DE2116417C3 - Herstellen von Formkörpern aus Steinkohle - Google Patents
Herstellen von Formkörpern aus SteinkohleInfo
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Description
rarsssr ^f
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- x5 phiten oder Rußen ^bezogen auf die Kunststoffkennzeichnet,
daß man der Mischung zusätzlich grundmasse 5 bis 6 · ο betragen. Der Anteil an kohbis
zu 10 Gewichtsprozent bituminöse Stoffe zu- lenstoffhaltigem Füllstoff hegt damit bei 4,8 bis
setzt r 37 5 e/0 bzw. der Polymerenanteil bei 62,5 bis 95,2 °/0
3.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch der Mischung. Das Ergebnis des vorgeschlagenen Vergekennzeichnet,
daß man die Mischung bei Zu- *o fahrens ist also ein mii.Ruß,oder Graphit gefüllter
satz von ungesättigten Polymeren und/oder EIa- Kunststoff (DT-Ob ZO1 / 41U).
stomeren zusätzlich bis 3 Gewichtsprozent Schwe- Es ist außerdem bekannt Feinkohle als inaktiven
stomeren zusätzlich bis 3 Gewichtsprozent Schwe- Es ist außerdem bekannt Feinkohle als inaktiven
fei zusetzt. Füllstoff an Stelle von Ruß vornehmlich fur Kau
tschuk — aber auch für Kunststoffmischungen zu 95 verwenden. Als Ergebnis dieser bekannten Verfah-
ren liegen Mischungen zur Herstellung von Gummiererzeugnissen vor, bei denen zur Füllung von Kautschuk
oder Polymeren mit Steinkohle der Kautschuk-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- bzw. Polymerenanteil zwischen 39 und 61 Vo liegt
len von Formkörpern aus feinaufgemahlener Stein- 30 (DT-OS 16 20 892 und Rubber Age, Bd. 93 [1963],
kohle mit Korngrößen unter 100 μ durch Zusatz von S. 255 bis 264).
Polymeren und Formen der Mischung bei erhöhter Es ist weiter eine Formmasse aus feingemahlenem
Temperatur und unter erhöhtem Druck. Nach diesem Anthrazit und Natur- oder Synthesegummi als Binde-Verfahren
werden beispielsweise Platten, Profile, mittel unter Zusatz von Weichmachern und Besch'eu-Rohre,
Schläuche oder Folien aus Steinkohle herge- 35 nigern bekannt, die zur Herstellung von BaUeriestellt.
kästen verwendet wird. Der Bindemittelanteil soll bei
Die Möglichkeit, Kohle wie Kunststoffmassen zu dieser Mischung zwischen etwa 5 und 8 %, bezogen
Preßkörpern zu verarbeiten, ist bereits von F. F i - auf die Mischung, liegen.
scher, O. Horn und H. Küster in der Zeit- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Formschrift
»Brennstoff-Chemie«, 15 (1934), S. 327, an 40 körper aus Steinkohle durch Zusatz von Polymeren
Braunkohlen aufgezeigt worden. Aus einer Arbeit bei relativ niedrigen Temperaturen unter 250° C hervon
C. Kroger und G. Brinkmann in der zustellen, die nicht nur eine hohe Druck- und Biege-Zeitschrift
»Brennstoff-Chemie«, Bd. 48 (1967), festigkeit aufweisen, sondern die sich auch wie kunst-Heft
6, S. 173 bis 184, und Heft 7, S. 198 bis 206, stoffähnliche Werkstoffe beispielsweise schweißen,
geht hervor, daß die Bindekraft reiner Kohlen zu 45 sägen, fräsen oder bohren lassen,
gering ist, um trotz Verpressens bei hohen Tempe- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-
gering ist, um trotz Verpressens bei hohen Tempe- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-
raturen zu brauchbaren Formkörpern zu gelangen. löst, daß man zur Modifizierung der Steinkohle PoIy-Die
erkalteten Formkörper besitzen keine ausrei- mere und/oder Elastomere in einer Menge, bezogen
chenden Festigkeiten; dies gilt sowohl hinsichtlich der auf die Mischung, von 15 bis 30 Gewichtsprozent zu-Zug-
als auch Biegefestigkeit der Körper. So betra- 50 mischt und die Mischung bei Temperaturen zwischen
gen beispielsweise zwar die mit einer Flözkohle Zoll- 100 und 250° C unter Druck formt,
verein mit 32% flüchtigen Bestandteilen erreichten Im einzelnen kommen als Zusätze beispielsweise
verein mit 32% flüchtigen Bestandteilen erreichten Im einzelnen kommen als Zusätze beispielsweise
höchsten Druckfestigkeiten 600 bis 800 kp/cm2, die die folgenden Stoffe in Frage: Nylon, Perlon, Polyzugehörigen
Biegefestigkeiten sind dagegen jedoch äthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetraäußerst
gering. 55 fluoräthylen, Copolymere des Äthylens und Propy-
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Stein- lens, Polyurethane, Naturkautschuk, Polymere des
kohlen so zu modifizieren, daß sie wie Kunststoff- Butadiens und des Isoprens gemeinsam mit Styrol,
massen zu Formungen verarbeitet werden können. Acrylnitril oder ähnliche Polymere und Copolymere
Zu diesem Zweck sollen den Steinkohlen 3 bis des 2-Chlorbutadiens.
15 Gewichtsprozent Modifikationsmittel zugesetzt 60 Durch die Bezeichnung der Polymere und Elasto-
und/oder ihre funktionellen Gruppen durch oxyda- mere als Modifikationsmittel wird zum Ausdruck getive
oder chlorierende Behandlung vermehrt werden, bracht, daß durch den Zusatz dieser Stoffe keine Ver-
bzw. sollen sie bei erhöhter Temperatur verpreßt wer- einigung der Kohleteilchen durch eine Art Verkleden.
Als solche Modifikationsmittel sollen insbeson- bung stattfindet, sondern daß in andersartiger Weise
dere mehrfunktionelle Alkohole und Aldehyde, mehr- 65 zwischen den Kohleteilchen und den Zusatzstoffen
wertige und aromatische Amine, Diene sowie Hete- eine in den Einzelheiten noch nicht völlig aufgeklärte
rocyclen dienen. Auch Polymere und Kautschuk wer- Reaktion bei der Druck- und Wärmebehandlung
den als Modifikationsmittel beansprucht. Diese Preß- stattfindet.
y . Elastomere werden in den f ein-
gemahlenen Steinkohlen möglichst homogen verteilt
Hierbei kämen die Polymere oder Elastomere in gepulverter
Form bei Raumtemperatur während IO bis 15 Minuten homogen mit der Steinkohle vermischt S
werden.
Die Polymere können jedoch auch in gelöster oder emulgierter Form der Steinkohle zugesetzt werden.
Letztere Arbeiteweise ist insbesondere für alle Natur- oder Synthesekautschukarten angebracht, die als
Kautschuklactkes mit der Steinkohle vermischt werden
können. Das Wasser der Emulsion kann entweder durch Vortrocknen oder während der Verarbeitung
durch Lüften entfernt werden. Gegebenenfalls erfolgt danach eine erneute Aufmahlung auf
eine Korngröße unter etwa 1 mm.
Die erhaltene Mischung kann überraschenderweise mit allen gebräuchlichen Werkzeugen, wie Gesenkoder
Strangpressen, Extrudern oder Spritzgießmaschinen sehr gut verarbeitet werfen. Gegebenenfalls kön- ao
nen zur weiteren Verbesserung der Verarbeitbarkeit den Mischungen vor der Verformung noch bis zu
etwa 100O bituminöse Stoffe, wie Teer, Teerprodukte,
Pech und oder Bitumina anderer Herkunft, wie z. B. Erdölbitumen zugesetzt werden. Die Verarbeitung der as
Mischungen kann mit den genannten Werkzeugen bei den relativ niedrigen Temperaturen zwischen etwa
100 und 2500C erfolgen. Es empfiehlt sich, während
des Preßvorgangs kurzzeitig zu entspannen, um ein ungehindertes Entweichen freigewordener Gase
zu ermöglichen.
Eine weitere Steigerung der Biege- und Zugfestigkeit der Formkörper um etwa 30° 0 tritt ein. wenn
der Mischung vor der Verformung 5 bis 40 Gewichtsprozent inerte, faserige Materialien zugesetzt werden.
Als solche Stoffe sind beispielsweise Asbest, Glaswolle, Kohlenstofffasern od. ä. geeignet. Auch diese
Mischungen lassen sich sowohl auf Pressen als auch in Extrudern und Spritzgießmaschinen wie reine thermoplastische
Stoffe verarbeiten. «o
Die erhaltenen Formkörper zeichnen sich durch besonders hohe mechanische sowie sehr günstige thermische
und elektrische Eigenschaftswerte aus.
45
80 Gewichtsteile einer Gasflammkohle (Baidur
Flöz Hagen) mit 38,7° 0 flüchtigen Bestandteilen wf, 2,8°,o Asche wf und 1,5 °/o Wasser werden auf
eine Korngröße unter 100 μ auf gemahlen und mit 20 Gewichtsteilen in Wasser emulgiertem Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat
und 2 Gewichtsteilen Schwefel homogen bei Raumtemperatur gemischt.
400 g dieser Mischung werden in eine auf 210° C vorgeheizte Stempelpresse eingefüllt und innerhalb
6 Minuten nach folgendem Programm verformt:
a) 1. und 2. Minute mit einem Preßdruck von 250 kp/cm2, anschließend etwa 5 bis 10 Sekunden
Lüftung,
b) 3. und 4. Minute mit einem Preßdruck von 500 kp/cm2, anschließend etwa 5 bis 10 Sekunden
Lüftung,
c) 5. und 6. Minute mit einem Preßdruck von 500 kp/cm2, anschließend Ausstoßen des Formkörpers
aus dem heißen Preßwerkzeug bei 21 n° c.
Die erhaltenen Platten haben bei einer GrSBe von
etwa 200 X 200 X 8 mm die folgenden mechanischen, thermischen und elektrisches Kenndaten:
Druckfestigkeit: = 2000 kp/cm*
Biegefestigkeit: = 250 kp/cm1
Ε-Modul: E = 10 000 bis 15 000 kp/cm*
Härte nach Shore: = 90 bis 95
Scheinbare Dichte: = I53g/cms
Wärmeleitzahl: = 0,37 kcal/m h grad
Gleichstrom-
leitfähigkeit: = 2 · 10"1« (Ohm - cm)"1
Dielektrizitätszahl
Realteü: = 7,5 bis 5,5
(bei 800 bis 10« Hz)
Veriustwmkel: = 0,07 bis 0,06
(bei SOO bis 10« Hz)
70 Gewichtsteile der im Beispiel 1 genannten Gasflammkohle werden auf eine Korngröße unter 100 μ
aufgemahler. und mit 20 Gewichtsteilen gepulvertem Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat und 10 Gewichtsteilen
Steinkohlenteer gemischt, bis ein rieselfähiges Gemisch mit einer mittleren Korngröße von
etwa 1 mm entsteht.
Diese Mischung wird in einen Extruder eingefüllt und plastifiziert. Der Extruder besitzt eine 3-Zonenbeheizung
mit den folgenden Temperaturstufen:
1. Stufe (Einzugszone) 120cC,
2. Stufe (mittlerer Bereich) 15O0C,
3. Stufe (Düsenkopf) 1200C.
Die Temperatur der Masse beträgt am Düsenkopf 120° C. Bei einer Drehzahl von 30 Upm erhält man
mit einer Schnecke von 19 mm Durchmesser und 380 mm Längs bei einer Gangtiefe 1:1 einen Ausstoß
von etwa 20 g/min. Das dabei auftretende Drehmoment beträgt 3,7 mkp. Bei Verwendung einer
Schnecke mit Kompression (Gangtiefe 1: 2) kann der Ausstoß auf etwa 25 g/min erhöht werfen.
Je nach Art des Düsenkopfes können endlose Rundstränge der verschiedensten Durchmesser oder
Folien unterschiedlicher Dicke hergestellt werfen. Bei Verwendung einer Rundlochdüse mit 6 mm Durchmesser
erhält man beispielsweise aus der beschriebenen Mischung sehr biegsame Rundstränge mit einer
Zugfestigkeit von 0,9 kp/mml.
B eispiel 3
Eine Mischung, bestehend aus 7O°/o Gasflammkohle, 20 °, 0 Butadienacrylnitril-Mischpolymerisait und
10 °/o Polyvinylchlorid oder Polypropylen oder Polyäthylen oder eines anderen Polymeren wird als rieselfähiges
Gemisch, z. B. in Pulver- oder Granulatform, in einen 3-Zonen-beheizten Extruder (D — 19 mm,
L = 380 mm, Schneckenkompression 1 :3) eingefüllt und extrudiert. Die Heizzonen werden auf folgende
Temperaturen eingestellt:
l.Zone 160 bis 1900C,
2. Zone 180 bis 21O0C,
3. Zone 150 bis 1700C.
Es können, je nach der benutzten Düsenform, endlose Rundstränge, Rohre oder Profilkörper jeder Art
hergestellt werfen.
Stellt man eine Mischung, bestehend aus 70 % Gasflammkohle,
10 e/o Butadienacrylnitnl-Mischpolymerisat
und 20 % eines der in Beismel 3 aufgeführten Polymere her, so verlieren die extrudierten Formkörper
zwar einen TeU ihrer Elastizität, andererseits kann jedoch die Zähigkeit (z. B. Kerbschlagfestigkerf,
Biegefestigkeit) gesteigert werden, was — je nach Anwendungsart
des Produkts — oft erwünscht ist.
Claims (1)
1. Verfahren zum Herstellen von Ροπώοφ6Γη festigkeiten bis »JWJg«ADteo Wete reichen
aus feinaufgemahlener Steinkohle mit Korngrößen 5 für viele tectansdwZwe°»"^^™e Y^
unter 100 μ durch Zusatz von Polymeren und beitung auf Strangpressen oder Extrudern ist mit die-
Formen der Mischung bei erhöhter Temperatur sen M Jse^em s^
kennzeichnet, daß man zur Modifizierung einem elektrisch nicht le.
der Steinkohle Polymere und/oder Elastomere in io Zusatz von elektrisch gut
der Steinkohle Polymere und/oder Elastomere in io Zusatz von elektrisch gut
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| GB1550172A GB1368658A (en) | 1971-04-03 | 1972-04-04 | Method of making shaped articles from coal |
| US05/649,920 US4113817A (en) | 1971-04-03 | 1976-01-16 | Coal-containing shaped bodies and process for making the same |
| US05/911,702 US4205035A (en) | 1971-04-03 | 1978-06-01 | Coal-containing shaped bodies and process for making the same |
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| DE2116417B2 DE2116417B2 (de) | 1975-12-11 |
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