DE2822536A1

DE2822536A1 - Verfahren zum herstellen eines fluidpermeablen, elektrischen widerstands- heizelements

Info

Publication number: DE2822536A1
Application number: DE19782822536
Authority: DE
Inventors: Vincent Keith Hewinson; Keith Radford Linger; James Francis Pollock
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1977-05-23
Filing date: 1978-05-23
Publication date: 1979-01-25
Also published as: NL7805582A; CH638940A5; SE7805804L; SE443586B; US4257157A; DE2822536C2; JPS616982B2; GB1600253A; FR2392573A1; JPS53145137A; FR2392573B1

Description

DR. BERG DIPL. ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAiR

Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte: 29 185 23. Mai 1978

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United Kingdom Atomic Energy Authority London SW1Y4Q / Großbritannien

Verfahren zum Herstellen eines fluidpermeablen,elektrischen Widerstands-Heizelements

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines fluidpermeablen, elektrischen Widerstands-Heizelements sowie ein derartiges Heizelement.

Fluidheizsysterne, in welchen Wärme mittels des Jouleschen Wärmeeffekts erzeugt wird, der darauf beruht, daß ein elektrischer Strom durch eine fluidpermeable, elektrisch leitende Anordnung fließt, und an ein durch die Anordnung hindurchfließendes Medium übertragen wird,sind allgemein bekannt. Ein derartiges System ist beispielsweise in der GB-PS 1 182 421 beschrieben. Derartige Fluidheizsysteme weisen eine Anzahl Vorteile auf und schaffen insbesondere infolge der großen Innenfläche, welche für eine Wärmeübertragung zur Verfügung steht, ein kompaktes Heizsystem.

Bei der Ausführung von fluidpermeablen elektrischen Widerstandsheizelementen für bestimmte Zwecke gibt es verschiedene wichtige Gesichtspunkte, nämlich:

a) die Gleichförmigkeit der Strömung des durch das Heizelement hindurchfließenden Fluids;

b) die Wärme erz eugungs- und Wärmeübertragungseigenschaften des permeablen Widerstandsheizelements bezüglich der Art des zu heizenden Fluids und der Bedingungen, beispielsweise

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des Drucks, der Temperatur, der Fluidströmungsgeschwindigkeit und der Durchlaufzeit durch das Element, unter welchen eine Wärmeübertragung stattfinden sollte;

c) der spezifische elektrische Widerstand der Elementanordnung bezüglich der bevorzugten₍geometrischen Form des Elements und der Phase, der Spannung und des Stroms des elektrischen Netzanschlusses, die erforderlich sind, um in einem bestimmten Verhältnis Wärme zu erzeugen. Bei der Ausführung des Elements muß infolgedessen eine Anzahl dieser Gesichtspunkte in Betracht gezogen werden.

Die Gleichförmigkeit der Wärmeerzeugung durch das Element wird hauptsächlich durch den inneren Aufbau des Elements bestimmt. Das Material, aus welchem das Element hergestellt sind, zusammen mit der inneren und äußeren Form des Elements legen seinen Widerstandswert und damit die Strom-Spannungskennlinie des Netzanschlusses fest, der erforderlich ist, um in einem vorgegebenenVerhältnis Wärme zu erzeugen.

Für eine gleichförmige Wärmeerzeugung in dem Heizelement ist es erforderlich, daß die makroskopische Änderung der Materialdichte und des spezifischen elektrischen Widerstands so klein wie möglich ist, da diese Veränderung einen spezifischen elektrischen Widerstand und infolgedessen eine Wärmeerzeugung in dem Element zur Folge hat, die sich von Bereich zu Bereich ändern. Eine derartige Veränderung muß und kann selbstverständlich zugelassen werden, vorausgesetzt, daß die

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Veränderung nicht groß ist und nur über kleine Strecken auftritt, und daß derartige Veränderungen vorzugsweise gleichmäßig verteilt und nicht örtlich konzentriert sind.

Bestimmte Arten von permeablen Anordnungen sind bezüglich der Gleichförmigkeit der Wärmeerzeugung besser als andere. Ein Heizelement mit im wesentlichen kornförmigen Teilchen mit einer unregelmäßigen, kugelförmigen Beschaffenheit besteht aus einer Anordnung von Teilchen, die an kleinflächigen Berührungsstellen miteinander verbunden oder verschmolzen sind, welche Bereiche einen verhältnismäßig hohen Widerstandswert haben. Dieser Anordnungs- oder Aufbautyp ist in Richtung auf eine Ausbildung heißer Punkte oder Stellen vorangeordnet, da die meiste Wärme an diesen Berührungsstellen erzeugt wird und an andere Bereiche der Körnchen übertragen werden muß, bevor der verfügbare Oberflächenbereich für eine Wärmeübertragung an das Fluid vollständig verwendet werden kann. Folglich werden örtliche Temperaturgradienten gefördert und wenn es sogar eine kleine örtliche Ungleichmäßigkeit in der Strömung infolge einer Porosität oder infolge von Unterschieden in der Porengröße oder aufgrund anderer Faktoren gibt, bilden sich heiße oder überhitzte Stellen aus. Wenn das Heizelementmaterial einen negativen Temperaturkoeffizienten desWiderstandes hat, kann die Neigung zur Ausbildung heißer Stellen noch verstärkt werden. Wenn dann ein körniger Aufbau . verwendet wird, müssen während der Herstellung der Heizelemente bestimmte Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um eine gleich-

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förmige Packung der Körnchen und folglich eine entsprechende Gleichmäßigkeit der Hohlraumporengroße und der Wärmeerzeugung zu gewährleisten.

Körnige Gefüge weisen auch gewisse Begrenzungen hinsichtlich des Grades des inneren Hohlraumanteils auf, welcher erhalten werden kann. Dies ergibt sich als Folge der Packungskenndaten der einzelnenKörner. Infolgedessen würde es beispielsweise sehr schwierig sein, ein permeables Heizelement sowohl mit einem sehr hohen Hohlraumanteil, z.B. von mehr als 75%, und einer kleinen Porengröße, z.B. von weniger als 200 Mikron herzustellen, wenn körniges Material für diesen Aufbau verwendet wird. Hierdurch ist folglich der Bereich begrenzt, in welchem gespeicherte Wärme in dem Elementmaterial vermindert werden kann.und auf diese Weise ist ein sehr schnelles Ansprechen auf Änderungen bei den Anforderungen bezüglich eine Wärmeerzeugung verhindert.

Viele der angeführten Schwierigkeiten können größtenteils mit Hilfe von Fasern anstelle von Körnern überwunden werden, die den Hauptteil des Elements bilden. Insbesondere erlauben Fasern die Ausbildung von Anordnungen oder Gefügen geringer Dichte mit einem hohen Hohlraumanteil und es können Kontaktbereiche von Faser zu Faser gebildet werden, durch welche die Ungleichheit in dem Widerstand im Vergleich zu der erheblich herabgesetzt ist, welche bei körnigen Zusammensetzungen oder Gefügen zwischen dem Widerstand an den Berührungsstellen und in den Körnern selbst vorhanden ist. _

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Ein Faseraufbau hat sich im Hinblick auf die Wärmeerzeugung und die Wärmeübertragung als besonders vorteilhaft herausgestellt, da dadurch ein sehr hoher innerer Oberflächenbereich für eine Wärmeübertragung, beispielsweise von 1 bis 100 m²/cm³ geschaffen ist.

Verfahren zum Herstellen von Faserheizelementen umfassen die Verkohlung von Natur- oder Synthesefasern, welche zu einer Matrix mit einerentsprechenden Permeabilität und Porengröße verarbeitet worden sind.

Die Wirksamkeit eines permeablen Heizelements hängt in beträchlichem Umfang davon ab, eine Struktur bzw. Anordnung mit einer geometrischen Form herzustellen, welche nicht nur den Fluidströmungs- und Wärmeübertragungsbedingungen entspricht, sondern mit welcher auch die geforderte Nennleistung bei einer gewählten Speisespannung erhalten werden kann, welche die Netzspannung ist. Manchmal ist es sehr schwierig, dies speziell in fasrigen Kohlenstroffstrukturen zu erreichen, da dies eine genaue Steuerung der Faserverteilung und -dichte und eine Bindung von Faser zu Faser voraussetzt, um eine kontinuierlich leitende Matrix mit dem genauen elektrischen Widerstand bezüglich der geometrischen Elementenform und der gewünschten Nennleistung zu erhalten.

Die Form und die Abmessungen des Heizelementes können bis zu einem gewissen Grad gewählt werden, um ein Heizelement

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mit den geforderten Wärmeübertragungseigenschaften zu schaffen. Jedoch können Erwägungen bezüglich der Stromversorgung und der Spannung zu gewissen Beschränkungen bei der Größe und Form des Heizelements zwingen .

Faserige Kohlenstoffheizelemente sind geschaffen worden und beispielsweise in den GB-PS'en 1 096 375 und 1 444 461 beschrieben. Bei dem in der GB-PS 1 096 375 beschriebenen Verfahren ist nicht vorgesehen, Bindungen von Faser zu Faser zu bewirken, so daß die Kontaktstellen im wesentlichen Berührungsstellen sind und infolgedessen einen hohen örtlichen Widerstand haben. Dies ist ein Nachteil und kann zur Bildung heißer Stellen und zu einem Lichtbogenüberschlag führen. Bei der in der GB-PS 1 444 461 beschriebenen Methode muß ein Verfahren, wie das nadeiförmige Kristallisieren angewendet werden, um Faserwatte zu verdichten und um eine ausreichende Stärke für zylindrische Elemente zu schaffen, die durch ein Wickeln unter Spannung auf einem Dorn geschaffen werden. Infolgedessen führt das nadeiförmige Kristallieren zu örtlichen Ungleichförmigkeiten in dem Elementenmaterial, was zu einer örtlichen überhitzung in dem möglichen Heizelement führen kann. Außerdem schafft die verdichtete Fasermatte eine Schicht- oder Ladewirkung und führt zu unterschiedlichen Beanspruchungs- und Belastungswirkungen in dem zylindrischen Körper infolge des Spannens während desWickeins. Darüber hinaus werden die Kontakte von Faser zu Faser mittels einer Kohlenstoffauflage gebildet, die auf die Fasern entweder

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durch Imprägnieren des permeablen Körpers mit einem verkohlbaren Harz oder durch Abscheiden eines Kohlenwasserstoffs auf die Fasern. Die Kohlenstoffauflage ist nicht immer gleichförmig über den Körper verteilt, und dies kann zu einer ungleichmäßigen Energieerzeugung führen, aufgebracht wird.

Es ist jedoch ein Verfahren geschaffen worden, bei welchem diese Beschräikungen überwunden werden können, und mit welchem leistungsfähige Elemente hergestellt werden können, welche mit einer Leistungsdichte von 1 kW/cm³ des Elementvolumens betrieben werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein fluidpermeables elektrisches Widerstandsheizelement mit einer Anordnung von karbonisierten Fasern in einer beliebigen Verteilung geschaffen, in dem die Verbindung von Faser zu Faser an den Berührungsstellen der Fasern vor einer Verkohlung der Fasern bewirkt ist, wobei die Verbindung durch Verschmelzen von sich berührenden Fasern bewirkt wird, indem ein latentes Lösungsmittel aufgebracht wird, welches während des Prozesses, durch welchen die Formdichte und die endgültige Struktur des Elements hauptsächlich festgelegt wird, latent ist, und welches ^v°r dem Verkohlen der Fasern aktiviert wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines fluidpermeablen elektrischen Widerstandsheizelements geschaffen, bei welchem eine Bahn oder

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Matte aus verkohlbaren Fasern gebildet wird, auf die Fasern dann ein latentes Lösungsmittel für die Fasern aufgebracht wird, eine Bahn oder eine Matte zu einem Körper mit einer bevorzugten äußeren Gestalt und Dichte geformt wird, bei welchem dann das Lösungsmittel aktiviert wird, um dadurch eine Bindung der verkohlbaren Fasern miteinander zu bewirken, und bei welchem schließlich der Körper aus gebundenen Fasern verkohlt wird.

Der Begriff "verkohlte Fasern" wie er hier verwendet ist, soll sich auf Kohlenstoff-Fasern beziehen, welche anschließend graphitiert werden können oder nicht.

Mit dem Begriff "latentes Lösungsmittel", wie er in der vorliegenden Beschreibung verwendet ist, ist ein Stoff gemeint bzw. bezeichnet, welcher, wenn er auf die verkohlbaren Fasern aufgebracht ist, in vorbestimmten Umgebungsbedingungen um die Fasern und den Stoff_fdie Fasern nicht auflösen kann, mit welchem aber eine Lösungsmittelwirkung an den Fasern hervorgerufen werden kann, indem die Umgebungsbedingungen geändert werden.

Die Begriff "aktiviert" und "aktivierend", wie sie ebenfalls in der Beschreibung verwendet sind, betreffen die Wirkung des latenten Lösungsmittels bei Ändern der Umgebungsbedingungen um die Fasern und das latente Lösungsmittel, um dadurch eine Lösungsmittelwirkung an den Fasern hervorzurufen.

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Das latente Lösungsmittel für die Fasern wird auf die
Fasern aufgebracht, entweder bevor die Fasern zu dem
Körper gebildet werden, wobei die Bindungen geschaffen
werden, bevor oder nachdem die Fasern zu dem Körper geformt werden, aber vor der Verkohlung, oder nachdem die
Fasern zu dem fluidpermeablen Körper geformt sind. In beiden Fällen wird das latente Lösungsmittel aktiviert, nachdem die Fasern zu dem Körper geformt sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein fluidpermeables elektrisches Widerstandsheizelement nach dem
vorbeschriebenen Verfahren geschaffen. Bei dem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des Heizelements werden karbonisierbare bzw. verkohlbare Fasern geschaffen, welche einen
Durchmesser von 5 bis 200 Mikron und Stapellängen im Bereich von 1 bis 250mm haben/ hierauf werden dann die Fasern zu
einem fluidpermeablen Körper mit einer mittleren Dichte von 10 bis 250 kg/m³ und einem Hohlraumanteil im Bereich von
75 bis 99% geformt; auf die Fasern wird dann ein latentes
Lösungsmittel für die Fasern aufgebracht/ das Lösungsmittel wird aktiviert, um dadurch eine Bindung der verkohlbaren
Fasern miteinander zu bewirken,· der Körper wird dann in einer Oxydationsumgebung auf eine Temperatur von 140 bis 300° bei einem Temperaturanstieg zwischen 0,001 bis 10⁰C pro Minute erwärmt, um einen oxydierten Körper mit einer Dichte im Bereich von 15 bis 400 kg/m³ zu erhalten, und der oxydierte Körper wird dann auf eine Temperatur von 700 bis 3000⁰C bei einem

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Temperaturanstieg von 0,5 bis 50⁰C pro Minute in einer im wesentlichen sauerstofffreien Umgebung erhitzt, um einen verkohlten Körper mit einer Dichte bis zu 400 kg/m³ und einem Hohlraumanteil im Bereich von 75 bis 98% zu erzeugen. Vorzugsweise wird beim Formen der Fasern zu einem fluidpermeablen Körper eine Fasermatte geformt, welche ein Gewicht pro Flächeneinheit von 10 bis 500g/m² hat, und die Fasermatte wird auf einen Dorn gerollt bzw. gewickelt, während die mittlere Dichte des gerollten oder gewickelten Körpers durch Steuern der bei der Fasermatte angewendeten Wickelbedingungen gesteuert wird. Wenn die Fasern Polyacrylnitril (PAN)-Fasern sind, kann das latente Lösungsmittel ein zyclisches Tetramethylen-Sulfon sein, welches durch Erwärmen der Fasern in Luft auf eine Temperatur von 110 bis 15O⁰C thermisch aktiviert wird.

Die folgenden latenten Lösungsmittel können bei der Erfindung verwendet werden, wenn PAN-Fasern verwendet werden, nämlich Propylenc^-arbonat oder di-substituierte Formamide, wie beispielsweise Bis-Cyanoäthylformamid.

Das latente Lösungsmittel wird vorteilhafterweise auf die Fasern aufgebracht, bevor sie zu dem Körper geformt werden, beispielsweise bevor, während oder nach der Bildung der Matte. Andererseits kann das Lösungsmittel im ganzen nach der Formung des Körpers oder zum Teil vor und zum Teil nach der Formung des Körpers aufgebracht werden. Das Aufbringen des latenten Lösungsmittels auf die Fasern, bevor sie zu

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dem Körper geformt werden, hat den Vorteil, daß wesentlich weniger latentes Lösungsmittel aufgebracht werden muß, um eine ausreichende Anzahl Bindungen zwischen Fasern zu schaffen, als erforderlich ist, wenn das latente Lösungsmittel nach der Formung des Körpers aufgebracht wird. Außerdem wird das latente Lösungsmittel gleichmäßiger über den Körper verteilt.

Das latente Lösungsmittel kann auf die Fasern getropft oder gesprüht werden, die Fasern können in das latente Lösungsmittel eingetaucht werden,oder sie können mit dem latenten Lösungsmittel bedampft werden. Das Lösungsmittel kann nach der Formung des Körpers aktiviert werden, oder wenn es auf die Masse aufgebracht wird, kann es vor oder nach der Bildung der Matte^ oder bevor die Matte zu dem Körper gerollt wird, aktiviert werden.

Die Verwendung eines latenten Lösungsmittels, um Bindungen zwischen den Fasern zu schaffen, hat den Vorteil, daß der sichergebende, verbundene Körper homogen ist, was das Material betrifft. Infolgedessen hat der endgültige, verkohlte Körper überall einen konstanten, spezifischen elektrischen Widerstand, wodurch eine Ursache für eine örtlich festgelegte Bildung von heißen Stellen in dem Heizelement beseitigt ist. Außerdem sind unterschiedliche Beanspruchungen in dem Körper aufgrund des Vorhandenseins nur eines Materials in dem Körper vermindert.

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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung beschrieben.

Bei Anwendung des bevorzugten Verfahrens zur Herstellung eines Heizelements mit einem Körper aus verkohlten Fasern kann ein Element hergestellt werden, welches nicht nur einen ausreichenden inneren Gleichförmigkeitsgrad der Faserverteilung und der Bindungsverteilung von Faser zu Faser hat, damit Wärme beim Durchgang eines elektrischen Stroms durch den permeablen Körper erzeugt und an das Fluid, das durch den permeablen Körper hindurchfließt, ausreichend gleichmäßig übertragen werden kann, um nennenwerte Temperaturunterschiede in dem Fluid oder Veränderungen in dem Trockenanteil des Fluids zu vermeiden, das den Körper verläßt, und welches einen ausreichenden Faseroberflächenbereich für die Wärmeübertragung an das Fluid schafft, was ohne übermäßige Temperaturunterschiede zwischen der Faseroberfläche und dem damit in Kontakt kommenden Fluid bewirkt wird, sondern welches auch den geforderten elektrischen Widerstand und die mechanische Festigkeit für den Körper aufweist, der als permeables Heizelement verwendbar ist und den Kräften widersteht, die erforderlich sind, um Druckkontakte an den Elektroden zu schaffen.

Die elektrischen und Wärmeerzeugungskenndaten des faserigen Kohlenstoffkörpers mit einer vorgegebenen geometrischen Form

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hängen anfangs von der Wahl des Fasertyps, von der Dichteverteilung, dem Denier, der Stapellänge,einer Kräuselung und Ausrichtung in dem Zwischenmaterial, hängenvon der Größe und der Art der Bindungen von Faser zu Faser und schließlich von dem Verfahren ab, durchvelches die Zwischenmaterialien zu dem Körper geformt werden. Auch wird er durch die Verkohlungs- oder Graphitisationsbedingungen beeinflußt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um den anfänglichen Faserkörper zu einer entsprechenden Struktur oder Anordnung zu formen, um so eine Steuerung bezüglich der Dichte, der Permeabilität und der Gleichförmigkeit des Aufbaus sowie des elektrischen Widerstands des karbonisierten bzw. verkohlten Körpers auszuüben, von welchen nunmehr einer beschrieben wird.

Wenn mehr als eine Faserart verwendet wird, werden die Fasern entsprechend gemischt, um sicherzustellen, daß Fasern unterschiedlicher Art oder mit unterschiedlichen Parametern sorgfältig gemischt sind. Hierfür eignen sich herkömmliche Textilmaschinen. Obwohl die Fasern Natur-jSynthesefasern oder eine Mischung daraus sein können, sind die bevorzugten Fasern Polyakrylnitril-Fasern mit 4,5 Denier und 63mm Stapellänge. Aus dem unverarbeiteten oder gemischten Fasermaterial wird eine einzige feine Faserbahn bzw. ein entsprechendes Gewebe durch eine übliche Textilkardier-^Garnett- oder eine Luftlegemaschine hergestellt. Die Faserstapelrichtung verläuft im wesentlichen in der Ebene der Bahn bzw. des Gewebes

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und in der generellen Bewegungsrichtung der die Maschine verlassenden Bahn bzw. des entsprechenden Gewebes. Dies Gewebe ist zerbrechlich und kann in einer einzigen Lage auf einem Rad oder einem Zylinder gesammelt werden oder kann in einer mehrlagigen Matte in größerer Menge geglättet (platted) oder quer gelegt und dann in einfache :>Weise gesammelt werden. Beim Glätten werden parallele Bahnen eine über die andere gelegt, wobei dieselbe Faserausrichtung wie bei der ursprünglichen Bahn beibehalten wird, während beim Querlegen der Bahn die Ausrichtung der Faserstapelrichtung sich ändert. Ein Querlegen oder-falten erfordert, daß die Matte aufgrund ihrer Bewegung unter rechtem Winkel zu der Bahnbewegungsrichtung gebildet wird.

Ein latentes Lösungsmittel, z.B. die Art, die in der GBPS 993 498 in Verbindung mit PAN-Fasern beschrieben ist, wird während der Entstehung der Matte aufgebracht und schafft eine feuchte bzw. nasse, nicht verfestigte und nicht gebundene Bahn mit einer ausreichenden Festigkeit und Stärke, die noch zu bearbeiten ist. Vorzugsweise wird als latentes Lösungsmittel zyklisches Tetramethylen-Sulfon (Bondolene A or Sulpholane von der Shell Chemicals Limited) auf die Fasern in einem Verhältnis von 5 bis 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise 12 bis 35 Gewichtsprozent der Fasern aufgebracht.

Da die feuchte, nasse Bahn verarbeitbar ist, kann die Bindungsbildung bis zu dem Verfahrensabschnitt zurückgestellt wer-

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den, in welchem die Matte zu dem Körper mit der geforderten Form geformt worden ist. Das latente Lösungsmittel wird dann thermisch aktiviert, wie in der GB-PS 993 498 beschrieben ist. Bei einem anderen Verfahren wird das latente Lösungsmittel auf die Matte aufgebracht, nachdem sie geformt und bevor sie anschließend zu dem Körper verarbeitet wird. Als weitere Möglichkeit kann das latente Lösungsmittel aktiviert werden, nachdem die Matte gebildet worden ist und bevor sie zu dem Körper geformt wird.

Die Matte wird dann dem Dorn zugeführt, an ihm in Anlage gebracht und wird von einem endlose^ sich bewegenden Band bei entsprechender Spannungs- und Drehzahlsteuerung umschlossen, wie in der GB-PS 1 503 644 beschrieben ist, um die Matte zu einem hohlen Zylinder zu rollen bzw. zu wickeln. Ein verhältnismäßig gleichförmiger Druck wird dann im wesentlichen auf den gesamten Zylinderumfang zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ausgeübt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Matte mit einem vorbestimmten Gewicht und eine: entsprechenden Länge der vorbeschriebenen Einrichtung zugeführt, die eine vorbestimmte Zeit auf sie einzuwirkt., und zwar die Zeit, in welcher die Bandschleife eingespannt ist, um sie in der Größe von der des mittleren Doms auf den gewählten endgültigen Durchmessers des Zylinders zu ändern. Hierdurch ist sichergestellt, daß ein Zylinder mit einem genau festgelegten Durchmesser und einer mittleren Dichte geschaffen

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ist. Um gleichzeitig sicherzustellen, daß die Dichteverteilung, sowohl in Umfangsrichtung als auch radial_/in dem Faserzylinder verhältnismäßig gleichförmig ist, wird die Geschwindigkeit, mit welcher die Zuführung erfolgt, linear im Verhältnis des gewählten Außendurchmessers des Zylinders zu dem des mittleren Dorns erhöht.

Hierzu wird der mittlere Dorn eingesetzt und die Einrichtung angetrieben, bis sich die Bandschleife anpaßt. Die Matte wird dann dem Dorn zugeführt und um ihn herum gewickelt, wobei dies solange weitergeht, bis der Schleifengrößen-Steuerabschnitt der Einrichtung automatisch stillgesetzt wird, wenn der geforderte Durchmesser erreicht worden ist. Dies wird durch einen voreingestellten Mikroschalter erleichtert, welcher den Antriebsmotor trennt, welcher die Schleifengröße durch die Aufwärtsbewegung der unteren Rolle oderdes unteren Zylinders 4 vergrößert. (Siehe die anliegende Zeichnung).

Der Spalt zwischen Rollen bzw. Zylindern 2 und 5 (siehe die Zeichnung) wird in Abhängigkeit von der Dicke der zuzuführenden Matte auf den entsprechenden Abstand eingestellt, üblicherweise liegt derAbstand zwischen 5 bis 30mm, vorzugsweise bei 18mm. Hierbei ist wesentlich, daß bei der in Gegenrichtung verlaufenden Bewegung des Bandes in diesem Bereich die Matte nicht zurück- bzw. abrutscht und sich dadurch Unregelmäßigkeiten in der Struktur bzw. der Anordnung

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ergeben.

Wenn die Matte ganz in die Schleife eingebracht ist, wird die Rolle 4 ein kleines Stück angehoben (üblicherweise 3 bis 15mm für einen endgültigen Außendurchmesser von 50 bis 175 mm). Der Anfang und das Ende dieses Anhebevorgangs fällt gleichzeitig mit der vorbestimmten Nachwickelperiode (1 bis 4min zusammen. Während dieses Vorgangs drehen sich die Rollen mit konstanter Drehzahl. Bei diesem Nachwickelvorgang wird teilweise die Größe der Schleife vergrößert, damit die Fasern sich dehnen und diesen zusätzlichen Raum einnehmen. Folglich werden die eingebauten bzw. vorgesehenen Beanspruchungs- und Belastungsformen in der Matrix wieder verteilt, um so eine ganz gleichförmigen Zylinder zu gewährleisten. Obendrein ist es vorteilhaft, die Zwischen*oder Grenzschichten zwischen aufeinanderfolgenden Lagen der Matte in dem Zylinder zu verwischen, der durch die erneute Verteilung der Fasern erhalten wird," auch ein leichtes Verfilzen ist vorteilhaft, das zwischen den Mattenlagen stattfindet.

Der geformte Zylinder kann schließlich mit einer Schutzhülle, z.B. aus Papier verkleidet werden, welche in die Schleife in derselben Weise wie die Bahn eingebracht wird. Andererseits kann die äußere Faserlage des Zylinders verbunden werden, um dadurch einen Zylinder mit einer Schutzschicht zu schaffen, in«.dem heiße Luft in den Spalt zwischen die Rollen 4 und 5 geblasen wird, wenn der Zylinder langsam gedreht wird. Der Zylinder kann dann aus der Einrichtung herausgenommen werden,

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in^deiti die Rolle 5 in einen Abstand von der Rolle 2 verschwenkt wird, der etwas größer ist als der Zylinderdurchmesser.

Der Zylinder aus feuchten bzw. nassen Fasern muß nunmehr in eine feste, stabile Form gebracht werden. Dies wird dadurch erreicht, daß der Zylinder auf dem Dorn in einen Ofen eingebracht wird, durch welchen heiße Luft gleichmäßig entlang der Länge des Zylinders und mit der entsprechenden Temperatur geblasen wird. Bei Bondalane A-oder Sulpholane-Fasern und einem Zylinder mit einem Außendurchmesser von 75mm und einem Innendurchmesser von 25 mm wird der Zylinder bis zu 90min auf 120 bis 130⁰C erwärmt. Der Zylinder wird in dem Ofen gedreht, um ein "Setzen" der Synthesefasern oder eine Querschnittsverzerrung aufgrund der Schwerkraft zu verhindern. Wenn der Zylinder verhältnismäßig lang ist, kann er zusätzlich auf einem geschützen oder perforierten Metallkern gehalten werden, welcher durch Reibung an dem Zylinderdorn anliegt oder mechanisch an diesem in Anlage gehalten ist und welcher ein Durchbiegen des Zylinderelements zwischen dessen Enden, d.h. in Längsrichtung verhindert. Wesentlich ist, daß ein Ofen verwendet wird, bei dem die gesamte heiße Luft ausgewechselt wird, um sicherzustellen, daß aus der Fasermatrix aller Dampf des latenten Lösungsmittels entfernt ist. Nach einer kurzen Zeit in dem Ofen, beispielsweise von 2min. haben sich die Fasern an der Außenseite des Zylinders ausreichend verbunden, so daß die Zwangsschutzhülle, wenn sie vorgesehen war, entfernt werden

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kann. Die Hülle wird entfernt, um einen maximalen Durchsatz von heißer Luft durch die Fasermatrix zu gewährleisten und um verdampftes Wasser oder latentes Lösungsmittel vollständig zu entfernen; ferner führt dies zu einer im wesentlichen gleichförmigen Erwärmung aller einzelnen Faserbindungen in dem Zylinder.

Die Bindungen zwischen der verkohlbaren Fasern werden nach einer Verkohlungüraphitisation im wesentlichen beibehalten.

Die Gleichförmigkeit einer Energieerzeugung in dem fertigen, elektrisch leitenden Element sowie dessen spezifischer Widerstand wird erheblich durch die Sorgfalt beeinflußt, mit welcher das latente Lösungsmittel aufgebracht, die Bahn oder die Matte anfangs gebildet wird und der Zylinder gewickelt wird.

Das erforderliche Verfahren, um den Akrylfaser-Zylinder in einen Kohlenstoffzylinder umzuwandeln, weist eine erste Voroxydationsstufe (in welcher der Zylinder in Luft oder Sauerstoff erhitzt wird) und eine zweite Heizstufe auf, bei welcher die Umgebung inert ist. Die Voroxydationsstufe ist für anfängliche Zyklierungs- und Aromatisierungsreaktionen erforderlich und ist im einzelnen in der Literatur beschrieben. Diese Reaktionen haben den Verlust von H.N.O. usw. zur Folge und sind insgesamt exotherm, so daß die Heizleistung und damit die erzeugte Wärmemenge kritisch ist, wobei im allgemeinen maximal zulässig ist, daß die erzeugte

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Wärme sich in der Umgebung ausbreiten kann. Eine zu hohe Heizleistung beschleunigt die Reaktion und der Zylinder verbrennt. Die Heizleistung, die erzeugte Wärmemenge, wird hauptsächlich durch die Dicke der Zylinderwandung, die Dichte des Faseraufbaus und die Faserart bestimmt.

Um die optimalen Eigenschaften der Kohlenstoff-Fasern in dem Aufbau zu erhalten, muß die Voroxydation abgeschlossen sein. Der Vorgang ist diffusionsgesteuert und hängt so wesentlich von dem Faserdurchmesser (Denier) ab. Die Verweilzeit bei der maximalen Temperatur wird durch das Denier bestimmt, und die Zeit für eine vollständige Voroxydation kann auf dieser Grundlage berechnet werden oder kann mittelbar durch Beobachten der Schrumpfung des Materials gemessen werden.

In der Voroxydations-Stufe wird der Zylinder in Luft oder Sauerstoff auf 140 bis 300⁰C (vorzugsweise 170 bis 200⁰C) bei einem Temperaturanstieg von 0,001 bis 10°Cmin (vorzugsweise von 0,01 bis 1,0°C/min) erhitzt und die maximale Temperatur wird 24 bis 100h beibehalten, bevor er auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Ein zulässiger Dichte-

bereich der verkohlbarenFaserzylindern liegt bei 10 bis 250kg/m

(vorzugsweise bei 40bis 100kg/m )für einen Zylinder mit einem Außendurchmesser von 30 bis 300mm (vorzugsweise von 75 bis 200mm), einem Innendurchmesser von 10 bis 100mm (vorzugsweise 25 bis 50mm) und einer Länge bis zu 10m.

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Lange Zylinder können anschließend auf kürzere Längen geschnitten werden.

Der Temperaturanstieg, die maximale Temperatur und die Verweilzeit bei der maximalen Temperatur müssen sorgfältig bezüglich der Größe und Dichte des Faserzylinders gewählt werden. Der vollständig voroxydierte Faserzylinder ist schwarz und spröde bzw. brüchig, da die Fasern schwach sind.

Bei der zweiten Stufe des Verkohlungsvorgangs wird der voroxydierte Faserzylinder auf 700 bis 3000⁰C (vorzugsweise 900 bis 1200°C)bei etwa 0,5 bis 35°C/min (vorzugsweise 1 bis 10°C/min) in einer sauerstofffreien Atmosphäre, beispielsweise in Stickstoff oder Argon erhitzt.

Der endgültige elektrische Widerstand des Fasermaterials in dem Zylinder wird hauptsächlich durch die maximale Temperatur bestimmt, auf welche er erhitzt worden ist. Bei einer Erwärmung auf Temperaturen über 1500⁰C in einer inerten Atmosphäre wird der Kohlenstoff teilweise oder vollständig in eine reine Graphitform umgewandelt, wodurch der spezifische Widerstand des Materials herabgesetzt wird, es leichter beschädigt werden kann, aber seine Stäfheit zunimmt. Der Verkohlungsvorgang führt zu einer Änderung der äußeren Form und der Dichte, da das Faserelement schrumpft und Gewicht verliert. Beispielsweise kann die äußere Gestalt des Kohlen-

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stoffZylinders einen Außendurchmesser von 50 bis 135mm, einen Innendurchmesser von 5 bis 10mm haben und bei einer Dichte von bis zu 400 kg/mm³ bis zu 250cm lang sein, wobei der obere Grenzwert durch die Ofengröße vorgegeben ist, wenn er durch einen Vorläuferzylinder mit einer vorher vorgegebenen äußeren Form vorbereitet ist.

Obwohl PAN-Fasern bevorzugt werden, könnten auch andere verkohlbare Synthesefasern, wie Synthesefasern der Zelluloseklasse, wie Kunstseide, und Naturfasern, wie Wolle und Baumwolle als Vorläufermaterialien verwendet werden, vorausgesetzt, daß ein entsprechendes Lösungsmittel mit kleineren Halbperioden und entsprechenden Temperaturen in den verschiedenen Stufen der vorbeschriebenen Warmbehandlungen verwendet wird..

Statt die Matte, wie oben beschrieben, auf einen Dorn zu wickeln, können auch andere Verfahren angewendet werden, um einen zylindrischen Körper zu schaffen, beispielsweise können zerhackte, verkohlbare Fasern in einen flüssigen Träger in einem Behälter gehängt bzw. eingebracht werden, durch welchen ein hohler, steifer, fluidpermeabler Dorn hindurchgeht. Wenn im Inneren des Dorn eine Saugwirkung ausgeübt wird, werden die Fasern an dem Dorn gehalten, um einen hohlen Faserzylinder zu bilden, welcher dann verkohlt werden kann, nachdem sich die Fasern verbunden haben.

Obwohl das vorbeschriebene Element ringförmig ist, kann das Element auch andere Formen aufweisen, beispielsweise die

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einer ebenen Scheibe, über welche dann ein Fluid von der einen zu der anderen Seite fließen kann.

Damit die vorbeschriebenen Elemente mit einem Netzanschluß verbunden werden können, sind Elektroden an dem verkohlten Körper angebracht, wie beispielsweise in der GB-PS 1 182 beschrieben ist. Das Element kann auch einer die Fluidströmung steuernden Einrichtung zugeordnet werden, wie in der GB-PS 1 466 240 beschrieben ist.

Vorstehend ist nur ein Verfahren zum Herstellen eines permeablen Kohlenstoffheizelements beschrieben. Hierbei ist ausgeführt, daß ein permeables Heizelement in einem ganz bestimmten Fluidheizsystem erforderlich ist, in welchem die Heizleistung, die Fluidtemperatur beim Austritt des Elements, die Fluidströmungsgeschwindigkeit und die Fluidart durch die Ausführung des Fluidheizsystems bestimmt sind, und die äußere Form des Elements durch die Fluidströmungsgeschwindigkeit, die Fluidviskosität in Verbindung mit der Materialdichte des Elements, des spezifischen elektrischen Widerstands und der Versorgungsspannung bestimmt wird, was im einzelnen angegeben ist.

Beispiel

Um ein permeables Kohlenstoff-Heizelement herzustellen, sind die folgenden Daten erforderlich:

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spezifischer (elektrischer)Widerstand

des Elements

Hei ζIeistung

äußere Form des Elements

Innendurchmesser des Elements Außendurchmesser des Elements Länge des Elements gleichförmige Fluidtemperatur Verhältnis von Tmax/Tmin Dichte des Elements

0,105 bis 0,155j2cm 2,0/3kW bei 10-30V ringförmiger Zylinder 20 - 25 mm
35 - 45 mm
110 - 130 mm

1,3

110 - 120 kg/m³

Das Heizelement wird dann so hergestellt, wie vorstehend beschrieben worden ist. Ein Vorlauferzylinder aus verkohlbaren, durch ein latentes Lösungsmittel verbundenen Fasern wird dadurch hergestellt, daß eine vorbereitete Fasermatte auf einer normalen Textilmaschine mittels einer Einrichtung mit einem endlosen Band, wie in der GB-PS 1 503 644 beschrieben, zu einem Zylinder gewickelt wird. Nachdem der Zylinder geformt ist, wird das latente Lösungsmittel aktiviert und die Bindungen von Faser zu Faser werden an den Berührungsstellen geschaffen. Der Vorlauferzylinder wird voroxydiert/ verkohlt, und der sich ergebende Kohlenstoffzylinder wird maschinell auf eine bestimmte Größe bearbeitet.

Die Parameter bei dem Formungsvorgang mittels des Vorläuferzylinders sind im einzelnen folgende:

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Faser:

3D -3/

41/2 Denier, 63mm Stapellänge Courtelle-Courtauld's Akryl (PAN)-Faser, die mit einem latenten Lösungsmittel verbindbar ist.

Latentes Lösungsmittel :

Bondalaine ¹A¹ zyklisches Tetramethyl-Sulfon von Shell Chemicals - spezifisches Gewicht 1,26; das latente Lösungsmittel wird vor der Bildung der Bahn den Fasern beigemischt. Das Gewicht der von dem Abnehmer abgenommenen nassen Bahn ist 15g/m².

Mattenbildung;

Eine feuchte Matte aus 5 Lagen wird aus der Bahn gebildet. Die Matte ist dann etwa 12mm hoch, 1,52m breit und wird auf eine Länge von 5,4m und einem Gewicht von 500g geschnitten. Das Gewicht der von dem Abnehmer abgenommenen nassen Bahn ist 15g/m².

Zur Schaffung der Bahn beträgt der Durchsatz der trockenen Faser 237 g/min, und das latente Lösungsmittel wird den Fasern, bevor die Bahn gebildet ist, in einer Menge 63g/min (27%Zusatz) beigemischt.

Die 5,4m lange Matte wird in der ein endloses Band aufwei-

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senden Wickel- oder Wal ζ einrichtung auf einen Dorn von 1,77m Länge und 27mm Durchmesser aufgebracht. Die Geschwindigkeit des Wickelbandes beträgt 2_f42m/sek am Anfang des Walzvorgangs und 7,26m/sek an dessen Ende. Ein Nachw.ickeln vcn. 60 bis 100 sek wird durchgeführt, nachdem das Einbringen beendet ist. Die untere Rolle wird während dieses Nachwd.ckelvorgangs um 6mm angehoben, und der obere Walzenspalt ist konstant 18mm.

Der Zylinder wird dann luftgetrocknet, um dann die Bindungen von Faser zu Faser während einer Periode von 90min bei einer Temperatur von 125°C + 3⁰C durchzuführen, und der Zylinder wird während des Trocknens mit 12ü/min gedreht. Das endgültige Gewicht des gebundenen Faserzylinders beträgt 308g, er hat einen Durchmesser von 72 mm und ist 1250mm lang. Die Dichte beträgt 72kg/m³.

Der Zyinder wird dann auf kürzere Längen geschnitten, welche bei einer Temperatur von 1000 bis 1200⁰C voroxydiert und verkohlt werden. Die sich ergebenden Kohlenstoffzylinder haben eine Dichte von 103 bis 10lkg/m² bei einer Verkohlungstemperatur von 1000 bis 1200⁰C. Ein ringförmiges Kohlenstoff-Element wird dann maschinell aus diesem Zylinder hergestellt. Das Element hat üblicherweise die folgenden Daten:

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Verkohlungstemperatur in ⁰C 1000 1200

Außendurchmesser des Elements

in mm 40 40

Innendurchmesser des Elements

in mm 24 24

Länge des Elements in mm 120 120

Verhältnis von Tmax/Tmin 1,18 1,15

spezifischer Widerstand des

Elements £cm 0,154 0,110

Dichte des Elements in kg/m³ 114 108

Die Verwendung eines latenten Lösungsmittels, um die Bindungen zwischen den Fasern zu schaffen, hat hauptsächlich den Vorteil, daß eine Matrix aus verkohlbaren Fasern in der geforderten äußeren Form und mit der geforderten Dichte gebildet werden kann, bevor irgendeine Bindung von Faser zu Faser erfolgt ist und die Fasern zueinander örtlich genau festgelegt sind. Infolgedessen kann ein gleichmäßiger Aufbau erhalten werden, und die Wiederholbarkeit der äußeren Form der Anordnung von einer Matrix zur anderen ist erheblich verbessert. Sobald die geforderte äußere Form der Matrix und die entsprechende Dichte erreicht ist, werden die Fasern durch Aktivierendes Lösungsmittels miteinander verbunden, und die geforderte äußere Form der Matrix sowie die geforderte Dichte wird mittels der geschaffenen Bindungen erhalten. Da eine Aktivierung bei einer bestimmten Temperatur erfolgt, kommt es zu keiner

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Harzimprägnierung, was zu einer Ungleichförmigkeit in der Dichte führen würde, so daß auf diese Weise die karbonisierte bzw. verkohlte Endstruktur erhalten wird.

Ende der Beschreibuna

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Claims

1.1 Verfahren zum Herstellen eines fluidpermeablen, elektrischen Widerstands-Heizelements, dadurch gekennzeichnet, daß ein fluidpermeabler Körper aus verkohlbaren Fasern gebildet wird, daß auf die Fasern ein latentes Lösungsmittel für die Fasern aufgebracht wird, daß das Lösungsmittel aktiviert wird, um die verkohlbaren Fasern miteinander zu verbinden, und daß der Körper aus miteinander verbundenen Fasern verkohlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel auf die verkohlbaren Fasern aufgebracht wird, bevor sie zu dem fluidpermeablen Körper geformt werden, und daß das Lösungsmittel aktiviert wird, nachdem der fluidpermeable Körper geschaffen ist.

3. Verfahren nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel auf die verkohlbaren Fasern aufgebracht wird, nachdem sie zu dem fluidpermeablen Körper geformt sind _f und daß das Lösungsmittel aktiviert wird, bevor der Körper verkohlt wird.

r (0t9) 911272 9t 1273 9t 1274 9t 3310

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BERGSTAPFPATENT MQncbeo

TELEX:

0524560 BERO d

Bankkonten: Hypo-Bink München 4410122t» (BLZ 70020011) SwUl Code: HYPO DE MM Β*)« Vereinibuik MOncben 453100 (BLZ 70020270) Pouichcck Manchen 65343-tOt (BLZ 70010080)

COPY !

ORIGINAL INSPECTED

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das latente Lösungsmittel aufgebracht wird, zum Teil bevor und zum Teil nach^dem die Fasern zu dem Körper geformt sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß verkohlbare Fasern hergestellt werden, welche einen Durchmesser von 3 bis 200 Mikron und Stapellängen im Bereich von 1 bis 250 mm haben, daß die Fasern zu einem fluidpermeablen Körper mit einer mittleren Dichte von 10 bis 250 kg/m³ und einem Hohlraumanteil im Bereich von 75 bis 99% geformt werden, daß auf die Fasern ein latentes Lösungsmittel für die Fasern aufgebracht wird, daß das Lösungsmittel aktiviert wird, um dadurch die verkohlbaren Fasern miteinander zu verbinden, daß der Körper in einer sauerstoffhaltigen Umgebung auf eine Temperatur von 140 bis 300^CC bei einem Temperaturanstieg zwischen 0,001 bis 10% pro Minute erwärmt wird, um einen oxydierten Körper mit einer Dichte im Bereich von 15 bis 400 kg/m³ zu schaffen, und daß der oxydierte Körper auf eine Temperatur von 700 bis 3000⁰C bei einem Temperaturanstieg von 0,5 bis 50⁰C pro Minute in einer im wesentlichen sauerstofffreien Umgebung erhitzt wird, um einen verkohlten Körper mit einer Dichte von bis zu 400 kg/m³ und einem Hohlraumanteil im Bereich von 75 bis 98% zu schaffen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

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gekennzeichnet, daß bei der Formung der Fasern zu einem fluidpermeablen Körper eine sperrige, nichtverdxchtete Fasermatte gebildet wird, welche ein Gewicht pro Flächeneinheit von 10 bis 500g/m² hat und daß die Matte in einer Wickelmaschine spannungslos auf einen Dorn gewickelt wird, wobei die mittlere Rohdichte eines gewickelten Körpers durch Steuern der bei der Matte angewendeten Wickelbedingungen gesteuert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Po^acrylnitril-Fasern oder Copolymere davon sind, und daß das latente Lösungsmittel ein zyklisches Tetramethylensulf on ist, welches thermisch aktiviert wird, indem die Fasern in Luft auf eine Temperatur von 110° C bis 150⁰C erwärmt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das latente Lösungsmittel Propylenearbonat ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das latente Lösungsmittel ein di-substituiertes Formamid ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das latente Lösungsmittel Bis-Cyanoäthyl-formamid ist. -

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11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die Wickelbedingungen gesteuert werden, um eine gleichmäßige Dichte des gewickelten Körpers in radialer und in ümfangsrichtung zu erhalten, bevor sich die Fasern verbinden.

12. Fluidpermeables, elektrisches Widerstands-Heizelement, das insbesondere gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt ist, gekennzeichnet durch einen Aufbau aus verkohlten Fasern in beliebiger Anordnung, wobei die Fasern an den Berührungsstellen der Fasern vor einer Verkohlung der Fasern miteinander verbunden werden, wobei das Verbinden durch Schmelzen der sich berührenden Fasern durch Aufbringen eines latenten Lösungsmittels durchgeführt wird, welches während der Verfahrensschritte latent ist, durch welche die Form, die Dichte und die endgültige Struktur des Elements hauptsächlich festgelegt wird, und wobei dann das Lösungsmittel vor dem Verkohlen der Fasern aktiviert wird.

13. Heizelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau aus verkohlten Fasern das Produkt einer Verkohlung oder Verkohlung und Graphitisierung eines ähnlichen Aufbaus von verkohlbaren Synthesefasern ist, welche mittels eines latenten Lösungsmittels miteinander verbunden werden, welches durch eine bestimmte Temperatur aktiviert wird.

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14. Heizelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das latente Lösungsmittel die Oberfläche der Fasern auflöst, wenn es bei einer bestimmten Temperatur aktiviert wird, und eine Bindung zwischen sich berührenden Fasern schafft, wobei das Fasermaterial selbst benutzt wird, so daß die gebundene Struktur im wesentlichen nur aus Fasermaterial besteht.

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