DE1100535B

DE1100535B - Verfahren zur Herstellung kohlenstoffhaltiger Formkoerper

Info

Publication number: DE1100535B
Application number: DEU5705A
Authority: DE
Inventors: Lorne Bennet Alden; Frank Palmer Holloway
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1957-10-24
Filing date: 1958-10-24
Publication date: 1961-02-23
Also published as: LU36527A1; US2965931A; GB874253A; BE572287A; CH376889A; NL232532A; NL104811C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung kohlenstoffhaltiger Formkörper aus einer Mischung, die ein kohlenstoffhaltiges Material sowie ein kohlenstoff- und schwefelhaltiges Bindemittel enthält.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Hartmetallegierungen unter Verwendung eines Hochfrequenzstromes bekannt. Die Carbide enthaltende Metallmischung, die in Pulverform vorliegen muß, wird zuerst unter Druck gehalten und dann erst erhitzt. Die Herstellung von Kohleformkörpern aus einem kohlehaltigen Material, das in feinverteilter Form vorliegt, ohne Verwendung eines Bindemittels ist ebenfalls bekannt. ■ Jedoch wird die Formmasse zuerst zusammengepreßt und dann erst erhitzt. Hierbei tritt aber das Problem, das mit der vorliegenden Erfindung gelöst wird, nämlich die Vermeidung von Ablagerungen an kondensierten Kohlenwasserstoffen in der Presse, nicht auf. Schließlich wurde auch ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffmischungen beschrieben, bei denen als Bindemittel Pech oder eine teerige wäßrige Emulsion verwendet wird. Um die unbefriedigende Härtung der dabei auftretenden rohen ungehärteten Kohlenstoffkörper zu verbessern, wird der wäßrigen Emulsion Schwefel zugegeben. Damit soll erreicht werden, daß die Dichte durch einen verbesserten Kokswert des Peches in Folge Wasserstoffabspaltung und höherer Schrumpfung vergrößert wird.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird aber Schwefel aus einem ganz anderen Grund zugegeben. Die kohle- und schwefelhaltigen Bindemittel sollen nämlich einen Schmelzpunkt von 300° C oder weniger besitzen, weil gerade diese Temperaturgrenze es erlaubt, das Bindemittel zu schmelzen und in dem Kohleprodukt zu verteilen, bevor eine nennenswerte Wasserstoffabspaltung des Bindemittels stattfindet.

Es ist ferner auch ein Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Gegenständen unter Druck bekannt, bei dem man in eine feuerfest ausgekleidete Form eine Mischung von feinzerteilten kohlenstoffhaltigen Teilchen mit einem schmelzbaren und verkohlbaren Bindemittel einfüllt, das thermisch zersetzt werden kann, worauf man die Mischung in der Form einem Druck von etwa 316 kg/cm² aussetzt und durch die zusammengepreßte Mischung einen elektrischen Strom von etwa 77 A/cm² hindurchleitet. Dadurch wird die Mischung auf eine Temperatur erhitzt, bei der eine praktisch vollständige Verkohlung des Bindemittels erfolgt. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, innerhalb etwa 8 Minuten kohlenstoffhaltige Gegenstände herzustellen, für deren Herstellung man bisher 8 Wochen benötigte.

Bei diesem Verfahren entstehen aber aus dem Pech Verfahren zur Herstellung
kohlenstoffhaltiger Formkörper

Anmelder:

Union Carbide Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
V, St. v. Amerika vom 24. Oktober 1957

Lome Bennet Alden, Hyattsville, Md.,

und Frank Palmer Hollo way, Fostoria, Ohio (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

und bestimmten anderen Bindemitteln flüchtige Verbindungen, die sich auf der Presse, dem Stempel und anderen kalten Teilen der Form kondensieren, was das richtige Funktionieren der Vorrichtung verhindert oder stört. Manchmal können auch kleinere Explosionen erfolgen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Ansammlung von kondensierbaren flüchtigen Verbindungen in der Vorrichtung zu verhindern, die bei dem zuletzt beschriebenen Verfahren verwendet wird.

Es hat sich gezeigt, daß die Zugabe von feinverteiltem Schwefel zu dem Bindemittel oder der Ausgangsmischung Reaktionen zur Folge hat, die bei der Verfahrenstemperatur die Abscheidung von als Binder wirkendem Kohlenstoff schwach erhöhen und vor allen Dingen zur Bildung nichtkondensierender flüchtiger Gase beitragen, wodurch die Ansammlung von unerwünschten Verbindungen auf der Vorrichtung vermieden wird.

Das Verfahren zur Herstellung kohlenstoffhaltiger Formkörper aus einer Mischung, die ein kohlenstoffhaltiges Material sowie ein kohlenstoff- und schwefelhaltiges Bindemittel enthält und das unter Anwendung von Hitze, Druck und elektrischem Strom vor sich geht, besteht erfindungsgemäß darin, daß das kohlenstoffhaltige Bindemittel ein schmelzbares kohlenstoffhaltiges Material mit einem Schmelzpunkt nicht über 300° C enthält und man die geformte Mischung zusommenpreßt und gleichzeitig elektrisch auf eine

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Temperatur erhitzt, bei der der Schwefel und das schmelzbare kohlenstoffhaltige Material unter Bildung flüchtiger nichtkondensierender Verbindungen reagieren.

Vorzugsweise wird dem kohlenstoffhaltigen Bindemittel 3 bis 20 Gewichtsprozent Schwefel zugegeben.

Schwefel kann nicht bei allen kohlenstoffhaltigen Bindemitteln verwendet werden, sondern nur bei denjenigen, deren Schmelzpunkt nicht wesentlich oberhalb 300° C liegt. Diese Temperaturgrenze gestattet, das Bindemittel zu schmelzen und in der kohlenstoffhaltigen Masse zu zerteilen, bevor der Schwefel das Bindemittel zu stark dehydriert. Aus diesem Grunde können Bindemittel, wie Kohle und Koks, die einen hohen Schmelzpunkt besitzen, für das vorliegende Verfahren nicht zusammen mit Schwefel verwendet werden. Geeignete Bindemittel sind Steinkohlenteerpech, Steinkohlendepolymerisationspech und Holzpech vom obenerwähnten Schmelzpunkt.

Ferner wurde festgestellt, daß bei der Durchführung des eingangs "beschriebenen Verfahrens die Chargenzahl der mit Pech gebundenen Mischungen, die ohne Reinigung der Preßvorrichtung verarbeitet werden können, vom Gewicht des Produktes abhängt. In Abwesenheit von Schwefel in der mit Pech gebundenen Mischung ergeben bereits ein oder zwei 90,6-kg-Beschickungen, die zur Herstellung von vier oder fünf 178-127 mm großen Blöcken ausreichen, genügend Kondensat, um die ganze Fläche in der Nähe der Form zu bedecken. Bei Verwendung von Schwefel und Pech gemäß der Erfindung können dagegen über dreitausend derartige Blöcke, entsprechend einem Gewicht von 20 385 kg Mischung, ohne Reinigung der äußeren Teile der Presse verarbeitet werden.

Es wurden zahlreiche Versuche durchgeführt, bei denen die üblichen Mischungen durch Zugabe von Schwefel modifiziert und Formgegenstände daraus hergestellt wurden. Dabei wurden hauptsächlich Gegenstände aus zwei in ihrer Grundzusammensetzung ähnlichen Mischungen vorbereitet, wobei nur eine Mischung Schwefel enthielt. Beide Mischungen setzen sich aus »kalzinierten. Bestandteilen«, Petroleumkoks unterschiedlicher Teilchengröße und einem Steinkohlenteerpech vom Schmelzpunkt 80° C als Bindemittel zusammen.

	Zusammensetzung der Mischung	Gewichts	Bindemittel	Sch-wefel
	kalzinierte Bestandteile	prozent	Gewicht der kalzi nierten Bestandteile	nichts
Mischung	Gewichts	Koks B*		3
	prozent	75	Pech	nichts
	Koks A*	75	15	3
I	25	50	15
II	25	50	15
III	50	15
IV	50

55

* Teilchengröße von:

Koks A = 0,4 bis 0,8 mm

Koks B = 55 % gehen durch ein Sieb der lichten Maschen- , •weite 0,074 mm; 45% -werden von einem Sieb der lichten Maschen-weite von 0,074 mm zurückgehalten.

Für die Versuche wurde eine runde Scheibe von 32,25 mm Durchmesser und 15,8 mm Dicke und ein rechteckiger Körper von 228,6-114,3-63,5 mm Größe hergestellt. Beim Verarbeiten der Mischungen I und III, die keinen Schwefel enthielten, entwickelten sich schwere dunkle, kondensierbare Dämpfe. Aus den Schwefel enthaltenden Mischungen bildeten sich unter gleichen Bedingungen nur leichte Dämpfe, die nicht kondensierten. Die scheinbare Dichte der aus schwefelhaltigen Mischungen hergestellten Gegenstände war nur etwas größer als die der aus den üblichen Mischungen erzeugten Gegenstände, was darauf hinweist, daß der größte Teil des Schwefels während der Verarbeitung durch Reaktion mit den anderen flüchtigen Bestandteilen des Pechbindemittels entwich. Beispielsweise betrug die scheinbare Dichte eines aus der Mischung I hergestellten rechteckigen Körpers 1,772 g/cm³, während sie für den unter ähnlichen Bedingungen aus der Mischung II hergestellten gleichen Körper eine Dichte von 1,738 g/cm³ aufwies. Die Biegefestigkeit des aus der Mischung I hergestellten rechteckigen Körpers in Längsrichtung betrug kg/cm², während der entsprechende Wert eines gleichen Körpers aus der Mischung IV 271 kg/cm² war.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung kohlenstoffhaltiger Formkörper aus einer Mischung, die ein kohlenstoffhaltiges Material sowie ein kohlenstoff- und schwefelhaltiges Bindemittel enthält unter Anwendung von Hitze, Druck und elektrischem Strom, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Bindemittel ein schmelzbares kohlenstoffhaltiges Material mit einem Schmelzpunkt nicht über 300° C enthält und man die geformte Mischung zusammenpreßt und gleichzeitig elektrisch auf eine Temperatur erhitzt, bei der der Schwefel und das schmelzbare kohlenstoffhaltige Material unter Bildung flüchtiger, nicht kondensierender Substanzen reagieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kohlenstoffhaltige Bindemittel mit 3 bis 20 Gewichtsprozent Schwefel verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als kohlenstoffhaltiges Bindemittel Steinkohlenteerpech, Steinkohlenteerdepolymerisationspech oder Holzpech verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als kohlenstoffhaltige Teilchen kalzinierten Koks verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Koks verwendet wird, dessen Teilchen zu mindestens 50 Gewichtsprozent einen Durchmesser von weniger als 0,074 mm besitzen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nt. 1 004 364;
deutsche Patentschriften Nr. 750 502, 969 619.