Τσόχα με βάση βισκόζης σε φούρνο επαγωγικής θέρμανσης

Η καταλληλότητα τωνανθρακονήματα με βάση τη βισκόζη για συστήματα μόνωσηςσε περιβάλλοντα επαγωγικής θέρμανσης υψηλής θερμοκρασίας οφείλεται κυρίως στις βασικές ιδιότητές του, όπως η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, η υψηλή θερμική σταθερότητα, η εξαιρετική αντοχή στο θερμικό σοκ, η υψηλή καθαρότητα και η χαμηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες και η ελαφριά ικανότητα επεξεργασίας. Αυτές οι ιδιότητες συνεργάζονται για να το κάνουν ένα εξαιρετικά αποδοτικό, καθαρό και αξιόπιστο μονωτικό υλικό για περιβάλλοντα ακραίων υψηλών θερμοκρασιών, με αναντικατάστατη στρατηγική αξία, ειδικά σε τομείς υψηλής τεχνολογίας όπως η αεροδιαστημική και η κατασκευή ημιαγωγών.

I. Χαμηλή θερμική αγωγιμότητα

Η θερμική αγωγιμότητα με βάση τη βισκόζηανθρακονήματασε θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 1,26 W/m·K, πολύ χαμηλότερη από αυτή των μεταλλικών υλικών (όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας, περίπου 15 W/(m·K)) και πολλών κεραμικών υλικών. Αυτό το χαρακτηριστικό πηγάζει από την «διαταραγμένη δομή γραφίτη» και την «ανεπτυγμένη πορώδη δομή». Στα συστήματα επαγωγικής θέρμανσης υψηλής θερμοκρασίας, η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα σημαίνει ότι η θερμότητα χάνεται λιγότερο εύκολα από την περιοχή θέρμανσης προς το εξωτερικό περιβάλλον, επιτυγχάνοντας έτσι αποτελεσματική μόνωση.

Η θερμική αγωγιμότητα των ινών άνθρακα με βάση τη βισκόζη παραμένει χαμηλή ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες. Η μικροδομή του περιέχει πολυάριθμους πόρους νανοκλίμακας και μικροκλίμακας, οι οποίοι σχηματίζουν "κανάλια χαμηλής μεταφοράς θερμότητας" σε θερμοκρασίες πάνω από 2000℃, εμποδίζοντας αποτελεσματικά την αγωγιμότητα της θερμότητας. Ταυτόχρονα, τα υλικά άνθρακα μεταφέρουν θερμότητα μέσω των κυμάτων πλέγματος, ενώ η διάταξη πλέγματος των ινών άνθρακα με βάση τη βισκόζη είναι πιο διαταραγμένη (μη γραφιτοποιημένη δομή), επιμηκύνοντας τη διαδρομή αγωγιμότητας θερμότητας και μειώνοντας περαιτέρω τη θερμική αγωγιμότητα. Σε εξοπλισμό υψηλής θερμοκρασίας, όπως φούρνους μονοκρυστάλλου πυριτίου, μονωτικές τσόχες ή θερμομονωτικές σανίδες από ίνες άνθρακα με βάση τη βισκόζη μπορούν να μειώσουν σημαντικά την απώλεια θερμότητας και να βελτιώσουν την ενεργειακή απόδοση.

II. Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και θερμική σταθερότητα

Οι ίνες άνθρακα με βάση τη βισκόζη μπορούν να λειτουργήσουν σταθερά έως και "πάνω από 2800℃" σε περιβάλλοντα αδρανούς ή κενού, καθιστώντας τα ένα ιδανικό μονωτικό υλικό για περιοχές υψηλής θερμοκρασίας σε συστήματα επαγωγικής θέρμανσης. Σε ακραίες θερμοκρασίες πάνω από 2000℃, τα περισσότερα υλικά υφίστανται σημαντικές φυσικοχημικές αλλαγές, ενώ οι ίνες άνθρακα με βάση τη βισκόζη διατηρούν τη βασική δομή και τις ιδιότητές τους.

Η υψηλή θερμική σταθερότητα των ινών άνθρακα με βάση τη βισκόζη πηγάζει από τις «δύσκολες στη γραφιτοποίηση» ιδιότητές τους. Σε σύγκριση με τις ίνες άνθρακα που βασίζονται σε PAN ή με βάση το βήμα, οι ίνες άνθρακα με βάση τη βισκόζη είναι λιγότερο πιθανό να σχηματίσουν μια δομή γραφίτη υψηλής τάξης σε υψηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, αυτό σημαίνει επίσης ότι είναι λιγότερο επιρρεπείς σε δραστικές μεταβάσεις δομικής φάσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Τα πειράματα δείχνουν ότι οι ίνες άνθρακα με βάση τη βισκόζη που έχουν υποστεί επεξεργασία στους 2200℃ εξακολουθούν να διατηρούν μια μη γραφιτοποιημένη δομή με πυκνότητα μόνο 1,39 g/cm³ και περιεκτικότητα σε άνθρακα πάνω από 98,5%. Αυτή η σταθερή δομή άνθρακα τους εμποδίζει να λιώσουν ή να αποσυντεθούν σε υψηλές θερμοκρασίες, επιτρέποντάς τους να διατηρήσουν τις θερμομονωτικές τους ιδιότητες για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Αξίζει να σημειωθεί ότι οι ίνες άνθρακα με βάση τη βισκόζη είναι επιρρεπείς σε οξείδωση σε οξειδωτικά περιβάλλοντα (σημαντικά επιταχυνόμενες πάνω από 400℃). Ωστόσο, στα συστήματα επαγωγής θέρμανσης, η χρήση προστατευτικής ατμόσφαιρας (όπως αργό ή άζωτο) ή θαλάμου κενού αποφεύγει αποτελεσματικά αυτό το πρόβλημα οξείδωσης, αξιοποιώντας πλήρως την αντίστασή τους σε υψηλές θερμοκρασίες.

III. Εξαιρετική αντοχή στο θερμικό σοκ

Τα συστήματα επαγωγικής θέρμανσης απαιτούν συνήθως συχνές εκκινήσεις και διακοπή λειτουργίας, οδηγώντας σε δραστικές αλλαγές θερμοκρασίας. Η υψηλή επιμήκυνση κατά τη θραύση (>2%) και η χαμηλή πυκνότητα (1,39-1,7 g/cm³) των ινών άνθρακα με βάση τη βισκόζη τους προσδίδουν εξαιρετική αντοχή στο θερμικό σοκ, επιτρέποντάς τους να αντέχουν τις γρήγορες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας χωρίς να ραγίζουν εύκολα.

Η αντοχή σε θερμικό σοκ αναφέρεται στην ικανότητα ενός υλικού να αντιστέκεται στο ράγισμα υπό δραστικές αλλαγές θερμοκρασίας. Ο θετικός γραμμικός συντελεστής διαστολής των ινών άνθρακα με βάση τη βισκόζη (2,184 × 10-6/K στους 800℃) εξασφαλίζει υψηλό βαθμό αντιστοίχισης μεταξύ της συμπεριφοράς διαστολής τους και αυτής της μήτρας ρητίνης κατά τη θέρμανση, μειώνοντας σημαντικά τη συγκέντρωση θερμικής καταπόνησης. Επιπλέον, η εύκαμπτη δομή τους και η υψηλή επιμήκυνσή τους κατά τη θραύση επιτρέπουν την απορρόφηση της ενέργειας θερμικού σοκ μέσω εύκαμπτης παραμόρφωσης, αποτρέποντας τη ρωγμή που προκαλείται από τη θερμική καταπόνηση.

Σε μελέτες σύνθετων υλικών 2D-C/C, διαπιστώθηκε ότι η ελεύθερη θερμική καταπόνηση των ινών άνθρακα με βάση τη βισκόζη στους 800℃ είναι το 1/8 αυτής των ενισχυμένων υλικών με βάση το PAN και η προσομοίωση θερμικής τάσης κατά την ενανθράκωση είναι 1/60 εκείνης των ενισχυμένων υλικών με βάση το PAN. Αυτό το εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο θερμικής καταπόνησης του δίνει εξαιρετική σταθερότητα κάτω από συχνές αλλαγές θερμοκρασίας στα συστήματα επαγωγικής θέρμανσης, παρατείνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής του συστήματος μόνωσης.

Το Semicorex προσφέρει υψηλή ποιότητατσόχα άνθρακαπροϊόντα. Εάν έχετε οποιαδήποτε απορία ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com