DE3787582T2

DE3787582T2 - Karbonisierungsofen.

Info

Publication number: DE3787582T2
Application number: DE87109926T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu C O Toho Rayon Iwata; Motohisa C O Toho Ray Miyauchi; Makoto C O Toho Rayon Sugiyama
Original assignee: Toho Rayon Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1987-07-09
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2007-07-10
Also published as: DE3787582D1; EP0252506A3; US4820905A; JPH0317926B2; EP0252506B1; EP0252506A2; JPS6317381A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Karbonisierofen. Insbesondere bezieht sie sich auf einen Karbonisierofen, der zum Karbonisieren von Materialien fort laufender Länge geeignet ist, wie Fasern, Filz, usw.
Die Herstellung von Bündeln, Stoffen, Filzen, usw. aus Karbonfasern wurde durchgeführt, indem in einem inerten Gas bei einer Temperatur über 500ºC Vorläufer fortlaufend karbonisiert wurden, die vorher hitzefest gemacht worden sind. Viele Herstellungsvorrichtungen haben eine röhrenförmige Heizkammer, die einen Pfad bereitstellt, durch den der Vorläufer während des Erhitzens geführt wird.
Es sind Vorrichtungen zur Endlos-Karbonfaserherstellung bekannt, in denen ein Karbonfaservorläufer durch eine röhrenförmige Heizkammer geführt wird, die vertikal angeordnet und extern beheizt ist, wie in der Japanischen Patentanmeldung (OBI) Nr. 116224/76 (entsprechend U.S. Patent 4,073,870) und 119834/76 beschrieben (der Ausdruck "OBI" bedeutet hier eine "ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung"). Die in dieser Vorrichtungsart üblicherweise verwendeten Heizer umfassen ein Widerstandheizsystem und ein Induktionsheizsystem.
In diesen Karbonisieröfen wurden Aluminiumoxidfaserfilz, Keramikfilz, Karbonblack oder Karbonpartikel als Wärmeisoliermaterialien (Wärmeisolatoren) verbreitet eingesetzt. Auch werden in Karbonisieröfen Wärmeisolatoren verwendet, die in Reihe auf zwei konzentrischen Zylindern angeordnet sind: GB- A-2059406 offenbart eine Kombination, die nacheinander (gesehen von der Heizkammer nach außen) eine Karbonpartikelschicht und ein Aluminiumoxyd/Silikafilz umfaßt
Solche übliche Karbonisieröfen haben die folgenden Schwierigkeiten:
1. Karbonblack oder Karbonpartikel können eine Leitungsverbindung über die elektrische Isolierung bilden, wenn sie als Wärmeisolatoren um eine Heizkammer verwendet werden, was zu einem Ausfall führt.
2. Der Karbonblack und die Karbonpartikel sind schwer zu handhaben.
3. Aluminiumoxid/Silikakeramikfaserfilz, welches bei einer Temperatur unter z. B. 1500ºC (bei andauernden Gebrauch während mindestens sechs Monate) wärmewiderstandsfähig ist, kann nicht als Wärmeisolator für Karbonisieröfen verwendet werden, in denen die Hitzebehandlung bei Temperaturen über 1800ºC ausgeführt wird, weil die Fasern allmählich schrumpfen.
4. Um eine Heizkammer gewickelte Karbonfasern als Wärmeisolatoren weisen einen höheren Wärmewiderstand als das Keramikfaserfilz auf, wenn die Hitzebehandlung bei 1800ºC oder mehr ausgeführt wird. Jedoch sind Karbonfasern schwierig zu handhaben und sehr teuer.
5. Wenn es als Wärmeisolator in einem herkömmlichen Karbonisierofen eingesetzt wird, streut Karbonfilz kurze Fasern, die einen elektrischen Leitungspfad bilden und Kurzschlüsse bewirken können.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, die oben beschriebenen Schwierigkeiten auszuschalten, die mit der herkömmlichen Technik verbunden sind, und einen Karbonisierofen zu schaffen, der andauernd bei einer höheren Temperatur als im Fall der üblichen Techniken und über einen ausgedehnten Zeitraum stabil betrieben werden kann, ohne einen plötzlichen Betriebsstop wegen eines vom leitenden Wärmeisolator bedingten Kurzschlusses.
Es ist festgestellt worden, daß die obige Aufgabe durch einen Karbonisierofen entsprechend dem unabhängigen Anspruch 1 erreicht werden kann.
Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Karbonisierofens können die gewünschten Behandlungstemperaturen auch bei ungefähr 1800ºC stabil und für einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden, selbst wenn ein Keramikfaserfilz verwendet wird, welches bei einer Temperatur von ungefähr 1500ºC wärmewiderstandsfähig ist, und plötzliche Ausfälle durch das Streuen kurzer Fasern können vermieden werden.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Karbonisiervorrichtung, umfassend den Karbonisierofen nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Perspektivsicht eines Teils des Karbonisierofens von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Perspektivsicht eines Teils der Heizkammer eines Karbonisierofens von Fig. 1.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Karbonisierofens von Fig. 1.
Fig. 5-a, b und c zeigen Querschnitte des Teils der Heizkammerwand, in dem nach der vorliegenden Erfindung der Kanal vorgesehen ist.
Die Heizkammer des Karbonisierofens nach der vorliegenden Erfindung besteht vorzugsweise aus Graphit verschiedener Güten, ausgewählt ungefähr entsprechend der Betriebstemperatur. Insbesondere wird Graphit mit einer Dichte von ungefähr 1,60 g bis 1,80 g/cm³, erhalten durch Kohlenstoffverarbeitung bei einer hohen Temperatur wie ungefähr 3000ºC, wegen des geringeren Verbrauchs durch Oxidation bei langen Betriebsläufen vorgezogen.
Die Heizkammer kann monolithisch geformt sein, im allgemeinen jedoch wird sie vorzugsweise durch longitudinales Verbinden zylindrischer oder rechtwinkliger Teile gebildet, aus Gründen sowohl der einfachen Ofenherstellung als auch der mechanischen Festigkeit.
Die Kanäle in der Heizkammerwand sollten genug Raum lassen, um darin eine Heizeinrichtung aufzunehmen, und sind vorzugsweise innerhalb der Heizkammerwand durchgehend. Um die Temperaturverteilung entlang der Ofenslängsrichtung zu steuern, sind die Kanäle üblicherweise im wesentlichen senkrecht zur Longitudinalrichtung der Kammer angeordnet. Die Kanäle können so angeordnet sein, daß der Heizer in der Kammerwand spiralförmig gewickelt sein kann, fortlaufend durch einen Bereich mit einer bestimmten Temperatur.
Die Kanäle können durch Bohren erzeugt werden (siehe Fig. 5- a). Wahlweise können in der Kammerwand die Kanäle gebildet werden durch Verbinden eines inneren Teils und eines äußeren Teils der Kammer, die in Längsrichtung getrennt sind, und von denen mindestens einer Nuten hat, so daß die Kanäle durch die Nuten gebildet werden (siehe Fig. 5-b und c), wenn der Innenteil und der Außenteil miteinander verbunden werden. Diese beiden Teile sind vorteilhafterweise aus demselben Material, das für die Heizkammer verwendet wird, hergestellt, um Risse wegen unterschiedlicher thermischer Ausdehnung zu vermeiden.
Die in die Kanäle eingeführte Heizeinrichtung ist passenderweise ein herkömmlicher elektrischer Widerstandsheizer, und nicht speziell eingeschränkt. In der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein Karbonheizer verwendet. Der Isolator, der zum Befestigen des Heizers im Kanal verwendet werden kann, ist nicht besonders eingeschränkt, solange er einen ausreichenden Wärmewiderstand im Arbeitsbereich hat. Zum Beispiel werden Keramika, wie Bornitrit, vorgezogen.
In der vorliegenden Erfindung wird als Wärmeisolator eine Kombination zweier Arten wärmeisolierender Materialien verwendet; wovon eines Karbonfaserfilz umfaßt, und das andere Keramikfaserfilz umfaßt.
Zur Herstellung von Karbonfaserfilz werden Karbonfasern mit einem Filamentdurchmesser von vorzugsweise ungefähr 5-25 um verwendet. Um Kontamination des Wärmeisolators mit Zersetzungsgasen zu verhindern, die sich bei Zersetzung der Karbonfasern bilden, enthält das Karbonfaserfilz vorzugsweise Karbonfasern mit einem Kohlenstoffanteil von ungefähr 90 Gew.% oder mehr. Solche Fasern können durch Verfahren erhalten werden, wie sie z. B. in den U.S. Patenten 3,682,595 und 4,032,607 beschrieben sind.
Eine mittlere Karbonfaserlänge im Filz ist vorzugsweise zwischen ungefähr 30 und 500 mm. Das vorzugsweise verwendete Karbonfaserfilz hat eine Schütteldichte von ungefähr 0,06 bis 0,16 g/cm³ und bevorzugter zwischen ungefähr 0,1 bis 0,13 g/cm³. Wenn die Schütteldichte niedriger ist als ungefähr 0,06 g/cm³ oder höher als ungefähr 0,16 g/cm³, ist die Wärmeisolierleistung so niedrig, daß die Stärke der Isolierschicht erhöht werden muß, um den gewünschten Isoliereffekt zu erreichen, was zu einer unerwünschten Steigerung der Größe der Vorrichtung führt.
Die Dicke des Karbonfaserfilzes wird passenderweise abhängig von der Temperatur in der Heizkammer bestimmt, sowie vom Abstand zwischen dem Karbonfaserfilz und dem Keramikfaserfilz und dem Wärmewiderstand des Keramikfaserfilzes. Üblicherweise ist es vorzuziehen, die Oberfläche des obengenannten Keramikfaserfilzes nicht Temperaturen von mehr als ungefähr 1500ºC und bevorzugter ungefähr 1000ºC auszusetzen, wenn es für einen langen Zeitraum verwendet wird. Im allgemeinen hat das Karbonfaserfilz vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 50 bis 250 mm.
Keramikfasern, die im Keramikfaserfilz der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind hauptsächlich aus Aluminiumoxid und Silika zusammengesetzt. Im Handel erhältliche Fasern enthalten üblicherweise Unreinheiten wie Fe&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, MgO, CaO, B&sub2;O&sub3;, ZrO&sub3;, usw . . Keramikfasern mit einer höheren Reinheit und einem höheren Gewichtanteil von Aluminiumoxid in der Aluminiumoxid/Silikakeramik werden vorzugsweise als Wärmeisolator zum Isolieren einer höheren Temperatur verwendet.
Eine geeignete Keramikfaser, die im Handel erhältlich ist, umfaßt Aluminiumoxid in einer Menge von ungefähr 30 bis 100 Gew.% auf Basis des Gesamtgewichts der Keramikfaser.
Der Faserdurchmesser der oben beschriebenen Keramikfaser ist zwischen ungefähr 2 und 5 um, und die Faserlänge im Filz kann von ungefähr 5 mm (Minium) bis 200 mm (Maximum) betragen.
Das Keramikfaserfilz hat vorzugsweise eine Schütteldichte von ungefähr 0,1 bis 0,25 g/cm³ und bevorzugterweise zwischen ungefähr 0,13 und 0,16 g/cm³ aus den selben Gründen, wie für das Karbonfaserfilz beschrieben.
Die Stärke des Keramikfaserfilzes wird so bestimmt, daß die Temperatur auf der Außenfläche des Gehäuses auf weniger als ungefähr 100ºC, vorzugsweise auf weniger als ungefähr 60ºC gemindert wird. Üblicherweise beträgt die Stärke zwischen ungefähr 200 und 1000 mm.
Das Karbonfaserfilz und das Keramikfaserfilz können durch irgendein übliches Verfahren hergestellt werden, solange die Fasern in jedem Filz im wesentlichen gleichförmig verteilt und die Fasern jedes Filzes im wesentlichen in zufallsverteilte Richtungen orientiert sind. Wenn gewünscht, kann auch ein Binder bei der Filzherstellung eingesetzt werden.
Das Karbonfaserfilz wird in Berührung mit der Außenoberfläche der Heizkammer angebracht. Das Karbonfaserfilz schließt die Kammerwände ein. Das Keramikfaserfilz wird außerhalb des Karbonfaserfilzes so angebracht, daß zwischen dem Karbonfaserfilz und dem Keramikfaserfilz ein Zwischenraum gelassen wird. Der Zwischenraum ist vorgesehen, um den Wärmeisoliereffekt zu erhöhen, und verhindert wirkungsvoll Wärmeleitung vom Karbonfaserfilz zum Keramikfaserfilz. Der Zwischenraum verhindert besonders wirkungsvoll dort Wärmeleitung vom Karbonfaserfilz, wo es überheizt ist. Der Abstand zwischen dem Karbonfaserfilz und dem Keramikfaserfilz wird entsprechend der Stärke des Keramikfaserfilzes bestimmt, sowie der Temperatur der Heizkammer und dem Wärmewiderstand des Keramikfaserfilzes. In einer vorgezogenen Ausführungsform ist dieser Abstand so bestimmt, daß die Temperatur der Außenoberfläche des Gehäuses (17) auf weniger als ungefähr 100ºC verringert wird. Zur praktischen Wartung des Wärmeisolators beträgt der effektive Abstand ungefähr 5 cm oder mehr, vorzugsweise ungefähr 30 cm oder mehr und kann, wenn gewünscht, ungefähr 100 cm betragen.
Die Außenseite des Isolators ist mit einem Gehäuse bedeckt, das z. B. aus einem Metall wie Eisen besteht. Um Oxidation des Isolators zu verhindern, ist es wirkungsvoll, den Bereich zwischen der Heizkammer und dem Gehäuse in einer inerten Gasatmosphäre zu halten, um während des Betriebs das Karbonfaserfilz und das Keramikfaserfilz mit dem inerten Gas, wie etwa Stickstoff, Argon oder Helium, zu füllen. Zu diesem Zweck hat die Vorrichtung ein herkömmliches Mittel zum Füllen des Bereichs mit einem inerten Gas. Die Vorrichtung hat vorzugsweise mindestens einen Einlaß für das inerte Gas in Nähe des Isolatorunterteils, und mindestens einen Auslaß in Nähe des Isolatoroberteils. Bei Beginn des Ofenbetriebs wird die Luft im Wärmeisolatorteil und im Zwischenraum durch das inerte Gas ersetzt, wobei die Luft aus dem Auslaß ausgestoßen wird.
Der Karbonisierofen nach der vorliegenden Erfindung kann zum Erzeugen von Karbonfasern oder Graphitfasern verwendet werden. Ein Karbonfaservorläufer, wie Acrylfasern, Rayonfasern, Teerfasern usw., in Form einer Endlosfaser, eines gewebten Stoffilzes usw., der einem Flammschutz unterzogen worden ist, wird bei der Ausführung des Karbonisierens fortwährend in den Ofen einführt, falls erwünscht, nachdem er zu einem bestimmten Grad bei einer niedrigeren Temperatur vorkarbonisiert wurde.
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail und im Hinblick auf ihre besonderen Ausführungsformen dargestellt, Bezug nehmend auf die begleitenden Zeichnungen, durch die der Aufbau der vorliegenden Erfindung gleichwohl nicht beschränkt sein soll.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Vorrichtung, die einen Karbonisierofen 1 der vorliegenden Erfindung umfaßt. In Fig. 1 wird ein Fasermaterial 2 über den Einlaß 3 auf der Oberseite der Vorrichtung in die Behandlungskammer 4 in der Heizkammer 5 eingeführt, in der es hitzebehandelt wird, und dann über eine Abschlußvorrichtung 6 (enthaltend die Abschlußflüssigkeit 7) ausgeführt, die mit dem Unterteil des Ofens verbunden ist, so daß man das karbonisierte Erzeugnis 8 erhält. Die Heizkammer 5 wird durch eine Widerstandsheizung unter Verwendung des Heizers 9 im Kanal 10 geheizt, der in der Wand 11 der Heizkammer 5 vorgesehen ist. Die Heizkammer ist durch das Karbonfaserfilz 12 und das Keramikfaserfilz 13 wärmeisoliert. Zwischen dem Filz 12 und dem Filz 13 ist der Zwischenraum 14 vorgesehen. Während der Hitzebehandlung wird ein inertes Gas 15 aus einer nichtgezeigten Quelle durch den Einlaß 16 in die Behandlungskammer 4 eingeleitet. Auch der Wärmeisolierteil im Gehäuse 17, wo die Filze 12 und 13 angebracht sind und der Zwischenraum 14 vorgesehen ist, wird durch den Einlaß 19 mit einem inerten Gas 18 gefüllt. Der Austausch der Luft im Isolatorteil mit dem inerten Gas wird durch Ausstoßen der Luft aus dem Auslaß 20 durchgeführt. Der Kanal 10 ist ausgebildet, indem im Körper des Heizers Nuten vorgesehen und mit einer Abdeckung 22 verschlossen sind.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Perspektivschnitt des Teile von Fig. 1, der von einer punktierten Linie eingeschlossen ist. In Fig. 2 ist der Karbonheizer 9 in einer vorgeschriebenen Stellung im Kanal 10 der Heizkammer 5 befestigt und von den Kanalwänden durch den Isolator 21 isoliert.
Die Anzahl, die Anordnung, der Abstand, die Ausgabeleistung usw. der Karbonheizer 9 sind entsprechend der Temperatur und der Temperaturverteilung der Behandlungskammer festgelegt.
Die Heizkammer 5 in Fig. 1 ist aufgebaut, wie in Fig. 5-b dargestellt. Die Abdeckung 22 sollte durch einen Ineinandergriff oder ähnliches in engem Kontakt mit dem Kammerkörper sein, der eine Heizkammer 5 bildet, so daß loser Staub des Karbonfilzes nicht in die Kanäle 10 eindringen kann.
Fig. 3 zeigt eine Perspektivsicht eines Teils der Heizkammer 5 des in Fig. 1 gezeigten Geräts.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Karbonisierofens 1 von Fig. 1.
Fig. 5-a, b und c zeigen Längsschnitte der Heizkammerwände nach der vorliegenden Erfindung. Die Kanäle 50 in Fig. 5-a wurden durch Bohrungen in der Heizkammerwand erzeugt. Der Aufbau der in Fig. 5-b gezeigten Wand ist zu demjenigen der Wand 11 in Fig. 1 identisch, die einen Teil A mit Nuten 51 und einen Teil B umfaßt, der als Abdeckung für die Nuten dient, um Kanäle zu bilden. In Fig. 5-c ist die Wand in Längsrichtung in zwei Teile C und D unterteilt. Beide haben Nuten 52 und 53, die Kanäle bilden, wenn die Teile C und D verbunden sind.
Im Hinblick auf lange vorhaltende Wärmeisolationseffekte muß der Wärmeisolator aus dem Karbonfaserfilz 12 und dem Keramikfaserfilz 13 bestehen, mit einem Zwischenraum 14 dazwischen. Weine das Filz 12 und das Filz 13 in unmittelbaren Kontakt miteinander sind, wird das Filz 13 von der durch das Filz 12 geleiteten Wärme erhitzt. Daher steigt allmählich die Schütteldichte des Filzes 13, was zu einer fortschreitenden Verschlechterung der Wärmeisolationseigenschaften führt.
Beim Ausführen des Karbonisierens kann der Karbonisierofen seitlich so angebracht werden, daß ein Fasermaterial in einer Querrichtung läuft, vorzugsweise wird er jedoch vertikal angebracht, wobei ein Fasermaterial vertikal läuft, um die Bedienung und den Aufbau des Geräts zu vereinfachen. Im letzteren Falle wird das zu behandelnde Fasermaterial in die Behandlungskammer von einer oberen Öffnung aus eingeführt, unter den vorbestimmten Bedingungen behandelt (z. B. Temperatur, Aufenthaltsdauer, usw.) und dann über einen unteren Auslaß ausgeführt. Während der Behandlung strömen in der Behandlungskammer das Fasermaterial und das inerte Gas gegenläufig, wobei sie im Kontakt sind, und wodurch Zersetzungsgase entfernt werden. Das inerte Gas wird vorzugsweise über die Unterseite der Kammer in die Behandlungskammer eingeleitet, und insbesondere aus der Nähe des Auslasses zum Herausführen des behandelten Erzeugnisses. Das inerte Gases mit den Zersetzungsgasen kann auch stoßweise, in mehreren getrennten Abschnitten, ein- und ausleitet werden, wie in U.S. Patent 4,543,241 beschrieben.
Nachdem sich das als Wärmeisolationsmaterial verwendete Keramikfaserfilz nicht durch Oxidation oder Schrumpfen verschlechtert, ist nach der vorliegenden Erfindung ein Austauschen des Isolators selten oder nie nötig, und die Vorrichtung kann über einen ausgedehnten Zeitraum verwendet werden. Nachdem der Heizer außerdem in der Wand der Heizkammer eingeschlossen ist, kann das Aufheizen der Heizkammer nicht nur schnell durchgeführt, sondern auch in einem engen Temperaturbereich gesteuert werden. Wenn der Heizer an der Außenoberfläche der Heizkammer befestigt wäre, würde dies die Heizzone der Heizkammer verbreitern, was eine lokale Steuerung der Temperaturverteilung erschwert. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Schwierigkeiten bei der Temperatursteuerung kann auszuschließen.

Beispiel 1

Eine Litze (enthaltend 12 000 Filamente) aus Fasern, hergestellt aus einem Kepolymer (Molekulargewicht: ungefähr 70 000) aus 98 Gew.% Acrylnitril und 2 Gew.% Methylacrylat und mit einer Einzelfilamentfeinheit von 0,9 · 10&supmin;&sup7; kg/m (0,9 Denier), wurde in Luft bei 265ºC während 0,38 h, bei 275ºC während 0,20 h und bei 283ºC während 0,15 h unter einer Spannung von 60 · 10&supmin;&sup7; mg m/kg (60 mg/d) voroxidiert. Die so erzeugten voroxidierten Fasern enthielten gebundenen Sauerstoff in einem Anteil von 9,8 Gew.%.
Die so erhaltenen Fasern wurden unter Verwendung einer in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung karbonisiert. Die Dichte des als Material für die Heizkammer 5 verwendeten Graphits war 1,60 g/cm³, der Isolator 21 war aus Bornitrit hergestellt, das Material der Abdeckung 22 mit dem oben beschriebenen Graphit identisch, das Karbonfaserfilz 12 wurde durch Nadeln von Karbonfaserzügen hergestellt, die aus Teer erzeugt wurden und einen Kohlenstoffanteil von 99 Gew.% hatten. Die Karbonfaserfilze hatten eine Schütteldichte von 0,1 g/cm³, einen mittleren Filamentdurchmesser von 14,5 um, eine mittlere Filamentlänge von 300 mm und eine Dicke von 180 mm, der Zwischenraum 14 war 300 mm, das Keramikfaserfilz 13 war ein Aluminiumoxidfaserfilz mit einer Schütteldichte von 0,15 g/cm³ und einer Dicke von 600 mm, hergestellt durch Verwendung von Aluminiumoxidfasern mit einem Filamentdurchmesser von nicht mehr als 3 um und einer mittleren Filamentlänge von 20 mm. Das Keramikfaserfilz wurde mit dem aus Eisen erzeugten Gehäuse 17 in Berührung gebracht. Die Abschlußflüssigkeit 7 war Wasser, und als inerte Gase 15 und 18 wurde Stickstoffgas verwendet. Die Wand der Heizkammer 5 war in drei Temperaturbereiche unterteilt, wobei durch Karbonheizer geheizt wurde. Die Temperaturen der Wand in der obersten Zone, der mittleren Zone und der untersten Zone betrugen 900ºC, 1400ºC bzw. 1800ºC.
Die Temperatur der inneren Oberfläche des Keramikfaserfilzes 13 der untersten Zone war (gegenüber dem Zwischenraum 14) 1340ºC und die Temperatur der äußeren Oberfläche des Gehäuses 55ºC.
Die voroxidierte Faser wurde in den Einlaß 3 eingeführt und aus der Abschlußvorrichtung 6 herausgeführt, was drei Minuten dauerte, eine Minute zum Durchlauf durch jede der drei Zonen. Die so erhaltene Karbonfaser hatte eine Zugfestigkeit von 400 Kgf/mm² und einen Zugelastizitätsmodus von 30 · 10³ Kgf/mm²
Obwohl das Karbonisieren während 3500 Stunden fortlaufend durchgeführt wurde, stieg die Gehäusetemperatur nicht.

Claims

1. Karbonisierofen, umfassend: eine Heizkammer (5) mit einer Wand (11), in der Kanäle (10; 50, 51, 52, 53) eingeschlossen sind; eine Heizeinrichtung (9) in den Kanälen (10; 50, 51, 52, 53), wodurch die Heizeinrichtung in der Wanddicke der Heizkammerwand eingeschlossen ist; einen Wärmeisolator, der aus einem Karbonfaserfilz (12) und einem Keramikfaserfilz (13) zusammengesetzt ist, wobei der Wärmeisolator die Heizkammer (5) ringförmig so umgibt, daß das Karbonfaserfilz (12) in Berührung mit der Heizkammer (5), und das Keramikfaserfilz (13) durch einen Zwischenraum vom Karbonfaserfilz (12) getrennt ist; ein Gehäuse (17), das die Heizkammer (5) und den Wärmeisolator einschließt und ein Mittel zum Füllen des Isolators mit einem inerten Gas.

2. Karbonisierofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karbonfaserfilz (12) eine Schütteldichte von ungefähr 0,06 bis 0,16 g/cm³ hat.

3. Karbonisierofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karbonfaserfilz (12) Karbonfasern mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens ungefähr 90 Gew.% umfaßt.

4. Karbonisierofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikfaserfilz (13) eine Aluminiumoxid/Silikakeramikfaser umfaßt.

5. Karbonisierofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikfaserfilz (13) Aluminiumoxid in einer Menge von ungefähr 36 bis 100 Gew.% auf Basis des Gesamtgewichts der Keramikfaser enthält.

6. Karbonisierofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Keramikfaserfilzes (13) ungefähr 50 bis 250 mm beträgt.

7. Karbonisierofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Keramikfaserfilzes (13) so bestimmt ist, daß die Temperatur der Außenoberfläche des Gehäuses (17) auf weniger als 100ºC verringert ist.

8. Karbonisierofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Keramikfaserfilzes (13) ungefähr 200 bis 1000 mm beträgt.

9. Karbonisierofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Karbonfaserfilz (12) und dem Keramikfaserfilz (13) so bestimmt ist, daß die Temperatur der Außenoberfläche des Gehäuses (17) auf weniger als 100ºC verringert ist.

10. Karbonisierofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Karbonfaserfilz (12) und dem Keramikfaserfilz (13) mindestens ungefähr 5 cm beträgt.

11. Karbonisierofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17) vertikal ist sowie einen Einlaß (19) für inertes Gas in Nähe des Isolatorunterteils und einen Gasauslaß (20) in Nähe des Isolatoroberteils hat.

12. Karbonisierofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (9) ein Karbonheizer ist.