Углеродный войлок: Подробнее о ПАН-основе

Углеродный войлок на основе PAN (ПАН) волокна представляет собой нетканый материал, получаемый путем высокотемпературной обработки синтетического полиакрилонитрильного волокна, что обеспечивает ему прочную волокнистую структуру и высокое содержание углерода. После графитирования, такой войлок широко применяется в качестве теплоизоляции в металлургии, химической промышленности, а также в производстве аккумуляторов. Материал отличается низкой теплопроводностью, высокой термостойкостью и устойчивостью к агрессивным средам, что делает его востребованным для эксплуатации в экстремальных условиях.

В сравнении с войлоком на основе вискозных волокон, ПАН-войлок содержит больше золы и неорганических примесей. Это связано с особенностями исходного сырья и технологией обработки, а также с тем, что вискозные волокна позволяют получать материал с более высокой химической чистотой. Тем не менее, PAN-войлок отличается более доступной стоимостью и хорошо изученной технологией производства, что делает его экономически выгодным выбором для задач, не предъявляющих строгих требований к чистоте изоляционного материала.

В любом случае его эксплуатационные характеристики — высокая термостойкость, прочность и удобство монтажа в сложных конструкциях — позволяют эффективно решать широкий спектр промышленных задач, обеспечивая оптимальное соотношение цены и функциональности по сравнению с другими, менее технологичными и более узкоспециализированными термоизоляционными материалами.

Преимущества ПАН-основы для производства углеродного графитированного войлока

Экономичность

Стоимость материала на 20-30% ниже вискозного аналога.

Термостойкость

Сохраняет стабильность при температурах до 2400°C в вакууме и инертной среде.

Адаптивность

Подходит для вакуумных, инертных и восстановительных атмосфер.

Энергоэффективность

Низкая теплоёмкость и малый вес сокращают время нагрева печей.

Особенности материала:

Сниженная чистота — может содержать от 200 до 800 ppm примесей (зольность), что ограничивает использование в высокоточных “чистых” процессах.
Механическая прочность — повышенная устойчивость к деформациям благодаря полиакрилонитрильной основе.
Умеренная газопродукция — выделяет больше летучих веществ при нагреве по сравнению с вискозными аналогами.

Технологические модификации (азотная атмосфера, пропитки) компенсируют недостатки ПАН-войлока, обеспечивая:

Снижение энергопотребления на 30-40%;
Устойчивость к многократным термоциклам (высокая термодеструкция);
Электрофизическую стабильность в широком температурном диапазоне.

Сравнение углеродного войлока на основе вискозы и ПАН (PAN)

Войлоки, изготовленные на основе вискозных и полиакрилонитрильных (ПАН) волокон, широко применяются для производства высокотемпературной изоляции и других промышленных задач. Каждый тип волокон определяет ключевые свойства материала, его преимущества, недостатки и сферы использования.

ПАН-войлок выгодно отличается от вискозной основы по ряду ключевых параметров: он обладает более низкой стоимостью, что делает его экономически привлекательным для массового применения, а также более высокой механической прочностью, что важно для эксплуатации в условиях вибраций и механических нагрузок. ПАН-войлок демонстрирует стабильность свойств в процессе эксплуатации, а его производство максимально изучено и отлажено, что обеспечивает воспроизводимость качества и надежность поставок.

Содержание золы у ПАН-войлока составляет 200–800 ppm, что вполне приемлемо для большинства промышленных процессов, хотя у вискозного войлока этот показатель ниже (20–400 ppm) и он предпочтителен для задач, требующих высокой чистоты, например, в полупроводниковой промышленности.

После высокотемпературной обработки содержание углерода в ПАН-войлоке достигает до 99,7%, что лишь незначительно уступает вискозной основе (99,9%). ПАН-войлок рассчитан на эксплуатацию при температурах до 2200 °C, в то время как вискозный материал выдерживает до 2400 °C. Температурный предел обработки также составляет до 2200 °C для ПАН-войлока против 2400 °C для вискозного.

Теплопроводность ПАН-войлока находится в диапазоне 0,20–0,24 Вт/(м·К), что немного выше, чем у вискозной основы (нижний предел — 0,15 Вт/(м·К)), однако эти значения остаются низкими и обеспечивают эффективную теплоизоляцию при высоких температурах.