DE1930713A1 - Process for the production of carbon molded bodies - Google Patents

Process for the production of carbon molded bodies

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DE1930713A1 DE19691930713 DE1930713A DE1930713A1 DE 1930713 A1 DE1930713 A1 DE 1930713A1 DE 19691930713 DE19691930713 DE 19691930713 DE 1930713 A DE1930713 A DE 1930713A DE 1930713 A1 DE1930713 A1 DE 1930713A1
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Description

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Kureha Kagaku Kogyo Kabiishiki Kaisha, Tokyo, JapanKureha Kagaku Kogyo Kabiishiki Kaisha, Tokyo , Japan

Verfahren zum Herstellen von KohleformkörpernProcess for the production of carbon molded bodies

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Kohleformkörpern mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit .The invention relates to a method for producing carbon molded bodies with excellent mechanical strength .

Kohleformkörper werden im allgemeinen dadurch hergestellt, dass Körner- oder Pulveraggregate aus Koks mit Pechen oder Kunstharzen als Bindemittel vermischt, werden, die. Mischung durch Extrusion oder Giessen in die erwünschte Form gebracht wird und anschliessend die geformte Mischung bei einer Temperatur von etwa 1000 C in einer nichtoxidierenden Atmosphäre gesintert wird. Zum Herstellen von Elektroden, Kollektorbürsten oder dergleichen \\rerden die gesinterten Kohlekörper dann bei Temperaturen von 2500 C und mehr nochmals wärmebehandelt, um sie zu graphitieren. Die graphitierten Materialien werden entweder so, wie sie sind, verwendet oder zur Anpassung an den Verwendungszweck in verschiedener Weise weiter bearbeitet.Charcoal moldings are generally produced by that granules or powder aggregates of coke are mixed with pitches or synthetic resins as binders. mixture is brought into the desired shape by extrusion or casting and then the shaped mixture at a temperature of about 1000 C in a non-oxidizing atmosphere is sintered. For the production of electrodes, collector brushes or the like, the sintered carbon bodies are grounded then heat-treated again at temperatures of 2500 C and more, to graphitize them. The graphitized materials are either used as they are or for Adaptation to the intended use further processed in various ways.

Kohleformkörper wie Elektroden haben in vielen Industriezweigen eine weite Anwendung gefunden, was dazu geführt hat, dass ihre Fabrikation heute in Grossbetrieben durchgeführt wird. Der Grund für das weite Anwendungsgebiet von Kohlekörpern ist darin zu sehen, dass sie verschiedene· ausgezeichnete Eigenschaften besitzen, obgleich sie auch noch einige Nachteile aufweisen.Carbon moldings such as electrodes have been used in many branches of industry found a wide application, which has led to their production being carried out in large companies today. The reason for the wide field of application of carbon bodies is to be seen in the fact that they have various excellent properties, although they also have some disadvantages exhibit.

Ein Nachteil der Kohleformkörper besteht z.B. darin, dass sie zerbrechlich sind und eine geringe mecluinische Festigkeit auf-A disadvantage of the carbon moldings is, for example, that they are fragile and have a low mechanical strength.

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ν BAD ORIGINALν BAD ORIGINAL

weisen. Da sie aussercera in der oben beschriebenen Iveise hergestellt ve irden., wird, in den liörpax-n nicht nur während der Formgebung, sondern auch noch, während der Sinterung leicht Schaum gebildet, was eine Vei-flüclrsigung und damit einen Verlust beträchtlicher Mengen an Bindemittel zur Folge hat, so dass es scliwieri^ ist, Kürper hoher Dichte zu erhalten. Obgleich Kohlenstoff selbst an sich ziemlich gute mechanische Eigenschaften besitzt, ist es schwierig, einen geeigneten Fabrikationsprozess zu finden, bei dessen Anwendung auch die Endprodukte diese guten Eigenschaften aufweisen."point. Since they are also produced in the manner described above ve earthen., will, in the libodax-n not only during the Shaping, but also still slightly during sintering Foam is formed, which is a liquid and thus a Loss of considerable amounts of binding agent as a consequence, so that it is difficult to obtain bodies of high density. Although carbon itself has fairly good mechanical properties, it is difficult to find a suitable one To find the manufacturing process, and when it is used, the End products have these good properties. "

Obgleich diese Schwierigkeiten in manchen Fällen durch Auswahl "der Rohmaterialien und durch Verbesserung der Fabrikax tionsprozesse, beispielsweise bei der Herstellung von Formkörpern geringer Grosso odor von Spezialartikeln, beseitigt werden können, sind sie insbesondere für den Fall der Herstellung grosser Formkörper oder für diejenigen Fälle noch nicht beseitigt, in denen aus wirtschaftlichen Gründen die Kosten niedrig gehalten werden müssen. Es ist daher immer noch schwierig, Kohleformkörper mi"»; ausreichender mechanischer Festigkeit herzustellen.Although these difficulties in some cases by choice "of the raw materials and by improving the factory ax tion processes, for example in the production of molded articles of low gross odor of special items, eliminated they are especially useful in the case of manufacture large moldings or not yet eliminated for those cases in which, for economic reasons, the Costs need to be kept low. It is therefore still difficult to use carbon moldings with sufficient mechanical properties Establish strength.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der· beschriebenen Nachteile ein Verfahren anzugeben, das einfach und billig technisch, durchgeführt werden kann und zu KohJLeformkörpern mit hoher mechanischer Festigkeit führt.The invention is therefore based on the problem of avoiding of the disadvantages described indicate a method that can be carried out technically simply and cheaply and molded carbon bodies with high mechanical strength leads.

Die Erfindung besteht darin, dass eine pechartige Masse durch Schmelzspinnen versponnen und das versponnene Material durch Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre uA~ schrnelzbar gemacht wird und dass das unschmelzbar gemachte Fasermaterial mit einer Mischung aus einem Körner- oder Pulveraggregat sowie einem Bindemittel aus einem Pech oder einem Kunstharz vermischt und die gesamte Masse dann in die erwünschte Form gebracht und aixschliessend verkohlt wird.The invention consists in that a pitch-like mass spun by melt spinning and the spun material by heat treatment in an oxidizing atmosphere, etc. is made meltable and that the infusible fiber material with a mixture of a grain or Powder aggregate and a binder from a pitch or a synthetic resin mixed and then the entire mass into the brought to the desired shape and then charred.

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Ein wesentlichem Merkmal der !Erfindung besteht i;i der Verwendung des oben erwähnter«, unschnielzb-ar g&;r,ccLtc-n Fasermaterials, welches aus Pecher, erhalten wird, als Vcrsteifungsmaterial für äie Kohleformkörper und in dem dadurch erzielten Vorteil * An essential feature of the invention consists in the use of the above-mentioned, unscrewed fiber material, which is obtained from pitch, as a stiffening material for a shaped carbon body and in the advantage achieved thereby *

Das versteifende Faseriuaterial geinäss der !Erfindung wird dadurch hergestellt, dass man zunächst; Peche durch Sclinielzspinnen verspinnt die ' ) gut verspiniibar sind, Z) nach dem Verspinnen leicht unschmelzbar gemacht'werden können und 3) gut verkoiilbar sind.The stiffening fiber material according to the invention is produced by first; Pitch spun by Sclinielzspinnen which ' ) are easy to spin, Z) can be easily made infusible after spinning and 3) are easy to collapse.

Es gibt eine grossc Anzahl von gut verspinnbaren Pechen, doch können diese nur daiia erf indungsgoinass angewendet werden, wenn sie auch die oben genannten oi{;c;ischc-.f:L-r. 2) und '_)) besitzen. Ein gut geeignetes Material is rerrolasphalt, wohingegen normaler reiner Asphalt oder ^tfclasener Asphalt in. Ur- , zustand für die Zwecke der Erfindung nicht {jeeignet sind, wenn sie nicht derart vorbehandelt werden, dass sie gleichzeitig auch die anderen oben erwähnten Eigenschaften erhalten.There are a large number of well-spinnable pitches, but these can only be used in the invention if they also include the above-mentioned oi {; c; ischc-.f: Lr. 2) and '_)) own. A very suitable material is rerrolasphalt, whereas normal pure asphalt or tfclasener asphalt in its original state are not suitable for the purposes of the invention if they are not pretreated in such a way that they also receive the other properties mentioned above at the same time.

Im allgemeinen sind Peche ir.it den oben angegebenen drei !Eigenschaften solche organische Verbindungen, die kondensierte polycyclxsclie Aroaate und/oder al Acyclische Verbindungen als Hauptbestandteil enthalten, vr^cL zw£.r ^-L. schwarze oder dunkelbraune Peche mit einem Kohlenstofi'jehclt von £K>C und mehr, wenn man auf^ die Gesamtn^enge an Xch.lenstG.Tf und "(lasserstoff bezieht, und mit einem initiieren. Mole-lculargev.'iciit von 400 und mehr, geT messen nach, dex· Rast-Methode mit Kar-.jier als Lösungsmittel. Ea kann sich jedoch auch um selche pechartigen oder harzartigen Stoffe handeln, die man aus dc~ Hydrierung von kondensierten polycyclischen Aromaten erhält, welche durch pyroly— tische Zersetzung oder Wärmec-ehan.dlung bei hoher Temperatur aus irgendeiner beliebigen■Kohlenwasserstoffverbindung hergeatellt wird und cie einen Erweichungspunkt von 30 C und mehr,In general, pitches with the three properties given above are organic compounds which contain condensed polycyclic compounds and / or acyclic compounds as the main constituent, vr ^ cL between r ^ -l. black or dark brown pitches with a carbon junction of £ K> C and more, if one refers to ^ the total n ^ close to Xch.lenstG.Tf and "(lasserstoff, and with an initiate. Mole-lculargev.'iciit of 400 and more, ge t measure after dex · locking method with Kar-.jier as a solvent. However, Ea may be, also to selche pitchy or resinous substances obtained from dc ~ hydrogenation of condensed polycyclic aromatic compounds represented by pyrolytic table decomposition or heat treatment at high temperature is produced from any hydrocarbon compound and has a softening point of 30 C and more,

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

eine Schinelzviskosität von 0,4 Poise und mehr innerhalb des bei der Formgebung eingestellten Temperaturbereichs und eine CaTbonisierungsausbeute von 70$ und mehr aufweisen, wobei unter," Carbonisierungsausbeute die Ausbeute bei der Carbonisierung des Fasermaterials verstanden wird. «a Schinelz viscosity of 0.4 poise and more within the have a temperature range set during molding and a carbonization yield of $ 70 and more, with under, " Carbonization yield is understood to mean the yield in the carbonization of the fiber material. «

Zum Verspinnen dieser Peche wird ein Schmelzspinnverfahren angewendet, welches das Extrusionsspinnen und das Zentrifugalspinnen umfasst. Beide Spinnarten sind für den erfindungsgemässen Zweck geeignet. .A melt spinning process is used to spin this pitch applied, which includes extrusion spinning and centrifugal spinning. Both types of spinning are for the inventive Purpose suitable. .

Nach Beendigung des Verspinnens .'besitzt das Fasermaterial die gleiche Erweichungstemperatur wie sein Rohmaterial, was zur Folge hat, dass eine Behandlung zum Unschmelzbarmachen notwendig wird, um seine Form zu erhalten, d.h. um ein Schmelzen beim späteren Erwärmen zu verhindern. :JSine derartige Behandlung ist allgemein eine Oxidation des Fasermaterials in einer oxidierenden Atmosphäre. Das Fasermaterial wird beispielsweise bei einer Temperatur von weniger als 100 C in ozonhaltiger Luft behandelt und dann \ireiter in Luft wärmebehandelt, indem die Temperatur schrittweise bis auf etwa 260 C erhöht wird, wodurch zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden. In den meisten Fällen kann die Behandlung mit Ozon ausgelassen werden,; und manchmal können anstelle von Ozon in einem Mischungsverhältnis von 0,5 bis nahe 100^o auch Chlor, Brom, S0„ oder ein Stickstoffoxid verwendet werden. Selbst wenn die Luft vollständig durch eines dieser Gase oder eine Mischung dieser Gase ersetzt wird, wird die Behandlung zum Unschmelzbarmachen .hierdurch nicht beeinflusst.After the end of spinning, the fiber material has the same softening temperature as its raw material, which means that a treatment to render it infusible is necessary in order to maintain its shape, ie to prevent it from melting during subsequent heating. : Such a treatment is generally an oxidation of the fiber material in an oxidizing atmosphere. For example, the fiber material is treated in ozone-containing air at a temperature of less than 100 C and then further heat-treated in air by gradually increasing the temperature up to about 260 C, whereby satisfactory results are achieved. In most cases the treatment with ozone can be omitted ; and sometimes chlorine, bromine, SO2 or a nitrogen oxide can also be used instead of ozone in a mixing ratio of 0.5 to almost 100%. Even if the air is completely replaced by one of these gases or a mixture of these gases, the infusibilization treatment will not be affected thereby.

Die Behandlung zum ünschneizbarnachen wird bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 0,1 bis 10 C/min etwa 30 Minuten bis 10 Stunden lang durchgeführt.The treatment becomes unschneizbarnachen at a rate of temperature rise from 0.1 to 10 C / min for about 30 minutes to 10 hours.

Wenn das Fasermaterial bis nahe auf 260 C erhitzt ist, wird es, wie Versuche ergeben, in ausreichendem Masse so starkWhen the fiber material is heated to close to 260 ° C, is experiments show that it is sufficiently strong

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BAD ORIGINAL ' BATH ORIGINAL '

unschmelzbar, dass es als Versteifungsmaterial verwendet werden kann. Da jedoch, das Fasermaterial während dieser Stufe der Wärmebehandlung noch nicht alisreichend fest ist, wird eine weitere Erwärmung in Luft oder einer inaktiven Atmosphäre bis in den Bereich um 5OO C vorgezogen, d.h. bis zu einer Temperatur dicht unter dem Cacbonisierungspunkt, um seine Festigkeit noch zu erhöhen.infusible in that it is used as a stiffening material can be. Since, however, the fiber material during this If the stage of the heat treatment is not yet sufficiently firm, further heating in air or an inactive one Atmosphere preferred up to the range around 500 C, i.e. up to to a temperature just below the carbonization point to to increase its strength.

Obgleich gemäss der obigen Beschreibung die unschmelzbar gemachten Fäden noch verkohlt werden müssen, können sie aufgrund ihrer hohen Carbonisierbarkeit auch im Verlauf der Sinterung der Mischung aus den unschmelzbar gemachten Fäden mit dem Kohlematerial verkohlt werden, wodurch ihnen eine ausreichende mechanische Festigkeit gegeben wird. Selbst wenn daher ihre Festigkeit nach Vollendung der Behandlung zum Unschmelzbarmachen noch gering erscheint, ergibt sich nach Sinterung des Kohlenmaterials ein beachtlicher Versteifungseffekt. Überraschenderweise besitzt ein solches Versteifungsmaterial eine bessere Wirkung im Vergleich zu dem Fall, dass carbonisierte Fasern verwendet xtferden. Der Grund für die bessere Festigkeit ist der, dass das unschmelzbar gemachte Fasermaterial noch aktive funktionelle Gruppen aufweist, aufgrund welcher es sich mit den als Bindemittel verwendeten Peclien oder· lüiiu? tliarzen chemisch leicht verbindet, wohingegen die carbonisierteu Fasern chemisch inaktiv sind, so dass sie . das Endprodukt lediglich mechanisch versteifen. Ausserdem wird angenommen, dass im Kohleformkörper die geringste Spannung zurückbleibt, da das unschmelzbar gemachte Fasermaterial eine der Kontraktion des Kohlematerials (im wesentlichen aufgrund &&x· Kontraktion, des Bindemittels) bei 4er Sinterung folgende gemässigte •IContrak-feiön durchmapht,Although, according to the above description, the infusible threads still have to be carbonized, due to their high carbonizability they can also be carbonized in the course of the sintering of the mixture of the infusible threads with the carbon material, giving them sufficient mechanical strength. Therefore, even if their strength appears to be low after the infusibilization treatment is completed, a remarkable stiffening effect is obtained after the carbon material is sintered. Surprisingly, such a stiffening material has a better effect compared to the case in which carbonized fibers are used. The reason for the better strength is that the fiber material made infusible still has active functional groups, on the basis of which it can be compared with the peclien or · lüiiu? Tliarzen easily connects chemically, whereas the carbonized fibers are chemically inactive, so that they. merely stiffen the end product mechanically. In addition, it is assumed that the lowest tension remains in the carbon molding, since the infusible fiber material maps one of the contraction of the carbon material (mainly due to && x · contraction, of the binding agent) during four sintering.

Bei Verwendung des unschmelzbar gemachten können Fässern erwimsc-lr^er Länge he-rges.te4.lt- uiid die mit Kohlemarte^ia;! wie;- Kgks^&n und; ÄWhen using the infusible can barrels of Erwimsc-lr ^ er length he-rges.te4.lt- uiid the with Kohlemarte ^ ia ;! like; - Kgks ^ & n and; Ä

-. mit Bindeiuirt^e^lii wi;§-. with binding ^ e ^ lii wi ; §

BADBATH

- ο —- ο -

oder rait beiden bei normalen oder erhöhten Temperaturen vermischt werden. Das Fasermaterial kann jedoch, auch in Form gewebter oder faservliesartiger Stoffe oder Matten oder in Form von Faserbündeln oder dergleichen verwendet werden, in welche das Bindemittel einimprägniert wird. Die Form des Fasermaterials ,"sein Mischungsverhältnis mit dem Grundmaterial und das Mischungsverfahren können in Abhängigkeit von den herzustellenden Formkörpern frei gewählt werden. Im allgemeinen. liegt das Mischungsverhältnis des unschmelzbar gemachten Faserniaterials zwischen 1 und 8p Gewichtsprozent, . bezogen auf die Gesamtmenge des . Grundina te rials .or rait the two mixed together at normal or elevated temperatures will. The fiber material can, however, also in the form of woven or non-woven fabrics or mats or in Form of fiber bundles or the like can be used in which the binder is impregnated. The shape of the fiber material , "its mixing ratio with the base material and the mixing process can vary depending on the Moldings can be chosen freely. In general. is the mixing ratio of the infusible Fiber material between 1 and 8p percent by weight,. based on the total amount of the. Basic inte rials.

Bei der Formgebung der Kohleformkorper nach der Erfindung können die gleichen Geräte und Verfahren wie bei der Herstellung gewöhnlicher Kohlekörper oder wie bei der Formgebung in der Kunstharztechnik angewendet werden. Insbesondere eignen sich Extrusions-, Press- und Imprägnationsverfahren, die entsprechend den Gegebenheiten ausgewählt werden können.When shaping the carbon molded bodies according to the invention can use the same equipment and processes as in the manufacture of ordinary carbon bodies or as in the shaping in the Resin technology can be used. In particular, are Extrusion, pressing and impregnation processes, which accordingly can be selected according to the circumstances.

Die Formkörper werden durch gewöhnliche Sintermethoden verkohlt oder, falls erforderlich, noch■ graphitiert. Es ist heute im allgemeinen so, dass bei der Fabrikation von Kohlefaden die Wärmebehandlung während der Graphitierung der teuerste Verfahrerisschritt ist, da die Behandlung sehr lange dauert und grosse apparative Kosten notwendig sind. Obgleich Kohlefäden verschiedene vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Festigkeit, de.s Elastizitätsmoduls usw. besitzen, ist ihre industrielle Verwendung aufgrund der Fabrikationskosten relativ beschränkt. ISTach- dem erfindungsgemässen Verfahren werden jedoch unschmelzbar gemachte Fäden vor ihrer Carbonisierung verwendet , wodurch die Fabrikationskosten der Kohleformkörper im Vergleich ζμ dem Fall, dass teure Kohlefaden verwendet werden, wesen-tliph geringerThe shaped bodies are charred by conventional sintering methods or, if necessary, ■ graphitized. It is today generally so that in the manufacture of carbon thread the Heat treatment during graphitization is the most expensive process step is because the treatment takes a very long time and large equipment costs are necessary. Although carbon threads various advantageous properties in terms of strength, de.s modulus of elasticity, etc., their industrial use is relative because of the manufacturing cost limited. According to the method according to the invention, however, filaments made infusible are used before they are carbonized, which reduces the manufacturing costs of the shaped carbon bodies in comparison ζμ the case that used expensive carbon thread be, essence-tliph less

BAD OBIÖiNALBAD OBIÖiNAL

Die KohlcforinkSrpcr, die sich, nach dem erf indues ^omäs s en Verfahren ergeben, können zu den verschiedensten Kohleproduktcn , z.B. zu Elektroden, Blöcken, Ziegeln, und dergleichen verarbeitet und auch als Zwischenprodukte verwendet v/erden.The KohlcforinkSrpcr, who, according to the erf indues ^ omäs s en Processes can result in a wide variety of coal products , e.g. to electrodes, blocks, bricks, and the like processed and also used as intermediate products.

Die Erfindung wird isn folgenden anhand einiger Beispiele näher beschrieben, die zwar mit dorn Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. The invention is described in more detail below with the aid of a few examples, which were included in the application with the intention of being patented, but to which the invention is not limited.

Beispiel TExample T

Petrolpech (hergestellt von Daikyo Sekiyu Go., Ltd., Japan) wird in einer Stickstoffatmosphäre zwei ,Stunden lang bei einer Temperatur von 3^0 C trockendestilliert, wodurch man eine schwarze, pechartige Masse mit einem Kohlenstoffgehalt von 90,45b, einem mittleren Molekulargewicht von 550 und Glanz bei Zimmertemperatur erhält. Diese pechartige Masse wird ge- schmolzen und in ein zylindrisches Gefäss geg-ossen, das mit einer Drehzahl von loOO U.p.M. rotiert und mit welchem das Verspinnen zu Faserinaterial bei einer Temperatur von I60 bis 180 C erfolgt. Ils wird ein mattenf ür.iiigcr, aus unterschiedlich langem Fasermatcrial zusammengesetzter Gegenstand hergestellt. Petrol pitch (manufactured by Daikyo Sekiyu Go., Ltd., Japan) is dry-distilled in a nitrogen atmosphere for two hours at a temperature of 3 ^ 0 C, whereby a black, pitch-like mass with a carbon content of 90.45b, an average molecular weight of 550 and gloss at room temperature. This pitch-like mass is melted and poured into a cylindrical vessel which rotates at a speed of 100 rpm and with which the spinning into fiber material takes place at a temperature of 160 to 180.degree . Ils a mattenf ür.iiigcr, composed of different length Fasermatcrial article is prepared.

Dieser Gegenstand wird dann drei Stunden lang bei einer Tem peratur von 70 C in Luft mit einem -Ozongehait von 1,3$ be handelt, und anschliessend wird in άατ Luft mit einer An stiegsgeschwindigkeit von 1 C pro Minute/eine Temperatur von 26Q C erhöht, bei der der Gegenstand dann eine Stunde behandelt wird, damit das mattenartige Gebilde schliesslicli aus vollkommen unschmelzbar gemachten, nicht schmelzenden Fasern besteht. . This article is is then for three hours at a tem perature of 70 C in air with a -Ozongehait 1.3 $ be, and is then in άατ air with a rose at speed of 1 C per minute / a temperature of 26Q C increases , during which the object is then treated for an hour so that the mat-like structure finally consists of completely infusible , non-melting fibers . .

; In den mattenartigen Gegenstand wird dann Phenol-Formaldehyd- \ , Harz einimprügniert, bis das Gewicivcsverhältnis beider Stoffe "auf etwa 1:1 eingestellt ist, Aaschliessend wird der Gegen- stand zux* Härtung unter Wärme gepresst, wodurch man eine etwa; In the mat-like object then phenol-formaldehyde \, resin is einimprügniert, "to about 1 to Gewicivcsverhältnis the two substances: 1 is set, the object is Aaschliessend CBX * curing under heat pressed, thereby obtaining an approximately

% I 909882/1274% I 909882/1274

^:-'::'r . BAD ORIGINAL ^: - ':' r. BATH ORIGINAL

5 mm dicke Platte erhält, Die gehärtete Platte wird in Stickstoff zunächst 1OOi einer Temperatur von 600 C und einer Anstiegsgeschwindigkeit von 2 C pro Minute und dann .weiter bei einer Temperatur von 1000 C und einer Anstiegsgeschwindigkeit5 mm thick plate obtained The cured plate is mounted in nitrogen initially 1 OO a temperature of 600 C and a ramp rate of 2 C per minute and then .more at a temperature of 1000 C and a rate of rise

von 5 C pro Minute verkohlt. ■ " '"charred by 5 C per minute. ■ "'"

Die mechanischen Eigenschaften der fertigen Kohleplatte, die in Tabelle 1 angegeben sind, sind im Vergleich zu einer normalen Kohleplatte wesentlich besser.The mechanical properties of the finished carbon plate that in Table 1 are significantly better compared to a normal carbon plate.

Tabelle 1 ■= ' .Table 1 ■ = '.

■ Kohleplatte mit; unschmelz-
! bar gemachten Fäden als ·'-"
} Versteifungsmaterial
■ carbon plate with; infusible
! threads made bar as · '- "
} Stiffening material
Zugfestigkeit
(kg/cm )
tensile strenght
(kg / cm)
407
-
407
-
Kohleplatte
i normaler
Qualität
Carbon plate
i normal
quality
t - - . ■
Biegefestigkeit : 750
(ke/cnT.) ,
I ·
t - -. ■
Flexural Strength : 750
(ke / cnT.),
I ·
9797
! ■ - ■
Druckfestigkeit I 1-530
(kg/cm2) '
I
! ■ - ■
Compressive strength I 1-530
(kg / cm 2 ) '
I.
189189
370370

Beispiel 2Example 2

2 GeVichtsteile Kohlepech mit einem Erweichungspunkt von etwa 80 C (hergestellt von Kawasaki Seitetsu Co., Ltd.) uiid 1 Gewichtsteil Petrolpech (hergestellt von Daikyo Sekiyu Co.,Ltd.) werden vermischt und bei einer Temperatur von 380 C in Stickstoff eine Stunde larif3 trockeriaestilliert. Anschlieseend erfolgt drei Stunden lang eine Behandlung bei 300°C unter verringertem Druck von 10 mm Hg, um alle Komponenten milt geringem Molekulargewicht abzudestilliereji und eine pechartige Masse mit einem Kohlenstoffgehalt von 93,5^ zu erhalten. '2 parts by weight of coal pitch with a softening point of about 80 ° C. (manufactured by Kawasaki Seitetsu Co., Ltd.) and 1 part by weight of petroleum pitch (manufactured by Daikyo Sekiyu Co., Ltd.) are mixed and heated at a temperature of 380 ° C. in nitrogen for one hour if 3 dry distilled. This is followed by a treatment for three hours at 300 ° C. under reduced pressure of 10 mm Hg in order to distill off all components with a low molecular weight and to obtain a pitch-like mass with a carbon content of 93.5%. '

909882/127909882/127

Diese, Mass-e; wird bei eXnep Temperatur, von 280 C durch eine Düse ν,ρη -0,3; mm in Luft- gespritzt;, "wobei ein Stickstof f druckvon 2.0 ram. Hg zusätzlich zum Atinöspharendruclc angewendet wird, wahrend die ,ex-t.rudierte. Masse mit einer Haspelgcsclwindxfjkoxi;. von 300 m/ittin {yeapo.nn.cn wird. Der so erhaltene Faden wird "bei 40°C in' Luft mit einem Ozongehalt von 10,4 s/m zwei Stunden lang wärmebehaiidel-j;. Anschliossend. wird d.ie T.oniperatxir in. Luft mit einer" .Anstie£iSiiGschyiildifikoit von .1Q C/Std auf 2ö() C angehoben, auf welcher Temperatur der. Faden, um. ihn völlig , mis c hm el ssb a,r zu machen, eine Stunde lang gehalten wird. Danach wird i«. Stickstoff bei einer Ans.tie.gsgeschwindigkeit von 3 bis 5°C pro Minute auf 5000C erhitzt.This, Mass-e; is at eXnep temperature, of 280 C through a nozzle ν, ρη -0.3; mm in air sprayed; "whereby a nitrogen pressure of 2.0 ram. Hg is applied in addition to the pressure of the pressure, while the, ex-t.ruded. mass with a reel gcsclwindxfjkoxi ;. of 300 m / ittin {yeapo.nn.cn The thread obtained in this way is heat-treated for two hours at 40 ° C. in air with an ozone content of 10.4 s / m 2. Subsequently. the T.oniperatxir is raised in. Air with an ". Anstie £ iSiiGschyiildifikoit. 1Q C / h to 20 () C, at what temperature the. thread to. him. completely, mis c hm el ssb a, r to make an hour is kept long. After i. "nitrogen is heated at a Ans.tie.gsgeschwindigkeit 3-5 ° C per minute to 500 0 C.

Di.e unächm.eizba-r gemachten Fäden werden, dann zu; kurzen Fäden von 3 bis 5 cm- Länge verarbeitet.." 30 g hier'votx werden mit 1000 g pulverisierten, palcinierten Petrolkoksen un'd 3OO g Kohleteer vermischt, und die Mischung wird in einem löiWei bei-einer 'Temperatur von 1όΟ bis 180 C. .geknetet · Änschliessend wird die geknetete Maase zu einem runden Stab von 3 Gm Durchmesser extrudiert.The threads which are made inaccessible are then to; short threads from 3 to 5 cm length processed .. "30 g hier'votx are with 1000 g of powdered, palcined petroleum coke and 300 g Coal tar mixed, and the mixture is in a löiWei kneaded at a temperature of 1όΟ to 180 C. the kneaded Maase becomes a round stick with a diameter of 3 µm extruded.

Der Formkörpet· wird dann auf gewöhnliche Weise cärbonisiert und ansciili.tssend dutrch Erwärmung auf 2800 C graptiitiert. ■The molded body is then carbonized in the usual way and ansciili.tssend graphed by heating to 2800 C. ■

Im Ve:rgleic3i au einem Formkörper, der keine unschmelzbarIn comparison to a molding that is not infusible

ent&a&t, e,rgeben siöh die folgenden t/ent & a & t, e, r give the following t /

BAP ORIGINALBAP ORIGINAL

Tabelle 2Table 2

Pr ob erköi^-^~-~-^^
per ■ --~~~—-. .
Pr ob Erköi ^ - ^ ~ - ~ - ^^
per ■ - ~~~ —-. .
5pe ζ i f i sches
Schuttgewicht
5pe ζ ifi cal
Rubble weight
-.-■■- ·'· -i ;ΐ i. . ?.i ίΐ<'Ί
... Bruekf estigkeit .·
·■. (ke/bWJT' 1^
-".·- -·-■ ; -.' el „ O ttöv
-.- ■■ - · '· -i; ΐ i. . ? .i ίΐ <'Ί
... strength.
· ■. (ke / bWJT ' 1 ^
- ". · - - · - ■; -. ' el "O ttöv
nicht versteift durch,
ünschme-izbar gemachte
Fäden
not stiffened by,
made unpalatable
Threads
.... T^9- ■-- ■ -·■-■■.... T ^ 9 - ■ - ■ - · ■ - ■■
;'■ ■ - ■ ■ ^li^.üv/ifjj.-Sg
'■: '- " . ■ . ■-- "Ci- Μ.-ν-:./■"..·«■.;
195
; '■ ■ - ■ ■ ^ li ^ .üv / ifjj.-Sg
'■: ' - ". ■. ■ -" Ci- Μ.-ν -: ./ ■ ".. ·« ■ .;
195
versteift durch un
schmelzbar gemachte
Fäden -·■■ - - - ......
stiffened by un
fusible
Threads - · ■■ - - - ......
1 ,601, 60 298298

Beispiel 3 ■ -.."„_ .,..,. , . ''.,." ' Example 3 ■ - .. "" _., ..,.,. ''.,. "'

Aus einer teerartigen Masse, die durch Flaiiimenoracken von Petrolnaphtha bei einer Temperatur von 105O C erhalten wird, wird eine pecha-rtige Masse .hergestellt:, „.indem, die. leichten .», Komponenten durch Destillation unter einem verringerten Druck von 5 π"21 Hg bei 3OO C entfernt werden. Die pecharti^e^Mäss^e weist einen Kohlenstoffgehalt von >9I>>2/£ und· Z"7% Chlö^öförniunlöslichös auf.A tar-like mass, which is obtained by puffing petrol naphtha at a temperature of 105 ° C., is made into a pecha-like mass: ". light. », components can be removed by distillation under a reduced pressure of 5 π" 21 Hg at 300 C. The pecharti ^ e ^ Mäss ^ e has a carbon content of> 9I >> 2 / £ and · Z "7% chlorine ^ publicly insoluble.

Diese Masse wird bei einer Texperätur zwischen 320 und 3^0 0 auf die gleiche Weise T.v-ie in Beispiel 2 schmelzgesponneri, in lange Faden mit einem Durchmesser von 9 bis 13 Mikron geformt und dann in Luft durch Anheben der Temperatur auf 260 C mit einer Anstiegsgesclxwindigkeit von 1 bis 3 0/min einer ersten Wärmebehandlung unterworfen. Anschiiessend erfolgt' eine Zweite Wärmebehandlung in Stickstoff durch Anheben der Temperatur auf 430°C. Danäcli wird ein Teil äer Fäden, durch Erwärmung auf 10OQ0C weiterbehändelt, wodurch siöh ein Geflecht" ergibt," das sowohl atrs--arr&chmel2bar— gemachten.--Fjidei ä-ls auch aus Kohl-efRdon jew&ils grosser Länge iThis mass is formed into long threads with a diameter of 9 to 13 microns and then in air by raising the temperature to 260 ° C in the same way T .v-ie in Example 2 at a Texperätur between 320 and 3 ^ 0 0 subjected to a first heat treatment at a rate of increase of 1 to 30 / min. This is followed by a second heat treatment in nitrogen by raising the temperature to 430 ° C. Danäcli a portion OCE threads weiterbehändelt by heating to 10OQ 0 C, thereby siöh a braid "results," which both atrs - arr & chmel2bar- made .-- Fjidei a-ls also of carbon-efRdon jew & ils great length i

lift Mlift M

dies&sVdies & sV

ύ&έ,ύ & έ,

BAD 0RK3INALBATHROOM 0RK3INAL

Danach wird das Bündel zu oii:em Stab gnTorir. j, \.v.:iirenrl das Material erhitzt "wird. Dez* Forii.lcürpcr wird ;;crJ.:il,en;, indei.i die Temperatur" zureichst mit, einer Ai.atie'iaiyesciv.-.-indi^kei VOn 0,5 C pro Min.ite auf 500 C und dann mit einer· AnaLiegs- jjeschwinüigkeit von "5 £ pro Minute auf 1000 C ar.jehoben wird, wodurch sich ein Kohles tab ergibt. Die Druckfestigkeit dieses Kohlestabes ist in Tabelle 3 eingetragen. Then the bundle becomes oii: em stick gnTorir. j, \ .v. : iirenrl the material is heated ". Dec * Forii.lcürpcr is ;; crJ.: il, en ;, indei.i the temperature" is sufficient with, an ai.atie'iaiyesciv.-.- indi ^ kei of 0.5 C per min.ite to 500 C and then at an analogue rate of £ 5 per minute to 1000 C ar ., Resulting in a carbon tab.

Tc.b?lleTc.b? Lle

^ruc.c^ ruc.c

ProbekörperSpecimen

(kg/cm ) (kg / cm )

versteift dui*cli un schmelzbar c Faden- stiffened dui * cli unmeltable c thread

2 . 1 002. 1 00

versteift mit Kohlefädeh stiffened with carbon thread

53.653.6

Beispiel example hH

In auf 1800 C befindlichen D.-rr.T3f yird zur pyrolytischen Zersetzung Seria-Roh'Jl ^cseOen, wobei sich eir.e teerartige Masse ergibt, die v/eiterdestillicrc wird, ur. die unterhalb von 25O C destillierenden Ko~.poner.teii abzutrennen und eine pechartige Masse herzustellen, die äusserst aromatisch ist. Diese pechartige Masse wird zusammen ir.it 5 Gewichtsprozent eines Niclcelsystenkatalysators in eine.. Autoklaven gegeben, in welchem bei einer Temperatur von 300 C eine Reaktion mit Vaseerstoff angeregt wird, inden pro Kilogramm des" Pechs 23O 1 Wasserstoff zugegeben werden. In located at 1800 C D. rr.T3f yird for pyrolytic decomposition seria Roh'Jl ^ cseOen wherein eir.e tar-like mass results, the v / is eiterdestillicrc, ur. to separate the compartments distilling below 25O C and to produce a pitch-like mass that is extremely aromatic. This pitch-like mass is placed together with 5 percent by weight of a Niclcelsystenkatalyst in an autoclave, in which a reaction with vase material is initiated at a temperature of 300 C , in which 23O 1 hydrogen are added per kilogram of the pitch.

Die erhaltene pechartige, schwärzlich braune Masse besitzt «inen Erweichungspunkt von 8O bis 100 C und eine Viskosität von etwa 1,2 Poise bei 25O C und lässt sicia ausgezeichnet zu Fäden ziehen. Sie wird geschmolzen und vom oberen Mittel The pitchy, blackish brown mass obtained has "inen softening point of 8O to 100 C and a viscosity of about 1.2 Poise at 25? C, and takes sicia excellent pulled into threads. It is melted and from the upper middle

909882/127A909882 / 127A

BADBATH

teil lier in eine rotierende Zylinderdüse gegeben, die einen Innendurchmesser von 15O mm, eine Tiefe von 10 mm und im. Mantel zwanzig kleine Löcher von 0,5 mm Durchmesser besitzt. Nach dem Verspinnen des pechartigen Materials bei.einer Tem-part lier placed in a rotating cylinder nozzle, the one Inside diameter of 150 mm, a depth of 10 mm and im. Sheath has twenty small holes 0.5 mm in diameter. After spinning the pitch-like material at a temperature

peratur von 23O bis 25O C mit.Hilfe dieser Zylinderdüse, die mit einer Drehzahl von 2o00 U.p.M. rotiert, wird die erhaltene Masse zunächst in Luft, die 17 g/mJ Chlor enthält, drei Stunden lang bei 30 bis 40 C behandelt und anschliessend unschmelzbar gemacht, indem die Temperatur zunächst in Luft mit einer Anstiegsgeschwindigkeit von 1 bis 2 C/min auf Z60 C und dann in Stickstoff auf 450fc erhöht wird. Ein Teil der Fäden wird noch weiter bis 1000 C erhitzt.temperature of 23O to 25O C with the help of this cylinder nozzle, which rotates at a speed of 2o00 rpm, the mass obtained is first treated in air containing 17 g / m J of chlorine for three hours at 30 to 40 C and then infusible made by increasing the temperature first in air at a rate of 1 to 2 C / min to Z60 C and then in nitrogen to 450fc. Some of the threads are heated up to 1000 C.

Die auf diese Weise unschmelzbar gemachten Fäden werden zu einer Matte verarbeitet, in die bis zu einem Gewichtsverhältnis von etwa 1:1 ein Pech von der gleichen Art wie das als Ausgangsmaterial für die unschmelzbar gemachten Fäden verwendete Pech imprägniert wird. Anschliessend wird die Matte zu einer Platte verpresst. Die Platte wird durch Temperaturerhöhung auf TOOO0C mit einer Anstiegsgeschwindigkeit von 3 bis 5°C in Stickstoff carbonisiert, wodurch eine Kohleplatte erhalten wird, deren Eigenschaften in der Tabelle 4 angegeben sind. Aus der Tabelle 4 ergibt sich auch, dass der Einfluss des erfindungsgemäss unschmelzbar gemachten Pechs auf das Erzeugnis erheblich ist.The threads made infusible in this way are processed into a mat into which a pitch of the same type as the pitch used as the starting material for the infusible threads is impregnated up to a weight ratio of about 1: 1. The mat is then pressed into a plate. The plate is carbonized by increasing the temperature to TOOO 0 C at a rate of increase of 3 to 5 ° C in nitrogen, whereby a carbon plate is obtained, the properties of which are given in Table 4. Table 4 also shows that the influence of the pitch made infusible according to the invention on the product is considerable.

Tabelle h Table h

Pr ob e kö rp e r"""-*-^^^Pr ob e kö rp e r "" "- * - ^^^ I
Biegefestigkeit
(kg/cm2)
I.
Flexural strength
(kg / cm 2 )
Druckfestig
keit (kg/cm2)
Compressive
speed (kg / cm 2 )
versteift mit bei
260 C unschmelzbar
gemachten Fäden
stiffened with
260 C infusible
made threads
260
*
260
*
480480
versteift mit bei
45O0C unschmelzbar
gemachten Fäden
stiffened with
45O 0 C infusible
made threads


280


280
540540
verfiteiri; ta Lt
Kohlefaden
! - ' .
verfiteiri; ta Lt
Carbon thread
! - '.
220220 410
■it
410
■ it

909882/1274909882/1274

ORIGINALORIGINAL

Claims (1)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zum Herstellen von Kohlefarmkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass eine pechartige Masse durch Schmelzspinnen versponnen und das versponnene Material durch Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre unschmelzbar gemacht wird und dass das unschmelzbar gemachte Fasermaterial mit einer Mischung aus einem Körner- oder Pulveraggregat sowie einem Bindemittel aus einem Pech oder einem Kunstharz vermischt und die gesamte Masse dann in die erwünschte Form gebracht und anschliessend verkohlt wird.1. A method for producing coal farm bodies, characterized in that a pitch-like Mass spun by melt spinning and the spun material by heat treatment in an oxidizing Atmosphere is made infusible and that the infusible fiber material with a mixture of one Grain or powder aggregate and a binder made of a pitch or a synthetic resin mixed and the whole The mass is then brought into the desired shape and then charred. 2.. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der carbonisierte Formkörper gräphitiert wird.2 .. The method according to claim 1, characterized in that that the carbonized molded body is graphite. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als pechartige Masse eine organische Verbindung verwendet wird, die mindestens ein kondensiertes polycyclisch.es Aromat oder eine alicyclische Verbindung als Hauptbestandteil enthält, einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 90 Gewichtsprozent bezüglich der Gesamtmenge an Kohlenstoff und Wasserstoff besitzt und ein mittleres Molekulargewicht von mehr als 400 aufweist. 3. The method according to claim 1, characterized in that an organic compound is used as the pitch-like mass which contains at least one condensed polycyclisch.es aromatic or an alicyclic compound as the main component, a carbon content of more than 90 percent by weight based on the total amount of carbon and hydrogen and has an average molecular weight of more than 400. 4. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass als pechartige Masse eine kondensierte polycyclisch^ Verbindung verwendet wird, in welcher aromati-4. The method according to claim!, Characterized in that that a condensed polycyclic compound is used as the pitch-like mass, in which aromatic ■ sehe und alicyclische Komponenten nebeneinander bes.tehen, die durch Wärmebehandlung einer Kohlenwasserstoffverbindung bei hoher Temperatur und anschiiessender Hydrierung derselben hergestellt wird und die eine Erweichungstemperatur von 30 C und mehr', eine Schmelzviskosität von 0,4 Poise und mehr innerhalb des bei der Formgebung angewendeten Temperaturbereiches sowie eine Carbonisationsausbeute Von ?0$ und mehr aufweist.See and alicyclic components exist side by side, which is produced by heat treatment of a hydrocarbon compound at high temperature and subsequent hydrogenation of the same and which has a softening temperature of 30 ° C. and more, a melt viscosity of 0.4 poise and more within that used in the molding Temperature range and a carbonization yield of? 0 $ and more. ' 909882/1274'909882/1274 193G713193G713 5. Verfahren nach. Anspruch 1 , d a d u r c h g -e k e η "η zeichnet, dass das Fasermaterial bei etwa 260 C unschmelzbar gemacht wird..5. Procedure according to. Claim 1, d a d u r c h g -e k e η "η draws, that the fiber material is made infusible at around 260 C. 6. Verfahren nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaierial weiterhin dadurch unschmelzbar gemacht wird, dass die Behandlung in einer oxidierenden Atmosphäre' bei einer Temperatur von etwa 500 C, ab< unterhalb der Carbonisierungstemperatur fortgesetzt wird.6. The method according to claim 5 characterized in t that the Fasermaierial is further made infusible characterized in that the treatment in an oxidizing atmosphere 'is continued at a temperature of about 500 C, from <below the carbonization temperature. 7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch.- g e kennzeich η e t, dass es in einer inaktiven Gasatmosphäre durchgeführt wird.7 · The method according to claim 6, characterized η e t that it is carried out in an inactive gas atmosphere. 8. Verfahren nach Anspruch 5|dadurch gekenn-{ zeichnet, dass es in mit Ozon, Chlor, Brom, Schwefelsäurearthydrid oder einem Stickstoffoxid vermischter Luft durchgeführt wird.8. The method according to claim 5 | characterized thereby- { records that it is in with ozone, chlorine, bromine, sulfuric acid hydride or air mixed with nitrogen oxide. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch geke.nnz e i c h η e t, dass die Luft durch eines der genannten Gase ersetzt wird. .9. The method according to claim 8, characterized geke.nnz e i c h η e t that the air through one of the said Gases is replaced. . 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennz ei c h η e tf dass die Luft durch eine Mischung von min-v destens zwei der genannten Gase ersetzt wird.10. A method according to claim 8, characterized the air two of the said gases is replaced gekennz ei ch η et f that by a mixture of at least v. 11. Verfahren· nach Anspruch 5» dadurch gelcennz e i ch ne t, dass die Behandlung 30 Minuten bis 10 Stunden bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 0,1 bis 5 C pro Minute durchgeführt wird.11. Method · according to claim 5 »marked thereby e i ch ne t that treatment 30 minutes to 10 hours is carried out at a temperature rise rate of 0.1 to 5 C per minute. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ! zeichnet, dass das unschmelzbar gemachte Fasermaterial, in einem Anteil von 1 bis 85 Gewichtsprozent der Mischung aus · Aggregat und Bindemittel zugegeben wird. i 12. The method according to claim 1, characterized! shows that the infusible fiber material is added in a proportion of 1 to 85 percent by weight of the mixture of aggregate and binder. i 909882/1274909882/1274 - Λ-j - - Λ-j - 13· Verfahren nach. Anspruch, !,dadurch gekennzeichnet, dass das Faserr.iaterial in eine 4-^-acne Form gebracht und beispielsweise zu einer Filzraatte/einem geweb ten Tuch oder faservliesartigen Tuch verarbeitet wird. 13 · Procedure according to. Claim, characterized in that the Faserr.iaterial in a 4 -! ^ - acne form accommodated and / wove a cloth or fiber nonwoven cloth is processed for example to a Filzraatte. RevS/SchlRevS / Schl 16. Juni 1969June 16, 1969 127 A127 A . BAD ORlGlNAl-. BAD ORlGlNAl-
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