RU2008376C1

RU2008376C1 - Carbonic twisted thread and method for production thereof

Info

Publication number: RU2008376C1
Authority: RU
Inventors: М.Е. Казаков; Н.С. Волкова; Л.Д. Важева; М.Л. Юницкая; Е.П. Тарасова; А.М. Трушников
Original assignee: Казаков Марк Евгеньевич
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: production of carbonic fibrous materials, knitted goods, cords, and electroconducting elements. SUBSTANCE: carbonic twisted thread based on viscose threads is made of 13-18 complex threads, linear density 192 or 380 tex, each thread having 60-120 tw/m, linear density 100-600 tex, specific breaking strength up to 60 gf/tex, loop strength not under 50% of breaking load, breaking elongation 0.8-1.5% , modulus of elasticity not over 5000 kgf/sq. mm, specific conductance 0.0038-0.0078 Om^-1m^-1. Thread is produced by carbonizing viscose tape whose warp contains viscose twisted threads, linear density 760-3420 tex, composed of complex threads, nominal linear density 192 or 380 tex, twisted into at least 4 threads in S and Z directions at 60-200 tw/m. Weft consists of viscose complex threads, linear density 192 and 380 tex. After heat treatment at 2400-2800 C the tapes are finished and separated into threads. EFFECT: improved functional and operating characteristics. 3 cl

Description

Изобретение касается углеродных волокнистых материалов на основе гидратцеллюлозных волокон и способу их получения, которые используются в различных областях техники в качестве армирующих наполнителей композиционных материалов, для изготовления текстильных структур-тканей, трикотажа, шнуров и т. д. , а также в качестве электропроводящих элементов. The invention relates to carbon fiber materials based on cellulose hydrate fibers and to a method for their production, which are used in various fields of technology as reinforcing fillers of composite materials, for the manufacture of textile structures, fabrics, knitwear, cords, etc., as well as electrically conductive elements.

Наиболе близким техническим решением является графитированная крученая нить линейной плотности 30-36 текс с круткой 60 кр/м (Thornel 50, Thornel 75) на основе гидратцеллюлозных волокон (ГЦВ) линейной плотности 550-690 текс, состоящая из двух стренг, обладающая прочностью 200 кгс/мм², модулем упругости (40-50)˙10³ кг/мм², удлинением 0,6% , диаметром 6,0-6,6, содержащая 99,9% углерода (патент США N 3503708, кл. 23-209.2). Способ получения такой нити включает ступенчатый нагрев ГЦВ до 2800^оС под нагрузкой.The closest technical solution is graphite twisted yarn with a linear density of 30-36 tex with a twist of 60 cr / m (Thornel 50, Thornel 75) based on hydrated cellulose fibers (HCC) with a linear density of 550-690 tex, consisting of two strands with a strength of 200 kgf / mm ² , elastic modulus (40-50) ˙10 ³ kg / mm ² , elongation 0.6%, diameter 6.0-6.6, containing 99.9% carbon (US patent N 3503708, CL 23- 209.2). A method for producing such filaments comprises GTSV stage heating to 2800 ^{° C} under load.

Вследствие высокого модуля и низкого удлинения нити ее текстильная переработка особенно при изготовлении многослойных тканых структур, трикотажа, шнуров крайне затруднена, так как сопровождается обрывами элементарных нитей и выделением углеродной волокнистой пыли. Due to the high modulus and low elongation of the yarn, its textile processing, especially in the manufacture of multilayer woven structures, knitwear, cords, is extremely difficult, as it is accompanied by breaks of elementary threads and the release of carbon fiber dust.

Улучшить текстильную переработку углеродной нити можно несколькими способами: нанесением на нее аппретов, снижением модуля упругости и созданием такой текстильной структуры комплексных нитей, которая обеспечивала бы им высокие текстильные характеристики: изгибоустойчивость, износостойкость, коэффициент жесткости. There are several ways to improve the textile processing of carbon fiber: by applying sizing to it, reducing the elastic modulus, and creating such a textile structure of complex threads that would provide them with high textile characteristics: bending resistance, wear resistance, and stiffness coefficient.

Целью изобретения является повышение способности углеродной крученой нити к текстильным переработкам. The aim of the invention is to increase the ability of carbon twisted yarn to textile processing.

Поставленная цель достигается тем, что углеродная крученая нить выполнена из 3-18 комплексных нитей линейной плотности 192 или 380 текс, каждая из которых имеет крутку 60-120 кр/м и характеризуется линейной плотностью 100-600 текс, относительной разрывной нагрузкой до 60 кгс/текс, при этом прочность в петле не менее 50% от разрывной нагрузки, разрывным удлинением 0,8-1,5% , удельной электропроводностью 0,0038-0,0078 Ом^-1 м^-1.This goal is achieved in that the carbon twisted yarn is made of 3-18 complex threads of linear density 192 or 380 tex, each of which has a twist of 60-120 cr / m and is characterized by a linear density of 100-600 tex, relative breaking load of up to 60 kgf / tex, while the strength in the loop is not less than 50% of the breaking load, tensile elongation of 0.8-1.5%, electrical conductivity of 0.0038-0.0078 Ohm ^-1 m ^-1 .

Углеродная нить имеет на поверхности 0,2-10 мас. % аппретирующей позиции. The carbon fiber has a surface of 0.2-10 wt. % sizing position.

В способе получения углеродной крученой нити путем карбонизации и высокотемпературной обработки до 2400-2800^оС вискозных нитей, карбонизации подвергают вискозные ленты, содержащие в основе вискозные крученые нити линейной плотности 760-3420 текс, состоящие из вискозных комплексных нитей линейной плотности 192 или 380 текс, скрученных в 4, 6, 9, 12, 18 сложений в направлениях Z и S с круткой 60-200 кр/м, при этом в качестве утка используют вискозную комплексную нить линейной плотности 192 и 380 текс, а после термообработки ленты аппретом их разделяют на нити.In the method of producing a carbon yarn by carbonizing spun and high temperature treatment to 2400-2800 ^{° C} viscose yarn, viscose is subjected to carbonization tape containing viscose based twisted yarn linear density of 760-3420 tex, consisting of viscose filament yarn linear density of 192 or 380 tex, twisted in 4, 6, 9, 12, 18 additions in the Z and S directions with a twist of 60-200 cr / m, while a viscose complex thread of linear density 192 and 380 tex is used as a weft, and after heat treatment of the tape with a sizing they are divided into threads.

Полученная таким образом крученая нить обладает изгибоустойчивостью, характеризуемой числом двойных изгибов до обрыва 163000-300000 циклов. Элементарная нить характеризуется следующими показателями: диаметр 3-4 μ, плотность 1,45 г/см³, прочность 150-200 кг/мм², модуль упругости (3-5) ˙10³ кг/мм².The twisted thread thus obtained has bending stability, characterized by the number of double bends up to a break of 163,000-300,000 cycles. The filament is characterized by the following parameters: diameter 3-4 μ, density 1.45 g / cm ³ , strength 150-200 kg / mm ² , elastic modulus (3-5) ˙10 ³ kg / mm ² .

Изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами. The invention is illustrated by the following examples.

П р и м е р 1. Вискозную комплексную нить линейной плотности 192 текс с круткой 60 кр/м в S навправлении скручивают в два сложения с круткой 120 кр/м в Z направлении. Затем эту нить повергают крутке 120 кр/м в S направлении в три сложения. Полученную таким образом вискозную комплексную нить суммарной линейной плотности 1200 текс и используют в качестве основы однонаправленной ленты, в утке прокладывают вискозную нить линейной плотности 192 текс или 192 текс в два сложения с круткой 120 кр/м. Ленту подвергают карбонизации при 200-600^оС и ступенчатому нагреву, а затем высокотемпературной обработке при 2400^оС, аппретированию композицией на основе пипириленкарбоксилатного латекса с последующим разделением на нити.PRI me R 1. A viscose complex thread of linear density 192 tex with a twist of 60 cr / m in the S direction is twisted into two additions with a twist of 120 cr / m in the Z direction. Then this thread is twisted 120 cr / m in the S direction in three additions. Thus obtained viscose complex thread with a total linear density of 1200 tex and is used as the basis of a unidirectional tape, a viscose thread of linear density of 192 tex or 192 tex in two additions with a twist of 120 cr / m is laid in the weft. The tape was subjected to carbonization at ^about 200-600 C and stepwise heating, and then high-temperature treatment at 2400 ^C, the sizing composition based on pipirilenkarboksilatnogo latex followed by separation into filaments.

Полученная крученая углеродная нить содержит 99,9% углерода, 0,3% аппрета, обладает разрывной нагрузкой 50 гс/текс, прочностью в узле 35 гс/текс, удлинением 0,8% , число двойных изгибов до разрыва 169900 циклов и электропроводностью 0,0038 Ом^-1 м^-1, линейная плотность такой нити 200 текс.The resulting twisted carbon filament contains 99.9% carbon, 0.3% sizing, has a breaking load of 50 gf / tex, a knot strength of 35 gf / tex, an elongation of 0.8%, the number of double bends to break 169,900 cycles and electrical conductivity 0, 0038 Ohm ^-1 m ^-1 , the linear density of such a thread is 200 tex.

П р и м е р 2. Вискозную техническую нить линейной плотности 380 текс с круткой 60 кр/м в S направлении скручивают в три сложения с круткой 120 кр/м в Z направлении, затем еще в три сложения с круткой 80 кр/м в S направлении. Полученную таким образом нить с результирующей линейной плотностью 3420 текс используют в качестве основы ленты. В качестве утка используют вискозную техническую нить линейной плотности 380 текс с круткой 60 кр/м. PRI me R 2. Viscose technical thread of linear density 380 tex with a twist of 60 kr / m in the S direction is twisted into three additions with a twist of 120 kr / m in the Z direction, then another three additions with a twist of 80 kr / m in S direction. Thus obtained yarn with a resulting linear density of 3420 tex is used as the basis of the tape. As a weft, viscose technical thread of linear density 380 tex with a twist of 60 cr / m is used.

Вискозную ленту подвергают термообработке, как в примере 1, аппретируют водной эмульсией пипириленнитрилкарбоксилатного латекса и разделяют на нити. The viscose tape is subjected to heat treatment, as in example 1, is treated with an aqueous emulsion of pipyrylene nitrile carboxylate latex and divided into threads.

Углеродные крученые нити содержат 99,9% углерода, 0,5% аппрета и обладают следующими характеристиками: линейная плотность 600 текс, разрывная нагрузка 45 гс/текс, разрывная нагрузка в петле 30 гс/текс, число двойных изгибов до разрыва 300000 циклов, электропроводность 0,0077 Ом^-1 м^-1, удлинение 1,2% .Carbon twisted filaments contain 99.9% carbon, 0.5% sizing and have the following characteristics: linear density 600 tex, breaking load 45 gf / tex, breaking load in a loop 30 gf / tex, the number of double bends to break 300,000 cycles, electrical conductivity 0.0077 Ohm ^-1 m ^-1 , elongation 1.2%.

П р и м е р 3. Вискозную техническую нить линейной плотности 192 текс с круткой 60 кр/м в S направлении подвергают крутке 180 кр/м в Z направлении в два сложения и затем эту нить скручивают в два сложения с круткой 140 кр/м в S направлении. Полученную нить с результирующей линейной плотностью 1760 текс используют в качестве основы ленты, в утке которой прокладывают нить линейной плотности 192 текс. PRI me R 3. Viscose technical thread of linear density 192 tex with a twist of 60 kr / m in the S direction is twisted 180 kr / m in the Z direction in two additions and then this thread is twisted into two additions with a twist of 140 kr / m in the S direction. The resulting yarn with a resulting linear density of 1760 tex is used as the base of the tape, in the weft of which a linear density of 192 tex is laid.

Ленту подвергают карбонизации и высокотемпературной обработке, как в примере 1, аппретируют пипириленнитрилкарбоксилатным латексом и разделяют на нити. The tape is subjected to carbonization and high-temperature processing, as in example 1, sizing with pipyrylene nitrile carboxylate latex and divided into threads.

Углеродная крученая нить содержит 99,9% углерода, 0,8% аппрета и обладает следующими характеристиками: линейная плотность 100 текс, крутка 160 кр/м, разрывная нагрузка 50 гс/текс, разрывная нагрузка в петле 30 гс/текс, разрывное удлинение 1,5% , число двойных изгибов до разрыва 300000 циклов, электропроводность 0,0078 Ом^-1 м^-1.A twisted carbon fiber contains 99.9% carbon, 0.8% sizing and has the following characteristics: linear density 100 tex, twist 160 cr / m, breaking load 50 gf / tex, breaking load in a loop 30 gf / tex, breaking elongation 1 , 5%, the number of double bends to break 300,000 cycles, the conductivity of 0.0078 Ohm ^-1 m ^-1 .

П р и м е р 4. Вискозную техническую нить линейной плотности 192 текс с круткой 60 кр/м в S направлении скручивают в два сложения с круткой 100 кр/м в Z направлении. Затем эту нить подвергают крутке 120 кр/м в S направлении в три сложения. Полученную таким образом вискозную комплексную нить суммарной линейной плотности 1200 текс используют в качестве основы однонаправленной ленты, в утке прокладывают вискозную нить линейной плотности 192 текс в два сложения с круткой 100 кр/м. Ленту подвергают карбонизации при 200-600^оС и ступенчатому нагреву, а затем высокотемпературной оработке при 1500^оС, аппретированрю композицией по примеру N 1 с последующим разделением на нити.Example 4. Viscose technical thread of linear density 192 tex with a twist of 60 cr / m in the S direction is twisted in two additions with a twist of 100 cr / m in the Z direction. Then this thread is subjected to twist 120 cr / m in the S direction in three additions. The thus obtained viscose multifilament yarn of a total linear density of 1200 tex is used as the basis for a unidirectional tape, in a weft a viscose filament of linear density of 192 tex is laid in two additions with a twist of 100 cr / m. The tape was subjected to carbonization at ^about 200-600 C and stepwise heating and then processing with a high temperature at 1500 ^C, appretirovanryu N composition of Example 1 followed by separation into filaments.

Полученная крученая углеродная нить содержит 99,9% углерода, 0,3% аппрета, обладает разрывной нагрузкой 60 гс/текс, прочностью в узле 40 гс/текс, удлинением 0,8% , числом двойных изгибов до разрыва 200000 циклов, электропроводимостью 0,0045 Ом^-1 м^-1.The obtained twisted carbon filament contains 99.9% carbon, 0.3% sizing, has a breaking load of 60 gf / tex, a knot strength of 40 gf / tex, an elongation of 0.8%, the number of double bends to rupture of 200,000 cycles, electrical conductivity 0, 0045 ohm ^-1 m ^-1 .

Углеродная крученая нить, полученная согласно предложенному техническому решению, обладает высокими текстильными и пошивочными свойствами, успешно применяется как для изготовления текстильных материалов (ткани, трикотаж, шнуры), так и в качестве швейных нитей для сшивания изделий сложных форм ручным и механизированным способами. (56) Патент США 3503708, кл. 29-209.2, 1970. The carbon twisted yarn obtained according to the proposed technical solution has high textile and sewing properties, it is successfully used both for the manufacture of textile materials (fabrics, knitwear, cords) and as sewing threads for sewing complex products manually and mechanically. (56) U.S. Patent 3503708, CL 29-209.2, 1970.

Claims

1. Carbon twisted yarn based on viscose yarns, characterized in that it is made of 3 to 18 complex yarns of linear density 192 or 380 tex with a twist of 60 to 120 cr / m each, while it has a linear density of 100 to 600 tex, relative tensile strength not exceeding 60 gf / tex, loop strength is at least 50% of the tensile strength, tensile elongation of 0.8 - 1.5%, conductivity 0.0038 - 0.0078 ohm ^-1 m ^-1 .

2. The thread according to p. 1, characterized in that it contains on the surface of 0.2 to 10 wt. % sizing composition.

3. A method of producing a carbon twisted yarn by carbonization and high-temperature processing up to 2400 - 2800 ^o With viscose yarns, characterized in that the viscose yarns are processed in a tape, the basis of which are twisted yarns of linear density 760 - 3420 tex from viscose complex yarns of nominal linear density 192 or 380 tex twisted in at least 4 additions in the S and Z directions with a twist of 60 - 200 cr / m, and weft is a viscose complex thread of linear density 192 or 380 tex, while after heat treatment the tape is additionally wrapped It is activated coupling agent and separated into strands.