Calcarb - Mersen
Calcarb - Mersen
Calcarb - Mersen
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CALCARB ®<br />
THERMISCHE ISOLIERUNG AUF<br />
STEIFER KOHLENSTOFFBASIS<br />
OPTIMIEREN SIE DIE THERMISCHE EFFIZIENZ<br />
IHRES PROZESSES MIT CALCARB® LÖSUNGEN<br />
TECHNISCHER LEITFADEN
Globale Lösungen für<br />
unsere Märkte<br />
Die Expertise von <strong>Mersen</strong> demonstriert die Energieeffizienz und ermöglicht eine zuverlässige<br />
thermische Kontrolle von zahlreichen Hochtemperaturprozessen in der Industrie. Das Angebot<br />
an thermischen Isolationsmaterialien schließt eine Reihe von verschiedenen Materialien ein.<br />
CALCARB ® CBCF wird aus kurzfaserigen Kohlenstofffasern hergestellt, welche über<br />
eine Matrix miteinander verbunden werden. Diese Matrixverbindung wird durch<br />
carbonisierte Phenolharze erzeugt.<br />
Hauptanwendungen<br />
CALCARB ® CBCF-Isolationsmaterial ermöglicht den perfekten<br />
Schutz von Hochtemperaturanlagen im Bereich von 1000°C -<br />
3000°C und deren Regulierbarkeit.<br />
Hauptanwendungsgebiete sind:<br />
• Hochtemperaturanwendungen unter kontrollierter<br />
Atmosphäre (Schutzgas/Vakuum)<br />
• CVD-Industrieanlagen<br />
• Kristallzüchtung (Halbleiter- und Solarindustrie)<br />
• Glasfaserproduktion<br />
• Herstellung von Turbinenschaufeln<br />
• SiC-Wafer-Produktion bis zu 2400°C – 2500°C<br />
<strong>Mersen</strong> – Komplettlösung für<br />
Hochtemperaturprozesse<br />
Als Experte für CFC- und Graphitmaterialien sowie für Hochtemperatur-<br />
Isolationsmaterialien ist <strong>Mersen</strong> in der Lage CNC bearbeitete<br />
Teile als komplettes Produkt zu liefern und realisiert auch<br />
schlüsselfertige Projekte.<br />
Ingenieurtechnische<br />
Lösungen<br />
2
TECHNISCHE VORTEILE<br />
CALCARB ® - Material verbindet seinen Ruf mit Zuverlässigkeit<br />
und Leistungsvermögen, kombiniert mit den erwähnten<br />
Vorteilen wird es als bevorzugtes Isolationsmaterial von<br />
erfahrenen Ingenieuren bei thermischen Prozessen eingesetzt.<br />
EINSATZ ALS MATERIAL BEI PROZESSEN UNTER<br />
HOCHREINEN BEDINGUNGEN<br />
CALCARB ® CBCF ist ein Kurzfasermaterial, das aus Kunstfasern entsteht.<br />
Diese Fasern werden durch eine aus Phenolharzen erzeugten Matrix<br />
miteinander verbunden - Carbonisierung der Fasern und der Phenolharze.<br />
Das Material wird im Vakuum im Bereich oberhalb von 2000°C behandelt.<br />
Das gewährleistet eine hohe Temperaturbeständigkeit und es kommt auch<br />
später nicht zu Ausgasungsprozessen. Als Ergebnis dieses Prozesses hat das<br />
Material einen Gehalt an Verunreinigungen von maximal 500 ppm. Gereinigtes<br />
Material ( Aschegehalt/Verunreinigungsgrad unter 20 ppm) kann durch entsprechende<br />
Reinigungsprozesse ebenfalls produziert und geliefert werden.<br />
EINSATZ BEI FORDERUNGEN NACH EXTREM HOHEN<br />
ISOLATIONSLEISTUNGEN<br />
Die Kurzfaserstruktur von <strong>Calcarb</strong> ® CBCF ermöglicht beste Wärmedämmwerte bei<br />
hohen Temperaturen. Über die Wahl des Einsatzmaterials sind unsere Kunden in<br />
der Lage, die Energieeffizienz ihrer Prozesse wesentlich zu steigern.<br />
Die Dichte des Materials und differenzierte Materialarten werden genutzt, um<br />
thermische Eigenschaften des Materials mit dem Prozess abzustimmen :<br />
<strong>Calcarb</strong> ® CBCF 14VF-2000 für höchste Isolationsleistungen<br />
<strong>Calcarb</strong> ® CBCF 18-2000 oder 25-2000 - Modulationsmöglichkeit zwischen<br />
Isolierwirkung und Gaspermeabilität<br />
1,0<br />
Wärmeleitfähigkeit (W/m K)<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
CALCARB ®<br />
CBCF 18-2000<br />
(Dichte = 0,18 g/cm³)<br />
Unter Stickstoffatmosphäre<br />
Testmethode ASTM C 177<br />
Thermal conductivity (W/m°C)<br />
3.5<br />
3.0<br />
2.5<br />
2.0<br />
1.5<br />
1.0<br />
0.5<br />
0,0<br />
0<br />
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200<br />
Temperatur ºC<br />
0.0<br />
0 200 400 60<br />
PRÄZISIONSBEARBEITETE TEILE ZUR GESTALTUNG VON<br />
HOCHTEMPERATURBEREICHEN<br />
Isolationen, die aus Langfasermaterial<br />
hergestellt werden, können während<br />
der maschinellen Bearbeitung<br />
delaminieren. <strong>Calcarb</strong> ® Isolationsmaterial<br />
kann leicht und auf<br />
herkömmlicher Art bearbeitet<br />
werden. Die Materialhomogenität<br />
ermöglicht es uns das Material<br />
komplex zu bearbeiten und<br />
komplizierte Formen zu fertigen.<br />
Die Homogenität ermöglicht eine präzise<br />
Temperaturanstiegskontrolle in<br />
Hochtemperaturprozessen. Diese<br />
Eigenschaft ist einer der wichtigsten<br />
Punkte für den exzellenten<br />
Ruf von <strong>Calcarb</strong> ® -Produkten,<br />
der z.B. für den Einsatz des Materials<br />
bei den neuen Generationen<br />
von Kristallzüchtungsanlagen<br />
geführt hat.<br />
3
ERHÖHTE LEBENSDAUER,<br />
SELBST IN AGGRESSIVEN<br />
UMGEBUNGEN<br />
<strong>Mersen</strong> entwickelte eine ganze Reihe von Prozessen zur Erhöhung der<br />
Widerstandsfähigkeit von CALCARB ® CBCF in aggressiven Umgebungen.<br />
PYROCARBON-SCHUTZ<br />
CVI Pyrocarbon-Schicht auf den Fasern:<br />
Durch die Umhüllung der Kernfasern mit 99,99% reinem Kohlenstoff<br />
wird durch diese Infi ltration beim Materialeinsatz in aggressiven<br />
Umgebungen eine bis zu 50% höhere Lebensdauer gegenüber dem<br />
Standardmaterial erreicht.<br />
Calcoat CVD: Pyrocarbon-Außenbeschichtung:<br />
Bei dieser Pyrocarbon-Außenbeschichtung verändert die<br />
Schutzschicht die thermischen Eigenschaften des Materials<br />
nicht. Die durch CVD erzeugte dichte Oberfl ächenbeschichtung<br />
macht das Material gegenüber Erosionen widerstandsfähiger.<br />
Die Teile werden erst komplett maschinell produziert bevor sie<br />
dem Beschichtungsprozess unterzogen werden. Somit wird<br />
eine geschlossene Schutzschicht als Erosionsschutz gegen<br />
das Eindringen von aggressiven Prozessdämpfen gebildet.<br />
CALCOAT UND CALFOIL -<br />
OBERFLÄCHENSCHUTZ<br />
Calcoat ist eine Standardgraphitbeschichtung,<br />
durch die eine Versiegelung der porösen<br />
Oberfl äche erzielt wird. Sie bietet eine begrenzte<br />
Erosionsbeständigkeit für das Material.<br />
Calfoil ist eine hochreine Graphit-Schutzfolie,<br />
die Materialabrieb verhindert und zu einer noch<br />
gleichmäßigeren Temperaturverteilung entlang<br />
der Folie sorgt.<br />
INNOVATIVER SILICIUMCARBID-SCHUTZ<br />
In einigen speziellen Einsatzfällen, wie z.B. unter Wasserstoffatmosphäre über<br />
1000°C können Kohlenstofffasern durch das Medium korrodieren. Da die<br />
Isolationsteile bei solchen Prozessen oft ein entscheidendes Kriterium sind , bietet<br />
die Siliziumcarbidbeschichtung als Schutz einen unschätzbaren Vorteil. <strong>Mersen</strong>s<br />
einzigartige Möglichkeit kann Ihnen in diesen Einsatzfällen helfen, Ausfallzeiten durch<br />
notwendige Wartungen erheblich zu reduzieren und die Lebensdauer Ihrer Isolierungen<br />
zu verlängern.<br />
4
STANDARD-<br />
PRODUKTABMESSUNGEN<br />
Material: Blöcke und Scheiben<br />
Blockgrösse<br />
Blockstärke<br />
Dichten<br />
Scheibengröße<br />
1219 x 1067 mm<br />
bis zu 216 mm<br />
Virgin Fibre:<br />
0,16 g/cm³ ± 0,03g/cm³<br />
Ø von 635 bis 1854 mm<br />
1320 x 1219 mm<br />
Standardmaterial:<br />
0,18 g/cm³ ± 0,03 g/cm³<br />
1333 x 1333 mm<br />
Dichtes Material:<br />
0,25 g/cm³ ± 0,03 g/cm³<br />
Scheibendicke<br />
1524 x 1016 mm<br />
ab Ø 635 mm<br />
max. Dicke 406 mm<br />
1524 x 1524 mm<br />
ab Ø 1752 mm<br />
max. Dicke 254 mm<br />
Zylindermaterial/Rohrförmige Isolierungen<br />
bis 1400 mm Länge<br />
Innendurchmesser<br />
Ø 65 bis 400 mm<br />
( ± 0,5 mm)<br />
Ø 400 bis 1100 mm<br />
( ± 0,75 mm)<br />
Ø 1.100 bis 1.400 mm<br />
( ± 0,75 mm)<br />
Max. Höhe<br />
350 mm<br />
500 mm<br />
880 mm<br />
Max.<br />
Wandstärke<br />
40 mm<br />
55 mm<br />
ab Ø > 600 mm<br />
55 mm<br />
Dichten<br />
Virgin Fibre: 0,14 g/cm³<br />
± 0,03 g/cm³<br />
Standardmaterial: 0,15 g/cm³<br />
± 0,03 g/cm³<br />
Dichtes Material: 0,18 g/cm³<br />
± 0,03 g/cm³<br />
Faserorientierung – parallel zum Umfang des Zylinders.<br />
Typische Bauformen der Zylinder/ Rohrförmigen Isolierungen<br />
Fassförmige Konstruktion<br />
über Ø > 1600 mm<br />
CWC<br />
Ineinander gesteckte Zylinder bei<br />
Wandstärken > 55mm<br />
Segmentierter Zylinder<br />
aus vorgeschnittenem, einwandigen<br />
Zylinder<br />
5
HAUPTMATERIALEIGENSCHAFTEN<br />
Physikalische Eigenschaften<br />
Typ<br />
Dichte g/cm³<br />
Druckfestigkeit MPa,<br />
Parallel zur Faserrichtung (xy)<br />
Senkrecht zur Faser (z)<br />
Biegefestigkeit MPa<br />
Parallel zur Faserrichtung (xy)<br />
Senkrecht zur Faser (z)<br />
Wärmeausdehnungs- koeffizient<br />
25 bis 1000ºC<br />
1000 bis 2000ºC<br />
Spezifische Oberfläche m² g -1<br />
Spezifischer elektrischer<br />
Widerstand Ωm<br />
Parallel zur Faserrichtung (xy)<br />
Senkrecht zur Faser (z)<br />
Wärmeleitfähigkeit<br />
500°C<br />
1000°C<br />
2000°C<br />
VF Blockmaterial<br />
& Zylinder<br />
CBCF 14VF-2000<br />
Zylinder 0,14 ± 0,03<br />
Block 0,14 ± 0,03<br />
1,09<br />
0,23<br />
1,65<br />
0,20<br />
2,9 ± 0,2 x 10 -6<br />
2,2 ± 0,2 x 10 -6<br />
22<br />
12,5x10 -4<br />
52,1x10 -4 Standarddichte<br />
Block<br />
CBCF 18-2000<br />
0,18 ± 0,03<br />
1,10<br />
0,76<br />
1,03<br />
0,15<br />
3,0 ± 0,3 x 10 -6<br />
2,6 ± 0,3 x 10 -6<br />
18<br />
11,0x10 -4<br />
40,7x10 -4 Standarddichte<br />
Zylinder<br />
CBCF 15-2000<br />
0,15 ± 0,03<br />
0,80<br />
0,20<br />
1,50<br />
0,20<br />
3,0 ± 0,3 x 10 -6<br />
2,6 ± 0,3 x 10 -6<br />
20<br />
25,0x10 -4<br />
74,0x10 -4<br />
Dichtes Material<br />
Block & Zylinder<br />
CBCF 25-2000<br />
0,25 ± 0,04<br />
2,10<br />
1,07<br />
2,70<br />
0,62<br />
3,0 ± 0,3 x 10 -6<br />
2,6 ± 0,3 x 10 -6<br />
11<br />
5,90x10 -4<br />
15,93x10 -4<br />
Blockmaterial Board mit<br />
sehr thickness hoher Dichte<br />
HD<br />
> 0,30<br />
3,20<br />
2,30<br />
2,32<br />
1,45<br />
3,0 ± 0,3 x 10 -6<br />
2,6 ± 0,3 x 10 -6<br />
17<br />
12,0x10 -4<br />
4,0x10 -4<br />
Vak N2 Ar<br />
0,06 0,11 0,08<br />
0,16 0,28 0,21<br />
0,62 0,97 0,76<br />
Vak N2 Ar<br />
0,26 0,48 0,36<br />
0,41 0,72 0,54<br />
1,00 1,47 1,16<br />
Vak N2 Ar<br />
0,18 0,35 0,26<br />
0,31 0,54 0,40<br />
0,83 1,24 0,98<br />
Vak N2 Ar<br />
0,39 0,70 0,55<br />
0,57 1,01 0,75<br />
1,22 1,79 1,38<br />
Vak N2 Ar<br />
1,49 2,77 2,06<br />
1,65 2,89 2,14<br />
1,99 3,03 2,32<br />
<strong>Calcarb</strong> ® BCF 18-2,000 Thermal Conductivity vs Temperature<br />
<strong>Calcarb</strong> ® CBCF 18-2000 Wärmeleitfähigkeit<br />
im Verhältnis zur Temperatur<br />
<strong>Calcarb</strong> ® BCF 18-2,000 Thermal Conductivity vs Temperature<br />
1,60<br />
1,60<br />
1,40<br />
Laserflash<br />
1 Bar N2<br />
1,40<br />
1,20<br />
1,20<br />
1,00<br />
1,00<br />
Wärmeleitfähigkeit<br />
W/m K<br />
0,80<br />
0,60<br />
Laserflash<br />
weniger als 1mbar N2<br />
Wärmeleitfähigkeit<br />
W/m K 0,80<br />
0,60<br />
Heizplatte<br />
1Bar N2<br />
0,40<br />
0,40<br />
0,20<br />
0,20<br />
Heizplatte<br />
weniger als 1mBar N2<br />
0,00<br />
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200<br />
Temperatur ºC<br />
0,00<br />
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200<br />
Temperatur ºC<br />
Laser-Flash-Methode<br />
ASTM E-1461<br />
Ein Materialmuster wird auf die gewünschte Temperatur<br />
aufgeheizt.<br />
Ein Laserimpuls wird auf die Vorderfl äche des Musters<br />
aufgebracht; die Temperaturleitfähigkeit wird durch Messung<br />
der Rate und Intensität des Temperaturanstiegs auf der<br />
Rückseite des Musters gemessen.<br />
Anschließend wird die Wärmeleitfähigkeit aus der Dichte<br />
des Musters, seinem speziellen Wärmewert bei der erforderlichen<br />
Temperatur und aus der ermittelten Temperaturleitfähigkeit<br />
bestimmt.<br />
Heizplattenmethode<br />
ASTM C-177<br />
Eine Heizplatte wird auf die erforderliche Temperatur<br />
aufgeheizt. Die Energie zur Aufrechterhaltung eines<br />
Temperaturgleichgewichts, bezogen auf eine bekannte<br />
Kühlplatte und Oberfläche, ergibt einen messbaren<br />
thermischen Energiefluss.<br />
Die Wärmeleitfähigkeit wird anhand des<br />
Temperaturrückgangs innerhalb eines Musters mit<br />
genau festgelegter Dicke gemessen und der thermische<br />
Energiefluss des Systems wird gemessen, wenn es sich<br />
in einem stabilen Gleichgewichtszustand befindet.<br />
6
MessunG Des<br />
VerunreINIGunGSGraDes<br />
UNSERE METHODE ETV-ICP-OES<br />
Gase:<br />
Argon<br />
und<br />
Freon<br />
F 2<br />
2800°C<br />
Fluoride<br />
(= Analyt)<br />
.<br />
.<br />
.<br />
Analyt<br />
(Fluoride)<br />
.<br />
. .<br />
Licht<br />
Plasma<br />
matrix<br />
CALCARB ® CBCF kompaktes F 2 + Verunreinigungen<br />
Muster mit Verunreinigungen<br />
Probeentnahme, Laden und Heizen<br />
Elektrothermische Verdampfung<br />
Fluoride<br />
Polychromator<br />
Photomultiplier<br />
Induktiv gekoppeltes Plasma<br />
Optische Emissionsspektrometrie<br />
HAUPTVORTEILE<br />
• Einfache und schnelle Erfassung: mit Hilfe der automatischen Ladung werden täglich bis zu 50 Proben<br />
analysiert. Für Routineanalysen geeignet.<br />
• Probenentnahme und Kalibrierung von Graphit ist mit vorhandenen Standards und Referenzlösungen<br />
möglich. Bei der GDMS Methode (Glimmentladungs-Massenspektrometrie) ist dies nicht möglich.<br />
• Sehr niedrige Nachweisgrenzen für die meisten Elemente des Periodensystems, 1-50 µg/kg = ppb (Teile pro Milliarde).<br />
• Ausgezeichnet geeignet für gereinigten Graphit, CFC und Dämmmaterialien die aus Kohlenstoff bestehen.<br />
• Service für unsere Kunden.<br />
Unsere Spezifikationen für den<br />
Verunreinigungsgrad<br />
Grenzwerte<br />
PPM<br />
Bei nachweisbaren<br />
34 Elementen<br />
Al+Cu+Fe<br />
+Cr+Ni<br />
Al+Cu+Fe<br />
Behandlung<br />
2000°C<br />
Holytown, Schottland UK<br />
Chongqing, China<br />
St-Marys, USA<br />
Gennevilliers,<br />
Frankreich<br />
Hauptproduktionsstandorte<br />
Produktions- oder Vertriebsniederlassung<br />
WELTWEITER EXPERTE<br />
für Materialien und Lösungen<br />
in Hochtemperaturprozessen<br />
GLOBAL PLAYER<br />
Als weltweiter Spezialist für Werkstoffe und Ausrüstungen<br />
für extreme Umgebungsbedingungen sowie für die<br />
Sicherheit und Zuverlässigkeit von Elektroausrüstungen<br />
entwickelt <strong>Mersen</strong> innovative, optimal auf die<br />
Anforderungen unserer Kunden zugeschnittene Lösungen.<br />
Wir helfen ihnen damit, die industrielle Leistung<br />
ihrer Produkte und Dienstleistungen in<br />
Wachstumssektoren wie Energie, Transport,<br />
Elektronik, Chemie- und Pharmaindustrie sowie der<br />
Verfahrenstechnik zu optimieren.<br />
Ansprechpartner Deutschland und Österreich:<br />
MERSEN Deutschland Suhl GmbH<br />
Dröhbergstrasse 1<br />
D-98527 Suhl<br />
Tel.: +49(0)3681 35320-0<br />
Fax: +49(0)3681 3532-29<br />
Ansprechpartner für Europa<br />
MERSEN Frankreich Gennevilliers<br />
41 rue Jean Jaurès - BP 148<br />
F-92231 GENNEVILLIERS CEDEX<br />
Frankreich<br />
Tel.: +33 (0)1 41 85 43 00<br />
Fax: +33 (0)1 41 85 45 11<br />
MERSEN Schottland<br />
Holytown Ltd.<br />
11 woodside, Eurocentral, Holytown,<br />
ML1 4XL, UNITED KINGDOM<br />
Tel.: +44 1698 838710<br />
Fax: +44 1698 838711<br />
HT29 DE 2140<br />
E-mail : calcarb@mersen.com<br />
www.mersen.com