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Verfahren zum Herstellen poröser Kohlekörper Gegenstand der .Erfindung
ist ein. Verfahren zum Herstellen poröser Kohlekörper, insbesondere von Kohlebürsten
für elektrische Maschinen. . Bekanntlich sind die Eigenschaften fertig gebrannter
Kohleteile hinsichtlich ihrer Härte, Dichte, Leitfähigkeit und Widerstandsfähigkeit
gegen Abnutzung in der Hauptsache durch die Struktur des Kohlekörpers, d. h. durch
Größe und Anzahl der zwischen den-Kohleteilchen vorhandenen Poren bestimmt. Bei
den bisherigen Herstellungsverfahren der Kohlekörper hängt die Porenbildung in der
Hauptsache von dem bei der. Glühbehandlung verkokenden Bindemittel der grünen Kohlemasse
aib.' MitgrünerKohlemasse wird die zum Formen der Kohlekörper benutzte Masse bezeichnet,
.die aus fein zerkleinerter gebrannter Kohle und einem Bindemittel, wie z. B. Teer,
Pech oder sonstigen verk ok baren Stoffen besteht. Die beim Glühen der üblichen
grünen Kohlenmasse sieh in dem gebrannten Kohlekörper bildenden Poren reichen für
viele Ani wendungszwecke des Kohlekörpers nicht aus. Zum Beispiel sind in manchen
Fällen Kohlebürsten erwünscht, in -denen der Anteil der Poren in einem Teil der
Bürste größer ist als in dem übrigen Teil der Bürste. Kohlekörper, die in der chemischen
Industrie als Filter benutzt werden, müssen gleichfalls hochporös sein.
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Nach der Erfindung wird eine Steigerung der Porenbildung dadurch erreicht,
daß der grünen Kohl.emasse Teilchen von solchen festen Stoffen beigemischt werden,
die bei Erwärmung gasförmig werden und sich verflüchtigen, so daß bei der Hitzebehandlung
des aus grüner Masse bestehenden geformten Kohlekörpers eine der Teilchengröße des
beigemischten Stoffes entsprechende Anzahl Poren
in dein Kohlekörper
entsteht. Für diesen Zweck geeignete Stoffe sind z. B. Carbamid, Ammoniumcarbonat,
Oxalsäure und Polystyrol. Bei Erhitzung zerfallen diese Stoffe in mehrere Gase.
Aus Carbamid bilden sich Ammoniak und Kohlendioxyd. Bei Verwendung von Ammoniumcarbonat
entstehen Ammoniak, Wasser und Kohlendioxyd. Andere Stoffe, die sich unter der Einwirkung
von Hitze in ein Gas umwandeln, sind die depolymerisierbaren Harze, 'wie z. B. Polystyrol,
Cumaron und ähnliche. Bei einer Temperatur von etwa 300° C wird Polystyrol in .die
monoinere Verbindung umgewandelt, die bei dieser Temperatur verdampft und als Gas
entweicht. Auch andere sich leicht verflüchtigende Stoffe, wie z. B. Eisenchlorid,
das bei Temperaturen über 235° C verdampft, sind für diesen. Zweck geeignet.
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Die grüne Kohlemasse wird vorzugsweise im trockenen Zustand mit der
geeigneten Menge des ausgewählten Stoffes entsprechender Teilchengröße gemischt.
Je nach dem Verwendungszweck können Stoffteilchen verschiedener oder gleicher '
Größe verwendet werden. Nach einer Durchmischung des Stoffes und der grünen Koblernasse
wird. der Mischung ein Bindemittel zugeführt, um das Formen der Platten zu ermöglichen.
Die Mischung wird dann in eine Form eingebracht und unter einem Druck von etwa 7oo
bis 14 ood kg/cm= gepreßt.
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In Fig. i ist eine Platte io dargestellt, die aus gepreßter grüner
Kohlemasse 9 besteht, in der Teilchen 8 eines Stoffes verteilt sind, der sich bei
einer vorbestürimten Temperatur in ein Gas umsetzt.
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In Fig. 2 ist- ein für die Hitzebehandlung der grünen Platte io geeigneter
Apparat 12 dargestellt. Dieser Apparat besteht aus einem äußeren Gehäuse 14 und
einem inneren Gehäuse 16, das aus einem hitzebeständigen Werkstoff gefertigt ist.
Zwischen den Gehäusen 14 und 16 ist eine Wärmeisolation _ 18 angebracht. Ein mittels
der Bolzen 22 an dem Gehäuse 16 befestigter Deckel 20 ermöglicht das Einlegen und
Herausnehmen der Platten io. Zur Erzeugung der erforderlichen: Temperaturen ist
ein; elektrisches Heizelement 24 vorgesehen. Die Leitungen 26 zu dem Widerstandselement
24 sind durch die Isolatoren 28 hindurchgeführt, die bei den in dem Apparat 12 auftretenden
Temperaturen betriebsfähig bleiben. Die Platten io werden vorzugsweise von Stangen
30 getragen, die aus einem Werkstoff gefertigt sind, der für die in dem Behälter
auftretenden Temperaturen geeignet ist. Ein Einlaß 32 und ein Auslaß 34 sind für
das Einführen oder Ablassen von Gasen vorgesehen.
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Erwähnt sei, daß auch gasbeheizte Apparate für diesen Zweck verwendet
«-erden können. In dein Apparat soll lediglich eine: Temperatur erzeugt werden,
bei der die Teilchen 8 in ein Gas verwandelt werden und aus der geformten Kohlemasse
9 entweichen. In manchen Fällen wird hierbei auch das Bindemittel in der Platte
io verkoken. Nach genügend langer Hitzebehandlung, bei der alle Teilchen 8 als Gas
entwichen sind, kann die Platte io in demselben wie in Fig: 2 gezeigten oder einem
.anderen Apparat einer weiteren Hitzebehandlung unterworfen «-erden, uni die Verkokung
des Bindemittels in der Platte zu vollenden, falls die Platte als Kohlebürste gebraucht
werden soll. Nach dieser Behandlung kann die poröse Platte zur Graphitierung nochmals
bei Temperaturen von etwa i8oo bis 2200° C geglüht werden. Bei der nachfolgenden
Hitzebehandlung bleiben die durch das Entweichen der verflüchtigten Stoffe 8 erzeugten
Poren in dein Kohlekörper bestehen.
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In Fig. 3 ist eine vollständige Bürste .Io dargestellt, die nach dem
obigen Verfahren hergestellt ist. Die Bürste 4o wird durch Zerschneiden der Platten
io mit Hilfe einer Spezialsäge hergestellt. Der Leiter 42 ist in üblicher Weise
an der Bürste .Io befestigt. Die Grundmasse 46, die hauptsächlich aus feinen hohleteilehen
finit Zwischenräumen oder Poren besteht, bildet den Hauptteil der Bürste 4o. Zusätzlich
sind über die Bürstenmasse größere Poren .L4 verteilt. Die Bürste q.o wird sich
schneller abnutzen als eine ähnliche Bürste, die in der Hauptsache aus der Grundmasse
46 besteht.