DE2124555A1

DE2124555A1 - Verfahren zur herstellung von formkoerpern aus braunkohle

Info

Publication number: DE2124555A1
Application number: DE19712124555
Authority: DE
Inventors: Georg Dr Prof Koelling; Carl Prof Dr Kroeger; Ingo Dr Romey
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1971-05-18
Filing date: 1971-05-18
Publication date: 1973-01-04
Also published as: DE2124555C3; DE2124555B2

Description

Vorfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Braunkohle Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörporn, z.B. Platten, Profilon, Folien, Rohren oder Schläuchen aus modifizierter Braunkohle.
Die Möglichkeit der Herstellung verperßbarer plastischer Massen aus Braunkohlen wurde bereits von F. Fischer in der Zeitschrift "Brennstoff-Chemie", 3d. 13 (1932), S. 468 - 472 und Bd. 15 (1934), S. 327 - 332 beochrieben. Aufgemahlene Braunkohle, Lignin oder Torf konnten hiernach mit Phenol bzw. einem technischen Kresol-Gemisch aufgeschlossen werden. Das Rohrmaterial wurde mit dem Lösungsmittel in einem beheizten Knetwerk einige Stunden durchgeknetet. Anschließend destillierte man das überschlüssige Lbswigsmittel im Vakuum ab. Die so erhaltenen pulvrigen Massen wurden mit Drücken von 300 bis 800 kp/cm2 bei 15000 zu Formkörpern verpreßt. Da die Massen beim Heißverpressen keine Fließfähigkeit aufweisen und doshalb nur gesintert werden, wurden dem Material schon damals geringe Kautschumangen zugesetzt, um die Fließfähigkeit etwas zu verbessern.
Ein entscheidender Nachteil derartiger Preßmassen bleibt aber weiterhin die äußerst geringe Fließfähigkeit, so daß komplizierte Forkörper mit langen Fließwegen nicht hergestellt werden können. Außerdem reicht das Festigkeitsverhalten bei mechanischer Beanspruchung für eine technische Verwendung des Materials, z.B.
als Konstruktionsteil im Maschinenbau oder im Bausektor, nicht aus.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus Rohbraunkohle Formmassen herzustellen, die von allen gebräuchlichen Verarbeitungsmaschinen, wie z.B. Pressen, Extrudern, Spritzgießmaschinen o.ä. zu Formkörpern verarbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Braunkohlen etwa 15 bis 55 Gew.-% Polymere einschließlich Elastomere und/oder bituminöse Stoffe in gepulverter, emulgierter bzw. dispergierter oder gelöster Form als Modifikationsmittel zugesetzt werden und die Mischung in an sich bekannter Weise bei erhöhter Temperatur unter Druck verformt wird. Zweckmäßigerweise wird die Braunkohle vor der Vermischung mit den Modifikationsmitteln auf Korngrößen unter 100µ aufgemahlen.
Im einzelnen kommen als Modifikationsmittel beispielsweise die folgenden Stoffe in Frage: Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen, Copolymere des Äthylens und Propylens, Polyurethane, Nylon, Perlon, Polymere des Butadiens und des Isoprens gemeinsam mit Styrol, Acrylnitril o.ä., Polyemre und Copolymere des 2-Chlorbutadiens und Naturkautschuk, sowie bituminöse Stoffe, wie z.B. Teer, Terrprodukte und/oder Bitumina anderer Herkunft, wie z.B. Erdölbitumen.
Die Modofikationsmittel werden in den aufgemahlenen Braunkohlen möglichst fen verteilt. Dies geschieht beispielsweise durch Zugabe der Modifikationsmittel in Pulverform, wobei die Mischung bei Raumtemperatur in einem entsprechenden Gerät erfolgt. Die Modifikationsmittel können jedoch auch in gelöster oder emulgierter bzw. dispergierter Form der Braunkohle zugemischt werden.
Das Lösungs- oder Emulgier- bzw. Dispergiermittel wird bei dieser Arbeitsweise nach dem Mischvorgang wieder abgetrennt. Gegebenenfalls erfolgt danach eine erneute Aufmahlung auf eine Korngroße unter etwa 1 mm.
Die erhaltenen Mischungen können überraschenderweise mit allen gebräuchlichen Werkzeugen, wie beispielsweise Gesenk- und Strangpressen, Extrudern und Spritzgießmaschinen bei den verhältnismäßig niedrigen Temperaturen von 70 bis 20000 verarbeitet werden.
Es empfiehlt sich, während des Preßvorgangs kurzzeitig zu entspannen, um ein ungehindertes Entweichen freigewordener Gase zu ermöglichen, Gegebenenfalls können zu weiteren Verbesserungen der Verarbeitbarkeit der Mischung bei der Verformung bis zu etwa 10 Gew.-/o höhere Ester mit 4 und mehr C-Atomen, wie beispielsweise Phthalsäureester oder Trimellithsäureester zugesetzt werden. Die erhaltenen Formkörper zeichnen sich durch gute mechanische, thermische und elektrische Eigenschaftswerte aus.
Eine weitere Steigerung der Druck- und Biegefestigkeit der Formkörper um etwa 30 %0 tritt ein, wenn der Mischung vor der Verformung 5 bis 40 Gew,- inerte, faserige Materialien zugesetzt werden. Als solche Stoffe sind beispielsweise Asbest, Glaswolle, Kohlenstoffasern o.ä. geeignet. Auch diese Mischungen lassen sich sowohl auf Pressen als auch in Extrudern oder Spritzgießmaschinen verarbeiten.
Beispiel 1 30 Gex-Deile einer lignitischen Rohbraunkohle aus dem Rheinischein Revier werden auf eine Korngröße unter 100/u auf gemahlen und mit 20 Gew.-Teilen in Wasser dispergiertem Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat homogen bei Raumtemperatur gemischt.
800 g dieser Mischung werden in eine auf 2000C vorgeheist-e Stempelpresse gefüllt und innerhalb 12 Minuten nach folgendem Programm verformt: 1. und 2, Minute mit einem Preßdruck von 250 kp/cm2 anschließend etwa 5 bis 10 sec Lüftung, 3. und 4. Minute mit einem Preßdruck von 500 kp/cm anschließend etwa 5 bis 10 sec Lüftung, 5. bis 12. Minute mit einem Preßdruck von 500 kp/cm² anschließend Ausstoßen des Formkörpers aus dem heißén Werkzeug bei 200°C.
Das Plattenformat beträgt 200 mm x 200 mm x 15 min. Die Druckfestigkeit der Platten beträgt 900 kp/cm2 und die Biegefestigkeit 250 kp/cm2, Werden der Mischung vor dem Verpressen noch 20 Gew.- Asbest zugegeben, so steigt die Druckfestigkeit auf ca. 1200 kp/cm2 und die Biegefestigkeit auf ca. 300 kp/cm2.
Beispiel 2 70 Gew.-Teile einer im Offlebener Raum geförderten Rohbraunkohle werden auf eine Korngröße unter 100/u auf gemahlen und mit 20 Gew.-Teilen in Wasser dispergiertem Butadien-Styrol-Mischpolymerisat und 10 Gew.-eilen gepulvertem Polyvinylchlorid homogen bei Raumtemperatur vermischt. Nach dem Mischvorgang wird das Überschußwasser durch Trocknung der Masse entzogen.
Man erhält ein grobkörniges Material, welches auf eine mittlere Korngröße von ca. 1 mm aufgemahlen wird. Die Mischung ist gut rieselfähig und kann z.B. in einem 3-Zonen beheizten Extruder zu Rund strängen, Rohren, Folien u.ä. verarbeitet werden. Die Verarbeitungstemperatur im Extruder wird wie folgt eingestellt: 1. Einzugzone 90 - 110°C 2. mittlerer Bereich 120 - 1600C 3. Düsenkopf 70 - 110°C Die extrudierten Formkörper zeigen ein rein thermoplastisches Verhalten, d.h. sie können beliebig oft verformt und aufgearbeitet werden.
Das extrudierte Material ist sehr elastisch und gut verformbar.
Es läßt sich schweißen und mechanisch bearbeiten (sägen, fräsen, bohren u.ä.) und hat eine Zugfestigkeit in der Größenordnung on z = 1000 p/mm2.
Beispiel 3 65 Gew.-Teile einer im Rheinischen Revier geförderten Rohbraunkohle werden auf eine Korngröße unter 100/u aufgemahlen und mit 20 Gew.-Teilen eines gepulverten Naturkautschuks, 10 Gew.-Teilen Polyäthylen und 5 Gew.-Teilen Dioctylphthalat, bei Raumtemperatur homogen vermischt und in einem Extruder zu Granulat verarbeitet.
Das Granulat weist thermoplastische Eigenschaften auf und kann in einer Spritzgießmaschine zu beliebigen Formkörpern weiterverarbeitet werden.
Das Festigkeitsverhalten derartiger Formkörper ist abhängig von der Art des verwendeten Werkzeugs und von der Höhe des Spritsdrucks in der Maschine und kann bei entsprechender Auslegung der Spritzgießmaschine Festigkeitswerte erreichen, die in der Größenordnung von denen in Beispiel 1 angegebenen liegen. An Prufkörpern wurden Bruckfestigkeiten von D = 800 kpXcm2 und Biegefestigkeiten von X B = 200 kp/ca2 gemessen.
Beispiel 4 70 Gew.-Teile einer lignitischen Rohbraunkohle aus dem Offlebener Raum werden auf eine Korngröße von unter 1001u aufgemahlen und mit 20 Gew.-Teilen gepulvertem Polypropylen und 10 Gew.-Teilen Phtalsäurebutylester homogen gemischt, und in einem Extruder bei Temperaturen zwischen 90 und 16000 zu Rund Strängen, Rohren oder Folien verarbeitet.
Die extrudierten Formkörper lassen sich gut bearbeiten (sägen, fräsen, bohren, u.ä.), sie sind Jedoch nicht so elastisch wie die in Beispiel 2 beschriebenen, An Rpüfkörpern wurden Zugfestigkeiten von #z = 1100 p/mm2, Biegefestigkeiten von # B = 200 kp/cm2 und Druckfestigkeiten von 6 1) = 750 kp/cm2 gemessen.
Beispiel 5 70 Gew.-Teile einer im Rheinischen Revier geförderten Rohbraunkohle werden auf eine Korngröße kleiner als 100µ aufgemahlen und mit 20 Gwe.-Telilen in Chloroform aufgelöstem 2-Chlorbutadion und 10 Gew.-Teilen aufgemahlenem Steinkohlenteerpech, bei Raumtemperatur homogen vermischt und anschließend extrudiert. Man erhält bei Verarbeitungstemperaturen im Extruder zwischen 100 und 160°C ein gut fließendes Material und sehr elastische und gut biegsame und an der Oberfläche hochglänzende Formkörper mit Druckfestigkeiten von # D = 500 kp/cm², Biegefestigkeiten von # B = 150 kp/cm und Zugfestigkeiten von # Z = p/mm².
Beispiel 6 80 Gew.-Teile einer im Rheinischen Revier geförderten lignitischen Rohrbraunkohle werden auf eine Korngröße unter 100µ aufgemahlen und mit 20 Gew.-Teilen Steikohlenhochtemperaturteerpech bei Raumtemperatur intensiv 15 Minten geknetet und vermischt und anschließend in einem Extruder bei Temperaturen zwischen 70 und 150°C zu Strängen, Rohren, Profilen u.ä. verarbeitet. Das extrudierte Material ist hart und verhältnismäßig spröde und weist eine Druckfestigkeit von #D = 700 kp/cm² und eine Biegefestigkeit von #B = 200 kp/cm² sowie eine Zugfestigkeit von # Z = 900 p/mm² auf.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1) Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Braunkohle, dadurch gekennzeichnet, daß den Braunkohlen etwa 15 bis 35 Gew.-0 Polymere einschließlich Elastomere und/oder bituminöse Stoffe in gepulverter, emulgierter bzw. dispergierter oder gelöster Form als Modifikationsmittel zugesetzt werden und die Mischung in an sich bekannter Weise bei erhöhter Temperatur unter Druck verformt wird.
2) Verfahren nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Braunkohlen vor der Vermischung mit den Modifikationsmitteln auf Korngrößen unter 100/u aufgemahlen werden.
3) Verfahren nach den Änspruchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung vor der Verformung bis zu etwa 10 Gew.-g6 Ester mit 4 und mehr C-Atomen zugesetzt werden.
4) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Braumkohle, Modifikationsmitteln und gegebenenfalls Estern bei Temperaturen zwischen 70 und 2000C verformt wird.
5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung 5 bis 40 Gew.-% inerte. faserige Materialien zugesetzt werden.