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Dokumentenidentifikation DE69105246T2 06.04.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0468904
Titel Verfahren zur Herstellung von dichten Teilen aus Kohleverbundwerkstoff.
Anmelder Le Carbone Lorraine, Courbevoie, Hauts-de-Seine, FR
Erfinder Bauer, Jean-Michel, F-54530 Pagny S/Moselle, FR;
Bontems, Maurice, F-54530 Pagny S/Moselle, FR
Vertreter Beetz, R., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Timpe, W., Dr.-Ing.; Siegfried, J., Dipl.-Ing.; Schmitt-Fumian, W., Prof. Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Mayr, C., Dipl.-Phys.Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69105246
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, GB, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 23.07.1991
EP-Aktenzeichen 914202700
EP-Offenlegungsdatum 29.01.1992
EP date of grant 23.11.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.04.1995
IPC-Hauptklasse B32B 5/28
IPC-Nebenklasse B32B 9/04   B32B 31/20   C04B 35/52   C04B 35/52   B01D 61/36   F28F 3/00   F28F 21/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft den Bereich von Mehrschichtwerkstoffen mit Schichten aus Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundmaterial (abgekürzt C-C) und Schichten aus Schaumgraphit (abgekürzt GE).

Werkstoffe aus C-C-Verbundmaterialschichten und GE-Schichten sind bekannt. Diese Verbindung von Materialien ist von höchstem Interesse: Die C-C-Verbundschicht bildet ein faseriges Substrat aus Kohlenstoffaser und einer Kohlenstoffmatrix und liefert ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wohingegen die GE-Schicht Dichtigkeit und Biegsamkeit bewirkt. Hinsichtlich der Herstellung dieser Werkstoffe oder von aus diesen Werkstoffen bestehenden Gegenständen ist es besonders vorteilhaft, wenn sie aus handelsüblichen Bändern oder Bögen aus GE anstatt durch Formung aus GE-Teilchen hergestellt werden (die handelsüblichen GE-Bänder oder -Bögen werden durch Kompression von GE-Teilchen erhalten und haben eine Dichte von etwa 1).

In Dokument GB 2 205 906 ist eine Dichtung beschrieben, die aus einer zentralen C-C-Verbundschicht zwischen zwei GE- Schichten besteht. Die Herstellung dieser Dichtung umfaßt das Heißpressen der Stapel folge GE-Schicht/Substrat mit harzimprägnierten Kohlenstoffasern/GE-Schicht, was zu einem Mehrschichtwerkstoff führt, der symbolisch als GE/C-C/GE bezeichnet werden kann.

Im Dokument EP 231 787 ist ein Verfahren beschrieben zur Herstellung von Rohren durch Aufspulen von harzimprägnierten Kohlenstoffasergarnen, bei dem während des Aufspulens ein GE-Bogen eingefügt wird, der Dichtigkeit herstellen soll. Nach Backen und Verkoken des Harzes erhält man einen Mehrschichtwerkstoff vom Typ C-C/GE/C-C. Im japanischen Patent JP 85-247680 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem alternierende Schichten aus GE und harzimprägniertem faserigem Substrat zusammen komprimiert werden. Nach Erhitzen und Verkoken des Harzes erhält man einen Mehrschichtwerkstoff (Beispiele mit 3 und 7 Schichten).

Die Anmelderin hat festgestellt, daß in manchen Fällen die ausgehend von einem Aufstapeln der GE-Schicht und der C-C- Schicht erhaltenen Mehrschichtwerkstoffe nicht dicht waren, insbesondere wenn die Formgebung des Mehrschichtwerkstoffs zu einer erheblichen Verformung führte, beispielsweise im Fall von Teilen mit Bereichen in großem Abstand von der Mittelebene des Teils oder mit kleinen Krümmungsradien.

Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, mit dem dichte Teile aus Mehrschichtwerkstoffen vom Typ C-C/GE bei starker Verformung hergestellt werden können. Ein anderer Gegenstand der Erfindung sind selbsthaltende Teile für Vorrichtungen, bei denen identische Teile zusammengesetzt werden müssen, wie etwa Wärmetauscherplatten oder Filtermodule. Unter selbsthaltenden Teilen werden Teile verstanden, die durch einfachen Druck eingesetzt werden können, ohne daß andere Stoffe oder Mittel benötigt werden, um die Dichtigkeit zwischen den Teilen (Dichtungen, Klebstoffe etc.) herzustellen, was einen großen praktischen Nutzen hat.

Ein anderer Gegenstand ist ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von dichten Teilen mit starker Verformung und/oder von selbsthaltenden Teilen, mit dem korrosionsfeste und thermisch stabile Anordnungen dieser Teile erhalten werden können.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Herstellung von Teilen (1) aus Kohleverbundstoff mit großer Oberfläche im Verhältnis zur Dicke, die einen Rand (2) und einen zentralen Bereich (3) aufweisen, die wenigstens eine Kohlenstoff/ Kohlenstoff-Verbundschicht (4) und wenigstens eine Schicht aus rekomprimiertem Schaumgraphit (5) umfassen, welches Verfahren das Stapeln und Komprimieren wenigstens einer Prepreschicht (6) auf Grundlage einer Lage aus harzimprägnierter Kohlenstoffaser und wenigstens einer Schaumgraphitschicht (7a), gefolgt von einem Erhitzen und einer Wärmebehandlung bei hoher Temperatur umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines dichten Kohlenstoff- Verbundteils (1) mit einem stark verformten zentralen Bereich (3) und einem Rand (2), der den Selbsthalt des Teils ermöglicht, wobei der Ausdruck "stark verformt" bedeutet, daß ein Abschnitt des Zentralbereichs (3) fern von der Mittelebene (11) liegt, die mit der Ebene des Randes (2) oder dessen Mittelebene, wenn der Rand nicht eben ist, zusammenfallen kann, aber nicht muß, oder daß der zentrale Bereich Abschnitte mit starker Krümmung umfaßt:

a) ein Stapel (B) aus wenigstens einer Prepregschicht (6) mit einer eventuell verformbaren Lage auf Grundlage von Kohlenstoffaser oder Kohlenstoffaservorläufer, mit einer Oberfläche wenigstens gleich der des zentralen Bereichs und wenigstens einer Schicht aus Schaumgraphit (7a) mit einer Dichte zwischen 0,03 und 0,06 und einer Oberfläche wenigstens gleich der Oberfläche der Projektion des Teils auf die Mittelebene (11) vorbereitet wird,

b) der Stapel (8) zwischen einem Stempel (9) und einer Matrix (10) einer Presse unter einem Druck von 2,5 bis 15 MPa bei einer Temperatur von 50 bis 200 ºC komprimiert wird, wobei der zentrale Bereich (3) stärker als der Rand (2) komprimiert wird, aufgrund eines kleineren Abstands zwischen Stempel und Matrix im zentralen Bereich als am Rand und eventuell aufgrund einer im zentralen Bereich größeren Stapeldicke als am Rand, so daß eine Dichte des Schaumgraphits von zwischen 0,3 bis 0,6 am Rand und zwischen 1 und 1,5 im zentralen Bereich erhalten wird,

c) das komprimierte Teil bei einer Temperatur zwischen 400 und 3000 ºC wärmebehandelt wird.

Unter starker Verformung wird verstanden, daß ein Teil des zentralen Bereichs von der Mittelebene (11) entfernt ist, die mit der Ebene des Randes (2) oder, wenn der Rand nicht eben ist, dessen mittlerer Ebene, zusammenfallen kann, aber nicht muß, oder daß der zentrale Bereich stark gekrümmte Abschnitte umfaßt.

Quantitativ wird ein Abschnitt des zentralen Bereichs als von der Mittelebene entfernt angesehen, wenn das Verhältnis zwischen dem Abstand "d" zwischen dem betreffenden Bereich und der Mittelebene und der Dicke "e" größer ist als 1,5 (d/e > 1,5). Unter starker Krümmung wird ein Krümmungsradius von weniger als 5 cm verstanden.

Diese Verformungswerte bilden eine Grenze zwischen zwei Bereichen, dem der schwachen Verformung, bei dem die vorbekannten Verfahren verwendbar sind und dichte Teile liefern können, und dem der starken Verformung, bei dem nur mit der Erfindung dichte Teile erhalten werden können. Diese Grenze ist relativ und bedeutet nur, daß nach dem Stand der Technik dichte, stark verformte Teile nicht mit einem für die industrielle Fertigung akzeptablen Anteil an wegen Dichtigkeitsfehlern verworfenen Teilen hergestellt werden können, wobei die Dichtigkeit der Teile bei den erfindungsgemäß beabsichtigten Anwendungen ein besonders kritischer Faktor ist.

Die Anmelderin hat die Faktoren untersucht, die die Dichtigkeit eines Verbundteils mit einem typischen, durch C-C/GE/C-C symbolisierten Dreischichtaufbau beeinflussen können und hat festgestellt, daß die gewöhnlicherweise verwendeten GE-Lagen mit einer Dichte nahe 1 ungünstig waren, und daß der bestimmende Faktor die Dichtigkeit des GE bei der Formgebung war.

Die Anmelderin hat eine Reihe von GE-Bändern mit unterschiedlichen Dichten hergestellt, und hat festgestellt, daß zwei Grenzen einzuhalten sind: Jenseits der oberen Dichtegrenze (0,06) nimmt die Dichtigkeit des Teils ab und man kommt dem Stand der Technik nahe, darunter (0,03) nimmt die Festigkeit und Handhabbarkeit des GE-Bandes ab, sein spezifisches Volumen nimmt zu, was die industrielle Handhabung zu sehr erschwert. Bei der industriellen Anwendung ist es bequem, das GE in Form kontinuierlicher und nichtkontinuierlicher Bänder zu verwenden, so daß eine Formgebung vom Typ "Tiefziehen" angewandt werden kann, bei der zweidimensionale Lagen benutzt werden, anstelle einer Formgebung vom Typ "Spritzguß", bei dem Schüttmaterialien verwendet werden, um so die Herstellung von Verbundteilen automatisieren zu können, oder Teile kontinuierlich fertigen zu können.

Die Anmelderin hat die Vermutung aufgestellt, daß die Formgebung bei einem GE-Band mit "hoher Dichte" bei starker Verformung zur Bildung von Rissen im Band führen kann, was die Dichtigkeit verringert.

Außerdem hat die Anmelderin festgestellt, daß die Verwendung von GE niedriger Dichte es ermöglicht, selbsthaltende Teile zu fertigen, indem auf die Unterschiede in der Dichte des GE und der Dicke zwischen dem Rand (2) und dem zentralen Bereich (3) Einfluß genommen wird. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Rand gleichzeitig dicker als der zentrale Bereich ist und die Dichte des GE am Rand geringer als im zentralen Bereich ist, um einen Rand zu erhalten, der eine Restkompressionsfähigkeit unter mäßigem Druck besitzt, die es ermöglicht, beim Zusammenbau von Teilen Dichtigkeit zwischen ihnen herzustellen. Der Dickenunterschied zwischen dem Rand und dem zentralen Bereich des Teils wird unmittelbar erhalten, indem der variable Abstand zwischen Stempel und Matrix verändert wird. Vorteilhaft ist eine GE- Dichte zwischen 1 und 1,5 beim zentralen Bereich (3), was eine gute Dichtigkeit senkrecht zum Teil sicherstellt, und zwischen 0,3 und 0,6 am Rand, was eine gute tangentiale Dichtigkeit (Dichtigkeit zwischen dem Rand eines Teils und dem Rand eines benachbarten Teils in einer Anordnung von Teilen) sicherstellt.

Bei der Herstellung von Teilen mit stark verformtem zentralem Bereich ist es erfindungsgemäß wichtig, ein Prepreg zu verwenden, das aus einer verformbaren Lage kohlenstoffhaltigen Materials gebildet ist, also vorzugsweise aus kurzen Fasern oder zufällig orientierten Fasern erhaltene Lagen oder relativ locker gewebten Lagen. Lagen aus kurzfaserigem Satin, Filz oder Vlieslagen sind für die Erfindung geeignet. Bei Teilen mit geringer Verformung kann auch ein starreres, z.B. dreidimensionales, Substrat geeignet sein. Die verwendeten Substrate oder Lagen haben ein Flächengewicht zwischen 100 und 500 g/m². Der Harzgehalt des Prepregs liegt im allgemeinen zwischen 15 und 35 Gew.%.

Gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung werden Prepregschichten, die aus einer verformbaren, harzimprägnierten Kohlenstoffaser oder einem ebensolchen Kohlenstoffaservorläufer gebildet sind und GE-Schichten mit einer Dichte von zwischen 0,03 und 0,06 aufgestapelt. Die einfachsten typischen Stapelfolgen sind in der bereits verwendeten symbolischen Darstellung: C-C/GE, C-C/GE/C-C, GE/C-C/GE, doch diese Liste ist nicht einschränkend. Es ist bequem, den Stapel ausgehend von Spulen stromaufwärts kurz von der Formgebungspresse zu bilden, wie in Figur 7 dargestellt, in diesem Fall versorgt der gebildete Stapel eine Presse wie schematisch in Figuren 8 a - d dargestellt.

Man kann auch in bekannter Weise Stücke aus dem Prepregband und aus GE im wesentlichen in den Maßen des zu erhaltenden Teils ausschneiden, sie stapeln und in der Presse formen (siehe Figur 6).

Gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung bedeckt sich wenigstens eine der Prepregschichten nur auf einen Bruchteil der Oberfläche des Teils, insbesondere den zentralen Bereich (3) des Teils, so daß der ursprüngliche Stapel vor der Kompression und Erhitzung wie in den Figuren 8 a bis c angegeben schematisch dargestellt werden kann.

Durch Einstellen der Abstandsdifferenz zwischen Stempel und Matrix und des Oberflächenunterschieds zwischen den Schichten aus Prepreg und aus GE erhält man Teile, deren Rand, der wenigstens so dick wie der zentrale Bereich ist, GE mit einer Dichte zwischen 0,3 und 0,6 enthält, wohingegen der GE des zentralen Bereichs eine Dichte von zwischen 1 und 1,5 hat.

Eine Anordnung von erfindungsgemäßen Teilen wird leichter dicht, wenn wenigstens eine äußere Schicht des Randbereichs eine GE-Schicht ist, vorzugsweise sind beide Außenschichten des Randbereichs aus GE mit einer Dichte von zwischen 0,3 und 0,6.

Die Erfindung umfaßt auch selbsthaltende Teile, deren zentraler Bereich eben ist, und deren Umfangsbereich dicker als der zentrale Bereich ist und Außenschichten aus GE mit einer Dichte zwischen 0,3 und 0,6 hat, wie in den Fig. 9a und 9b dargestellt.

Unabhängig von der Ausgestaltung oder Variante des Verfahrens erhält man nach Formgebung in der Heißpresse ein Teil, das die gewünschte Form hat und infolge der Kompression und der mehr oder weniger vollständigen Polymerisierung des Prepregharzes steif ist, welches Teil in an sich bekannter Weise zwischen 400 und 3000 ºC behandelt wird. Diese Behandlung wandelt die Schicht aus polymerisiertem Prepreg in relativ poröses C-C-Verbundmaterial um, daher die Notwendigkeit einer ununterbrochenen GE-Schicht zur Sicherstellung der Dichtigkeit.

Das erhaltene erfindungsgemäße Teil kann je nach letztendlicher Anwendung bearbeitet werden, aber es kann von Interesse sein, eine Presse mit Stempel und Matrix wie in Fig. 10 dargestellt zu verwenden, um aus der Presse die definitiven Maße zu erhalten, damit der Umfangsbereich nicht bearbeitet zu werden braucht.

Die Erfindung ermöglicht die Ausweitung der Verwendung von C-C/GE-Mehrschichtwerkstoffen auf stark verformte Teile in Anwendungsbereichen, in denen eine große Oberfläche bei geringem Volumen wichtig ist, wie etwa beim Wärmeaustausch und der Filtration.

Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, Teile zu erhalten, die den Vorteil haben, selbsthaltend zu sein, ohne daß Ergänzungsmaterial oder -vorrichtungen wie etwa ein Klebstoff oder eine Dichtung zugefügt werden müssen.

Es ist zu beachten, daß die erfindungsgemäßen Teile an solche Anwendungen angepaßte Eigenschaften aufweisen, mit einer Wärmeleitfähigkeit (λ/e) senkrecht zu ihrer lokalen Ebene, die zwischen 5000 und 10000 kcal/h.m.ºC liegt und eine Dichtigkeit von zwischen 10&supmin;&sup8; bis 10&supmin;&sup6; cm²/s, was es ermöglicht, Teile mit geringer Dicke zu erhalten, die trotzdem ausgezeichnete mechanische Eigenschaften haben und hinsichtlich der Korrosionsfestigkeit Edelstahlplatten in Plattenwärmetauschern und Membranverdunstermodulen vorteilhaft ersetzen können.

FIGURENBESCHREIBUNG

Alle Figuren beziehen sich auf die Erfindung.

Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäß erhaltenes Teil (1) mit einem Rand oder Umfangsbereich (2) und einem zentralen Bereich (3)

Figur 2 ist ein Querschnitt entlang der zur Mittelebene (11) des Teil senkrechten Ebene AA'. "e" bezeichnet die Dicke des Teils in seinem zentralen Bereich und "d" bezeichnet den Abstand zwischen der Mittelebene (11) und den von dieser Mittelebene am weitesten entfernten Bereichen des Teils.

Figur 3 zeigt in schematischem Querschnitt die Struktur eines C-C(4)/GE(5)/C-C(4)-Materialstapels eines erfindungsgemäß erhaltenen Teils.

Die Figuren 4 und 5 zeigen schematisch einen Stapel aus Schichten aus Prepreg (6) und GE geringer Dichte gemäß der Erfindung (7a), wobei die Schichten im wesentlichen dieselbe Oberfläche haben. Figur 4 ist eine Draufsicht, Figur 5 ein Querschnitt entlang der zur von den Schichten gebildeten Ebene senkrechten Ebene BB'.

Figur 6 zeigt schematisch in einem Schnitt senkrecht zur Ebene der den Stapel bildenden Schichten, einen Stapelbereich mit einer Oberfläche im wesentlichen gleich der des zu erhaltenden Teils, zwischen Stempel und Matrix einer mit (nicht dargestellten) Heizeinrichtungen versehenen Presse.

Figur 7 zeigt schematisch die Versorgung einer Presse mit Ausgangsmaterialien von drei Spulen.

Die Figuren 8a bis 8c zeigen schematische Stapel im Schnitt senkrecht zur Ebene der Lagen, bei denen wenigstens eine Prepregschicht (6) eine verringerte Oberfläche, nämlich nur die Oberfläche des zentralen Bereichs, hat, wohingegen alle GE-Schichten (7a) sich über die Gesamtoberfläche erstrekken.

Figur 9a zeigt ein Teil mit ebenem zentralen Bereich und Figur 9b zeigt eine Anordnung solcher Teile.

Figur 10 zeigt im Schnitt eine Presse, deren Stempel genau in die Matrix paßt, so daß ein Teil mit Endmaßen erhalten wird.

Figur 11 ist ein Photo einer nach Beispiel 1 der Erfindung erhaltenen Wärmetauscherplatte.

Figuren 12a bis 12d beschreiben eine Formung in einer mit einem Stapel (8) in Form eines kontinuierlichen Bandes versorgten Presse, die mit Einrichtungen (9a und 10a) zum Blockieren des Stapels, mit Mitteln zur Formgebung (9a und 9b) und Mitteln zum Ausschneiden des Stapels (9c und 10c) versehen ist.

BEISPIELE Beispiel 1

Es wurden Wärmetauscherplatten hergestellt (siehe Photo in der Figur 11).

Hierfür wurden Stücke (mit Maßen 750 x 200 mm) aus Prepreg und GE ausgeschnitten.

Der Prepreg ist ein Satin aus kurzen Kohlenstoffasern mit einem Flächengewicht von 300 g/m² und einem Volumenanteil an Phenolharz von 60 %.

Der GE hat eine Dichte von 0,05 und hat die Form einer Lage von 20 mm Dicke.

Es wurde ein Stapel hergestellt mit zwei Außenschichten aus Prepreg und einer Zentralschicht aus GE, der symbolisch als C-C/GE/C-C bezeichnet werden kann.

Dieser Stapel wurde zwischen Stempel und Matrix einer genau einrastenden Presse, wie in Figur 10 dargestellt, mit dem in Figur 11 gezeigten Profil angeordnet. Er wurde einem Druck von 8 MPa unterworfen, um eine Dicke von 1,5 mm zu erzielen und 15 min auf 125 ºC gebracht. Anschließend wurde die so erhaltene Platte auf 1100 ºC unter neutraler Atmosphäre gebracht, um das Harz des Prepregs zu verkoken. Man erhält eine Platte aus reinem Kohlenstoff mit gewellten Sparren:

- Abstand zwischen zwei Spitzen: 13 mm

- Verformungsverhältnis: d/e = 2

Die erhaltene Platte ist dicht. Mehrere so erhaltene Platten wurden mit Hilfe der herkömmlichen Vorrichtungen zu einem Wärmetauscher montiert, der vollständig zufriedenstellte.

Beispiel 2

Es wurden ebene Platten (500 mm x 500 mm) für den Bau eines Membranverdampfermoduls nach dem unter Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit dem Unterschied, daß:

- ein Prepreg verwendet wurde, dessen Substrat ein phenolharzimprägnierter (60 Vol.-%) Köper mit langen Kohlenstoffasern von 250 g/m² war. Dieser Prepreg wurde in Quadrate von 490 x 490 mm geschnitten.

- Es wurde GE mit einer Dichte von 0,05 und einer Dicke von 10 mm verwendet, der in Quadrate von 500 x 500 mm geschnitten wurde.

- Es wurde ein Quadrat aus Prepreg zwischen zwei Quadraten aus GE angeordnet, um einen Stapel vom Typ GE/C-C/GE zu erhalten, wobei das Prepregquadrat mit 5 mm Abstand von den Kanten der GE-Platten zentriert war.

- Dieser Stapel wurde in eine Heizform gebracht, die aus einer Matrix und einem Stempel bestand, deren Konturen nach Kompression die Herstellung eines Teils mit einem Rand von 2,5 mm Dicke und einem zentralen Bereich von 1,5 mm Dicke sicherstellten.

- Schließlich wurde eine dichte Platte aus reinem Kohlenstoff erhalten, mit einem dichten, biegsamen Rand aus Graphit mit der Dichte 0,4, die in einem Membranverdampfermodul zur vollen Zufriedenheit verwendbar war.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Herstellung von Teilen (1) aus Kohleverbundwerkstoff mit großer Oberfläche im Verhältnis zur Dicke, die einen Rand (2) und einen zentralen Bereich (3) aufweisen, die wenigstens eine Schicht aus Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoff (4) und wenigstens eine Schicht aus rekomprimiertem Schaumgraphit (5) umfassen, welches Verfahren das Stapeln und Komprimieren wenigstens einer Prepregschicht (6) auf Grundlage von mit verkokbarem Harz imprägnierten Kohlenstoffasern und wenigstens einer Schicht aus Schaumgraphit (7a) umfaßt, gefolgt von einem Erhitzen und einer Wärmebehandlung bei hoher Temperatur,

dadurch gekennzeichnet, daß

zur Herstellung eines dichten Teils aus Kohleverbundwerkstoff mit einem stark verformten zentralen Bereich (3) und einem den Selbsthalt des Teils ermöglichenden Rand (2), wobei der Ausdruck "stark verformt" bedeutet, daß ein Abschnitt des zentralen Bereichs (3) von der Mittelebene (11) entfernt ist, die mit der Ebene des Randes (2) oder dessen Mittelebene bei nicht ebenem Rand zusammenfallen kann aber nicht muß, oder daß der zentrale Bereich stark gekrümmte Abschnitte aufweist,

a) ein Stapel (8) aus wenigstens einer Prepregschicht (6), die eine eventuell verformbare Lage auf der Grundlage von Kohlenstoffaser oder Kohlenstoffaservorläufer mit einer Oberfläche wenigstens gleich der des zentralen Bereichs und wenigstens einer Schicht aus Schaumgraphit (7a) mit einer Dichte von zwischen 0,03 und 0,06 und einer Oberfläche wenigstens gleich der Oberfläche der Projektion des Teils auf die Mittelebene (11) vorbereitet wird,

b) der Stapel (8) zwischen einem Stempel (9) und einer Matrix (10) einer Presse unter einem Druck von zwischen 2,5 und 15 MPa bei einer Temperatur von zwischen 50 und 200 ºC komprimiert wird, derart, daß der zentrale Bereich (3) stärker komprimiert wird als der Rand (2), aufgrund eines geringeren Abstands zwischen Stempel und Matrix im zentralen Bereich als am Rand und eventuell aufgrund einer größeren Dicke des Stapels im zentralen Bereich als am Rand, so daß eine Dichte des Schaumgraphits von zwischen 0,3 und 0,6 am Rand und zwischen 1 und 1,5 im zentralen Bereich erreicht wird;

c) das komprimierte Teil bei einer Temperatur von zwischen 400 und 3000 ºC wärmebehandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Prepregschicht (6) sich nur über den Bereich erstreckt, der dem zentralen Bereich (3) des Teils entspricht.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Teils mit stark verformtem zentralem Bereich ein Prepreg (6) verwendet wird, der aus verformbarem Substrat auf Basis von Kohlenstoffasern oder Kohlenstoffaservorläufern erhalten wird, das aus kurzfaserigen Geweben, Filzen und Vliesen ausgewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Teils mit wenig verformtem zentralem Bereich ein Prepreg (6) verwendet wird, der aus einem verformbaren oder nichtverformbaren Substrat auf der Basis von Kohlenstoffasern oder Kohlenstoffaservorläufern, wie etwa einem dreidimensionalem Substrat, erhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prepreg (6) aus einem kohlenstoffhaltigen Substrat mit einem Flächengewicht von zwischen 100 und 500 g/m² erhalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (8) ausgewählt wird unter C/G-, C/G/C-, G/C/G-Stapeln, wobei C eine oder mehrere Prepregschichten (6) bezeichnet, die jeweils eine Oberfläche wenigstens gleich der des zentralen Bereichs (3) des Teils haben und G eine Schaumgraphitschicht (7a) mit einer Dichte von zwischen 0,03 und 0,06 bezeichnet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Presse zum Komprimieren des Stapels (8) verwendet wird, die ringförrnige Einrichtungen (9a und 10a) zum Blockieren des Umfangs des Stapels (8), Einrichtungen (9c und 10c) zum Zuschneiden des Stapels (8) in den Maßen des zu erhaltenden Teils (1) und Einrichtungen (9b und 10b) zur Kompression und eventuellen Verformung des Teils aufweist.

8. Selbsthaltendes, ganz aus Kohlenstoffverbundwerkstoff bestehendes Teil, das nach einem der Verfahren 1 bis 7 erhalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß es einen den zentralen Bereich (3) umgebenden Rand (2) mit einer Dicke hat, die wenigstens gleich der des zentralen Bereichs ist, und daß der Schaumgraphit am Rand eine Dichte von zwischen 0,3 und 0,6 und im zentralen Bereich von zwischen 1 und 1,5 hat.

9. verbundwerkstoffteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Rand (2) entsprechende Stapel wenigstens eine Außenseite aus Schaumgraphit aufweist.

10. Verbundwerkstoffteil nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Bereich stark verformt ist, mit einem lokalen Verhältnis d/e von über 1,5.

11. Verwendung der Verbundwerkstoffteile nach einem der Ansprüche 8 bis 10 als Wärmetauscherplatten und als Trennplatten in Filtermodulen.







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