DE1671016C3 - Verfahren zum Herstellen von dichten Feinkorngraphitkörpern - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntni-. zugrunde, daß nach dem erfind'.mgsgemäßen Verfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- hergestellte Graphitkörper eine durch das Zusammenstellen von dichten Feinkorngraphitkörpern, gemäß 35 wirken der vorgeschlagenen Maßnahmen bedingte sehr dem aus einem gröberen und einem feineren Kohlen- kleine Permeabilität aufweisen. Der Vorteil der Erstoffpulver, Furfurylalkohol als Bindemittel, einem findung besteht insbesondre darin, daß die geringe Plastifizierungsmittel auf der Basis der Polysaccharide Permeabilität der Graphitkörper ohne zusätzliche sowie einem Härter ein grüner Körper geformt wird, Imprägnierschritte erreicht wird, der soi'ann ausgehärtet, carbonisiert und graphitiert 40 Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird. besteht das Kohlenstoffpulver zu wenigstens 92% au>

Ztim Herstellen von feinkörnigen Graphitkörpern Petrolkoks, die Restmenge aus Ruß und/oder Graphit, ist es bekannt, körnige und pulverförmige kohlen- Als besonders geeignetes Plastifizierungsmittel hat sich stoffhaltige Stoffe, wie Petrolkoks, Ruß und Graphit, Methylhydroxyäthylcelluiose mit dem Substitutionsmit einem carbonisierbanen Bindemittel, wie Stein- 45 grad 2 erwiesen. Nach einer weiteren bevorzugten kohlenteerpech, Phenolformaldehydharz und Furan- Ausführung werden dem Gemisch 6 bis 8 °/„ Teer oder harz, zu mischen, das Gemisch auf Block- oder Pech zugesetzt.

Strangpressen zu formen und die Formkörper auf eine Zum Herstellen von feinkörnigen Graphitkörpern

Temperatur von etwa 2800° C zu erhitzen. Das Er- werden Kohlenstoffpulver, Furfurylalkohol, Methylhitzen der Formkörper erfolgt im allgemeinen in zwei 5° hydroxyäthylcellulose und ein Säurehalogenid oder Phasen, wobei in der ersten sich bis auf etwa 1000⁰C Metallhalogenid in bekannter Weise gemischt und erstreckenden Phase das Bindemittel pyrolisiert und das Gemisch anschließend bei einer Temperatur von die Porenstruktur des Körpers gebildet wird. Es ist etwa 10 bis 25°C auf Gesenk-, Strang-oder Schneckenbekannt, bei der Pyrolyse entstandene Porosität von pressen zu Körpern geformt. Die Aushärtung des Graphitkörpern durch Imprägnieren mit Pechen und 55 Furfurylalkohol erfolgt bei Zimmertemperatur wähhärtbaren Kunstharzen und Carbonisieren der Im· rend 2 bis 6 Tagen. Anschließend können die Formprägniermittel durch Erhitzen auf etwa 800 bis 1000⁰C körper bei 60 bis 120⁰C einige Stunden nachgehärtet zu verringern und die Dichtigkeit der Körper gegen werden, bevor sie in üblicher Weise carbonisiert und Gase und Flüssigkeiten zu verbessern. Die bekannten graphitiert werden. Die erfindungsgemäß hergestellten Verfahren sind insoweit nachteilig,- als zum Ein- ^6o Formkörper weisen neben der hohen Dichtigkeit stellen einer hinreichend kleinen Permeabilität das eine sehr gleichmäßige Struktur sowie eine hohe Imprägnieren und anschließende Carbonisieren der Festigkeit auf.

Imprägniermittel mehrmals zu wiederholen ist, im Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele

allgemeinen etwa 2- bis 5rnal. näher erläutert.

Zur Verringerung der Anzahl der notwendigen «5 Beispiel 1

Imprägnierscliritte ist vorgeschlagen worden, Graphitpulver, gegebenenfalls mit Zusätzen von Kokspulvern Eine Mischung aus Petrolkoks mit 50 Gewichtsmit Furfurylalkohol und einem geeigneten die Poly- prozent Grobkorn 60 bis 200 μηι, 25 Gewichtsprozent

Feinkorn 0 bis 25 μπι, 1,5 Gewichtsprozent Benzoylcliiürid und 23,5 Gewichtsprozent Furfurylalkohol

■ ι Celluloseäther (Verhältnis 83: 12) wurde in einem Knetmischer bei 20⁰C plastifiziert. Die preßfähige Masse ist anschließend mit einer evakuierbaren Strangpresse zu Rohren der Abmessungen 150/100 mm Durchmesser und 90/60mm Durchmesser mal 1500mm

\ erarbeitet worden. Nach einer zweitägigen Verhärtung bei Zimmertemperatur sind die Rohre bei 8(i C 12 Stunden nachgehärtet worden. Schließlich wurden die Formkörper bei 1000^cC ± 50⁰C carboniicrt und dann bei 2800°C ± 100⁰C graphitiert.

Die fertigen Körper wiesen neben einer sehr gleichmäßigen Sliuktur folgende Daten auf:

Rohdichte 1,70 g/cm³,

Permeabilitätskoeffizient 5 · 10~³cm²,
Biegefestigkeit 300 kp/cm² (in Preßrichtung) und spezifischer elektrischer Widerstand 9,1 Ω mm²/m (ebenfalls in Preßrichtung).

20

B e i s ρ i e i 2

lis wurde· eine Preßmischung aus 49,2% Petrolkoks

■ ü einer Körnung von 40 bis ICO μπι, 14,7% Petrolkoks

i:i einer Körnung von 0 bis 25 am, 5% Graphit in einer Körnung von 0 bis 10 μπι, 8% Teer, 21,5% l'iirfurylalkoho! ί Celluloseäther (Verhältnis 90: 10) und I₁O¹Vn Benzolsulfonsäiirechiorid verwendet. Aus dieser Masse wurden mit Hilfe einer Vakuumschnekkenpresse Rohre der Abmessungen 74/41 mm Durchmesser, 49/25 mm Durchmesser und 18/9 mm Durchmesser und 800 mm strukturfehierfrei gepreßt. Man erhielt hierbei nach der Carbonisierung und GraphitierungFormkörpermit einer Rohdichte von 1.72g/cm^;l, einem Permeabilitätskoeffizienten von 3 · 10"' cm^a/s, einer Biegefestigkeit von 400 kp/cm² (parallel zur Preßrichtung) und 200 kp/cm² (senkrecht zur Preßrichtung). Der spezifische elektrische Widerstand betrug 9,411 mm²/m (parallel) und 20i2mm²/rTS fsenkrecht).

Beispiel 3

Es wurde eine grüne Mischung aus 4-4,8 % Petrolkoks 40 bis 75 μπι, 17,8% Petrolkoks 0 bis 25 μπι, 5% Graphit 0 bis ΙΟμίη, 6% Hartpech, 25,2% Furfurylalkohol + Celluloseäther (Verhältnis 92 : 8) und 1,2% Eisen(lll)-chlorid verwendet. Es wurden hieraus Rohre mit einer Schneckenstrangpresse mit den Mafien 34/23 mm Durchmesser gepreßt. Die carbonisierten Rohre hatten eine Rohdichte von 1,82 g/cm³, der Permeabilitätskoeffizient betrug 7-10-⁰Cm²Zs. die Biegefestigkeit 500 kp/cm² (parallel), der spezifische elektrische Widerstand 8.5 Ω nini'/m (längs) und 10Ω mm²/"! (quer).

Claims (3)

1 2 iiierisation dt:, Furfurylalkohol* bewirkenden Kalafy- Paientansprüclne: sators, wie Salpetersäure öder Oxalsäure, zu mischen. das Gemisch in bekannter Weise zu formen und die

1. Verfahren zum Herstellen von dichten Fein- Formkörper nach einer Härtungsbehandlung im korngraphitkörpern, gemäß dem aus einem grö- S Temperaturbereich zwischen etwa 50 und 180'C zu beren und einem feineren KohlenstofTpulver, carbonisieren und zu graphitieren. Es ist weiterhin Furfurylalkohol als Bindemittel, einem Plastifi- bekannt, zur Verbesserung der Bildsamkeit der grünen zierungsmittel auf der Basis der Polysaccharide Mischung Methylcellulose zuzusetzen. Nach diesem sowie einem Härter ein grüner Körper geformt Verfahren hergestellte Graphitkörper weisen außerwird, der sodann ausgehärtet, carbonisiert und io gewöhnlich konstante Eigenschaften auf, ihre Pergraphitiert wird, gekennzeichnet durch meabilität ist jedoch so groß, daß für eine hinreichende die Kombination folgender Merkmale: Dichtigkeit wenigstens eine zusätzliche Imprägnierung

a) das Kohlenstoffpulver set:.t sich zu 28,6 bis notwendig ist.

33,7 Teilen aus einer Fraktion 0 bis 0,025 mm Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

und zu 71,4 bis 66,3 Teilen aus einer Fraktion 15 gründe, gegen Gase und Flüssigkeiter undurchlässige

0,04 bis 0.2 mm zusammen: feinkörnige Graph'itkörper ohne jeden Imprägnier-

b) der.Furfurylalkohol enthält als Zusatz 4 bis schritt herzustellen. Zur Lösung der Aufgabe schlägt die 15^fl/₀ Methylhydroxyäthylcelluiose als Plastifi- Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Ar' zierungsmittel; ' vor, das gekennzeichnet ist durch die Kombination

c) der Häner besteht aus bei Temperaturen von 20 folgender Merkmale:

20 bis 50°C hydrolysierenden Säurehalogeni- _{a) Dai} Kohlenstoffpuher se.zt sich zu 28,6 hi

den oder Metallhalogenide^ 33 ₇ j_cj|_{en aus} einer Fraktion 0 bis 0.025 mm um'

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zu'66,3 bis 71.4 Teilen aus einer Fraktion O.ozcichnet, daß der Anteil an Petrolkoks im Kohlen- ._nj_s q η _{mm zusam}men;

stoffpuher zu mindestens 92°/,, gewählt wird. 25 _{b) dcr} Furfurylalkohol enthält als Zusatz 4 bis 15",,

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2. dadi rch Methylhydroxyäthylcelluiose als Plastinzieruru— gekennzeichnet, daß dem Gemisch 6 bis 8 °/₀ Teer mittel'

oder Pech zugesetzt werden. _{c) der H}"_{ärtcr bestent aus} bei Temperaturen \..n

20 bis 50^ΊC hydroiysierenden Säurehalogenidu:

³⁰ oder Metallhalogenide!!.