Спосіб і пристрій для витягування потоком газу вуглецевих волокон із сольватованої смоли (варіанти)
Номер патенту: 56138
Опубліковано: 15.05.2003
Автори: Россіллон Деніел Ф., Роджерс Джон А., Росс Роджер А.
Формула / Реферат
1. Формувальна головка для витягування волокон потоком газу принаймні з одним капіляром для формування волокна, що має перший і другий відкриті кінці,яка відрізняється тим, що всередині капіляра розташовано засіб для руйнування структури потоку.
2. Формувальна головка за п. 1, яка відрізняється тим, що засіб для руйнування структури потоку вибрано з групи, яка включає змішувачі, пісок, металевий порошок, перетворювачі потоку, сітку, тканину, волокна, фільтруюче середовище і їхні комбінації.
3. Формувальна головка за п. 1, яка відрізняється тим, що являє собою щілинну або кільцеву головку.
4. Формувальна головка за п. 1, яка відрізняється тим, що відношення довжини капіляра до його діаметра (L/D) складає від 2 до 10.
5. Формувальна головка за п. 1, яка відрізняється тим, що відношення L/D капіляра дорівнює приблизно 3.
6. Формувальна головка для витягування потоком газу волокон з сольватованої смоли, в якій є принаймні один капіляр для формування волокна, що має перший і другий відкриті кінці, а також засіб для руйнування структури потоку, розташований усередині капіляра.
7. Формувальна головка за п. 6, яка відрізняється тим, що засіб для руйнування структури потоку вибрано з групи, що включає змішувачі, пісок, металевий порошок, перетворювачі потоку, сітку, тканину, волокна, фільтруюче середовище і їхні комбінації.
8. Формувальна головка за п. 6, яка відрізняється тим, що являє собою щілинну або кільцеву головку.
9. Формувальна головка за п. 6, яка відрізняється тим, що відношення (L/D) довжини капіляра до його діаметра лежить у межах від 2 до 10.
10. Формувальна головка за п. 6, яка відрізняється тим, що відношення L/D капіляра дорівнює приблизно 3.
11. Спосіб витягування потоком газу смоли, яка витягується, що включає нагрівання витягуваної смоли до температури, достатньої для того, щоб смола стала рідкою, подачу смоли в формувальну головку, в якій витягується потоком газу волокно і яка має принаймні один капіляр, в якому знаходиться засіб для руйнування структури потоку, проходження смоли через капіляр з утворенням з неї волокна.
12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що витягувана смола являє собою сольватовану смолу.
13. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що витягувана смола являє собою сольватовану мезофазну смолу.
14. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що засіб для руйнування структури потоку вибрано з групи, яка включає змішувачі, пісок, металевий порошок, перетворювачі потоку, сітку, тканину, волокна, фільтруюче середовище і їхні комбінації.
15. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що в ньому також здійснюється карбонізація смоли.
16. Спосіб витягування потоком газу сольватованої смоли, що включає нагрівання сольватованої смоли до температури, достатньої для того, щоб смола стала рідкою, подачу смоли в формувальну головку, в якій витягується потоком газу волокно і яка має принаймні один капіляр, проходження смоли через капіляр з утворенням з неї волокна, який відрізняється тим, що включає проходження смоли через засіб, який руйнує структуру потоку і який знаходиться всередині головки.
17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що смола проходить через засіб, який руйнує структуру потоку тоді, коли вона проходить через капіляр.
18. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що смола після її виходу з середовища, що руйнує структуру потоку, потрапляє безпосередньо в капіляр.
19. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що сольватована смола являє собою сольватовану мезофазну смолу.
20. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що засіб для руйнування структури потоку вибрано з групи, яка включає змішувачі, пісок, металевий порошок, перетворювачі потоку, сітку, тканину, волокна, фільтруюче середовище і їхні комбінації.
21. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що засіб, який руйнує структуру потоку, являє собою металевий порошок.
Текст
1 Формувальна головка для витягування волокон потоком газу принаймні з одним капіляром для формування волокна, що має перший і другий відкриті КІНЦІ, яка відрізняється тим, що всередині капіляра розташовано засіб для руйнування структури потоку 2 Формувальна головка за п 1, яка відрізняється тим, що засіб для руйнування структури потоку вибрано з групи, яка включає змішувачі, пісок, металевий порошок, перетворювачі потоку, сітку, тканину, волокна, фільтруюче середовище і їхні комбінації 3 Формувальна головка за п 1, яка відрізняється тим, що являє собою щілинну або кільцеву головку 4 Формувальна головка за п 1, яка відрізняється тим, що відношення довжини капіляра до його діаметра (L/D) складає від 2 до 10 5 Формувальна головка за п 1, яка відрізняється тим, що відношення L/D капіляра дорівнює приблизно З 6 Формувальна головка для витягування потоком газу волокон з сольватованої смоли, в якій є принаймні один капіляр для формування волокна, що має перший і другий відкриті КІНЦІ, а також засіб для руйнування структури потоку, розташований усередині капіляра 7 Формувальна головка за п 6, яка відрізняється тим, що засіб для руйнування структури потоку вибрано з групи, що включає змішувачі, пісок, металевий порошок, перетворювачі потоку, сітку, тканину, волокна, фільтруюче середовище і їхні комбінації 8 Формувальна головка за п 6, яка відрізняється тим, що являє собою щілинну або кільцеву головку 9 Формувальна головка за п 6, яка відрізняється тим, що відношення (L/D) довжини капіляра до його діаметра лежить у межах від 2 до 10 10 Формувальна головка за п 6, яка відрізняється тим, що відношення L/D капіляра дорівнює приблизно З 11 Спосіб витягування потоком газу смоли, яка витягується, що включає нагрівання витягуваної смоли до температури, достатньої для того, щоб смола стала рідкою, подачу смоли в формувальну головку, в якій витягується потоком газу волокно і яка має принаймні один капіляр, в якому знаходиться засіб для руйнування структури потоку, проходження смоли через капіляр з утворенням з неї волокна 12 Спосіб за п 11, який відрізняється тим, що витягувана смола являє собою сольватовану смолу 13 Спосіб за п 11, який відрізняється тим, що витягувана смола являє собою сольватовану мезофазну смолу 14 Спосіб за п 11, який відрізняється тим, що засіб для руйнування структури потоку вибрано з групи, яка включає змішувачі, пісок, металевий порошок, перетворювачі потоку, сітку, тканину, волокна, фільтруюче середовище і їхні комбінації 15 Спосіб за п 11, який відрізняється тим, що в ньому також здійснюється карбонізація смоли 16 Спосіб витягування потоком газу сольватованої смоли, що включає нагрівання сольватованої смоли до температури, достатньої для того, щоб смола стала рідкою, подачу смоли в формувальну головку, в якій витягується потоком газу волокно і яка має принаймні один капіляр, проходження смоли через капіляр з утворенням з неї волокна, який відрізняється тим, що включає проходження смоли через засіб, який руйнує структуру потоку і який знаходиться всередині головки 17 Спосіб за п 16, який відрізняється тим, що смола проходить через засіб, який руйнує структуру потоку тоді, коли вона проходить через капіляр 18 Спосіб за п 16, який відрізняється тим, що смола після її виходу з середовища, що руйнує О 00 C O (О ю структуру потоку, потрапляє безпосередньо в капіляр 19 Спосіб за п 16, який відрізняється тим, що сольватована смола являє собою сольватовану мезофазну смолу 20 Спосіб за п 16, який відрізняється тим, що засіб для руйнування структури потоку вибрано з Даний винахід відноситься до способу і пристрою для витягування потоком газу волокон з сольватованих смол Одержані ВІДПОВІДНО ДО даного винаходу волокна характеризуються відсутністю поздовжніх і спіральних тріщин Найбільш поширені в НИНІШНІЙ час способи і пристрої для витягування волокон потоком газу добре ВІДОМІ Звичайно речовину, що витягують, нагрівають до температури, при якій вона стає рідкою Цю речовину після цього, як правило, під тиском, подають в формувальну головку Формувальна головка повинна мати центральну порожнину, в яку подається речовина, яка витягується, і один або декілька капілярних або голчатих отворів Речовина, що подається в центральну порожнину головки, потрапляє у витягуючи капіляри і виходить з них у вигляді волокон На волокно, що вийшло з капіляра, діють витягувальним середовищем, звичайно газом Витягувальне середовище витягує або розтягує волокно, збільшуючи його довжину і водночас зменшуючи діаметр Широка ВІДОМІСТЬ основних способів і пристроїв для витягування волокон потоком газу виключає необхідність в їхньому більш детальному розгляді Докладний опис таких способів і пристроїв можна знайти в патентах США 3755527, 4526733 і 4818463, що внесені в даний опис як посилання До цього часу витягування потоком газу волокон з вуглецевої смоли не одержало широкого розповсюдження Однак відомо, що такий спосіб одержання з смоли потоком газу вуглецевих волокон, які витягуються, відрізняється високою продуктивністю, і тому можна припустити, що його реалізація дозволить забезпечити значні економічні вигоди у порівнянні з звичайною методикою одержання волокон з розплаву Крім того, в інформації, що маємо на сьогодні про витягування потоком газу вуглецевих волокон, відсутні будь-які ВІДОМОСТІ щодо технології витягування потоком газу волокон з сольватованих смол В патенті США 5259947, який внесено в даний опис як посилання, відзначається, що сольватована мезофазна смола має значні переваги у порівнянні із звичайною мезофазною смолою Однак при витягуванні волокон з сольватованих смол, які мають унікальні характеристики, виникають нові проблеми Так, зокрема, сольватована мезофазна смола, яка має унікальні фізичні властивості, передусім сольватована смола, затвердіває значно швидше у порівнянні з несольватованими смолами Крім того, для сольватованої мезофазної смоли, що витягується з високою швидкістю і має низьку в'язкість, характерно дуже швидке повернення до вихідного молекулярного стану При реакції повернення до вихідного молекулярного стану, яка проходить дуже швидко, сольвато 56138 групи, яка включає змішувачі, пісок, металевий порошок, перетворювачі потоку, сітку, тканину, волокна, фільтруюче середовище і їхні комбінації 21 Спосіб за п 16, який відрізняється тим, що засіб, який руйнує структуру потоку, являє собою металевий порошок вана смола має дуже нетривалу "пам'ять", тобто розірвані або безупорядковані молекули смоли або графітові пластинки прагнуть швидко повернутися в упорядкований стан Такі властивості сольватованої мезофазної смоли є причиною того, що волокна, які витягуються з неї потоком газу, мають в поперечному перетині радіальну структуру Під поперечним перетином волокна розуміється перетин, перпендикулярний осі волокна У волокнах з такою структурою поперечного перетину часто утворюються поздовжні тріщини, що роблять волокна непридатними для використання в тих або інших потребах Як правило, такі волокна мають підвищену теплопровідність і підвищену електропровідність, порівняно низьку МІЦНІСТЬ на розтягування, понижену спроможність до затверджування і погані в цілому механічні властивості З метою забезпечити високу МІЦНІСТЬ, низьку теплопровідність і гарну спроможність до затверджування вуглецевих волокон останні повинні мати в поперечному перетині нерадіальну структуру Для виробництва таких волокон необхідно, щоб під час витягування сольватована мезофазна смола перебувала у невпорядкованому стані Інакше кажучи, для виробництва з сольватованої смоли волокна необхідної якості необхідно створити умови для того, щоб молекули смоли не мали "коротку пам'ять" або не прагнули природним чином швидко повернутися після витягування волокон в упорядкований стан Для виробництва волокон з необхідними властивостями в даному винаході пропонується нова конструкція головки, що формує волокна, які, витягуються потоком газу, і новий спосіб одержання вуглецевих волокон, що витягуються потоком газу з сольватованих смол В описі і в формулі даного винаходу використовуються терміни і визначення, значення яких наведені нижче "Смола" означає речовини, що мають властивості смол, одержувані як побічні продукти в різноманітних промислових технологічних процесах, наприклад, природний асфальт, нафтовий пек і важке масло, які одержують як побічний продукт при крекінгу нафти, і смоли з високим вмістом вуглецю, що одержують з вугілля "Капіляр" означає ту частину щілинної формувальної головки, що використовується для витягування волокна потоком газу, в якій речовина, що витягується, зокрема сольватована смола, перетворюється у волокно Термін "капіляр", що використано в даному описі, містить такі терміни, як "голчатий отвір" або «формуючий голчатий отвір", які часто зустрічаються при описі конструкції кільцевих формувальних головок з витягуванням волокна потоком газу і формувальних головок інших 56138 мувальна головка, яка спеціально призначена для "Нафтовий пек" означає вуглецевий матеріал, одержання волокон, що витягуються з сольватощо залишався при каталітичному і тепловому креваної смоли Новизна головки, що пропонується у кінгу нафтових дистилятів або нафтових залишків винаході, полягає в наявності всередині неї засобу "Ізотропічна смола" означає смолу, що містить або середовища, яке руйнує структуру потоку сомолекули, які не об'єднані в оптично упорядковальватованої смоли, що проходить через головку ний рідкий кристал Такий засіб або середовище, що руйнують структуру потоку смоли, можна помістити або всереди"Мезофазна смола" означає смолу, що містить ну капіляра, або переважно розмістити її на вході в молекули, які мають ароматичну структуру і які в капіляр Засіб або середовище, що руйнує струкрезультаті взаємодії асоціюються один з одним і туру потоку смоли, збільшує і робить хаотичним утворюють оптично упорядковані рідкі кристали, відстань, яку повинна пройти смола до остаточноякі в залежності від температури перебувають в го перетворення у волокно При хаотичному харарідинному або твердому стані Мезофазну смолу ктері руху відбувається розупорядкування структучасто називають анізотропною смолою ри графітових пластинок, в результаті чого "Сольватована смола" означає смолу, в якій одержуване з смоли волокно має в поперечному міститься від 5 до 40мас % розчинника Сольваперетині нерадіальну структуру тована смола стає рідкою за температури, більш низької, ніж температура плавлення не розчиненої В даному винаході також пропонується вдосв розчиннику смоли Звичайно температура плинконалений спосіб одержання вуглецевих волокон, ності смоли на 40°С менше температури и плавщо витягуються потоком газу з сольватованих лення Звичайні сольватовані смоли є неньютоносмол Спосіб, що пропонується в даному винаході, вими (неплинними) рідинами дозволяє одержувати волокна з нерадіальною структурою поперечного перетину ВІДПОВІДНО ДО "Температура плинності" для сольватованої запропонованого в даному винаході способу сольсмоли дорівнює температурі, при якій при охлоловатовану смолу нагрівають до температури плинджуванні смоли зі швидкістю 1°С в хвилину від ності Смола подається в формувальну головку, температури, що перевищує її температуру плавщо витягуються потоком газу волокна, і, проходячи лення, в'язкість СМОЛИ досягає 6000 пуаз В тому через наявний в головці капіляр, виходить з неї у випадку, коли легше визначити температуру плаввигляді волокна На виході з капіляра волокно вилення сольватованої смоли, ця температура завтягується (подовжується з одночасним зменшенжди буде більш низькою, ніж температура плинноням діаметра) потоком газу, який діє на нього сті Вдосконалення, що лежить в основі даного вина"Волокна" являють собою довгі ділянки волокходу, полягає в пропусканні сольватованої смоли на, з яких можна одержувати підлягаючі відповіддо остаточного формування її у волокно через ному використанню вироби засіб або середовище, що руйнує структуру потік "Волокна смоли" або "волокна вуглецевої смоли смоли" являють собою витягнуті волокна до їх карбонізації або окиснення В даному винаході також пропонується волокно з смоли з розупорядкованою внутрішньою мо"Вуглецеві волокна" являють собою волокна лекулярною структурою або розупорядкованою після карбонізації і/або окиснення структурою графітових пластинок, що утворюють В даному винаході пропонується формувальна волокно, У отриманого після карбонізації волокна головка, яка використовується для витягування поперечний перетин буде мати нерадіальну струкволокон потоком газу, призначена, зокрема, для туру, яку можна побачити при скануванні волокна витягування вуглецевих волокон з сольватованих на електронному мікроскопі Нерадіальна структусмол В поперечному перетині отриманих з викора поперечного перетину волокна є свідоцтвом ристанням такої головки волокон видно нерадіатого, що внутрішнє розташування молекул вуглельно орієнтовані графітові пластинки, які утворюцевого волокна відповідає високому енергетичноють волокно Вважається, що при нерадіальному му рівню Одержані ВІДПОВІДНО до даного винаходу розташуванні графітових пластинок волокно має вуглецеві волокна мають підвищену межу МІЦНОСТІ більш високу енергію внутрішньої молекулярної на розтягування, підвищену допустиму деформаструктури, ніж волокна з поперечним перетином, цію, більш високий модуль суцільності, підвищеякі мають радіальну структуру ний модуль зрушення, більш легку оброблювальТипова формувальна головка, що використоність і більш низьку теплопровідність вуєтья для витягування волокон потоком газу, звиТИПІВ чайно має центральну порожнину, яка заповнюється речовиною, що витягується Однак геометрія такої порожнини може бути найрізноманітнішою, а в деяких випадках головки взагалі не мають такої внутрішньої порожнини Крім того, головка повинна мати щонайменше один капіляр, в який надходить смола і в якому з неї формується волокно, що виходить з головки Окрім цього в головці звичайно є спеціальний засіб для витягування (збільшення довжини і зменшення діаметра) волокна, що виходить з капіляра В даному винаході пропонується використовувана при витягуванні волокон потоком газу фор Стислий опис креслень Фіг 1 - зображення в даному винаході волокна з нерадіальною структурою поперечного перетину, що витягується потоком газу Фіг 2 - зображення звичайного волокна з радіальною структурою поперечного перетину, що витягується потоком газу Фіг 3 - зображення маючого повздовжню тріщину звичайного волокна з радіальною структурою поперечного перетину, що витягується потоком газу Фіг 4 - поперечний перетин формувальної головки, що використовується для одержання витя 56138 8 містяться в смолі, набувала випадкового характегуваних потоком газу волокон, всередині головки ру безпосередньо перед утворенням волокна міститься середовище, що руйнує структуру потоВважається, що в результаті розу порядкування ку смоли структури смола, що проходить через засіб 20, Докладний опис винаходу перетворюється в структуру ,яка має високу енерЗапропоновану в даному винаході головку, що гію міжмолекулярних зв'язків Тому в переважному призначена для формування витягуваних потоком варіанті винаходу руйнуючий структуру потоку газу волокон із сольватованих смол, показано на смоли засіб 20 розміщують безпосередньо біля фіг 4 Хоча в даному винаході мова конкретно капіляра 14 При такому взаємному розташуванні йдеться про формувальний наконечник щілинної засобу 20 і капіляра смола, що проходить через формувальної головки, для фахівця в даній галузі засіб 20, відразу ж потрапляє в капіляр 14, в ретехніки очевидно, що винахід можна поширити на зультаті чого знижується імовірність того, що мокільцеві та на ІНШІ формуючі волокну, що витягулекули смоли знову повернуться в упорядкований ються, головкою На фіг 4 показано вдосконалений стан, при якому одержуване волокно має в попезгідно з даним винаходом наконечник 10 головки, речному перетині радіальну структуру яка формує витягуване потоком газу волокно Наконечник 10 має щонайменше одну центральну Крім того, в переважному варіанті винаходу порожнину 12, в яку подається сольватована смокапіляр повинен мати відносно невелике співвідла Порожнина 12 сполучається щонайменше з ношення довжини до діаметра (L/D) Така форма одним капіляром 14, в якому з смоли формується капіляра дозволяє скоротити час від моменту руйволокно Капіляр 14 має перший і другий отвори нування структури смоли до моменту утворення з 16 і 18 Довжина і діаметр капіляра 14 забезпечунеї волокна В переважному варіанті смола з неють формування з сольватованої смоли ВІДПОВІДупорядкованою структурою відразу ж без будь-якої НИХ волокон У формуючій волокна головці 10 є затримки в часі повинна потрапляти в капіляр також засіб (не показано) для витягування на виОптимальним є співвідношення L/D, що дорівнює ході з капіляра 14 волокна, що утворилось з смоприблизно 3 однак запропоновані у винаході засіб ли Крім того, ВІДПОВІДНО до даного винаходу в і пристрій можуть бути успішно здійснені і при інголовці є засіб 20, який руйнує структуру потоку ших співвідношеннях L/D в діапазоні від 2 до 10 смоли, розміщений на шляху руху смоли, яка витяВ альтернативному варіанті винаходу засіб 20, гується у волокно що руйнує структуру потоку смоли, можна розмістити всередині капіляра 14 Переважно таку схему Руйнуючий структуру потоку смоли засіб 20 використовувати в голчатих наконечниках кільцепереважно виконаний у вигляді сталевого порошку вої формувальної головки Для цього можна, назокрема порошку з нержавіючої сталі з розмірами приклад, всередині голчатого наконечника розмісчасток за стандартом США від 60 до 100 меш Сутити перетворювач потоку 3 усього сказаного воро кажучи, склад або конкретне виконання засовище виходить, що в даному винаході пропонуєтьбу 20 не є предметом даного винаходу, а голося вдосконалена формуюча волокна, що витягувним в цьому відношенні є те, щоб під час роботи ються, головка 10, яка, зокрема призначена для засіб 20 забезпечив такий ступінь розупорядкувитягування волокон з сольватованих смол вання графітових пластинок, які містяться в смолі, щоб під час наступного формування волокна моПоказана на фіг 4 формувальна головка прилекули смоли залишалися в неупорядкованому значена для здійснення запропонованого в даному стані Тому як руйнуючий структуру потоку смоли винаході способу витягування з смоли потоком засіб 20 можна використовувати як нескінченно газу вуглецевих волокон Як вже було відзначено велику КІЛЬКІСТЬ засобів і матеріалів та комбінацій вище, сама по собі технологія витягування волоз різноманітних засобів і матеріалів Як приклади кон потоком газу достатньо добре відома і тому подібних засобів і матеріалів, що не обмежують немає необхідності ще раз докладно на ній зупивинахід, можна назвати змішувачі, пісок, металенятися Тому в даному описі розглянуті тільки ті вий порошок, перетворювачі потоку, сітки, фільтпроблеми, що відносяться до витягування потоком рувальну тканину, волокно (в тому числі вуглецеве газу волокон з сольватованої смоли волокно), фільтруючі матеріали та їх комбінації Для витягування потоком газу з сольватованої Для роботи з певними смолами руйнуючий струксмоли волокна, що має певні фізичні характеристуру потоку засіб 20 виконується у вигляді комбітики, необхідно, щоб впродовж всього процесу нації перетворювача потоку і металевого порошку формування волокна внутрішня молекулярна структура смоли залишалася неупоряд кованою При певних розмірах і МІСЦІ розташування заВище вже відзначалося, що для сольватованих собу 20 може виникнути необхідність у викориссмол, що витягуються з великою швидкістю і матанні утримуючого засобу (не показано), який виють під час витягування низьку в'язкість, характеключає можливість засмічення капіляра 14 рна дуже швидка зворотна взаємодія молекул, що порошком, з якого складається засіб 20 Як такий їх утворюють 3 цієї причини молекули смоли, які, утримуючий засіб можна використовувати, наприяк прийнято вважати, мають форму графітових клад, відповідну деталь, виготовлену з дроту або пластинок, прагнуть швидко повернутися в упорятканини дкований стан, який, як відомо, характеризується Звичайно під час роботи засіб 20, що руйнує найменшою енергією меімолекулярних зв'язків структуру потоку смоли, збільшує довжину шляху, Саме цим і пояснюється основна мета даного виякий повинна пройти сольватована смола до утвонаходу, в якому пропонується такий спосіб витягурення з неї волокна При цьому засіб 20 повинен вання волокон, який під час формування волокна мати таку глибину, щоб при проходженні через забезпечує збереження неупорядкованого стану нього смоли орієнтація графітових пластинок, що 56138 молекул або пластинок смоли ВІДПОВІДНО ДО запропонованого в даному винаході способу сольватовану смолу, яка витягується у волокно, нагрівають до необхідної температури, при якій вона стає плинною Смола, звичайно під тиском, подається в формувальну головку, зокрема, в головку 10 Показана на кресленні головка 10 має центральну порожнину 12, наявність якої однак не с принциповою з точки зору способу, що пропонується в даному винаході На шляху руху смоли, що проходить через головку 10, розміщено руйнуючий структуру потоку смоли засіб 20 Під час проходження смоли через засіб 20 відбувається розупорядкування структури молекул або пластинок смоли В переважному варіанті смола, що тільки-но вийшла із засобу 20, відразу ж потрапляє у витягувальний капіляр 14, в якому смола перетворюється у волокно На виході з капіляра волокно піддається витягуванню Звичайно після витягування волокно карбонізується і/або граф іти зується При необхідності до карбонізації волокно можна стабілізувати шляхом його окиснення В переважному варіанті даного винаходу руйнуючий потік смоли засіб 20 розміщено настільки близько до капіляра 14, що формування волокна відбувається раніше, ніж молекули смоли встигнуть повернутися в упорядкований стан, при якому волокно має радіальну структуру поперечного перетину Переважно руйнуючий структуру потоку смоли засіб 20 розмістити безпосередньо біля капіляра 14, зменшивши тим самим час від моменту розупорядкування молекулярної структури смоли до моменту формування волокна Оскільки скорочення часу між розупорядкуванням смоли і перетворенням її у волокно має важливе значення, в винаході також пропонується розмістити руйнуючий структуру потоку засіб 20 безпосередньо всередині капіляра 14 Необхідно підкреслити, що довжина руйнуючого молекулярну структуру потоку смоли засобу 20 може змінюватися в залежності від умов процесу і фізичних властивостей смоли По суті, основним чинником, що визначає довжину руйнуючого молекулярну структуру потоку смоли середовища 20, є необхідність одержання волокон з нерадіальною структурою поперечного перетину Одержувані способом, який пропонується в даному винаході, вуглецеві волокна мають показаний на фіг 1 поперечний перетин з нерадіальною внутрішньою молекулярною структурою На 10 відміну від цього у вуглецевих волокон, що виготовляються за звичайною технологією, внутрішня молекулярна структура поперечного перетину носить радіальний характер, як показано на фіг 2 У волокнах з радіальною структурою поперечного перетину, показаної на фіг 2, часто утворюються поздовжні тріщини, зображені на фіг 3 Крім того, для таких волокон характерно утворення спіральних тріщин, які проходять згори донизу навколо волокна і роблять волокно в цьому відношенні схожим на стрижень зі спіральною смугою або витягнену конфету з гвинтовим забарвленням В даному винаході пропонується нове вуглецеве волокно, одержане з сольватованої смоли Сканування волокон на електронному мікроскопі показало, що запропоновані в даному винаході вуглецеві волокна мають показаний на фіг 1 поперечний перетин з нерадіальною структурою Цим запропоноване волокно принципово відрізняється від відомих волокон, які мають показаний на фіг 2 поперечний перетин з радіальною структурою В таких волокнах часто виникають показані на фіг З тріщини, через які волокна в цілому ряді випадків стають практично непридатними для використання Нерадіальна структура поперечного перетину нових волокон зумовлена тим, що у порівнянні зі звичайними волокнами з радіальною структурою поперечного перетину ці волокна мають більш високу енергію внутрішніх міжмолекулярних зв'язків Завдяки нерадіальній структурі поперечного перетину нові волокна, які витягуються потоком газу, мають у порівнянні з вуглецевими волокнами з радіальною структурою поперечного перетину більшу МІЦНІСТЬ на розтягування, більшу допустиму деформацію, більший модуль суцільності, більший модуль зрушення, краще піддаються обробці і мають більш низьку теплопроводність Поперечний перетин волокон переважно повинен бути симетричним відносно центру волокна, тобто круглим Однак звичайно волокна, які одержуються способом, що пропонується у винаході, і відомими способами, мають у поперечному перетині форму еліпса із співвідношенням головних осей від 1 1 до 1 4 або навіть більше Нижче в таблиці наведені дані, які підтверджують, що волокна з нерадіальною структурою поперечного перетину мають більш високу МІЦНІСТЬ на розтягування у порівнянні з волокнами, в яких через радіальну структуру поперечною перетину утворюються тріщини Таблиця 1 № волокна Руйнуючий потік порошок з нержавіючої сталі розмір в меш = 60 - 80, глибина = 0615 Витрата смоли г/хв/капшяр Температура карбонізації, °С Модуль 15-25% FSL' Межа МІЦНОСТІ на розтягування кшофунт/кв дюйм і 5і 1 2 3 4 так так так НІ НІ 0 465 1600 39 2 298 0 688 1600 47 6 366 0 780 1600 47 6 344 0 701 1600 43 9 181 0 722 1600 N/A 138 Примітки 'Окрім утворення в цих волокнах тріщин, вони також важко піддаються обробці Модуль визначено при навантаженні, яке дорівнює 15-25% від повної шкали (FSL) за методикою ASTM D-3379 2 Волокна, ВІДОМОСТІ про які наведені в таблиці 1, були одержані з сольватованої мезофазної 12 11 56138 смоли витягуванням потоком газу з використанням форму, показану на фіг 2 Наявність тріщин і згиформувальної головки, що має капіляр із співвіднань є причиною того, що волокна 4 - 5 мають існошенням довжини до діаметра L/D, дорівнюючим тотно меншу межу МІЦНОСТІ на розтягування, ніж 4 (довжина 0 015 дюйма, діаметр 0 00375 дюйму) волокна 1 - З Волокна 1 - 3 були одержані способом, який заНа підставі всього викладеного вище або при пропонований в даному винаході, а волокна 4 - 5 практичному здійсненні винаходу фахівець в даній були одержані без застосування руйнуючого стругалузі може відшукати й ІНШІ МОЖЛИВІ варіанти конктуру потоку смоли засобу У цілому волокна 1 - З кретного здійснення даного винаходу Слід підкрене мали тріщин, а їх поперечний перетин мав фослити, що опис тільки ілюструє даний винахід, а рму, показану на фіг 1 Волокна 4 - 5 мали тріщийого суть і обсяг характеризує наведена нижче ни, показані на фіг 3, а їх поперечний перетин мав формула винаходу Фіг 1 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod and apparatus for extraction by gas flux carbon fiber of solvated pitch (versions)
Назва патенту російськоюСпособ и устройство для вытягивания потоком газа углеродных волокон из сольватированной смолы (варианты)
МПК / Мітки
МПК: D01F 9/12
Мітки: волокон, витягування, сольватованої, варіанти, пристрій, газу, смолі, вуглецевих, спосіб, потоком
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-56138-sposib-i-pristrijj-dlya-vityaguvannya-potokom-gazu-vuglecevikh-volokon-iz-solvatovano-smoli-varianti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб і пристрій для витягування потоком газу вуглецевих волокон із сольватованої смоли (варіанти)</a>
Попередній патент: Спосіб хірургічного доступу до торакоабдомінального відділу аорти
Наступний патент: Спосіб хірургічного доступу до торакоабдомінального відділу аорти
Випадковий патент: Мед з фітодобавками серії "нікітський сад"