CH638940A5

CH638940A5 - Verfahren zur herstellung eines fluessigkeitspermeablen elektrischen widerstands-heizelementes.

Info

Publication number: CH638940A5
Application number: CH552578A
Authority: CH
Inventors: James Francis Pollock; Keith Radford Linger; Vincent Keith Hewinson
Original assignee: Atomic Energy Authority Uk
Priority date: 1977-05-23
Filing date: 1978-05-22
Publication date: 1983-10-14
Also published as: JPS53145137A; JPS616982B2; FR2392573A1; SE7805804L; DE2822536C2; NL7805582A; GB1600253A; FR2392573B1; DE2822536A1; US4257157A; SE443586B

Description

25 Die vorliegende Erfindung betrifft flüssigkeitspermeable elektrische Widerstandsheizelemente, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Heizelemente.

Heizelemente für Flüssigkeiten, in welchen die Wärme durch Joulschen Heizeffekt aufgrund des" Fliessens eines elek-30 trischen Stromes durch eine flüssigkeitsdurchlässige elektrisch leitende Struktur gebildet wird, und auf eine Flüssigkeit, die durch die genannte Struktur hindurch tritt, übertragen wird sind gut bekannt. Ein derartiges System wird in der britischen Patentschrift Nr. 1 182421 beschrieben. Derartige Flüssigkeits-35 erhitzungs-Svsteme bieten eine Anzahl von Vorteilen, und insbesondere erhält man sehr kompakte Heizvorrichtungen, aufgrund der grossen inneren Oberfläche, welche für die Wärmeübertragung zur Verfügung steht.

Beim Entwurf von flüssigkeitspermeablen elektrischen 40 Widerstandsheizelementen für spezielle Änwendungszwecke müssen verschiedene w ichtige Überlegungen angestellt werden, und zwar:

(a) Die Gleichförmigkeit des Flusses der Flüssigkeit, welche durch das Heizelement hindurchtritt:

45 (b) Die Wärmebildungs- und Wärmeübertragungs-Charakteristiken des permeablen Widerstandsheizelementes im Verhältnis zu der Art der Flüssigkeit, welche erhitzt werden soll, und die Bedingungen, beispielsweise Druck. Temperatur. FIüssigkeitsfluss-Geschwindigkeit und Verweilzeit innerhalb 50 des Elementes, unter welchen die Wärmeübertragung stattfinden soll:

(c)-Der spezifische elektrische Widerstand der Elemeni-struktur im Verhältnis zur bevorzugten Elementgeometrie und die elektrische Speisung bezüglich Phase. Spannung und Strom. 55 um die erwünschte Wärme in einem speziell erwünschten Aus-mass zu erzeugen.

Das Element muss deshalb unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Überlegungen entworfen werden.

Die Einheitlichkeit der Wärmebildung innerhalb des Ele-òo mentes wird in erster Linie durch die interne Struktur des Elementes bestimmt. Das Material, aus welchem das Element hergestellt wird, bestimmt zusammen mit der inneren und äusseren Geometrie des Elementes seinen Widerstand und dementsprechend die Spannungs-Strom-Charakteristiken des Speisege-bi rätes. welches benötigt wird, um Wärme in einem gewünschten Äusmass zu liefern.

Für einheitliche Wärmebiidüng im Heizelement steht unter anderem die Forderung, dass nur möglichst kleine makroskopi-

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sehe Veränderungen der Materialdichte und des Leitwertes auf- synthetischen Fasern ein. welche zu einer Matrix von geeignetsten dürfen, weil diese Variationen die elektrische Leitfähig- ter Permeabilität und Porengrösse verarbeitet worden sind.

keit beeinflussen und dementsprechend auch die Wärmebil- Die Wirksamkeit eines permeablen Heizelementes hängt in dung im Heizelement, die somit von Stelle zu Stelle des Heiz- einem wesentlichen Ausmass von der Fähigkeit zur Herstelelementes variabel ist. Gewisse Variationen müssen und kön- 5 lung einer Struktur ab. die eine Geometrie aufweist, welche nen auch offensichtlich toleriert werden, wenn gewährleistet nicht nur für den Flüssikeitsfluss und die Wärmeübertragungsist. dass die Variationen nicht gross sind und in kleinen Berei- eigenschaften geeignet ist. sondern welche auch die erforderlichen auftreten, und vorzugsweise dann, wenn derartige chen Leistungen erbringt, wenn man eine ausgewählte Speise-Ungleichmässigkeiten gleichmässig über das Heizelement ver- Spannung anlegt, die beispielsweise Netzspannung sein kann, teilt auftreten und nicht räumlich konzentriert sind. io Dies alles ist manchmal sehr schwierig zu erreichen, und insbe-

Bestimmte Typen permeabler Strukturen sind besser als sonders bei faserartigen Kohlenstoffstrukturen, wenn eine andere für eine gleichmässige Wärmebildung geeignet. Ein scharfe Kontrolle der Faserverteilung und Dichte und die ßin-

Heizelement. welches im wesentlichen aus Granuîatteilchen dung zwischen Faser und Faser notwendig ist. um eine ununter-einer unregelmässigen sphärischen Gestalt besteht, und das brochene leitende Matrix mit dem korrekten elektrischen sich aus einer Zusammensetzung von Teilchen aufbaut, bei wel- is Widerstand im Verhältnis zur Elementgeometrie und der chem die Teilchen miteinander an kleinen Kontaktflächen ver- erwünschten Leistung zu erhalten.

bunden oder verschmolzen sind, welche Zonen mit relativ Die Form und die Abmessungen des Heizelementes können hohem Widerstand darstellen, weist eine ausgeprägte Neigung in einem gewissen Ausmass derartig gewählt werden, um ein zur Bildung von Überhitzungsstellen auf. weil der grösste Teil Heizelement zu erhalten, welches die erwünschten Wärme-der Wärme an diesen Kontaktstellen gebildet wird und in die 20 Übertragungseigenschaften aufweist. Jedoch können Speiseübrigen Bereiche der Granulate übertragen werden muss. bevor strom/Spannungs-Bedingungen gewisse Einschränkungen die zur Verfügung stehende Oberfläche vollständig zur Hitze- bezüglich der Grösse und der Form des Heizelementes mit sich Übertragung auf die Flüssigkeit ausgenutzt werden kann. bringen.

Dementsprechend werden lokale Temperaturgradienten aufge- Heizelemente aus faserförmigem Kohlenstoff sind bisher baut, und wenn gleichzeitig eine gewisse örtliche Ungleichmäs- 25 bekannt und wurden entwickelt, und derartige Elemente sind sigkeit im Fluss aufgrund von Porositäts- oder Porengrössen- beispielsweise in den britischen Patentschriften Nr. 1 096 375 unterschieden oder aufgrund anderer Faktoren eintritt, bilden und Nr. 1 444 461 beschrieben. Das Verfahren, das in der sich Überhitzungsstellen aus. In den Fällen, in welchen das Patentschrift Nr. 1 096 375 beschrieben ist. gewährleistet nicht

Heizelementmaterial einen negativen Temperaturkoeffizien- eine wirksame Bindung zwischen den Fasern, so dass die Konten für.den Widerstand aufweist, kann sich die Neigung zur Bil- 30 taktstellen im wesentlichen Berührungskontakte sind und dung von Überhitzungsstellen noch deutlicher auswirken. einen hohen örtlichen Widerstand aufweisen. Dies ist ein Nach

Wenn eine derartige Granulatstruktur angewandt werden soll. teil, und er kann dazu führen, dass sich Überhitzungsstellen bil-müssen bestimmte Vorsichtsmassnahmen während der Herstel- den und dass Funkenübersprung eintritt. Die Verfahren, die in lung des Heizkörpers getroffen werden, um eine einheitliche der Patentschrift Nr. 1 444 461 beschrieben sind, benötigen den Packung des Granulates zu gewährleisten und dementspre- 35 Einsatz eines Verfahrens wie zum Beispiel Besetzen, um die chend eine geeignete Einheitlichkeit der freien Porengrösse Faserwatte zu verfestigen und ihr eine ausreichende Festigkeit und der Wärmebildung. für die Herstellung von zylindrischen Elementen zu geben, die

Granulatstrukturen haben ebenso bestimmte Einschrän- auf Spindeln durch Aufwickeln unter Zugspannung hergestellt kungen bezüglich der internen freien Oberfläche, welche erhal- werden. Dementsprechend werden durch den Besatz örtliche ten werden kann. Dies ist ein Resultat der Packungseigenschaf- *0 L'ngleichmässigkeiten im Elementmaterial bewirkt, was ten der einzelnen Granulatteile. Beispielsweise ist es sehr sodann zu örtlichen Überhitzungen im so hergestellten Heiz schwierig. ein permeables Heizelement herzustellen, welches element führen kann. Darüber hinaus zeigt eine kompakte gleichzeitig einen sehr hohen inneren Hohlraumanteil, d.h. Faserwatte Schichtenbildungseffekte und verschiedene Zug- ' von mehr als 75°-o. und eine kleine Porengrösse. beispielsweise und Spannungseffekte innerhalb des zylindrischen Körpers, weniger als 200 Mikron, aufweist, indem man ein Granulatma- 45 aufgrund der Vorspannung beim Aufwickeln. Darüber hinaus terial für dessen Herstellung verwendet. Dies führt dazu, dass werden die Kontakte von Faser zu Faser mittels einer Kohlen-die im Element gespeicherte Wärme nicht beliebig vermindert stoffbeschichtung hergestellt, welche auf den Fasern entweder werden kann und dadurch wird ein sehr schnelles Ansprechen durch einen Imprägnierprozess des permeablen Körpers mit auf Änderungen der Wärmebildungserfordernisse verunmög- einem verkohlbaren Harz, oder durch Zersetzung eines Koh-licht. 50 lenwasserstoffes auf den Fasern hergestellt wird. Die Kohlen-

Viele dieser Probleme, welche oben beschrieben worden stoffbeschichtung ist nicht immer einheitlich über den ganzen sind, können im wesentlichen vermieden werden, indem man Körper verteilt, und dies kann zu einer nicht gleichmässigen Fasern anstelle von Granulaten zur Herstellung des Heizele- Leistungsabgabe führen.

mentkörpers verwendet. Insbesonders erlauben Fasern die Her- Ziel der vorliegenden Erfindung war es ein Verfahren zur Stellung von Strukturen mit hohem inneren Hohlraum und 55 Herstellung eines flüssigkeitspermeablen elektrischen Widergeringer Dichte, und Kontakte von Faser zu Faser können her- stands-Heizelementes zu entwickeln, welches Nachteile bisher gestellt werden, was die Ungleichmässigkeit im Widerstands- bekannter derartiger Heizelemente nicht aufweist, und welches wert im Vergleich zur Ungleichmässigkeit. wie sie bei Granu- in einfacher Weise durchführbar ist.

latstrukturen zwischen dem Widerstand an den Kontaktstellen Überraschenderweise zeigt es sich, dass die angestrebten und innerhalb der Granulatteile besteht, wesentlich vermin- ©n Ziele dadurch erreicht werden können, dass man zunächst dert. einen flüssigkeitspermeablen Formkörper aus carbonisierbaren

Eine Faserstruktur hat sich auch als besonders vorteilhaft Fasern herstellt, eine Verbindung der carbonisierbaren Fasern für Heizelemente herausgestellt, und zwar in Hinsicht auf Wär- miteinander durch die Einwirkung eines Latent-Lösungsmittels mebildung und Wärmetransport, weil eine sehr hohe innere erreicht, und schliesslich den Formkörper aus verbundenen Oberfläche für den Wärmetransport, nämlich beispielsweise b5 Fasern carbonisiert.

0.01 bis 0.1 mVcm\ zur Verfügung steht. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Ver-

Verfahren zur Herstellung von aus Fasern aufgebauten fahren zur Herstellung eines flüssigkeitspermeablen elektri-

Heizelementen schliessen die Verkohlune von natürlichen und sehen Widerstands-Heizelementes, das dadurch eekennzeich-

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net ist, dass man einen flüssigkeitspermeablen Formkörper aus carbonisierbaren Fasern herstellt, auf diese Fasern ein Latent-Lösungsmittel aufbringt, das Latent-Lösungsmittel aktiviert und dadurch die Verbindung der carbonisierbaren Fasern miteinander verwerkstelligt, und schliesslich den Formkörper aus verbundenen Fasern carbonisiert.

Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes flüssigkeits-permeables elektrisches Widerstands-Heizelement.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsart des erfindungsgemässen Verfahrens werden in dem flüssigkeitspermeablen Formkörper aus carbonisierbaren Fasern die carbonisierbaren Fasern in unregelmässiger Verteilung angeordnet. Nach dem Carbonisierungsschritt erhält man dann ein flüssigkeitsperme-ables elektrisches Widerstands-Heizelement, das aus carboni-sierten Fasern in unregelmässiger Verteilung besteht, die an den Kontaktstellen miteinander verbunden sind.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird ein flüssigkeitspermeables elektrisches Widerstands-Heizelement hergestellt, dessen carboni-sierten Fasern graphitierte Fasern enthalten.

Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann man das Lösungsmittel auf die carbonisierbaren Fasern aufbringen, bevor man diese zu einem flüssigkeitspermeablen Formkörper verarbeitet, und das Lösungsmittel aktivieren, nachdem der flüssigkeitspermeable Formkörper hergestellt wurde.

Gemäss einer anderen Ausführungsart des erfindungsgemässen Verfahrens kann man das Lösungsmittel auf die carbonisierbaren Fasern aufbringen, nachdem man diese zu einem flüssigkeitspermeablen Formkörper verarbeitet hat, und das Lösungsmittel aktivieren, bevor der Formkörper carbonisiert wird.

Gemäss einer dritten bevorzugten Ausführungsart des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Latent-Lösungsmittel teilweise vor und teilweise nach der Verarbeitung der Fasern zum Formkörper aufgebracht.

Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist während desjenigen Verfahrensschrittes, durch welchen die Form, die Dichte und die endgültige Struktur des Widerstands-Heizelementes bestimmt wird, das Latent-Lösungsmittel noch nicht wirksam. Sobald dieses jedoch aktiviert wird, erfolgt eine Verschmelzung der einander berührenden Fasern. Diese Aktivierung des Latent-Lösungsmittels wird vorzugsweise unmittelbar vor der Carbonisierung der Fasern durchgeführt.

Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens können flüssigkeitspermeable elektrische Widerstands-Heizelemente hergestellt werden, welche bei einer Leistungsdichte von 1 kW/cm3 Elementvolumen arbeiten können.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsart des erfinduns-gemässen Verfahrens werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

1. Herstellung eines Gewebes oder einer Watte aus carbonisierbaren Fasern;

2. Aufbringung eines Latent-Lösungsmittels für die Fasern auf diese Fasern;

3. Herstellung eines Formkörpers einer bevorzugten Geometrie aus dem genannten Gewebe oder Wattematerial mit einer bevorzugten Dichte;

4. Aktivieren des Lösungsmittels, wodurch die carbonisierbaren Fasern miteinander verbunden werden; und

5. Carbonisieren des aus den gebundenen Fasern hergestellten Formkörpers.

Unter dem Ausdruck «carbonisierte Fasern» sollen hier Kohlenstoff-Fasern verstanden werden, welche nachträglich gegebenenfalls, oder auch nicht, graphitiert worden sind.

Unter dem Ausdruck «Latent-Lösungsmittel», wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll eine Substanz verstanden werden, welche beim Auftragen auf carbonisierbare Fasern unter vorher bestimmten Umgebungsbedingungen um die Fasern herum diese nicht löst, aber wobei sich bewirken lässt, dass es einen Lösungsmitteleffekt auf die Fasern ausübt, indem 5 man die Umgebungsbedingungen ändert.

Unter den Ausdrücken «aktiviert» und «Aktivieren», wie sie in der vorliegenden Beschreibung angewandt werden, soll derjenige Effekt verstanden werden, der auf das Latent-Lösungsmittel ausgeübt wird, indem man die Umgebungsbe-lo dingungen um die Fasern und das Latent-Lösungsmittel ändert, wodurch man bewirkt, dass das Latent-Lösungsmittel nun auf die Fasern eine Lösungsmittelwirkung ausübt.

Das Latent-Lösungsmittel für die Fasern wird entweder auf die Fasern angewandt, bevor die Fasern zu einem Formkörper 15 verarbeitet werden, wobei die Bindungen nach der Herstellung des Formkörpers hergestellt werden, jedoch bevor die Carbonisierung durchgeführt wird, oder das Latent-Lösungsmittel wird angewandt nachdem die Fasern zu einem flüssigkeitspermeablen Körper geformt worden sind. In beiden Fällen wird das 2o Latent-Lösungsmittel aktiviert, nachdem die Fasern zum Formkörper verformt worden sind.

Gemäss einem weiteren Ziel der vorliegenden Erfindung wird ein flüssigkeitspermeabler elektrischer Widerstandsheizkörper zur Verfügung gestellt, der nach obigem Verfahren her-25 gestellt wurde.

Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung der Heizelemente umfasst folgende Verfahrensschritte:

1. Herstellung von carbonisierbaren Fasern mit einem ~ Durchmesser von 3 bis 200 Mikron, vorzugsweise 5-200

30 Mikron, und einer Stapelfasgrlänge im Bereich von 1 bis 250 mm;

2. Herstellung eines flüssigkeitspermeablen Formkörpers aus diesen Fasern mit einer mittleren Dichte von 10 bis 250 kg/m3 und einem inneren Hohlraum im Bereich von 75 bis

35 99%;

3. Aufbringung eines Latent-Lösungsmittels für die Fasern auf diese Fasern;

4. Aktivieren des Lösungsmittels, wodurch die carbonisierbaren Fasern miteinander verbunden werden;

40 5. Erhitzen des Körpers in einer oxydierenden Umgebung " auf eine Temperatur von 140 bis 300 °C mit einer Aufheizgeschwindigkeit im Bereich von 0,001 bis 10 °C pro Minute zur Herstellung eines oxydierten Körpers, der eine Dichte im Bereich von 15 bis 400 kg/m3 aufweist; und 45 6. Erhitzen des oxydierten Körpers auf eine Temperatur von 700 bis 3000 °C mit einer Temperaturerhöhungs-Geschwindigkeit von 0,5 bis 50 °C pro Minute in einer im wesentlichen sauerstoff-freien Umgebung, wodurch man einen carbonisierten Formkörper erhält, der eine Dichte von bis zu so 400 kg/m3 aufweist und einen inneren Hohlraum im Bereich von 75 bis 98%.

Vorzugsweise besteht der Verfahrensschritt für die Herstellung eines flüssigkeitspermeablen Formkörpers aus den Fasern darin, dass man eine Faserwatte (bzw. einen Faserstapel) her-55 stellt, welche ein Flächengewicht von etwa 10 bis 500 g/m2 aufweist, und diese Watte, bzw. Faserstapel, auf eine Spindel aufrollt, während man die Dichte des aufgerollten Formkörpers einregelt, indem man die Aufwickelbedingungen für die Watte entsprechend einregelt.

60 Wenn die Fasern Polyacrylnitril (PAN) Fasern sind kann das Latent-Lösungsmittel ein cyclisches Tetramethylensulf on sein, welches thermisch durch Erhitzen der Fasern in Luft eine Temperatur von 110 bis 150 °C aktiviert wird.

Die folgenden Latent-Lösungsmittel können bei der Aus-65 führung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet sein, wenn man PAN-Fasern anwendet, nämlich Propylencarbonat oder di-sustituierte Formamide wie zum Beispiel Bis-cyanoät-hylformamid.

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Das Latent-Lösungsmittel wird vorteilhafterweise auf die Fasern aufgebracht, bevor sie zum Formkörper verformt werden, beispielsweise vor oder nach der Herstellung der Watte, bzw. des Faserstapels. Alternativerweise kann das Lösungsmittel gänzlich nach der Herstellung des Formkörpers oder zum Teil vor der Herstellung des Formkörpers und zum Teil nach der Herstellung des Formkörpers aufgebracht werden. Die Aufbringung des Latent-Lösungsmittels auf die Fasern, bevor sie zum Formkörper verarbeitet werden, hat den Vorteil, dass wesentlich weniger Latent-Lösungsmittel benötigt wird um eine ausreichende Anzahl von Faser-Faser-Bindungen herzustellen, als dies notwendig wäre, wenn das Lösungsmittel nach der Herstellung des Formkörpers angewandt worden wäre. Darüber hinaus ist in diesem Fall das Latent-Lösungsmittel gleichmässiger über den ganzen Formkörper verteilt.

Das Latent-Lösungsmittel kann auf die Fasern aufgetropft oder gesprüht werden, die Fasern können in das Latent-Lösungsmittel eingetaucht werden, oder das Latent-Lösungsmittel kann durch Abscheidung aus der Dampfphase auf die Fasern aufgebracht werden.

Das Lösungsmittel kann nach der Herstellung des Formkörpers aktiviert werden, oder wenn es auf die Watte, bzw. den Faserstapel angewandt wurde, kann es aktiviert werden, nachdem die Watte, bzw. der Faserstapel gebildet wurde, und bevor die Watte zum Formkörper gerollt wird. Die Anwendung eines Latent-Lösungsmittels zur Herstellung von Bindungen zwischen den Fasern hat den Vorteil, dass der so erhaltene gebundene Körper bezüglich des Materiales homogen ist. Dementsprechend zeigt der carbonisierte Körper eine konstante Leitfähigkeit im ganzen Material, welche die Entstehung von lokalisierten Überhitzungszonen im Heizelement verhindert. Darüber hinaus werden Differentialspannungen im Körper vermindert, weil der ganze Körper nur aus einem einzigen Material besteht.

Die Erfindung sei nun anhand von Beispielen näher erläutert.

Unter Anwendung der bevorzugten Herstellungsmethode für ein Heizelement, welches aus einem Formkörper aus carbo-nisierten Fasern besteht, kann ein Element hergestellt werden, welches nicht nur in ausreichendem Masse innere Einheitlichkeit der Faserverteilung und Faser-Faser-Bindungsverteilung aufweist, um Wärme zu entwickeln, indem man einen elektrischen Strom durch den permeablen Körper fliessen lässt, die sodann auf eine Flüssigkeit übertragen wird, die durch den permeablen Körper hindurch tritt, und zwar in einer ausreichend gleichmässigen Weise, wodurch man deutliche Temperaturdifferenzen in der Flüssigkeit vermeidet, oder Variationen im Trocknungsgrad der Flüssigkeit, welche den Formkörper ver-lässt, und eine ausreichende Faseroberfläche für die Wärmeübertragung auf die Flüssigkeit zur Verfügung stellt, wobei dies geschieht, ohne dass übermässige Temperaturdifferenzen zwischen der Faseroberfläche und der mit dieser in Kontakt stehenden Flüssigkeit auftreten, und wobei dieser Formkörper die notwendige elektrische Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit besitzt, damit er als permeabler Heizkörper verwendet werden kann, und dass er den notwendigen Kräften standhält um Druckkontakte an den Elektroden herzustellen.

Die elektrischen und Heiz-Eigenschaften eines Kohlefaserkörpers einer bestimmten Geometrie hängen in erster Linie von der Wahl des Fasertypes, der Dichteverteilung, der Faserdicke, der Stapelfaserlänge, der Kräuselung und der Orientierung im Vorläufermaterial und vom Ausmass und der Art der Verbindungen von Faser zu Faser, sowie von dem Ausmass und der Natur der Faser-Faser-Verbindungen, sowie dem Verfahren nach welchem das Vorläufermaterial zum Formkörper verarbeitet wird. Diese Eigenschaften werden ebenso durch die Car-bonisierungs- oder Graphitierungsbedingungen beeinflusst. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um den anfangs aus Fasern bestehenden Körper zu einer geeigneten Struktur zu verarbeiten, wobei man die Dichte, die Permeabilität und Einheitlichkeit der Struktur und des elektrischen Widerstandes des carbo-nisierten Körpers einregelt, und in der Folge ist eine spezielle Ausführungsform näher beschrieben.

Wenn mehr als ein Fasertyp angewandt wird, werden die Fasern miteinander vermischt, um sicherzustellen, dass Fasern verschiedenen Types oder mit verschiedenen Eigenschaften gründlich miteinander vermischt sind. Übliche Textilmaschinen sind für diesen Zweck geeignet. Obwohl die Fasern natürlich oder synthetisch sein können, oder eine Mischung davon, sind die bevorzugten Fasern Polyacrylnitril-Fasern von 4,5 Denier und 63 mm Stapelfaserlänge.

Aus dem rohen oder vermischten Faser-Ausgangsmaterial wird ein feiner Flor aus Fasern hergestellt, indem man eine typische Textilkrempelmaschine, einen Garnettöffner oder eine Luftschichtungsmaschine (air laying machine) verwendete. Die Stapelfaserrichtung liegt im wesentlichen in der Ebene des Flors und im allgemeinen in der Richtung der Fortbewegung des Vlieses, wenn es die Maschine verlässt. Dieses Vlies ist empfindlich und leicht zerreissbar und kann in einer einzigen Lage auf einer Walze oder einem Zylinder gesammelt werden, oder es kann in Platten geschnitten werden oder in einer Endlosfaltung (Zick-Zack-Faltung) zu einer vielschichtigen Watte von grösserer Dicke verarbeitet werden, und sodann in ähnlicher Weise zu einer Lagerform verarbeitet werden. Es sei dabei festgehalten, dass bei der Plattenherstellung parallele Vliese übereinandergelegt werden, wodurch man die gleiche Faserorientierung wie beim Originalvlies erhält, während die Zick-Zack-Faltung des Vlieses die Orientierung der Stapelfasern im Vlies abwechselnd ändert. Zick-Zack-Falten erfordert, dass die Watte dadurch aufgebaut wird, indem man den Watte-stoss im rechten Winkel zur Fortbewegungsrichtung des hergestellten Vlieses bewegt.

Ein Latent-Lösungsmittel, wie es zum Beispiel in der britischen Patentschrift Nr. 993 498 bei PAN-Fasern beschrieben ist, wird während der Bildung des Wattestosses aufgebracht, und man erhält so ein feuchtes, unverfestigtes und ungebundenes Vlies, das eine ausreichende Festigkeit aufweist, um gehandhabt zu werden. Es ist bevorzugt, dass Latent-Lösungsmittel, nämlich cyclisches Tetramethylensulfon (Bondolan A oder Sulpholan von der Shell Chemical Limited) auf die Fasern in einem Ausmass von 5 bis 40 Gew.-%, und vorzugsweise in einem Ausmass von 12 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Fasern, aufzubringen.

Da das nasse Vlies hantierbar ist, kann die Bindungsbildung aufgeschoben werden, und zwar zu dem Schritt, nachdem der Vliesstapel zu dem Formkörper der erwünschten Ausgestaltung umgeformt worden ist. Das Latent-Lösungsmittel wird sodann thermisch aktiviert, wie dies in der britischen Patentschrift Nr. 993 498 beschrieben ist. In einer alternativen Verfahrensweise wird das Latent-Lösungsmittel auf den Vliesstapel aufgebracht, nachdem dieser hergestellt worden ist, und bevor weitere Verarbeitung zum Formkörper vorgenommen wird. Als weitere Alternative wird das Latent-Lösungsmittel nach der Herstellung des Vliesstapels aktiviert und bevor der Formkörper herg-stellt wird.

Der Vliesstapel wird auf eine Spindel aufgebracht, welche von einem endlosen beweglichen Riemen umgeben ist und mit diesem in Kontakt steht, um eine ausreichende Spannung und Geschwindigkeitskontrolle zu gewährleisten, wie dies in der britischen Patentschrift Nr. 1 503 644 beschrieben ist, wodurch man aus dem Vliesstapel einen Hohlzylinder herstellt. Es wird eine im wesentlichen gleichmässige Zusammenpressung im wesentlichen über den gesamten Zylinderumfang und während der ganzen Zeit ausgeübt.

In einer speziellen Ausführungsform wird ein Vliesstapel, welcher ein vorher bestimmtes Gewicht und eine vorher

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bestimmte Länge aufweist, in die Vorrichtung, die in der obenerwähnten Patentschrift beschrieben ist, innerhalb einer vorausbestimmten Zeit eingebracht, während welcher Zeit die Riemenschlaufe zusammengezogen wird, so dass die Grösse sich von derjenigen der Zentralspindel bis zum endgültigen 5 Durchmesser des fertigen Zylinders verkleinert. Diese Möglichkeit stellt sicher, dass ein Zylinder von definiertem Durchmesser und mittlerer Dichte hergestellt wird. Um gleichzeitig sicherzustellen, dass die Dichte-Verteilung, und zwar sowohl in Umfangsrichtung wie auch radial, relativ gleichmässig über 10 den ganzen Faserzylinder gewährleistet ist, wird die Einführungsgeschwindigkeit linear zum Verhältnis des gewählten Aussendurchmessers des Zylinders zu dem der Zentralspindel erhöht.

Das Verfahren besteht darin, die Zentralspindel einzuset- 15 zen und die Vorrichtung so lange zu betreiben, bis die Riemenschlinge anliegt. Der Vliesstapel wird sodann auf der Spindel aufgewickelt und so lange um sie herumgerollt während des Fortschreitens des Verfahrensschrittes, bis der Schlaufengrös-sen-Kontrollteil der Vorrichtung automatisch angehalten wird, 20 sobald der gewünschte Durchmesser erreicht worden ist. Dies wird erleichtert, indem man einen voreingestellten Mikroschal-ter (Mikro-switch) anwendet, welcher den Antriebsmotor frei schaltet, der die Schlaufengrösse verlängert durch Aufwärtsbewegung der unteren Rolle 4 (s. Fig. 4 der oben erwähnten 25 Patentschrift).

Der Abstand zwischen den Rollen 2 und 5 (siehe Fig. 4)

wird so eingestellt, dass ein geeigneter Durchtrittsraum frei bleibt in Abhängigkeit von der Dicke des Vliesstapels, welcher eingeführt wird. Typischerweise kann der Eintrittsspalt im 30 Bereich zwischen 5 und 30 mm liegen, und vorzugsweise ist er 18 mm. Es ist wichtig, dass die gegenläu fige Bewegung des Riemens in diesem Bereich den Vliesstapel nicht zurückschlägt und dadurch Unregelmässigkeiten in die Struktur einbringt. Wenn der Faserstapel vollständig in die Schleife eingefüllt ist, 35 wird die Rolle 4 um einen kleinen Wert, typischerweise 3 bis 15 mm, (für einen endgültigen Aussendurchmesser von 50-175 mm) angehoben. Der Anfang und das Ende dieses Anhebens fällt zeitlich mit der vorbestimmten Nachrollzeitspanne ( 1 bis 4 Minuten) zusammen. Während dieser Operation werden die 40 Rollen (Walzen) mit konstanter Geschwindigkeit betrieben.

Diese Nachrolloperation erhöht teilweise die Grösse der Schlaufe, wodurch die Fasern sich lockerer lagern können, und diesen zusätzlichen Raum ausfüllen. Dementsprechend werden bestehende Spannungen und Verzerrungsbilder innerhalb der 45 Fasermatrix neu verteilt, so dass sich ein vollständig einheitlicher Zylinder ergibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Trennflächen zwischen den einzelnen Schichten des Faserstapels innerhalb des Zylinders verwischt werden, aufgrund der Neuverteilung der Fasern, und einer leichten Verfilzungswir- 50 kung, welche zwischen den Schichten des Vliesstapels auftritt. Abschliessend kann der Zylinder in eine Schutzhülle eingewik-kelt werden, beispielsweise aus Papier, welche in gleicher Weise in die Vorrichtung eingebracht wird wie das Vlies. Alternativerweise kann auch die äussere Schicht der Fasern des Zylinders 55 gebunden werden, um den Zylinder mit einer Schutzschicht auszustatten, indem man heisse Luft in den Spalt zwischen den Walzen 2 und 5 einbläst, während der Zylinder langsam gedreht wird. Der Zylinder kann sodann aus der Vorrichtung entfernt werden, nachdem man die Walze 5 von der Walze 2 etwas mehr bo als den Zylinderdurchmesser entfernt.

Der Zylinder aus nassen Fasern muss nun zu einer stabilen Struktur verfestigt werden. Dies wird ausgeführt, indem man den Zylinder auf der Spindel in einen Ofen bringt, durch welchen heisse Luft durchgeblasen wird, und zwar gleichmässig 65 über die Länge des Zylinders und bei einer geeigneten Temperatur. Mit Bondolan A oder Sulpholan und einem Zylinder von 75 mm Aussendurchmesser und 25 mm Innendurchmesser wird der Zylinder auf 120 bis 130 °C während bis zu 90 Minuten erwärmt. Der Zylinder wird im Ofen gedreht, um ein Absetzen der synthetischen Fasern oder eine Schwerkraft bedingte Querschnittsverzerrung zu verhindern. Wenn der Zylinder relativ lang ist, kann er zusätzlich mit einem geschlitzen oder perforierten Metallkern gestützt werden, welcher durch Reibung oder durch mechanische Kupplung mit der Zylinderspindel verbunden ist und eine Längsabsenkung des Zylinderelementes zwischen seinen Enden verhindert. Es ist wichtig, dass ein Ofen mit vollständigem Heissluft-Aüstausch angewandt wird, um sämtliche Latent-Lösungsmitteldämpfe aus der Fasermatrix zu entfernen. Nach einer kurzen Zeitspanne im Ofen, etwa 2 Minuten, sind die äusseren Fasern des Zylinders ausreichend gebunden, um die Entfernung der Schutzschicht zu erlauben, falls diese vorhanden ist. Diese Schutzschicht wird entfernt, um einen maximalen Durchtritt von Heissluft durch die faserför-mige Matrix zu gewährleisten, und dementsprechend die Entfernung von verdampftem Wasser oder Latent-Lösungsmittel. Darüber hinaus wird vorteilhafterweise auch eine im wesentlichen gleiche Erhitzungsform für alle einzelnen Faserverbindungen innerhalb des Zylinders erreicht.

Die Bindungen zwischen den carbonisierbaren Fasern bleiben im wesentlichen auch nach der Carbonisierung und Gra-phitisierung erhalten.

Die Einheitlichkeit der Heizleistung im endgültigen elektrisch leitenden Element, wie auch der Widerstandswert, wird wesentlich von der Sorgfalt bestimmt, mit der das Latent-Lösungsmittel angewandt, das Vlies oder der Vliesstapel anfänglich geformt und der Zylinder gewickelt wird. Das Verfahren, das notwendig ist, um den Acrylfaserzylinder in ein Kohlenstoffgerüst umzuwandeln, besteht in einer ersten Voroxydationsstufe (Erhitzen des Zylinders in Luft oder Sauerstoff) und zweiten Erhitzungsstufe, bei welcher die Atmosphäre inert ist.

Der Voroxydationsschritt ist notwendig, um die Cyclisie-rungs- und Aromatisierungsreaktionen einzuleiten und ist aus der Literatur gut bekannt. Diese Reaktionen bewirken den Verlust an Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff und ähnlichem, und sind durchwegs exotherm, so dass die Erhitzungsgeschwindigkeit kritisch ist, und im wesentlichen wird die maximal mögliche Geschwindigkeit eingehalten, bei der die gebildete Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann. Zu schnelles Erhitzen beschleunigt die Reaktion und der Zylinder brennt. Die Erwärmungsgeschwindigkeit wird im wesentlichen durch die Zylinderwand-Dicke, die Dichte der Faserstruktur und den Fasertyp bestimmt.

Um optimale Eigenschaften der Kohlenstoff-Fasern bezüglich Struktur zu erhalten, muss die Voroxydation vollständig sein. Der Vorgang unterliegt Diffusionseinwirkungen, und so hängt er wesentlich vom Faserdurchmesser (Denier) ab. Die Verweilzeit bei der maximalen Temperatur hängt von der Faserstärke (Denier ) ab, und die Zeit für die vollständige Voroxydation kann auf dieser Basis errechnet werden, oder direkt durch Beobachtung des Schrumpfens des Materiales gemessen werden. Der Voroxydationsschritt besteht darin, dass man den Zylinder in Luft oder Sauerstoff auf 140 bis 300 °C, und vorzugsweise auf 170 bis 200 °C mit einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 0,001 bis 10 °Cpro Minute, und vorzugsweise von 0,01 bis 10 °C pro Minute, erwärmt und die maximale Temperatur während 24 bis 100 Stunden aufrechterhält, bevor man auf Zimmertemperatur kühlt. Ein annehmbarer Bereich der Dichte des Zylinders aus carbonisierbaren Fasern ist 10 bis 250 kg/m3, und vorzugsweise 40 bis 100 kg/m3 bei einem Zylinder von 30 bis 300 mm, und vorzugsweise 75 bis 200 mm Aussendurchmesser, und 10 bis 100 mm, und vorzugsweise 25 bis 50 mm, Innendurchmesser bei einer Länge bis zu 10 m. Lange Zylinder können in kürzere Teile zerschnitten werden, bevor sie weiter behandelt werden. Die Geschwindigkeit

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der Temperaturerhöhung, die Maximaltemperatur und die Verweilzeit bei der Maximaltemperatur müssen sorgfältig ausgewählt werden, und zwar relativ zur Grösse und Dichte des Faserzylinders. Der voll voroxydierte Faserzylinder ist schwarz und brüchig, und die Fasern sind schwach und nicht wider- 5 standsfähig.

Der zweite Schritt des Carbonisierungsverfahrens kann ausgeführt werden, indem man den voroxydierten Faserzylinder auf 700 bis 3000 °C, und vorzugsweise auf 900 bis $800 °C, mit etwa einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 35 °C pro Minute, und io vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 10 °C pro Minute, in einer sauerstoff-freien Atmosphäre, beispielsweise Stickstoff oder Argon, erhitzt.

Der endgültie elektrische Widerstand des faserförmigen Materiales im Zylinder wird dadurch bestimmt, bis auf welche 15 Maximaltemperatur man das Material erhitzt hatte. Erhitzen auf Temperaturen oberhalb von 1500 °C in einer inerten Atmosphäre wandelt den Kohlenstoff teilweise oder vollständig in eine stärker graphitische Form um, und reduziert dadurch den Widerstandswert des Materiales und macht es gegenüber 20 Beschädigungen widerstandsfähiger, erhöht jedoch dessen Steifheit. Das Carbonisieren führt zu einer geometrischen Veränderung und zu einer Änderung der Dichte, weil das Fasermaterial eingeht und Gewicht verliert. Beispielsweise kann der Grössenbereich des Kohlenstoffzylinders zwischen 50 und 25 135 mm Aussendurchmesser, 5 bis 10 mm Innendurchmesser und bis 250 mm Länge liegen, wobei die Obergrenze durch die Ofengrösse bedingt ist, und es wird eine Dichte von bis zu 400 kg/m3 erreicht, wenn man den carbonisierten Zylinder aus einem Rohprodukt-Zylinder herstellt, dessen Masse bereits frü- 30 her angegeben worden sind. Obwohl Polyacrylnitril-Fasern bevorzugt sind, können andere synthetische carbonisierbare Fasern, wie zum Beispiel synthetische Cellulosefasern wie zum Beispiel Rayon, und Naturfasern wie zum Beispiel Wolle und Baumwolle, als Ausgangsmaterialien verwendet werden, unter 35 der Voraussetzung dass ein geeignetes Latent-Lösungsmittel angewandt wird, und dass kleinere Änderungen bei den Verarbeitungszeiten und Temperaturen in den verschiedenen Arbeitsschritten der Hitzebehandlung, wie sie oben beschrieben ist, angebracht werden. Anstelle des Aufwickeins des 40 Faservliesstapels auf eine Spindel, wie dies oben beschrieben ist, können auch andere Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Formkörpers angewandt werden. Beispielsweise können kurzgeschnittene carbonisierbare Fasern in einem flüssigen Trägermaterial in einem Kessel suspendiert werden, 45 durch welchen eine feste flüssigkeitspermeable Spindel hin-durchgeführt wird. Durch Absaugen der Flüssigkeit im Inneren der Spindel werden die Fasern auf der Oberfläche der Spindel abgelagert, wodurch man einen Hohlzylinder aus Fasern erhält, welcher carbonisiert werden kann, nachdem man die Fasern 50 gebunden hat. Während die bisher beschriebenen Elemente Ringstruktur aufweisen, kann es vorzuziehen sein, dass das Heizelement andere Formen aufweist, beispielsweise die Form einer flachen Scheibe, bei welcher die Flüssigkeit von einer Seite zur andern fliessen soll. Um den Anschluss der oben 55 erwähnten Elemente an eine Stromspeisung zu ermöglichen, werden Elektroden auf den carbonisierten Körper aufgebracht, und zwar beispielsweise wie dies in der britischen Patentschrift Nr. 1 182 421 beschrieben ist. Die Elemente können auch mit Flüssigkeitsfluss-Kontrollvorrichtungen ausgerüstet werden, m wie dies in der britischen Patentschrift Nr. 1 466 240 beschrieben ist.

Anhand eines Beispieles soll nun die Herstellung eines bevorzugten permeablen Kohlenstoff-Heizelementes beschrieben werden. Die Spezifikationen dieses speziellen permeablen 65 Heizelementes sind gegeben durch ein spezielles Flüssigkeitser-wärmungs-System, in welchem die Wärmeproduktionsleistung, die Flüssigkeitstemperatur am Austritt aus dem Element, die

Flüssigkeitsfluss-Geschwindigkeit und die Art der Flüssigkeit vorgegeben sind, und die Elementgeometrie wird daher durch die Flüssigkeitsfluss-Geschwindigkeit, die Flüssigkeitsviskosität, zusammen mit der Elementmaterialdichte und der Leitfähigkeit des Elementes und der Speisespannung, welche festgelegt sind, bestimmt.

Beispiel

Es ist gefordert, ein permeables Kohlenstoff-Heizelement herzustellen, das folgenden Spezifikationen genügt:

Widerstandswert des Elementes

Wärmeerzeugungsleistung

Elementgeometrie

Innendurchmesser des Elementes

Aussendurchmesser des Elementes

Elementlänge

Einheitlichkeit der

Flüssigkeitstemperatur

Verhältnis Tmax/Tmin

Elementdichte

0,105-0,155 Ohm/cm 2,0-3 kW bei 10-30 V Zylinderring 20-25 mm 35-45 mm 110-130 mm

1,3

110-120 kg/m3

Das Verfahren zur Herstellung dieses Heizelementes erfolgt nach der oben beschriebenen Verfahrensweise. Ein Rohmate-rialzylinder aus carbonisierbaren, mit Latent-Lösungsmittel abgebundenen Fasern wird hergestellt, indem man einen Faserstapel (Vliesstapel) aufrollt, indem man übliche Textilmaschinen anwendet und dadurch einen Zylinder erhält, indem man eine Endlosband-Maschine verwendet, wie sie in der britischen Patentschrift Nr. 1 503 644 beschrieben ist. Nachdem der Zylinder hergestellt worden ist, wird das Latent-Lösungsmittel aktiviert, und die Faser/Faser-Bindungen werden an den Kontaktstellen (Berührungsstellen) gebildet. Der Rohzylinder wird sodann voroxydiert und carbonisiert, und der so erhaltene Koh-lenstoffzylinder wird zur erforderlichen Grösse bearbeitet.

Die Daten zur Herstellung des Rohmaterialzylinders sind die folgenden:

Fasern:

Stärke 4Vz Denier, 63 mm Stapelfasern; Courtelle-Cour-tauld's Acrylfasern (PAN) mit Latent-Lösungsmittel verbindbar.

Latent-Lösungsmittel :

Bondolan «A», cyclisches Tetramethylensulfon von Shell Chemicals - SG 1.26. Das Latent-Lösungsmittel wird den Fasern zugesetzt, bevor das Vlies hergestellt wird. Das Gewicht des nassen Vlieses am Ausgang des Absetzgerätes beträgt 15g/m2.

Herstellung des Vliesstapels:

Ein feuchter Vliesstapel besteht aus vier Schichten nassem Vlies. Der Stapel ist etwa 12 mm hoch, 1,52 m breit und wird auf 5,4 m Länge abgeschnitten und wiegt 500 g. Das Gewicht des nassen Vlieses am Ausgang des Absetzgerätes ist 15 g/m2.

Bei der Herstellung des Vlieses ist der Durchsatz an trockenen Fasern 237 g/Minute, und das Latent-Lösungsmittel wird den Fasern vor der Vliesbildung in einer Geschwindigkeit von 63 g/Minute (27% Zusatz) zugegeben.

Der 5,4 m lange Vliesstapel wird in die Endlosbandrollma-schine eingeführt und auf einer 1,77 m langen Spindel von 27 mm Durchmesser aufgewickelt. Die Geschwindigkeit des Wickelbandes liegt bei 2,42 m pro Minute am Anfang des Aufwickelvorganges und bei 7,26 m pro Minute am Ende. Eine Nachwickelperiode von 60 bis 100 Sekunden wird angewandt, nachdem alles aufgewickelt ist. Die unten liegende Walze wird während dieses Nachwickelschrittes um 6 mm angehoben, und

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8

der Kopfwalzenspalt wird konstant bei 18 mm gehalten.

Der Zylinder wird sodann während 90 Minuten bei einer Temperatur von 125 °C ± 3 °C luftgetrocknet, um die Faser/ Faser-Bindungen herzustellen, und man dreht dabei mit einer Geschwindigkeit von 12 Umdrehungen pro Minute während des Trocknens. Das endgültige Gewicht des aus gebundenen Fasern bestehenden Zylinders ist 308 g und der Durchmesser beträgt 72 mm und die Länge 1250 mm. Die Dichte beträgt 72 kg/m3.

Der Zylinder wird sodann abgelängt und die Teile werden voroxydiert und carbonisiert, und zwar bei Temperaturen von 1000 bis 1200 °C, und die so erhaltenen Kohlenstoffzylinder haben eine Dichte von 103 bis 101 kg/m3 bei einer Carbonisie-rungstemperatur von 1000 bis 1200 °C. Sodann wird aus diesem Körper ein ringförmiges Kohlenstoffelement hergestellt. Ein derartig hergestelltes Element zeigt folgende typische Eigenschaften und Spezifikationen :

Carbonisierungstemperatur, °C

1000

1200

Aussendurchmesser des Elementes, mm

40

Innendurchmesser des Elementes, mm

24

Elementlänge, mm

120

Verhältnis Tmax/Tmin 1,18 1,15

Widerstandswert des Elementes, Ohm/cm 0,154 0,110 Elementdichte, kg/m3 114 108

s Die Anwendung des Latent-Lösungsmittels zur Bewirkung der Bindungen zwischen den Fasern hat in erster Linie den Vorteil, dass es dadurch möglich wird, die Matrix der carbonisierbaren Fasern in die gewünschte Geometrie und Dichte zu bringen. bevor irgendwelche Faser/Faser-Bindungen gebildet wer-io den,jund dass die Fasern in einer festen Lage zueinander sind. Dementsprechend kann eine einheitlichere Struktur erhalten werden, und die Reproduzierbarkeit der Geometrie der Struktur von einer Matrix zur anderen kann wesentlich verbessert werden. Sobald die erwünschte Matrixgeometrie und Dichte i5 erreicht ist, wird das Abbinden bewerkstelligt, indem man Lösungsmittel aktiviert, und die erwünschte Matrixgeometrie und Dichte wird aufgrund der gebildeten Bindungen beibehalten. Da die Aktivierung nur durch Temperatur erfolgt, ist kein Harzimprägnierungsschritt notwendig, wodurch keine Unre-20 gelmässigkeit der Dichte auftritt, die sich dann beim endgültig carbonisierten Formkörper zeigen könnte.

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines flüssigkeitspermeablen elektrischen Widerstands-Heizelementes, dadurch gekennzeichnet. dass man einen flüssigkeitspermeablen Formkörper aus carbonisierbaren Fasern herstellt, auf diese Fasern ein Latent-Lösungsmittel aufbringt, das Latent-Lösungsmittel aktiviert und dadurch die Verbindung der carbonisierbaren Fasern miteinander bewerkstelligt und schliesslich den Formkörper aus verbundenen Fasern carbonisiert.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet. dass man einen flüssigkeitspermeablen Formkörper aus carbonisierbaren Fasern herstellt, in welchem die carbonisierbaren Fasern in unregelmässiger Verteilung vorliegen.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet. dass man das Lösungsmittel auf die carbonisierbaren Fasern aufbringt, bevor man diese zu dem flüssigkeitspermeablen Formkörper verarbeitet, und das Lösungsmittel aktiviert, nachdem der flüssigkeitspermeable Formkörper hergestellt wurde.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet. dass man das Lösungsmittel auf die carbonisierbaren Fasern aufbringt, nachdem man sie zu einem flüssigkeitspermeablen Formkörper verarbeitet hat. und dass das Lösungsmittel aktiviert wird, bevor der Formkörper carbonisiert wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet. dass man das Lösungsmittel teilweise vor und teilweise nach der Verarbeitung der Fasern zum Formkörper aufbringt.
6. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet. dass es die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

a) Herstellung von carbonisierbaren Fasern, welche einen Durchmesser von 3 bis 200 Mikron und eine Stapelfaserlänge im Bereich von 1 bis 250 mm aufweisen :

b) Herstellung eines flüssigkeitspermeablen Formkörpers aus diesen Fasern mit einer mittleren Dichte von 1 bis 250 kg/m3 und einem inneren Hohlraum im Bereich von 75 bis 99?®:

c) Aufbringung eines Latent-Lösungsmittels auf die Fasern, das später diese Fasern anlösen soll :

d) Aktivieren des Lösungsmittels, wodurch die Verbindung der carbonisierbaren Fasern miteinander bewerkstelligt wird:

e) Erhitzen des Formkörpers in einer oxydierenden Umgebung auf eine Temperatur von 140 bis 300 °C mit einer Tempe-raturerhöhungs-Geschwindigkeit zwischen 0.001 bis 10 °€ pro Minute zur Erzeugung eines oxydierten Formkörpers, der eine Dichte im Bereich von 15 bis 400 kg/m3 aufweist : und f) Erhitzen des oxydierten Formkörpers auf eine Temperatur von 700 bis 3000 °C mit einer Geschwindigkeit des Temperaturanstieges von 0.5 bis 50 °C pro Minute in einer im wesentlichen sauerstoff-freien Atmosphäre zur Herstellung eines car-bonisierten Körpers, welcher eine Dichte von bis zu 400 kg/m3 aufweist und ein inneres Hohlraumvolumen im Bereich von 75 bis 98% aufweist.
7. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet. dass der Verfahrensschritt der Herstellung eines flüssigr keitspermeablen Formkörpers aus den Fasern sich wie folgt gestaltet:

Herstellung einer lockeren, unverfestigten Watte aus Fasern, welche ein Flächengewicht von 10 bis 500 g/m2 aufweist. und Aufrollen der Watte auf eine Spindel in einer Wik-kelmaschine. ohne dass Zug angewandt wird, während man die mittlere Raumdichte des aufgewickelten Körpers durch Einstellung der Aufwickelbedingungen, die auf die Watte ausgeübt werden, einregelt.
8. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet. dass die Fasern Polyacrylnitrilfasern oder Copolymere von Polyacrylnitrii sind, und dass das Latent-Lösungsmittel ein cyciisches Tetramethylensulfon ist. welches thermisch aktiviert wird, indem man die Fasern in Luft auf eine Temperatur von

110 °C bis t50 °C erhitzt.
9. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet. dass das verwendete Latent-Lösungsmittel ein Propylencar-bonat ist.

5 10. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet. dass das verwendete Latent-Lösungsmittel ein disub-stituiertes Formamid ist,

IL Verfahren nach Patentanspruch 10. dadurch gekennzeichnet. dass das Latent-Lösungsmittel Bis-eyanoäthylform-;<i amicTist. _

. 12. Verfahren nach einem der Patentansprüche 7 bis. 11. dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwiekelbedingtmgen in: -der Weise eingeregelt werden, dass man eine einheitliche Dichte in Radial- und Umfangs-Richtung im-aufgewickelten 15 Formkörper erhält, bevor man die Fasern des Formkörpers miteinander verbindet.
13. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1 hergestelltes flüssigkeitspermeables elektrisches Widerstands-Heizelement,