CS263069B1

CS263069B1 - A method for producing a carbon foam material

Info

Publication number: CS263069B1
Application number: CS876323A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Ing Potocek; Josef Konecny; Milan Burket
Original assignee: Jaroslav Ing Potocek; Josef Konecny; Milan Burket
Priority date: 1987-08-31
Filing date: 1987-08-31
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS632387A1

Abstract

Řízenou karbonizací pěnové fenolfoi·- raaldehydové hmoty do teploty 2500 °C ve vakuu se vyrobí uhlíkový pěnový materiál o měrné hmotnosti 0,03 až 0,07 g/cnr, pevnosti v tlaku 2 až 6 MPa a tepelné vodivosti menší než 0,2 W/m K. Takto vyrobená tepelněizolační hmota je použitelná pro vakuová peoe a pro neoxidační agresivní prostředí.Controlled carbonization of the phenolphaldehyde foam foam to a temperature of 2500 ° C under vacuum produces a carbon foam material having a specific gravity of 0.03 to 0.07 g / cm 2, a compressive strength of 2 to 6 MPa and a thermal conductivity of less than 0.2 W The thermal insulation material thus produced is applicable to vacuum peoe and to non-oxidative aggressive environments.

Description

Vynález řeší způsob výroby uhlíkového pěnového materiálu, který může být použitý jako tepelně izolační materiál ve vakuu nebo v atmosféře inertních plynů do 3000°C.The present invention provides a process for producing carbon foam material which can be used as a heat insulating material in a vacuum or inert gas atmosphere up to 3000 ° C.

Jako tepelně izolačního materiálu ve vakuu nebo v atmosféře inertních plynů do 3000°C se používá uhlíková plst nebo uhlíková vata, která se vyrábí z vláken, které jsou bud z viskozy, nebo polyaminonitrilu, které se nejdřív částečně oxiduji, potom karbonizují a dále zpracovávají na konečný výrobek běžnými způsoby. Nevýhodou těchto materiálů je jejich náročná technologie výroby.As thermal insulation material in vacuum or inert gas atmosphere up to 3000 ° C, carbon felt or carbon wool is used, which is made of fibers that are either viscose or polyaminonitrile, which are first partially oxidized, then carbonized and further processed into the final product by conventional means. The disadvantage of these materials is their demanding production technology.

Pro méně náročné použití je možné jako izolačního materiálu do 3000°C použit uhlíkové drtě nebo sazí. Jejich výhodou je jednoduchá výroba, ale nevýhodou je značně omezené technické použití a znečištění pracovního prostoru.For less demanding applications, carbon debris or carbon black can be used as insulation material up to 3000 ° C. Their advantage is ease of manufacture, but the disadvantage is the very limited technical use and contamination of the work area.

Společným znakem uvedených tepelně izolačních materiálů založených na bázi uhlíku je jejich nízká měrná hmotnost, která je u jednotlivých druhů následující:A common feature of these carbon-based thermal insulation materials is their low specific gravity, which is as follows:

saze ~ 0,29 g/cm| uhlíková drť 0,40 g/cni uhlíková plsť 0,09 g/cm³ carbon black ~ 0.29 g / cm | carbon pulp 0,40 g / cni carbon felt 0,09 g / cm ³

V současné době je v tuzemsku znám způsob výroby uhlíkového pěnového materiálu podle AO 231 762, jehož podstatou je vypalování pěnové fenolformaldehydové živice aktivované tenzidem v uhlíkovém zásypu o velikosti zrn max. 2 mm postupným řízeným stoupáním teploty.A method of producing carbon foam according to AO 231 762 is currently known in the Czech Republic.

Tímto způsobem se získá materiál následujících vlastností:In this way a material of the following properties is obtained:

Měrná hmotnost 0,07 až 0,3 g/cm³ Specific gravity 0.07 to 0.3 g / cm ³

Pevnost v tlaku 6 až 2 MPaCompressive strength 6 to 2 MPa

Měrný el. odpor 500 až 700^tn/mMěrný el. resistance 500 to 700 µm / m

-2265 069-2265 069

Velikost pórů 0,05 až 0,5 mmPore size 0.05 to 0.5 mm

Tepelná vodivost 0,2 W/mKThermal conductivity 0,2 W / mK

Popel max.3,O %Ash max.3, 0%

Nárůst teploty při vypalováni má následující průběh:The increase in firing temperature is as follows:

od 20 do 100°C from 20 to 100 ° C max.50°C za 50 ° C max hodinu hour od 101 do 150°C from 101 to 150 ° C max.3°C za max hodinu hour od 151 do 300°C from 151 to 300 ° C max.4°C za max hodinu hour od 301 do 500°C from 301 to 500 ° C max 8°C za max hodinu hour od 501 do 1000°C from 501 to 1000 ° C max.20°C za 20 ° C max hodinu hour

Při vypalování na vyšší teplotu je uhlíková pěna vypalována následujícím způsobem:When firing to a higher temperature, the carbon foam is fired as follows:

od 20 do 1000°C from 20 to 1000 ° C max·500°C za hodinu max · 500 ° C per hour od 1001 do 1500°C from 1001 to 1500 ° C max.300°C za hodinu max.300 ° C per hour od 1501 do 2500°C from 1501 to 2500 ° C max. 500°C za hodinu max. 500 ° C per hour

Uvedený způsob výroby je časově náročný, nebot vypálení pěny do teploty 1000°C trvá přibližně 105 hodin. Materiál vyráběný tímto způsobem je v tuzemsku nedostupný, protože jeho výrobou se žádná organizace nezabývá.The production process is time-consuming, since it takes approximately 105 hours for the foam to burn up to 1000 ° C. Material produced in this way is unavailable in the Czech Republic because its organization is not involved in its production.

Uvedené nevýhody odstraňuje použití uhlíkového pěnového materiálu, vyrobeného podle tohoto vynálezu, jehož podstatou je vypalování pěnové fenolformaldehydové živice aktivované tenzidem ve vakuu postupným řízením teploty. Při vypalováním tímto způsobem se zkrátí doba zpracování přibližně desetkrát a materiál je vypálen přímo na požadovanou pracovní teplotu. Další výhodou je, že vypálení lze provést ve vakuových pecích, které jsou běžně k dispozici. Získaný materiál je svými vlastnostmi a způsobem použití zcela rovnocený s materiálem vyráběným podle AO 231 762. Při tomto způsobu výroby odpadá nutnost odplynění materiálu ve vakuu před jeho použitím.These disadvantages are overcome by the use of the carbon foam material produced according to the present invention, which is based on the baking of the surfactant-activated phenol-formaldehyde resin under vacuum by gradual temperature control. When fired in this way, the processing time is reduced by approximately ten times and the material is fired directly to the desired working temperature. A further advantage is that the firing can be carried out in vacuum furnaces which are commercially available. The material obtained is, by its properties and method of use, completely equal to the material produced according to AO 231 762. In this method of production, the need for degassing of the material under vacuum before its use is eliminated.

PříkladExample

Pěnový fenolformaldehydový materiál se připraví podle AO 128 582. Rozřeže se na desky požadovaných rozměrů vzhledem ke způsobu použití a vloží se na vsázkový stolek vakuové pece a vypaluje se touto křivkou:The phenol-formaldehyde foam material is prepared according to AO 128 582. It is cut into plates of the required dimensions according to the method of use and placed on a batch furnace of a vacuum furnace and fired using the following curve:

-3265 069 «£ 250°C-3265 069 £ £ 250 ° C

251 «£ 1000°C251 DEG-1000 DEG

1001 <£ 1500°C1001 < 1500 ° C

1501 2500°C max l00°C/hj: max 25O°C/h! max 300°C/hl max 500°C/hj1501 2500 ° C max 100 ° C / hj: max 25 ° C / h! max 300 ° C / hl max 500 ° C / hj

V průběhu vypalování nesmí stoupnout tlak nad hodnotu přibližně 100 Pa z důvodu neznečištění komory.During firing, the pressure must not rise above approximately 100 Pa because the chamber is not dirty.

Takto vyrobený uhlíkový pěnový materiál má tyto vlastnosti: Měrná hmotnost ~The carbon foam material thus produced has the following characteristics: Specific gravity ~

Pevnost v tlaku Měrný el. odpor Velikost pórů PopelCompressive strength Specific el. resistance Pore size Ash

Tepelná vodivostThermal conductivity

0,06 g/cm*0.06 g / cm *

MPa 7Q0p, Λ/ta 0,05 až 0,5 mm 2,7 %MPa 7Q0p, Λ / t and 0.05 to 0.5 mm 2.7%

0,2 W/mK0.2 W / mK

Uvedené vlastnosti jsou pouze orientační a značně se liší v závislosti na max. teplotě, na kterou byl materiál vypálen.The stated properties are only approximate and vary considerably depending on the maximum temperature at which the material was fired.

pěnové ný tím stoupáním:foam by the climb:

od oč oči od 1 301 čo 2 500 °Cfrom eyes to 1,301 or 2,500 ° C

Claims

A method for producing a carbon foam material by firing a surfactant-activated phenol-formaldehyde resin, characterized in that the resin is fired under vacuum to a temperature as follows:

20 what 251 to 001 to

250 ° C 1000 ° C 1500 ° C

max. 100 ALIGN! Noc: 2 ° C for hour max. 250 Noc: 2 ° C for hour max. 300 Noc: 2 ° C for hod inu max. 500 Noc: 2 ° C for hour