühlt Nun kann das Scherengatter 9 entnommen, auseinanderge¬ zogen und zum Kühlstand transportiert werden, wo die Ab kühlung der Kohlenstoff-Fasern 1 bis auf Raumtemperatur vollzogen wird.
    [0021] Im einzelnen weist die Vorrichtung zur thermischen Nach behandlung der Pechfasern 2 eine untere Drehbühne 18 mi dem Oxidationsofen 10, der Vakuumretorte 13, dem Carbo¬ nisationsofen 11 und einer Kühlretorte 19 auf. Sämtlich Behandlungseinrichtungen 10, 11, 13, 19 sind in oben offener Behälterbauweise zur Aufnahme von Behandlungs¬ retorten 12 ausgeführt. Ferner ist eine unabhängig von der unteren Drehbühne 18 drehbare obere Drehbühne 20 mit einer Changiereinrichtung für Behandlungsretorten 12 zur vorübergehenden Aufnahme der Faserablagen 9 mit den zu behandelnden Pechfasern 2 vorgesehen. Oberhalb der oberen Drehbühne 20 befindet sich eine Beschickeben 21 mit zumindest einer Beschicköffnung 22 und zumindest einer Retortendeckelaufnähme 23 für Retortendeckel 24 mit Anschluß für Luft- und Inertaszufuhr, Vakuum und Ab luft. Die Changiereinrichtung überführt die Behandlungs retorten 12 zum Anschluß an den jeweiligen Retorten- deckel 24 von der oberen Drehscheibe 20 unter den be- treffenden Retortendeckel 24 und umgekehrt. Die untere Drehscheibe 18 weist zumindest eine Hubvorrichtung 25 für jeweils den Oxidationsofen 10, die Vakuumretorte 13 den Carbonisationsofen 11 und die Kühlretorte 19 auf. Diese Behandlungseinrichtungen sind zur Aufnahme der Be handlungsretorten 12 unter die Retortendeckelaufnähme 23 bzw. den betreffenden Retortendeckel 24 verfahrbar und hochfahrbar bzw. umgekehrt. Die Behandlungseinrich¬ tungen 10, 11, 13, 19 sind auf der unteren Drehbühne 18 um 90° zueinander versetzbar und auf einem Drehkreis an geordnet, der in vertikaler Projektion den Außenumfang der oberen Drehbühne 20 zum seitlichen Passieren der hochzufahrenden oberen Drehbühne 20 zum seitlichen Pas¬ sieren der hochzufahrenden Behandlungseinrichtungen 10, 11, 13, 19 übersteigt und zum Anschluß der hochgefahre¬ nen Behandlungseinrichtungen an den jeweiligen Retorten deckel 24 unterhalb der in gleicher Weise um 90° zuein¬ ander versetzten Retortendeckelaufnahmen 23 verläuft. Jeder Behandlungseinrichtung 10, 11, 13, 19 ist eine ei gene Hubvorrichtung 25 zugeordnet, so daß jeweils gleic zeitig unter jedem Retortendeckel 24 einer der vier Pro zesse Oxidation, Evakuierung, Carbonisation und Kühlung ablaufen kann. Auf die oberer Drehbühne 20 sind zumin¬ dest zwei um 180° C zueinander versetzte Behandlungsre- torten 12 gleichzeitig aufsetzbar. Die Faserablage ist als zusammenschiebbarens Scherengatter 9 für an waage¬ rechten Stäben freihängende Faserschlaufen ausgebildet und in zusammengeschobenem Zustand in jeweils eine Be¬ handlungsretorte 12 einsetzbar. Im einzelnen arbeitet die Vorrichtung wie folgt, wenn gleichzeitig unter jedem Retortendeckel 24 jeweils eine der vier Prozesse Oxidation, Evakuierung, Carbonisation und Kühlung abläuft:
    [0022] Fig. 3) Auf der oberen Drehbühne 20 wird eine leere Be- handlungsretorte 12 von oben mit einem zusammen gezogenen Scherengatter 9 gefüllt.
    [0023] Fig. 4) Die obere Drehbühne 20 dreht sich um 180° C. Während aus der anderen Behandlungsretorte 12 ein Scherengatter 9 mit fertigen Kohlenstoff- Fasern 1 entnommen wird, dreht sich die untere Drehbühne 18 um 90°, so daß die Kühlretorte 19 gegen den Oxidationsofen 10 ausgetauscht wird.
    [0024] Fig. 5) Die Behandlungsretorte 12 mit den unbehandelten Pechfasern 2 wird durch die Changiereinrichtung unter den zugeordneten Retortendeckel 24 trans- portiert.
    [0025] Fig. 6) Durch die Hubvorrichtung 25 wird der Oxidations ofen 10 - ein Niedertemperaturofen - von unten über die Behandlungsretorte 12 gefahren. Währen des nun folgenden Oxidationsprozesses wird heiß
    [0026] Oxidationsluft durch die Behandlungsretorte 12 geleitet und der Oxidationsofen 10 entsprechend dem optimierten Temperaturprofil aufgeheizt. Di heißen Prozeßgase werden der Abluftreinigung zu geführt. Fig. 7) Nach beendeter Oxidation wird der Oxidations¬ ofen 10 auf die untere Drehbühne 18 herabgefah ren.
    [0027] Fig. 8) Die untere Drehbühne 18 dreht um 90°, so daß die Vakuumretorte 13 unter der Behandlungsre¬ torte 12 zu stehen kommt.
    [0028] Fig. 9) Die Vakuumretorte 13 wird über die Hubvorrich- tung 25 von unten über die Behandlungsretorte
    [0029] 12 gehoben. Das angelegte Vakuum evakuiert den Oxidationsofen 10.
    [0030] Fig. 10) Zur Sicherheit wird die Behandlungsretorte 12 noch mit Stickstoff unter gleichzeitiger Druck entspannung gespült. Die Vakuumretorte 13 wird auf die untere Drehbühne 18 hinabgefahren.
    [0031] Fig. 11) Die untere Drehbühne 18 dreht um 90°, so daß der inzwischen 1000° heiße Carbonisationsofen
    [0032] 11 - ein Hochtemperaturofen - unter der Behand lungsretorte 12 steht.
    [0033] Fig. 12) Der Carbonisationsofen 11 wird mittels der Hub Vorrichtung 25 von unten über die Behandlungs¬ retorte 12 gefahren. Während des nun folgenden Carbonisationsprozesses wird vorgeheizter Stic stoff durch die Behandlungsretorte 12 geleitet und transportiert die flüchtigen Verbindungen zum Abluftsystem. Fig. 13) Der Carbonisationsofen 11 wird auf die untere Drehbühne 18 hinabgefahren.
    [0034] Fig. 14) Die untere Drehbühne 18 dreht um 90°, so daß die Kühlretorte 19 unter der Behandlungsretort
    [0035] 12 zu stehen kommt. Die Pechfasern 2 werden durch Zufuhr von kaltem Stickstoff auf Tempera turen unter 600° C gekühlt.
    [0036] Fig. 15) Die weitere Abkühlung kann in der Kühlstation 19 mit kalter Luft erfolgen.
    [0037] Fig. 16) Die Kühlstation 19 wird auf die untere Dreh¬ bühne 18 hinabgefahren.
    [0038] Fig. 17) Durch die Changiervorrichtung wird die Behand¬ lungsretorte 12 auf die obere Drehbühne 20 transportiert. Ein neuer Zyklus beginnt.
    [0039] Beispiel für den Oxidationsprozeß
    [0040] Die charakteristischen Daten eines in einem Dünnschicht verdampfer destillierten Steinkohlenteerpechs sind im folgenden aufgeführt: chinolinunl. < 0,1 %
    [0041] chinolinlösl toluolunl. 56,0
    [0042] toluollösl.- n-hexanunl. 36,6 -≤
    [0043] n-hexanlösl. 7,4 %
    [0044] EP (KS) 228° C
    [0045] Asche
    [0046] Fl. Best, wf 31,5
    [0047] Koks 68,5 %
    [0048] 10 Elementaranalyse (%)
    [0049] C 93,4
    [0050] H 4,05
    [0051] N 1,32
    [0052] 15 0 0,8
    [0053] S 0,38
    [0054] C/H 1,92 Dieses durch Dünnschichtverdampfung gewonnene hochschme zende Steinkohlenteerpech (EP (KS): 228° C) wurde zu Pechfasern 2 versponnen. Die erhaltenen Pechfasern wur¬ den hängend in einem Oxidationsofen 10 in 16 Minuten au eine Oxidationstemperatur von 340° C aufgeheizt. Ein kritischer Oxidationsbereich (Erweichungspunkt ± 25° C) wurde dabei mit einer maximalen Aufheizrate von 20° C/m durchfahren. Der Luftdurchsatz betrug dabei 2000 bis 3000 1/h. Die Pechfasern 2 verschmolzen während des Oxi dierens nicht, wiesen auch keine äußerlichen Beschädi¬ gungen auf. Die erreichte Unschmelzbarkeit erlaubte ein anschließendes rasches Carbonisieren nach der üblichen Methode. Im übrigen wurde Aktivkohle (ohne H-.SO.) als Oxidationshilfsmittel verwendet.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoff-Fasern aus Kohlenteerpech, insbesondere Steinkohlenteerpech, wona das Kohlenteerpech vor dem Verspinnen durch Filtration von unschmelzbaren Bestandteilen befreit wird, an- schließend das Pechfiltrat einer Destillation zum Ent¬ fernen flüchtiger Bestandteile unterzogen wird, dann d aus der gewonnenen Pechschmelze versponnenen Pechfaser bei vorgegebener Oxidationstemperatur oxidiert und bei vorgegebener Carbonisationstemperatur carbonisiert wer den, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d das Pechfiltrat zur Erhöhung seines Erweichungspunktes bis auf Werte über 200° C (KS) in einem Dünnschichtver dampfer destilliert wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pechfiltrat in dem Dünnschichtverdampfer bei Temperaturen über 200° C und unter Vakuum bis 1 mbar z Erhöhung seines Erweichungspunktes über 260° C (KS) be handelt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeic net, daß die Kohlenstoff-Fasern nach .dem Carbonisieren durch Zufuhr von kaltem Inertgas, z. B. Stickstoff, auf Temperaturen unter 600° C abgekühlt werden.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Abkühlung mit kalter Luft vorgenommen wird.
    5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei¬ nem der Ansprüche 1 bis 4, im Zuge der thermischen Nach¬ behandlung der Pechfasern, mit zumindest einer Faserab¬ läge, einem Oxidationsofen und einem Carbonisationsofen, gekennzeichnet durch,
    - eine untere Drehbühne (18) mit dem Oxidationsofen (10) einer Vakuumretorte (13), dem Carbonisationsofen (11) und einer Kühlretorte (19), sämtliche Behandlungsein- richtungen in oben offener Behälterbauweise,
    - eine unabhängig von der unteren Drehbühne (18) dreh¬ bare obere Drehbühne (20) mit einer Changiereinrich¬ tung für Behandlungsretorten (12) zur vorübergehenden Aufnahme der Faserablage (9) mit den zu behandelnden Pechfasern (2),
    - eine Beschickebene (21) oberhalb der oberen Drehbühne (20) mit zumindest einer Beschicköffnung (22) und zu- mindest einer Retortendeckelauf ähme (23) für Retorten deckel (24) mit Anschluß für Luft- und Inertgaszufuhr, Vakuum und Abluft,
    wobei die Changiereinrichtung die Behandlungsretorten (12) zum Anschluß an den jeweiligen Retortendeckel (24) von der oberen Drehbühne (20) unter den betreffenden Re¬ tortendeckel (24) überführt und umgekehrt, und wobei die untere Drehbühne (18) zumindest eine Hubvorrichtung (25) für jeweils den Oxidationsofen (10), die Vakuumretorte (13), den Carbonisationsofen (11) und die Kühlretorte (19) aufweist und diese Behandlungseinrichtungen (10, 11, 13, 19) zur Aufnahme der Behandlungsretorten (12) unter die Retortendeckelaufnähme (23) bzw. den betref¬ fenden Retortendeckel (24) verfahrbar und hochfahrbar sind sowie umgekehrt.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungseinrichtungen (10, 11, 13, 19) auf der unteren Drehbühne (18) um 90° zueinander versetzt und auf einem Drehkreis angeordnet sind, der in verti¬ kaler Projektion den Außenumfang der oberen Drehschei¬ be (20) zum seitlichen Passieren der hochzuf hrenden Be handlungseinrichtungen (10, 11, 13, 19) übersteigt und zum Anschluß der hochgefahrenen Behandlungseinrichtunge an den jeweiligen Retortendeckel (24) unterhalb der in gleicher Weise um 90° zueinander versetzten Retorten¬ deckelaufnahmen (23) verläuft, wobei jeder Behandlungs¬ einrichtung (10, 11, 13, 19) eine eigene Hubvorrichtung (25) zugeordnet ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß auf die obere Drehscheibe (20) zumindest zwei um 180° zueinander versetzte Behandlungsretorten (12) gleichzeitig aufsetzbar sind.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurc gekennzeichnet, daß die Faserablage als zusammenschieb¬ bares Scherengatter (9) für an waagerechten Stäben frei hängende Faserschlaufen ausgebildet und in zusammenge- schobenem Zustand in eine Behandlungsretorte (12) ein¬ setzbar ist.
    类似技术:
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    US4891126A|1990-01-02|Mesophase pitch for use in the making of carbon materials and process for producing the same
    GB1551342A|1979-08-30|Method of producing silicon carbide fibres
    Maeda et al.1993|Preparation of isotropic pitch precursors for general purpose carbon fibers | by air blowing—I. Preparation of spinnable isotropic pitch precursor from coal tar by air blowing
    RU1834924C|1993-08-15|Войлочный мат и способ его получени
    US3392216A|1968-07-09|Method for producing carbon structures from molten baked substances
    US4314981A|1982-02-09|Method for preparing carbon fibers
    CN101137777A|2008-03-05|带有挥发性纺丝溶剂回收和循环的超高分子量聚（α-烯烃）的溶液纺丝
    US5446005A|1995-08-29|Pitch-based activated carbon fiber
    US4277324A|1981-07-07|Treatment of pitches in carbon artifact manufacture
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3703825C2|1991-11-21|
    IN168504B|1991-04-13|
    GR880100060A|1988-12-16|
    DE3703825A1|1988-08-18|
    AU1103888A|1988-08-24|
    EP0302084A1|1989-02-08|
    DE3867365D1|1992-02-13|
    ES2006553A6|1989-05-01|
    DD279907A5|1990-06-20|
    CN88100656A|1988-08-17|
    AT71132T|1992-01-15|
    EP0302084B1|1992-01-02|
    GR1000124B|1991-07-31|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    GB850880A|1957-10-16|1960-10-12|Gelsenkirchener Bergwerks Ag|Process and apparatus for the continuous production of pitch|
    US3895447A|1973-05-10|1975-07-22|Vaportech Corp|Apparatus for treating cellulosic-containing articles to render them crease resistant|
    GB2024248A|1978-06-28|1980-01-09|Kureha Chemical Ind Co Ltd|Preparation of pitch for use in producing carbon fibres|
    EP0068351A1|1981-06-26|1983-01-05|MANIFATTURA TINTORIA e TRASFORMAZIONE S.p.A.|Verfahren zum Färben von Reissfaserbündel und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens|
    EP0084237A2|1981-12-14|1983-07-27|Ashland Oil, Inc.|Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffasern und das zu verwendende Rohmaterial|
    FR2528442A1|1982-06-15|1983-12-16|Nippon Oil Co Ltd|Procede de preparation d'un brai convenant tout particulierement a l'utilisation en tant que matiere premiere de la preparation de fibres de carbone|
    EP0159878A2|1984-04-13|1985-10-30|Frank G. Clifford|Vorrichtung zum Färben von geformten Einzelstücken|WO1992007920A1|1990-11-01|1992-05-14|Ashland Oil, Inc.|Improved processes for the manufacture of enriched pitches and carbon fibers|
    GR1000326B|1988-02-05|1992-06-25|Didier Eng|Μηχανικη διαταξη για την παραγωγη ινων ανθρακα.|
    US5427908A|1990-05-01|1995-06-27|Affymax Technologies N.V.|Recombinant library screening methods|US3718493A|1968-06-04|1973-02-27|Great Lakes Carbon Corp|Process for the production of carbon filaments from coal tar pitch|
    BE759139A|1970-02-20|1971-04-30|Mitsubishi Oil Co|Procede de fabrication d'une fibre au carbone|
    DE3509861C2|1984-03-26|1986-03-06|Idemitsu Kosan Co. Ltd., Tokio/Tokyo, Jp||DE3829986A1|1988-09-03|1990-03-15|Enka Ag|Verfahren zur erhoehung des mesophasenanteils in pech|
    CN100402419C|2006-08-02|2008-07-16|太原理工大学|一种以煤焦油沥青为原料制备纳米碳纤维的方法|
    CN103361096B|2012-04-10|2014-12-03|上海宝钢化工有限公司|一种生产通用级碳纤维的高软化点沥青的制备方法|
    CN105463630B|2012-11-13|2018-07-10|宁波高新区零零七工业设计有限公司|碳纤维生产设备|
    DE102013208426A1|2013-05-07|2014-11-13|Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft|Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von Carbonfasersträngen|
    CN105839213B|2016-06-13|2019-05-17|天津工业大学|一种沥青炭纤维原丝熔融纺丝机|
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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