Graphitfilz auf Viskosebasis

Graphitfilz wird aufgrund der unterschiedlichen verwendeten Rohfilze in drei Typen unterteilt: Asphalt-Graphitfilz, Polyacrylnitril-Graphitfilz (PAN-Graphitfilz) und Viskose-Graphitfilz. Er wird hauptsächlich als Wärmeschutz- und Isoliermaterial für Einkristall-Silizium-Schmelzöfen verwendet. In der chemischen Industrie kann er als Filtermaterial für hochreine korrosive chemische Reagenzien eingesetzt werden.

Kohlenstofffilz wird bei hohen Temperaturen von über 2000 °C unter Vakuum oder inerter Atmosphäre zu Graphitfilz verarbeitet. Sein Kohlenstoffgehalt ist höher als der von Kohlenstofffilz und beträgt über 99 %. Ende der 1960er Jahre waren Graphitfilzprodukte weltweit erhältlich. Aufgrund der unterschiedlichen verwendeten Rohfilze wird Graphitfilz in drei Typen unterteilt: Asphaltfilz, Polyacrylnitrilfilz und Viskosefilz.

Unter ihnen ist Asphalt, vertreten durch das japanische Unternehmen Kureha Chemical, der Mainstream in der Isolierindustrie. Europäische und amerikanische Isolierfilze basieren grundsätzlich auf Viskose, während die meisten inländischen auf Polyacrylnitril basieren. Verfahren: Kohlenstofffilz auf Polyacrylnitril- oder Viskosebasis auf die erforderliche Größe schneiden, zu einem Zylinder rollen und in einen Behälter aus Graphitmaterial geben, den Graphitbehälter in einen Hochtemperaturofen stellen (der Hochtemperaturofen ist ein Graphitrohrofen, Mittelfrequenz-, Hochfrequenz-Induktionsofen oder ein anderer Hochtemperaturofen mit Heizform) und unter Vakuum oder Schutzgas von hochreinem Inertgas mit einer Heizrate von 100–300 °C/h auf 2200–2500 °C erhitzen und dann auf natürliche Weise auf 100 °C abkühlen lassen.

Graphitfilz auf Polyacrylnitrilbasis ist fester und verfügt über eine stärkere antioxidative Wirkung als Graphitfilz auf Viskosebasis, weist jedoch eine geringere Flexibilität, eine hohe Volumendichte und eine gute Wärmedämmleistung auf. Neben der hohen Reinheit, der hohen Temperaturbeständigkeit, der Korrosionsbeständigkeit und den nicht schmelzenden Eigenschaften von Blockgraphit bietet er auch die Vorteile der Elastizität, des beliebigen Faltens, Schneidens und Nähens mit Graphitgarn. Graphitfilz wird hauptsächlich als Wärmedämmmaterial für Schmelzöfen für Einkristall-Silizium verwendet. In der chemischen Industrie kann er als Filtermaterial für hochreine korrosive chemische Reagenzien eingesetzt werden. Graphitfilz kann bei Temperaturen von ca. 3000 °C unter nichtoxidierenden Atmosphärenbedingungen verwendet werden.

1. Leitfähigkeit
Die Leitfähigkeit von Graphitfilz beruht auf seiner Mikrostruktur aus Graphitfasern. Graphit selbst ist ein hervorragend leitfähiges Material. Graphitfilz leitet Strom unter geringen Widerständen und ist daher in elektrochemischen Anwendungen sehr beliebt.

2. Hohe Temperaturbeständigkeit
Graphitfilz weist eine ausgezeichnete Temperaturbeständigkeit auf und ist in der Regel in Umgebungen mit hohen Temperaturen über 2000 °C stabil. In Vakuum- oder Inertgasumgebungen ist seine Oxidationsbeständigkeit sogar noch höher. Daher ist die Anwendung von Graphitfilz in Hochtemperaturbereichen, beispielsweise als Hochtemperatur-Isoliermaterial oder zur Auskleidung von Wärmebehandlungsöfen, besonders wichtig.

3. Chemische Stabilität
Graphitfilz weist eine ausgezeichnete chemische Korrosionsbeständigkeit auf und bleibt in sauren, alkalischen oder anderen chemisch korrosiven Umgebungen stabil. Insbesondere in stark sauren Umgebungen wie Schwefelsäure und Flusssäure ermöglicht seine Korrosionsbeständigkeit den Einsatz in verschiedenen chemischen Reaktoren und Lagertanks.

4. Geringe Dichte und hohe Porosität
Graphitfilz weist üblicherweise eine geringe Dichte und eine hohe Porosität auf, wodurch er sehr leicht ist und zudem eine gute Gasdurchlässigkeit und gute Adsorptionseigenschaften aufweist. Die hochporöse Struktur verleiht Graphitfilz eine große spezifische Oberfläche, die den Elektronentransport und den Stoffaustausch bei elektrochemischen Reaktionen unterstützt.

5. Gute Wärmedämmleistung
Die poröse Struktur von Graphitfilz sorgt für eine hervorragende Wärmedämmung, insbesondere in Umgebungen mit hohen Temperaturen. Seine geringe Wärmeleitfähigkeit kann die Wärmeleitung effektiv reduzieren. Graphitfilz wird häufig als Isoliermaterial verwendet, um die Wärme in Geräten oder Systemen zu kontrollieren.

6. Mechanische Flexibilität
Obwohl Graphit ein sprödes Material ist, bietet die Filzstruktur von Graphitfilz eine relative mechanische Flexibilität. Er kann in verschiedene Formen und Größen verarbeitet werden, um sich an unterschiedliche Anwendungsszenarien anzupassen. Gleichzeitig eignet er sich aufgrund seiner Flexibilität auch für den Verbund mit anderen Materialien.

1. Elektrochemische Anwendungen
Graphitfilz wird häufig in der Elektrochemie verwendet, insbesondere in Brennstoffzellen, Elektrolysezellen, Superkondensatoren und anderen Geräten: Brennstoffzellenelektroden: In Brennstoffzellen mit Protonenaustauschmembran kann Graphitfilz als Elektrodenmaterial verwendet werden. Dank seiner hohen Leitfähigkeit und Gasdiffusionskapazität kann es die Übertragung und elektrochemische Reaktion von Wasserstoff oder Sauerstoff effektiv fördern. Elektrolysezellen: Graphitfilz wird in einigen Elektrolytanwendungen als Kathoden- oder Anodenmaterial verwendet. Seine Leitfähigkeit und chemische Stabilität gewährleisten die hohe Effizienz und Langlebigkeit des Elektrolyseprozesses. Superkondensatoren: Aufgrund seiner großen spezifischen Oberfläche und seiner Leitfähigkeit wird Graphitfilz auch als Elektrodenmaterial für Superkondensatoren verwendet, um eine effiziente Energiespeicherung zu ermöglichen.

2. Hochtemperatur-Wärmebehandlungsbereich
Graphitfilz wird aufgrund seiner hervorragenden Hochtemperaturbeständigkeit und Wärmedämmeigenschaften häufig als Wärmedämmmaterial in Hochtemperaturöfen verwendet: Hochtemperaturofenauskleidung: Graphitfilz wird als Wärmedämmmaterial in Vakuumöfen oder Hochtemperaturbehandlungsöfen verwendet, da es bei hohen Temperaturen eine wirksame Wärmeabschirmung bietet und so Wärmeverluste verhindert. Kristallwachstumsofen: Im Produktionsprozess hochreiner Materialien wie Einkristall-Silizium wird Graphitfilz häufig als Isolierschicht verwendet, um die Temperaturkontrolle während des Kristallwachstums zu gewährleisten.


3. Korrosionsschutz und Filtration
Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und guten Adsorptionseigenschaften wird Graphitfilz häufig in der Chemie- und Umweltbranche eingesetzt: Filtration korrosiver Gase: Aufgrund seiner chemischen Beständigkeit und hohen Porosität kann Graphitfilz korrosive Gase oder Flüssigkeiten filtern und reinigen, beispielsweise zur Adsorption und Filtration von Schwefelsäuregas. Auskleidung chemischer Reaktoren: Graphitfilz kann als Auskleidungsmaterial für Behälter oder Reaktoren in stark korrosiven Umgebungen verwendet werden und übernimmt dort eine korrosionsschützende und schützende Funktion.

4. Luft- und Raumfahrt
Graphitfilz wird aufgrund seines geringen Gewichts, seiner hohen Festigkeit, seiner hohen Temperaturbeständigkeit und seiner Wärmedämmung häufig in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Er wird hauptsächlich als Wärmedämmschicht und Hochtemperaturschutzmaterial in Raketentriebwerken, Satelliten und Raumfahrzeugen verwendet.

5. Solarenergie und Energiespeicherung
Aufgrund seiner Wärme- und elektrischen Leitfähigkeit findet Graphitfilz breite Anwendung in der Solarthermie und in Energiespeichersystemen. Beispielsweise kann Graphitfilz als wärmeabsorbierendes Material in Solarkollektoren und als leitfähige Schicht in Energiespeichern eingesetzt werden.

6. Kernenergiebereich
Graphitfilz wird in Kernreaktoren auch als thermischer Neutronenreflektor und Hochtemperatur-Isolationsmaterial verwendet, um die Stabilität und Sicherheit des Reaktorbetriebs zu gewährleisten.