DE2746020C3

DE2746020C3 - Verfahren zur Herstellung von als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Kunstgraphiten oder graphitähnlichen Werkstoffen dienendem Mischpulver

Info

Publication number: DE2746020C3
Application number: DE2746020A
Authority: DE
Inventors: Francisco Joachim 5170 Juelich Dias
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1977-10-13
Filing date: 1977-10-13
Publication date: 1980-06-12
Also published as: US4221689A; FR2408558B2; GB2006178A; DE2746020B2; BE871265A; JPS5462196A; FR2408558A2; JPS62844B2; DE2746020A1; CH640812A5; GB2006178B

Description

Verfahren gemäß der Erfindung erzeugte Mischpulver sowie die daraus hergestellten Formteile sehr gleichmäßige Materialeigenschaften auf und sind infolgedessen mit Vorteil zur Herstellung von metallischen Gußstükken, Glasteilen und Schmelztiegeln verwendbar.

Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung wird noch dadurch erhöht, daß außer der Zeiteinsparung infolge Fortfalls der anderenfalls erforderlichen Wasserentfernung aus dem Novolakharz und der Wiederauflösung des Harzes auch Zeitaufwand und Maßnahmen für den Transport und die Lagerung des Harzes entfallen.

Ausführungsbeispiel 1

t,5 kg Phenol wurden unter Rühren in 1,3 kg einer etwa 35gewichtsprozentigen wäßrigen Formaldehydlösung gelöst, mit 150 g konzentrierter Salzsäure versetzt und etwa zwei Stunden unter Rückfluß gekocht Die dabei gebildete heiße Novolaksuspension wurde dann durch Zugabe von lOgewichtsprozentiger wäßriger Natronlauge in eine Harzlösung überführt und auf einen pH-Wert von 10 bis 13 eingestellt Anschließend wurde die Lösung mit etwa 6 1 Wasser verdünnt In die noch heiße Lösung wurden 33 kg eines Elektrographits mit einer Korngröße von < 100 μπι eingerührt und bei einer Temperatur von 6O⁰C in die zur Abscheidung dienende Flüssigkeit eingespeist Die Abscheidungsflüssigkeit bestand aus 551 mit 250 g konzentrierter Salzsäure angesäuertem Wasser, das eine Temperatur von etwa 50° C aufwies. Beim Mischen der Aufschläm- jo mung mit der Abscheidungsflüssigkeit waren die Flüssigkeitsströme so eingestellt, daß das Volumenverhältnis der Abscheidungsflüssigkeit zu Binder-Fülleraufschlämmung etwa 8 :1 betrug. Nach dem Mischen und Kühlen wurde das gebildete Mischpulver abfiltriert, gewaschen und getrocknet Das Filtrat wurde mit Natronlauge neutralisiert Das entstandene Mischpulver war sehr fein, die Körner waren gleichmäßig von dem Binder überzogen.

Ausführungsbeispiel 2

1,5 kg Phenol wurden unter Rühren in 1,3 kg 35gewichtsprozentiger wäßriger Formaldehydlösung gelöst, mit 10 g Oxalsäure versetzt und eine Stunde unter Rückfluß gekocht. Danach wurden 30 g konzentrierte Salzsäure hinzugefügt und nochmals eine Stunde unter Rückfluß gekocht Die entstandene heiße Navolaksuspension wurde dann durch Zugabe von lOgewichtsprozentiger wäßriger Natronlauge in eine Harzlösung überführt und auf einen pH-Wert von 10 bis 13 eingestellt. Anschließend wurde die Lösung mit etwa 6 1 Wasser verdünnt In die heiße Lösung wurden nun 33 kg eines Elektrographitfüllers mit einer Korngröße von < ΙΟΟμίτι eingerührt und in die zur Abscheidung dienende Flüssigkeit bei einer Temperatur von etwa 70⁰C eingespeist Die Abscheidungsflüssigkeit bestand aus 65 1 mit 250 g konzentrierter Salzsäure angesäuertem Wasser, das eine Temperatur von etwa 50⁰C aufwies. Beim Mischen der Aufschlämmung mit der Abscheidungsflüssigkeit waren die Flüssigkeitsströme so eingestellt daß das Volumenverhältnis von Abscheidungsflüssigkeit zu Binder-Fülleraufschlämmung etwa 8 :1 betrug. Nach dem Mischen wurde das gebildete Mischpulver abfiltriert, gewaschen und getrocknet. Das Filtrat wurde mit Natronlauge neutralisiert. Das entstandene Mischpulver war sehr fein und hatte einen gleichmäßigen Überzug der Körner mit dem Binder.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Kunstgraphiten oder graphitähnlichen Werkstoffen, insbesondere von _s Feinkorngraphiten dienendem Mischpulver aus einer Mischung von als Füller verwendeten Stoffen, wie gemahlenem Koks, Elektrographit, Naturgraphit, Ruß, und einem die Körner oder Partikeln des Füllers umhüllenden Phenolformaldehydharz-Bindemittel, wobei die Körner oder Partikeln des Füllers in einer Bindemittellösung aufgeschlämmt werden und im Anschluß daran die Aufschlämmung in einer Mischkammer mittels einer Mischdüse in eine zur Abscheidung des Bindemittels dienende Flüssigkeit so eingegeben wird, daß die Füllerkörner oder -partikeln mit dem Bindemittel gleichmäßig überzogen werden, "and in einer anschließenden Verfahrensstufe die eine schlammige Masse bildenden, mit dem Bindemittelfilm überzogenen Körner oder Partikeln des Füllers durch Filtrieren oder Dekantieren und Filtrieren von der Abscheidungsflüssigkeit abgetrennt und anschließend getrocknet werden, bei dem eine wäßrige alkalische Lösung von Phenolformaldehydharz gebildet wird und die Körner und Partikeln des Füllers in der Lösung aufgeschlämmt werden, worauf die Aufschlämmung mit angesäuertem Wasser als Abscheidungsflüssigkeit vermischt wird, nach Patent 27 12 628, dadurchgekennzeichnet, daß zur Bildung von Phenolform- jo aldehydharz in einer 10- bis 35gewichtsprozentigen wäßrigen Formaldehydlösung eine zwischen 45 und 60 Gew.-°/o liegende Menge Phenol, bezogen auf die Gesamtmenge an Phenol und wäßriger Formaidehydlösung, gelöst wird, wobei in die Lösung eine Säure als Katalysator zugegeben wird und im Anschluß daran die Mischung bis zum Sieden erhitzt und unter Rückfluß gekocht wird, worauf die dadurch gebildete Harzlösung mit Wasser verdünnt und anschließend die phenolischen OH-Gruppen des Harzes durch Zugabe einer alkalischen Lösung in Phenolate überführt werden, worauf in einer weiteren Verfahrensstufe in die so gebildete alkalische Binderharzlösung der Füller eingegeben und durch Rühren oder Vibrieren in Schwebe *^r, gehalten wird.

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Kunstgraphiten oder graphitähnlichen Werkstoffen, insbesondere von Feinkorngraphiten, dienendem Mischpulver aus einer Mischung von als Füller verwendeten Stoffen, wie gemahlenem Koks, Elektrographit, Naturgraphit, Ruß und einem die Körner oder Partikeln des Füllers umhüllenden Phenolformaldehydharz-Bindemittel, wobei die Körner oder Partikeln des Füllers in einer Bindemittellösung aufgeschlämmt werden und im Anschluß daran die Aufschlämmung in einer Mischkammer mittels einer Mischdüse in eine zur Abscheidung des Bindemittels dienende Flüssigkeit so eingegeben wird, daß die Füllerkörner oder -partikeln mit dem Bindemittel gleichmäßig überzogen werden, und in einer anschließenden Verfahrensstufe die eine schlammige Masse bildenden, mit dem Bindemittelfilm überzogenen Körner oder Partikeln des Füllers durch Filtrieren oder Dekantieren und Filtrieren von der Abscheidungsflüssigkeit abgetrennt und anschließend getrocknet werden, bei dem eine wäßrige alkalische Lösung von Phenolformaldehydharz gebildet wird und die Körner und Partikeln des Füllers in der Lösung aufgesciilämmt werden, worauf die Aufschlämmung mit angesäuertem Wasser als Abscheidungsflüssigkeit vermischt wird, um die Füllerkörner mit dem Bindemittel gleichmäßig zu überziehen, nach Patent 27 12 628.

Nachteilig ist bei diesem Verfahren zur Herstellung von Mischpulvern, daß die dabei erforderliche Verwendung von Lösungsmitteln und ebenso von alkalischen Lösungen einen verhältnismäßig hohen Zeitaufwand erfordert. Ein weiterer, erheblicher Nachteil ergibt sich daraus, daß die Bindeeigenschaften des dabei verwendeten Navolakharzes Unterschiede aufweisen, die sich zwar einer Spezifikation entziehen, jedoch nachteiligen Einfluß auf die nach diesem Verfahren hergestellten Kunstgraphite und graphitähnlichen Werkstoffe ausüben. Wie sich gezeigt hat, weisen nämlich die als Binder verwendeten Harze bei gleicher chemischer Zusammensetzung unterschiedliche Vernetzungsgrade auf. Zwar ist eine Homogenisierung innerhalb einer Charge möglich, doch lassen sich die Unterschiede von Charge zu Charge nicht aufheben. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß bei der Verwendung von festem Novolakharz als Binder das Harz infolge Lagerung altert. Diese Alterungserscheinungen beruhen dabei insbesondere auf dem nachteiligen Einfluß von Lagertemperatur, Lagerzeit und Lichteinwirkung.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und zugleich den Ablauf des Verfahrens zur Herstellung von Mischpulver zu vereinfachen und somit wirtschaftlicher zu gestalten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Bildung von Phenolformaldehydharz in einer 10- bis 35gewichtsprozentigen wäßrigen Formaldehydlösung eine zwischen 45 bis 60 Gew.-% liegende Menge Phenol, bezogen auf die Gesamtmenge an Phenol und wäßriger Formaldehydlösung, gelöst wird, wobei in die Lösung eine Säure als Katalysator zugegeben wird und im Anschluß daran die Mischung bis zum Sieden erhitzt und unter Rückfluß gekocht wird, worauf die dadurch gebildete Harzlösung mit Wasser verdünnt und anschließend die phenolischen OH-Gruppen des Harzes durch Zugabe einer alkalischen Lösung in Phenolate überführt werden, worauf in einer weiteren Verfahrensstufe in die so gebildete alkalische Binderharzlösung der Füller eingegeben und durch Rühren oder Vibrieren in Schwebe gehalten wird.

Wie sich aus dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ablauf des Verfahrens gemäß der Erfindung ergibt, schließt sich an diesen Verfahrensablauf der eigentliche Mischvorgang an, bei dem durch Vermischen mit der sauren Abscheidungsflüssigkeit der Binder auf der Oberfläche der Partikeln des Füllers gleichmäßig abgeschieden wird. Nach diesen Maßnahmen wird die dabei gebildete Aufschlämmung abgekühlt; die binderumhüllten Füllerkörner werden durch Dekantieren und/oder Filtrieren und Trocknen bei etwa 60° C von der Flüssigkeit getrennt.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Mischpulver hat den Vorzug, daß aus dem danach hergestellten Mischpulver infolge seiner Homogenität Formen und Formteile herstellbar sind, deren Materialeigenschaften bei gleichen Ausgangsprodukten und Rezepturen nicht durch Unterschiede in der Binderqualität beeinflußt werden. Daher weisen das nach dem