DE19517911A1 - Verfahren zum Umwandeln von aus Polyacrylnitrilfasern bestehenden mehrdimensionalen flächigen Gebilden in den thermisch stabilisierten Zustand - Google Patents
Verfahren zum Umwandeln von aus Polyacrylnitrilfasern bestehenden mehrdimensionalen flächigen Gebilden in den thermisch stabilisierten ZustandInfo
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Description
Die Erfindung betrifft erstens ein Verfahren zum Her
stellen eines aus Kohlenstoff oder überwiegend aus
Kohlenstoff bestehenden aus Fasern aufgebauten, mehr
dimensionalen flächigen Gebildes aus einem aus Polyacryl
nitril oder im wesentlichen aus Polyacrylnitril bestehen
den Ausgangsmaterial, zweitens eine Anlage zur Durch
führung des Verfahrens und einen nach diesem Verfahren
hergestellten Filz.
Hauptsächlich oder ganz aus Kohlenstoff bestehende, aus
Fasern aufgebaute, mehrdimensionale flächige Gebilde wie
beispielsweise Gewebe, Gestricke, Gelege, Filze oder
Vliese, die auf organische Polymere wie z. B. Zellulose,
Wolle, Kunstharze, Pech oder Polyacrylnitril zurückgehen,
werden auf den unterschiedlichsten Gebieten verwendet. Man
findet sie, um nur einige Anwendungen zu nennen, als
flammhemmende Textilien in Fahrzeugsitzen oder Arbeits
schutzmitteln, als Isoliermaterial, das unter Schutzgas
bis zu höchsten Temperaturen eingesetzt werden kann, als
korrosionsbeständiges Filtermaterial, je nach Qualität als
elektrisch leitfähige oder isolierende Substrate oder als
Ausgangsmaterialien für Verbundwerkstoffe. Eine Mindest
anforderung für die hier beschriebenen Materialien ist es,
daß die Fasern, aus denen sie aufgebaut sind, zu irgend
einem Zeitpunkt durch eine thermische Behandlung un
schmelzbar gemacht worden sind und daß dabei trotz der in
ihnen vorgegangenen Veränderungen die Faserstruktur
erhalten geblieben ist. Diese thermische Behandlung wird
als Oxidation oder Stabilisierung bezeichnet. Sie wird
unter Mitwirkung von Oxidationsmitteln durchgeführt und
sollte so geleitet werden, daß die Fasern des eingesetzten
textilen Gebildes bestimmte Eigenschaften erhalten. Aus
Gründen der rationellen Herstellung wäre es wünschenswert,
diesen Stabilisierungsvorgang an ganzen Materialbahnen und
zwar in kontinuierlicher Fahrweise auszuführen. Bei
einigen Typen wie z. B. textilen Materialien aus Cellulose
ist dies heute bereits möglich. Bei aus Fasern aufge
bauten, mehrdimensionalen flächigen Gebilden auf der Basis
von Polyacrylnitril, im folgenden PAN genannt, läßt sich
eine Stabilisierung von Bahnen im kontinuierlichen Betrieb
bis jetzt nicht wirtschaftlich durchführen und auch das
diskontinuierliche Stabilisieren nicht ganz dünner
Materialbahnen oder -Stücke ist problematisch. Thermisch
stabilisierte aus Fasern aufgebaute, mehrdimensionale
flächige Gebilde auf Basis von Polyacrylnitril werden
deshalb bis heute durch ein vergleichsweise aufwendiges
Verfahren hergestellt, indem man zuerst die PAN-Fasern als
solche thermisch stabilisiert, d. h. unschmelzbar macht und
dann die stabilisierten Fasern zu den verschiedenen mehr
dimensionalen flächigen Fasergebilden weiterverarbeitet.
Im Falle von Filzen müssen dazu die thermisch stabili
sierten Fasern erst gekräuselt, danach zu Stapelfasern
geschnitten und es muß dann aus den Stapelfasern in einem
letzten Schritt ein Filz gefertigt werden. Ein solches
Verfahren ist umständlich und aufwendig, weil die
PAN-Fasern beim thermischen Stabilisieren einen Teil ihrer
textilen Eigenschaften verlieren und sich dann schwieriger
zu den verschiedenen textilen Gebilden verarbeiten lassen.
Die Anwendung des Verfahrens ist jedoch notwendig, weil
beim thermischen Stabilisieren in der Faser stark exo
therme Reaktionen ablaufen und es wegen der Behinderung
des Wärmeabtransports beim Stabilisieren ganzer textiler
Lagen oder Bahnen zu einer adiabaten Überhitzung der
Fasern und in deren Folge zum Schmelzen oder Abbrennen der
Fasern kommt. Diese Reaktionen, nämlich die Dehydrierung
des Polymeren unter Einwirkung von Oxidationsmitteln,
speziell von Sauerstoff, seine Cyclisierung zu einem
heteroaromatischen Leiterpolymeren sowie weitergehende
chemische Vernetzungen und unerwünschte aber nicht voll
ständig unterdrückbare unspezifische Oxidationen des
Polymeren laufen parallel ab (siehe z. B. E. Fitzer,
D.J. Müller, Carbon, 13 (1975) S. 63-69) und lassen sich
durch verfahrenstechnische Maßnahmen nur sehr begrenzt
beeinflussen. Aber selbst wenn es gelingt, die Zerstörung
des Fasergerüsts zu verhindern, werden die Fasern bei
nicht optimaler Temperaturführung geschädigt. Eine solche
Schädigung kann z. B. in einer zu starken Versprödung oder
einer zu großen Sauerstoffaufaufnahme mit der Folge hoher
Oxidations- und damit Qualitätsverluste beim nachfolgenden
Carbonisierungsschritt liegen.
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zum direkten überführen von aus Polyacrylnitril
oder im wesentlichen aus Polyacrylnitril bestehenden, aus
Fasern aufgebauten, mehrdimensionalen flächigen Gebilden
wie beispielsweise Geweben, Gestricken, Gewirken, Gelegen,
Filzen, Vliesen in die unschmelzbare, nicht carbonisierte
Form in einem Verfahrensschritt bereitzustellen. Die
Aufgabe bestand insbesondere darin, ein kontinuierlich
arbeitendes Verfahren dieser Art bereitzustellen, das die
Möglichkeit zu einer genauen Regelung der Reaktions
temperaturen in den flächigen Gebilden in Abhängigkeit von
der Zeit bietet. Eine weitere Aufgabe war es, eine Vor
richtung oder Anlage zur Verfügung zu stellen, mit Hilfe
derer das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden
kann. Schließlich war es auch eine Aufgabe der Erfindung,
aus unschmelzbar gemachten aber nicht carbonisierten
Fasern bestehende mehrdimensionale flächige Gebilde
bereitzustellen, die unter Verwendung des neuen Ver
fahrens hergestellt worden sind.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeich
nenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weiteren
Ansprüche enthalten die Lösung der anderen angegebenen
Aufgaben oder Ausgestaltungen der Erfindung. Sie werden
hiermit in den Text der Beschreibung eingeführt.
Der in den Ansprüchen und in der Beschreibung verwendete
Begriff "nicht schmelzbare, nicht carbonisierte Form" von
Fasern oder von aus Fasern bestehenden mehrdimensionalen
flächigen Gebilden ist synonym mit dem Begriff "thermisch
stabilisierte" oder "stabilisierte" Fasern oder aus Fasern
bestehende mehrdimensionale flächige Gebilde und wurde
verwendet, um diese thermische Behandlungsstufe der Fasern
oder flächigen Gebilde klar von denjenigen Stufen zu
unterscheiden, die bei Temperaturen oberhalb 320°C
erreicht werden und die entweder mit "teilcarbonisiert",
"carbonisiert" oder mit "graphitiert" bezeichnet werden.
Für den Begriff "aus Fasern aufgebautes, mehrdimensionales
flächiges Gebildell wird im folgenden der kürzeren Schreib
weise wegen auch der Begriff "Stoffbahn" verwendet.
Zu Beginn des Stabilisierungsvorgangs muß den Filamenten
in der Stoffbahn soviel Wärme zugeführt werden, daß die
beim Stabilisieren ablaufenden Reaktionen gestartet
werden. Vom Zeitpunkt des Starts ab ist die Summe der
Reaktionsenthalpien stark exotherm und die Reaktionen
würden mit der Folge des Schmelzens oder Abbrennens der
Stoffbahn durchgehen, wenn dies nicht die Anwendung
steuernder Maßnahmen verhinderte. Das wesentliche Merkmal
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nun, daß die aus
PAN-Fasern aufgebauten mehrdimensionalen flächigen Gebilde
oder Stoffbahnen während der gesamten, durch den anfäng
lichen Wärmebedarf und den sich daran anschließenden
exothermen Bereich gekennzeichneten thermischen Stabili
sierungsphase von einem in entsprechend angepaßter Weise
temperierten Gas oder Gasgemisch durchströmt wird. In der
Startphase wird dadurch auf die Fasern eine solche Wärme
menge übertragen, daß die Stabilisierungsreaktionen abzu
laufen beginnen. Danach kühlt das Gas die Fasern so weit,
daß die exothermen Reaktionen unter Einhaltung der vor
gegebenen Temperaturen ablaufen und in der Endphase, wenn
die Wärmeentwicklung in den Fasern durch das Abklingen der
Reaktionen nachläßt, wird gegebenenfalls wieder Wärme
zugeführt, um die gewünschte Reaktionstemperatur zu halten
und die Stabilisierung schnell zu Ende zu führen. Während
der gesamten Stabilisierungsphase dient das durchströmende
Gas auch als Medium zum Stofftransport. Es transportiert
Sauerstoff oder Sauerstoffträger an die Fasern und führt
gasförmige Reaktionsprodukte wie z. B. H₂O, CO₂, CO oder
HCN von den Fasern weg. Da die Stoffübergänge zur und von
der Faser diffusionskontrolliert ablaufen, ist es vorteil
haft, mit vergleichsweise großen Strömungsgeschwindig
keiten in der Stoffbahn zu arbeiten, um dünne Phasen
grenzflächen auf den Fasern zu erzielen. Dies kommt auch
dem Erfordernis nach möglichst guten Wärmeübergangsbe
dingungen entgegen.
Für die erfolgreiche Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist eine genaue Erfassung der in der Stoff
bahn herrschenden Temperaturen, die ja Regelgrößen für die
die Stoffbahn durchströmenden und die Temperatur in ihr
regelnden Gase sind, notwendig. Im diskontinuierlichen
Betrieb bereitet dies keine Schwierigkeiten. Es können
Thermoelemente in der Stoffbahn angeordnet werden, mittels
derer gemessen und geregelt wird. Anders ist die Situation
bei der bevorzugt angewandten kontinuierlichen Fahrweise.
Hier muß zur Einstellung und Aufrechterhaltung der
Temperaturen in der Stoffbahn ein indirektes Verfahren
angewandt werden. Dazu wird folgendermaßen vorgegangen: In
einer diskontinuierlich arbeitenden Testapparatur, in der
eine genaue Messung der Temperatur im Inneren des mehr
dimensionalen flächigen Gebildes, z. B. mittels Thermo
elementen möglich ist, wird unter Variation der Parameter
Zusammensetzung, Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit
des Gases zunächst der Temperaturbereich ermittelt, in dem
die gewünschte Qualität des aus Fasern bestehenden mehr
dimensionalen flächigen Gebildes im thermisch stabilisier
ten Zustand erhalten wird. Danach können, falls dies noch
erforderlich ist, unter Vorgabe von als Bezugsgröße dienen
den Temperaturverläufen, die innerhalb des vorher in der
Stoffbahn gemessenen Temperaturbereichs liegen, die für
die korrekte und wirtschaftliche Reaktionsführung not
wendigen abhängigen Größen wie die Temperatur und die
Strömungsgeschwindigkeit und gegebenenfalls der Druck des
durchströmenden Gases festgelegt werden. Die Apparatur zur
Durchführung der genannten Versuche wird an anderer Stelle
in dieser Schrift beschrieben. Diejenigen nach der im
vorstehenden beschriebenen Methode ermittelten Parameter,
die auch in einer kontinuierlich arbeitenden Anlage leicht
gemessen und geregelt werden können und über die die
Einstellung und Aufrechterhaltung des gewünschten
Temperaturprofils in der Stoffbahn bewirkt wird, werden
sodann auf die Produktionsanlage übertragen. Die Über
wachung und Feinregelung der Temperatur der Stoffbahn in
dieser Anlage kann dann, falls das erforderlich sein
sollte, beispielsweise durch Messung der Temperatur
differenz von anströmendem zu aus der Stoffbahn aus
tretendem Gas oder bei dünnen Stoffbahnen durch Messung
der Oberflächentemperatur der Stoffbahn geschehen. Der
Temperaturverlauf während der Stabilisierung kann nach
Beginn der an der Stabilisierung beteiligten Reaktionen
isotherm, von einem bestimmten Temperaturniveau ausgehend
abfallend oder von einem solchen Temperaturniveau
ausgehend ansteigend gesteuert werden. Wo dies notwendig
ist, können auch Kombinationen der drei genannten Typen
von Temperaturverläufen angewendet werden.
Ein wichtiger, besonders die Wirtschaftlichkeit des Ver
fahrens beeinflussender Parameter ist die für die Stabili
sierungsreaktion benötigte Zeit. Natürlich wird immer
angestrebt werden, diese Reaktion in möglichst kurzer Zeit
durchzuführen. Da die erzeugten stabilisierten Stoffbahnen
in Abhängigkeit von ihrem späteren Verwendungszweck
bestimmte Materialkennwerte haben müssen und diese wie
später gezeigt werden wird, stark von den Stabilisierungs
bedingungen abhängen, kann in vielen Fällen nicht mit der
kürzest möglichen Zeit, d. h. mit der höchst möglichen
Temperatur gefahren werden. Es muß eine optimierende
Abstimmung zwischen den Qualitätserfordernissen, dem
Temperaturverlauf und der für die Stabilisierungsreaktion
benötigten Zeit vorgenommen werden.
Nach dem Verfahren können die unterschiedlichsten unter
Verwendung von PAN-Fasern hergestellten Arten von mehr
dimensionalen flächigen Gebilden stabilisiert werden. Die
Unterschiede beziehen sich dabei neben der Dicke der
flächigen Gebilde - es können Gewebe oder Vliese mit einer
Dicke im Bereich von Zehntelmillimetern bis zu Filzen im
Bereich von 10 cm und darüber stabilisiert werden - auch
auf die stoffliche Zusammensetzung - reines PAN oder PAN
mit Copolymeren oder Zusätzen - die Art der Herstellung
der Fasern und Garne - beispielsweise aus Stapelfasern
oder aus Filamenten hergestellte Garne - oder auf die Art
der Herstellung des mehrdimensionalen flächigen Gebildes
und damit die Faseranordnung und die Dichte oder Packung
der Fasern in dem Gebilde wie Weben, Stricken, Knüpfen,
Wirken, Verfilzen, Wirrlagen bilden. Verallgemeinert
betrachtet, können alle aus PAN-Fasern aufgebauten mehr
dimensionalen flächigen Gebilde thermisch stabilisiert
werden, die von Gas durchströmbar sind.
Jede der Qualitäten von flächigen Gebilden hat eine eigene
Stabilisierungscharakteristik und entsprechend muß für
jede dieser Qualitäten die Fahrweise durch Versuche fest
gelegt werden. Die Notwendigkeit für diese Vorgehensweise
soll durch folgende Beispiele verdeutlicht werden: Eine
Stoffbahn, beispielsweise ein Filz, in dem die Fasern sehr
dicht nebeneinander angeordnet sind, weist bei den während
der Stabilisierung ablaufenden Reaktionen eine hohe
Energiedichte auf, ihr Wärmedämmvermögen ist sehr gut und
sie ist vergleichsweise schlecht durchströmbar. Eine zu
schnelle Fahrweise bei zu hohen Temperaturen würde hier zu
Schäden an der Stoffbahn bis zum Durchgehen der Reaktion
führen. Eine dem ersten Anschein nach zwar locker aber aus
sehr dicken Fasern oder aus Faserbündeln aufgebaute
Stoffbahn, beispielsweise ein Gewebe, Gelege oder Gestrick
muß ebenfalls relativ langsam und bei nicht zu hohen
Temperaturen stabilisiert werden, da hier trotz guter
Möglichkeiten zum Wärmean- und Abtransport durch das
strömende Gas ein Überhitzen des Inneren der Fasern oder
Faserbündel vermieden werden muß und die Stabilisierungs
reaktionen wegen ihres diffusionskontrollierten Ablaufs
eine bestimmte Zeit benötigen. Verhältnismäßig unproble
matisch ist dagegen eine dünne Stoffbahn von lockerem
Faseraufbau aus dünnen Fäden, die bei vergleichsweise
hoher Temperatur in kurzer Zeit stabilisiert werden kann.
Die Angabe einer bevorzugten Fahrweise ist in Anbetracht
der vorstehenden Ausführungen schwierig. Wegen der
Bedeutung der Erfindung für hohe Massendurchsätze an
Stoffbahnen ist jedoch immer die Verfahrensweise die
bevorzugte, die bei Einhaltung bestimmter Qualitäts
kriterien für die Stoffbahn die kürzeste Zeit für die
thermische Stabilisierung aufweist.
Statt mit einem Gas oder mit einem einheitlich zusammen
gesetzten Gasgemisch kann das Stabilisieren auch mit Gas
gemischen durchgeführt werden, deren Zusammensetzung sich
während der Stabilisierungsreaktion ändert oder es wird
für einen Teil der Reaktion ein inertes Gas, beispiels
weise Stickstoff oder Argon und für den anderen Teil das
ein Oxidationsmittel enthaltende Gas verwendet. Man kann
auf diese Weise z. B. den Ablauf der an der Stabilisierung
beteiligten Reaktionen gegeneinander verzögern, indem
unter Inertgas zunächst die Dehydrierungs- und Oxidations
reaktionen und damit deren Anteile an der Reaktions
enthalpie in den Fasern unterdrückt und diese Reaktionen
in der zweiten Stufe unter oxidierenden Bedingungen
nachgeholt werden. Im umgekehrten Fall kann man die Fasern
unter oxidierenden Bedingungen zunächst mit Sauerstoff
voroxidieren und beladen und die Reaktionen dann unter
Inertgas in der vorgesehenen Weise zu Ende führen.
Der Temperaturbereich, innerhalb dessen das Stabilisieren
im allgemeinen durchgeführt wird, liegt zwischen 180 und
320, vorzugsweise zwischen 220 und 260°C, wobei diese
Temperaturen als die Temperaturen, die das die Stoffbahn
durchströmende Gas auf der Anströmseite hat, definiert
sind. Die Temperaturen der Einzelfasern in der Stoffbahn
können bei Anwendung der vorgegebenen Gastemperaturen und
ordnungsgemäßem Reaktionsablauf bis maximal 10 K über den
Temperaturen des anströmenden Gases liegen. Je nach
textilem Aufbau der Stoffbahn, Abmessungen sowie der
Gestalt und stofflichen Zusammensetzung der Fasern der
Stoffbahn wird die Stabilisierung innerhalb eines Zeit
raumes im Bereich von 0,5 und 10 Stunden, vorzugsweise
von 0,5 bis 6 Stunden durchgeführt. Natürlich kann die
Stabilisierung auch mit wesentlich längeren Zeiten vor
genommen werden, jedoch wird das Verfahren dann zunehmend
unwirtschaftlich und das flächige Gebilde kann bzw. dessen
Fasern können, z. B. durch zu hohe Sauerstoffaufnahme,
Qualitätseinbußen erleiden.
Für den Ablauf der einen wesentlichen Bestandteil des
Stabilisierungsprozesses bildenden Dehydrierungsreaktion
des PAN-Polymeren ist das Vorhandensein von Sauerstoff
erforderlich. Als Sauerstoffdonatoren kommen alle Sauer
stoff abgebenden, in Gas- oder Dampfform überführbaren
Substanzen, besonders aber molekularer Sauerstoff, Ozon,
Schwefeltrioxid, Stickstoffdioxid bzw. Distickstoff
tetroxid, Distickstoffmonoxid oder Lachgas und Stickstoff
monoxid in Frage. Diese Substanzen werden im allgemeinen
auch in den Fällen wo dies möglich wäre, nicht in reiner
Form, sondern in Mischung mit einem inerten Trägergas
angewandt. Der Anteil der aus Sauerstoff bestehenden oder
Sauerstoff enthaltenden Substanzen liegt dabei bevorzugt
bei 20 Volumenprozent, bezogen auf die Gasmischung gleich
100%. Die besonders bevorzugt angewandte Gasmischung ist
Luft.
An den Stabilisierungsprozeß können sich zur Weiterver
arbeitung der mehrdimensionalen flächigen Gebilde als
zusätzliche, nachgeschaltete Verfahrensschritte das Teil
carbonisieren, das Carbonisieren und das Graphitieren
anschließen. Dazu kann eine oder es können mehrere dieser
zusätzlichen Verfahrensschritte in Anlagen durchgeführt
werden, die an die Oxidationsanlage gekoppelt oder die
Teil dieser Anlage sind. Das Teilcarbonisieren wird in an
sich bekannter Weise im Temperaturbereich von 320 bis
800°C, vorzugsweise von 500 bis 700°C in inerter
Atmosphäre durchgeführt. Bei diesem Verfahrensschritt, der
auch kontinuierlich durchgeführt werden kann, wird der
Kohlenstoffgehalt der Stoffbahnen durch Abgabe von Wasser
stoff, Sauerstoff und Heteroatomen, insbesondere von
Stickstoff, weiter erhöht und der Vernetzungsgrad des
Kohlenstoffgerüsts in den Filamenten vergrößert. Parallel
dazu steigen Flammfestigkeit, Temperatur- und Korrosions
beständigkeit an, wobei die Biegsamkeit der Fasern in der
Stoffbahn weitgehend erhalten bleibt. Teilcarbonisierte
Stoffbahnen können beispielsweise für flammhemmende
Textilien, isolierende Auskleidungen, als Filtermaterial
oder für die Herstellung von Verbundmaterialien ver
wendet werden.
Auf das Teilcarbonisieren kann das Carbonisieren folgen,
das in inerter Atmosphäre im Temperaturbereich von 800
bis 1800°C, vorzugsweise von 800 bis 1400°C durchgeführt
wird. Bei diesem Prozeß, der auch kontinuierlich durchge
führt werden kann, werden die das mehrdimensionale
flächige Gebilde bildenden Fasern vollständig in Kohlen
stoff umgewandelt. Solche mehrdimensionalen flächigen
Gebilde sind unter Schutzgas bis zu höchsten Temperaturen
einsetzbar. Sie sind hervorragend korrosionsbeständig und
haben einen vergleichsweise hohen elektrischen Widerstand.
Deshalb können sie beispielsweise als Filtermaterial oder
als Substratmaterial für katalytische oder elektro
chemische Anwendungen eingesetzt werden. So hergestellte
Filze können z. B. wegen ihrer wärmedämmenden Eigenschaften
auch als Hochtemperaturisolierstoff in nicht oxidierender
Atmosphäre verwendet werden. Hauptanwendungsgebiet carbo
nisierter Stoffbahnen ist jedoch die Herstellung von Ver
bundwerkstoffen, insbesondere von Verbundwerkstoffen mit
Kunstharz- oder Kohlenstoffmatrix.
Die letzte thermische Veredelungsstufe, der die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten mehrdimensio
nalen flächigen Gebilde unterworfen werden können, ist das
Graphitieren, das in inerter Atmosphäre im Temperatur
bereich von 1800 bis ca. 3000°C, vorzugsweise im Bereich
oberhalb von 2000°C durchgeführt wird. Auch dieser Ver
fahrensschritt ist kontinuierlich, beispielsweise mit
einer Anlage gemäß DE-Gebrauchsmuster 72 31 623 durch
führbar.
Jedes der nach einem der beschriebenen Verfahren herge
stellten mehrdimensionalen flächigen Gebilde ist für die
Herstellung von Verbundmaterialien der unterschiedlichsten
Art geeignet. Durch Auswahl der jeweils geeigneten Stoff
bahn- Matrixkombination können in Verbindung mit ent
sprechenden Weiterverarbeitungs- und/oder Veredelungs
schritten wie beispielsweise Carbonisieren, Graphitieren,
Imprägnieren, Beschichten, Silicieren oder Aktivieren für
eine Vielzahl von Anwendungen gezielt Werkstoffe herge
stellt werden.
Das beschriebene Verfahren hat folgende Vorteile:
- - Bei der Herstellung von aus thermisch stabilisierten Fasern auf Basis PAN bestehenden mehrdimensionalen flächigen Gebilden fällt der bisher notwendige Umweg, zuerst PAN-Fasern thermisch zu stabilisieren und dann diese thermisch stabilisierten Fasern, die im Ver gleich zu den nicht stabilisierten Fasern aus PAN wesentlich steifer und damit mechanisch empfindlicher und textil schwerer verarbeitbar sind, zu Stoffbahnen zu verarbeiten, nunmehr weg. Dieser Vorteil ist besonders dort groß, wo die Fasern, wie dies beispiels weise bei der Herstellung von Filzen geschieht, zur Weiterverarbeitung gekräuselt oder/und zu Stapelfasern verarbeitet werden müssen, ehe daraus Stoffbahnen her gestellt werden. Stoffbahnen aus PAN-Fasern können jetzt direkt thermisch stabilisiert werden. Bei dieser Ver fahrensweise ist es von Vorteil, daß die Herstellung von mehrdimensionalen flächigen Gebilden aus PAN-Fasern unproblematisch ist und letztere deshalb in einer Viel zahl von Qualitäten kommerziell verfügbar sind.
- - Das Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden. Dadurch ist es möglich, bezüglich der Verteilung ihrer Stoffeigenschaften gleichmäßigere und damit qualitativ bessere thermisch stabilisierte Stoffbahnen auf Basis PAN wirtschaftlicher herzustellen.
- - Als Folge der gleichmäßigeren Verteilung der Stoff eigenschaften ergeben sich bei der Weiterverarbeitung der Stoffbahnen, insbesondere beim Teilcarbonisieren, Carbonisieren und Graphitieren Verarbeitungsvorteile. Die nach diesen Verarbeitungsstufen erhaltenen Stoff bahnen haben ebenfalls eine bessere Qualität.
Im folgenden wird zunächst die Apparatur zum Ermitteln der
Parameter, mit denen das Verfahren bei kontinuierlicher
Fahrweise gesteuert wird und danach die Anlage zum konti
nuierlichen thermischen Stabilisieren von mehrdimensio
nalen flächigen Gebilden auf Basis von PAN-Fasern bei
spielhaft beschrieben.
Fig. 1 zeigt in schematischer Wiedergabe ein aus zwei
Teilrohren 1, 1′ bestehendes Strömungsrohr mit einem
Innendurchmesser von beispielsweise 12 cm aus einem
temperatur- und temperaturwechselbeständigen Geräteglas
(Duran). Jedes der Teilrohre 1, 1′ hat an der der Mitte
des Strömungsrohres zugewandten Seite einen Flansch 2, 2′,
mit Hilfe dessen die zwei Teilrohre 1, 1′ mit bekannten
Mitteln zum Strömungsrohr zusammengespannt worden sind.
Als Abdichtung ist zwischen die Flansche 2, 2′ eine
Graphit- oder eine temperaturbeständige PTFE-Dichtung 3
eingespannt. Am anderen Ende der Teilrohre 1, 1′ befindet
sich die nicht näher dargestellte Zu- 4 (Teilrohr 1) bzw.
Abführung 5 (Teilrohr 1′) für das das Rohr durchströmende
Gas. Auf der Seite der Gaszuführung befindet sich zu
sätzlich eine nur schematisch wiedergegebene Förder- 17,
Heiz- 6 und Regelvorrichtung für den Gasstrom. In der
Mitte des Strömungsrohres ist eine Scheibe 7 aus der zu
testenden Stoffbahn zusammen mit einem vergleichsweise
grobmaschigen Netz 8 aus dünnem Draht aus Chrom-Nickel-
Stahl (Maschenweite 3 bis 5 mm, Drahtstärke ca. 0,2 mm)
unter Zwischenlegung zweier Ringe aus im Handel verfüg
barem flexiblem Graphit im Flanschbereich zwischen den
Flanschen 2, 2′ eingespannt. Das Drahtnetz 8 unterstützt
die Stoffbahn 7 und verhindert deren Durchbiegen bei
höheren Strömungsdrücken. Zum gleichmäßigen Verteilen des
am Eingang 4 in das Teilrohr 1 eintretenden Gases über den
Querschnitt des Strömungsrohres ist im ersten Drittel des
Teilrohres 1 eine Lochplatte 9 angebracht. Zur Messung der
Werte für die Temperatur, die Strömungsgeschwindigkeit und
den Gasdruck sind im Strömungsrohr folgende Meßstellen
untergebracht:
- - Zwei Stellen zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit im Anströmbereich in Teilrohr 1, in Rohrmitte 10 und in Wandnähe 10′,
- - zwei Stellen zum Messen der Temperatur im Anström bereich in Teilrohr 1, in Rohrmitte 11 und in Wand nähe 11′,
- - eine Stelle zum Messen des Gasdrucks 12 im Anström bereich,
- - zwei Stellen zum Messen der Temperatur in der, bzw. direkt an der Stoffbahn, in der Mitte 13 und im Randbereich 13′,
- - eine Stelle zum Messen des Gasdrucks 14 im Abström bereich hinter der Stoffbahn,
- - zwei Stellen zum Messen der Temperatur im Abström bereich, in Rohrmitte 15 und in Wandnähe 15′,
- - eine Stelle zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit 16 im Abströmbereich.
Am Ende des Ausströmbereichs der Apparatur befindet sich
nach einer nicht dargestellten Gaskühlstrecke ein dreh
zahlregelbarer Ventilator 17′ durch den zur Verbesserung
der Durchströmung der Stoffbahn im Abströmbereich gezielt
ein Differenzdruck zum Druck im Anströmbereich eingeregelt
werden kann.
Fig. 2 gibt in schematischer, nicht maßstabgetreuer Dar
stellung eine Anlage zum kontinuierlichen thermischen
Stabilisieren von mehrdimensionalen flächigen Gebilden
auf Basis von PAN-Fasern wieder. Eine Stoffbahn 18 wird
von einer auf einer Abwickeleinheit 19 befindlichen
Bahnrolle 20 abgewickelt, auf einem Gitterrost 21, vor
zugsweise einem Drahtgitterrost aus dünnen Drähten und mit
Maschen von großer lichter Weite durch einen aus minde
stens einer räumlichen Abteilung 22 bestehenden Ofen 23,
in dem die Bedingungen für die thermische Stabilisierung
aufrechterhalten werden, transportiert und nach dem Ver
lassen des Ofens 23 auf einer Aufwickelvorrichtung 24
aufgewickelt. Zweckmäßigerweise wird der Gitterrost 21
synchron mit der Stoffbahn 18 durch den Ofen 23 bewegt.
Er läuft dazu als Endlosband mit Hilfe von angetriebenen
Rollen 25, 25′ um. Hierbei kann auch nach einem anderen
bekannten Verfahren vorgegangen werden. Beim Durchlaufen
des Ofens 23, das während einer bestimmten vorgegebenen
Zeit geschieht, wird die Stoffbahn 18 von einer bestimm
ten, auf die jeweilige Stabilisierungsaufgabe abgestimmten
Menge Gas, das eine vorgegebene Zusammensetzung und
Temperatur hat, durchströmt. Zur Kontrolle und zur
Regelung der Temperatur- und Strömungsverhältnisse im Ofen
23 sind im Anströmbereich oberhalb der Stoffbahn 18 und im
Abströmbereich unterhalb der Stoffbahn Meßstellen für die
Temperatur (T), für den Gasdruck (p) und für die
Strömungsgeschwindigkeit (v) installiert. Über ent
sprechend geschaltete Regelkreise werden mittels der an
diesen Stellen gemessenen Werte die Heizungen 26 zum
Temperieren des anströmenden Gases, die Ventilatoren 27 im
Anströmbereich für die Erzeugung der gewünschten Gas
strömung und die Ventilatoren 28 im Abströmbereich für den
Abtransport der Gase aus dem Abströmbereich und für die
Aufrechterhaltung des für eine effektive Durchströmung der
Stoffbahn 18 notwendigen Differenzdrucks gesteuert. Zum
Erzeugen einer über den Querschnitt der jeweiligen
Abteilung 22, 22′, 22′′, 22′′′ des Ofens 23 gleichmäßigen
Gasströmung sind Gitter oder Lochbleche 32 vorgesehen. Bei
thermischen Stabilisierungen, die unkritisch sind, bei
spielsweise bei dünneren, leicht durchströmbaren Stoff
bahnen, können die Ventilatoren 28 im Abströmbereich auch
entfallen. Die Messung der Gastemperaturen im Anström- und
im Abströmbereich dient zur Kontrolle der Temperaturver
hältnisse in der Stoffbahn und läßt wichtige Rückschlüsse
auf den korrekten Reaktionsverlauf und die Qualität der
Stoffbahn zu. Bei isothermer Fahrweise mit einem Gas
konstanter Zusammensetzung kann die Unterteilung des Ofens
23 in Abteilungen 22, 22′, 22′′, 22′′′ entfallen. Wenn
jedoch die Stabilisierungsreaktion unter Anwendung
bestimmter Temperaturgradienten oder mit Gasen unter
schiedlicher Zusammensetzung durchgeführt werden soll, muß
der Ofen in Abteilungen 22 unterteilt sein, in denen die
Verfahrensparameter unabhängig von denen anderer Abtei
lungen 22 geregelt werden können. Die Anzahl von vier
Abteilungen 22, 22′, 22′′, 22′′′ ist hier nur beispiel
haft angegeben worden. Je nach verfahrenstechnischen
Erfordernissen kann die Anlage auch weniger oder mehr
Abteilungen 22 enthalten. Da die Stoffbahn 18 stets mit
konstanter Geschwindigkeit durch den Ofen bewegt wird, muß
die Verweilzeit der Stoffbahn 18 in den einzelnen Abtei
lungen 22 durch die Erstreckung, d. h. Breite der Abtei
lungen 22 in Fortbewegungsrichtung der Stoffbahn 18
geregelt werden. Vermischungen der Gasströme benachbarter,
auf gleiche Druckniveaus eingeregelter Kammern 22 werden
neben einem Herabreichen der Trennwände der Abteilungen 22
bis dicht über die Stoffbahn durch Aufrechterhalten eines
im Vergleich zum Druck in den Anströmkammern leichten
Unterdruckes in den Abströmkammern vermieden. Die
Gasdrücke in den Anströmkammern sollten nicht zu stark
voneinander differieren. Eventuell am Ofenein- 29 oder
-Ausgang 30 austretende Gase werden in dort befindlichen
Schleusenkästen 31, 31′ aufgefangen und abgesaugt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs
beispielen, die in Form von Versuchsübersichten in den
Tabellen 1, 2 und 3 wiedergegeben sind, weiter erläutert.
Alle Versuche zum thermischen Stabilisieren wurden ent
weder mit käuflichen Filzen, die aus PAN-Fasern
Dolanit® 10 hergestellt worden waren oder mit aus
PAN-Fasern auf Basis Dolan® 25 bzw. Dolanit® 12 herge
stellten Geweben in einer Technikumsapparatur gemäß
Abb. 1 mit Luft als strömendem Gas durchgeführt. Die
so erhaltenen thermisch stabilisierten mehrdimensionalen
flächigen Gebilde wurden nachfolgend unter einheitlichen
inerten Bedingungen in einem Schachtofen mit einem maxi
malen Temperaturgradienten von 10 K/h während 5 Tagen
carbonisiert. In den Tabellen 1, 2 und 3 sind oben die
das Ausgangsmaterial (PAN-Filz oder PAN-Gewebe) kenn
zeichnenden Daten, danach die Temperatur-/Zeitbedingungen,
unter denen die thermische Stabilisierung durchgeführt
wurde und dann einige kennzeichnende Daten für die
thermisch stabilisierten flächigen Gebilde verzeichnet.
Es schließen sich Angaben über Versuche an, die zeigen,
daß die nach dem Verfahren thermisch stabilisierten mehr
dimensionalen flächigen Gebilde durch nachgeschaltete
Verfahrensschritte, beispielsweise durch Carbonisieren,
weiterveredelt werden können.
Die Versuchsergebnisse zeigen, daß Stoffbahnen unter
schiedlicher Qualitäten auf Basis PAN unter Anwendung
unterschiedlicher Verfahrensbedingungen nach dem im
vorstehenden beschriebenen Verfahren thermisch stabili
siert werden können. Den Versuchsergebnissen ist weiter zu
entnehmen, daß durch Wahl der Verfahrensbedingungen beim
thermischen Stabilisieren die Eigenschaften der produ
zierten, stabilisierten Stoffbahnen beeinflußt werden
können. Dies beweist, daß mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren nach Durchführung einfacher Vorversuche gezielt
aus thermisch behandelten PAN-Fasern bestehende mehr
dimensionale flächige Gebilde mit vorgegebenen Eigen
schaften hergestellt werden können.
Bezugszeichenliste
1, 1′ Teilrohre aus Glas
2, 2′ Flansche an 1, 1′
3 Dichtung
4 Gaszuführung
5 Gasabführung
6 Heiz- und Regelvorrichtung (schematisch)
7 Scheibe aus mehrdimensionalem flächigen Fasergebilde
8 Drahtnetz
9 Lochplatte
10, 10′ Stellen zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit im Anströmbereich
11, 11′ Temperaturmeßstellen im Anströmbereich
12 Gasdruckmeßstelle im Anströmbereich
13, 13′ Temperaturmeßstellen im mehrdimensionalen flächigen Fasergebilde
14 Gasdruckmeßstelle im Abströmbereich
15, 15′ Temperaturmeßstellen im Abströmbereich
16 Stelle zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit im Abströmbereich
17 drehzahlgeregelter Ventilator im Abströmbereich
17′ drehzahlgeregelter Ventilator im Anströmbereich
18 Bahn aus dem mehrdimensionalen flächigen Fasergebilde
19 Abwickeleinheit
20 Rolle aus dem mehrdimensionalen flächigen Fasergebilde
21 Gitterrost
22, 22′, 22′′, 22′′′ Abteilungen des Ofens
23 Ofen
24 Aufwickelvorrichtung
25, 25′ Rollen für den Umlauf des Tragrostes
26, 26′, 26′′, 26′′′ Heizungen für das Gas
27, 27′, 27′′, 27′′′ Ventilatoren im Anströmbereich
28, 28′, 28′′, 28′′′ Ventilatoren im Abströmbereich
29 Ofeneingang
30 Ofenausgang,
31, 31′ Schleusenkästen an 29 und 30
32, 32′, 32′′, 32′′′ Gitter zum Vergleichmäßigen des Gasstromes
2, 2′ Flansche an 1, 1′
3 Dichtung
4 Gaszuführung
5 Gasabführung
6 Heiz- und Regelvorrichtung (schematisch)
7 Scheibe aus mehrdimensionalem flächigen Fasergebilde
8 Drahtnetz
9 Lochplatte
10, 10′ Stellen zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit im Anströmbereich
11, 11′ Temperaturmeßstellen im Anströmbereich
12 Gasdruckmeßstelle im Anströmbereich
13, 13′ Temperaturmeßstellen im mehrdimensionalen flächigen Fasergebilde
14 Gasdruckmeßstelle im Abströmbereich
15, 15′ Temperaturmeßstellen im Abströmbereich
16 Stelle zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit im Abströmbereich
17 drehzahlgeregelter Ventilator im Abströmbereich
17′ drehzahlgeregelter Ventilator im Anströmbereich
18 Bahn aus dem mehrdimensionalen flächigen Fasergebilde
19 Abwickeleinheit
20 Rolle aus dem mehrdimensionalen flächigen Fasergebilde
21 Gitterrost
22, 22′, 22′′, 22′′′ Abteilungen des Ofens
23 Ofen
24 Aufwickelvorrichtung
25, 25′ Rollen für den Umlauf des Tragrostes
26, 26′, 26′′, 26′′′ Heizungen für das Gas
27, 27′, 27′′, 27′′′ Ventilatoren im Anströmbereich
28, 28′, 28′′, 28′′′ Ventilatoren im Abströmbereich
29 Ofeneingang
30 Ofenausgang,
31, 31′ Schleusenkästen an 29 und 30
32, 32′, 32′′, 32′′′ Gitter zum Vergleichmäßigen des Gasstromes
Claims (18)
1. Verfahren zum Herstellen eines aus Kohlenstoff oder
überwiegend aus Kohlenstoff bestehenden, aus Fasern
aufgebauten mehrdimensionalen flächigen Gebildes aus
einem aus Polyacrylnitril oder im wesentlichen aus
Polyacrylnitril bestehenden Ausgangsmaterial,
dadurch gekennzeichnet, daß
das aus Fasern aus Polyacrylnitril oder im wesent
lichen aus Polyacrylnitril bestehende mehrdimensionale
flächige Gebilde zum Überführen in die nicht schmelz
bare, nicht carbonisierte Form unter Erhalt seiner
textilen Struktur mit einem auf Temperaturen im
Bereich von 180 bis 320°C erhitzten, eine Sauerstoff
abgebende Substanz enthaltenden Gas während einer Zeit
von wenigstens 0,5 und höchstens 10 Stunden durch
strömt wird, wobei die das flächige Gebilde durch
strömende Gasmenge so geregelt ist, daß einerseits
in dem flächigen Gebilde stets die Temperaturen auf
rechterhalten werden, die für den Ablauf der thermi
schen Stabilisierung der Polyacrylnitril- oder im
wesentlichen aus Polyacrylnitril bestehenden Fasern
notwendigen chemischen Reaktionen erforderlich sind
und andererseits eine schädliche Überhitzung dieser
Fasern in dem flächigen Gebilde nicht eintritt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
zum Durchströmen des aus Fasern aufgebauten mehr
dimensionalen flächigen Gebildes ein ein Oxidations
mittel aus der Gruppe Sauerstoff, Ozon, SO₃, NO₂, N₂O,
NO enthaltendes Gas verwendet wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Überführen des aus
dem organischen Polymeren bestehenden mehrdimensionalen
flächigen Gebildes in die nicht schmelzbare, nicht
carbonisierte Form Luft als Oxidationsmittel verwendet
wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das aus dem organischen Polymeren bestehende mehr
dimensionale flächige Gebilde zum Überführen in die
nicht schmelzbare, nicht carbonisierte Form zuerst mit
einem auf Temperaturen im Bereich von 180 bis 320°C
erhitzten, inerten Gas und danach mit einem ein
Oxidationsmittel enthaltenden Gas, das Temperaturen im
Bereich von 180 bis 320°C aufweist, durchströmt wird.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das aus dem organischen Polymeren bestehende mehr
dimensionale flächige Gebilde zum Überführen in die
nicht schmelzbare, nicht carbonisierte Form zuerst mit
einem auf Temperaturen im Bereich von 180 bis 320°C
erhitzten, ein Oxidationsmittel enthaltenden Gas und
danach mit einem inerten Gas, das Temperaturen im
Bereich von 180 bis 320°C aufweist, durchströmt wird.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das aus dem organischen Polymeren bestehende mehr
dimensionale flächige Gebilde beim Überführen in die
nicht schmelzbare, nicht carbonisierte Form mit
mindestens einem Gas durchströmt wird, das Temperaturen
im Bereich von 220 bis 260°C aufweist.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das aus dem organischen Polymeren bestehende mehr
dimensionale flächige Gebilde beim Überführen in die
nicht schmelzbare, nicht carbonisierte Form während
eines Zeitraumes im Bereich von 0,5 bis 6 Stunden mit
mindestens einem auf Temperaturen im Bereich von
180 bis 320°C erhitzten Gas durchströmt wird.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
es kontinuierlich durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
das in die nicht schmelzbare, nicht carbonisierte Form
überführte mehrdimensionale flächige Gebilde zusätz
lich bei Temperaturen im Bereich von 320 bis 800°C
unter nicht oxidierenden Bedingungen teilcarbonisiert
wird.
10. Verfahren nach Patentanspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
das in die nicht schmelzbare, nicht carbonisierte Form
überführte mehrdimensionale flächige Gebilde bei
Temperaturen im Bereich von 500 bis 700°C teilcarboni
siert wird.
11. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
das in die nicht schmelzbare, nicht carbonisierte Form
überführte mehrdimensionale flächige Gebilde nach Durch
laufen des Temperaturbereichs von 320 bis 800°
zusätzlich im Temperaturbereich von 800 bis 1800°C
carbonisiert wird.
12. Verfahren nach Patentanspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Carbonisieren im Temperaturbereich von 800 bis
1400°C durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
als mehrdimensionales flächiges Gebilde eine nach einem
Web-, Strick- oder Wirkverfahren hergestellte Stoffbahn
verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
als mehrdimensionales flächiges Gebilde ein Vlies oder
ein Filz verwendet wird.
15. Aus Kohlenstoff oder überwiegend aus Kohlenstoff
bestehendes aus Fasern aufgebautes mehrdimensionales
flächiges Gebilde,
dadurch gekennzeichnet, daß
es nach einem der Verfahren gemäß den Patentansprüchen
1 bis 13 hergestellt worden ist.
16. Vorrichtung zum kontinuierlichen thermischen Behandeln
von aus Fasern aus Polyacrylnitril oder im wesentlichen
aus Polyacrylnitril bestehenden mehrdimensionalen
flächigen Gebilden (18) mit einer
Ab- (19) und Aufwickelvorrichtung (24),
einer zwischen der Ab- (19) und der Aufwickelvorrichtung (24) angeordneten gasdurchlässigen Transportbahn (21) für ein aus Fasern bestehendes mehrdimensionales flächiges Gebilde (18) und
einem um einen Teil der Transportbahn (21) für das aus Fasern bestehende mehrdimensionale flächige Gebilde (18) angeordneten Ofen (23), durch den das aus Fasern bestehende mehrdimensionale flächige Gebilde (18) auf der Transportbahn (21) transportiert werden kann, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ofen (23) mindestens eine kammerartige Abteilung (22) aufweist, durch die das aus Fasern bestehende mehr dimensionale flächige Gebilde (18) transportiert werden kann,
daß Vorrichtungen (27) vorhanden sind, mittels derer Gase durch die mindestens eine kammerartige Abteilung (22) gefördert werden können,
daß Vorrichtungen (26) vorhanden sind, mittels derer die die mindestens eine kammerartige Abteilung (22) durch strömenden Gase geregelt geheizt werden können,
daß die mindestens eine kammerartige Abteilung (22) so ausgerüstet ist (32), daß die temperierten Gase möglichst gleichmäßig in Richtung des aus Fasern bestehenden mehr dimensionalen flächigen Gebildes (18) strömen und dieses durchströmen,
daß, in Richtung der Gasströmung gesehen, hinter dem aus Fasern bestehenden mehrdimensionalen flächigen Gebilde (18) Vorrichtungen (28) für das Abführen oder Absaugen der Gase vorhanden sind, die das aus Fasern bestehende mehrdimensionale flächige Gebilde (18) durch strömt haben,
und daß, in Richtung der Gasströmung gesehen, mindestens vor dem aus Fasern bestehenden mehrdimensionalen flächigen Gebilde (18) in der mindestens einen Kammer (22) Vorrichtungen (T, p, v) zum Messen und Regeln der Gastemperatur und des Strömungszustandes des Gases vorhanden sind, die die Temperatur oder/und die Gas strömung des strömenden Gases in der mindestens einen kammerartigen Abteilung (22) auf bestimmte, vorgegebene Werte einregelt.
einer zwischen der Ab- (19) und der Aufwickelvorrichtung (24) angeordneten gasdurchlässigen Transportbahn (21) für ein aus Fasern bestehendes mehrdimensionales flächiges Gebilde (18) und
einem um einen Teil der Transportbahn (21) für das aus Fasern bestehende mehrdimensionale flächige Gebilde (18) angeordneten Ofen (23), durch den das aus Fasern bestehende mehrdimensionale flächige Gebilde (18) auf der Transportbahn (21) transportiert werden kann, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ofen (23) mindestens eine kammerartige Abteilung (22) aufweist, durch die das aus Fasern bestehende mehr dimensionale flächige Gebilde (18) transportiert werden kann,
daß Vorrichtungen (27) vorhanden sind, mittels derer Gase durch die mindestens eine kammerartige Abteilung (22) gefördert werden können,
daß Vorrichtungen (26) vorhanden sind, mittels derer die die mindestens eine kammerartige Abteilung (22) durch strömenden Gase geregelt geheizt werden können,
daß die mindestens eine kammerartige Abteilung (22) so ausgerüstet ist (32), daß die temperierten Gase möglichst gleichmäßig in Richtung des aus Fasern bestehenden mehr dimensionalen flächigen Gebildes (18) strömen und dieses durchströmen,
daß, in Richtung der Gasströmung gesehen, hinter dem aus Fasern bestehenden mehrdimensionalen flächigen Gebilde (18) Vorrichtungen (28) für das Abführen oder Absaugen der Gase vorhanden sind, die das aus Fasern bestehende mehrdimensionale flächige Gebilde (18) durch strömt haben,
und daß, in Richtung der Gasströmung gesehen, mindestens vor dem aus Fasern bestehenden mehrdimensionalen flächigen Gebilde (18) in der mindestens einen Kammer (22) Vorrichtungen (T, p, v) zum Messen und Regeln der Gastemperatur und des Strömungszustandes des Gases vorhanden sind, die die Temperatur oder/und die Gas strömung des strömenden Gases in der mindestens einen kammerartigen Abteilung (22) auf bestimmte, vorgegebene Werte einregelt.
17. Vorrichtung nach Patentanspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
in Richtung der Gasströmung gesehen, vor und nach dem
aus Fasern bestehenden mehrdimensionalen flächigen
Gebilde (18) in der mindestens einen kammerartigen
Abteilung (22) Vorrichtungen (T, p, v) zum Messen und
Regeln der Gastemperatur und des Strömungszustandes des
Gases vorhanden sind.
18. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 16 und 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
zum Überwachen und Regeln des Strömungszustandes des
Gases Meß- und Regelvorrichtungen für den Gasdruck (p)
und die Gasgeschwindigkeit (v) vorhanden sind.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19517911A DE19517911A1 (de) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | Verfahren zum Umwandeln von aus Polyacrylnitrilfasern bestehenden mehrdimensionalen flächigen Gebilden in den thermisch stabilisierten Zustand |
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