DE1571320A1 - Kohlenstoffkoerper oder -gegenstand und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dlpl.-lng.R.Beetzu.
Dipl.- Ing. Ltimprecht

M0nchon22,Stoif_l3doff«tr.10

293-11.358P rVxr W⁴^-^. 4.1966

1) Robert lewis BICKBEDIKB, Paraham, (Großbritannien)

und

2) Oaryth HUGHES, Paraham,(Großbritannien)

Kohlenstoffkörper oder -gegenstand und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung besieht sich auf Kohlenstoffkb'rper oder -gegenstände und auf Verfahren zu deren Herstellung; die Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung derartiger Kohlenstoffkörper oder -gegenstände mit niedriger Wärmeleitfähigkeit , deren Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperatur-Sprüngen und Bruchbeanspruchungen hoch ist. Sin wichtiger Zweck der Erfindung ist das Herstellen einer wiederholt beautsbarea Gießform oder eines Gießformteil®s svm Gießen τοη Eisen und Stahl sowie einiger Nichteisenmetalle und Legierungen·

Bin erfindungigemäßer lohlenetoffkörpfcr oder -gegenstand let gekensieiohnet durch eime »t«rk gebunden· Masse von Kohlen-•teifasern, in der »umindest tin wesemtlioher Seil dea Bindemittels au« niohtfaserigem Kohlenstoff besternt? Gegenstand der

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Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen derartiger Körper durch pyrolytisches Abscheiden τοη Kohlenstoff innerhalb der Poren einer porösen gebundenen Masse τοη Kohlenstoffasern.

Sie dabei als Ausgangsmaterial benutzten lasern können Tollständig aus Kohlenstoff bestehende fasern oder auch zumindest teilweise verkokbare !fasern sein, die anschließend in der gebundenen Masse verkokt werden.

Sin formgegenstand wird dadurch hergestellt, daß man in einem formbehälter eine Charge τοη mit Hare behandelten Kohlenstoff asern oder eine Mischung eines Harz-Sindemittels mit verkokbaren fasern zu der gewünschten Gestalt formt, indem man die Charge leicht verdichtet, dann das Harz härtet, um die lasern zu binden; daß man anschließend den formkörper aus dem formenden Behälter herausnimmt, ihn dann in einer miehtoxydierenden Atmosphäre auf die Yerkokuagstemperatur des Binders oder die Terkokungstemperatur der fasern und des Binders erhitzt, um einen porösen Kohlenstoffkörper zu erhalten, und daß man schließlich weiteren Kohlenstoff in den Poren niederschlägt.

Bei der wiohtigen AwreaAu&fsvels· der Herstellung τοη < form·* zum Metallgießen werden die fasern nod um ein Modell i in eimern Kasten tioht gepackt, so daß sie eine Gelform oder

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einen Teil einer solchen Gußform bilden, oder in einem Kernkasten, um einen Kern zu erzeugen, wie beim Sandformguß; ein Sandkern kann jedoch auch in einer Kohlenstoff-Form Verwendung finden. Das fertige Produkt kann durch weiteres Aufheizen auf eine !Temperatur von ungefähr 1800 bis 2800° graphitiert werden.

Die mit Harz behandelte Kohlenstoffasercharge kann ein austreibbares Füllmittel, wie Polyäthylenpulver, enthalten, das zu der Verfestigung der Charge beiträgt und während der Verkokung der Charge unter nichtoxydierenden Bedingungen verdampft.

In beiden Fällen werden die mit Harz behandelten Kohlenstoff asern zweckmäßigerweise dadurch erhalten, daß man kurze Kohlenstoffasern, eine Lösung eines Phenolformaldehydharzes in industriellem denaturiertem Alkohol und einen Härter, wie Hexamethylentetramin, zusammenmischt, bis der gesamte denaturierte Alkohol verdampft ist und das Rohmaterial übrigbleibt, in dem das Harz gleichmäßig über die gesamte Masse der Fasern verteilt ist.

Sie kurzen Kohlenstoffasern und die Lösung des in denaturiertem Alkohol gelösten Phenolformaldehydharzes werden vorzugsweise vor der Zugabe des Härters zusammengemischt.

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Sas Ausgangematerial muß unter der Wirkung von Hitze verkokt werden können, um einen faserigen Kohlenstoff zu bilden; es kann ein Zellulosematerial sein, wie Papier, oder eine Kunststoffaser, wie Rayon. Wenn nichtfaseriges Material in dem Auegangsmaterial vorhanden ist, wie beispielsweise Füllstoffe in Papier, können diese darin belassen oder zurückgehalten werden und andere nichtfaserige Tüllmaterialien, wie gepulverter Graphit oder Sand können gewünschtenfalls beigegeben werden, um die Eigenschaften des Kohlenstoffgegenstandes zu verbessern.

Sie notwendige Bindung zwischen den Kohlenstoffteilchen und Pasern wird in zwei Hauptstufen erreicht. Zuerst hält ein verkokbares Harzbindemittel die Charge während des Pormprozesses und der daran anschließenden Behandlung zusammen; der aus diesem Harz beim Terkoken entstandene Kohlenstoff hält die Charge während des Heizens in dem Ofen bis zur Temperatur des pyrolytischen Kohlenstoff-Iiederschlagens aufrecht. Zweitens wird die Charge dann durch den Kohlenstoff verstärkt, der sich in den Zwischenräumen oder Poren der Charge durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffdämpfen niederschlägt. Ser Anteil des Harz-Bindemittels wird klein gehalten, sow£eit dies mit einer einwandfreien Bindung vereinbar ist; die Verkokung des Bindemittels ergibt nämlich eine Maßschrumpfung. Sie notwendige endgültige Testigkeit und

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Dichte des Gegenstandes wird durch das niederschlagen von Kunststoff erhalten, währenddessen die Maßänderung vernachlässigter klein 1st.

Als Ausgangsmaterial kann Papier verwendet werden; In diesem Falle wird das Ptpier zerrissen, indem man es in einem rotierenden Zerkleinerer zerschlägt oder es wird in einer Flüssigkeit zu einem Brei verarbeitet, um ein faseriges Auegangsmaterial zu erhalten. Das faserige Papiermaterial wird verkokt, indem man es langsam in einer nichtoxydierenden Atmosphäre erhitzt, so daß eine nennenswerte Oxydierung des dabei entstehenden Kohlenstoffs vermieden wird. Dieses Erhitzen erfolgt in der Weise, daß man Tabletts oder Behälter mit dem Material durch einen stetig arbeit Anden Durchlaufofen hindurchführt oder dad man das Material enthaltende lasten in einem anderen Ofen erhitzt. Dadurch erhält man ein im wesentlichen faseriges verkoktes Material, das mit einer Lusung eines Harzes in industriellem denaturiertem Spiritus als Lösungsmittel in einer Bandechaufelaixoasohine gründlich durchgemischt wird. Während des Mischen· wird ein Härter, wie Hexamethylentetramin, zugegeben und dann lädt man das lösungsmittel verdampfen, so daß eine looker·, flüssigkeitsfrei· Kohlenstoff*β·χζ»ββ· übrig bleibt, dl· für das Formen geeignet ist. Jede ZuaammtnbtXLung desMaterials zu EUmpen kum beseitigt werden, iod ι N& dme Material duroa grob· Draktaiebe durchsiebt.

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Diese· Kohlenstoffmaterial wird dann in ein Formwerkzeug eingebracht und rerdichtet, während es auf eine Temperatur zwischen 100 bis 180⁰C erhitzt wird, um das Harz au härten. Wenn die Temperatur erhöht wird, geht das Harz durch einen Srweichungszustand hindurch, ehe es härtet, und dadurch wird der iormvorgang begünstigt. Ein flüchtiges Preß-Schmiermittel, fc wie Polyäthylenpulver, kann mit der Charge aus Kohlenet offmaterial gemischt werden. Bekannte Arbeitsweisen, wie das Schlitzen des Werkzeuges und die Verwendung eines Formscheidemittels zum Erleichtern des Ausformens, können jeweils den Umständen entsprechend angewendet werden. Während man grundsätzlich Brücke bis zu HO kg je cm benutzen kann, reichen im

2 allgemeinen Brücke von weniger als 7 kg je cm aus. Man kann sogar schon durch starkes Bütteln eine ausreichende Verdichtung erzielen.

Der geformte formkörper wird sodann aus dem. iormwfrkeeug entnommen und in einem Ofen unter nlchtoxydierender Atmosphäre langsam erhitzt, um zunächst das Bind eh arg zu verkoken; anschließend wird bei einer Temperatur zwischen etwa 750 bia 1000⁰O ein Kohlenwasserstoffdampf in den Ofen eingeleitet. Man kann «inen Burohlamf of en benutzen, in dem die geformten Gegenstände auf Tablett· von einem lud· de· Ofen· bia »u a -ü anderem lad· d·· Ofens Im Gegenitro* zu der Gasströmung hindurohgeführt werden. Die Of«temperatur wird auf dem Bereich

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zwischen 750 und 100O⁰C gebracht, so daß aus dem Kohlenwasserstoff sich niederschlagender Kohlenstoff in den größeren Inneren Oberflächen der Formkörper, d.h. den Oberflächen des größeren Porensystems niederschlägt, wo er den Formkörper verfestigt, indem er zur engen Bindung der Teilchen beiträgt. Sie Temperaturen, der erforderliche Partialdruck und die Grasströmungsgeschwindigkeiten werden derart gewählt, daß die Bildung von Ruß weitgehend unterbunden wird. Das Absetzen von Roß läßt sich durch eine schnelle Gasströmung insbesondere über horizontalen Oberflächen verhindern oder dadurch, daß man solche Oberflächen mit einer Schutzschicht aus groben Stücken eines inerten Materials, wie Kohlenstoff, abdeckt.

Nach dem Kühlen und dem Entnehmen aus dem Ofen können die Formkörper als Seile einer Gießform zum Gießen von Eisen, Stahl oder einigen Nichteisenmetallen verwendet werden. Wenn die geformten Kohlenstoffkörper als eine Gießform benutzt werden sollen, ist es zweckmäßig, sie mit einem ungebundenen Pulver oder mit einer Mischung, beispielsweise einer Mischung von Sand und Kohlenstaub oder gemahlenem Koks, zu hinterfüllen· Die Formkörper können aber auch unmittelbar in eine Metallachale oder einen angepaßten Gtießkaaten eingesetzt werden. Der Zweck einer solchen Schale ist, das Handhaben zu erleichtern und zusammen mit dem Hinterfüllen den Zutritt von Luft zur Außenseite des geformten Kohlenstoffkörpers zu hindern·

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Ein Formglättungs- oder Schutzmittel, das in üblicher Weise eine Flüssigkeit ist, die fein dispergierte Kohlenstoff- oder Graphitpartikel enthält, kann auf die innere Gießformseite der Fora aufgesprüht oder auf gestrichen werden, um die Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation oder gegenüber Angriffen durch das geschmolzene Metall zu erhöhen.

Die Gießform kann aus einem äußeren Metallgehäuse bestehen (gegebenenfalls aus mehreren feilen), welche den Kohlenstoff-Formeinsatz oder mehrere solche Einsätze umgeben. Derartige Metallkästen oder Gehäuse können auch Kohlenstoff-Formeinsätze aufnehmen, die durch anderes Material hinterfüllt oder außen verstärkt sind. Wahlweise können die gewünschten Eigenschaften der einzusetzenden Kohlenstoff-Form auch dadurch erhalten werden,daß man die Formeinsätze aus etwa schichtweise unterschiedlichem Material herstellt; so können die Formeinsätze ) selbst aus einem Material bestehen, das an der inneren Girßformoberfläche aus einer feiern gebundenen Kohlenstoffasermasse geringer Wärmeleitung besteht, während an der äußeren Seite oder Oberfläche des Einsatzes ein abweichendes Material vorhanden ist. Auf diese Weise kann man die günstigste Kombination zwischen Festigkeit und Preiswürdigkeit bei feiner Oberflächen- : struktur, geringer Wärmeleitung, oder irgendeiner anderen gewünschten Eigenschaft erhalten bzw. erzielen. Wemm man derartige schichtweise susamme&cesetzte Formeinsätie herstellt, mal

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jedoch die Maßänderungen während des YerkoiSaragBTOrganges des Kohlenstoff -lormkörpers genau berücksichtigen und die Materialien derart wählen» daß sie in dieser Beziehung gut zusammenpassen; andernfalls traten während d@e YmikotmgM'" ▼organges Biese und Sprünge auf* Me A&stiE«mg aufeinander kann hei den Yerwen&@t©a Materialien durch geeignet® Wahl

der Harzzusätze tozw· der larameng®n erfolgen* - λ

Gemäß der -vorliegenden a?findimg hergeetellt® Foirnen können für SräzisioneguS Yerwendimg fiaden, aie Minnen auch wiederholt als Semi*-2)au®rfomen &©B$tst w@rien· ifca te&a auch zur Herstellung dünner GuSteil® liemutg®m/w@il eich ihnen eine sehr gering® thermisch® !Diffusion fesw® @im® sehr geringe Warseahleitung erzielen

.Bei Verwendung von !«pier ale Amegaagss-toff wiri zunächst rerkokt., w@il seist !«rom stark schrumpfen; wens aaa
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▼or der Torng^ira&e erfolgt»

"bar-mit d@m Hars aieoJieiig- dies© 3)2iacs3^ag <fta» feaaea iai -anschließend- τ®ι?Ιε©1@α_? «be das
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Be wurde weiterhin gefunden, daß war»- oder kalthartende Kunstharze als Bindemittel verwendet werden könne». So kann ■an bevorzugt Harze verwenden, die durch die Einwirkung eines JKatalysatordampfee aushärten, wie dies beispielsweise bei Harzen auf der Baeia von furfurylalkohol der fall ist.

Kohlenwasserstoff gase, wie Benzol, Hexan, Methan oder " Propan können zur pyrolytisohen Iohlenstofftiiederechlagung Verwendung finden.

Ale eine Alternative zu der Anwendung von Durchlaufofen für das pyrolytische Kohlenstoffniederschlagen aus Kohlenwasserstoff däiipf en kann der lohlenwasseratoffdaepf auch periodisch in einen evaJtuierbaren Ofen eingeführt werden, der den gefönten Kohlenstoff gegenstand enthält; der Ofen wird mittel· einer Pompe absatzweise evakuiert, um die freien Gasprodukte der KohlenwasserstoffBereetsung absuftlehea.

line mehrfach verwendbare ?orm, die gemäfl der rorliegenden Erfindung hergestellt ist, lädt sich in ihren Abmessungen sehr genau ausführen und wegen ihrer hohen offenen ioroeität und niedrigen Wärmeleitfähigkeit oder WarMeableitung ist ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Reißen oder Plateeen unter d$r linwlrkung temperaturbeding«r Spannungen eehr hooh.

Is werden nun einzelne spezielle Durchführungebeiepiele der Erfindung beschrieben, in denen eine mehrfach verwendbare form

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für das unmittelbare Gießen von Gegenständen aus grauem Gußeisen hergestellt wurde.

Beispiel 1

200 g eines verkokten groben Whatman-Zellulosepulvers wurden mit 35 g eines Leicester Lovell Thor TPR 7-Harz gemischt, das in 26 g industriellem denaturiertem Alkohol gelöst war. " Nach einem Mischvorgang von 2 Minuten Dauer wurden 2,5 g Hexamin dazugegeben und das Mischen fortgesetzt, bis der gesamte- denaturierte Alkohol verdampft war. Bas trockene Material wurde dann durch ein 25-Maschen-Sieb (Brit.Standard) gesiebt. Aus dem Pulver wurden dann zwei Hälften einerjgeteilten Form zum Gießen von Eisenstäben mit 25 mm Durchmesser und 114. mm Länge hergestellt; die Vorm wurde mit einem Einguß von 38 mm Durchmesser am oberen Eingußende versehen, der sich über eine Länge von 38 mm bis auf einen Durchmesser von (

25 mm verengte. Die äußeren Abmessungen jeder Formhälfte waren 32 mn tief, 51 am breit und 165 mm hoch bzw. lang. Die Formhälften wurden dadurch hergestellt, daß 70 g des Pulvers in einen Metall-Formkasten geschüttet wurden, auf dessen Boden zuvor das Modell für die innere Formgebung der Form gelegt war. Das Modell wurde gleichmäßig mit &«■ Pulver ttber-

schüttet und dann wurde ein Druck von 0,035 kg je cm auf das Pulver ausgeübt, während der Metallkasten «ad sein Inhalt auf ein· Temperatur von 150 bis 180⁰O erwärmt wurde. laoh de«

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Abkühlen wurde der Formkasten und das Modell entfernt und es blieb eine Formhälfte aus faserigem Kohlenetoff zurück, deren scheinbare Sichte 0,35 g je car war. Biese Formhälft· wurde sodann langsam in einer Stickstoffatmosphäre bis auf etwa 900⁰C erhitzt, um das Harz zu verkoken; anschließend wurde die Temperatur auf 840⁰C abgesenkt und die Formhälfte bei dieser Temperatur während 15 Stunden in einem Strom einer Grasmischung aus Stickstoff und Benzol gehalten, in der der Partialdruck des Benzols 26 cm betrug. Fach dieser pyrolytischen Kohlenet off abscheidung hatte die Formhälfte eine scheinbare Dichte von 0,68 g je cm .

Beispiel 2

200 g eines verkokten groben Yhatman-Zellulosepulvers wurden mit 35 g Leicester Lovell Thor TfR 7-Harz gemischt, das in 26 g industriellem denaturiertem Alkohol gelöst war. lach einer Mischdauer von 2 Minuten wurden 2,5 g Hexamin hinzugegeben und der Mischvorgang fortgesetzt, bis derjgesamte denaturierte Alkohol verdampft war. Das trockene Material wurde dann durch ein 25-Maschen-Sieb (Brit.Standard) gegeben und zu jeweils 60 g de« durch das Sieb Aindurohgesiebten behandelten verkokten Zelluloaepulver wurden 40 g eines ebenfalls durch ein 25-Maschen-Sieg gegangenen Polyäthylenpulver· hinzugegeben und beide Pulver gründlioh durchgemischt. Sie so erhaltene Pulvermisohung wurde zur Herstellung zweier Hälften einer geteiltem

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Form zum Gießen von Bisenstäben mit 25 mm Durchmesser und 114 mm Länge benutzt, wobei die Form mit einem Einguß versehen wurde, der an seinem oberen Ende einen Durchmeeser von 38 mm aufwies und sich über eine länge von ebenfalls 38 mm bis auf einen Durchmesser von 25 mm verjüngte. Sie äußeren Abmessungen jeder Formhälfte waren 33 mm Tiefe, 51 mm Breite und 165 mm Länge· DieBe Formhälften wurden dadurch hergestellt, daß 15Og des gemischten Pulvers in einen Metallformkasten geschüttet wurden, auf dessen Boden zunächst das Modell für die innere Form der Formhälfte gelegt war· Das Modell wurde gleichmäßig mit dem Pulver bedeckt und dann

ein Druck von 0,7 kg je cm auf das Pulver musgeübt, während der Metallkasten mit seinem Inhalt auf eine Temperatur von 150 bis 180⁰C erwärmt wurde· lach dem Abkühlen wurden der lasten und das Modell entfernt und es blieb eine Pormhalf te surüok, deren scheinbare Sichte 0,64 g je ca- war· Diese Formhälfte wurde dann langsam in Stickstoff atmosphäre bis etwa 90O⁰C erhitst, um das Polyäthylen bu verdampfen und das Harz ssu v&oJcen; danach wurde die !Temperatur auf 840⁰C abgesenkt und die Formhälfte während 15 Stunden bei dieser Temperatur in einem Strom einer Gasmischung aus Stickstoff und Benzol gehalten, in der der Partlaldruck de^Bexusols 26 om betrug· Fach dieser Kohlenstoffniederschlagungebehandlung hatte .die Formhälfte eine Sichte von 0,68 g om.

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200 g verkoktes Holzmehl wurden mit 35 g Leicester Lovell Thor TPR 7-Harz gemischt, das In 26 g industriellem denaturiertem Alkohol gelöst war. Hach einer Mischdauer von 2 Hinuten wurden 2,5 g Hexamin zugegeben und das Mischen fortgesetzt, bis der gesamte denaturierte Alkohol verdampft war· Das nun trockene Material wurde dann durch ein 25-Maschen-Sieb (Brit.Standard) durchgesiebt. Dieses Pulver wurde für die Herstellung zweier Hälften einer geteilten Gießfora zum Gießen von Sisenstangen mit 25 mm Durchmesser und 114 mm Länge benutzt, wobei die Form mit einem Einguß versehen wurde, der einen äußeren Durchmesser von 38 mm aufwies und «rieh über eine Länge von 38 mm auf einen Durchmesser von 25 mm verjüngte· Die äußeren Abmessungen jeder Jornhälfte waren ungefähr 33 mm liefe, 51 mm Breite und 165 »»länge. Die Tormhälften wurden dadurch hergestellt, daß 73 g d*e Pulvers in einen Metall-Toxmkasten geschüttet wurden, auf dessen Boden, zuvor das Modell zur !Formung der inneren Gestalt der Vorm gelegt war. Das Modell wurde gleichmäßig nit dem Pulver . bedeokt und dann ein Druck von 0,07 kg je mm auegeübt, während der Metallkasten mit seinem Inhalt auf eine Teaperatur von 150 bis 180⁰O erhitzt wurde. Hach dem Abkühlen erhielt man ntk-jiu. dem Entfernen des Kastens und des Modells eine Tonihälfte mit einer ungefähren scheinbaren Dichte von 0,32 g je o» .

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Diese Formhälfte wurde dann langsam unter Stickstoffatmosphäre auf etwa 900⁰C aufgeheizt, um das Harz zu verkoken; darauf wurde die Temperatur auf 840⁰C abgesenkt und die während 15 Stunden auf dieser Temperatur gehaltene Fonnhälfte einem Strom einer Gasmischung aus Stickstoff und Benzol ausgesetzt, in der der Partialdruck des Benpols 26 cm betrug. Fach dieser Behandlung zur pyrolytischen Fiederschlagung von i

Kohlenstoff hatte die Formhälfte eine scheinbare Sichte von 0,62 g je cm⁵.

Beispiel 4

Zeitungspapier wurde in einer Kreuzschlagzerkleinerungsmaschine zerkleinert, um ein gleichmäßiges Material zu bilden. 1000 g von diesem Material wurden langsam in einer inerten Atmosphäre auf 900⁰C aufgeheizt; dabei wurden ungefähr 250 g Kohlenstoff-Fasern erhalten. Die 250 g Kohlenstoff- ^ F sern wurden dann mit 41 g eines Phenolformaldehydharzes gemischt, das in denaturiertem Alkohol aufgelöst war; anschließend wurden 4 g Hexamin zugegeben und die Mischung fortgesetzt, bis der gesamte denaturierte Alkohol verdampft war. Das Trockenmaterial wurde dann durch ein 25-Maschen-Sieb (Brit.Standard) durchgesiebt und aus dem gesiebten Pulver wurden zwei Formhälften einer geteilten Form zum Gießen eines lisenbandes hergestellt, das 38 ma breit, 229 m lang und etwa 1 am stark war. Die Gießform wurde mit el&ea Einguß ver-

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sehen, der an seine* oberen Snde 44 ι U m Querschnitt hatte und über eine länge von 38 mm «einen Querschnitt auf den des Bandes verkleinerte. Die formhälften wurden dadurch hergestellt., dad 112 g des Pulvers in einen Metallformkasten geschüttet wurden, auf dessen Boden zuvor das Modell für die lorning der inneren Höhlung der form gelegt war. Dee Modell wurde gleichmäßig mit dem Pulver bedeokt und ein Brück von ungefähr 7 kg je cm ausgeübt, während der Metallkasten mit seinem Inhalt auf eine Temperatur von 130 bis 180° erhitst wurde, !fach Abkühlen und Entfernen des Kastens sowie des Modells erhielt man eine formhälfte mit einer ungefähren Dichte von 0,26 g je cm . Diese formhälfte wurde dann langsam in einer Stickstoffatmosphäre auf ungefähr 900⁰C aufgeheizt, um das Harz zu verkoken; anschließend wurde die Temperatur auf 84-0⁰C abgesenkt und die Formhälfte während einer Dauer von 4 1/2 Stunden auf dieser Temperatur einem Gasstrom aus einer Mischung von Stickstoff und Benzol ausgesetzt, in der der Partlaldruck des Benzols 26 cm war. Nach dieser pyrolytiechen Kohlenstoffniederschlagung hatte die Formhälfte eine Dichte von 0,45 g je cm .

Beispiel 5

Mit Kunstharz in ähnlioher Weise wie im Beispiel 4 behanklte Kohlenstoff-Fasern wurden für die Herstellung einer form zum Gießen von lisenstäben mit 38 mm Durchmesser und 533 mm Lance

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benutzt. In diesem Pall wurde eine kürzere Faser für das Material dicht an der Oberfläche des Modells benutzt, wodurch eine bessere Oberflächengute der Kohlenstofforra und infolgedessen auch eine glattere Oberfläche des in dieser Form zu gießenden Sisenstabes erhalten wurde. Hach dem PreßYorgang war die Dichte dieser ?orm 0,3 g je cm und nach einer 5 1/2 stündigen Eohlenstoffniederschlaguiigebehandlung bei 840° mit einem BenzolpartialdrucJc von 26 cm war die Dichte 0,4 g je cm⁵.

Um die Selten- und Bodenflächen der Form®»« wie sie in den Beispielen 1 bis 5 geschildert wurden, zu umgeben und decken, wurden Behälter *» aus Graphit oder Stahl diese Behälter verhinderten das Oxydieren der F@e» Trennlinie, in der die beiden Forahtlften

86 g Zeitungepapier, ä&m in tor gleichen Beispiel 4 serl^Leinert war, wurden alt bars gemiso&t, das in
nach Zugabe Ton 1,4 g

6 g dieses Materials
einer Siohtt Tom 0,4 β

ttrial in einer Hrfctllfoxm alt i®g@fSte 7 feg J®

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Temperatur τοη 130 bis 180° komprimiert. Diese Scheibe wurde sodann langsam auf 90O⁰C in einer Inerten Atmosphäre erhitzt, um das Harz und die Papierfasem zu verkoken; dann wurde die Temperatur auf 840⁰C herabgesetzt und die Scheibe wahrend 8 Stunden in einem Gasstrom aus einer Mischung τοη Stickstoff und Benzol auf dieser temperatur gehalten; der Partialdruck des Benzols in der Gesmischung war 26 cm. lach dieser Behandlung zum Niederschlagen τοη Kohlenstoff hatte die Scheibe eine Sichte τοη 0,71 g je cm . Die beim fressen erhaltenen

im
Abmessungen der Scheibe waren 3_t6 cm/Durchmesser und 1,2 cm Dicke; die Äadabneisungen waren 2,7 cm im Durchmesser und 0,8 cm Dicke.

Weitere mehrfach rerwendbare !Formen wurden unter Anwendung des erflndungsgemäfien Terfahrens hergestellt, wobei jedoch aus Gründen der Kostenersparnis die Kohlenstoffasera aus IeI-tungspapler und Holzschliffmasse bestanden. Das Zeitungspapier oder die Holzschliffmasse wurde mit Wasser zu einem Brei angerührt und gemischt und dann das Wasser durch Trocknen entfernt. Die getrookene Tasermasse wurde dann unter nichtoxydierenden Bedingungen erhitzt, um die fasern zu verkoken. Sie so verkokten fasern wurden anschließend leioht zerdrüokt oder zerrieben, um die in den Herstellungsverfahren zu verwendenden Ko&lenstoffasern zu erhalten.

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Claims (1)

1. KohlenstoffMfrp@r oder -gegeoe-itaBA» gekeimzeielmet ein® mechanisch feste gebundene* Hase© von in der ein suialnciest nicht faserigem EoM,enet©ff

2 β KohlenstoffMS:rper ebcM Jaejp-meliL 1, clsctaeli gsbsianiBeichiiet _s teS ©r ein SuEfömt©!! ist.

-g®genstand@e nach Inspruch Saß man in den Poren einer portSsea g©l3imd©n@s liaee© aus EoKLenstoffasern. Kohlenstoff

4» Terfahren naefe. Anspraeli 3_f dadiarck g®k@Baz©I@feaet_f daß man die poröse getandene Masse durelb. Y©r€,ielitea von mit behandelten Kolilenstoffasem, Härte» a©e Saraes Bindens der Fasern aneinander und Erhitzen der Hass© nichtoxydierenden Bedingungen auf die Yerkolmngstemperstur des Harzes gewinnt«

5, Terfahren nach Anspruch 4_t dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Anteil der Pasern durch verkokbaa, aber noch nicht verkokte Fasern in Mischung mit einem Harz ersetzt sind und diese bei dem Verkoken des Harzes ebenfalls verkokt werden.

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6. Verfahren nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das pyrolytische Niederschlagen von Kohlenstoff durch Erhitzen der Hasse in .einer Kohlenwasserstoff-Dampfatmosphäre innerhalb eines Ofens erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine Lösung von Phenolformaldehydharz ist,

| der als Härter Hexamethylentetramin zugegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4,5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausgangsmasse der Fasern zur Verbesserung des Verdichtens ein austreibbares Füllmaterial aus Polyäthylenpulver zugegeben und spätestens bei der Verkokung ausgetrieben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 3,4,5,6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Kohlenstoff gebundene Kohlenstoff-Fasermasse durch weiteres Erhitzen graphitiert wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Gießformteils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formteil durch Hinterfüllen mit oder rückseitiges Aufbringen einer pulverigen JSHaUtZschicht am Sand, Kohlenstoff oder einer Mischung dieser Stoffe verstärkt.

11. Verfahren zur Herstellung eines Gießformteils nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß Fasern ungleicher Größe benutzt werden und die feiner zerteilten Bestandteile der Kohlenstoffmasse in dem Bereich der vom Guß berührten Fläche der Form verwendet rtrd. 009885/1663