Werkstoffe

Extrudierter oder stranggepresster Graphit wird in verschiedenen Größen und Formen gefertigt. Die Herstellung von Graphitblöcken erfolgt in mehreren Schritten, wie z.B. Werkstoffvorbereitung, Formung, Sinterung und eigentliche Graphitbildung. Der Teersplitt, Ruß, Naturgraphit und Graphitabfälle werden vermischt und je nach Korngröße sortiert. Später werden diese Werkstoffe unter Beimischung von Kohlenteer, Pech und Kunstharz zusammengefügt. Bei dem Formverfahren wird extrudierter Graphit, wie der Name schon sagt, über die Öffnung in der Kokille zu verschiedenen Formen und Abmessungen gepresst. Solche Halberzeugnisse (sog. Grünkörper) werden dann unter Luftaufschluss durch Erhitzen auf etwa 1.000 – 1.200°C gesintert (karbonisiert), wobei es zu Porenbildung kommt. Um die erforderliche Stoffqualität zu erreichen und das Halberzeugnis von den Bindemittelresten und Unreinheiten zu reinigen, muss das Halberzeugnis durch Erhitzen auf etwa 2.500 – 3.000°C noch die Graphitierung durchlaufen, bei der amorpher Kohlenstoff zum polykristallinen Graphit umgewandelt wird. Extrudierter Graphit ist dadurch spezifisch, dass er über unterschiedliche Eigenschaften in der Längs-und Querrichtung verfügt. Er wird vor allem für die Herstellung von weniger exponierten Graphitprodukten verwendet, wie z.B. Heizkörper, Bauteile für Industrieanlagen und für die Wärmebehandlung von Metall in Vakuumöfen, PVD- und CVD-Anlagen und andere Bauteile für spezielle Fertigungsverfahren.

Im Grundsatz ist das Herstellungsverfahren beim isostatischen Graphit im vielen ähnlich wie bei der Herstellung von extrudiertem Graphit. Meistens wird für die Herstellung von isostatischem Graphit feinkörniger Staub eingesetzt. Der Hauptunterschied besteht jedoch im Formen der Halbprodukte. Anders als bei dem Strangpressverfahren zur Herstellung von extrudiertem Graphit, kommt hier das isostatische Pressverfahren zum Einsatz. Dazu wird auf Rohgraphit in isostatischen Pressen unter Normaltemperatur mit Hilfe eines Flüssigmittels von allen Seiten her mit Gleichdruck eingewirkt.
Gerade durch das isostatische Pressverfahren werden eine höhere Volumendichte, weniger Porosität und eine höhere Festigkeit erreicht. Mit seinen Eigenschaften eignet sich isostatischer Graphit insbesondere für die Herstellung von Bauteilen für den Strangguss und Druckguss von NE-Metallen sowie für die Funkenerosion (EDM), Sinterung und mechanische Anwendungen. Gereinigte Werkstoffe kommen in der Halbleiter- und Solartechnik sowie bei Metallverarbeitungsverfahren mit hohen Anforderungen an eine reine Umgebung zum Einsatz.

CFC (Kohlefaserverstärkter Kohlenstoff) wird durch geflochtene webstoffähnliche ultradünne Kohlenfaser gebildet. Kohlenfasern sind die Grundlage von Verbundwerkstoffen. Ihre Stärke beträgt kaum 1/10 von der Stärke des menschlichen Haars. Dennoch stellen sie dank ihrer hohen spezifischen Festigkeiten und Stetigkeiten auf dem Gebiet der Formstabilität und Aufnahme von äußeren Kräften durch ihre Mikrostruktur eine ausgezeichnete Alternative zu Laminaten und keramischen Werkstoffen dar. Einige CFC-Werkstoffe können Temperaturen von bis zu 2.700°C im Vakuum oder unter Schutzgas standhalten. Die Faserverbundwerkstoffe können zusätzlich imprägniert werden, wodurch ihre mechanischen Eigenschaften noch verbessert werden.
Wir bei Topgrafit konzentrieren uns vor allem auf die Verarbeitung von CFC-Werkstoffen mit 2D- und 3D-Faserstrukturen in Form von Platten, Rohren und Profilen, die in der Industrie verwendet werden. Angesichts ihrer Eigenschaften wie hohe Festigkeit, niedrige Dichte, geringes Gewicht, Flammfestigkeit, gute elektrische Leitfähigkeit, hohe Reinheit und niedrige Wärmeleitfähigkeit werden kohlenfaserverstärkte Kohlenstoffe im Maschinenbau sowie in der Halbleitertechnik, Flugzeugindustrie, Raumfahrt und auf anderen Gebieten eingesetzt.

Bei der Fertigung von größeren Graphitblöcken wird als Alternative zum stranggepressten Graphit das sog. Rüttelverfahren verwendet, um kleinere Unterschiede der Parameter zwischen Längs- und Querrichtung (kleiner Anisotropiefatktor) in der und Senkrecht zur Pressrichtung zu erreichen. Wir befassen uns auch mit der Verarbeitung von warmgepressten Graphitstoffen und geblähten Graphiten.