NL8200790A

NL8200790A - Electrode for electronic instruments - has grid of fibrous carbon threads bonded with organic polymer coke

Info

Publication number: NL8200790A
Application number: NL8200790A
Authority: NL
Original assignee: Jury Semenovich Sergeev Stanis
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1983-09-16

Abstract

A grid-like electrode for electronic instruments has its grid portion (1) formed by fibrous C threads (6,7) having their fibres secured to one another by means of an organic polymer coke. The electrode is made by passing each fibrous C thread through a liq. organic polymer contg. not less than 20 wt.% C, shaping the threads on a mandrel to form a grid, irreversibly curing the polymer and heating it to effect carbonisation. The polymer is pref. a phenolic furan, furfuryl, acrylic, vinyl, petroleum and coal-tar resin or pitch. The amt. of bonding coke in the threads may be 10-50 wt.%. The coke pref. contains 5-30 wt.% a refractory electro-conducting material such as C black. The grid threads may be fixed to peripheral supports (2,3), e.g. of carbonaceous fabric, by means of C threads having fibres bonded by an organic polymer coke. The electrode has high dissipation power, permissible working temp., mechanical strength, radiation factor, electric strength and shape stability and is prepd. simply and relatively inexpensively.

Description

/ Ν.0. 30895 1/ Ν.0. 30895 1

Roostervormige elektrode voor elektronische instrumenten en werkwijze voor de vervaardiging van zulk een elektrode.Grid electrode for electronic instruments and method of manufacturing such an electrode.

De uitvinding heeft betrekking op strukturele componenten van elektrische vacuuminrichtingea, en meer in het bijzonder op een roostervormige elektrode voor generatorinrichtingen met een groot vermogen.The invention relates to structural components of electric vacuum devices, and more particularly to a grid electrode for high power generator devices.

5 De onderhavige uitvinding kan nuttig zijn als een roostervormige elektrode in een willekeurige elektrische vacuüminrichting, zoals een rooster, een kathode of een verhitter; in het geval dat een kathode volgens de onderhavige uitvinding wordt vervaardigd wordt de roostervormige elektrode bekleed met een actieve emissielaag* 10 De onderhavige uitvinding kan worden toegepast in de chemische techniek en in andere industrieën waarbij men in de vervaardigde apparatuur tegen hoge temperaturen en corrosie bestand zijnde elektroden en andere elektroden nodig heeft.The present invention can be useful as a grid electrode in any electrical vacuum device, such as a grid, a cathode or a heater; in the case where a cathode according to the present invention is manufactured, the grid electrode is coated with an active emission layer. The present invention can be applied in chemical engineering and other industries where the manufactured equipment is resistant to high temperatures and corrosion electrodes and other electrodes.

De moderne ontwikkeling van de techniek van generatorinrichtingen 15 met groot vermogen is gebaseerd op het principe van het vergroten van het uitgangsvermogen van instrumenten en het verschaffen van grotere specifieke belastingen van de voornaamste actieve onderdelen van het instrument, en wel in de eerste plaats de roosters.The modern development of the art of high power generator devices is based on the principle of increasing the output power of instruments and providing greater specific loads on the main active parts of the instrument, namely the grids.

Bij welbekende strukturen van roostervormige elektroden die zijn 20 vervaardigd onder gebruikmaking van moeilijk smeltbare materialen, zoals wolfraam, molybdeen en dergelijke, in combinatie met verschillende bekledingen, zijn de mogelijkheden voor het vergroten van de specifieke belasting hoofdzakelijk uitgeput.Well-known structures of grid electrodes made using difficult-to-melt materials, such as tungsten, molybdenum and the like, in combination with various coatings, the possibilities for increasing the specific load are essentially exhausted.

Het vergroten van het vermogen van generatorinrichtingen heeft een 25 verhoging van de werktemperaturen van de roosters ten gevolge waardoor lagere anti-emissie-eigenschappen, rekristallisatie van het metaal.en een verminderde vormstabiliteit optreden en dientengevolge hogere ni-veau’s van thermische stromen, een geringere elektrische en mechanische sterkte van het elektronische instrument en het defect raken ervan.Increasing the power of generator devices results in an increase in the operating temperatures of the grids, resulting in lower anti-emission properties, recrystallization of the metal, and reduced dimensional stability and, consequently, higher levels of thermal currents, lower electrical properties. and mechanical strength of the electronic instrument and its failure.

ƒ 30 Voorts kan men slechts verzekerd zijn van een vergroting van het vermogen, een verbreding van het frequentiegebied en een verbetering van de vermogenskarakteristieken en de levensduur van instrumenten door de fabrikage van roostervormige elektroden uit nieuwe konstruktiemate-rialen die in staat zijn grote vermogens te dissiperen, een hoge warm-35 teweerstand bezitten en stabiel zijn tijdens het in bedrijf zijn.ƒ 30 Furthermore, one can only be assured of an increase in power, a broadening of the frequency range and an improvement in the power characteristics and the service life of instruments by the production of lattice electrodes from new construction materials capable of dissipating large powers. , have high heat resistance and are stable during operation.

Bekend zijn roostervormige elektroden van pyrolytisch grafiet die de vorm hebben van een holle cilinder met perforaties in de vorm van 8200790 f ï 2 een rooster (zie het Amerikaanse octrooischrift 3.307.063).Grid-shaped pyrolytic graphite electrodes are known which have the shape of a hollow cylinder with perforations in the form of a grating (8200790 f2) (see U.S. Pat. No. 3,307,063).

Pyrolytisch grafiet wordt verkregen door neerslaan uit een thermisch ontleedbaar gas.Pyrolytic graphite is obtained by precipitation from a thermally decomposable gas.

Nadat de procesparameters (druk en temperatuur) zijn bepaald, is 5 het mogelijk zich te verzekeren van een sterke voorkeurskristaloriënta-tie in de neergeslagen koolstof. De eigenschappen van een op deze wijze verkregen laag komen dicht bij die van een monokristal van grafiet.After the process parameters (pressure and temperature) have been determined, it is possible to ensure a strong preferred crystal orientation in the precipitated carbon. The properties of a layer obtained in this way are close to that of a single crystal of graphite.

De werkwijze voor de vervaardiging van bekende roostervormige elektroden omvat het vormen van een holle cilinder op de hierboven aan-10 gegeven wijze, het verwijderen van de oppervlaktelaag van het materiaal teneinde verzekerd te zijn van de vereiste wanddikte, bijvoorbeeld door slijpen, frezen of een ultrasonische bewerking, en het vervaardigen van cellen en tussenwanden door middel van afschuren, bewerken met een elektronenbundel, elektro-erosie of snijden met behulp van een laser.The method of manufacturing known grid electrodes includes forming a hollow cylinder in the manner indicated above, removing the surface layer of the material to ensure the required wall thickness, for example, by grinding, milling, or an ultrasonic machining, and fabrication of cells and partitions by abrasion, electron beam machining, electroerosion, or laser cutting.

15 Deze roostervormige elektroden en de werkwijze voor de vervaardi ging ervan verschaffen echter geen bevredigende elektrische sterkte en vereisen bovendien een kostbare en bewerkelijke vervaardigingswerkwij-ze.However, these lattice electrodes and the method of their manufacture do not provide satisfactory electrical strength and additionally require an expensive and laborious manufacturing process.

Bovendien is het moeilijk bij roostervormige elektroden kleine af-20 metingen van de tussenwanden en de cellen en een aanzienlijke lengte van de elektrodevlakken te paren aan een grote mechanische sterkte en stijfheid van de struktuur.Moreover, with grating electrodes, it is difficult to match small dimensions of the partition walls and the cells and a considerable length of the electrode surfaces with a high mechanical strength and stiffness of the structure.

Bij de vervaardiging van een roostervormige struktuur door m£ddel__ van uitsnijden kan het bewerkte oppervlak tengevolge van de gelaagde 25 struktuur ervan gaan afbladderen en schilferen, waardoor de mechanische en elektrische sterkte van de inrichting worden verminderd. Bovendien is het onmogelijk van pyrolytisch grafiet een elektrode te maken met een ingewikkelde vorm met kleine kromtestralen, waardoor het nodig wordt grotere afmetingen van het rooster en van de gehele inrichting 30 aan te houden.In the manufacture of a lattice structure by cutting through cutting, the machined surface may peel and flake due to its layered structure, thereby reducing the mechanical and electrical strength of the device. In addition, it is impossible to make an electrode of intricate shape with small radii of curvature from pyrolytic graphite, making it necessary to maintain larger dimensions of the grid and of the entire device 30.

Bekend is een roostervormige elektrode voor generatorbuizen waarin tenminste een deel van de elektrode dat direct het rooster vormt is vervaardigd van een glasachtige koolstof. De elektrode wordt vervaardigd door met behulp van een laser de roostervormige struktuur uit te 35 snijden uit een onbewerkt stuk glasachtige koolstof (zie het Duitse "Offenlegungsschirft” 2.623.828).A grid-shaped electrode for generator tubes is known in which at least a part of the electrode directly forming the grid is made of a glassy carbon. The electrode is manufactured by laser cutting the grid-like structure from a raw piece of glassy carbon (see German "Offenlegungsschirft" 2,623,828).

Een nadeel van deze elektrodestruktuur en van de werkwijze voor de vervaardiging ervan is de geringe mechanische sterkte van het voltooide produkt. Het is zeer moeilijk de juiste afmetingen van de roosters te 40 verkrijgen tengevolge van krimpen van het materiaal tijdens de vervaar- 8200790 3 * 1 diging. Een ander essentieel nadeel van de bekende elektroden is de grote hardheid van de glasachtige koolstof, die dicht in de buurt ligt van die van corund of diamant en het bewerken met conventionele technieken vrijwel onmogelijk maakt.A drawback of this electrode structure and of the method of its manufacture is the low mechanical strength of the finished product. It is very difficult to obtain the correct dimensions of the grids due to shrinkage of the material during manufacture 8200790 3 * 1. Another essential drawback of the known electrodes is the high hardness of the glassy carbon, which is close to that of corund or diamond and makes machining with conventional techniques virtually impossible.

5 Bekend zijn roostervormige elektroden vervaardigd van vezelige koolstofdraden die bekleed zijn met pyrolytisch grafiet en aan elkaar zijn gesoldeerd met behulp van een soldeer op de punten waar ze elkaar kruisen en zijn gesoldeerd aan de ondersteuningselementen (zie het Duitse "Offenlegungsschrift" 2,358.583).Known are grid electrodes made of fibrous carbon wires coated with pyrolytic graphite and soldered together with a solder at the points where they cross and soldered to the support elements (see German Offenlegungsschrift 2,358,583).

10 De werkwijze voor de vervaardiging van deze elektroden bestaat uit het bekleden van stukken van vezelige koolstofdraden met pyrolytisch grafiet, waarna de verkregen stijve staven aan de ondersteuningelemen-ten en bij de kruispunten aan elkaar worden bevestigd door middel van solderen met een soldeer, ter verkrijging van een roostervormige struk-15 tuur.The method of manufacturing these electrodes consists of coating pieces of fibrous carbon wires with pyrolytic graphite, after which the stiff rods obtained are attached to each other at the support elements and at the intersections by soldering with a solder, to obtain of a grid-shaped structure.

De hierboven beschreven roostervormige elektroden bezitten geen voldoend groot dissipatievermogen, toelaatbare werktemperatuur, elektrische sterkte en stabiliteit van de karakteristieken.The grid electrodes described above do not have a sufficiently high dissipation power, allowable operating temperature, electrical strength and stability of the characteristics.

Deze nadelen worden veroorzaakt door de noodzaak soldeersoorten te 20 gebruiken die de toelaatbare werktemperatuur van het rooster beperken, en ook door de moeilijkheid de vereiste afmeting nauwkeurig te verkrijgen. Bovendien vereist de bekende werkwijze veel arbeid tengevolge van de moeilijkheden verbonden met het vormen van de roostervormige struk-tuur uit staven met een grote stijfheid. Voorts zijn voor de bekende 25 werkwijze hoge temperaturen, een vergroot energieverbruik en ingewikkelde apparatuur noodzakelijk.These drawbacks are caused by the need to use solder types which limit the allowable working temperature of the grid, and also by the difficulty of accurately obtaining the required size. In addition, the known method requires much labor due to the difficulties associated with forming the lattice structure from high rigidity bars. Furthermore, the known method requires high temperatures, increased energy consumption and complex equipment.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel het verschaffen van zulk een roostervormige elektrode, evenals een werkwijze voor de vervaardiging van deze elektrode, welke elektrode bestaat uit een zodanig mate-30 riaal en een zodanige struktuur bezit dat een groter dissipatievermogen en hogere toelaatbare werktemperaturen voor de elektroden worden verkregen.The object of the present invention is to provide such a grid-shaped electrode, as well as a method of manufacturing this electrode, which electrode consists of such a material and structure that it has a higher dissipation power and higher permissible operating temperatures for the electrodes. be obtained.

Een doel van de uitvinding is het vergroten van het dissipatievermogen van een roostervormige elektrode.An object of the invention is to increase the dissipation power of a grid-shaped electrode.

35 Een ander doel van de uitvinding is het verhogen van de toelaatba re werktemperatuur van een roostervormige elektrode.Another object of the invention is to increase the allowable operating temperature of a grid electrode.

Weer een ander doel van de uitvinding is het verbeteren van de mechanische sterkte van een roostervormige elektrode.Yet another object of the invention is to improve the mechanical strength of a grid electrode.

Nog een ander doel van de uitvinding is het vergroten van de stra-40 lingsfactor van een roostervormige elektrode.Yet another object of the invention is to increase the radiation factor of a grid electrode.

8200790 • s 48200790 • s 4

Het vergroten van de elektrische sterkte en de vormstabiliteit van een roostervormige elektrode is ook een doel van de onderhavige uitvinding.Increasing the electrical strength and dimensional stability of a grid electrode is also an object of the present invention.

Weer een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaf-5 fen van een eenvoudige en betrekkelijk goedkope werkwijze voor de vervaardiging van een roostervormige elektrode, die het mogelijk maakt de duur van de vervaardiging te verkorten, de voor de vervaardiging vereiste hoeveelheid arbeid en het energieverbruik te verminderen en de vervaardiging van de roostervormige elektrode te automatiseren.Yet another object of the present invention is to provide a simple and relatively inexpensive method of manufacturing a grid electrode which allows to shorten the manufacturing time, the amount of labor required to manufacture and the reduce energy consumption and automate the manufacture of the grid electrode.

10 Het wezen van de onderhavige uitvinding is een roostervormige elektrode voor elektronische instrumenten, waarbij het roostervormige deel op zichzelf wordt gevormd door vezelige koolstofdraden, waarbij volgens de uitvinding vezels van koolstofdraden met elkaar worden verbonden door middel van cokes van een organisch polymeer.The essence of the present invention is a grid-shaped electrode for electronic instruments, in which the grid-shaped part is formed per se by fibrous carbon wires, wherein according to the invention fibers of carbon wires are joined together by means of coke of an organic polymer.

15 Deze uitvoering van een roostervormige elektrode verschaft een grote vormstabiliteit, mechanische sterkte bij een verhoogde toelaatbare werktemperatuur, een vergrote warmtebestendigheid en een grote stra-lingsfactor.This embodiment of a grid-shaped electrode provides great dimensional stability, mechanical strength at an increased allowable operating temperature, increased heat resistance and a high radiation factor.

Het verdient aanbeveling dat de hoeveelheid van de als bindmiddel 20 gebruikte cokes van een organisch polymeer in de draden gelijk is aan 10-50%.It is recommended that the amount of the coke of an organic polymer used as binder in the threads is equal to 10-50%.

Dit maakt het mogelijk een roostervormige elektrode te vervaardigen met verschillende configuratiëS' van-de cellen^ waarbij de geometrische parameters van de cellen over het gehele gebied van de elektrode 25 tijdens het in bedrijf zijn constant blijven.This makes it possible to produce a grid-shaped electrode with different configurations of the cells, the geometric parameters of the cells remaining constant over the entire area of the electrode during operation.

In sommige gevallen is het wenselijk dat de cokes van een organisch polymeer 5-30 gew.% bevat van een elektrisch geleidend, moeilijk smeltbaar materiaal.In some instances, it is desirable for the coke of an organic polymer to contain 5-30% by weight of an electrically conductive difficult-to-melt material.

Het is gewenst dat de draden die het roostergedeelte van de elek-30 trode vormen langs de omtrek daarvan aan tenminste één ondersteunings-element zijn bevestigd met koolstofdraden met vezels die met elkaar zijn verbonden door middel van cokes van een organisch polymeer.Desirably, the wires forming the grid portion of the electrode are circumferentially attached to at least one support member with carbon wires having fibers bonded together by organic polymer coke.

Dit maakt een goed mechanisch en elektrisch kontakt mogelijk tussen de roostervormige elektrode en het ondersteuningselement.This allows good mechanical and electrical contact between the grid electrode and the support element.

35 Het is mogelijk dat de draden die het roostergedeelte vormen zijn bevestigd aan tenminste één ondersteuningselement vervaardigd van een weefsel van koolstofdraden en de vezels die deze draden vormen met elkaar zijn verbonden door middel van cokes van een organisch polymeer.It is possible that the wires forming the grid portion are attached to at least one support member made of a carbon fiber fabric and the fibers forming these wires are joined together by organic polymer coke.

Dit maakt het mogelijk als materiaal voor het ondersteuningsele-40 ment materialen te gebruiken met verschillende thermische uitzettings- 8200790 * ♦ 5 coëfficiënten en verzekerd te zijn van een lage waarde van de thermische weerstand bij het kontaktpunt tussen het ondersteuningselement en de roostervormige elektrode.This makes it possible to use materials with different thermal expansion coefficients as material for the support element and to ensure a low value of the thermal resistance at the point of contact between the support element and the grid electrode.

Het verdient aanbeveling dat de draden van tenminste het rooster-5 gedeelte aan alle kanten zijn bekleed met een laag cokes van een organisch polymeer die de onderdelen bij elkaar houdt.It is recommended that the wires of at least the grid-5 section are coated on all sides with a layer of coke of an organic polymer that holds the parts together.

hit maakt het mogelijk de mechanische sterkte en stijfheid van de struktuur bij het in bedrijf zijn te vergroten.hit makes it possible to increase the mechanical strength and stiffness of the structure during operation.

Het is gewenst dat de draden zijn bekleed met een laag cokes van 10 een organisch polymeer dat een elektrisch geleidend, moeilijk smeltbaar materiaal bevat.Desirably, the wires are coated with a layer of coke of an organic polymer containing an electrically conductive, difficult-to-melt material.

Dit maakt het mogelijk het niveau van de van de roostervormige elektrode afkomstige thermische stroom te verlagen.This makes it possible to reduce the level of the thermal current from the grid-shaped electrode.

Hef is gewenst dat de poriën en de scheuren in de draden met ve~ 15 zeis die met elkaar zijn verbonden door cokes van een organisch polymeer, worden gevuld met pyrokoolstof zodat de gemiddelde dichtheid van het draadvormige materiaal 1,7 - 2,0 g/cm3 bedraagt.It is desirable that the pores and cracks in the filaments threads joined together by organic polymer coke be filled with pyrocarbon so that the average density of the filamentary material is 1.7-2.0 g / cm3.

Dit maakt het mogelijk de mechanische sterkte en het elektrische en thermische geleidingsvermogen van de roostervormige elektrode te 20 vergroten en de gasontwikkeling ervan te verminderen.This makes it possible to increase the mechanical strength and the electrical and thermal conductivity of the grid electrode and to reduce its gas development.

Het verdient aanbeveling als cokes van een organisch polymeer glasachtige koolstof te gebruiken.It is recommended to use glassy carbon as the coke of an organic polymer.

Dit maakt een goed mechanisch en elektrisch kontakt mogelijk tussen de draden die de roostervormige elektrode vormen en een grotere me-25 chanische sterkte van deze elektrode bij het in bedrijf zijn bij verhoogde werktemperaturen.This allows good mechanical and electrical contact between the wires forming the grid electrode and a higher mechanical strength of this electrode when operating at elevated operating temperatures.

In sommige gevallen is het gewenst dat draden van de roostervormige elektrode aan alle kanten worden bekleed met een laag van pyroly-tisch grafiet.In some instances, it is desirable that wires from the grid electrode be coated on all sides with a layer of pyrolytic graphite.

> 30 Dit maakt een verdere verbetering van de mechanische sterkte en het thermische en elektrische geleidingsvermogen mogelijk.> 30 This allows for further improvement of the mechanical strength and the thermal and electrical conductivity.

De werkwijze voor de vervaardiging van een roostervormige elektrode van vezelige koolstofdraden volgens de onderhavige uitvinding is hierdoor gekenmerkt, dat elke vezelige koolstofdraad wordt geleid door 35 een vloeibaar organisch polymeer met een koolstofgehalte van tenminste 20 gew.%, welk polymeer kan worden verkoold na een voorafgaande niet omkeerbare behandeling, zodat elke koolstofdraad met deze polymeer wordt geïmpregneerd, waarna een roostervormige elektrode van deze draden op een spil wordt vervaardigd en aan verhitting wordt onderworpen 40 ter verkrijging van een niet omkeerbare behandeling van het polymeer 8200790 6The method of manufacturing a grid-shaped electrode of fibrous carbon wires according to the present invention is characterized in that each fibrous carbon wire is passed through a liquid organic polymer with a carbon content of at least 20% by weight, which polymer can be carbonized after a previous irreversible treatment, so that each carbon wire is impregnated with this polymer, after which a grid electrode of these wires is made on a spindle and heated 40 to obtain a non-reversible treatment of the polymer 8200790 6

f Vf V

waarmee de draad is geïmpregneerd, gevolgd door verhitting van de roostervormige elektrode voor het pyrolyseren van het polymeer.with which the wire is impregnated, followed by heating the grid electrode to pyrolyze the polymer.

Dit maakt een vereenvoudigde werkwijze voor de vervaardiging van de roostervormige elektrode mogelijk, een vermindering van de hoeveel-5 heid energie en arbeid die voor de vervaardiging ervan nodig is en een verkorting van de duur van de vervaardigingswerkwijze, waardoor een elektrode wordt vervaardigd met een verbeterd gedrag, zoals een groot dissipatievermogen en een vergrote vormstabiliteit en mechanische sterkte bij hoge temperaturen.This allows a simplified method of manufacturing the grid electrode, a reduction in the amount of energy and labor required for its manufacture, and a reduction in the duration of the manufacturing process, thereby producing an electrode with an improved behavior, such as high dissipation capability and increased dimensional stability and mechanical strength at high temperatures.

10 Bij het vormen van de roostervormige elektrode is het gewenst dat de kruisende draden van het roostergedeelte door middel van verkno-pingstechnieken aan elkaar worden bevestigd.When forming the grid electrode, it is desirable that the crossing wires of the grid portion be secured together by cross-linking techniques.

Dit maakt het mogelijk de werkwijze voor de vervaardiging van de roostervormige elektrode te automatiseren.This makes it possible to automate the method of manufacturing the grid-shaped electrode.

15 Het verdient aanbeveling als organisch polymeer voor het impregne ren van de draden een polymeer te gebruiken gekozen uit de groep bestaande uit fenol-, furaan-, furfuryl- of acrylharsen, harsen van het vinyltype en petroleum- en koolteerharsen en peksoorten.It is recommended to use as the organic polymer for impregnating the wires a polymer selected from the group consisting of phenolic, furan, furfuryl or acrylic resins, vinyl type resins and petroleum and coal tar resins and pitch types.

Hét verdient ten zeerste de voorkeur als vloeibaar organisch poly- 20 meer voor het impregneren van de draden een oplossing van fenolformal-dehydehars in ethanol te gebruiken.It is highly preferred to use a solution of phenol formaldehyde resin in ethanol as the liquid organic polymer for impregnating the threads.

Dit maakt het mogelijk de geometrische dimensies van het rooster tijdensde vorming_eryan op een spil konstant te houden en verzekert de vereiste eigenschappen van de elektrode.This makes it possible to keep the geometric dimensions of the grid constant on a spindle during the formation and ensures the required properties of the electrode.

25 In het geval dat een thermoplastisch polymeer wordt gebruikt als het organische polymeer voor het impregneren van de draden, is het noodzakelijk dat dit polymeer wordt getransformeerd in de thermoharden-de toestand nadat de roostervormige elektrode zijn vorm heeft verkregen.In the case where a thermoplastic polymer is used as the organic polymer for impregnating the wires, it is necessary that this polymer be transformed into the thermoset state after the grid electrode has obtained its shape.

30 Dit maakt het mogelijk de geometrische dimensies en de vorm van de roostervormige elektrode tijdens de pyrolyse te behouden.This makes it possible to maintain the geometric dimensions and the shape of the grid electrode during pyrolysis.

Na het impregneren van de draden met een vloeibaar organisch polymeer verdient het aanbeveling de draad door een calibreeropening te leiden teneinde deze draad de vereiste vorm van de doorsnede te geven.After impregnating the wires with a liquid organic polymer, it is recommended to pass the wire through a calibration hole to give this wire the required cross-sectional shape.

35 Hierdoor is men verzekerd van een uniforme doorsnede van de tus senwanden over het gehele gebied van de roostervormige elektrode.This ensures a uniform cross-section of the partition walls over the entire area of the grid-shaped electrode.

Na de niet omkeerbare behandeling van het vloeibare organische polymeer verdient het aanbeveling de roostervormige elektrode van de spil te scheiden.After the irreversible treatment of the liquid organic polymer, it is recommended to separate the grid electrode from the spindle.

40 Hierdoor verkrijgt men nauwkeurige afmetingen en een nauwkeurige 8200790 ·* 7 vorm van de elektrode.40 This provides accurate dimensions and an accurate shape of the electrode.

In sommige gevallen verdient het aanbeveling voor het vormen van de roostervormige elektrode op de spil tenminste een ondersteuningsele-ment aan te brengen en na het vormen van het roostervormige deel van de 5 elektrode dit aan het ondersteuningselement te bevestigen door om het roostervormige deel vezelige koolstofdraden te winden die zijn geïmpregneerd met het hierboven genoemde vloeibare organische polymeer.In some cases, it is recommended to provide at least one support element for forming the grid electrode on the spindle, and after forming the grid-shaped part of the electrode, attach it to the support element by wrapping the fibrous portion of fibrous carbon wires around the grid. winds impregnated with the above-mentioned liquid organic polymer.

Hierdoor is men verzekerd van een goed mechanisch en elektrisch kontakt tussen de roosterelektrode en het ondersteuningselement.This ensures a good mechanical and electrical contact between the grid electrode and the support element.

10 In sommige gevallen is het wenselijk dat elke vezelige koolstof- draad door een vloeibaar organisch polymeer is' geleid dat fijn verdeeld, elektrisch geleidend, moeilijk smeltbaar materiaal bevat.In some instances, it is desirable that each fibrous carbon filament be passed through a liquid organic polymer containing finely divided, electrically conductive, difficult-to-melt material.

Dit maakt het mogelijk de opbrengst aan cokesresidu tijdens de py-rolyse van het organisch polymeer te vergroten en de mechanische sterk-15 tekarakteristieken van de cokes te verbeteren.This makes it possible to increase the yield of coke residue during the pyrolysis of the organic polymer and to improve the mechanical strength characteristics of the coke.

In sommige gevallen is het mogelijk na de niet omkeerbare behandeling van het organische polymeer de draden van tenminste het roosterge-deelte van de elektrode te bekleden met een laag van een vloeibaar organisch polymeer met een koolstofgehalte van niet minder dan 20 gew.%, 20 welk polymeer na een voorafgaande niet omkeerbare behandeling kan worden verkoold, en de elektrode aan een verhitting te onderwerpen teneinde verzekerd te zijn van een niet omkeerbare behandeling van het polymeer in de hierboven genoemde laag.In some cases, after the irreversible treatment of the organic polymer, it is possible to coat the wires of at least the lattice portion of the electrode with a layer of a liquid organic polymer with a carbon content of not less than 20% by weight, which polymer can be carbonized after a prior non-reversible treatment, and subject the electrode to heating to ensure non-reversible treatment of the polymer in the above-mentioned layer.

Hierdoor is men verzekerd van een vergrote mechanische sterkte van 25 de verkregen roostervormige elektrode.This ensures an increased mechanical strength of the obtained grid-shaped electrode.

De onderhavige uitvinding wordt verder verklaard door de hierna volgende, gedetailleerde beschrijving van een speciale uitvoeringsvorm ervan, aan de hand van de bijgevoegde tekening, waarin:The present invention is further explained by the following detailed description of a special embodiment thereof, with reference to the annexed drawing, in which:

Figuur 1 een schematisch aanzicht is van een roostervormige elek-30 trode volgens de onderhavige uitvinding,Figure 1 is a schematic view of a grid electrode according to the present invention,

Figuur 2 een schematisch aanzicht is van het gebied A in figuur 1, waarin de samenvoeging wordt getoond van het roostergedeelte met een ondersteuningselement, enFigure 2 is a schematic view of the area A in Figure 1 showing the assembly of the grating portion with a support element, and

Figuur 3 een schematisch aanzicht is van het gebied B in figuur 1, 35 waarin de kruising van de draden van het roostergedeelte in aanzicht worden getoond.Figure 3 is a schematic view of the area B in Figure 1, showing the intersection of the wires of the grid portion.

De roostervormige elektrode volgens de onderhavige uitvinding omvat een eigelijk roosterdeel 1 (figuur 1) en een of meer ondersteu-ningselementen 2, 3 waaraan het roostergedeelte 1 is bevestigd. De on-40 dersteuningselementen 2 en 3 dienen voor het ondersteunen van het roos- 8200790 #' v 8 tergedeelte 1, het verschaffen van stijfheid en mechanische sterkte aan de struktuur en het verzekeren van een mechanisch, thermisch en elektrisch kontakt van de roosterelektrode in een elektrische vacuiiminrich-ting door middel van openingen 4 en sleuven 5. Het roostergedeelte 1 5 van de elektrode is vervaardigd van in elkaar gestrengelde vezelige koolstofdraden 6 en 7 waarvan de vezels met elkaar zijn verbonden door middel van cokes verkregen door pyrolyse van het organische polymeer dat is gebruikt voor het impregneren van elke koolstofdraad.The grid-shaped electrode of the present invention comprises an actual grid portion 1 (Figure 1) and one or more support elements 2, 3 to which the grid portion 1 is attached. Support members 2 and 3 serve to support the grille portion 1, provide rigidity and mechanical strength to the structure, and ensure mechanical, thermal and electrical contact of the grid electrode in a electric vacuum device by means of openings 4 and slots 5. The electrode grating portion 1 5 is made of intertwined fibrous carbon wires 6 and 7, the fibers of which are joined together by coke obtained by pyrolysis of the organic polymer which is used to impregnate any carbon wire.

De cokes is een vast residu gevormd door pyrolyse van verschillen-10 de organische polymeren in een neutrale reducerende atmosfeer of in vacuüm.The coke is a solid residue formed by pyrolysis of various organic polymers in a neutral reducing atmosphere or in vacuum.

Het koolstofgehalte van de cokes is groter dan 96% en hangt af van de eindtemperatuur van de pyrolyse en van de aard van het als uitgangsmateriaal gediend hebbende organische polymeer.The carbon content of the coke is greater than 96% and depends on the final temperature of the pyrolysis and on the nature of the starting organic polymer.

15 De strukturele modificaties van de koolstof in de cokes, die ook afhangen van de uitgangsmaterialen en de omstandigheden waaronder de pyrolyse wordt uitgevoerd, kunnen tot verschillende typen behoren.The structural modifications of the carbon in the coke, which also depend on the starting materials and the conditions under which the pyrolysis is carried out, may be of various types.

Een van de mogelijke vormen kan bijvoorbeeld een glasachtige modificatie van koolstof zijn.For example, one of the possible forms can be a glassy modification of carbon.

20 Als uitgangspolymeren worden organische polymeren gebruikt met een koolstofgehalte niet lager dan 20 gew.%, die na een voorafgaande niet omkeerbare behandeling kunnen worden verkoold.Organic polymers with a carbon content of not less than 20% by weight, which can be carbonized after a previous irreversible treatment, are used as starting polymers.

__ In het geval dat organische polymeren worden gebruikt met een koolstofgehalte beneden 20% wordt na de pyrolyse een cokesresidu ver-25 kregen met een laag koolstofpercentage, een onbevredigende mechanische sterkte en een grote porositeit. De meest geschikte materialen voor de vervaardiging van een roostervormige elektrode vólgens de onderhavige uitvinding zijn organische polymeren gekozen uit de groep bestaande uit fenolharsen, furaanharsen, furfurylharsen, acrylharsen, vinylharsen, 30 polyamideharsen en petroleum- en koolteerharsen, peksoorten en derivaten hiervan.In the case where organic polymers with a carbon content below 20% are used, after the pyrolysis a coke residue is obtained with a low carbon percentage, an unsatisfactory mechanical strength and a high porosity. The most suitable materials for the manufacture of a grid electrode according to the present invention are organic polymers selected from the group consisting of phenolic resins, furan resins, furfuryl resins, acrylic resins, vinyl resins, polyamide resins, and petroleum and coal tar resins, pitches and derivatives thereof.

Voor het vervaardigen van een roostervormige elektrode wordt het organische polymeer voor de pyrolyse onderworpen aan een niet omkeerbare behandeling. De niet omkeerbare behandeling is een chemisch proces 35 van polycondensatie dat leidt tot de vorming van een driedimensionaal netwerk van verknopingen in het polymeer. Hierdoor verliest het polymeer zijn vermogen te worden opgelost en te smelten. Teneinde dit te bereiken worden thermohardende polymeren verhit tot een temperatuur in het gebied van 100 tot 200°C en thermoplastische polymeren worden on-40 derworpen aan een oxydatie in ozon, lucht, halogenen of derivaten daar- 8200790 5 *· 9 van, of onderworpen aan een andere behandeling teneinde ze om te zetten in de thermohardende toestand.To produce a grid electrode, the organic polymer before pyrolysis is subjected to a non-reversible treatment. The irreversible treatment is a chemical process of polycondensation that leads to the formation of a three-dimensional network of cross-links in the polymer. As a result, the polymer loses its ability to dissolve and melt. In order to achieve this, thermosetting polymers are heated to a temperature in the range of 100 to 200 ° C and thermoplastic polymers are subjected to oxidation in ozone, air, halogens or derivatives thereof, or subjected to them. to another treatment to convert them to the thermoset state.

Tengevolge van een verdere warmtebehandeling van een roostervormige elektrode vervaardigd van koolstofdraden geïmpregneerd met een orga-5 nisch polymeer vindt pyrolyse van het polymeer plaats onder vorming van door cokes met elkaar verbonden vezels van de koolstofdraden.As a result of a further heat treatment of a grid electrode made of carbon wires impregnated with an organic polymer, pyrolysis of the polymer takes place to form coke-bonded fibers of the carbon wires.

Pyrolyse is een proces van thermische ontleding van een organisch polymeer dat gepaard gaat met de ontwikkeling van vluchtige stoffen en de vorming van een vast koolstofresidu in de vorm van cokes dat een 10 grote mechanische sterkte bezit. Dit heeft de vorming van een samengesteld materiaal tengevolge waarin koolstofvezels een wapeningselement vormen, terwijl het cokesresidu de matrix is. Het samengestelde materiaal dat het hele gebied van fysico-chemische eigenschappen combineert die inherent zijn aan zijn componenten, bezit ook een aantal eigen-15 schappen die aanzienlijk beter zijn dan die van zijn componenten. Deze eigenschappen worden verkregen tengevolge van een fysico-chemisch samengaan van de componenten die zich in het samengestelde materiaal bevinden, met inbegrip van een goede hechting tussen de componenten tengevolge van adhesiekrachten.Pyrolysis is a process of thermal decomposition of an organic polymer that involves the development of volatiles and the formation of a solid carbon residue in the form of coke that has high mechanical strength. This results in the formation of a composite material in which carbon fibers form a reinforcement element, while the coke residue is the matrix. The composite material, which combines the whole range of physicochemical properties inherent in its components, also has a number of properties that are considerably better than those of its components. These properties are obtained due to a physico-chemical combination of the components contained in the composite, including good adhesion between the components due to adhesive forces.

20 De hoeveelheid van het uit cokes bestaande bindmiddel varieert van 10 tot 5Ό gew.% van het totaal van de componenten. Een cokesgehalte in een draad lager dan 10% verzekert niet de vereiste stijfheid en vorm-stabiliteit, terwijl bij een gehalte hoger dan 50% de mechanische sterkte van de elektrode vermindert.The amount of the coke binder varies from 10 to 5% by weight of the total of the components. A coke content in a wire below 10% does not ensure the required stiffness and shape stability, while at a content above 50% the mechanical strength of the electrode decreases.

25 Voor het verbeteren van de mechanische sterkte en het elektrisch geleidingsvermogen kan de cokes 5 tot 30 gew.% van een fijn verdeeld, elektrisch geleidend, moeilijk smeltbaar materiaal bevatten.To improve the mechanical strength and electrical conductivity, the coke may contain from 5 to 30% by weight of a finely divided, electrically conductive, difficult-to-melt material.

Als fijn verdeeld, moeilijk smeltbaar materiaal wordt bij voorkeur koolzwart gebruikt, en ook wel poedervormige carbiden van moeilijk 30 smeltbare metalen (WC, MoC, ZrC, TaC en dergelijke), fijn verdeeld grafiet en bepaalde moeilijk smeltbare metalen (Re, W, Mo, Zr en dergelijke) .As the finely divided, hard-to-melt material, carbon black is preferably used, as well as powdered carbides of hard-to-melt metals (WC, MoC, ZrC, TaC and the like), finely divided graphite and certain hard-to-melt metals (Re, W, Mo, Zr and the like).

Een juist gekozen deeltjesgrootte maakt het mogelijk het elektro-de-oppervlak een bepaalde ruwheidswaarde te geven en in overeenstemming 35 hiermede een vergrote stralingsfactor.A properly selected particle size makes it possible to give the electrode surface a certain roughness value and, accordingly, an increased radiation factor.

Optimale karakteristieken zijn inherent aan elektroden met een deeltjesgrootte van het elektrisch geleidende, moeilijk smeltbare materiaal in de cokes van 1 tot 10/um.Optimal characteristics are inherent in electrodes with a particle size of the electrically conductive, difficult-to-melt material in the coke of 1 to 10 µm.

Het toevoegen van de deeltjes maakt een 15-20% groter elektrisch . 40 geleidingsvermogen mogelijk, evenals een grotere mechanische sterkte, 8200790 10 aangezien deze deeltjes die werken als een "verspreider", de vorming van scheuren voorkomen en de inwendige spanningen verminderen die in het betreffende systeem ontstaan tijdens de pyrolyse en het gebruik van het voltooide voorwerp.Adding the particles makes a 15-20% greater electric. 40 conductivity, as well as greater mechanical strength, 8200790 10 since these particles that act as a "spreader" prevent the formation of cracks and reduce the internal stresses that arise in the respective system during pyrolysis and use of the finished article.

5 Voor het verzekeren van een betrouwbare verbinding tussen het roostergedeelte 1 van de elektrode en de ondersteuningselementen 2 en 3, is het gewenst dat laatstgenoemde ondersteuningselementen 2 en 3 worden vervaardigd van een koolstofhoudend weefsel 8 (figuur 2) en dat het roosterdeel 1 aan de ondersteuningselementen 2 en 3 wordt bevestigd 10 door omwikkeling met koolstofdraden 9. In het algemeen kunnen de ondersteuningselementen 2 en 3 (figuur 1) worden vervaardigd van verschillende strukturele materialen met inbegrip van grafiet, pyrolytisch grafiet en verschillende metalen. Ondersteuningselementen 2 en 3 vervaardigd van moeilijk smeltbare metalen hebben het nadeel dat zij wat be-15 treft hun uitzettingscoëfficiënt, niet passen bij het roostergedeelte 1 van koolstofvezels. Bovendien is het mogelijk dat bij hoge temperaturen carbiden worden gevormd van moeilijk smeltbare metalen tengevolge van hun reactie met koolstofdraden en cokes, waardoor de mechanische sterkte van de elektrode wordt verminderd.In order to ensure a reliable connection between the grating part 1 of the electrode and the supporting elements 2 and 3, it is desirable that the latter supporting elements 2 and 3 are made of a carbon-containing fabric 8 (figure 2) and that the grating part 1 is attached to the supporting elements 2 and 3 is secured by wrapping with carbon wires 9. Generally, the support elements 2 and 3 (Figure 1) can be made of various structural materials including graphite, pyrolytic graphite and various metals. Support elements 2 and 3 made of difficult-to-melt metals have the disadvantage that, as far as their expansion coefficient is concerned, they do not match the lattice portion 1 of carbon fibers. In addition, it is possible for carbides to form at times at difficult temperatures from fusible metals due to their reaction with carbon wires and coke, thereby reducing the mechanical strength of the electrode.

20 Ondersteuningselementen 2 en 3 van grafiet hebben een onvoldoende mechanische sterkte, terwijl die van pyrolytisch grafiet veel arbeid vereisen. Bovendien worden koolstofvezels in een draad 9 (figuur 2) en een weefsel 8, evenals draden 9 op zichzelf met elkaar verbonden door middel van cokes. Het gebruik van ondersteuningselementen 2 en 3 (fi-25 guur 1) vervaardigd van een weefsel en de hierboven genoemde wijze om deze te verbinden met het roostergedeelte van de elektrode volgens de onderhavige uitvinding, maakt verhoogde werktemperaturen en thermische cycli mogelijk tengevolge van het goed samengaan van alle componenten van de elektrode vanwege de waarden van hun thermische uitzettingscoëf-30 ficiënt.Support elements 2 and 3 of graphite have insufficient mechanical strength, while those of pyrolytic graphite require a lot of labor. In addition, carbon fibers in a thread 9 (Figure 2) and a fabric 8, as well as threads 9, are joined together by means of coke. The use of support elements 2 and 3 (Figure 1) made of a fabric and the above-mentioned manner of joining it to the grating portion of the electrode of the present invention allows for increased operating temperatures and thermal cycles due to good mating of all the components of the electrode because of the values of their thermal expansion coefficient.

Voor het vergroten van de mechanische sterkte van de elektrodedra-den 6 en 7 (figuur 3) van het roostergedeelte 1 of van de gehele elektrode moet deze bij voorkeur worden bekleed met een laag 10 van cokes van een organisch polymeer. Cokes in de bekleding kan worden gevormd 35 door pyrolyse van hetzelfde polymeer dat wordt toegepast bij het impregneren van de draden, of van een polymeer van een ander type.To increase the mechanical strength of the electrode wires 6 and 7 (Figure 3) of the grating portion 1 or of the entire electrode, it should preferably be coated with a layer 10 of organic polymer coke. Coke in the coating can be formed by pyrolysis of the same polymer used in the impregnation of the threads, or of a polymer of a different type.

Deze laag 10 vergroot de mechanische sterkte van de elektrode en de betrouwbaarheid van de verbinding van de draden 6 en 7 met elkaar en in de kruispunten met het roostergedeelte 1 (figuur 1); deze laag ver-40 betert ook de bevestiging van het roostergedeelte 1 aan de ondersteu- 8200790 11 ningselementen 2 en 3. De dikte van de laag 10 (figuren 2 en 3) moet niet te groot zijn, omdat dit een ontoelaatbare vermindering van de elektrodepermeabiliteit kan veroorzaken. Voor het verkrijgen van een positief effect moet de voorkeursdikte worden gekozen in het gebied van 5 10 tot 50/um. De hierboven genoemde laag 10 kan ook een elektrisch geleidend, moeilijk smeltbaar materiaal bevatten in een hoeveelheid van 5 tot 30%. De rol die het moeilijk smeltbare materiaal in de laag 10 speelt is precies dezelfde als die van de door cokes aan elkaar verbonden vezels in een draad.This layer 10 increases the mechanical strength of the electrode and the reliability of the connection of the wires 6 and 7 to each other and at the intersections with the grid portion 1 (Figure 1); this layer also improves the attachment of the grating portion 1 to the support elements 2 and 3. The thickness of the layer 10 (Figures 2 and 3) should not be too great, as this will impermissibly reduce the electrode permeability can cause. To obtain a positive effect, the preferred thickness should be chosen in the range of 5 to 50 µm. The above-mentioned layer 10 may also contain an electrically conductive, difficult-to-melt material in an amount of 5 to 30%. The role of the hard-to-melt material in layer 10 is exactly the same as that of the coke-bonded fibers in a thread.

10 Voor een verdere verbetering van de mechanische sterkte, de vorin stabiliteit en het elektrisch geleidingsvermogen is het aan te bevelen alle poriën, scheuren en andere fouten op te vullen met pyrolytische koolstof die wordt gevormd door ontleding van koolstofhoudende gassen (zoals metaan) bij een temperatuur in het gebied van 800 tot 1200°C.10 To further improve mechanical strength, form stability and electrical conductivity, it is recommended to fill all pores, cracks and other defects with pyrolytic carbon formed by decomposition of carbonaceous gases (such as metane) at a temperature in the range of 800 to 1200 ° C.

15 Dit opvullen van de poriën en de ruimten moet bij voorkeur worden uitgevoerd teneinde verzekerd te zijn van een gemiddelde dichtheid van het draadmateriaal van 1,7 tot 2,0 g/cm^. Het opvullen van fouten met pyrokoolstof tot een dichtheid lager dan 1,7 g/cm^ is ongewenst, aangezien het effect van het verhogen van de mechanische sterkte en de vorm-20 stabiliteit dan zeer klein is, terwijl het ook ongewenst is boven 2,0 g/cm^ te gaan vanwege van een verlenging van de duur van het proces.This filling of the pores and spaces should preferably be carried out in order to ensure an average density of the wire material of 1.7 to 2.0 g / cm 2. Filling errors with pyrocarbon to a density less than 1.7 g / cm 2 is undesirable, since the effect of increasing the mechanical strength and shape stability is then very small, while it is also undesirable above 2, 0 g / cm ^ to go because of an extension of the duration of the process.

Een vergroting van de mechanische sterkte, de vormstabiliteit en het elektrisch geleidingsvermogen kan worden verkregen door op het oppervlak van de draden van het roostergedeelte 1 en de ondersteunings-25 elementen 2 en 3 een laag pyrografiet aan te brengen die wordt gevormd door ontleding van een koolstofhoudend gas bij een temperatuur in het gebied van 1600 tot 2200°C.An increase in mechanical strength, shape stability and electrical conductivity can be obtained by applying a layer of pyrographite formed by decomposition of a carbonaceous material on the surface of the wires of the grating section 1 and the supporting elements 2 and 3. gas at a temperature in the range of from 1600 to 2200 ° C.

De laag pyrografiet moet worden gevormd tot een dikte variërende van 10 tot 50/um, aangezien men in dit gebied verzekerd is van een 30 positief effect en de "permeabiliteit" van de elektrode niet aanzienlijk vermindert.The pyrographite layer should be formed to a thickness ranging from 10 to 50 µm, since a positive effect is assured in this region and the "permeability" of the electrode is not significantly reduced.

Voor het vervaardigen van een roosterelektrode volgens de onderhavige uitvinding wordt een vezelige koolstofdraad op zodanige wijze door een bad van een oplossing van een organisch polymeer geleid, dat de 35 draad hiermede wordt geïmpregneerd.To produce a grid electrode of the present invention, a fibrous carbon wire is passed through an organic polymer solution bath in such a way that the wire is impregnated therewith.

Als uitgangsmateriaal kunnen verschillende organische polymeren worden toegepast die tenminste 20% koolstof bevatten en een cokesresidu kunnen vormen door pyrolyse uitgevoerd na een niet omkeerbare behandeling, dat wil zeggen in de thermohardende toestand. Als zulke polymere 40 materialen worden gebruikt organische polymeren gekozen uit de groep 8200790 Γ 12 bestaande uit fenol-, furaan-, furfuryl-, acryl-, vinyl-, polyamide-, petroleum- en koolteerharsen, peksoorten en derivaten hiervan.As starting material, various organic polymers can be used which contain at least 20% carbon and which can form a coke residue by pyrolysis carried out after a non-reversible treatment, i.e. in the thermosetting state. As such polymeric materials are used organic polymers selected from the group 8200790 Γ 12 consisting of phenol, furan, furfuryl, acrylic, vinyl, polyamide, petroleum and coal tar resins, pitches and derivatives thereof.

Er moet worden opgemerkt, dat de meest geschikte van de bovengenoemde polymeren de fenolformaldehydharsen'zijn en verschillende pek-5 soorten die een opbrengst aan cokesresidu geven van meer dan 50 gew.%.It should be noted that the most suitable of the above polymers are the phenol formaldehyde resins and various pitch-5 species which give a coke residue yield of more than 50% by weight.

Bij het toepassen van de onderhavige uitvinding verdient het de voorkeur fenolformaldehydharsen te gebruiken vanwege hun thermohardende eigenschappen.In the practice of the present invention, it is preferable to use phenol formaldehyde resins because of their thermosetting properties.

Als men peksoorten gebruikt vanwege hun thermoplasticiteit, moet 10 een oxydatiebewerking worden uitgevoerd om deze peksoorten over te brengen in de thermohardende toestand, hetgeen echter de werkwijze arbeidsintensiever maakt.When using pitch types because of their thermoplasticity, an oxidation operation must be performed to transfer these pitch types to the thermosetting state, however, which makes the process more labor intensive.

Teneinde verzekerd te zijn van een bevredigende impregnering van een koolstofdraad moet het polymeer een van tevoren bepaalde viscosi-15 teit bezitten die afhangt van het type van het polymere materiaal en van de koolstofdraad.In order to ensure satisfactory impregnation of a carbon wire, the polymer must have a predetermined viscosity depending on the type of the polymeric material and the carbon wire.

Als derhalve fenolformaldehydhars als polymeer wordt gebruikt moet het hars bij voorkeur een viscositeit bezitten die varieert tussen 150 en 200 cFs na oplossing in ethanol.Therefore, when phenol formaldehyde resin is used as a polymer, the resin should preferably have a viscosity ranging between 150 and 200 cFs after solution in ethanol.

20 Na impregnering wordt de draad door een calibreeropening, (zoals een spindop) geleid teneinde de draad een van tevoren bepaalde vorm en een glad oppervlak te geven zonder ruwheid en uitsteeksels, waarna een roosterelektrode wordt gevormd op een (niet in de tekening weergegeven) spil. De spil komt wat zijn vorm en afmetingen betreft, overeen met de 25 roosterelektrode en heeft groeven op het zijvlak voor het aanbrengen van de draden.After impregnation, the wire is passed through a calibration hole (such as a spinneret) to give the wire a predetermined shape and a smooth surface without roughness and protrusions, after which a grid electrode is formed on a spindle (not shown in the drawing) . The spindle is similar in shape and size to the grating electrode and has grooves on the side face for applying the wires.

Bij het vormen van een roosterelektrode worden eerst verbonden met de spil de ondersteuningselementen 2 en 3 gevormd en de roosterstruk-tuur wordt gevormd door draden om de spil te winden zodat zijn uitein-30 den boven de ondersteuningselementen 2 en 3 worden geplaatst. Daarna wordt het roostergedeelte 1 met behulp van een koolstofdraad 9 geïmpregneerd met een organisch polymeer aan de ondersteuningselementen 2 en 3 bevestigd door de draad tegelijkertijd om de ondersteningselemen-ten 2 en 3 en het roostergedeelte 1 te wikkelen.When forming a grid electrode, the support elements 2 and 3 are first connected to the spindle, and the grid structure is formed by winding wires around the spindle so that its ends are placed above the support elements 2 and 3. Thereafter, the grating portion 1 is impregnated with an organic polymer to the support members 2 and 3 by means of a carbon wire 9 attached by wrapping the wire simultaneously around the base members 2 and 3 and the grating portion 1.

35 Teneinde verzekerd te zijn van een betrouwbare verbinding tussen de met elkaar verweven draden 6 en 7 kunnen deze in de kruispunten worden verknoopt met behulp van knooptechnieken.In order to ensure a reliable connection between the interwoven threads 6 and 7, they can be cross-linked at the intersections using knotting techniques.

Het verknopingsprocédé verdient in sommige gevallen de voorkeur, omdat het, evenals het omwikkelen, automatisering van het vormen van de 40 elektrode en een grote produktiviteit mogelijk maakt, waarbij de van 8200790 < v 5 ** 13 tevoren bepaalde geometrische afmetingen van de roosterelektrode, met inbegrip van de afmetingen van de cellen, worden gehandhaafd.The crosslinking process is preferable in some cases because, like the wrapping, it allows automation of the 40 electrode formation and high productivity, the geometrical dimensions of the grid electrode predetermined from 8200790 <v 5 ** 13 having including the dimensions of the cells are maintained.

Dan wordt de spil met de elektrode verhit in een fornuis bij een temperatuur van 100-200°C totdat het organische polymere materiaal is 5 behandeld.Then the spindle is heated with the electrode in a stove at a temperature of 100-200 ° C until the organic polymeric material has been treated.

Als een thermoplastisch polymeer wordt gebruikt als organisch polymeer moet dit na de vorming van de elektrode worden overgebracht in de thermohardende toestand, bijvoorbeeld door oxydatie. Na impregnering van een draad met een oplossing van pek in benzeen wordt de op de spil 10 gevormde elektrode onderworpen aan oxidatie in een ozonatmosfeer bij een temperatuur in het gebied van 50 tot 80°C of in lucht bij een temperatuur van 100 tot 260°C, totdat het polymeer geheel is behandeld.If a thermoplastic polymer is used as the organic polymer, it must be transferred into the thermosetting state after the electrode has been formed, for example, by oxidation. After impregnating a wire with a solution of pitch in benzene, the electrode formed on the spindle 10 is subjected to oxidation in an ozone atmosphere at a temperature in the range of 50 to 80 ° C or in air at a temperature of 100 to 260 ° C until the polymer has been completely treated.

Dan wordt de elektrode van de spil verwijderd en onderworpen aan pyro-lyse door verhitting in een neutraal reducerend medium of in vacuüm tot 15 een temperatuur van tenminste 800°C.Then the electrode is removed from the spindle and subjected to pyrolysis by heating in a neutral reducing medium or in vacuum to a temperature of at least 800 ° C.

Ter verbetering van de mechanische en elektrische eigenschappen van de elektrode moet het geheel van door cokes met elkaar verbonden koolstofvezels in een draad bij voorkeur een fijn verdeeld, elektrisch geleidend en moeilijk smeltbaar materiaal bevatten. Hiertoe wordt de 20 draad geïmpregneerd met een vloeibaar organisch polymeer dat een fijn verdeeld poeder bevat van een elektrisch geleidend, moeilijk smeltbaar materiaal dat in gesuspendeerde toestand uniform is verdeeld in de hoeveelheid polymeer. De hoeveelheid poeder wordt zodanig gekozen dat men na pyrolyse verzekerd is van een gehalte in de cokes van 5 tot 30 25 gew.%.In order to improve the mechanical and electrical properties of the electrode, the whole of coke-bonded carbon fibers in a wire should preferably contain a finely divided, electrically conductive and difficult to melt material. To this end, the wire is impregnated with a liquid organic polymer containing a finely divided powder of an electrically conductive, difficult-to-melt material that is uniformly distributed in the amount of polymer in the suspended state. The amount of powder is chosen such that after pyrolysis a content in the coke of 5 to 30% by weight is ensured.

Voor een verdere verbetering van de elektrische en mechanische eigenschappen wordt de elektrode bekleed met een laag cokes die al dan niet het fijn verdeelde, elektrisch geleidende en moeilijk smeltbare materiaal bevat.To further improve the electrical and mechanical properties, the electrode is coated with a layer of coke which may or may not contain the finely divided, electrically conductive and difficult to melt material.

30 ' Nadat het polymere materiaal is behandeld en van.de spil is afgenomen, wordt hiertoe een laag van een polymeer materiaal met dezelfde of een andere samenstelling en met of zonder elektrisch geleidend en moeilijk smeltbaar materiaal, op de elektrode aangebracht.For this purpose, after the polymeric material has been treated and taken off the spindle, a layer of a polymeric material of the same or a different composition and with or without an electrically conductive and difficult-to-melt material is applied to the electrode.

Het aanbrengen van deze laag kan op elke bekende wijze geschieden.The application of this layer can take place in any known manner.

35 Het meest geschikt is spuiten of onderdompelen. Teneinde verzekerd te zijn van de meest nauwkeurige dikte en uniformiteit moet de oplossing die voor het onderdompelen of het spuiten wordt gebruikt, een lage viscositeit bezitten. Als bijvoorbeeld een fenolformaldehydhars wordt gebruikt moet de oplossing van deze hars in ethanol een viscositeit van 40 ongeveer 2 cPs bezitten. Na het aanbrengen van de polymere laag wordt 8200790 V w 14 deze onderworpen aan een niet omkeerbare behandeling, waarna de pyroly-se wordt uitgevoerd.35 The most suitable is spraying or immersion. In order to ensure the most accurate thickness and uniformity, the solution used for dipping or spraying should be of low viscosity. For example, if a phenol formaldehyde resin is used, the solution of this resin in ethanol should have a viscosity of about 2 cPs. After applying the polymeric layer, 8200790 V 14 is subjected to a non-reversible treatment, after which the pyrolysis is carried out.

De roostervormige elektrode die is vervaardigd volgens de onderhavige uitvinding heeft bepaalde voordelen vergeleken met de bekende 5 elektroden, zoals: - een grote stralingsfactor die een sterke energiedissipatie bij een bepaalde temperatuur mogelijk maakt, - een grote hittebestendigheid die het functioneren bij verhoogde werktemperatuur mogelijk maakt, 10 - een grote mechanische sterkte die toeneemt bij verhoging van de werktemperaturen, - een grote weerstand tegen beschieting met elektronen en ionen, - een grote elektrische sterkte.The grid-shaped electrode made according to the present invention has certain advantages compared to the known electrodes, such as: - a large radiation factor which allows a strong energy dissipation at a certain temperature, - a large heat resistance which allows operation at an elevated working temperature, 10 - a high mechanical strength which increases with increasing operating temperatures, - a high resistance to bombardment with electrons and ions, - a high electrical strength.

De onderhavige uitvinding maakt het mogelijk op deze basis ver-15 schillende onderdelen van een elektronisch instrument te vervaardigen, met inbegrip van stuur- en zeefroosters, een basis van een kathode-elektrode en verschillende typen verhittere.The present invention makes it possible to manufacture various components of an electronic instrument on this basis, including control and screen grids, a base of a cathode electrode and various types of heater.

Deze onderdelen bezitten verbeterde werkparameters, in de eerste plaats een grote hittebestendigheid, mechanische sterkte en weerstand 20 tegen elektronen- en ionenstromen.These parts have improved operating parameters, primarily high heat resistance, mechanical strength and resistance to electron and ion currents.

De werkwijze voor de vervaardiging van de roostervormige elektrode vereist niet veel energie of grote kapitaalsuitgaven, kan gemakkelijk worden geautomatiseerd en verzekert een grote produktiviteit.The method of manufacturing the grid electrode does not require much energy or large capital expenditures, can be easily automated and ensures high productivity.

De toepassing van de roostervormige elektrode maakt het mogelijk 25 betrekkelijk goedkope elektronische instrumenten te vervaardigen met een groot uitgangsvermogen, een breed frequentiegebied, een verhoogde elektrische en mechanische sterkte, een verlengde levensduur en een grote betrouwbaarheid.The use of the grid-shaped electrode makes it possible to manufacture relatively inexpensive electronic instruments with a large output power, a wide frequency range, an increased electrical and mechanical strength, an extended service life and a high reliability.

82007908200790

Claims

Grid-shaped electrode for electronic instruments, the actual grating section (1) being formed by fibrous carbon wires (6, 7), characterized in that the fibers of the carbon wires (6, 7) are bonded together by of coke from an organic polymer.

The grid electrode according to claim 1, characterized in that the amount of the adhering coke of an organic polymer in the wires (6, 7) is 10-50% by weight.

Grid-shaped electrode according to claim 1 or 2, characterized in that the coke of an organic polymer contains 5-30% by weight of an electrically conductive, difficult-to-melt material.

Grid-shaped electrode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the wires (6, 7) forming the grating section (1) are connected along their periphery to at least one support element (2, 3), using carbon filaments (9), the fibers of which are bonded together using organic polymer coke.

5. Grid-shaped electrode according to any one of claims 1-4, characterized in that the wires (6, 7) forming the grating part (1) are attached to at least one support element (2, 3) made of a fabric (8) whose carbon wires and fibers forming these wires are bonded together using organic polymer coke.

6. Grid-shaped electrode according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the wires (6, 7) of at least the grating section (1) are coated on all sides with a layer (10) of coke of an organic polymer which bonds the wires together and contains an electrically conductive and difficult-to-melt material.

Grid electrode according to any one of claims 1 to 6, 30, characterized in that pores and cracks in the wires (6, 7), the fibers of which are bonded together with organic polymer coke, are filled with pyrocarbon to an average thread material density of 1.7 - 2.0 g / cm 2.

8. A grid electrode according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a glassy carbon is used as the coke of an organic polymer.

Grid-shaped electrode according to any one of claims 1 to 8, characterized in that its wires (6, 7) are covered on all sides with a layer of pyrographite.

Method for the production of a grid-shaped electrode of fibrous carbon wires according to claim 1, characterized in that each fibrous carbon wire (6, 7) is passed through a liquid organic polymer with a carbon content of at least 20% by weight , which is capable of being charred after a preliminary operation, so that the wire is impregnated with this polymer, from which these wires (6, 7) are formed on a spindle which is then heated for irreversible treatment of the polymer-impregnated wire, then the grid electrode is heated to pyrolyze this polymer.

Method according to claim 10, characterized in that during the formation of the grid-shaped electrode, the intersecting wires (6, 7) of the grid portion are interwoven with one another by knotting techniques.

12. A method according to claim 10 or 11, characterized in that the organic polymer used for impregnating the threads is a polymer selected from the group consisting of phenol, furan, furfuryl and acrylic resins, resins of the vinyl type, petroleum and coal tar resins and pitch types.

13. A method according to any one of claims 10 and 11, characterized in that the liquid organic polymer used for impregnating the threads is a solution of phenol formaldehyde resin in ethanol.

14. A method according to any one of claims 10-13, characterized in that in the case of impregnating a wire with an organic polymer, a thermoplastic polymer is used, after the grating electrode has been formed, the polymer is transferred in a thermosetting state.

Method according to any one of claims 10-14, characterized in that after impregnating the threads (6, 7) with a liquid organic polymer, these threads are passed through a calibration opening in order to obtain a desired shape of give the cross-section.

16. A method according to any one of claims 10-15, characterized in that after a non-reversible treatment of the liquid organic polymer, the grid-shaped electrode is removed from the spindle.

Method according to any one of claims 10-16, characterized in that at least one support element (2, 3) is applied to the spindle to form the grid electrode and after the grid portion (1) of the electrode is formed this is attached to the support element (2, 3) by winding a fibrous carbon wire (9) impregnated with said organic liquid polymer on the grating section (1) 8200790 * G '> * & K.

18. A method according to any one of claims 10-17, characterized in that each fibrous carbon thread is passed through a liquid organic polymer containing a finely divided, electrically conductive and difficult to melt material.

Method according to any one of claims 10-18, characterized in that after irreversible treatment of the organic polymer, the wires (6, 7) of at least the grid portion (1) of the electrode are coated on all sides with a layer (10) of a liquid organic polymer with a carbon content of not less than 20% by weight, which polymer can be carbonized after a prior, non-reversible treatment, after which the electrode is subjected to a heating for the non-reversible treatment of the polymer in said layer (10). **************** 8200790