AT232735B

AT232735B - Bindemittelmischung und Verfahren zur Verbindung von Kohlenstoffkörpern

Info

Publication number: AT232735B
Application number: AT427861A
Authority: AT
Original assignee: Great Lakes Carbon Corp
Priority date: 1960-06-01
Filing date: 1961-05-31
Publication date: 1964-04-10

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Bindemittelmischung und Verfahren zur Verbindung von Kohlenstoffkörpern 
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues, wärmehärtbares, kohlenstoffhaltiges Bindemittel, das besonders zum Verbinden von Gegenständen aus Kohlenstoff und Graphit für verschiedene Anwendungsgebiete, wie Hochöfen, Giessformen, Kernreaktoren und chemische Reaktoren, geeignet ist. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zum Verbinden von Kohlenstoff- und Graphitgegenständen, wobei die neuen, wärmehärtbaren, kohlenstoffhaltigen Bindemittel gemäss der Erfindung verwendet werden. Die Erfindung bezieht sich ferner auf Bindemittelmischungen in "Einzelpackung", die keine weiteren Zusätze anderer
Komponenten, wie Katalysatoren, benötigen, um verwendungsfähig zu sein. 



   Durch die vorliegende Erfindung wird eine Mischung aus etwa 40 bis etwa 75 Teilen eines alkalisch katalysierten Phenolformaldehydharzes der Resoltype und aus etwa 60 bis etwa 25 Teilen eines kohlenstoffhaltigen Füllmaterials mit einer Teilchengrösse von   100% - 48   Maschen geschaffen. 



   Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Bindung von Kohlenstoffkörpern miteinander vor, welches darin besteht, dass man auf eine Oberfläche wenigstens eines der zu verbindenden Körper ein Bindemittel aufbringt, die Körper an deren Zwischenfläche mit dem Bindemittel zusammenpresst, das Bindemittel bei einer Temperatur unterhalb seiner Verkokungstemperatur härtet und dann die Verbindungsstelle in einer im wesentlichen nicht-oxydierenden Atmosphäre zur Verkokung des Bindemittels erhitzt. 



   Es ist eine ständige Zunahme der Ablehnung von in "zwei Packungen" oder in Sätzen angebotenen Bindemitteln zum Verbinden von Kohlenstoff- oder Graphitkörpern festgestellt worden, u. zw. wegen der Schwierigkeiten beim Mischen der Komponenten während der Arbeit und der Gewährleistung eines einheitlichen oder gleichmässigen Verhaltens bei der Verarbeitung solcher Bindemittel. Durch die Verwendung der gebrauchsfertigen Bindemittel gemäss der Erfindung werden diese Probleme beseitigt, da es auf die zu verbindenden Körper ohne Zugabe irgendwelcher Komponenten und auch ohne irgendwelche andere Vorbehandlungen spezieller oder beschwerlicher Art aufgebracht werden kann. 



   Es wurde gefunden, dass eine Mischung, die etwa 40 bis etwa 75 Teile eines alkalisch katalysierten Phenolformaldehydharzes der Resoltype und etwa 60 bis etwa 25 Teile eines kohlenstoffhaltigen Füllmaterials mit einer Teilchengrösse von   100% - 48   Maschen oder feiner aufweist, mit sehr günstiger Wirkung zum Verbinden von Kohlenstoff- oder Graphitkörpern benutzt werden kann und dass keine weiteren Bestandteile zuzugeben sind, um dieses Bindemittel gebrauchsfähig zu machen. Es wurde ferner gefunden, dass durch Anwendung eines speziellen   Härtungs- und   Wärmebehandlungsverfahrens nach Aufbringung der Bindemittel gemäss der Erfindung auf die zu verbindenden Körper verschiedene vorteilhafte und unerwartete Ergebnisse erhalten werden. 



   Einige der Vorteile, die sich aus der Verwendung der Bindemittel bzw. Zemente gemäss der Erfindung gegenüber der Verwendung früher bekannter Bindemittel ausser der Anwendung einer gebrauchsfertigen Mischung ergeben, sind : a) Es werden ausserordentlich dünne, dimensionsstabile Verbindungen erhalten. (Die untere Grenze der Dicke der Verbindungsstelle nähert sich dem Durchmesser des grössten im kohlenstoffhaltigen Füllmaterialzusatz enthaltenen Teilchens.) b) Die Festigkeit der Verbindungen ist sehr hoch. c) Die Permeabilität der Verbindungen ist niedrig. d) Der Widerstand der Verbindungen ist gering. e) Es wird eine lange Lagerbeständigkeit der Bindemittel mit einer minimalen Trennung zwischen Füllstoff und Binder erreicht. 



   Die alkalisch katalysierten Phenolformaldehydharze der Resoltype, wie sie gemäss der Erfindung angewendet werden, werden durch Umsetzung von Phenol in einer molaren Überschussmenge Formaldehyd in Gegenwart eines alkalischen Katalysators, wie Natriumhydroxyd, hergestellt. Diese Reaktion führt zu Produkten, wie :

   

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
 EMI2.1 
 
 EMI2.2 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 Tabelle 1 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Typischer
<tb> Gew.-% <SEP> Typische <SEP> BruchBinde- <SEP> Gew.-% <SEP> Type <SEP> des <SEP> Füll- <SEP> Teillchengrösse <SEP> d. <SEP> Füll- <SEP> Mehrwertiger <SEP> Verbindungs- <SEP> modul <SEP> 
<tb> mittel <SEP> Bindemittel <SEP> Füllmittel <SEP> materials <SEP> materials, <SEP> Gew.-% <SEP> Alkohol <SEP> b) <SEP> dicke <SEP> n.

   <SEP> d.
<tb> in <SEP> mm <SEP> Härten
<tb> C)
<tb> kgfcm2
<tb> 1 <SEP> 54%#4% <SEP> 46%#4% <SEP> Koksmehl <SEP> 52%-200 <SEP> Maschen-0, <SEP> 76 <SEP> 105
<tb> 2 <SEP> 55%=F3% <SEP> 45%=F3% <SEP> Graphitmehl <SEP> 52%-200 <SEP> Maschen-0, <SEP> 76 <SEP> 105
<tb> 3 <SEP> 62%=F2% <SEP> 38%=F2% <SEP> Graphitmehl <SEP> 98%-200 <SEP> Maschen-0, <SEP> 25-0, <SEP> 50 <SEP> 141
<tb> 4 <SEP> 50% <SEP> ip5% <SEP> 50% <SEP> 5% <SEP> 65% <SEP> Graphit-l <SEP> 
<tb> mehl <SEP> 100%-325 <SEP> Maschen <SEP> - <SEP> 0,25-0,50 <SEP> #141
<tb> 35% <SEP> Russ
<tb> 5 <SEP> 67% <SEP> =F <SEP> 7% <SEP> 33% <SEP> =F <SEP> 7% <SEP> Russ <SEP> 100%-325 <SEP> Maschen-0, <SEP> 25-0, <SEP> 50 <SEP> 141
<tb> 6 <SEP> 62%#2% <SEP> 38%#2% <SEP> Graphitmehl <SEP> 98%-200 <SEP> Maschen <SEP> 6%=1=2% <SEP> 0, <SEP> 38 <SEP> 105
<tb> a) <SEP> = <SEP> Flüssiges <SEP> Resol--l'.,

   <SEP> Gew.-% <SEP> Natriumsalz <SEP> von <SEP> Carboxymethyl-Hdyroxyäthyl-cellulose;
<tb> b) <SEP> = <SEP> Glycerin <SEP> ; <SEP> 
<tb> c) <SEP> = <SEP> Dreipunktbelastung, <SEP> Belastung <SEP> über <SEP> Verbindungsstelle.
<tb> 
 Tabelle 2 
 EMI4.2 
 
<tb> 
<tb> Binde <SEP> Typischer <SEP> Bruch- <SEP> 
<tb> mittel <SEP> modul <SEP> (kg/cmê) <SEP> nach <SEP> Lager- <SEP> Typische <SEP> Anwendungsgebiete <SEP> Spezielle <SEP> Charakteristika
<tb> Nr. <SEP> Verkoken <SEP> (bei <SEP> 800 C) <SEP> beständigkeit <SEP> 
<tb> c)
<tb> 1 <SEP> 800 <SEP> Gut, <SEP> Ofenfutter <SEP> (Hochofen) <SEP> Ergibt <SEP> hochfeste <SEP> Kohlenstoffbin-
<tb> 4 <SEP> Monate <SEP> dung, <SEP> wo <SEP> Widerstandsfähigkeit <SEP> gegen <SEP> geschmolzenes <SEP> Eisen <SEP> und
<tb> Schlacke <SEP> erforderlich <SEP> ist.
<tb> 



  2 <SEP> 800 <SEP> Gut, <SEP> Chemische <SEP> Reaktoren <SEP> Gibt <SEP> hochfeste, <SEP> teilweise <SEP> graphit-
<tb> 4 <SEP> Monate <SEP> (Chlorierungsöfen) <SEP> artige <SEP> Verbindung, <SEP> wo <SEP> Widerstandsfähigkeit <SEP> gegen <SEP> chemische
<tb> Angriffe <SEP> erforderlich <SEP> ist.
<tb> 



  3 <SEP> 1000 <SEP> Gut, <SEP> Chemische <SEP> und <SEP> Kern-Gibt <SEP> hochfeste, <SEP> dünne, <SEP> wenig
<tb> 4 <SEP> Monate <SEP> reaktoren <SEP> (Phosphor- <SEP> permeable, <SEP> partiell <SEP> graphitierte <SEP> Ver- <SEP> 
<tb> säureanlagen, <SEP> ,,Aircraft <SEP> bindungen, <SEP> wo <SEP> Widerstandsfähigbrazing <SEP> beds") <SEP> keit <SEP> gegen <SEP> chemischen <SEP> Angriff <SEP> und
<tb> Ein- <SEP> bzw. <SEP> Durchdringung <SEP> erforderlich <SEP> ist.
<tb> 



  4 <SEP> 1500 <SEP> Gut, <SEP> Herstellung <SEP> von <SEP> grossen, <SEP> Ergibt <SEP> hochfeste, <SEP> dichte, <SEP> dünne
<tb> 6 <SEP> Monate <SEP> halbpermanenten <SEP> For- <SEP> niedrigpermeable <SEP> Verbindungen,
<tb> men <SEP> für <SEP> den <SEP> Metall- <SEP> wo <SEP> Widerstandsfähigkeit <SEP> gegen <SEP> Meguss <SEP> talleindringung <SEP> bzw. <SEP> -durchdringung <SEP> wesentlich <SEP> ist.
<tb> 



  5 <SEP> 1000 <SEP> Gut, <SEP> Für <SEP> die <SEP> Herstellung <SEP> von <SEP> Gibt <SEP> hochfeste, <SEP> dünne, <SEP> niedrig-
<tb> 6 <SEP> Monate <SEP> Spezialformen, <SEP> wobei <SEP> permeable <SEP> Bindung.
<tb> die <SEP> zu <SEP> verbindenden <SEP> Ab- <SEP> 
<tb> schnitte <SEP> aus <SEP> Stoffen
<tb> sehr <SEP> feiner <SEP> Korngrösse
<tb> bestehen
<tb> 6 <SEP> 800 <SEP> Gut, <SEP> Wie <SEP> für <SEP> Bindemittel <SEP> Nr. <SEP> 3 <SEP> Wie <SEP> für <SEP> Bindemittel <SEP> Nr. <SEP> 3, <SEP> jedoch
<tb> 4 <SEP> Monate <SEP> auch <SEP> für <SEP> Anwendung <SEP> bei <SEP> niedriger
<tb> Temperatur <SEP> (-18 C, <SEP> 0  <SEP> F). <SEP> 
<tb> c) <SEP> = <SEP> Dreipunktbelastung, <SEP> Belastung <SEP> über <SEP> Verbindungsstelle.
<tb>

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Bindemittelmischung, enthaltend ein Harz der Resoltype und ein kohlenstoffhältiges Füllmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass sie etwa 40 bis etwa 75 Teile eines alkalisch katalysierten Phenolformaldehydharzes der Resoltype und etwa 60 bis etwa 25 Teile eines kohlenstoffhältigen Füllmaterials mit einer Teilchengrösse von 100% - 48 Maschen (0, 295 mm) aufweist.

2. Bindemittelmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Füllmaterial eine Teilchengrösse von wenigstens 95% - 200 Maschen (0, 0029 mm) aufweist.

3. Bindemittelmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Füllmaterial aus etwa 90 bis etwa 60% Graphitmehl und etwa 10 bis 40% Russ besteht.

4. Bindemittelmischung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Füllmaterial aus etwa 65% Graphitmehl und etwa 35% Russ besteht.

5. Bindemittelmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass höchstens 4 Teile Verdickungsmittel zugesetzt sind.

6. Bindemittelmischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel das Natriumsalz von Carboxymethyl-hydroxyäthyl-cellulose ist.

7. Bindemittelmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie maximal 10 Teile eines mehrwertigen Alkohols enthält.

8. Bindemittelmischung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrwertige Alkohol Glycerin ist.

9. Verfahren zur Verbindung von Kohlenstoffkörpern miteinander unter Verwendung einer Bindemittelmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die zu verbindenden Körper mit dem Bindemittel an der Zwischenfläche zusammenpresst, das Bindemittel bei einer Temperatur unterhalb seiner Verkokungstemperatur liegenden Temperatur härtet und dann die Verbindungstelle in einer im wesentlichen nicht-oxydierenden Atmosphäre zur Verkokung des Bindemittels auf eine oberhalb etwa 7000 C liegende Temperatur erhitzt.