DE1286952B - Verwendung eines Schichtstoffes aus Graphit - Google Patents

Verwendung eines Schichtstoffes aus Graphit

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DE1286952B
DE1286952B DE1961U0008320 DEU0008320A DE1286952B DE 1286952 B DE1286952 B DE 1286952B DE 1961U0008320 DE1961U0008320 DE 1961U0008320 DE U0008320 A DEU0008320 A DE U0008320A DE 1286952 B DE1286952 B DE 1286952B
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heating
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stacking
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Mcghee Kenneth Burr
Stroup Robert Charles
Gibson David Ward
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Description

1 2
ψ Die Erfindung betrifft die Verwendung eines ganz oder aus chemisch behandelter Cellulose, ζ. B. Reyon
aus Graphit bestehenden Schichtstoffes als flexibler oder Viskose, verwendet werden.
Werkstoff für Gegenstände hoher mechanischer Festig- Die erfindungsgemäßen Schichtstoffe lassen sich
keit und Hitzebeständigkeit. entweder durch Stapelung oder durch Formung her-
Graphit ist ein Material, das ein guter Leiter von 5 stellen.
Wärme und Elektrizität ist, gegen hohe Temperaturen Bei der praktischen Durchführung des Stapeins wird
äußerst beständig ist und dem Angriff der meisten eine Bahn aus Graphitgewebe mit einem kohlenstoff-
Chemikalien hohen Widerstand leitest. Demgemäß ist haltigen Bindemittel bestrichen oder bespritzt, mit einer
Graphit ein äußerst wichtiges und brauchbares Mate- weiteren Bahn aus Graphitgewebe bedeckt usw., bis
rial für die mannigfaltigsten industriellen Zwecke. io die gewünschte Dicke des Stapels erreicht ist. Der koh-
Gegenstände aus synthetischem Graphit haben zu lenstoffhaltige Binder wird dann bei einer Temperatur
unzähligen verschiedenen Anwendungen geführt. Bei ausgehärtet, die von dem speziell verwendeten Binder
dem immer steigenden Bedarf für hochtemperaturbe- abhängt, wobei sich das Schichtgebilde unter einem
ständige Stoffe wird heutzutage Graphit in weitem Um- leichten Stapelungsdruck in der Größenordnung von
fang in der Industrie und für militärische Zwecke ge- 15 etwa 0,7 bis 3,5 kg/cm2 befindet. Nach dem Aushärten
braucht. Bei gewissen Spezialanwendungen zeigen her- wird das Schichtgebilde bei einer Temperatur bis zu
kömmliche Graphitgegenstände jedoch einige un- 900° C in einer reduzierenden oder inerten Atmo-
vermeidbare Nachteile, von denen die meisten durch Sphäre gebacken, um den Binder zu verkohlen. Der
das Herstellungsverfahren bedingt sind. Beispielsweise entstandene kohlehaltige Formkörper wird dann in
verhindert die verhältnismäßig hohe Dichte von nach 30 einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre bei
üblichen Verfahren hergestelltem, künstlichem Graphit 2900° C in Graphit übergeführt,
dessen Gebrauch für Anwendungen bei hoher Tem- Ein spezielles Beispiel dieser Ausführungsform der
peratur, wo ein außergewöhnlich leichtes Material er- Erfindung ist folgendes:
forderlich ist, das gegen Wärmeschock beständig ist. Mehrere Bahnen aus Graphitgewebe wurden mit Außerdem schließen die isotropen elektrischen Eigen- 25 einem kohlenstoffhaltigen Binder besprüht, der im schäften eines solchen Materials eine maximale Wirk- wesentlichen aus einer Mischung von hydrierten Monosamkeit bei gewissen elektrischen Spezialanwendungen und Difurfurylketonen besteht. Die besprühten Bahaus, wo ein höherer Grad von Anisotropie gewünscht nen wurden eine auf die andere bis zu einer Höhe von wird, wie z. B. bei Bürsten und Scheiben elektrischer etwa 9,5 cm gestapelt. Der Stapel wurde mit einem Widerstände. Es wäre ferner möglich, Graphit für wei- 30 Druck zwischen etwa 0,9 und 3,0 kg/cm2 beaufschlagt, tere Zwecke bei höheren Temperaturen zu verwen- worauf der Binder bei einer Temperatur von 165° C den, wenn er nachgiebiger und zusammendrückbar 2 Stunden lang ausgehärtet wurde. Nach dem Auswäre, härten wurde das Schichtgebilde entspannt, in Koks
Es ist schon vorgeschlagen worden, Schichtkörper gepackt, dann bei einer Temperatursteigerung von aus Graphit, die durch Überziehen von Bahnen aus 35 10° C stündlich auf 400° C, anschließend bei einer Tem-
Graphitgewebe mit einem kohlenstoffhaltigen Binde- peratursteigerung von 60° C stündlich auf 900° C er-
mittel, Übereinanderstapeln der so behandelten Bah- hitzt und schließlich bei 2900° C in Graphit über-
nen, Erwärmen des Stapels unter Druck zur Aushär- geführt. Die Biegefestigkeit der so hergestellten Schicht-
tung des Bindemittels und Erhitzen in einer nichtoxy- stoffe liegt bei etwa 100 kg/cm2, dierenden Atmosphäre auf eine Temperatur bis 2900° C 40 Bei dem Verkohlen in Formen werden Bahnen aus
zur Überführung des verkohlten Bindemittels in Gra- Graphitgewebe mit einem geeigneten kohlenstoffhalti-
phit hergestellt sind, als Träger für spaltbares Material gen Binder bestrichen oder bespritzt und eine über die
zu verwenden. Dieser Vorschlag sagt nichts darüber andere in einer Form zu einer gewünschten Höhe ge-
aus, ob derartige Schichtstoffe ohne spaltbares Mate- setzt. Das Schichtgebilde wird hierauf bei einem rial als flexible Werkstoffe für Gegenstände hoher me- 45 Druck von etwa 150 bis 300 kg/cm2 durch Erwärmen
chanischer Festigkeit und Hitzebeständigkeit verwen- ausgehärtet. Nach dem Aushärten wird das harzhaltige
det werden können. Schichtgebilde in derselben Weise, wie oben bei der
Erfindungsgemäß wird als flexibler Werkstoff für Stapelungstechnik beschrieben, gebacken und gra-
Gegenstände hoher mechanischer Festigkeit und Hitze- phitiert.
beständigkeit ein ganz aus Graphit bestehender Schicht- 50 Ein spezielles Beispiel dieser Ausführungsform der
stoff verwendet, der durch Überziehen von Bahnen aus neuen Erfindung ist folgendes:
Graphitgewebe mit einem kohlenstoffhaltigen Binde- Mehrere Bahnen aus Graphitgewebe wurden mit
mittel, Übereinanderstapeln der so behandelten Bahnen, einem kohlenstoffhaltigen Binder bestrichen, der
Erwärmen des Stapels unter Druck zur Aushärtung des 25 Gewichtsprozent Furfurol, 25 Gewichtsprozent
Bindemittels, und Erhitzen in einer nicht oxydierenden 55 Furfurylakohol und 50 Gewichtsprozent Koksmehl
Atmosphäre zur Überführung des verkohlten Binde- enthielt, eine über die andere in eine Form gesetzt und
mittels in Graphit hergestellt ist. dann 10 Minuten lang bei einem Druck von etwa 150
Vorzugsweise verwendet man einen Schichtstoff, der bis 300 kg/cm2 gepreßt. Der Binder wurde hierauf
eine Dichte von weniger als etwa 1,34 g/cm3 hat. unter demselben Druck 10 Minuten lang bei 130°C
Ein in der beschriebenen Art hergestellter Schicht- 60 gehärtet. Nach dem Härten wurden diese Schichtstoff hat eine Dichte von etwa 1,00 bis 1,34 g/cm3 und gebilde in derselben Weise, wie oben bei der Stapehat so erwünschte Eigenschaften, wie niedrige Wärme- lungstechnik beschrieben, gebacken und graphitiert. ausdehnung, guten Stoßwiderstand, hohe Festigkeit, Die Biegefestigkeit der so hergestellten Schichtgebilde und eine deutliche elektrische Anisotropie, d. h. der liegt bei etwa 120 kg/cm8.
elektrische Widerstand in der Längsrichtung ist fünf- 65 Es sei bemerkt, daß dieselben Bindemittel bei der
mal größer als in der Querrichtung. Stapelungs- und bei der Formgebungstechnik an-
Zur Herstellung der Bahnen aus Graphitgewebe gewendet werden können und daß der beste Binder
können beispielsweise Stoffe aus natürlicher Cellulose derjenige ist, welcher die größte Menge carbonisier-
baren Kokses bildet. Weitere zweckentsprechende Binder für die praktische Durchführung der neuen Erfindung sind z. B. Phenolformaldehydharze, Silikonharze und Silikatzeniente.
Die nachfolgende Tabelle enthält die durchschnittliche scheinbare Dichte und den spezifischen Widerstand von aus künstlichem Graphit bestehenden Schichtstoffen, die erfindungsgemäß verwendet werden können. Zum Vergleich sind die Durchschnittswerte für herkömmlich gefertigte Graphitstoffe angegeben. Die Tabelle enthält auch Angaben über die Änderung des Young-Moduls bei thermischem Schock. In allen Fällen wurde der Modul durch die Schallmethode gemessen, bevor und nachdem das Material in Stickstoff auf 20000C erwärmt und anschließend in Wasser von 21° C eingetaucht worden war.
Herstellung der Graphitkörper Scheinbare
Dichte
g/cm3 		Spezifischer
Widerstand
Ohm/cm
längs j quer		 0,00635
0,00125
0,014
0,014		 Ver
hältnis
l/g		 Young
kg/
vor dem
Schock		 -Modul
cm2
nach dem
Schock		 Ände
rung
%
1. aus Ruß 1,53
1,56
1,00
1,34		 0,00635
0,00075
0,003
0,003		 1:1
1:1,7
1:4,7
1:4,7		 0,069 · 105
1,73 -10s
0,073 · 105
0,073 · 106 		0,058 · 105
1,37 -105
0,072 · 105
0,072 · 105 		16
21
1
1
2. aus Petroleumkoks
3. aus Graphitgewebe durch Stapeln
4. aus Graphitgewebe in Formen ..
Die Tabelle zeigt, daß die Dichte des künstlichen Graphits, der nach der Erfindung verwendet werden kann, merklich niedriger ist, als die Dichte von anderem künstlichen Graphit. Höchst bezeichnend hat der erfindungsgemäß zu verwendende künstliche Graphit eine bemerkenswerte elektrische Anisotropie (der elekirische Widerstand ist in der Längsrichtung fünfmal größer als in der Querrichtung), während der übliche künstliche Graphit elektrisch isotrop ist. Die Fähigkeit des erfindungsgemäß zu verwendenden Schichtstoffes nach der Erfindung, einem Wärmeschock zu widerstehen, ist der Tabelle gut zu entnehmen, wobei die äußerst kleine Änderung des Young-Moduls, verglichen mit den merklichen Änderungen bei den üblichen Graphiten, auffällt.
Der beschriebene Werkstoff eignet sich für die Fertigung von leichten, wärmebeständigen Teilen für Fernlenkgeschosse und Raketenantriebe. Außerdem eignet er sich für die Fertigung von Anoden und Gittern elektronischer Vorrichtungen, die längs unterschiedlicher Achsen im wesentlichen unterschiedliche elektrische Eigenschaften haben müssen. Sodann ist diese Form des künstlichen Graphits für die Fertigung von Graphitkörpern ideal, die korrosions- und wärme-
40 schockbeständig sein müssen und außerdem gut biegsam sein müssen, z. B. für die Fertigung verschiedener Graphitmembranen, Brechscheiben und von Teilen, die auf Zug beansprucht werden. Bei Anwendungen, die größte Festigkeit und geringstes Gewicht erfordern, ist eine bewellte oder honigwabenartige Form des künstlichen Graphits in besonders hohem Grade nützlich.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verwendung eines ganz aus Graphit bestehenden Schichtstoffes, der durch Überziehen von Bahnen aus Graphitgewebe mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel, Übereinanderstapeln der so behandelten Bahnen, Erwärmen des Stapels unter Druck zur Aushärtung des Bindemittels und Erhitzen in einer nichtoxydierenden Atmosphäre auf eine Temperatur bis 29000C zur Überführung des verkohlten Bindemittels in Graphit hergestellt ist, als flexibler Werkstoff für Gegenstände hoher mechanischer Festigkeit und Hitzebeständigkeit.
2. Verwendung eines Schichtstoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Dichte von weniger als etwa 1,34 g/cm3 hat.
DE1961U0008320 1960-09-07 1961-09-06 Verwendung eines Schichtstoffes aus Graphit Pending DE1286952B (de)

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DE1961U0008320 Pending DE1286952B (de) 1960-09-07 1961-09-06 Verwendung eines Schichtstoffes aus Graphit

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