DE2555983A1 - Verfahren und vorrichtung zum formen von kohlenstoffhaltigen massen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Formen von kohlenstoff-
• haltigen Massen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Forrnen von plastischen kohlenstoffhaltigen Preßmassen durch Strangpressen und eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Strangpresse.
• Zum Herstellen von Kohlenstoff- und Graphitkörpern ist es bekannt, körnige und/oder pulverförmige Kokse, Ruße, Graphite und ähnliche im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehende Stoffe mit einem carbonisierbaren Bindemittel, wie z.B. Steinkohlenteerpech, zu mischen und die Gemische durch Strangpressen zu Körpern zu formen, die in einem sich anschließenden Verfahrensschritt durch Erhitzen auf etwa 1000 0C in einen starren, temperaturbeständigen Kohlenstoffkörper und gegebenenfalls durch weiteres Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb von etwa 25000C in einen Graphitkörper übergeführt werden. Der Zweck des den Gemischen zugesetzten Bindemittels ist ein doppelter, nämlich die Verbindung der einzelnen Kohlenstoffteilchen untereinander und die eine Formung erst ermöglichende Plastifizierung des Gemisches oder der Masse, wobei der Plastizitätsgrad insbesondere durch die Menge des Bindemittels sowie dessen Zähigkeit bestimmt wird. Im wesentlichen aus ökonomischen Gründen ist man bestrebt, den Verf-ormungswiderstand der Preßmasse klein zu machen, um mit einem möglichst kleinen Druck eine hohe Preßgeschwindigkeit erzielen zu können.
• Da Viskositätssenkungen des Bindemittels - etwa durch Erhöhung der Preßtemperaturen - nur eine begrenzte Wirkung auf den Plastizitätsgrad haben, ist dieses Ziel nur durch einen erhöhten Bindemittelgehalt zu erreichen, wobei höhere Bindemittelgehalte die Carbonisierung der Formkörper erschweren, vor allem durch eine größere Rißhäufigkeit, und zudem die Güte der fertigen Kohlenstoff- und Graphitkörper beeinträchtigen.
• Es ist weiterhin bekannt, die Zähigkeit von Preßmassen mit einem normalen, für das Carbonisieren unkritischen Bindemittelgehalt dadurch zu verkleinern, daß den Massen z.B. während der Herstellung des Gemischs als "Preßhilfsmittel" bezeichnete Gleitmittel zugesetzt werden0 Geeignete Preßhilfsmittel sind Öle, paraffin- oder seifenförmige Stoffe, die sich im wesentlichen in dem Bindemittel der Preßmasse nicht lösen, wie z.B. aus Naturharzen gewonnene Öle, Montanwachse oder Metallstearate, und die Reibung innerhalb der Preßmasse und zwischen der Masse und der Pressenwandung vermindern. Der Zusatz derartiger Preßhilfsmittel ermöglicht,den erforderlichen Preßdruck zu senken und die Preßgeschwindigkeit entsprechend zu erhöhen, allerdings ebenfalls auf Kosten der Preßkörpergüte, da die nicht - oder nur geringfügig -im Bindemittel löslichen Preßhilfsmittel die Bindefestigkeit beeinträchtigen, so daß eine für manche Verwendungszwecke geforderte überdurchschnittliche Festigkeit nicht erreicht wird.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Zusatz von Preßhilfsmitteln auf einen für die Qualität der aus den Preßmassen hergestellten Kohlenstoff- und Graphitkörpern unschädlichen Gehalt zu beschränken, ohne das Preßverhalten der Masse, insbesondere die Preßgeschwindigkeit zu beeinträchtigen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Durchfüirung dieses Verfahrens ermöglicht.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während des Pressens in die Grenzfläche zwischen dem in Richtung auf den Matrizenausgang bewegten Massestrang und der Pressenwandung ein die Reibung verminderndes Preßhilfsmittel gepreßt wird.
• Besonders vorteilhaft nach der Erfindung ist das Eindrücken des Preßhilfsmittels im Bereich des konvergierenden Abschnitts der Presse zwischen dem Blockaufnehmer und der Matrize0 Die Menge des eingebrachten Preßhilfsmittels ist wegen dessen Unlöslichkeit in der Preßmasse nach oben praktisch ünbegrenzt, ein besonders günstiger Effekt wird erfindungsgemäi3 bereits mit 0,1 - a,o Gewichtsteilen bezogen auf die geformte kohlenstoffhaltige Masse erzielt.
• Eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Strangpresse enthält wenigstens eine Ausnehmung in der Außenwandung und in die Ausnehmungen eingelegte mit Düsen versehene und mit einem das Preßhilfsmittel enthaltenden Behälter verbundene Verteilungsstücke.
• Die Wirkung der Erfindung wird offensichtlich durch die große Konzentration des Preßhilfsmittels in der Grenzfläche zwischen Massestrang und Pressenwandung bedingt, wodurch die Bildung eines nahezu geschlossenen Gleitmittelfilms auf der Pressenwandung und damit eine beträchtliche Verminderung der Wandreibung ermöglicht wird. Eine Verminderung der Reibungskräfte wird durch Gleitmittelfilme an der Wandung des Blockaufnehmers als auch der Matrize erzielt, besonders wirksam ist die Ausbildung eines Gleitmittelfilms im konvergierenden Abschnitt der Presse zwischen Blockaufnehmer und Matrize, in der die größten Reibung verluste auftreten Die Menge des einzubringenden Preßhilfsmittels wird im wesentlichen durch die Plastizität der Preßmasse bei der jeweiligen Preßtemperatur und die angestrebte Preßgeschwindigkeit bestimmt und kann durch einfache Versuche festgestellt werden. Im allgemeinen verhalten sich 0,1 - 1,0 Gew.-Anteile Preßhilfsmittel bezogen auf die geformte kohlenstoffhaltige Masse besonders günstig, Durch die beträchtliche Verminderung der Wandreibung wird die Verminderung des Anteils an Preßhilfsmitteln in der Preßmasse selbst ohne nachteilige Änderung von Preßgeschwindigkeit oder Preßdruck möglich, da die geringe Zunahme der inneren Reibung durch die verminderte Menge an Preßhilfsmittel bei weitem durch die Abnahme der äußeren Reibung übertroffen wird. Infolge des geringen Anteils an Preßhilfsmittel in der Preßmasse selbst sind Struktur- und Gefügefehler in dem Strang weniger häufig, so daß die Güte der durch Carbonisieren des Strangs hergestellten Kohlenstoff- und Graphitkörper und insbesondere deren Festigkeit wesentlich verbessert ist.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung und eines Beispiels erläutert.
• In der Zeichnung ist schematisch ein Schnitt durch eine Strangpresse dargestellt, mit dem Blockaufnehmer 1, dem Kolben 2 und dem Mundstück 3,das vom Durchmesser des Blockaufnehmers zum Austrittsquerschnitt des Massestrangs konvergiert. Die dem Mundstück zugewandte Stirnfläche 4 des Blockaufnehmers ist mit einer sich über den Umfang erstreckenden Ausnehmung versehen, in die das kreisringförmige Verteilungsstück 5 eingelegt und durch das Mundstück 3 festgestellt ist. Der Kreisring enthält zahlreiche düsenförmige Öffnungen 6, die untereinander und über den Stutzen 7 mit einem zeichnerisch nicht dargestellten unter Druck stehenden mit dem Preßhilfsmittel gefüllten Vorratsbehälter verbunden sind. Die durch Düsen in die Grenzfläche zwischen Pressenwandung und Massestrang eingepreßte Menge an Preßhilfsmittel wird in bekannter Weise über den Differenzdruck zwischen Presse und Vorratsbehälter geregelt, wobei beispielsweise der an der Pressenwand anliegende Druck und der Druck im Vorratsbehälter durch Dehnungsmeßstreifen gemessen werden können. Es ist ebenso möglich, die Austrittsgeschwindigkeit des Massestrangs als Meßgröße zu verwenden und als Regelgröße die Drehzahl einer zwischen Strangpresse und Vorratsbehälter angeordneten Pumpe.
• Der Durchmesser des Blockaufnehmers der für vergleichende Versuche verwendeten Strangpresse betrug 200 mm, der Matrizendurchmesser 70 mm. Im Versuch A wurde eine kohlenstoffhaltige Preßmasse mit 0,5 Gewichtsteilen Preßhilfsmittel, im Versuch B eine preßhilfsmittelfreie Masse verpreßt. Das Preßhilfsmittel wurde im Fall B im Bereich des konvergierenden Abschnitts der Presse zwischen Blockaufnehmer und Matrize in die Grenzfläche zwischen dem Massestrang und der Pressenwandung eingedrückt.
• Der auf die ausgepreßte Masse bezogene Anteil des als Preßhilfsmittel verwendeten Kienöls betrug etwa 0,4 Gew-Teile.
• A B mittl. Preßdruck 80 80 bar mittl. Austrittsgeschwindigkeit 1 2 cm/s Die Preßlinge nach Versuch B enthielten wesentlich weniger sichtbare Gefügefehler und die mittlere Biegefestigkeit war verglichen mit den Preßlingen A um etwa 20 % größer.
• Die Erfindung ist nicht auf das beispielhaft genannte Preßhilfsmittel beschränkt. Ähnliche Ergebnisse erzielt man ebenfalls mit Wachsen und Metallseifen.
• 4 Patentansprüche L e e r s e i t e

Claims (4)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1.Verfahren zum Formen von plastischen kohlenstoffhaltigen Preßmassen durch Strangpressen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß während des Pressens in die Grenzfläche zwischen dem in Richtung auf den Matrizenausgang bewegten Massestrang und der Pressenwandung ein die Reibung verminderndes Gleitmittel gepreßt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das reibungsmindernde Gleitmittel im Bereich des konvergierenden Abschnitts der Presse zwischen Blockaufnehmer und der Matrize in die Grenzfläche gepreßt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß bezogen auf die geformte kohlenstoffhaltige Masse o,a - 1,0 Gew.-Teile Gleitmittel in die Grenzflächen gepreßt werden.
4. 4. Strangpresse für die Verwendung bei einem Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Pressenwandung wenigstens eine .Ausnehmung enthält und in die Ausnehmungen mit Düsen versehene und mit einem Gleitmittelbehälter verbundene Verteilungsstücke eingelegt sind.