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Verfahren zur Herstellung von Formstücken auß Pelzen oder Teeren Die
vorliegende Erfindung umfaBt Verbesserungen bei der Behandlung von Pechen oder Teeren
und der Herstellung von Formstücken aus solchen Materialien, mit dem Ziel, ein Material
zu schaffen, das bei der Herstellung von Formstücken im Vergleich zu den hierfür
bisher vorgeschlagenen Werkstoffen Vorteile bietet.
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Kohlenstofformkörper werden in der Regel durch Formen und Erhitzen
eines Gemisches aus einem fein verteilten Kohlenstoffkörper, wie z. B. Koks, und
Pech oder Teer im Gewichtsverhältnis 8o : 2o hergestellt. Oft werden die Stufen
des Ma'hlens, Mischens, Formens und Erhitzens wiederholt. Unter solchen Umständen
wird die Herstellung eines Kohlenstofferzeugnisses, das zu einem hohen Grade frei
von mineralischen Verunreinigungen ist, zu einer sehr schwierigen Angelegenheit.
Die Entfernung dieser mineralischen Verunreinigungen aus dem Kohlenstoffkörper ist
ein mühseliges und kostspieliges Verfahren. In jeder Folgestufe des Mahlens und
Mischens kann eine Verunreinigung eintreten. Pech oder Teer enthält normalerweise
etwa i bis 2 °/a mineralische Verunreinigungen, während Pech, das durch Extraktion
mit einem Lösungsmittel, Filtrieren oder nochmalige Destillation zwecks Reinigung
behandelt wurde, eine Verminderung jener molekularen Bindung zu erfahren scheint,
welche ihm die agglutinierenden Eigenschaften verleiht, die für das Pech so nötig
sind, um seine hauptsächlichste Funktion zu erfüllen und als Bindemittel zu wirken.
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Unter dem Ausdruck Mineralische Verunreinigungen versteht man jene
Verbindungen, welche
bei der praktischen Analyse von Steinkohle
oder Steinkohlenteer nach der Oxydation als Asche erscheinen, zusammen mit Verunreinigungen
wie Eisen, Kieselsäure usw., welche während des Verfahrens eingeführt werden, z.
B durch die Korrosion der Gefäße, die Reibung (Abrieb) u. dgl.
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Bei Verwendung einer Formkomposition bzw. eines Formpulvers gemäß
der vorliegenden Erfindung für die Herstellung brauchbarer Kohlenstoffformkörper
bzw, geformter Gebrauchsgegenstände aus Kohlenstoff, die praktisch frei von mineralischen
Verunreinigungen sind, ist es möglich, auf einen Kohlenstoffkörper zu verzichten
und hochgereinigte Peche und Teere ohne nennenswerten Verlust ihrer agglutinierenden
Eigenschaften zu verwenden.
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Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren für die Herstellung
brauchbarer Formstücke vor, welche darin besteht, daß Pech oder Teer nach .\uflösung
oder Dispergierung in einem organischen Lösungsmittel, z. B. Solventnaphta oder
einem hydrierten aromatischen Kohlenwasserstoff, bei erhöhter Temperatur innig mit
konzentrierter Schwefelsäure und/oder Selensäure gemischt und das so erhaltene polymerisierte
oder kondensierte Pech oder Teer gewaschen, getrocknet und in die gewünschte Form
gebracht wird, worauf das geformte Stück einer Wärmebehandlung unterworfen wird.
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Ferner umfaßt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer Formmasse (für die Herstellung von Gebrauchsgegenständen). Dieses Verfahren
besteht darin, daß Pech oder Teer nach Auflösung oder Dispergierung in einem organischen
Lösungsmittel, z. B. Solventnaphtha oder hydriertem aromatischem Kohlenwasserstoff,
bei erhöhter Temperatur innig mit konzentrierter Schwefelsäure und/oder Selensäure
gemischt und das so erhaltene polymerisierte oder kondensierte Pech bzw. Teer gewaschen
und getrocknet wird. Dem Gemisch kann Selendioxyd hinzugefügt werden. Das trockene
Material wird fein vermahlen.
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Um die Ausfällung des polmerisierten oder kondensierten Teers oder
Pechs' in körniger Form zu erleichtern, kann der Lösung oder Dispersion vorteilhafterweise
ein fein verteiltes Pulver, das im wesentlichen aus Kohlenstoff besteht und von
der verlangten Reinheit ist, wie z. B, Gasruß, zugesetzt werden..
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Während der Polytnerisation oder Kondensation des Pechs oder Teers
ist es manchmal erwünscht, ein Oxydationsmittel einzuführen. Wir haben gefunden,
daß konzentriertes Wasserstoffsuperoxyd solch ein geeignetes Mittel ist. Solche
Mittel sind dann erwünscht, wenn das Gemisch von Pech und organischem Lösungsmittel
Stoffe enthält, welche fähig sind, Schwefel- oder Selensäure zu reduzieren und dadurch
die Verwendung unverhältnismäßig großer Mengen dieser Säuren notwendig machen, z.
B. dann, wenn das Pech oder der Teer einen ungewöhnlich hohen Wasserstoffgehalt
besitzt. Als Faustregel mag gelten, daß, je niedriger die Erweichungstemperatur
des Pechs oder Teers ist, desto höher sein Wasserstoffgehalt ist. Für die meisten
Zwecke wird es notwendig sein, beim Erhitzen des geformten Gegenstandes das Aufblähen
zu vermeiden, und in solchen Fällen kann ein Schwellungsverhinderungsmittel dem
polymerisierten oder kondensierten Pech oder Teer zugemischt werden. Ein inniges
Nlischen istwichtig. Gasruß ist ein sehr nützliches Schwellungsverhinderungsmittel.
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Ein Ziel der Feinmahlung ist es, die Zumessung des erforderlichen
:Materialgewichts und/oder Materialvolumens für die Form zu erleichtern. Ein weiteres
Ziel ist es, den geformten Gegenstand homogener zu gestalten. Als geeignete Teilchengröße
erweist sich eine solche, die durch ein Sieb mit 8oo Maschen pro Quadratzentimeter
geht oder noch feiner ist, vorzugsweise eine solche, die durch ein Sieb mit 64oo
Nilaschen pro Ouadratzentimeter geht.
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Das Formen kann nach irgendeinem der bekannten Druckformverfahren
vorgenommen werden, entweder bei Zimmertemperatur oder bei einer erhöhten Temperatur.
Der angewandte Druck muß zum mindesten genügen, den geformten Gegenstand unbeschädigt
in den Ofen bringen zu lassen, z. B. rund 157,5 Atm. für das Strangpressen
und rund 4725 Atm. für das intermittierende Formen.
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Das Erhitzen des geformten Gegenstandes muß unter nicht oxydierenden
Bedingungen stattfinden, d. h. an der Oberfläche des Artikels darf keine Verbrennung
stattfinden. Die ?Mindesttemperatur, auf welche der Gegenstand erhitzt werden sollte,
ist 55o°. Im allgemeinenwird einelfaiimaltemperatur vüti 85o° genügen, jedoch können
natürlich auch höhere -Temperaturen verwendet werden. Um ein Aufblähen des Artikels
zu vermeiden, muß der Gang des Aufheizens sorgfältig gesteuert werden; der Temperaturanstieg
beträgt normalerweise etwa i bis 5° je Minute.
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Es werden nun einige spezifische Beispiele der vorliegenden Erfindung
beschrieben, damit dieselbe noch besser verständlich wird. Beispiel s 25 g Gasruß
wurden zu
300 g einer Lösung von etwa i Gewichtsteil Koksofenpech in etwa
3 Gewichtsteilen leichter Solventnaphtha zugesetzt, nachdem die in der Naphtha unlöslichen
Bestandteile durch Filtration entfernt worden waren. Durch diese Filtration wurde
der größere Teil der mineralischen Bestandteile, die ursprünglich im Pech vorhanden
waren, entfernt. Der Gasruß wurde durch kräftiges mechanisches Rühren gleichmäßig
in Suspension gehalten und die Dispersion wurde auf über 14o° erhitzt, worauf g
g einer 98o/oigen Schwefelsäure langsam hinzugefügt und die Temperatur zwiscben
r-lo und j -o" gehalten wurde. Während des Kochens entwickelten sich schwefligeDämpfe
unterAbscheidungeineskörnigen Niederschlags. Dieser Niederschlag wurde abgezogen,
mittels Pistill in einem Mörser zerstoßen, gründlich mit kaltem Wasser ausgewaschen
und dann eine Stunde lang bei 200° in einem Ofen getrocknet. Der Rückstand wurde
in einer Kugel-
| mühle z&kleinert und vermahlen bis 9511/o durch |
| ein Sieb mit 64oo Maschen pro Quadratzentimeter |
| hindurchgingen. io g des Pulvers wurden bei |
| einem Druck von rund 63o Atm. zu einem kleinen |
| Stab (21/, X 1/z X 1/," = rund 63 X 12,7 X 12,7
mm) |
| gepreßt und in einem elektrischen Ofen in einer |
| inerten :ltmosl>liäre bei einem Temperaturanstieg |
| von 30' je Minute auf eine Maximaltemperatur von |
| Q50' erhitzt. Jlaii erhielt beim :\bkühlen ein festes, |
| nicht verzogenes Produkt finit einem .\schengehalt |
| von weniger als o. i o o. |
Beispi e1 2 ioo g eines Pechs aus einem Rohölcrackprozeß stammend (Ring- und Kugelerweichungspunkt:
t(i5 ) wurden in 200 11 heißer leichter Solventnaphtha dispergiert. ; cm3 einer
5o/oigen Lösung von Seiendioxyd in 98o/oiger Schwefelsäure wurden der Pechdispersion
hinzugefügt, deren Temperatur auf ioo bis i 1o° gehalten wurde. 1o cm3 konzentrierten
\\'asserstofffsulieroxyds wurden langsam und vorsichtig dem obigen Gemisch hinzugefügt,
worauf eine heftige Reaktion unter Entwicklung von Hitze eintrat. Nach Hinzufügen
des gesamten Wasserstoffsuperoxyds erhielt man einen körnigen Niederschlag. Dieser
wurde abfiltriert, mit kaltem Wasser ausgewaschen, entwässert und eine Stunde lang
bei 16o° getrocknet. Der verbleibende Rückstand wurde zu einem feinen Pulver vermahlen,
unter Druck in die gewünschte Gestalt geformt und hernach bei einem Temperaturanstieg
von i° je Minute his auf 8oo° erhitzt. Beispiel 3 ioog des in Beispiele verwendeten
Pechs wurden in Zoo g heißer leichter Solventnaphtha dispergiert und zu der Dispersion
wurden bei 14o bis i5o° langsam
20g einer 97o/oigen Selensäure hinzugegeben.
Es trat eine heftige Reaktion ein, und es wurde ein körniger Niederschlag erhalten.
Dieser wurde abfiltriert, mit kaltem Wasser ausgewaschen und getrocknet, dann zu
einem feinen Pulver vermahlen, unter Druck in gewünschter Weise geformt und danach
bei einem Temperaturanstieg von i° je Minute auf 8oo° erhitzt.
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Die britische Patentschrift 313 433 beschreibt ein Verfahren
zur Herstellung leicht gefärbter Produkte aus Erdölrückständen, Asphalt und ähnlichen
Stoffen (Steinkohlenteer ausgenommen), die Asphaltene in Gegenwart oder in Abwesenheit
eines Verdünnungsmittels, wie z. B. Benzin, enthalten. Das Verfahren kann auch die
Behandlung des Materials init Schwefelsäure, gefolgt von der Konzentration des Produkts,
z. B. durch Dampfdestillation, einschließen.
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Die britische Patentschrift 483 907 beschreibt ein \`erfahren
zur Behandlung bituminöser Stoffe, einschließlich Steinkohlenteer oder Pech, mit
Schwefelsäure unter Druck.
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Ansprüche auf irgendwelche in diesen Patentschriften offenbarten Verfahren
oder Gegenstände werden nicht erhoben.