Feltro di grafite

Il feltro di grafite è un materiale in fibra con un contenuto di carbonio superiore al 99% realizzato con feltro di carbonio come materia prima e trattato ad alte temperature di 2200-2500 gradi. È principalmente diviso in tre categorie: a base di asfalto, a base di poliacrilonitrile e a base di adesivo. Questo materiale è stato prodotto commercialmente alla fine degli anni '60 e ha resistenza alle alte temperature (fino a 3000 gradi in un'atmosfera non ossidante), resistenza alla corrosione e lavorabilità. È ampiamente utilizzato come strato isolante per forni fusori di silicio monocristallino e per filtrare reagenti chimici di elevata purezza.
Esistono differenze regionali nei processi di produzione globali: il Giappone utilizza principalmente materiali a base di asfalto, mentre Europa e America utilizzano principalmente materiali a base di adesivi e la Cina utilizza principalmente materiali a base di poliacrilonitrile per la produzione. I prodotti a base di poliacrilonitrile sono diventati popolari grazie alla loro elevata robustezza, resistenza all'ossidazione e proprietà di isolamento termico, mentre i prodotti a base adesiva hanno una migliore flessibilità ma una resistenza inferiore. Nell'applicazione di forni in silicio monocristallino, è spesso combinato con feltro composito duro di grafite per migliorarne la capacità di resistere all'erosione del flusso d'aria e integrato in componenti come cilindri isolanti e pannelli isolanti per ottimizzare la stabilità del campo termico. La tecnologia brevettata ne migliora ulteriormente la durata e l'efficienza di risparmio energetico-attraverso il design della struttura a strati e il trattamento anti-ossidante.
Il feltro di carbonio viene trattato ad una temperatura elevata di oltre 2000 gradi sotto vuoto o in atmosfera inerte per produrre feltro di grafite, con un contenuto di carbonio superiore a quello del feltro di carbonio, che raggiunge oltre il 99%. Alla fine degli anni '60 nel mondo esisteva già una fornitura di prodotti in feltro di grafite. Il feltro di grafite è diviso in tre tipi in base alla selezione del feltro originale: feltro di grafite a base di asfalto, feltro di grafite a base di poliacrilonitrile e feltro di grafite a base adesiva.
Tra questi, l'asfalto rappresentato dalla giapponese Wu Yu Chemical è il mainstream nel settore dell'isolamento, mentre il feltro isolante in Europa e America è costituito principalmente da adesivi, mentre in Cina la maggior parte di essi è realizzata con materiali a base di poliacrilonitrile. Il processo prevede il taglio del feltro di carbonio a base di poliacrilonitrile o del feltro di carbonio a base adesiva nella dimensione richiesta, arrotolandolo in una forma cilindrica e posizionandolo in un contenitore di materiale di grafite. Il contenitore di grafite viene quindi collocato in un forno ad alta-temperatura (che può essere un forno a tubi di grafite, un forno a media frequenza, un forno a induzione ad alta-frequenza o altre forme di riscaldamento), protetto dal vuoto o da gas inerte di elevata-purezza, riscaldato a una velocità di riscaldamento da 100-300 gradi/h a 2200-2500 gradi e quindi raffreddato naturalmente a 100 gradi.
Progetto: Feltro di grafite a base di polipropilene cianuro, feltro di grafite a base adesiva
Densità apparente (g/cm?) 0,1~0.15 0.05~0,15
Densità superficiale (g/cm?) 600~1200 300~600
Contenuto di carbonio (%) Maggiore o uguale a 99 Maggiore o uguale a 99
Contenuto di ceneri (%) 0,05~0.1 0.5~0,6
Forza (N ⊥) 60~70 5~10
(Campione 50 × 200 ∥) 150~200 10~20
Conduttività termica (W/mk) 0,06 (34,6 gradi)
Il feltro di grafite a base di poliacrilonitrile è più forte e più resistente all'ossidazione rispetto al feltro di grafite a base adesiva, ma ha scarsa flessibilità, maggiore densità apparente e migliori prestazioni di isolamento. Oltre all'elevata purezza, resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione e proprietà di non fusione della grafite a blocchi, presentano anche vantaggi come elasticità, piegatura flessibile, taglio e capacità di cucire con filo di grafite. L'uso principale del feltro di grafite è come materiale isolante e di isolamento termico per i forni fusori di silicio monocristallino. Può essere utilizzato come materiale filtrante per reagenti chimici corrosivi di elevata purezza-nell'industria chimica. Il feltro di grafite può essere utilizzato a una temperatura di circa 3000 gradi in condizioni atmosferiche non ossidanti.