SE438032B - Flerskiktat vermeisolermaterial samt sett for dess framstellning - Google Patents

Description

20 25 30 35 '7s1277s-4 2 vid ugnars innerväggytor och erhållande av positiv vär- meisoleringseffekt samt korta tider för temperaturökning och kvlning beroende på att de är voluminösa och har ' liten värmekapacitet. Man har emellertid funnit att dessa åtföljs av ett antal problem som fortfarande behöver lösas. oorganiska fibermattor vid praktisk användning Särskilt för personer som har att göra med att så mycket som möjligt förstora värmeugnars likformiga värme- zoner, för att därigenom höja deras kapaciteter att be- handla de material som bearbetas, har det funnits tre typiska punkter för vilka förbättring av isolermaterial- mattor har önskats, nämligen (l) att ge mattan en (2) att eliminera mattans lugg eller ludd och (3) att göra mat- egenskap som gör att den kan stå för sig själv, tans ytterytor täta.

Om en matta saknar egenskapen att stå för sig själv krävs installering av ett stort antal stödkonstruktioner inom ugnen för att hålla mattan i monterat skick på ugnsväggens inneryta. Detta ger upphov till en minskning av processutrymmet inom ugnen och variationer av mat- tans tjocklek och täthet beroende på dess montering till stödkonstruktionerna, varigenom den effektiva, likformiga värmezonen inom processutrymmet minskas. Detta har varit en källa till missnöje bland berörda personer. Luddbild- ningen måste förhindras, ty utspridning därav blir en orsak till förorening av materialet som bearbetas.

Därtill är tätheten hos mattans ytterytor förknip- pad med hur länge isolermaterialet är tjänstdugligt.

Särskilt när en vakuumsmältugn eller en vakuumugn för avsättning medelst förångning användes undergâr materialet som skall smältas ibland sprängning och, när det utsprids kring degelns periferi, fastnar på isolermaterialet eller, i vissa fall, sätter sig förångad metall på isolermate- rialet. Det utspridda materialet fastnar emellertid inte endast på detta sätt på mattans yta, utan infiltreras genom mellanrummen mellan fibrerna och tränger t o m in i mattans inre skikt. Delar av mattan på vilka materialet 10 15 20 25 30 3ä 7812778-4 3 som bearbetas sålunda fastnar undergår en anmärknings- värd minskning av mekanisk styrka och faller därigenom lätt av när de utsätts för stötar eller nötning.

Denna sårbarhet hos mattan ger upphov till sådana resultat som inte är önskvärda ur praktisk synpunkt vid användning av mattan som ett isolermaterial, såsom en mycket förkortad tidsperiod under vilken mattan är tjänst- .duglig och en störning av värmeisoleringsegenskapen, som förorsakar temperaturoregelbundenheter.

För att övervinna dessa svårigheter som är förknip- pade med de hittills kända oorganiska fibermattorna har en av föreliggande uppfinnare tidigare uppfunnit ett sätt att framställa ett format isolermaterial genom impregnering av en kolfibermatta med en karboniserbar härdplast och karbonisering av denna plast efter form- ning och härdning. Genom detta förfarande (som beskrivits i det japanska patentet nr 35930/1975) erhålles ett isolermaterial, vid vilket utspridning av kolfibermat- tans ludd förhindras och mattans egenskap att stå för sig själv åstadkommas.

Som ett resultat av forskning som utförts av förelig- gande uppfinnare har man emellertid funnit att det ovan beskrivna formade isolermaterialet av impregnerad kol- fibermatta fortfarande är behäftad med ett antal problem.

Mera specifikt har ett format isolermaterial som erhål- lits på ovan beskrivna sätt fortfarande en skrymvolym i storleksordningen endast 0,11 till 0,l3 g/cm3, och ehuru det kan sägas ha en egenskap som gör att den kan stå för sig själv, är dess förmåga att hindra frigöring av ludd och dess förbättring av yttätheten inadekvata.

Av denna anledning slits det formade isolermaterialets yta bort genom kontakt och nötning när materialet som skall bearbetas införes eller tages ut ur ugnen eller genom bortnötning förorsakad av höghastighetsgasflöde beroende på in- och utströmningen av vanlig icke oxi- derande gas såsom förflyttning och urladdning av gas inom ugnen eller införing av kylgas som utföres under driften 10 15 20 25 3.0 35 7812778-4 4 av en vakuumugn. Hittills har det inte funnits något format isolermaterial vid vilket denna bcrtnötning och utspridning av mattans lugg har kunnat förhindras.

Eftersom yttätheten hos detta formade isolermaterial är inadekvat har försämringen av isolermaterialet be- rcende på utspridning, vidhäftning och.genomträngning av materialet som bearbetas varit nästan oundviklig.

Detta problem kan till en viss utsträckning övervinnas genom att man ökar mängden av kolhaltigt bindemedel för att därigenom öka tätheten hos mattans yta. Det kol- haltiga bindemedlet, nisering av en härdplast, har i sig själv låg hållfast- vilket har erhållits genom karbo- het, är skört och pulvriseras lätt, och även om utsprid- ning av ludd kan förhindras förekommer möjligheten att utspridning av pulver från själva bindemedlet ökas.

Ytterligare ett annat problem är att, för att öka mängden av bindemedel, det är nödvändigt att impregnera mattan med en mycket stor mängd av plasten, som är bindemedlets prekursor, men i detta fall, vid tidpunkten för karbo- nisering efter formning, uppträder även en volumetrisk krympning som motsvarar plastens karboniseringshastighet, och formen för hela det formade isolermaterialet blir deformerad.

Det vill säga, enligt resultaten av vårt studium kan det sägas att den termiska isoleringsegenskapen och de ovannämnda tre kraven avseende egenskap att kunna stå för sig själv, förhindring av lugg- eller luddbildning och yttäthet inte alla kan bli uppfyllda med användning av ett enda skikt av isolermaterial.

Som ett resultat av vår fortsatta forskning baserad på denna kunskap har vi upptäckt att en grafitskiva har utmärkt yttäthet och kan samtidigt bli impregnerad med det ovan beskrivna kolhaltiga bindemedlet eller dess prekursor, den karboniserbara plasten. Vi har vidare funnit att, i enlighet härmed,en grafitskiva kan starkt bindas till en kclfibermatta medelst ett kclhaltigt bindemedel av denna typ; det flerskiktade isolermaterialet 10 15 20 25 30 æ 7812778-'4 5 som erhållits på detta sätt uppfyller helt och hållet de ovan angivna, erfordrade karaktäristikorna för ett isolermaterial; och genom att binda en grafitskiva till ytan avskärmas strålningsvärme och den adiabatiska verk- ningsgraden höjs med ca 20 % (dvs den erfordrade värme- energin minskas med ca 20 %).

Sammanfattning av uppfinningen Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett isolermaterial för användning i värmeugnar i vilka icke-oxiderande atmosfär användes, varvid iso- \ lermaterialet har i kombination värmeisolerande egen- skap, luddförhindrande egenskap, egenskap att stå för sig själv och tät yta.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt att framställa det ovan beskrivna isolermaterialet.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning, kort sammanfattat, åstadkommes ett flerskiktat isolermate- rial, vilket är lämpligt för användning i värmeugnar i vilka icke oxiderande atmosfär användes och vilket kännetecknas av kombinationen av en skiva av kolfiber- matta som är gaspermeabel, ett kolhaltigt bindemedel och en grafitskiva som är tät eller gastät och som är bunden medelst det kolhaltiga bindemedlet till minst en yta hos skivan av kolfibermatta.

Enligt en annan aspekt av föreliggande uppfinning, kort sammanfattad, åstadkommes ett sätt för framställ- ning av flerskiktat isolermaterial enligt föreliggande uppfinning, vilket sätt kännetecknas av stegen: l) en grafitskiva som är tät bindes till minst en yta hos en skiva av kolfibermatta, som är gaspermeabel genom ett karboniserbart harts som är anbragt däremellan, varigenom en bunden konstruktion erhålles; 2) den sålunda bundna konstruktionens karboniserbara harts karboniseras.

De ovan angivna ändamålen och andra ändamål samt ytterligare särdrag hos föreliggande uppfinning kommer 10 15 20 25 30 35 7812778-4 6 . att framgå ur följande detaljerade beskrivning av före- dragna utföringsformer enligt uppfinningen, när den läses i anslutning till åtföljande ritningar, vilka i korthet beskrives nedan och i vilka lika delar har angivits med samma siffror.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1, 3, 5 och 7 är perspektivvyer med vissa delar bortbrutna och visar olika exempel på ihåliga, cylin- driskt utformade konstruktioner av det flerskiktade, formade isolermaterialet enligt föreliggande uppfin- ning; och fig 2, 4, 6 och 8 är perspektivvyer med vissa delar bortbrutna och visar olika exempel på skiv- formade konstruktioner av det flerskiktade, formade isolermaterialet enligt uppfinningen.

Dessa skivformade konstruktioner används som iso- lermaterial i rektangulära ugnar på så sätt att mate- rialet monteras som utgângsmaterial till sådana former som reaktangulära kolonner eller lådor.

Detaljerad beskrivning Isolermaterialet enligt föreliggande uppfinning kan ha vilken som helst totalform, förutsatt att det har en viss yttre yta och en viss tjocklek. Exempelvis illustrerar fig l och fig 2 exempel på standardkonstruk- tioner av isolermaterial med ihålig, cylindrisk form respektive skivform. I dessa exempel är en grafitskiva 1 fäst vid motsatta sidor av en skiva av kolfibermatta 2 medelst ett kolhaltigt bindemedel (vilket inte visas eftersom det impregnerar grafitskivan l och mattan 2 och inte existerar som ett särskilt skikt).

Till skivan av'kolfibermatta 2 användes företrädes- vis den matta som beskrivits i det tidigare nämnda japanska patentet nr 35930/1975. Mera specifikt har en för denna uppfinning lämplig kolfibermatta sådan beskaffenhet att dess skrymvolym är inom intervallet 0,06 g/cm3 till 0,10 g/cm3 och kompressionstrycket, som krävs för att hoptrycka mattan till 2 gånger denna skrymvolym, är från Z 100 g/cmz till 200 g/cmz. I grund och botten är skiv- 10 15 20 25 30 35 7812778-4' 7 tjockleken inte begränsad, men en tjocklek i storleks- ordningen från 5 till 25 mm är lämplig.

Då så önskas kan isolermaterialet utformas så, genom laminering av ett flertal av dessa skivor, att tempera- turen hos isolermaterialets ytterväggyta inte kommer att överskrida 300°C under vanliga driftsbetingelser. Dessa utgångsmaterialskivor kan impregneras med ett karboniser- -bart harts, såsom nedan skall beskrivas, innan grafit- skivor l fästes därpå eller kan detta harts karboni- seras för att ge en impregnerad kolfiberskiva enligt det japanska patentet 35930/1975.

Som grafitskiva l kan vilken som helst flexibel skiva som omfattar sammanbundna grafitpartiklar och som har en densitet av 0,6 till 1,6 g/cm3 användas.

En grafitskiva med denna beskaffenhet kan framställas exempelvis genom extrudering och valsning av grafit- pulver som har expanderats genom svavelsyrabehandling.

Såsom ovan nämnts är det önskvärt att grafitskivan är en sådan som bildats utan användning av bindemedel.

Anledningen till detta är att man kan tänka sig att grafitskivan, som inte innehåller något bindemedel eller nästan inget bindemedel, har ett visst utrymme, ehuru mycket litet, i porerna mellan grafitpartiklarna för inträngning av karboniserbar hartsvätska, och att detta utrymme för inträngningen är den fysikaliska orsa- ken till att grafitskivan kan bindas till kolfibermattan.

De grafitskivmaterial som säljes på marknaden är lämpliga och kan användas som de är. Exempel på sådana grafitskivor är de som säljes på marknaden under sådana handelsnamn som “Graphoil" (tillverkad av Union Carbide Company, USA) och "Sigriflex" (tillverkad av Sigri Elektrographit GMBH, Västtyskland).

En lämplig tjocklek för grafitskivan är mindre än 1 mm och är företrädesvis från 0,5 mm till 0,2 mm.

Om tjockleken är för stor förloras flexibilitet, och tillsammans med den lilla mängden av karboniserbart harts som impregnerar grafitskivan blir bindemedlets 10 15 20 25 30 35 7812778-4 8 bindningsförmåga otillräcklig; Vidare är grafitskivans täthet från 6 till 10 ggr den för kolfibermattan som skall användas i kombination därmed. Av denna anledning är det inte önskvärt att använda en stor mängd av grafitskivan, eftersom den totala värmekapaciteten och värmeöverföríngs- koefficienten ökar i hög grad, och de tider som erfordras för kylning och ökning av ugnens temperatur blir långa.

Det karboniserbara hartset anbringas som ett överdrag på ytan eller på den yta som skall bindas, av den ovan beskrivna kolfiberskivan och/eller grafitskivan och de två skivorna sammanbindes. Som det karboniserbara hartset kan vilket som helst harts användas, förutsatt att det uppvisar ett karboniseringsutbyte av mera än_30 vikt% i det fall när det upphettas och karboniseras vid en temperatur upp till lOOO°C i inert atmosfär. Exempel på lämpliga hartser är värmehärdbara hartser såsom fenol- hartser, epoxihartser och furanhartser. När så önskas kan ett harts av denna typ användas i löst tillstånd utspätt i ett lösningsmedel, varvid l viktdel därav är löst i 0,8 till 3 viktdelar, företrädesvis l,5 till 3 viktdelar av ett lösningsmedel. Användningen av ett fenol- harts av resoltyp utspätt i en lägre alkohol såsom meta- nol och etanol är särskilt fördelaktig på grund av för- delar vid överdragning och impregnering och av ekonomiska skäl. Det är även möjligt att använda dessa alkoholer genom att utspäda dem med vatten och använda dem i form av utspädda vätskor. I detta fall, så länge som alkohol- halten i en utspädd vätska är över 40 vikt%, uppstår inga problem vid överdragning och impregnering.

För erhållande av en stark bindning vid impregne- ringen av skivan av kolfibermatta och/eller grafitskivan (grafitskivorna) med det karboniserbara hartset är en önskvärd påföring som överdrag av det karboniserbara hartset en mängd, vid en hartshalt exklusive_1ösnings- medlet,av 400 g/m2 till 800 g/m2 med hänsyn till bind- ningsytan. Mängden av det karboniserbara hartset för den- na bindning bör hållas vid ett sådant värde att det slut- 10 15 20 25 30 35 7812778'-4 9 ligen erhållna mattskiktets skrymvolym kommer att vara inom området från 0,13 g/cm3 till 0,20 g/cma, i det fall där detta karboniserbara harts eller ett kolhaltigt bindemedel som karboniseringsprodukten därav, på förhand impregnerats i skivan av kolfibermatta.

Då kommer en fullständig bindning för härdning av hartset i den bundna strukturen,som är sålunda provi- soriskt bunden,att uppnås. Temperaturen för denna härd- ning är olika beroende på typen av harts och är i stor- leksordningen exempelvis 150 till 220°C ifråga om ett fenolharts av resoltyp. Genom att påföra en kompressions- kraft av från 50 till 300 g/cmz, företrädesvis från 100 till 200 g/cmz av den bundna konstruktiones bindnings- gränsyta vid tidpunkten för härdning av detta harts, kan en god bindning av grafitskivan och skivan av kolfiber- matta åstadkommas. Detta tryck åstadkommer sålunda en god bindning och motsvarar samtidigt väsentligen det tryck som erfordras för att erhålla ett mattskikt med en skrym- volym av från 0,13 till 0,20 g/cm3 från en skiva av en kolfibermatta med en skrymvolym av 0,09 g/cm3.

Den på detta sätt erhållna bundna konstruktionen upphettas i en inert atmosfär till en temperatur över det karboniserbara hartsets karboniseringstemperatur för bindning, exempelvis över 800°C för att därigenom karbo- nisera hartset och efter behov underkasta det grafitering, varpå det laminerade isolermaterialet enligt föreliggande uppfinning erhålles. ' I isolermaterialet_enligt föreliggande uppfinning måste grafitskivan och skivan av kolfibermatta vara 1 ett sådant tillstånd att de är bundna med en stor bind- ningsstyrka. I annat fall kan inte förhindringen av in- I vilket är en grundläggande avsikt, uppnås, och vidare kan inte, filtration av det utspridda materialet i mattan, även i det fall där mattans hela yttre yta önskas vara tät, isolermaterialet användas med en sådan vidhäftning som lätt kan resultera i separering eller bindningsfel. 10 15 20 25 30 æ_ 7812778-4 10 Man har nu dragit slutsatsen att om en grafitskiva är bunden till en kolfibermattas yta medelst ett kolhal- tigt bindemedel kan inte en tillräckligt hög bindnings- styrka vid höga temperaturer erhållas och kommit till att ett sätt att binda grafitskivan till kolfibermattan är att förmå en utspädd lösning av hartset som skall karbo- niseras att även impregnera en grafitskiva som är tät.

Denna upptäckt är en grund för föreliggande uppfinning.

I detta sammanhang, ehuru det även är möjligt att sammanbinda två eller flera grafitskivor genom det ovan- nämnda sättet, har bindningsgränsytan därav nästan ingen bindningsstyrka. Mera specifikt är bindningsstyrkan mellan kolfibermattan och grafitskivan i föreliggande isolermaterial tillräckligt hög, utan någon som helst separering av skikten, t 0 m när den bundna konstruktionen underkastas flera än lO på varandra följande upprepade temeraturökningar till l400°C och kylningar till rums- temperatur i en konkret vakuumugn. I motsats härtill är bindningsgränsytan mellan till varandra bundna grafit- skivor sâdan att nästan alla delar därav separerar vid endast en cykel av temeraturökning och kylning. Detta beror på den mycket ringa mängd av harts som skall karboniseras och som impregnerar grafitskivorna.

Ehuru isolermaterialkonstruktionen och sättet för dess framställning enligt uppfinningen ovan beskrivits med hänsyn till de utföringsformer av uppfinningen som illustreras i fig l och 2, kan isolermaterial med olika andra konstruktioner enligt uppfinningen även framställas.

Exempelvis inbegriper isolermaterialet enligt uppfinningen konstruktioner i vilka en kolfibermatta är grundmaterialet och grafitskivor är bundna till dess hela yttre yta och i vilka minst en grafitskiva är bunden till endast en speciell del av grundmaterialet enligt behov. Därtill inbegriper isolermaterialet enligt uppfinningen s k sand- wich-konstruktioner i vilka en eller flera grafitskivor har anbragts som armeringsskivor mellan skikten av skivor av kolfibermatta för användning i horisontella ugnars tak 10 15 20 25 30 35 781277844 ll och i delar som måste uppbära belastning.

Ett antal andra utföringsformer av föreliggande uppfinning än de som illustrerats i fig l och 2 kommer nu att beskrivas i anslutning till fig 3 och därpâföl- jande figurer. ' Isolermaterialen som visas i fig 3 och 4 är i form av en cirkelformig cylinder respektive en platt skiva och utgör exempel på när en grafitskiva 1 används som ett armeringsinlägg i cylinderväggens mittparti respektive i den platta skivans mittparti i tjockleksriktningen. I detta fall är isolermaterialet av flerskiktad konstruk- tion och omfattar två skikt av kolfibermatta 2 och tre skikt av grafitskiva l.

Det formade isolermaterialet med cirkelformig cylin- drisk form och platt skivform som visas i fig 5 respektive 6, illustrerar exempel på de enklaste konstruktionerna av formade isolermaterial enligt föreliggande uppfinning, där endast en yta behöver vara tät (dvs ytan som utgör en ugns innerväggsyta) och detta åstadkomms i vardera fallet med en grafitskiva l, varvid varje isolermaterial är av tvåskiktskonstruktion omfattande en grafitskiva 1 och en skiva av kolfibermatta 2. I I vardera i fig 7 och 8 visade exemplen av formade isolermaterial av cirkelformig cylindrisk form respek- tive platt skivform är stycken av grafitskiva l fästa på alla yttre ytor hos en skiva av kolfibermatta 2 för att därigenom göra isolermaterialets hela ytteryta tätt.

Några.exempel på konstruktionsformer av isolerma- terialet enligt uppfinningen har ovan beskrivits och visats i fig 1-8,men konstruktionsformerna av isoler- materialet enligt uppfinningen är inte begränsade där- till, och det bör förstås att alla möjliga konstruktioner och former som hänför sig till isolermaterial av fler- skiktad konstruktion omfattande minst ett skikt av en grafitskiva och minst ett skikt av en kolfibermatta an- ses falla inom ramen för betydelsen av isolermaterialet enligt föreliggande uppfinning, där grafitskivan och kol- 10 15 20 25 10 35 7812778-4 12 fibermattan är bundna till varandra medelst ett kolhal- tigt bindemedel.

Därtill har i de ovan beskrivna exemplen kolfiber- mattskiktet 2 beskrivits som ett enda skikt, men det kan vara av laminerad konstruktion som omfattar ett fler- tal enhetsskivor av kolfibermatta såsom ovan beskrivits.

Det kan lätt förstås att det ovan beskrivna hartset i detta fall kommer att effektivt fungera vid bindning av dessa mattskivor till varandra. Såsom ovan nämnts kan isolermaterialet enligt föreliggande uppfinning tillver- kas så att det har en konstruktion där dess hela yttre yta är tätt genom att grafitskivor fästes på alla kant- ytor.

Isolermaterialet enligt föreliggande uppfinning som framställts på detta sätt används vid montering i en värmeugn så att den yta som täckes av grafitskivan blir ugnens innerväggsyta, dvs den yta som vätter mot artiklar som skall upphettas i ugnen. Exempelvis insät- tes isolermaterial med den ihåliga cylindriska formen, såsom den som visas i fig l, 3, 5 eller 7, i befint- ligt skick i en ihålig cylindrisk värmeugn och, enligt behov, kan det kombineras med ett övre lock som omfattar en isolerande enhet av platt skivform eller ett botten- isolermaterial. Ett isolermaterial med platt skivform, såsom det som visas i fig 2, 4, 6 eller 8, kan förutom att det användes som ett övre lock av denna beskaffenhet och liknande, monteras i en kombination av paneler därav för att bilda innerväggsytan i en värmeugn av rektangulär kolonntyp eller lådtyp. I varje fall tillhandahållas i isolermaterialet efter behov inlopps- och utloppsöpp- ningar för gasflöde, inloppsöppning för materialmatning samt öppningar för installering av värmekällan och lik- nande.

Ehuru isolermaterialet enligt föreliggande uppfin- ning kan användas i icke oxiderande atmosfärer såsom ett vakuum, en inertgas eller en svagt reducerande gas, där det inte föreligger någon risk för förbränning under 10 15 20 25 30 35 7812778-4' 13 upphettning, är dess användning i en vakuumugn särskilt fördelaktig. Anledningen till detta är följande.

I-en process där inertgas användes, om ej en inert- gas som har renats till en mycket hög renhetsgrad an- vändes, kan inte de värmebearbetade artiklarna erhållas med hög kvalitet, och det finns tekniska samt ekonomiska svårigheter vid återanvändning av inertgasen som redan en gång har använts. I motsats härtill är bearbetning under reducerat tryck ekvivalent med bearbetning i en atmosfär av mycket hög renhet och därtill åstadkommes fördelarna avseende liten fluktuation av ugnstemperatur beroende på konvektion av gasen och låg elektrisk energi- förbrukning. Beroende på den snabba utvecklingen av vakuumteknologin och den resulterande relativa lätthet med vilken önskad grad av vakuum kan erhållas, har använd- ningen av en vakuumngn blivit fördelaktigare än använd- ningen av en ugn med inertgas även ur produktionskost- nadssynpunkt.

För att belysa föreliggande uppfinning och dess an- vändbarhet ges följande specifika exempel på framställ- ning av isolermaterialet enligt föreliggande uppfinning och test som hänför sig därtill, varvid det bör förstås att detta exempel och dess detaljer endast är belysande och inte avses att begränsa uppfinningens omfång.

EXEMPEL Kolfibrer med en medeldiameter av 12,5 Fm under- kastades nålpunsning för att åstadkomma en mattskiva med en skrymvolym av 0,09 g/cm3 och en vikt per yten- het av 1000 g/m2 (skenbar tjocklek 12 mm). Denna matt- skiva impregnerades med en impregneringsvätska, som framställts genom upplösning av ett fenolharts av resol- typ i en lika stor viktmängd etanol, varvid impregnerings- mängden var 300 g av harts per kilogram matta, och den sålunda impregnerade mattan formades till en cylindrisk form som visas i fig l med fem laminerade stycken. Å ena sidan överdrogs en flexibel grafitskiva med en tjocklek av 0,5 mm med den ovan nämnda lösningen 10 15 20 25 30 35 7812778-4 14 . av fenolharts av resoltyp i en mängd av 600 g harts/m2 bindningsarea. Den sålunda överdragna grafitskivan förmåddes häfta vid den cylindriska mattkonstruktionens inneryta och ytteryta såsom visas i fig l, och hartset upphettades samt härdades under ett tryck av 150 g/cmz, ”varpå en cylindrisk, formad konstruktion med en vägg- tjocklek av 30 mm erhölls. Denna cylindriska konstruktion .upphettades ytterligare vid 2000°C för karbonisering för att därigenom åstadkomma ett cylindriskt format isolermaterial med en skrymvolym av 0,15 g/cm3 för dess mattdel.

När detta cylindriska formade isolermaterial användes i en vakuumugn för smältning av kvarts och underkasta- des 30 cykler av upphettning till l4OO0C och kylning till rumstemperatur observerades ingen abnormitet hos detta material, och det är möjligt att använda detta material under stränga förhållanden för ett isoler- material för vakuumugnar.

Därtill erhölls liknande resultat när det ovan be- skrivna förfarandet utfördes med en blandvätska av 30 viktdelar fenolharts av resoltyp och 100 viktdelar etanol istället för den ovannämnda lösningen av lika viktdelar fenolharts av resoltyp och etanol.

I jämförande syfte framställes ett cylindriskt for- mat isolermaterial på ovan angivet sätt med undantag för att ingen grafitskiva fästes därpå, och materialet underkastades samma test, varefter ett abnormt till- stånd hos ytterväggytans temperatur iakttogs efter 3 cykler av upphettning till l4oo°c och kylning till rumstemperatur, och efter 5 cykler utvecklades en abnorm isoleringskaraktäristika, varvid, när temperaturen inom ugnen hölls vid l400°C, driftsbetingelserna för upprätt- hållande av temperaturen vid ytterväggytan under 300°C inte kunde uppfyllas.

Dessutom framställdes ett cylindriskt format iso- lermaterial på ovan angivet sätt med en kolfibermatta av 30 mm tjocklek, med undantag för att grafitskivan 10 .7812778-'4 15 inte var bunden till isolermaterialets innerväggsyta utan endast lindad och sålunda vidhäftad. Detta isolermate- rial testades på samma sätt, varefter grafitskivan be-. fanns vara deformerad efter en cykel av temperaturhöj- ning. Efter den andra cykeln av temperaturökning hade deformationen blivit stor och det blev omöjligt att satsa forfarande osmält råmaterial i degeln, varför det blev nödvändigt att avlägsna grafitskivan.

Dessa resultat av tester och jämförande tester indikerar utmärkt prestation hos det flerskiktade forma- de isolermaterialet enligt föreliggande uppfinning, vil- ket omfattar kombinationer av kolfibermatta och grafit- skiva såsom ovan beskrivits.

Claims (11)

1. lO 15 20 25 30 7812778-4 16 PATENTKRAV l. Flerskiktat värmeisolermaterial lämpligt för ' användning i värmeugnar i vilka en icke oxiderande atmos- fär användes, k ä n n e t e c k n a t av en skiva av kolfibermatta som är gaspermeabel och en skiva av grafit som har en tjocklek av högst l mm samt en täthet av 0,6 till 1,6 g/cm3 och är bunden till minst en yta hos skivan av kolfibermatta medelst ett kolhaltigt bindeme- del, varvid grafitskivans täthet är avsevärt större än kolfibermattans täthet.

2. Flerskiktat värmeisolermaterial enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att grafitskivans täthet är från 6 till 10 ggr större än kolfibermattans täthet.

3. Flerskiktat värmeisolermaterial enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t av att det består av minst två på varandra lagda skivor av kolfibermatta, varvid en grafitskiva är anbringad däremellan och bunden till varje par av närliggande skivor av kolfibermatta och en annan grafitskiva är bunden till minst en ytteryta hos mattskivorna och utgör hela den resulterade laminerade konstruktionens yttersta mattskikt.

4. Flerskiktat värmeisolermaterial enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t av att det kolhaltiga binde- medlet är en karboniseringsprodukt av ett karboniser- bart harts.

5. Flerskíktat värmeisolermaterial enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att skrymvolymen för den bundna skivan av kolfibermatta är från 0,13 till 0,20 g/cm3.

6. Flerskiktat värmeisolermaterial enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t av att dess totala form är cylindrisk.

7. Flerskiktat värmeisolermaterial enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t av att dess totala form är formen av en platt skiva. 10 15 20 25 30 35 7812778-4 17

8. Flerskiktat värmeisolermaterial enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att grafitskivan har en täthet av från 0,6 till 1,6 g/cm3 och är en flexibel skiva som omfattar grafitpartiklar i bundet tillstånd.

9. Sätt att framställa ett värmeisolermaterial k ä n n e t e c k n a t av (l) att en flerskiktad konstruktion framställs, vilken konstruktion omfattar (a) en skiva av gaspermeabel kolfibermatta med en skrymvolym av från 0,06 till 0,10 g/cm3 och är av en sådan beskaffenhet att den kom- pressionskraft som erfordras för att samman- pressa mattskivan till 2 ggr nämnda skrymvo- lym är från loo till zoo g/cmz och (b) en skiva av grafit närliggande till minst en yta hos kolfibermattan och (c) ett karboniserbart harts anbringat mellan skivan av grafit och skivan av kolfibermatta, (2) att det karboniserbara hartset härdas medan ett tryck av från 50 till 300 g/cm3 pàföres på gräns- ytan mellan grafitskivan och kolfibermattan och (3) att det karboniserbara hartset karboniseras till bildning av värmeisolermaterialet, varvid materia- let är av en bunden, flerskiktad konstruktion.

10. Sätt att framställa ett värmeisolermaterial enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a t av att det karboniserbara hartset är valt bland hartser vars karbo- niseringsutbyte är mer än 30 vikt% när hartserna upp- hettas och karboniseras vid en temperatur upp till lO00°C i en inaktiv atmosfär och vätskor som omfattar hartserna utspädda i lösningsmedel.

11. ll. Sätt att framställa ett värmeisolermaterial enligt kravet 10, k ä n n e t e c k n a t av att det karboniserbara hartset är valt bland värmehärdbara fe- nolhartser, epoxihartser, furanhartser och liknande och vätskor som omfattar de värmehärdbara hartserna ut- lO 15 7812778-4 18 spädda i lösningsmedeL var och en i ett viktförhållande av från 0,8 till 3 delar av lösningsmedlet till en del av det värmehärdbara hartset. l2 Sätt att framställa ett värmeisolermaterial av att det karboniserbara hartset är valt bland fenolhartser av enligt kravet ll, k ä n n e t e c k n a t resoltyp och vätskor som omfattar fenolhartserna ut- spädda i lägre alkoholer. 13-Sätt att framställa ett värmeisolermateríal enligt kravet 9,_k ä n n e t e c k n a t av att i steg l) är mängden av det karboniserbara hartset, var- vid eventuellt närvarande lösningsmedel är uteslutet, i storleksordningen från 400 till 800 g/m2 bindnings- area mellan grafitskivan och skivan av kolfibermatta. lå Sätt att framställa ett värmeisolermaterial enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a t av att före steg l) utföres ett steg vid vilket skivan av gas- permeabel kolfibermatta på förhand impregneras med det karboniserbara hartset.