Verfahren zur Herstellung von geformten kohlehaltigen Gegenständen. Die Erfindung obezieht sich auf die Her stellung geformter Gegenstände durchErhitzen von Mischungen pulverförmiger fester Teilchen, zum Beispiel solcher aus Graphit, Koks, Kohle und dergleichen und kohlenstoffhaltiger Binde mittel, wie zum Beispiel Pech, Teer und der gleichen.
Zur Herstellung derartiger Gegenstände ist man bisher im allgemeinen derart verfahren, dass man das zum Beispisl aus Koksteilchen und Pech bestehende Ausgangsgemisch mit Hilfe einer hydraulichen Presse oder durch Ausstossen aus Matrizen in gewünschte Form brachte, die geformten Gegenstände in Kohle staub oder Koksstaub einbettete und sie zwecks Zersetzung und Verkokung des Bindemittels einer allmählich fortschreitenden vorsichtigen Erwärmung unterwarf. Nach erfolgter Zerset zung des Bindemittels wurde die Erwärmung unter langsamer Steigerung der Temperatur fortgeführt, zum Beispiel bis zur weitgehenden oder vollständigen Graphitierung des Produk tes.
Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, dass vielfach unbrauchbare oder minderwertige Gegenstände, zum Beispiel solche, welche zu grosse Porosität oder Rissbildungen oder De formationen aufweisen, erhalten werden.
Bei Versuchen der Anmelderin, geformte kohlehaltige Körper durch Erhitzen von DZi- schungen pulverförmige Teilchen, zum Beispiel solcher aus Graphit und passender Mengen von Bindemitteln, zum Beispiel von Pech oder Teer herzustellen, hat sich gezeigt, dass bei Durchführung des sogenannten Backprozesses die Körper infolge der Gasentwicklung mehr oder weniger porös wurden, sich aufblähten und vielfach unerwünschte Deformation zeigten.
Das Studium der bei Durchführung des Backprozesses sich abspielenden Vorgänge führte die Anmelderin zur Anwendung eines Verfahrens, welches es ermöglicht, das uner wünschte Porigwerden und Anschwellen der Masse, sowie das Auftreten unerwünschter Deformationen zu verhindern.
Dieses Ziel wird zum Beispiel dadurch er reicht, dass man mittelst mechanischen Gegen- druckes den während der Gasentwicklungs- periode auftretenden Expansionskräften ent gegenwirkt. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass man das Backen der geform ten Körper in passenden Formen von genü gender Druckfestigkeit vornimmt und hierdurch die geformte Masse unter einem ständigen, das Aufblähen derselben oder Deformationen derselben verhindernden Druck hält.
Hierbei kann man Vorsorge treffen, dass die entwickel ten Gase aus der Form entweichen können, zum Beispiel durch die schmalen Zwischen räume zwischen dem Pressstempel und den anschliessenden Formwandungen oder dadurch, dass man die Form oder den Pressstempel oder beide ganz oder zum Teil aus porösem gasdurchlässigem Material herstellt oder da durch, dass man besondere feine Öffnungen in der Form vorsieht, durch welche die ent wickelten Gase entweichen können. Selbst verständlich müssen in aller) Fällen die Formen derart ausgebildet sein, dasstrotz Ermöglichung des Gasabganges die Expansionsbewegung der festen Masse unter allen Umständen verhin dert wird.
In Ausübung der Erfindung kann man zum Beispiel derart verfahren; dass man eine innige Mischung von zum Beispiel 80% ge- pulvertem Graphit und 20% Hartpech bei einer Temperatur von etwa 250 0 C in eine Stahlform presst und den Stempel so einstellt, dass die Masse in der Form unter passendem Pressdruck gehalten wird.
Hierauf wird die Form mit ihrem Inhalt dem Backprozess un terworfen, das heisst auf Temperaturen gebracht, bei welchen das Pech zersetzt beziehungsweise verkohlt wird. Diese Temperatur liegt im allgemeinen etwa bei dunkler Rotglut. Wäh rend die im Verlaufe der Zersetzung des Peches sich bildenden Gase aus der Form entweichen, wird die feste Masse infolge des vorhandenen mechanischen Gegendruckes in ihrer ursprün- lichen Gestalt gehalten, so dass schädliche Aufblähungen, Deformationen, Rissbildungen und dergleichen nicht stattfinden können.
Nachdem der Zersetzungs- und Verkokungs- vorgang beendet ist und Gasentwicklung nicht mehr stattfindet, kann der Backprozess unter- blochen und der Gegenstand aus der Form entfernt werden.
Ist man zum Beispiel ausgegangen von einer Mischung, welche 80% Graphit und 20 % Hartpech enthält,
so wird der aus dein Backprozess hervorgehende Gegenstand neben der ursprünglich vorhandenen (3'rr-aphitmerrge nur noch die aus dein Pech durch Verkokung gebildete Kohle enthalten, so dass der Prozent gehalt des Graphits nunmehr mehr als 800;"o beträgt.
Derartig hergestellte Gegenstände be sitzen bereits bei Beendigung des Backprozesses sehr gute Eigenschaften mit Bezug auf Stärke und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchungen, Einwirkung von Flüssig keiten und dergleichen und eine für viele elektrische und elektrochemische Zwecke aus reichende Leitfälligkeit. Man kann ihre Eigen schaften, insbesondere mit bezug auf Dichte und elektrische Leitfähigkeit aber noch dadurch erheblich verbessern, dass matt sie einer wei tem Erhitzung auf höhere Temperaturen, Dirn Beispiel bis auf 1000 0 und höher unterwirft.
Bei diesem Erhitzungsprozess erfolgt eine Kon traktion und hiermit eine Erhöhung der Dichte, während anderseits eine Graphitierung der durch Verkokung des Bindemittels entstande nen Kohle stattfindet. Man kann den Gra- phitier-ungmprozess bis zum gewünschten Grad, gegebenenfalls so weit fortsetzen, dass als Endprodukt ein praktisch 100 % iger Graphit- körper erhalten wird.
Durch die Nacherhitzung der erfindungs gemäss unter Anwendung von mechanischem Gegendruck gebackenen Gegenstände kann man zu Erzeugnissen gelangen, welche mit Bezug auf mechanische Eigenschaften, Dichte und elektrische Leitfähigkeit im Handel be findliche Erzeugnisse übertreffen, und zwar unter weitgehender Vermeidung von Fehl bränden, da die bei dem Backprozess in Form gehaltenen Gegenstände auch bei dem darauf folgenden unter Kontraktion verlaufenden Graphitierungsvorgang unter Deformationen, Rissbildungen und dergleichen nicht zu leiden haben.
Der als Ausgangsstoff verwendete Graphit kann zum Beispiel in einem besonderen Ver- fahren durch Graphitieren von Kohle naeh üblichen Methoden hergestellt werden.
Man kann zurr Beispiel auch derart vor gehen, dass man als Ausgangsstoff Kokspulver, Kohlepulver oder dergleichen verwendet. Hier bei wird zum Beispiel derart verfahren, dass eine Mischung von Kokspulver mit einem passenden Zusatz eines kohlenstoffhaltigen Bindemittels in der oben beschriebenen Weise in Form gepresst und in der Form zwecks Zersetzung und Verkokung des Bindemittels gebacken werden.
Die hierbei entstehenden aus der angewendeten Kohle und der aus dem Bindemittel entstandenen Kohle zusammenge setzten Körper besitzen nach Entfernung der selben aus der Pressform bereits eine bemer kenswerte mechanische Stärke und Festigkeit, sowie eine erhebliche Widerstandsfähigkeit gegen den Einfluss von Flüssigkeiten und der gleichen, so dass sie bereits in dieser Form für manche Anwendungszwecke mit gutem Et-folg brauchbar sind. Durch weitere Er hitzung zum Beispiel auf Temperaturen von 1000 und mehr kann man diese Körper mehr oder weniger weitgehend, gegebenenfalls voll ständig kraphitieren und hierdurch ihre Eigen schaften, insbesondere mit Bezug auf elek trische Leitfähigkeit verbessern.
Auch in diesem Falle gelangt man zu ausgezeichneten Pro dukten unter Vermeidung der oben erwähnten Nachteile der Deformation, Rissbildung usw.
Schliesslich kann man das Verfahren mit Erfolg auch in solchen Fällen anwenden, bei welchen kohlefreie oder kohlearme pulverför mige Ausgangsstoffe mit Hilfe kohlenstoff haltiger Bindemittel, wie Pech, Teer usw., in feste geformte Körper übergeführt werden sollen.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, ge formte Gegenstände aus Kohle beziehungs weise Graphit unter Vermeidung unerwünschter Porenbildung, Rissbildung und Deformationen herzustellen und im übrigen die Eigenschaften der Gegenstände dem gewünschten Verwen dungszweck genau anzupassen.
Für manche Anwendungszwecke genügt es zum Beispiel, wenn die Gegenstände eine gute mechanische Festigkeit und Stärke be sitzen, dass sie eine Oberfläche besitzen, wel che Erosisonswirkungen zu widerstehen ver mag; zum Beispiel der Einwirkung von .. Waschflüssigkeiten und dergleichen, bei wel chen es aber nicht von Wichtigkeit ist, dass sich dieselben durch ausgezeichnete Leitfähig-. keif für den elektrischen Strom auszeichnen.
Derartige Gegenstände können erfindungsge- gemäss hergestellt werden unter Verzicht auf den schwierig durchzuführenden und lange Zeit in Anspruch nehmenden Prozess der Nacherbitzung auf hohe Temperaturen, zum Beispiel 1000 und mehr oder zum Beispiel derart, dass man den Prozess der Nacherhitzung erheblich abkürzen oder unter Verzicht auf die Anwendung besonders hoher Temperaturen durchführen und trotzdem Produkte erzielen kann, welche für gewisse Anwendungszwecke ausgezeichnete Eigenschaften besitzen.
Das Verfahren eignet sich unter anderem zur Herstellung von Graphit beziehungsweise Kohlekörpern für elektrotechnische und elek trochemische Zwecke, wie zum Beispiel Elek troden, Dynamobürsten, ferner von Kontakt materialien, Kohleplatten, Dachziegeln etc.