DE2203592C3

DE2203592C3 - Verfahren zum Herstellen einer kohlenstoffhaltigen Wabenstruktur

Info

Publication number: DE2203592C3
Application number: DE2203592A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Nagoya Aichi Hisada; Tooru Yokkaichi Mie Hujii; Takayuki Nagoya Aichi Yoshikawa
Original assignee: Nippon Toki Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1971-05-18
Filing date: 1972-01-26
Publication date: 1975-04-24
Also published as: DE2203592B2; DE2203592A1; GB1387143A; JPS558325B1; US3825460A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer dünnwandigen, kohlenstoffhaltigen Wabenstru tür. «°

Wabenartige Gebilde, d. h. Gebilde, bei denen eine Vielzahl von Durchtritten unterschiedlicher Quer- «chnittsgestalt zu einer Einheit verbunden sind, finden in Industrie und Forschung vielfältige Verwendung, beispielsweise als Versteifungs- bzw. Verstärkungselemente, als Wärmeaustauscher, Katalysatorträger und dergleichen. Bisher sind derartige Wabensirukturen lediglich aus Metallwcrkstoffen, wie Stahl und Eisen, sowie aus Kunststoffen und keramischen Materialien hergestellt worden.

Diese bekannten Wabenstrukturen sind jedoch, bedingt durch die jeweils verwendeten Werkstoffe, nicht imstande, die insbesondere auf dem Gebiet der Chemie-Technologie bestehenden Bedürfnisse zu befriedigen, da sie teils nicht ausreichend temperaturbeständig sind und teils über unerwünschte chemische Eigenschaften verfugen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 250 330 ist es bereits bekannt, Kohlenstoffrohre durch Karbonisierung eines in Rohrform gebrachten Cellulosematerials zu erzeugen. Dabei wird ein aus Cellulose- oder Hemicellulosematerial bestehender Brei hydratisiert und anschließend einer Zentrifuge zugeführt, mit deren Hilfe der größte Teil des Wassers aus dem Brei abgeschieden wird. Der Brei verläßt die Zentrifuge in Form einer weichen feuchten Röhre, welche anschließend getrocknet und zwecks Karbonisierung einer ausreichenden Erhitzung unterzogen wird. Zur Verhinderung des bei der Karbonisierungswärmebehandlung durch Schrumpfen des feuchten Ausgangsmaterials verursachten Verwerfens wird bei dem aus der deutschen Auslegeschrift I 250 330 bekannten Verfahren vor den. Ausführen der Karbonisierung in das getrocknete Rohr ein fester Dorn eingeführt, dessen Querschnitt geringer ist als der innere Querschnitt des getrockneten Rohres. Im Verlauf der Karbonisierung bildet sich auf dem eingeführten Rohr das herzustellende Kohlenstoffrohr aus.

Dieses bekannte Verfahren führt jedoch lediglich zur Herstellung individueller Kohlenstoffrohre, gestattet jedoch nicht die Herstellung von kohlenstoffhaltigen Wabenstrukturen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches die Herstellung dünnwandiger, kohlenstoffhaltiger Wabenstrukturen auf eine einfache Weise gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Wärme in nicht oxydierender Atmosphäre verkohlbare Rohre oder mit dünnem Papier umwickelte Metallrohrc oder -stäbe mit entsprechend gewählter Querschnittsform mit einer Aufschlämmung, die einen in der Wärme in nicht oxydierender Atmosphäre verkohlbarcn Stoff sowie ein Bindemittel enthält, beschichtet werden, daß die beschichteten Rohre oder Stäbe unter gegenseitiger Berührung entsprechend der Gestalt der angestrebten Wabenstruktur zueinander angeordnet und getrocknet werden, wonach im Falle der Verwendung von Metallrohren oder -stäben diese entfernt werden, und daß die derart hergestellte Waben-Grünstruktur anschließend in an sich bekannter Weise in nicht oxydierender Atmosphäre zwecks Verkohlung erhitzt wird.

Zur Erzielung einer höheren Beständigkeit hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß die Wabens'ruktur zur Verstärkung mit einem wärmehärtbaren Harz imprägniert und zum Härten des Harzes behandelt wird und daß, bei Bedarf, das gehärtete Harz durch Brennen verkohlt wird.

Besonders günstige, nicht oxydierende Bedingungen in der Karbonisierungsstufc lassen sich dadurch erzielen, daß das Verkohlen der Waben-Grünslruktur eingebettet in pulverförmigem Kohlenstoff erfolgt.

Die Wabenstrukturen nach der Erfindung sind extrem dünnwandig und somit mit einem besonders günstigen Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht herstellbar, wobei den Wabenstrukturn nach der Erfindung beliebige Formen und Größen erteilbar sind und als Ausgangsstoffe beliebige, zweckentsprechend gewählte kohlenstoffhaltige Materialien verwendet werden können. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Wabenstrukturen ist sehr einfach und somit kostengünstig auszuführen. Gegenüber den nach dem aus der deutschen Auslegeschrift I 250 330 bekannten Verfahren erzielbaren Einzel-Kohlenstoff rohren liegt der mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung crzielbare technische Fortschritt insbesondere darin, daß der Fachwelt nunmehr ein Verfahren in die Hand gegeben ist, mit dessen Hilfe kohlenstoffhaltige Wabenstrukturen herstellbar sind, die in Forschung und Industrie vielfältig verwendbar sind und die sich durch besondere Temperaturbeständigkeit sowie günstige chemische Eigenschaften auszeichnen.

Die Schaffung des Verfahrens nach der Erfindung ist für den Fachmann insofern überraschend, als beim Stand der Technik keine vergleichbaren Vorbilder bekannt sind, die die Schaffung des erfindungsge-

mäßen Verfahrens hätten nahelegen können. Dabei liegt der ganz besondere technische Reiz des Verfahrens nach der Erfindung darin, daß die verwendeten Rohre oder Stäbe mit geeigneter QuerschniUsform in der Karbonisierungsstufe nicht mehr in der herzustellenden Wabenstruktur enthalten sind, da sie lediglich so lange benötigt werden, bis ihre aus einer Aufschlämmung bestehenden Beschichtungen im Verlauf des Trocknungsvorgang« eine hinreichende Eigenfestigkeit gewonnen haben. Somit erfolgt die Karbonisierung der Wabenstruktur ohne Führungs- oder Richtstäbe wie bei dem bekannten Verfahren. Ganz besonders technisch rei/v.vlf und wirtschaftlich vorteilhaft ist dabei das Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach die anfänglich verwendeten Rohre oder Stäbe im Verlauf des Herstellungsverfahrens verkohlt werden, so daß sich ein Entfernen der Rohre aus den fertiggestellten Wabenstrukturen, was eventuell zu einer Beschädigung der fertigen Erzeugnisse führen könnte, erübrigt.

Die nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellte kohlenstoffhaltige Wabenstruktur oder das wabenähnliche Gebilde besteht aus einer Vielzahl von dünnwandigen, miteinander verbundenen Zellen, die in beliebiger Anordnung zueinander und mit beliebigen Querschnittsformcn versehen sind. Die hergestellte Wabenstruktur zeichnet sich durch ihr geringes Eigengewicht und ihre hohe Temperaturbeständigkeit aus, wodurch sie sich besonders zur Verwendung in der chemischen Technologie eignet. Insbesondere lassen sich mit Vorteil Wärmeaustauscher, Katalysatoren und Absorptionseinrichtungen mit Hilfe der erfindungsgemäß hergestellten Wabenstruktur aufbauen, da die Wabenstruktur über eine sehr große wirksame Oberfläche im Verhältnis zu ihrem geringen Eigengewicht verfügt. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Gebilde erhalten, das eine Vielzahl von in die Stirnfläche mündenden, zueinander parallel angeordneten Zellen besitzt, wobei in diesem Zusammenhang unter »Zelle« ein schmaler, dünnwandiger Hohlkörper von spezieller Querschnittsform zu verstehen ist.

Ausführungsbeispicle von auf erfindungsgemäße Weise hergestellten Wabenstrukturen sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden unter Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schrägansicht einer kohlenstoffhaltigen Wabenstruktur mit Wabenzellcn von krcisrunüem Querschnitt,

Fig. 2 eine Schrägansicht einer kohlenstoffhaltigen Wabe oder Wabenstruktur mit Waben/eilen von dreieikigcm Querschnitt,

Hg. 3 eine Schrägansicht einer kohlenstoffhaltigen Wabe, bei welcher die Längsachsen der Wabenzellen nicht senkrecht auf zwei parallele Planarflächen der Wabe auftreffen,

Fig. 4 eine Schrägansicht einer kohlenstoffhaltigen Wabe, deren Wabenzcllen gruppenweise in der Größe unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen, und

Fig. 5 eine Schrägansicht einer kohlenstoffhaltigen Wabe, deren Wabenzellen eine sechseckförmige Querschnittsfläche und eine Doppelschichtwand aufweisen.

Erfindungsgemäß sind für die kohlenstoffhaltige, dünnwandige Wabe verschiedene Ausführungsformen möglich. Entsprechend Fig. I bis 5 sind die die Wabe bildenden Wabenzellen mit kreisrunder, cllipsenförmi-Rcr, dreieckförmiger, vieleckförmiger bzw. ähnlich geformter Querschnittsfläche ausbildbar, wobei jeweils im unleren Bereich eine Zeilengröße 1 mit 1,0 mm und eine Wanddicke2mit 0,1 mm ausgeführt sein können. Fig.4 zeigt eine weitere mögliche Ausbildungsform der Wabe, bei welcher zwei oder mehrere Zellengruppen mit jeweils unterschiedlicher Zellengröße und/oder Zellenform in symmetrischer oder asymmetrischer Anordnung vorgesehen sind.

Die hier und nachfolgend gebrauchte Bezeichnung

ίο »Zellenform« bezieht sich auf die Form der Querschnittsfläche einer Zelle, »Zellengröße« auf den Innendurchmesser einer Zelle bei kreisrunder Querschnittsfläche bzw. auf den Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Innenflächen bei Vielecken mit gerader Seitenzahl bzw. auf den ungefähren Abstand zwischen einer der Spitzen und der dieser gegenüberliegenden Seite bei dreieck- bzw. vieleckförmiger Querschnittsfläche mit ungerader Seitenzahl.
Stangen bzw. Stäbe oder Zylinder, deren Querschnittsfläche in Größe und Form der der herzustellenden Zellen entspricht, werden in eine breiige Masse eingetaucht, die sich aus Kohle bzw. einem verkohlbaren organischen Pulver und einem organischen Bindemittel in einem Lösungsmittel zusammensetzt.

Nach der Entnahme dieser Körper aus dem Massebit: werden diese zur Entfernung anhaftender überschüssiger Masse in der Zentrifuge geschleudert, bis die vorbestimmte Überzugsdicke erreicht ist. Zum Zusammenstellen eines grünen bzw. ungebrannten wabenähnlichen Blockes werden die in dieser Weise beschichteten Stäbe bzw. Zylinder mit gegenseitiger Anlage angeordnet und getrocknet. Das Brennen des getrockneten Grünblockes geschieht durch Erhitzen auf eine Temperatur, bei welcher die stab- bzw. zylinderförmi-

gen Gebilde verkohlen, und zwar bei während des Brandes vollständig durchkohlenden Gebilden in einer nichtoxydierenden Atmosphäre, beispielsweise in einer Stickstoffströmung, während bei Verwendung von beim Brennen nicht vollständig in Kohlenstoff umwandelbaren Körpern diese vor Beginn des Brandes, der unter denselben Bedingungen, wie vorbeschrieben, abläuft, aus dem Grünblock entfernt werden. In beiden Fällen ergibt sich ein wabenähnliches Gebilde. Verkohlungstemperatur und -zeit richten sich nach der

'5 Zusammensetzung des Massebreies. Je nach Verwendungszweck kann es vorteilhaft sein, die durchgekohlten Stücke mit einem Natur- bzw. Kunstharz zu imprägnieren und nachfolgend zu verkohlen bzw. zu aktivieren, d. h. ihre wirksame Oberfläche zu vergroßem bzw. ihr Oberflächen-Gevichts-Verhältnis zu erhöhen.

Eine zum Beschichten der stab- bzw. zylinderförmigen Körper geeignete Überzugsmasse besteht im wesentlichen aus einem Kohlepulver bzw. einem beim

Brennen verkohlbaren organischen Ausgangsstoff in Pulverform sowie einem hierfür geeigneten organischen Bindemittel. Unter der in diesem Rahmen benutzten Bezeichnung »Pulver« bzw. »pulverförmig« seien ausdrücklich auch Mehl- und Staubformen verstanden.

^6p Vor dem Auftrag wird aus der Überzugsmasse durch Lösen, Suspendieren bzw. Emulgieren in einem Lösungsmittel eine breiige Masse hergestellt, die auch Schlicker oder Aufschlämmung genannt wird.

Wabenähnliche Gebilde weisen im allgemeinen eine

^G:" extrem große wirksame Oberfläche auf und zeichnen sich durch besonders große mechanische Festigkeit aus. Sie sind daher mit sehr großem Vorteil beispielsweise als Katalysatoren bzw. als Katalysatorträger-

substanzen verwendbar, wie sie häufig in der chemischen Industrie benutzt werden. In Reaktionssystemen bzw. -anlagen, in welchen in Gas- bzw. Flüssigphase strömende Reaktionsmittel miteinander reagieren, finden v.abenähnliche Gebilde in Folge des kleinen Widerstandes, den sie den strömenden Reaktionsmitteln entgegensetzen, ebenso vorteilhafte Verwendung.

Als zur Herstellung der wabenähnlichen Gebilde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignete kohlenstoffhaltige bzw. kohlenstoffreicht Ausgangsmaterialien können alle kristallinen Kohlenstoff-Formen bzw. auch glasartiger Kohlenstoff Verwendung finden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt bei den kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen je nach Verwendungszweck des daraus hergestellten wabenähniichcn Gebildes nicht nur eine allgemeine, sondern auch eine bereichsweise begrenzte Änderung des Kristallisationsgrades zu. Sind die herzustellenden Waben beispielsweise zur Verwendung als Katalysator bzw. als Katalysatorträgersubstanz in chemischen Prozessen bestimmt, so müssen sie eine hohe chemische Aktivität aufweisen. In diesem Falle wird die Wabenoberfläche bzw. die Wabe insgesamt durch Aktivierung in Aktivkohle umgewandelt.

Soll die Wabe als hitze- bzw. feuerbeständiges Verstärkerelement mit besonderer mechanischer Festigkeit verwendet werden, so wird man sie in Form dichten, fein- bzw. grobkristallinen Graphits ausführen.

Der Aufbau des wabenähnlichen Gebildes unterscheidet sich nicht nur nach der Qualität bzw. Kristallfcrm des zur Herstellung verwendeten kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials, sondern auch nach Form, Größe und Anordnung der Wabenzellen. Zellengröße, -form und/oder -länge sind nach Bedarf wählbar Hie Zellengröße liegt erfindungsgemäß mit Vorteil zwischen 1,0 und 10,0 mm. Die Dicke der Zellenwände ist ebenfalls nach Bedarf wählbar und beträgt vorzugsweise 0,1 bis 5 mm, wobei die am besten geeignete Wanddicke zweckmäßig auf die Größe der Querschnittsfläche der Zelle, d. h. auf die Zellengröße, abgestimmt wird.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Wabe kann sich aus zwei oder mehreren miteinander kombinierten Gruppen von Zellen unterschiedlicher Zellenform und -größe zusammensetzen. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine Wabe herstellbar, bei der in einem Mittelbereich um die Wabenlängsachse herum angeordnete Zellen von kleiner Zellengröße von Zellen mit größerer Zellengröße umgeben sind.

Durch Brennen in einer nichtoxydierenden Atmosphäre verkohlbare Überzugsmassen können beispielsweise aus Kohlepulver in Form von Ruß, natürlichem bzw. künstlichem Graphitpulver bzw. -mehl oder -staub, Koks und Steinkohle in Mehl- bzw. Staubform sowie aus organischen Ausgangsstoffen bestehen, wie z. B. Zucker, Mehl- bzw. Staubformen von wärmehärtbaren Kunstharzen (z. B. Phenolformaldehydharz), von Kokosnuß- und Walnußschalen und kleingeschnittenen Natur- bzw. Kunstfasern. Es ist jedoch erforderlich, der Überzugsmasse ein hierfür geeignetes organisches Bindemittel zuzusetzen, da ohne dieses der durch Beschichten bzw. Anformen erzielte Überzugsauftrag an den stab- bzw. rohrförmigen Substraten nur geringe Festigkeit aufweist.

Derartige Bindemittel sind beispielsweise Phenolformaldehydharze, Harnstoffharze, Epoxidharze und Leim. Zum Herstellen eines Massebreies aus diesen Ausgangsstoffen und Bindemitteln sind als Lösungsmittel Wasser, Äthylalkohol, Methylalkohol, Äthylmethylkelon, Toluol und ähnliches geeignet. Form und Größe der Zellen der herzustellenden Wabe werden durch die Stäbe bzw. Rohre bestimmt, an denen die Überzugsmasse durch Beschichten bzw. Anformen aufgetragen wird.

Diese Gebilde müssen daher in Form und Größe entsprechend der vorbestimmten Zellcnform gewählt

ίο sein. Beispielsweise wird man zur Herstellung einer Wabe mit tubusförmigcn Zellen von etwa 2 mm Innendurchmesser runde Stäbe bzw. Rohre mit einem Außendurchmesser von etwa 2 mm verwenden.

Die verwendbaren Stäbe bzw. Rohre sind qualitativ in drei Gruppen A, B und C cinteilbar. Die Gruppe A umfaßt Stäbe bzw. Rohre, die beim Brennen in einer nichtoxydierenden Atmosphäre in Kohlenstoff umwandelbar sind. Sie können aus Papier oder aus einem wärmehärtbaren Harz hergestellt sein, beispiclsweise aus einem durch Polykondensation gewonnenen Phenolformaldehydharz. Zur Gruppe β gehören Stäbe bzw. Rohre aus Metall, beispielsweise aus Aluminium oder Eisen, welche durch Brennen in einer nichtoxydierenden Atmosphäre nicht verkohlbar sind. In der

as Gruppe C sind enthalten Stäbe bzw. Rohre aus einem thermoplastischen Kunstharz wie z. B. Polyvinylchlorid oder Polyäthylen, welche durch Schmelzen, Lösen in einem Lösungsmittel oder ähnliches entfernbar sind. Die Gebilde der Gruppe A sind in situ durch Brennen in einer nichtoxydierenden Atmosphäre verkohlbar, während die der Gruppe B vor dem Brennen in einer nichtoxydierenden Atmosphäre entfernt werden müssen und die der Gruppe C vor dem Brennen weggenommen bzw. durch Lösen in einem Lösungsmittel aufgelöst bzw. durch das Brennen in einer nichtoxydic renden Atmosphäre wcggeschmolzen werden können. Die Umwandlung in Kohlenstoff läuft erfindungsgemäß wie folgt ab.

Die zum Brennen des grünen Wabenblocks vcrwendele Atmosphäre wird dadurch nichtoxydierend gemacht, daß man ein inertes Gas hindurchströmen läßt, beispielsweise Stickstoff, Helium, ein gasförmiges Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff. Der Grünblock kann zum Brennen auch in kohlenstoffreiches Pulver.

beispielsweise Graphit bzw. Steinkohle in Mehl- oder Staubform, eingebettet sein. Brenntemperatur und -zeil sind in weiten Grenzen entsprechend der vorbestimmten Qualität der herzustellenden Wabe veränderbar. Soll der Baustoff der fertigen Wabe in Form amorpher Kohle vorhanden sein, so wird man eine verhältnismäßig niedrige Brenntemperatur im Bereich zwischen 400 und 500 C wählen, während zur Graphit ausbildung die Brenntemperatur entsprechend höhei eingestellt werden muß.

Es ist möglich, das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial einer gewöhnlichen Wabe teilweise in Aktivkohle umzuwandeln. Beispielsweise kann die Aktivierung bei einer Temperatur von etwa IfJOO⁰C in einei mit geringen Mengen an Sauerstoff versetzten Atmo-Sphäre bzw. in Gegenwart von Wasserdampf von etwa 1000 C stattfinden.

Sollen die erfindungsgemäß hergestellten Waben eine größere mechanische Festigkeit aufweisen, kann eine weitere Behandlung vorgenommen werden, beispielsweise durch Imprägnieren der Waben mit einem Harz, Erwärmen des harzimprägnierten Gebildes zum Härten des angelagerten Harzes und, bei Bedarf, durch nochmaliges Brennen der in dieser Weise vorbehandelten

Waben in einer nichloxydierenden Atmosphäre /ur Umwandlung des gehärteten Harzes in Kohlenstoff. Zu den hierfür geeigneten Harzen gehört auch ein Phenolformaldchydhaiz. Das Harz, kann in Methanol od. dgl. gelöst sein und /ur Imprägnierung verwendet werden.

Zur lirläutcrung der Erfindung sei auf die nachfolgenden Beispiele verwiesen.

Beispiel 1

Runde metallische Stäbe (Durchmesser 2,5 mm. Länge 3(X) mm) wurden mit dünnem Papier zweifach umwickelt und in senkrechter Richtung so weit in einen Massebrei von der nachstehend beschriebenen Zusammensetzung eingetaucht, daß das untere Linde der Stäbe bis 150 mm unter die Oberfläche des Breies reichte. Nach drei Sekunden hatte sich an den eingetauchten Stabenden ein Biciüberzug von 1,0 mm Dicke gebildet.

Zusammensetzung des Massebreies

Gewichlstcilc

Ruß in Staub- bzw. Mehlform 70

Phcnolformaldehydharz in Staub- bzw.

Mchiform ' 30

Methanol 50

Fünfhundert mit dieser Masse beschichtete Stäbe wurden in waagerechter Anordnung aufemandergcslapelt und bildeten einen vorbestimmten Kubus (60 -100-150 mm^:1). Die Trocknung erfolgte bei Raumtemperatur. Nach dem Trocknen wurden die stabförmigen Träger aus dem Block herausgezogen. Der grüne Wabenblock wurde dann auf eine Temperatur von 1000 C bei einem Temperaturanstieg von 100 C/h gebrannt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur erhielt man eine kohlenstoffhaltige Wabe mit einer Gesamtabmessung von 60 ■ KK) ■ 150 mnv'. deren Zeilen einen Durchmesser von 2,3 mm und eine Wanddickc von 0,2 mm aufwiesen (Fig. I).

Beispiel 2

Fntsprechend dem Verfahren nach Beispiel I wurden die gleichen Metallstäbe wie dorl zum Beschichten in einen Massebrei von de- folgenden Zusammensetzung eingetaucht:

Zusammensetzung des Massebreies

Gewichtsteile

Natürlicher Schuppcngraphii in

Pulverform &0

Flüssiges Phenolformaldehydharz 20

Wasser 50

Fünfhundert mit dieser Masse beschichtete Siäbe wurden in waagerechter Anordnung aufeinandergestapelt und bildeten einen vorbestimmten zylindrischen Block von 85 mm Durchmesser und 150 mm Länge Die Trocknung erfolgte während 24 Stunden bei Kaumtemperatur, der eine weitere Trockenphase von 8 Stunden Dauer in einer Trockenkammer bei 110 C folgte. Nach dem Trocknen wurden die stabförmigen Träger aus dem grünen Wabcnblock herausgezogen und dieser in einem feuerfesten Behälter in pulverigen natürlichen Schuppengraphit eingebettet. Die Brenntemperatur betrug 12(M) C, nach einem icmperaiuranstieg von HM) C/h Nach dem Abkühlen auf Raum tempcralur erhielt man eine zylindrisch geformte Graphitwabc mil einer Gesamtabmessung von 80 mm im Durchmesser und 150 mm Länge, deren Zellen einen Durchmesser von 2,3 mm und eine Wanddickc von 0,3 mm aufwiesen.

Beispiel 3

Papierrohre von 3 mm Durchmesser und 200 mm

Länge wurden zum Beschichten mit einem etwa 2 mm dicken Überzug aus kohlenstoffhaltigem Material in

in einen Massebrei von der folgenden Zusammensetzung eingetaucht:

Zusammensetzung des Massebreies

Gewichtsteile

Walnußschale in Mehl- bzw. Staubform,

Teilchengröße 100 μπι oder darunter . . .90

Teerpech 10

Toluol 50

Einhundert der mit dieser Masse beschichteten Rohre wurden bei in wesentlich waagerechter Anordnung aufcinandcrgestapeli und bildeten einen Block vorbestimmter Form mit einer Gesamtabmessung von 35 mm im Durchmesser und 150 mm Länge. Der Block wurde bei 1 K) C getrocknet und dann nach einem Temperaturanstieg von 50 C/h bei 600 C während zwei Stunden in einer aus den Zerfallsprodukten von Ammoniak bestehenden Atmosphäre gebrannt. Man erhielt eine kohlenstoffhaltige Wabe aus amorpher Kohle mit einer wirksamen Oberfläche von etwa 300 trr/g.

Beispiel 4

Bleistiftähnliche Holzstäbc von 180 mm Länge und sechseckiger Querschnittsflächc mit einer Seitenlänge von je etwa 4 mm wurden zweifach mit dünnem Papier umwickelt. Zur Herstellung eines Überzuges von etwa 2,5 mm Dicke und 160 mm Länge wurden die papicrumwickclten Stäbe dann mit ihrem unteren Ende 160 mm tief in eine kohlenstoffhaltige Überzugsmasse von der folgenden Zusammensetzung eingetaucht:

Zusammensetzung des Massebreies

Gewiclitstcile

a-Celluiose-Fascrn (kleingeschnitten).... 40
Gehärtetes Phenolformaldehydharz

(in Mehl- bzw. Staubform) 40

Vinylacetat 20

Wasser 130

Die mit dieser Masse beschichteten Stäbe wurden aufcinandcrgcstapel: und bildeten einen Block vorbestimmter Form von 160 -110-110 mm¹. Die Trocknung erfolgte zuerst bei Raumtemperatur bis zui Reduzierung des Feuchtigkeitsgehaltes des Überzug; auf 30%. Dann folgte eine weitere Trocknung in einen-Trockner während 15 Stunden bei 80 C. Die stabförmigen Gebilde wurden dann aus dem so getrockneter Block herausgezogen und der erhaltene grüne Waben block bei 1000 C nach einem Temperaturanstieg vor

50 Ch gebrannt. Nach dem Abkühlen auf Raum temperatur erhielt man eine aus amorpher Kohli bestehende Wabe von 150 ■ 100 · KK) mm³, derei Zellen von sechseckiger Qucrschnittsflächc 6 Scilei von )c etwa 3,8 mm Länge aufwiesen.

Beispiel s

! in in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellte gin-'er Wahenblock wurde in einer Stickstoffstroniun

509 617/19;

bei einer Temperatur von 6(X) C nach einem Temperaturanstieg von K)O C/h gebrannt. Der verkohlte Hlock wurde dann in Gegenwart von Wasserdampf bei einer Temperatur von 700 bis K)(K) C aktiviert. Die fertige, aus Aktivkohle bestehende kohlenstoffreiche Wabe besaß eine wirksame Oberfläche von etwa 800 m'-/g.

U e i s ρ i e I 6

Hin in gleicher Weise wie in Beispiel I hergestellter grüner Wabenblock wurde in einer Stickstoffströmung bei einer Temperatur von 1000 C nach einem Temperaturanstieg von 100 C/h gebrannt und in Kohlenstoff umgewandelt. Daran schloß sich als weitere Bchandlung ein Ikschiehten dieses Ulocks mit dem folgenden Behandlungsgemisch sowie ein weiteres Brennen zur Verkohlung dieses Überzugs bei einer Temperatur von 600 C bei einem Temperaturanstieg von KX) C/h und schließlich /ur Aktivierung nur des verkohlten Überzuges ein weiterer Brand in Wasserdampfströmung bei einer Temperatur von 7(X) bis KMX) C an. Die vvjrksamc Oberfläche des in dieser Weise aktivierten, kohlenstoffhaltigen Wabenblockes betrug etwa 300 m-/g.

²S Zusammensetzung des Behandlungsgemischs

Cicwichtstc'ilc Phenolformaldehydharz in Mehl- bzw.

Staubform 60

Methanol 40

Beispiel 7

Der entsprechend Beispiel 2 hergestellte Graphit-Wabenblock wurde in ein Gemisch aus Graphitmehl bzw. -staub und Silieiumearbidmehl bzw. -staub cinge bettet und mittels hindiirchriicMcnd.cn elektrischei Gleichstroms /ur Graphitausbiklung auf eine Tem pe ratur von 1800 C erhitzt, so daß man einen weite graphitierte!! Wabenblock mit einem eleklrischei Widerstand von 0,01 Ohm · cm erhielt.

Beispiel 8

Die entsprechend Beispiel 3 hergestellte kohlenstoff haltige Wabe wurde mit einem Behandlungsgcmiscl der folgend beschriebenen Zusammensetzung be schichtet, und der Überzug /ur Verfestigung des Block: gehärtet.

Zusammensetzung des Behandlungsgemischs

Gcwiehtstcili

Hpoxidharz 70

Härtemittel K)

Verdünnungsmittel 20

Beispiel 9

Die entsprechend Beispiel 3 hergestellte kohlenstoff haltige Wabe wurde mit einem Behandlungsgcmiscl der folgend beschriebenen Zusammensetzung beschich let und zur Verkohlung des Überzugs in einer Stick Stoffströmung bei einer Temperatur von 600 C nacl einem Temperaturanstieg von KX) C/h gebrannt.

Zusammensetzung des Behandlungsgemischs

Gcwichlslcili

Flüssiges Phenolformaldehydharz 80

Methanol ' 20

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer dünnwandigen, kohlenstoffhaltigen Wabenstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wärme in nicht oxydierender Atmosphäre verkohlbare Rohre oder mit dünnem Papier umwickelte Metallrohre oder -stäbe mit entsprechend gewählter Querschnittsform mit einer Aufschlämmung, die einen in der Wärme in nicht oxydierender Atmosphäre verkohlbaren Stoff sowie ein Bindemittel enthält, beschichtet werden, daß die beschichteten Rohre oder Stäbe unter gegenseitiger Berührung entsprechend der Gestalt der angestrebten Wabenstruktur zueinander angeoidnet und getrocknet werden, wonach im Falle der Verwendung von Metallrohren oder -stäben diese entfernt werden, und daß die derart hergestellte Waben-Grünstruktur anschließend in an sich bekannter Weise in a» nicht oxydierender Atmosphäre zwecks Verkohlung erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der Wabenstruktur diese mit einem wärmehärtbaren Harz imprägniert »5 und zum Härten des Harzes behandelt wird und daß, bei Bedarf, das gehärtete Harz durch Brennen verkohlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verkohlen der Waben-Grünstruktur eingebettet in Dulverförmigem Kohlenstoff erfolgt.