Kohlenstofffilz im Induktionsheizofen – Teil 2

IV. Hohe Reinheit und geringe Verschmutzung

Induktionsheizsysteme werden üblicherweise bei der Herstellung hochreiner Materialien wie Halbleiterwafern und hochreiner Metalle eingesetzt. Die hohe Reinheit (Kohlenstoffgehalt >90 %, erreicht 98-99 %) und der niedrige Aschegehalt (<0,3 %) des viskosebasierten Kohlefaserfilzes bedeuten, dass er bei hohen Temperaturen nahezu keine flüchtigen Substanzen freisetzt und so eine Kontamination der erhitzten Materialien vermieden wird.

Der Reinheitsvorteil von viskosebasiertem Kohlefaserfilz ergibt sich aus seinem Herstellungsprozess. Bei der Pyrolyse verflüchtigen sich Elemente wie H, N und O in gasförmiger Form (z. B. CO, CO₂, H₂O), wodurch letztendlich Fasern mit hohem Kohlenstoffgehalt entstehen. Im Gegensatz dazu können Kohlenstofffasern auf PAN- oder Pechbasis einen hohen Anteil an restlichen Metallkatalysatoren enthalten; Diese Verunreinigungen können bei hohen Temperaturen wandern oder sich verflüchtigen und die Prozessumgebung verunreinigen. Kohlenstofffasern auf Viskosebasis mit ihrem extrem niedrigen Alkalimetall- und Aschegehalt vermeiden dieses Problem.

Darüber hinaus erzeugen viskosebasierte Kohlenstofffasern bei hohen Temperaturen keine schädlichen Gase oder Partikel, was für Induktionsheizsysteme, die eine schadstofffreie Umgebung erfordern (z. B. das Wachstum von einkristallinem Silizium und das Schmelzen hochreiner Metalle), von entscheidender Bedeutung ist. Seine hohe Reinheit stellt außerdem sicher, dass es das elektromagnetische Feld in Induktionsheizsystemen nicht stört, da metallische Verunreinigungen elektromagnetische Störungen oder eine ungleichmäßige Erwärmung verursachen können.

V. Leichte und verarbeitbare Formbarkeit

Kohlefaserfilz auf Viskosebasishat eine Dichte von ca. 1,4 g/cm³ und ist damit deutlich geringer als die von Isoliermaterialien aus Metall oder Keramik. Diese Eigenschaft ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Wärmekapazität und eine Verbesserung der Heizeffizienz in Induktionsheizsystemen und erleichtert gleichzeitig die Installation und Wartung.

Noch wichtiger ist, dass sich Kohlenstofffasern auf Viskosebasis hervorragend verarbeiten lassen. Es kann in verschiedenen Formen wie Stoffen, Filzen, Bändern und Papier hergestellt werden. Durch vakuumunterstütztes Formen (VaRTM) und Harzimprägnierungstechniken kann es mit Keramik- oder Graphitmatrizen kombiniert werden, um komplex geformte Isolationsstrukturen zu bilden. Beispielsweise werden in der Luft- und Raumfahrt viskosebasierte kohlenstofffaserverstärkte Phenolharz-Verbundwerkstoffe in den Wärmeisolationsschichten strategischer Waffen eingesetzt und ihre Leistung wirkt sich direkt auf die Genauigkeit von Raketen aus.

In Industrieanlagen wie monokristallinen Siliziumöfen können sich Isolierzylinder und Wärmedämmplatten aus viskosebasierten Kohlenstofffasern präzise an die komplexen Formen von Induktionsspulen oder Tiegeln anpassen und so eine effiziente Wärmespeicherung erreichen. Seine Flexibilität und Bearbeitbarkeit ermöglichen auch eine weitere Optimierung des Strukturdesigns durch Techniken wie 3D-Weben und Nähen (z. B. Graphitgarnnähen) und erfüllen so die spezifischen Anforderungen verschiedener Induktionsheizsysteme.

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