DE2142122A1 - Hartpechbindemittel und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Hartpechbindemittel und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
- Publication number
- DE2142122A1 DE2142122A1 DE19712142122 DE2142122A DE2142122A1 DE 2142122 A1 DE2142122 A1 DE 2142122A1 DE 19712142122 DE19712142122 DE 19712142122 DE 2142122 A DE2142122 A DE 2142122A DE 2142122 A1 DE2142122 A1 DE 2142122A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- binder
- pitch
- temperature
- furfural
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
- C10C3/00—Working-up pitch, asphalt, bitumen
- C10C3/02—Working-up pitch, asphalt, bitumen by chemical means reaction
- C10C3/026—Working-up pitch, asphalt, bitumen by chemical means reaction with organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/013—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics containing carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
- C04B35/528—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
- C04B35/532—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components containing a carbonisable binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/07—Aldehydes; Ketones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/15—Heterocyclic compounds having oxygen in the ring
- C08K5/151—Heterocyclic compounds having oxygen in the ring having one oxygen atom in the ring
- C08K5/1535—Five-membered rings
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
Q 41
PATENTANWALTS
Drying. HANS rfl'SCHS(E 9 1 Λ 2 1 2 2
Drying. HANS rfl'SCHS(E 9 1 Λ 2 1 2 2
BE'U.ir 53
68
The Quaker Oats Company, Barrington, Illinois, V.St.A.
Hartpechbindemittel und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Hartpechbindemittel für nicht alkalischen Zuschlagsstoff, wie z.B. Kohlenstoff und Graphit.
Die Erfindung schafft ein Bindemittel für Zuschlagsstoffe, die aus neutralem Zuschlagsstoff, saurem Zuschlagsstoff oder
schwach basischem Zuschlagsstoff bestehen können, das 50 bis 75 Gew.-$ Hartpech mit einem Erweichungspunkt zwischen 110°
und 1800C und 50 bis 25 Gew.-^ Weichmacher enthält, der
Furfurylalkohol, Furfural und einen Bestandteil der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden
Gruppe enthält.
Die Erfindung schafft außerdem einen gebundenen feuerfesten
Gegenstand, der einen Zusohlagsstoff aus feuerfesten Teilchen enthält, der aus neutralem Zuschlagsstoff, saurem Zuschlagsstoff oder schwach basischem Zuschlagsstoff bestehen kann und
zu einer einheitlichen Form durch ein Hartpechbindemittel gemäß der Erfindung gebunden ist.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Hartpechbindemitteis zur Verfügung, das darin besteht, daß man
209810/1877
50 bis 75 Gew.-^ Hartpech mit einem Erweichungspunkt zwischen
110° und 1800C, Furfurylalkohol, Furfural und ein Mitglied
der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden Gruppe vermischt, wobei das Furfural, der Furfurylalkohol
und der aus der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden Gruppe gewählte Bestandteil 50
bis 25 Gew.-^ des Bindemittels ausmachen, man das Gemisch
erwärmt, um das Hartpech löslich zu machen und dadurch ein Hartpechbindemittel zu bilden, das bei 250C eine Flüssigkeit
ist, die bis herunter zu der Temperatur, bei der sie fest wird, in einer einheitlichen Form vorliegt.
Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Ausbildung eines feuerfesten Gegenstands zur Verfügung, das darin besteht,
daß man feuerfeste Teilchen, die aus neutralen feuerfesten Teilchen, sauren feuerfesten Teilchen und schwach
basischen feuerfesten Teilchen bestehen können, mit einem. Hartpechbindemittel und mit einem stark sauren Katalysator
vermischt, wobei das Pechbindemittel 50 bis 75 Gew.-$ Hartpech mit einem Erweichungspunkt zwischen 110° und 18O0C und 50 bis
25 Gew.-^ Weichmacher enthält, der Furfurylalkohol, Furfural
und einen Bestandteil der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden,Gruppe enthält, man das Gemisch
zu der gewünschten Gestalt formt, das geformte Gemisch bei einer Temperatur von wenigstens 2Q0C härtet, das gehärtete
Gemisch in einer nichtoxidierenden Atmosphäre auf eine Temperatur von wenigstens 8000C erwärmt, um das Bindemittel zu
pyrolysieren und ein kohlenstoffgebundenes feuerfestes Produkt auszubilden.
Im spezielleren betrifft die Erfindung ein Hartpechbindemittel, das 50 bis 75 Gew.-^ Hartpech mit einem Erweichungspunkt
zwischen 110° und 1800C und 50 bis 25 Gew.-% Weichmacher enthält,
der Furfurylalkohol, Furfural und einen Bestandteil der
aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden Gruppe enthält.
209810/1877
Übliche Bindemittel zum Binden von Kohlenstoff und Graphit ■werden aus Pech hergestellt. Das Pech wird mit einem flüchtigen
Verdünnungsmittel gemischt. Die Bindemittel können auch aus Harzen auf Basis von Furan, wie z.B. katalysiertem Furfural,
und Pech, aus Furfural, Furfurylalkohol und Pech sowie aus Pech und einem Bestandteil der aus Phenol, Cyclohexanon
und Verbindungen der Formel CH5-CO-R, worin R aliphatisch ist,
"bestehenden Gruppe hergestellt werden.
Übliche Pechbindemittel werden mit Kohlenstoff gemischt. Das durch Verpressen in einer Form zu einer bestimmten Gestalt
ausgebildete Gemisch wird dann pyrolysiert. Eine#Eigenschaft
von Pech ist, daß es beim Erwärmen einen flüssigen Zustand durchläuft, in dem die flüchtigen Bestandteile abgegeben werden,
und beim weiteren Erwärmen sich langsam in eine viskose Flüssigkeit verwandelt und schließlich in Kohlenstoff übergeht.
Das Erweichen des Pechs während des Erwärmens bewirkt, daß der Kohlenstoffgegenstand zusammenfällt, und der Verlust an flüchtigen
Bestandteilen vermindert den Anteil des Kohlenstoffgehalts
des Pechs sowie die Dichte des fertigen Gegenstands. Die flüchtigen Bestandteile bewirken ferner häufig, daß der
Gegenstand während der Pyrolyse quillt, was eine Verformung und ein Brechen des Kohlenstoffgegenstands zur Folge hat.
Es ist bekannt, daß Pech mit einem relativ hohen Schmelzpunkt, wie z.B. ein solches, das in dem Bindemittel der Erfindung
verwendet wird, weniger flüchtige Bestandteile als Pech mit einem Erweichungspunkt von 100 C oder weniger enthält, das im
allgemeinen zur Herstellung von Kohlenstoffgegenständen verwendet wird.
Bei der Herstellung von Kohlenstoffgegenständen, insbesondere
von Graphitgegenständen, ist es ferner bekannt, daß die elektrische Leitfähigkeit und die Festigkeit stark von der
Dichte des Kohlenstoffgegenstands abhängig sind. Daher erhöhen sich die Leitfähigkeit und Festigkeit in dem Maße, in dem die
Dichte zunimmt. Es ist daher sehr erwünscht, einen möglichst
209810/1877
dichten Kohlenstoffgegenstand herzustellen.
Es ist außerdem noch bekannt, daß der Kohlenstoffgehalt von Pech in direkter Beziehung zu dem Erweichungspunkt steht.
Z.B. ergibt ein Pech (90° bis 10O0G) im allgemeinen bei der
Pyrolyse einen Kohlenstoffgehalt von 40 bis 50 %, während die
bevorzugten Bindemittel der Erfindung zu Kohlenstoffgehalten von über 65 tfo führen« Höhere Kohlenstoffgehalte können bei
üblichen Pechbindemitteln durch Verwendung von Pechen mit
höheren Erweichungspunkten erzielt werden, doch werden die fc Misch- und Pressarbeitsgänge in steigendem Maße mit einem
Erhöhen der- Temperatur schwieriger. Is ist daher seit langem als wünschenswert angesehen worden, ein flüssiges Bindemittel
aus einem hochschmelzenden Pech herzustellen. Ein geeigneter Weichmacher für Pech ist seit langem gesucht worden. Bisher
ist kein Weichmacher hergestellt worden, der gestattet, ein Hartpechbindemittel zu erhalten, das gleichzeitig bei Eaumtemperatur
flüssig ist, das bis herunter zu der Temperatur, bei der es fest wird, in einheitlicher Form vorliegt sowie
wärmehärtbar ist«
Flüchtige Bestandteile sind als Weichmacher für Pech verwendet
worden. Übliche Pechbindemittel mit flüchtigen Bestandteilen
ψ weisen die gesamten Nachteile üblicher Pechbindemittel auf.
Diese Bindemittel werden mit Kohlenstoff versetzt und mäßig erwärmt, um den flüchtigen Bestandteil abzutreiben. Sie haben
die Nachteile, daß sie erweichen, wenn sie praktisch über den Schmelzpunkt von Pech erwärmt werden, und ihre Festigkeit verlieren,
ferner, daß sie brechen und quellen, was auf den Abgang
der flüchtigen Bestandteile beim Erwärmen zurückzuführen ist, und daß sie einen geringen Kohlenstoffgehalt sowie Kohlenstoff
gegenstände geringer Sichte bei der Pyrolyse ergeben.
Herkömmliche Harzbindemittel auf Furanbasis mit Furfural als Weichmaoher sind hergestellt worden, die imwesentlichen aus
Furfural, etwa 10 bis 70 Gew.-°/o Steinkohlenteerpech mit einem
Schmelzpunkt unter 15O0G und einem Säurekatalysator bestehenj
203810/1877
der das Wärmehärten der flüssigkeit "beim Erwärmen bewirkt.
Mehrere Nachteile dieses Bindemittels beruhen darauf, daß nur Peche mit niedrigem Erweichungspunkt benutzt x^erden können und
daß das Bindemittel zum Härten erwärmt werden muß»
Aus hochschmelzenden Pechen mit Erweichungspunkten über 1500C
hergestellte Bindemittel mit einem Weichmachers, der Furfural,
Furfurylalkohol und Gemische davon enthält, sind bekannt. Diese Bindemittel sind im Gegensatz zu den Hartpechbindemitteln
der Erfindung nicht alle bei Raumtemperatur flüssig.
Bindemittel, die hochschmelzendes Pech enthalten, das mit
Furfural und einem Mitglied der aus Phenols Cyclohexanon und
Verbindungen der Formel CH3-CO-R 9 \vorin R aliphatisch, ist,
bestehenden Gruppe weichgemaclit ist, sind hergestallt worden.
Ein Nachteil dieser Bindemittel ist, daß sie bei Raumtemperatur nicht alle flüssig sind. Ein weiterer Machteil besteht
darin, daß sie einen größeren G-exvichtsverlust erleiden9 wenn
sie bei Temperaturen über der Raumtemperatur gehärtet werden, als die Hartpechbindemittel der Erfindungo
Ziel der Erfindung ist es, ein Hartpechbindemittel au schaffen,
das leicht bei Raumtemperatur gehärtet werden kanng, einen
geringen Gewichtsverlust an flüchtigen Bestandteilen erleidet,
wenn es bei einer höheren Temperatur gehärtet x^irfij und su
einem hohen Kohlenstoffgehalt führt, wenn es pjrolja±®rt
Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Bindemittels,
das, i-3qb.& es mit Kohlenstoff verwendet wird, die
Verlust© während der Pyrolyse vermindert, di© auf ein Brechen
oder Quellen des Kohlenstoffgegenstand© zurüekzufuhren sind»
Ein weiteres Zi©1 der Erfindung liegt darija& sin Bindemittel
zur Verfügung zu stellen? das bei 25°0 flüssig ist, das die
Eigenschaft ©iner ausgezeichneten Benetzungsfähigkeit des
Zuschlagsstoffa besitzt und das bis herunter zu der Temperatur,
bei der es fest wird, in einheitlicher Form vorliegt«
209810/1877
Nach, noch einem anderen Ziel der Erfindung soll ein Hartpechmittel
für Kohlenstoff, Graphit und andere im wesentlichen nicht alkalische Zuschlagsstoffe, wie z.B. Magnesit, geschaffen
werden, das eine große Festigkeit nach dem Härten bei Raumtemperatur hat und seine Festigkeit bei hohen Temperaturen
beibehält, ohne zusammenzusinken.
Nach noch einem weiteren Ziel der Erfindung soll ein wärmehärtendes
Bindemittel geschaffen werden.
Diese Ziele werden durch ein Bindemittel für einen feuerfesten Zuschlagsstoff erreicht, der ein neutraler Zuschlagsstoff, ein
saurer Zuschlagsstoff oder ein schwach basischer Zuschlagsstoff sein kann, das 50 bis 75 Gew.-$ Hart pech mit einem Er~
weichungspunkt zwischen 110° und 1800G und 50 bis 25 Gev/.-?fc
einss Weichmaohers enthält, der furfurylalkohol, Furfural und
einen Bestandteil aus der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden Gruppe enthält.
Bas Hartpechbindemittel der Erfindung wird nach einem Verfahren
hergestellt, das darin besteht, daß maß (a) 50 bis 75 Gew.-$
Hartpech mit einem Erweichungspunkt zwischen 110 und 180 G,
Furfural, Furfurylalkohol und einem Bestandteil der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden
Gruppe vermischt, wobei das Furfural, der Furfurylalkohol und der aus der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon
bestehenden Gruppe gewählte Bestandteil 50 bis 25 Gew.-°/o des
Bindemittels ausmachen und (b) das durchmischte Gemisch erwärmt,
um das Hartpech löslich zu machen und dadurch ein Hartpechbindemittel zu erzeugen, das bei 250G eine Flüssigkeit
ist, die bis herunter zu der Temperatur, bei der sie fest wird, in einheitlicher Form vorliegt.
Das Vorliegen in einheitlicher Form ist so zu versehen, daß
die Hartpeohbindemibtel der Erfindung sich bis herunter zu der
Temperatur, bei der die Bindemittel fest werden, nicht zu
gesonderten Phasen trennen.
209810/1877
Kein herkömmliches Bindemittel besitzt die Kombination von vorteilhaften Eigenschaften des Bindemittels der Erfindung.
Die Hartpechbindemittel der Erfindung weisen unter anderem
die folgenden Eigenschaften aufs Flüssiger Zustand bei Raumtemperatur,
ausgezeichnete Benetzungsfähigkeit des Zuschlagsstoffs, Härtbarkeit durch Säure bei Raumtemperatur und Vorliegen
in einheitlicher form bis herunter zu der Temperatur, bei
der das Bindemittel fest wird, lerner sind die Bindemittel der
Erfindung beim Erhärten wärmehärtbar.
Die in den Bindemitteln der Erfindung verwendeten Peche sind Steinkohlenteerpeche und Erdölpeche mit einem Erweichungspunkt
zwischen 110° und 1800C, gemessen nach der Ring und Kugel-Methode
nach dem ASTM-Test D36-64T. Vorteilhafterweise ist
das in dem Bindemittel der Erfindung verwendete Pech relativ frei von flüchtigen Bestandteilen und hat das Bindemittel eine
Löslichkeit in CMnolin zwischen 75 und 98 $>. Die Bindemittel
der Erfindung können nicht mit Pechen hergestellt werden, die einen Erweichungspunkt höher als 1800C haben. Ein Bindemittel,
das mit einem Psch hergestellt worden ist 9 das einen
Erweichungspunkt höhsr als 1800O besitzt,, liegt nicht in einheitlicher
Form vor* während alle Bindemittel eier Erfindung
bis herunter zu der !Temperatur,, bei der-si® fest \*eräen, in
einheitlicher Form vorliegen« Bindemittel, iie mit Peohsn hergestellt
worden sind., die einen Erweichungspunkt unter 11O0C
besitzen, führen, wenn sie pyrolysiert werden, nicht su einem
Kohlenstoffgehalt, der für ein handelsmäßiges konkurrenzfähiges
Bindemittel hoch genug ist.
Es ist wesentlich, daß die Bindemittel der Erfindung 50 bis 75 Gew.-$ Hartpech und 50 bis 25 Gew.-^ Weichmacher enthalten,
der Furfurylalkohol, Furfural und einen Bestandteil aus der aus Cyclohexanon, Mesityloxiö und Gemisohen daraus bestehenden
Gruppe enthält. Ein Bindemittel, das mit einem Anteil Hartpeoh
unter 50 Gew.-^ hergestellt worden ist, liegt nicht in' einheitlicher
Form vor und ist kein Bindemittel der Erfindung. Ein Bindemittel, das mit einem Anteil Hartpech über 75
<fo herge-
209810/1877
stellt worden ist, weist eine sehr hohe Viskosität auf oder
ist eine feste Substanz und ist kein Bindemittel der Erfindung.
Es ist wesentlich, daß genügend Furfurylalkohol vorhanden ist, um so ein Bindemittel zu schaffen, das unter sauren
Bedingungen bei Raumtemperatur härtet. Für den Anteil an Furfurylalkohol in den flüssigen, wärmehärtenden, in einheitlicher
form vorliegenden Bindemitteln der Erfindung ist eine
kritische obere Grenze gegeben. Die obere Grenze für den Anteil an Furfurylalkohol ist von dem Anteil an Cyclohexan
und/oder Mesityloxid sowie von dem Erweichungspunkt des Pechs und der Art des Pechs, d.h. ob es sich um Steinkohlenteerpech
oder um Erdölpech handelt, abhängig. Diese Beziehung wird ausführlicher in den Ausführungsbeispielen erläutert, und die
genauere obere Grenze für den Anteil an Furfurylalkohol in einem Bindemittel der Erfindung, das eine bestimmte Pechart
mit einem bestimmten Erweichungspunkt des Pechs enthält, sowie eine bestimmte Menge Cyclohexanon und Mesityloxid aufweist,
kann von dem Fachmann leicht bestimmt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn der Anteil an dem aus der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden
Gruppe gewählten Bestandteil dem Mindestanteil entspricht, der zur Erzeugung von in einheitlicher Form vorliegenden
Bindemitteln der Erfindung notwendig ist. Dieser Anteil kann von dem Fachmann leicht bestimmt werden. Wenn mehr als der
Mindestanteil von dem aus der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden Gruppe gewählten Bestandteil
verwendet wird, wird der Kohlenstoffgehalt des Bindemittels bei der Pyrolyse nachteilig beeinflußt.
Zur Herstellung des Hartpeehbindemittels der Erfindung ist
es wesentlich, daß 50 bis 75 Gew.-^ Hartpech mit einem Erweichungspunkt zwischen 110° und 180°C mit Furfural, Furfurylalkohol
und einem Bestandteil der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden Gruppe vermischt werden.
209810/1677
-9- 2U2122
Das Furfural, der Furfurylalkohol und der aus der aus Cyclohexanon,
Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden Gruppe gewählte Bestandteil machen 50 bis 25 Gew.-0Jo des Bindemittels
aus.
Zur Herstellung des Hartpechbindemittels der Erfindung ist
es außerdem wesentlich, daß das obige Gemisch für eine Zeit und bei einer Temperatur erhitzt wird, die ausreichen, das
Hartpech löslich zu machen, wodurch ein Hartpechbindemittel erzeugt wird, das bei 25°C flüssig ±st und das herunter bis
zu der Temperatur, bei der es fest wird, in einheitlicher Form vorliegt. Die zum Löslichmachen des Hartpechs erforderliche
Temperatur und die erforderliche Zeit können von dem Fachmann leicht bestimmt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn die Temperatur des obigen Gemischs allmählich innerhalb mehrerer Stunden auf 6O0C erhöht wird.
Die Zeitspanne, innerhalb der die Temperatur zur Erzeugung des Bindemittels der Erfindung allmählich gesteigert werden
soll, ist weitgehend von der Menge des Gemischs aber auch von der Wirksamkeit des Rührens des Gemiaohs abhängig.
Katalysatoren, die in Verbindung mit dem neuen Bindemittel der Erfindung verwendet werden können, enthalten starke Säuren
oder saure Salze. Insbesondere ist es wesentlich, daß der Katalysator eine starke Säure oder ein saures Salz einer
schwachen Base ist, die eine K1 bei 250C von wenigstens
—3 ι
7,5 x 10 hat. Z.B. kann der Katalysator aus Phosphorsäure,
Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure und Ammoniumphosphat
bestehen. Für die meisten Zwecke sind, wie festgestellt worden ist, 2 bis 5 "fr Katalysator, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels,
geeignet» Keine besonderen Vorteile werden mit Katalysatormengen erzielt, die über 10 $ liegen.
Ein basischer Katalysator kann nicht zum Härten des Bindemittels der Erfindung verwendet werden. Wenn ein basischer
Katalysator bei dem Bindemittel der Erfindung benutzt wird,
209810/1877
erleidet das Bindemittel einen zu hohen Gewichtsverlust an flüchtigem Material und weist einen zu geringen Kohlenstoffgehalt
auf, wenn das Bindemittel pyrolysiert wird.
Das Bindemittel der Erfindung kann für irgendeinen im wesentlichen
nicht alkalischen Zuschlagsstoff verwendet werden, der ein neutraler Zuschlagsstoff, ein saurer Zuschlagsstoff
oder ein schwach basischer Zuschlagsstoff sein kann. Die Notwendigkeit, einen relativ stark sauren Katalysator zur
vollständigen Härtung zu benutzen, bringt eine gewisse Be-
ψ schränkung hinsichtlich der allgemeinen Anwendbarkeit des
Bindemittels der Erfindung mit sich. D.h., während Zuschlagsstoffe, wie z.B. Kohlenstoff, Graphit, Sand und Magnesit,
gemeinsam mit dem neuen Bindemittel der Erfindung benutzt werden können, können Zuschlagsstoffe, wie Dolomit oder
Beton, nicht angewendet werden. Die Säure übt eine nachteilige Wirkung auf den alkalischen Zuschlagsstoff aus, oder
die Basizität des Zuschlagsstoffs neutralisiert den Säurekatalysator und verhindert ein befriedigendes Härten. Die
Teilchengröße des Zuschlagsstoffs, der mit dem Bindemittel der Erfindung unter Bildung eines feuerfesten Gegenstands
gebunden ist, ist in keiner Weise kritisch und kann irgend-
fc eine Größe aufweisen, die auf diesem Gebiet im allgemeinen
angewendet wird. Zum Beispiel können die Teilchengrößen von Stücken, die so groß, wie 1,27 cm im Querschnitt sind, bis
zu fein zerkleinerten Teilchen reichen, die eine Größe von 74 Mikron haben (d.h. ein US-Standardsieb mit einer Siebmaschengröße
von 200 mesh passieren). Im allgemeinen werden Teilchen verschiedener Größe gemeinsam benutzt, so wie es
auf diesem Gebiet bekannt ist. Der Grad der Teilchengröße wird so gewählt, daß nach dem Zusammenpressen eine Masse
erhalten wird, die so dicht wie möglich ist und ein Kleinstmaß an Leerstellen aufweist.
Die Bindemittel nach dem Stand der Technik konnten nicht leicht mit Zuschlagsstoffen versehen werden, weil sie hinsichtlich
der Benetzbarkeit und der Durchsetzung des Zu-
209810/1877
schlagsstoffs mangelhaft waren. Die Bindemittel der Erfindung
haben überragende Benetzungs- und Fließfähigkeits- bzw. Durchsetzungseigenschaften.
Bei der Herstellung eines Gegenstands gemäß der Erfindung können der Zuschlagsstoff und das Bindemittel
nach einer Reihe von Methoden gemischt werden. Die bevorzugte Methode besteht darin, daß man den sauren Katalysator
und den Zuschlagsstoff mischt. Der Mischung wird dann das Bindemittel zugegeben. Ein anderes Mischverfahren besteht
darin, daß man den sauren Katalysator, das Bindemittel und den ZusGhlagsstoff alle auf einmal mischt. Aus wirtschaftlichen
Gründen braucht nicht mehr Bindemittel verwendet zu werden, als die Menge, die die Teilchen wirksam miteinander
bindet.
Ein besonderer Torteil des Bindemittels der Erfindung liegt darin, daß es gleichmäßig und einheitlich mit dem Zuschlagsstoff gemischt werden kann, ohne daß unerwünschte oder ungleichmäßige
Materialklümpchen oder kleine ungleichmäßig vermischte
Stückchen gebildet werden oder Massen in unerwünschter Weise in dem einen oder anderen Bestandteil vorherrschen„ Das Bindemittel
der Erfindung ist eine Flüssigkeit bei 25^ und liegt
bis herunter zu der Temperatur, bei der es fest xvird, in einer
einheitlichen Form vor. Wegen dieser außergewöhnlichen Eigenschaften führt das Bindemittel der Erfindung zu einer'ausgezeichneten
gleichmäßigen Benetzung des Zuschlagsstoffs bei Raumtemperatur, !fach dem Vermischen der feuerfesten Teilchen
und des Bindemittels in der beschriebenen Art und V/eise kann das Gemisch als Stampfmasse benutzt oder aus einer Pistole
verschossen werden, so wie es auf diesem Gebiet im allgemeinen bewerkstelligt wird, um das Gemisch auf der Anwendungsstelle
abzusetzen. Andererseits kann das Gemisch wie ein Mörtel benutzt werden oder aber mit Druck zu einer gewünschten Form
verpreßt werden, wie z.B. zu einem Ziegel,
Das Bindemittel der Erfindung wird bei Rausntemp©ra.tur (25°C)
gehärtet. Gegenstände, die durch allmähliches Erhöhen der Temperatur von Raumtemperatur auf 25O0C innerhalb mehrerer
209810/1877
Stunden gehärtet worden sind, weisen eine größere "Warmfestigkeit"
auf. D.h., Gegenstände, die durch allmähliches Erhöhen der Temperatur gehärtet worden sind, haben in dem
gesamten Temperaturbereich der Pyrolyseoperation eine größere Zugfestigkeit. Die G-eschwindigkeit der Temperaturerhöhung ist
weitgehend von der Größe des Gegenstands, der gehärtet werden soll, abhängig. Große Gegenstände müssen mit einer langsameren
Geschwindigkeit für die Temperaturerhöhung erwärmt werden als kleinere Gegenstände, damit die Temperaturen in dem ge- .
samten Gegenstand einheitlich sind und dadurch nachteilige innere Spannungen vermieden werden, die durch ungleichmäßiges
Erwärmen des Gegenstands gebildet werden.
Die Gegenstände, die mit dem Bindemittel der Erfindung hergestellt
worden sindp können pyrolysiert oder graphitisiert
werden, indem man sie nach bekannten Verfahren auf höhere
Temperaturen erwärmt. Z.B. kann die Wärmebehandlung zunächst durch ein Pyrolysieren des Gegenstands bei einer Temperatur
von mindestens 800°ö und dann durch Graphitisieren des Gegenstands
bei einer Temperatur von mindestens 26000C durchgeführt
werden.
Das Hartpeehbindemittel der Erfindung wird benutzt, um gebun-
|| dene feuerfeste Gegenstände herzustellen. Die gebundenen
feuerfesten Gegenstände der Erfindung enthalten einen Zuschlagsstoff aus feuerfesten Teilchen, der ein neutraler
Zuschlagsstoff, ein saurer Zuschlagsstoff oder ein schwach
basischer Zuschlagsstoff sein kann. Die feuerfesten Gegenstände werden zu einer einheitlichen Form durch ein feuerfestes
Gemisch, das ein Hartpechbindemittel mit 50 bis
75 Gew.-in Hartpeoh mit einem Erweichungspunkt zwischen 110°
und 18O0C und 50 bis 25 Gew,-% Weichmacher enthält, wobei
der Weichmacher Furfurylalkohol, furfural und einen Bestandteil
auE der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen
davon bestehenden Gruppe enthält.
Das Verfahren zur Bildung eines feuerfesten Gegenstands be-
208810/1877
steht darin, daß man (a) feuerfeste Teilchen, die aus neutralen
feuerfesten Teilchen, sauren feuerfesten !Peilehen und schwach basischen feuerfesten Teilchen bestehen können,
mit einem Hartpechbindemittel und einem stark sauren Katalysator
vermischt, wobei das H&rtpeohbindemittel 50 bis
75 Gew.-fo Hartpech mit einem Erweichungspunkt zwischen 110°
und 1800G und 50 bis 25 Gew.-$ Weichmacher enthält, der
furfurylalkohol, Furfural und einen Bestandteil der aus
Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden
Gruppe enthält, (b) das Gemissh zu der gewünschten Gestalt
formt, (c) das geformte Gemisch bsi @iß@r Temperatur von
wenigstens 200G härtet und (fi) das gehärtet© Geiaisoh in
einer iiichtoxidierenden Atmosphäre auf aiße Temperatur von
wenigstens 8000O erwärmt, um das Bindemittel zu pyrolysieren
und ein kohlenstoffgebundenes feuerfestes Produkt auszubilden
ο Das Verfahren enthält ferner ein wahlweises Erwärmen des pyrolysiertsn Gemische in einer niehtosiäierenden Atmosphäre
auf eine Temperatur von wenigstens 2600 G, um das
Bindemittel zu graphitisieren υηύ. ©In graphitisi©rtee feuerfestes
Produkt zu bilden=
Als ein Beispiel für ©inen Gegenstand der Erfindung, der mit
dem Bindemittel der Erfindung und nach dem Verfahren der
Erfindung hergestellt worden ist, soll eiae Elektrode für die
Elektrolyse von Aluminium im einzelnen beschrieben werden»
Es ist davon auszugehens daS die Beschreibung des speziellen
Gegenstands und des Verfahrens mir der Erläuterung öieut und
die Erfindung in keiner Weise begreasefö solle
Die nachfolgendes bevorzugt©n Auefiüiruagg£©rs©a" i©r Erfindung
dienen aur der Erläuterung der SrfiaduBg. vu&ä a©ig©n die
Art und Weise zur Burchführuag der Srfimdimg«
der gesamten bevorzugten Ausführungsforaan bsw.
Beispiele wurde das prozentuale erhalten gebliebene Gewicht ( "Endgewichtlf genannt ) des Bindemittels nach dsm ASTM-Standardtest
D-189-62 (Kohlenstofftest nach Conraäson) und der
20 98 10/1877
Erweichungspunkt des Hartpechs nach dem ASTM-Standardtest
D-36-64T (Ring und Kugel-Test) bestimmt. Die mesh-Größen
beziehen sich auf die US-Standardsiebgrößen.
192 g (2 Mol) Furfural, 49 g (0,5 Mol) Furfurylalkohol und 98 g (1 Mol) Cyclohexanon wurden in einen 2-Liter-Kolben, der
mit einem Rührer versehen war, eingetragen. Zum Erwärmen des Kolbeninhalts wurde ein Heizmantel benutzt.« und 402 g Hochofenpech
mit einem Erweichungspunkt von 1500C wurden unter
Rühren in den Kolben eingetragen. Das Hochofenpech wurde zu Flocken mit einer Dicke von 0,62 bis 0,96 cm vor dem Eintragen
in den Kolben gebrochen.
Der Inhalt des Kolbens wurde auf 7O0C erwärmt und bei dieser
Temperatur 1 Stunde lang gehalten. V/eitere 201 g Hochofenpech wurden in Floekenform in den Kolben eingetragen, und der
Kolbeninhalt wurde nach der Zugabe des Pechs auf 90°C erwärmt und bei dieser Temperatur 1 Stunde gehalten, Das in dem Kolben
gebildete Hartpechbindemittel wurde dann auf 210C abgekühlt,
"bei welcher Temperatur das Bindemittel eine Flüssigkeit war. Das Bindemittel enthielt 64 Gew.-$ Hartpech und 36 Gew.-^
Weichmacher, der 14,4 Gew.-^ Furfurylalkohol, 56,7 Gew.-fo
Furfural und 28,9 Gew.-$ Cyclohexanon enthielt.
Ein Zuschlagsstoff, der 438 g kalzinierten Anthrazit mit
einer Teilchengröße entsprechend +4 mesh, 536 g kalzinierten Anthrazit mit einer Teilchengröße entsprechend -4 bis +50 mesh
und 1026 g kalzinierten Anthrazit mit einer Teilchengröße entsprechend -50 mesh enthielt, wurde in einem schalenförmigen
Clearfield-Mischer vorgemischt. Der Mischer hatte zwei kreisförmige Schleif- bzw. Mahlscheiben und einen fünffingerigen
Rührflügel. Dem vorgemischten Zuschlagsstoff wurden 32 g 50 gew.-$ige p-Toluolsulfonaäure und 35 Gew.-^ Methylalkohol
und 15 Gew„-# Wasser als Katalysator zugegeben. Der Zuschlagsstoff und der saure Katalysator wurden 5 Minuten lang mit dem
Clearfield-Mischer gemischt. 320 g des obigen Hartpechbinde-
209810/1877
mittels wurden dann dem Zuschlags st off zugegeben,, der mit dem
sauren Katalysator vermischt worden war. Das feuerfeste Gemisch wurde dann 15 Minuten lang gemischt.
Das feuerfeste Gemisch wurde dann dem Mischer entnommen und
in ein Gefäß ("gallon jar") eingetragen. Das Gefäß wurde gedreht oder geschwenkt, "bevor eine Probe entnommen wurde, um
eine gleichmäßige Verteilung des Zuschlagsstoffs sicherzustellen.
Etwa 250 g des feuerfesten Gemische wurden dann dem Gefäß entnommen und in eine zylindrische Form eingetragen,
die einen inneren Durchmesser von 5,08 cm und eine Länge von 25,4 cm aufwies. An dem einen Ende der Form befand sich ein
Deckel und an dem anderen Ende der Form wurde ein Kolben angeordnet. Das feuerfeste Gemisch wurde mit einer automatisehen
Presse mit einem Druck von 351»5 kg/cm verpreßt und
dann aus der Form entfernt. Der erhaltene Zylinder hatte einen Durchmesser von 5?08 ca und eine Länge von ungefähr 7»62 cm
und wies ein spezifisches Gewicht von 1,55 auf.
Es ist ein Zweck dieses Beispielss das bevorzugte Verfahren
zur Herstellung der Hartpechbindemittel der Erfindung und das
bevorzugte Verfahren zur Herstellung des feuerfesten Gemische der Erfindung zu zeigen.
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden die verpreßten Kohlenstoffgegenstände 1 und 2 von der Tabelle I hergestellt.
Der Zuschlagsstoff war Kohlenstoff.
Die Zusammensetzung des in dem verpreßten Kohlenstoffgegenstand 1 der Tabelle I verwendeten Bindemittels entsprach
64 Gew.-$ Pech mit einem Erweichungspunkt von 1500G und
36 Eew.-$ Weichmacher, der aus 56,7 $ Furfural, 14,4 f<
> Furfurylalkohol und 28,9 $> Cyclohexanon bestand. Das Bindemittel
wurde mit 10 Gew.-^ 50 gew.-^iger p-Toluolsulfonsäure in
35 Gew.-^ Methylalkohol und 15 Gew.-^ Wasser katalysiert. In
der nachfolgenden Tabelle 1 ist die p-Tοluolsulfoneäure mit
209810/1877
2U2122
PTSA bezeichnet.
Die Zusammensetzung des in dem verpreßten Kohlenstoffgegenstand 2 der Tabelle I verwendeten Bindemittels entsprach
64 Gew.-^ Pech mit einem Erweichungspunkt von 1500C und
36 Gew.-fo Weichmacher, der aus 66,2"Gew-.-9& Furfural und
33,8 Gew.-$ Cyclohexanon bestand. Das Bindemittel wurde mit 5 Gew.-^ 50 gew.-^iger^Toluolsulfonsäure in«. 35 Gew.-# Methylalkohol
und 15 Gew.-^ Wasser katalysiert.
Der prozentuale Bindemittelgewichtsverlust der verpreßten
* Kohlenstoffgegenstände 1 und 2 wurde durch Vergleich des Gewichts des verpreßten Kohlenstoffgegenstands vor und nach
dem Härten bei erhöhten Temperaturen bestimmt. Der verpreßte Kohlenstoffgegenstand wurde durch allmähliches Steigern der
Temperatur des katalysierten Bindemittels von Raumtemperatur auf 100 C innerhalb einer Zeitspanne von 8 Stunden, dann auf
1400C innerhalb einer Zeitspanne von 2 Stunden und dann auf
25O0C innerhalb einer Zeitspanne von 2 Stunden gehärtet.
| Tabelle I | Prozentualer Bindemittel- gewiehtsverlust |
|
| Verpreßter Kohlenstoff gegenetand |
Katalysator | 4,73 9,55 |
| 1 2 |
PTSA PTSA |
|
Ein Zweck des vorstehenden Beispiels ist zu zeigen, daß die Bindemittel der Erfindung, die Furfurylalkohol enthalten, den
Pechbindemitteln gleicher Zusammensetzung aber ohne einen Gehalt an Furfurylalkohol überlegen sind. Die säuregehärteten
Hartpechbindeaittel der Erfindung erleiden einen erheblich
geringeren Gewichtsverlust beim Wärmehärten als ähnliche Bindemittel, die jedooh keinen Furfurylalkohol enthalten.
Beispiel 3
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden die Bindemittel 3,
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden die Bindemittel 3,
209810/1377
4, 5 und 6 der Tabelle II hergestellt» Die Bindemittel wurden
durch. Zugabe von 5 Gew.-$ p~Toluolsulfonsäure und 35 Gew.»$
Methylalkohol und 15 Gew.-% Wasser katalysiert. 10 gKProben
der katalysierten Bindemittel wurden in 150 ml-Beoher gegossen
und durch allmähliches Steigern der Temperatur der katalysierten Bindemittel von Raumtemperatur auf 1000O innerhalb
einer Zeitspanne von 8 Stunden, dann auf 14O0C innerhalb
einer Zeitspanne von 2 Stunden und dann auf 2500O innerhalb
einer Zeitspanne von 2 Stunden gehärtet.
Erweichungs-Bindepunkt
mittel des
mittel des
Hartpechs
Gew„-$ Gew.-$
FA im Gyclo im Weich- Weichmacher macher
3
4
5
6
4
5
6
110°C 15O0G 1800C
1800C
14,4 14,4 14,4 0
28,9 28,9 28,9 33,8
einheitlicher Form?
ja ja
nein 3 a
Kohlenst offt est
Endgewicht)
51,50 66,33
72,5
Die Zusammensetzung der Bindemittel 3f 4» 5 und 6 entsprach
64 Gew.-$ Pech und 36 Gew.-^ Weichmacher. Der Weichiaaeher in
den Bindemitteln 3» 4 und 5 bestand aus 14»4 Gew.-fo Furfurylalkohol
(FA), 56,7 Gew.-$ Furfural und 2859 Gew.-# Cyclohexanon
(Cyclo). Der Weichmacher in dem Bindemittel 6 bestand
aus 66,2 Gew.-^ Furfural und 33,8
Das Bindemittel 5, das ein Hartpech mit einem Erweichungspunkt von 180°0 enthielt, lag nicht in einheitlicher Form
vor und trennte sich in zwei Schichten. Es ist wesentlich, daß die Bindemittel der Erfindung, die in einheitIieher Form
vorliegen, mit Pechen mit einem Erweichungspunkt unter 180° hergestellt worden sind. Das Bindemittel 3 wurde mit einem
Pech mit einem Erweichungspunkt von 1100C hergestellt. Binde-
2 0 9810/1377.
mittel, die mit Pechen unter 11O0C hergestellt worden sind,
weisen nicht ein genügend großes prozentuales Bndgewicht bei der Pyrolyse auf, um von wirtschaftlicher Bedeutung zu sein.
Ein Zweck dieses Beispiels ist zu zeigen, daß die in den Bindemitteln der Erfindung verwendeten Peche einen Erweichungspunkt
über 1100O und unter 18O0C haben müssen, um Bindemittel
zu ergeben, die bis herunter zu der Temperatur, bei der sie fest werden, in einheitlicher Form vorliegen und einen hohen
Kohlenstoffgehalt bei der Pyrolyse ergeben. Es ist ein weiterer Zweck dieses Beispiels zu zeigen, daß die Furfurylalkohol-
ψ konzentrationen in den Bindemitteln der Erfindung bei einer
gegebenen Mesityloxid- und Caclohexanonkonzentration durch den
Erweichungspunkt des Pechs beeinflußt wird.
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden die Bindemittel 7, 8 und 9 der Tabelle III hergestellt. Die Bindemittel wurden
durch Zugabe von 10 Gew„-^ 50 gew.-^iger p-Toluolsulfonsäure
und 35 Gew.-$ Methylalkohol und 15 Gew.-^ Wasser katalysiert.
Nach dem Härtungsverfahren des Beispiels 3 wurde der Gewichtsverlust der Bindemittel beim Wärmehärten durch Vergleich des
Gewichts des Bindemittels vor und nach dem Härten bei erhöhten Temperaturen bestimmt.
Binde- Erweichung3- foGew.-Verlust Kohlenstofftest
mittel punkt des des Binde·* nach Oonradson Hartpechs mittels ( c/o Endgewicht)
| 7 | 110 | 12,03 | 51,50 |
| 8 | 120 | 11,30 | 57,20 |
| 9 | 150 | 6,59 | 66,33 |
Die Zusammensetzung der Bindemittel 7, 8 und 9 entsprach
64 Gew.-^ Pech und 36 Gew.-^ Weichmacher. Der Weichmacher bestand
aus 56,7 Gew.-% Furfural, 14,4 Gew.-^ Furfurylalkohol
209810/1877
und 28,9 Gew.-$ Cyclohexanon.
Ein Zweck dieses Beispiels ist zu zeigen, daß sich der Kohlenstoffgehalt
bei der Pyrolyse der Hartpeehbindemittel der Erfindung mit dem Erweichungspunkt des Pechs erhöht.
Die Bindemittel 10, 11 und 12 von der Tabelle IV wurden nach dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellt. Die Zusammensetzung
des Bindemittels 10 entsprach 45 Gew.-^ Pech und 55 Gew.-^
Weichmacher. Das Bindemittel 11 enthielt 64 Gew.-$ Pech und 36 Gew.-$ Weichmacher, und das Bindemittel 12 enthielt
80 Gew.-$ Pech und 20 Grev.-# Weichmacher.
Das Pech der Bindemittel 10, 11 und 12 hatte einen Erweichungspunkt
von 150 C, und der Weichmacher bestand aus 56,7 Gew.-$>
Furfural, 14,4 Gew.-^ Furfurylalkohol und 28,9 Gew.-^ Cyclohexanon.
Die Viskosität der Bindemittel 10, 11 und 12 wurde mit einem Brookfield-Viskometer Nr. LVF bei 25°G bestimmt.
Tabelle IV
Bindemittel Gew.-% Pech Gew.-% Weichmacher Viskosität bei
Bindemittel Gew.-% Pech Gew.-% Weichmacher Viskosität bei
25'
| 55 | lag nicht in einheitlicher Form vor |
| 36 | 36 000 cP |
| 20 | über 100 000 eP |
10 45
11 64
12 80
Ein Zweck dieses Beispiels ist zu zeigen, daß es wesentlich ist, daß die Hartpeehbindemittel der Erfindung 50 bie 75
Pech und 50 bis 25 Gew.-% Weichmacher enthalten.
In dem Bindemittel 10 ist der Gew.-Prozentgehalt von Pech
209810/187 7
_20- 2U2122
45 und der Gew.-Prozentgehalt von dem Weichmacher 55. Dieses
Bindemittel lag nicht in einheitlicher Form vor und ist daher ■
nicht ein Bindemittel der Erfindung. In dem Bindemittel 12 machte das Pech 80 Gew.-^ des Bindemittels und der Weichmacher
20 Gew.-^ des Bindemittels aus. Das Bindemittel 12 hatte eine
zu große Viskosität, um bei 25°C flüssig sein zu können und ist daher nicht ein Hartpeehbindemittel der Erfindung.
Die Bindemittel 13 s 14 und 15 von der Tabelle V wurden nach
dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellt. Das Bindemittel 13 war mit 5 Gew.-^ 50 gew.-^iger p~Toluolsulfonsäure in 35 Gew.-$
Methylalkohol und 15 Gew.-$ Wasser katalysiert. In der Tabelle V ist die p-Toluolsulfonsäure mit PTSA abgekürzt. Das Bindemittel
14 wurde mit 5 Gew.-% 50 gew.-^igem Dimethylpyrophosphat
in 35 Gew.-^ Methylalkohol und 15 Gew.-$ Wasser
katalysiert. In der Tabelle V wird das Dimethylpyrophosphat mit DMAP abgekürzt. Das Bindemittel 15 wurde mit 5 Gew.-fo
lurfuraldianilinhydrochlorid in 35 Gew.-$ Methylalkohol und
15 Gew.-$ Wasser katalysiert. In der Tabelle V wird das Furfuraldianilinhydrοchlorid mit FDAH abgekürzt. Der prozentuale
Gewichtsverlust des Bindemittels beim Wärmehärten wurde durch Härten nach dem Verfahren des Beispiels 3 und Vergleich
des Bindemittelgewichts vor und nach dem Härten bei erhöhten Temperaturen bestimmt.
Die Zusammensetzung der Bindemittel 13, 14 und 15 entsprach 64 Gew.-^ Pech mit einem Erweichungspunkt von 1500C und
36 Gew.-$ Weichmacher. Der Weichmacher bestand aus 56,7 Gew.-?&
Furfural, 14,4 Gew.-fb Furfurylalkohol und 28,9 Gew.-^ Cyclohexanon
,
209810/1877
2H212
| Katalysator | Tabelle | V | "C^" fs. γ·* ι /^ y\ ο "τ" ιί τ *r* r" d ο τ ι ZVw ü -L Seil ο ν ν i aic w CS Sj w ι XaCaOxX Kj 0x12/0*0 ο OxX ($ Endgewicht) |
|
| Binde mittel |
PTSA DMAP FDAH |
an Bin | .demitte] | 66,33 67,72 64,36 |
| 13 14 15 |
8, 11, 11» |
59 92 55 |
||
Dieses Beispiel zeigt unter anderem5 daß die Hartpeehbindemittel
der Erfindung durch einen stark sauren Katalysator
ο —^
mit einer K^ bei 25 G von wenigstens ?f5 ι 10 katalysiert
worden sind.
Die Bindemittel 16 und 17 von der Tabelle ¥1 wurden nach dem
Verfahren des Beispiels 1 hergestellt,, Das Bindemittel 16
wurde durch 6,5 &ew»-/» Ga(OH)2 und O565 &ewo=$ IaOH katalysiert«,
Das Bindemittel 17 würfle durch 10 Geifo=$ 50 gew.
p-Toluolsulfonsäure in 35 Gewo~$ Methylalkohol-und 15 $
ser katalysiert. In. der Tabelle YI wira die p-Toluolsulfon~
säure mit PTSA bezeichnet« D©r prozentuale Gewichtsverlust der Bindemittel wurde unter Aiiweaäung das Härtungsverfahrens
nach dem Beispiel 3 und durch. Vergleich äes Bindeaittelge·=
vichts vor und nach dem Härten bai erhöhten Temperaturen to®~
stlMfit.
Die Zusammensetzungen dar Bindemittel 16 uM 17 entsprachen
64 Gew.-fo Pech mit einem Erweichungspunkt von 1500C und
36 Gew.-^ Weichmacher ο Der Weichmacher bestand ©u© H5 4 Gew,,·»
Furfurylalkohol, 56,7 Gew.-96 Furfural und 28,9 G®wo~$ Cyclohexanon.
Bindemittel
Katalysator
"Jo Gew.-Verlust
des Bindemittels
16 Oa(OH)2-NaOH
17 PTSA
9,78
8,59
8,59
Kohlenstofftest nach Conradson {$>
Endgewicht)
60,57 66,33
Dieses Beispiel zeigt unter anderem, daß die Bindemittel der Erfindung säurekatalysiert sind. Das Bindemittel 16, das mit
einer Base katalysiert worden war, erlitt einen größeren Gewichtsverlust beim Härten und ergab einen geringeren Kohlenstoffgehalt
bei der Pyrolyse als das Bindemittel 17, das säuregehärtet worden war.
Die Bindemittel 18 bis 23 in der Tabelle VII wurden nach dem
Verfahren des Beispiels 1 hergestellt, imd alle Bindemittel
wurden mit 10 Gew.-^ 50 gew9-%iger p-Toluolsulfcnsäure in
35 Gew.-^ Methylalkohol und 15 Gew.-fo Wasser katalysiert.
Alle Bindemittel wurden nach dem Verfahren des Beispiels 3
gehärtet. Die Zusemiaensetizung von allen Bindemitteln entsprach
64 Gew.-^ Hochofenpech und 36 Gew.-^ Weichmacher. Der
Weichmacher bestand aus Furfurylalkohol, Furfural, Cyclohexanon und Mesityloxid. In der Tabelle VII bedeuten die
Abkürzungen PA, FCHO, Cyclo und MO Furfurylalkohol, Furfural, Cyclohexanon und Mesityloxid.
| FA | Tabelle | Cyclo | 0 | 4 | 0 | MO | VII | Vorliegen | Kohlenstoff | |
| 5,2 | Gew.-^ Weichmacher | 10, | 3,1 | 1 | 0 | des Binde mittels in einheitli cher Form? |
test nach Conradson {$> Endgewicht) |
|||
| Binde mittel |
6,1 | FOHO | 12, | 1 | 0 | ja | 66,6 | |||
| 18 | 9,1 | 20,4 | 9, | 55 | 4 | ja | 57,7 | |||
| 19 | 9,1 | 17,8 | 4, | 9 | ,55 | nein | ||||
| 20 | 9,1 | 17,8 | 4 | ,1 | ja | 64,1 | ||||
| 21 | 12,8 | 17,8 | ,75 | ja | 66,1 | |||||
| 22 | 17,8 | nein | ||||||||
| - 23 | 15,4 | |||||||||
209810/1877
-23- 2U2122
Ein Zweck dieses Beispiels ist zu zeigen, daß die Furfurylalkoho!konzentration
der neuen Bindemittel der Erfindung von der Cyclohexanon- und der Mesityloxidkonzentration an dem
höheren Ende der Furfurylkonzentrationsbereiche abhängig ist. Ein weiterer Zweck ist zu zeigen, daß ein kritischer
Bereich für die Furfurylkonzentration für ein Hartpech mit einem gegebenen Schmelzpunkt und bei bestimmten Arten, d.h.
Steinkohlenteerpech und Erdölpech, gegeben ist«
Die Bindemittel 24 und 25 von der Tabelle VIII wurden nach dem Verfahren des Beispiel 1 hergestellt. Die Bindemittel
enthielten Furfurylalkohol (PA-) f Furfural (FCHOj.» Cyclohexanon
(Cyclo), Me8ityloxid (MO) und Teer mit einem Erweichungspunkt
von 150 C.
Die Bindemittel 24 und 25 bestanden aus den gleichen Anteilen Furfural, Furfurylalkohol, Cyclohexanon, Mesityloxid und
Pech. Der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Bindemitteln lag darin, daß das Bindemittel 24 Erdölpech und das
Bindemittel 25 Hochofenpech enthielt. Das Bindemittel 25 liegt nicht in einheitlicher Form vor und stellt kein Bindemittel
der Erfindung dar. Der Anteil an Furfurylalkohol in dem Bindemittel 25 überschreitet den kritischen Anteil, der
in einem Bindemittel, das Hochofenpech mit einem Schmelzpunkt von 1500C enthält, vorhanden sein darf, der Anteil an
Furfurylalkohol überschreitet jedoch nicht den kritischen Anteil in dem Bindemittel 24, worin das Pech Erdölpech mit
einem Erweichungspunkt von 1500C ist.
209810/1877
2U2122
Bindemittel
Gew.-96 Weichmacher
Pech Fa POHO Cyclo MO
Vorliegen Kohlenstoff-
des Binde- test nach
mittels in Conradson
einheitli- (# Endge-
cher Form? wicht)
24 Erdöl- 10,1 19,8 5,05 5,05
25 Hochofen- 10,1 19,8 5,05 5,05
ja
nein
nein
57,1
Dieses Beispiel zeigt unter anderem, daß die Furfurylalkoholkonzentration
nicht nur durch den Erweichungspunkt des Pechs, wie in dem Beispiel 3 dargelegt worden ist, beeinflußt wird,
sondern auch durch die Art des verwendeten Pechs "beeinflußt wird. Die kritische Konzentration des Furfurylalkohole in den
Bindemitteln der Erfindung für ein Pech mit einem gegebenen Erweichungspunkt hängt davon ab, ob Steinkohlenteerpech oder
Erdölpech gewählt worden ist.
Eine zylindrische Testanodenprobe wurde mit einem Druck von 351,5 kg/cm aus einem Anodenzuschlagsstoff (kalzinierter
Anthrazit, +4 bis -200 mesh) verpreßt, der mit 16 Gew.-^ des
Bindemittels 1, das in dem verpreßten Kohlenstoffgegenstand in dem Beispiel 2 verwendet worden ist, der mit 10 Gew.-#
50 gew.-#iger p-Toluolsulfonsäure in 35 Gew.-^ Methylalkohol
und 15 Gew.-$ Wasser katalysiert worden war.
Das spezifische Gewicht der Anodenprobe betrug 1,50, und die
ο Druckfestigkeit der Probe war 140,6 kg/cm , nachdem die Probe
wie in dem Beispiel 2 gehärtet worden war.
Patentansprüche :
209810/1877
Claims (6)
- 2U2122 IAl-o-Patentansprüche :Bindemittel für Zuschlagsstoffe, die neutrale Zuschlagsstoffe, saure Zuschlagsstoffe oder schwach basische Zuschlagsstoffe sein können, dadurch gekennzeichnet, daß es 50 bis 75 Gew.-$ Hartpech mit einem Erweichungspunkt zwischen 110° und 1800C und 50 bis 25 Gew.-<$> Weichmacher enthält, der Furfurylalkohol, Furfural und einen Bestandteil aus der aus Cyclohexanon, Mesityloxid oder Gemischen davon bestehenden Gruppe enthält.
- 2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine starke Säure als Katalysator enthält.
- 3. Gebundener feuerfester Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Zuschlagsstoff aus feuerfesten Teilchen enthält, die aus neutralem Zuschlagsstoff, saurem Zuschlagsstoff oder schwach basischem Zusohlagsstoff bestehen können, die zu einer einheitlichen Form durch ein Hartpechbindemittel nach ♦ den Ansprüchen 1 und 2 gebunden sind.
- 4. Verfahren zur Herstellung eines Hartpeohbindemittels, dadurch gekennzeichnet, daß man 50 bis 75 Gew.-^ Hartpeoh mit einem Erweichungspunkt zwischen 110° und 1800C, Furfural, Furfurylalkohol und einen Bestandteil der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden Gruppe vermischt, wobei das Furfural, der Furfurylalkohol und der aus der aua Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden Gruppe gewählte Bestandteil 50 bis 25 Gew.-# des Bindemittels ausmachen, und man das Gemisch erwärmt, so daß das Hartpech löslich gemacht wird und ein Hartpechbindemittel erzeugt wird, das bei 250C eine Flüssigkeit ist, die bis herunter zu der Temperatur, bei der sie fest wird, in einer einheitlichen Form vorliegt.
- 5. Verfahren naoh Anspruch 4S dadurch g@k©imz®i@iiaet, äa£ daa Erwärmen bei @±j*©r Temperatur von wenigstens 600C für wenig-209810/18772H2122stens 1 Stunde vorgenommen wird.
- 6. Verfahren zur Bildung eines feuerfesten Gegenstands, dadurch gekennzeichnet, daß man feuerfeste Teilchen, die aus neutralen feuerfesten Teilchen, sauren feuerfesten Teilchen oder schwach basischen feuerfesten Teilchen bestehen können, mit einem Hartpechbindemittel und mit einem stark sauren Katalysator vermischt, wobei das Pechbindemittel 50 bis 75 Gew.-$ Hartpee_h mit einem Erweichungspunkt zwischen 110° und 1800C und 50 bis 25 Gew.-% Weichmacher enthält, der Furfuryl- W alkohol, Furfural und einen Bestandteil der aus Cyclohexanon, Mesityloxid und Gemischen davon bestehenden Gruppe enthält, man das Gemisch zu der gewünschten Gestalt formt, das geformte Gemisch bei einer Temperatur von wenigstens 20 C härtet, das gehärtete Gemisch in einer nichtoxidierenden Atmosphäre auf eine Temperatur von wenigstens 8000C erwärmt, üb das Bindemittel zu pyrolysieren und ein kohlenstoffgebundenes feuerfestes Produkt auszubilden.7* Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erwärmen des pyrolysierten Gemische in einer nicht oxidier end en Atmosphäre bis zu einer Temperatur von wenigstens 260O0C vornimmt, um das Bindemittel zu graphitisieren und ein graphitisiertes feuerfestes Produkt auszubilden.Q 41 Dr.Ye/Wr209810/1877
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6570470A | 1970-08-20 | 1970-08-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2142122A1 true DE2142122A1 (de) | 1972-03-02 |
Family
ID=22064539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19712142122 Pending DE2142122A1 (de) | 1970-08-20 | 1971-08-19 | Hartpechbindemittel und Verfahren zu seiner Herstellung |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3702771A (de) |
| BE (1) | BE771506A (de) |
| DE (1) | DE2142122A1 (de) |
| FR (1) | FR2107062A5 (de) |
| NL (1) | NL7111408A (de) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3884840A (en) * | 1972-04-27 | 1975-05-20 | British Steel Corp | Graphite-pitch electrode paste |
| US3940301A (en) * | 1974-08-01 | 1976-02-24 | Caterpillar Tractor Co. | Method of manufacturing an open cellular article |
| JPS5161515A (en) * | 1974-11-27 | 1976-05-28 | Kurosaki Refractories Co | Koroshutsusenkoyo jutenzai |
| JPS583992B2 (ja) * | 1974-11-30 | 1983-01-24 | ニホンルツボ カブシキガイシヤ | レンゾクチユウゾウヨウシンセキノズル |
| US6749937B2 (en) * | 2002-03-19 | 2004-06-15 | Honeywell International Inc. | Melt-infiltrated pitch-pan preforms |
-
1970
- 1970-08-20 US US65704A patent/US3702771A/en not_active Expired - Lifetime
-
1971
- 1971-08-18 NL NL7111408A patent/NL7111408A/xx unknown
- 1971-08-19 DE DE19712142122 patent/DE2142122A1/de active Pending
- 1971-08-19 BE BE771506A patent/BE771506A/xx unknown
- 1971-08-20 FR FR7130442A patent/FR2107062A5/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2107062A5 (de) | 1972-05-05 |
| NL7111408A (de) | 1972-02-22 |
| US3702771A (en) | 1972-11-14 |
| BE771506A (fr) | 1972-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1704128B1 (de) | Herstellung von umweltfreundlichen kohlenstoffgebundenen feuerfesterzeugnissen im kaltmischverfahren | |
| DE2322707C3 (de) | Mörtel aus anorganischen Bindemitteln | |
| DE2412124C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von phenolischen Formmassen | |
| CH618152A5 (de) | ||
| DE2329776C2 (de) | Gießereibindemittel zum Heißumhüllen von Kern- und Formsanden in Abwesenheit von Lösungsmitteln, auf der Basis eines Novolacks unter Zusatz von Silanen | |
| EP0540835B1 (de) | Bindemittel auf der Basis von Lignin und Kunstharzen | |
| DE3620473C2 (de) | ||
| DE2457579A1 (de) | Feuerfeste massen | |
| DE2142122A1 (de) | Hartpechbindemittel und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| EP0406549B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von feuerfesten, kohlenstoffgebundenen keramischen Formkörpern | |
| EP0630920A1 (de) | Polymerisatpulver | |
| DE2452674B2 (de) | Verfahren zur herstellung von feuerfesten massen und von massen fuer die herstellung feuerfester formkoerper aus feuerfesten koernigen materialien und bindemitteln | |
| DE3046696C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Reibbelägen sowie Reibbeläge | |
| DE2602988C3 (de) | Vulkanisierbare Masse und deren Verwendung | |
| DE2211622A1 (de) | Verfahren zum Binden von Zuschlagsstoff mit einem modifizierten Pechbinder | |
| DE2611051C3 (de) | Feuerfeste Massen und ungebrannte Steine | |
| EP0075279B1 (de) | Bindemittel für feuerfeste Materialien und dessen Verwendung | |
| DE3105530C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von keramische Fasern enthaltenden, körnigen, feuerbeständigen oder feuerfesten Materialien, nach dem Verfahren hergestellte Materialien und ihre Verwendung | |
| DE3219470C2 (de) | Asbestfreie kaolinhaltige Masse sowie Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE2322845A1 (de) | Zementverfestigungsbeschleuniger | |
| DE69917934T2 (de) | Brikettierung von pulverisiertem brennstoff | |
| DE741822C (de) | Verfahren zur Herstellung von Abdichtungsmitteln fuer Risse und Fugen | |
| DE3916044C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines geformten oder ungeformten feuerfesten Erzeugnisses und die Verwendung der damit hergestellten Erzeugnisse | |
| DE3140419A1 (de) | Bindemittelzubereitung zur herstellung thixotroper, feuerfester, kohlenstoffhaltiger giessmassen | |
| DE1558140A1 (de) | Fluessige Bindermasse |