DK149606B - PROCEDURE FOR PREPARING A POROEST CARBON-CONTAINING BODY - Google Patents

PROCEDURE FOR PREPARING A POROEST CARBON-CONTAINING BODY Download PDF

Info

Publication number
DK149606B
DK149606B DK300973AA DK300973A DK149606B DK 149606 B DK149606 B DK 149606B DK 300973A A DK300973A A DK 300973AA DK 300973 A DK300973 A DK 300973A DK 149606 B DK149606 B DK 149606B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
mixture
liquid
bodies
pore
carbonaceous
Prior art date
Application number
DK300973AA
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK149606C (en
Inventor
Edward E Hucke
Original Assignee
Valley Co Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US257907A external-priority patent/US3859421A/en
Application filed by Valley Co Inc filed Critical Valley Co Inc
Publication of DK149606B publication Critical patent/DK149606B/en
Application granted granted Critical
Publication of DK149606C publication Critical patent/DK149606C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0022Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof obtained by a chemical conversion or reaction other than those relating to the setting or hardening of cement-like material or to the formation of a sol or a gel, e.g. by carbonising or pyrolysing preformed cellular materials based on polymers, organo-metallic or organo-silicon precursors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/021Carbon
    • B01D71/0211Graphene or derivates thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/02Loose filtering material, e.g. loose fibres
    • B01D39/06Inorganic material, e.g. asbestos fibres, glass beads or fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2055Carbonaceous material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2055Carbonaceous material
    • B01D39/2058Carbonaceous material the material being particulate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0067Inorganic membrane manufacture by carbonisation or pyrolysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/021Carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0018Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30Active carbon
    • C01B32/354After-treatment
    • C01B32/384Granulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped 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
    • C04B35/52Shaped 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
    • C04B35/524Shaped 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 polymer precursors, e.g. glass-like carbon material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped 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
    • C04B35/52Shaped 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
    • C04B35/528Shaped 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
    • C04B35/532Shaped 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0407Additives and treatments of the filtering material comprising particulate additives, e.g. adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10Filtering material manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/15Use of additives
    • B01D2323/18Pore-control agents or pore formers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/15Use of additives
    • B01D2323/21Fillers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/34Use of radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/46Impregnation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562Heating rate

Description

149606149606

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et porøst, carbonholdigt legeme, hvilken fremgangsmåde omfatter trinnene: dannelse af en flydende blanding, støbning af blandingen til derved at bibringe blandingen en bestemt form, konsolidering af blandingen til derved at frembringe et selvbærende legeme samt udsættelse af det selvbærende legeme for pyrolyse til derved at omdanne det til en sammenhængende genstand af carbonagtig karakter.The present invention relates to a process for preparing a porous carbonaceous body comprising the steps of: forming a liquid mixture, casting the mixture to thereby impart a certain form to the mixture, consolidating the mixture to produce a self-supporting body, and exposing it. of the pyrolysis self-supporting body, thereby transforming it into a cohesive carbonaceous object.

Et vigtig formål med opfindelsen består i at opnå sammenhængende carbonholdige legemer med betydeligt tværsnit og med et ensartet fordelt og reguleret antal i det mindste primært indbyrdes forbundne porer af fastsat størrelse.An important object of the invention is to obtain coherent carbonaceous bodies of considerable cross-section and with a uniformly distributed and regulated number of at least primarily interconnected pores of a fixed size.

Et andet vigtigt og beslægtet formål med opfindelsen er tilveje- 149606 2 bringeisen af sammenhængende porøse carbonholdige legemer, hvori de faste komponenter i legemet har valgt størrelse og valgt fordeling.Another important and related object of the invention is the provision of continuous porous carbonaceous bodies wherein the solid components of the body have selected size and distribution.

5 Legemer af den ovenfor beskrevne art har mange anvendelser. De er f.eks. anvendelige som filtre, elektroder, kemiske absoeberingsmid-ler, molekylsigter, membraner, katalysatorer og katalysatorbærere, kemiske jernvarer, mekaniske pakninger, lejer, elektriske udstyr, 'tand- og kirurgisk prothetikudstyr og andre implantationer, termiske 10 isolatorer og lette strukturelementer, og de er særlig anvendelige ved meget høje temperaturer.5 Bodies of the kind described above have many uses. They are e.g. useful as filters, electrodes, chemical absorbents, molecular sieves, membranes, catalysts and catalyst supports, chemical iron products, mechanical gaskets, bearings, electrical equipment, dental and surgical prosthetic equipment and other implants, thermal insulators and light structural elements, and they are particularly useful at very high temperatures.

En anden særlig vigtig anvendelse af nærværende opfindelse finder sted ved fremstillingen af carbidholdige emner, således som beskre-15 . veti U.S.A. patentskrifteme nr. 3.235.346 og 3.348.967. Ved denne fremgangsmåde gennemtrænges et porøst legeme af carbonholdigt materiale af et smeltet metalmateriale indeholdende én eller flere car-biddannere. Carbiddannerne omsættes derefter med carbon i det porøse legeme til dannelse af et carbidholdigt legeme med enkel eller 20 multipel fase.Another particularly important use of the present invention takes place in the preparation of carbide-containing blanks, as described. know U.S.A. U.S. Patent Nos. 3,235,346 and 3,348,967. In this process, a porous body of carbonaceous material is permeated by a molten metal material containing one or more carbide formers. The carbide formers are then reacted with carbon in the porous body to form a single or multiple phase carbide-containing body.

Endvidere kan de omhandlede ifølge den foreliggende opfindelse fremstillede carbonholdige legemer bringes til at optage andre flydende og gasformige materialer eller modificeres på anden måde for at gø-25 re dem anvendelige til yderligere andre anvendelser og for at øge deres anvendelighed til de ovenfor nævnte anvendelser. Andre indtrængningsmidler, som med fordel er blevet anvendt, omfatter uorganiske forbindelser, såsom halogener, borater og oxider, og polymerer og andre organiske forbindelser, • 3oFurthermore, the carbonaceous bodies of the present invention can be made to absorb other liquid and gaseous materials or otherwise modified to make them useful for further other uses and to increase their usefulness for the above-mentioned uses. Other penetrants which have been advantageously used include inorganic compounds such as halogens, borates and oxides, and polymers and other organic compounds.

Et yderligere, men mere specifikt formål med opfindelsen består i tilvejebringelsen af hidtil ukendte carbonholdige- legemer til ovennævnte og andre anvendelser ved hjælp .'.af en. hidtil ukendt fremgangsmåde til fremstilling af sådanne legemer.A further, but more specific, object of the invention consists in the provision of novel carbonaceous bodies for the above and other applications by means of one. novel method for making such bodies.

3535

Til.de ovenfor angivne og til andre anvendelser,hvortil de omhandlede carbonholdige legemer er beregnet, bør et carbonholdigt legeme have de fleste eller i mange tilfælde alle af de følgende egenskaber: 3 149606 (1) en regulerbar, reproducerbar, rumligt ensartet og valgbar tilsyneladende vægtfylde, (2) en regulerbar, reproducerbar, rumligt ensartet og valgbar faktisk vægtfylde, 5 (3) maksimal indbyrdes poreforbindelse, (4) en regulerbar og reproducerbar porestørrelse, 10 (5) minimal porestørrelsesvariation, ' (6) en regulerbar, reproducerbar, rumligt ensartet og valgbar fordeling af de faste stoffer, som udgør legemet, (7) en regulerbar og valgbar størrelse af de faste bestanddele i legemet og minimale variationer i denne størrelse, (8) valgbar reaktivitet med flydende metaller og andre ind-trængningsmidler, (9) minimalt·tilbageværende gasindhold, (10) høj styrke ved lave og/eller høje temperaturer, 25 , x (11) maksimal modstandsdygtighed overfor termisk chock, (12) formbarhed til nøjagtige tolerancer i både tynde og tykke dele, (13) kontrollerbar krympning, (14) valgbar katalytisk aktivitet, (15) inerthed overfor menneske- og andet dyrevæv, 35 (16) valgbar elastisk modulus, uelastiske egenskaber og hårdhed, (17) valgbar befugtelighed med forskellige væsker, 4Q (18) valgbar permeabilitet, 4 149606 (19) valgbare elektriske, akustiske, optiske og termiske egenskaber, og (20) lav pris.For the purposes of the foregoing and for other uses for which the present carbonaceous bodies are intended, a carbonaceous body should have most or in all cases all of the following characteristics: (1) an adjustable, reproducible, spatially uniform and selectable apparent density, (2) an adjustable, reproducible, spatially uniform and selectable actual density, (5) maximum inter-pore connection, (4) an adjustable and reproducible pore size, (5) minimal pore size variation, '(6) an adjustable, reproducible, spatially uniform and selectable distribution of the solids constituting the body; (7) an adjustable and selectable size of the solids constituents and minimal variations in this size; (8) selectable reactivity with liquid metals and other penetrants; ( 9) minimum · residual gas content, (10) high strength at low and / or high temperatures, 25, x (11) maximum resistance to thermal shock, (12) ductility to accurate good tolerances in both thin and thick parts, (13) controllable shrinkage, (14) selectable catalytic activity, (15) inertness to human and other animal tissues, 35 (16) selectable elastic modulus, inelastic properties and hardness, (17) selectable wettability with various liquids, 4Q (18) selectable permeability, 4 149606 (19) selectable electrical, acoustic, optical and thermal properties, and (20) low cost.

55

Endnu et vigtig, men specifikt formål med opfindelsen består i at opnå hidtil ukendte carbonholdige legemer med de ovennævnte egenskaber og forskellige kombinationer deraf ved angivelse af en hidtil ukendt fremgangsmåde til fremstilling af sådanne legemer.Yet another important but specific object of the invention consists in obtaining novel carbonaceous bodies having the aforementioned properties and various combinations thereof by disclosing a novel method for producing such bodies.

1010

Alle de ovenfor anførte egenskaber kan let tilvejebringes i de carbonholdige legemer, som fremstilles ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Herved og på grund af den forøgende udstrækning, hvori de ønskelige væsentlige egenskaber foreligger, adskiller de ifølge ^5 opfindelsen fremstillede carbonholdige legemer fra de, som er fremstillet ved hjælp af tidligere kendte fremgangsmåder.All of the above properties can be readily provided in the carbonaceous bodies produced by the process of the invention. Hereby, and because of the increasing extent in which the desirable essential properties are present, the carbonaceous bodies produced in accordance with the invention differ from those made by methods known in the art.

Hidtil kendte fremgangsmåder til fremstilling af carbonholdige legemer har været beregnet til fremstilling af meget grafitholdige 2Q strukturer med maksimal vægtfylde og med minimal porøsitet ved hjælp af presnings-, imprægnerings- og støbemetoder. U.S.A. patentskrifterne nr. 3.084.394, nr. 3.310.611 og nr. 3.634.569 er repræsentative.Hitherto known methods for making carbonaceous bodies have been intended for the production of highly graphite-containing 2Q structures with maximum density and with minimum porosity by pressing, impregnation and casting methods. U.S.A. U.S. Patent Nos. 3,084,394, 3,310,611, and 3,634,569 are representative.

Alle tre patentskrifter beskriver fremgangsmåder til fremstilling af carbonholdige legemer, hvori cabonholdige partikler blandes med forskellige faste og/eller flydende bindemidler og sammenpresses termomekanisk og opvarmes.All three patents describe processes for making carbonaceous bodies in which cabonaceous particles are mixed with various solid and / or liquid binders and thermomechanically compressed and heated.

Der findes også en række patentskrifter, som omhandler fremstilling af tætte carbonholdige legemer ved hjælp af imprægnering. Kompri-2Q meringen og fyldningen af porerne ved imprægnering med flydende harpikser efterfulgt af carbonisering er beskrevet i U.S.A. patentskrift nr. 3.628.984. Afsætning af carbon fra gasfase til lukning af indbyrdes forbundne porer er omtalt i U.S.A. patentskrift nr. 3.084.394.There are also a number of patents dealing with the manufacture of dense carbonaceous bodies by means of impregnation. The compaction and filling of the pores by liquid resin impregnation followed by carbonization is described in U.S.A. U.S. Patent No. 3,628,984. Gas phase deposition of carbon to close interconnected pores is discussed in U.S.A. U.S. Patent No. 3,084,394.

35 U.S.A. patentskrift nr. 3.198.714 beskriver en fremgangsmåde til fremstilling af tynde legemer med minimal porøsitet ved først at støbe til den ønskede form og derefter opvarme en blanding af carbonholdige partikler og et carbonholdigt bindemiddel. Andre litteratursteder beskriver en lignende fremgangsmåde til fremstilling af 40 5 149606 tætte carbonholdige legemer, og disse fremgangsmåder omfatter et støbetrin.35 U.S.A. U.S. Patent No. 3,198,714 discloses a process for making thin bodies of minimal porosity by first molding to the desired shape and then heating a mixture of carbonaceous particles and a carbonaceous binder. Other literature sites describe a similar method for making dense carbonaceous bodies, and these methods include a casting step.

De tætte carbonholdige legemer, der blev fremstillet ved de tidligere kendte fremgangsmåder, mangler mange for ikke at sige de fleste af de ønskelige væsentlige egenskaber ved de carbonholdige legemer, der fremstilles ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.The dense carbonaceous bodies produced by the prior art methods lack many, not to mention most of the desirable essential properties of the carbonaceous bodies produced by the process of the invention.

Det er i alle sådanne tilfælde, hvor der anvendes presning, vanske- 10 ligt om ikke umuligt at opnå en regulerbar tilsyneladende vægtfylde, som er rumligt ensartet. Friktionen ved formens vægge medfører i denne henseende særlige problemer, især når der er tale om komplicerede former.In all such cases where pressing is used, it is difficult if not impossible to achieve an adjustable apparent density which is spatially uniform. The friction on the walls of the mold causes special problems in this regard, especially in the case of complicated shapes.

1515

Pressede legemer indeholder endvidere sædvanligvis en vis mængde ikke indbyrdes forbundne porer, og det er i almindelighed umuligt at opnå uafhængig regulering af porestørrelse og porestørrelsesfordeling for en valgt tilsyneladende vægtfylde.Furthermore, compressed bodies usually contain a certain amount of unrelated pores, and it is generally impossible to obtain independent control of pore size and pore size distribution for a selected apparent density.

2020

Det har også været forsøgt atfremstille carbonholdige legemer, som har større porøsitet end den der kan opnås ved anvendelse af de ovennævnte fremgangsmåder. Kun få fremgangsmåder har tidligere været beregnet på fremstilling af sådanne genstande.Attempts have also been made to produce carbonaceous bodies which have greater porosity than can be obtained using the above methods. Only a few methods have previously been intended for the manufacture of such articles.

2525

Den enkleste hidtil foreslåede fremgangsmåde til frembringelse af en porøs carbonholdig struktur har bestået i pyrolyse af valgte organiske strukturer. Træ, kokosnøddeskaller og andre naturlige produkter og syntetiske organiske stoffer er blevet behandlet på denne måde.The simplest hitherto proposed method for producing a porous carbonaceous structure has consisted in pyrolysis of selected organic structures. Trees, coconut shells and other natural products and synthetic organics have been treated in this way.

3030

Sammenhængende legemer med betydeligt tværsnit kan i almindelighed ikke opnås på grund af den vidtgående ødelæggelse af strukturen ved udvikling af gas i pyrolysetrinnet. Selv hvis der bliver en sammenhængende struktur tilbage efter pyrolyse, vil den i det typiske 35 tilfælde ikke have porer med ensartet størrelse, men vil indeholde porer af både makro·'· og mirkostørrelse. Heller ikke i tilfælde af naturlige produkter kan der opnås ensartede og stærke legemer med reguleret porøsitet på grund af uensartetheder i udgangsmaterialerne .In general, coherent bodies of considerable cross-section cannot be obtained due to the extensive destruction of the structure by the evolution of gas in the pyrolysis stage. Even if a coherent structure remains after pyrolysis, in the typical case, it will not have pores of uniform size but will contain pores of both macro and miro size. Also, in the case of natural products, uniform and strong bodies with regulated porosity can be obtained due to disparities in the starting materials.

40 6 149606 I tilfælde af syntetiske organiske stoffer er det kun muligt at hindre kraftig nedbrydning af legemet, hvis dets tværsnit er meget tyndt. Følgelig kan mange potentielt anvendelige former ikke opnås ved pyrolyse af syntetiske organiske materialer.40 6 149606 In the case of synthetic organic substances, it is only possible to prevent heavy degradation of the body if its cross-section is very thin. Accordingly, many potentially useful forms cannot be obtained by pyrolysis of synthetic organic materials.

55

Endvidere er mulighederne for at regulere mængden og størrelsen af de dannede porer i legemet begrænsede. Dette bevirker, at legemer fremstillet ved pyrolyse af syntetiske materialer får begrænset anvendelighed.Furthermore, the possibilities of controlling the amount and size of the pores formed in the body are limited. This means that bodies made by pyrolysis of synthetic materials have limited utility.

1010

En anden tidligere foreslået teknik til fremstilling af porøse car-bonholdige legemer består i carbonisering af et opskummet carbon-holdigt materiale. Ved disse metoder dannes skummet ved anvendelse af en gasformig poredanner, som danner porer af makrostørrelse. Et 15 eksempie på en fremgangsmåde af denne art findes i U.S.A. patentskrift nr. 3.657.166 og anvender gasformige dekomponeringsproduk-ter fra visse salte af polybasiske organiske syrer som poredannere.Another previously proposed technique for the preparation of porous carbonaceous bodies consists in the carbonization of a foamed carbonaceous material. In these methods, the foam is formed using a gaseous pore former which forms pores of macro size. An example of a method of this kind is found in U.S.A. No. 3,657,166 and uses gaseous decomposition products from certain salts of polybasic organic acids as pore formers.

Plastskummet, som dannes ifølge U.S.A. patentskrift nr. 3.657.166, 20 carboniseres delvis til dannelse af elementært carbon som et farvende middel. Der dannes imidlertid kun en lille mængde carbon, idet størstedelen af det endelige legeme består af det termoplastiske udgangsmateriale .The plastic foam formed according to U.S.A. No. 3,657,166,20 is partially carbonized to form elemental carbon as a coloring agent. However, only a small amount of carbon is formed, the majority of the final body being the thermoplastic starting material.

25 Dette legeme ville ikke være egnet til de formål, hvortil det ifølge den foreliggende opfindelse fremstillede legeme er beregnet. Genstandene fremstillet ifølge U.S.A. patentskrift nr. 3.657.166 ville f.eks, smelte, hvis de blev anvendt ved høje temperaturer, eller hvis de blev gennemtrængt af et smeltet metal, eksempelvis ved den 30 proces, der er beskrevet i de ovenfor nævnte patentskrifter.This body would not be suitable for the purposes for which the body made according to the present invention is intended. The items manufactured according to U.S.A. for example, U.S. Patent No. 3,657,166 would melt if used at high temperatures or if permeated with a molten metal, for example, by the process described in the aforementioned patents.

Ved fremgangsmåden, som er beskrevet i U.S.A. patentskrift nr. 3.302.999, dannes et stift polymerskum med et halogenalkylopblæ-ringsmiddel, og derefter bliver skummet delvis oxideret og car-35 boniseret eller grafitiseret. U.S.A. patentskrift nr. 3.387.940 omhandler en fremgangsmåde, som kun adskiller sig fra fremgangsmåden ifølge U.S.A. patent nr. 3.302.999 ved inkorporering af carbon i skummet som fyldstof. U.S.A. patentskrift nr. 3.342.555 beskriver opskumning af termohærdende harpikser med almindelige 40 7 149606 opblæringsmidler efterfulgt af direkte carbonisering.In the method described in U.S.A. U.S. Patent No. 3,302,999, a rigid polymer foam is formed with a haloalkylop bleaching agent and then the foam is partially oxidized and carbonized or graphitized. U.S.A. U.S. Patent No. 3,387,940 discloses a method which differs only from the method of U.S.A. No. 3,302,999 by incorporating carbon in the foam as filler. U.S.A. U.S. Patent No. 3,342,555 discloses foaming of thermosetting resins with conventional blowing agents followed by direct carbonization.

Fremgangsmåden, der er beskrevet i U.S.A. patentskrift nr. 3.345.440, indebærer opskumning af en delvis polymeriseret furfuralalkohol med 5 urethandannende forbindelser, hvortil der er blevet sat væsentlige mængder af pulverformige fyldstoffer, såsom carbon, metaller og metaloxider. Efterfølgende carbonisering eller jrafitisering af det fyldstofholdige skum angives at føre til et porøst carbonholdigt legeme.The procedure described in U.S.A. U.S. Patent No. 3,345,440 involves foaming a partially polymerized furfural alcohol with 5 urethane-forming compounds to which substantial amounts of powdered fillers such as carbon, metals and metal oxides have been added. Subsequent carbonization or graphitization of the filler-containing foam is stated to lead to a porous carbonaceous body.

10 U.S.A. patentskrifterne nr. 3.574.548 og 3.635.676 omhandler en lignende metode, hvorved opskummede carbonholdige legemer fremstilles ud fra furfuralalkoholharpikser og urethanopskumningsmidler. Sidstnævnte patentskrift fremhæver en af hovedulemperne ved fremgangsmå-j_5 den til fremstilling af carbonholdige legemer ud fra skum, nemlig en høj og ikke regulerbar skrumpning. I det andet patentskrift foreslås det, at denne kan reguleres ved at inkorporere fyldstoffer med reguleret skrumpning i den oprindelige skumblanding.10 U.S.A. U.S. Patent Nos. 3,574,548 and 3,635,676 disclose a similar method whereby foamed carbonaceous bodies are prepared from furfural alcohol resins and urethane foaming agents. The latter patent highlights one of the major drawbacks of method 5 for the production of carbonaceous bodies from foam, namely a high and uncontrollable shrinkage. In the second patent, it is proposed that this can be regulated by incorporating regulated shrinking fillers into the original foam mixture.

2Q Ved disse fremgangsmåder til fremstilling af en porøs struktur under anvendelse af en gasformig poredanner kan strukturen ikke have en stor procentdel af indbyrdes forbundne porer. Det er endvidere vanskeligt at opnå en høj grad af ensartethed i porestørrelse og at opnå en porestørrelse på mindre end ca. 200 mikron.2Q In these processes for producing a porous structure using a gaseous pore former, the structure cannot have a large percentage of interconnected pores. Furthermore, it is difficult to achieve a high degree of pore size uniformity and to achieve a pore size of less than about 100 psi. 200 microns.

2525

En anden metode til fremstilling af porøse carbonholdige legemer indebærer blanding af et fyldstofcarbon med et organisk bindemiddel, presning med begrænset tryk for at bevirke delvis komprimering og derefter pyrolyse af det organiske bindemiddel. En frem-2q gangsmåde af denne art er beskrevet i U.S.A. patentskrift nr.Another method of making porous carbonaceous bodies involves mixing a filler carbon with an organic binder, compressed with limited pressure to effect partial compression, and then pyrolysis of the organic binder. A method of this kind is described in U.S.A. patent specification no.

3.171.720. En variant, hvorved et syntetisk carbonskum dannes ved at presse blandindinger af hule,carbondannende mikrokugler med organiske bindemidler, er beskrevet i Carbon, Vol. 10, nr. 2, 1972, p. 185.3171720. A variant whereby a synthetic carbon foam is formed by pressing blends of hollow, carbon-forming microspheres with organic binders is described in Carbon, Vol. 10, No. 2, 1972, p.185.

En ulempe ved den netop beskrevne presningsfremgangsmåde er manglen på indbyrdes forbundne porer i legemet. Denne ulempe er også knyttet til den i U.S.A. patentskrift nr. 3.567.808 omhandlede metode, ved hvilken et materiale med lukkede porer fremstilles ved at presse 8 149606 et porøst fyldstof sammen med organiske bindemidler. Der dannes endvidere porøse legemer ved presning af carbonpartikler overtrukket med flydende carbondannende harpikser/ således som omhandlet i U.S.A. patentskrift nr. 3.608.170.A disadvantage of the pressing method just described is the lack of interconnected pores in the body. This disadvantage is also linked to that of the U.S.A. No. 3,567,808 discloses a method in which a closed-pore material is prepared by pressing a porous filler together with organic binders. Further, porous bodies are formed by compression of carbon particles coated with liquid carbon forming resins / as disclosed in U.S.A. U.S. Patent No. 3,608,170.

55

Endnu en variant af presningsmetoden til fremstilling af porøse carbonlegemer er beskrevet i U.S.A. patentskrift nr. 3.647.551¾ og indebærer anvendelse af faste poredannende materialer blandet med pulverformet polyvinylchlorid. Blandingen presses til ønsket form7 og presningen efterfølges af fjernelse af poredanneren ved smeltning eller fordampning under carbonisering eller ved smeltning, fordampning eller opløsning efter carbonisering.Yet another variant of the pressing method for making porous carbon bodies is described in U.S.A. U.S. Patent No. 3,647,551¾ and involves the use of solid pore-forming materials mixed with powdery polyvinyl chloride. The mixture is pressed to the desired shape7 and the pressing is followed by removal of the pore former by melting or evaporation during carbonization or by melting, evaporation or solution after carbonization.

Visse ulemper ved presningsmetoden til fremstilling af porøse le-15 gemer er blevet diskuteret ovenfor. Denne fremgangsmåde har yderligere de samme tidligere beskrevne ulemper, som når den anvendes til at fremstille legemer med stor vægtfylde.Certain disadvantages of the pressing method for making porous bodies have been discussed above. This process further has the same drawbacks previously described as when used to produce high density bodies.

En variant af presningsfremgangsmåden er beskrevet i U.S.A. patent- 20 skrift nr. 3.633.171, ved hvilken en sintring af løst pakkede partikler af termoplastisk beg efterfølges af oxidation til opnåelse af en ikke smeltende carbonmasse, som kan carboniseres til et porøst legeme. De fleste af ulemperne ved presningsmetoden er sidstnævnte fremgangsmåde også behæftet med.A variant of the pressing method is described in U.S.A. No. 3,633,171, in which a sintering of loosely packed particles of thermoplastic pitch is followed by oxidation to obtain a non-melting carbon mass which can be carbonized into a porous body. Most of the disadvantages of the pressing method are also the latter method.

2525

Imprægnering kan også anvendes til fremstilling af porøse carbon-holdige legemer ifølge U.S.A. patentskrift nr. 3.446.593. Ved den i dette patentskrift beskrevne fremgangsmåde imprægneres en flydende harpiks i et polymerskum. Dette efterfølges af hærdning af harpiksen, dekomponering af skummet og carbonisering af harpiksen. Herved opnås et porøst legeme, som i struktur svarer til det oprindelige skummateriale. Metoden er imidlertid begrænset til fremstilling af legemer med lav vægtfylde og stor porestørrelse. Den kræver endvidere dyre udgangsmaterialer.Impregnation can also be used to make porous carbonaceous bodies according to U.S.A. U.S. Patent No. 3,446,593. In the process described in this patent, a liquid resin is impregnated in a polymer foam. This is followed by curing of the resin, decomposition of the foam and carbonization of the resin. Thereby a porous body is obtained, which in structure corresponds to the original foam material. However, the method is limited to producing low density and large pore size bodies. It also requires expensive starting materials.

3535

Ligesom presning og imprægnering kan støbning anvendes til fremstilling af porøse såvel som tætte legemer. Fremgangsmåden beskrevet i U.S.A. patentskrift nr. 3.565.980 er repræsentativ for de fremgangsmåder, som anvender et støbetrin ved fremstillingen af porøse carbonholdige legemer.Like molding and impregnation, casting can be used to make porous as well as dense bodies. The procedure described in U.S.A. U.S. Patent No. 3,565,980 is representative of the methods employing a casting step in the preparation of porous carbonaceous bodies.

9 1496069 149606

Ved fremgangsmåden ifølge U.S.A. patentskrift nr. 3.565.980 slik-kerstøbes en opslæmning af begpartikler til en porøs form. Den støbte genstand tørres, oxideres delvist og carboneres.In the method of U.S.A. U.S. Patent No. 3,565,980, candle mold is slurried into a slurry of porous particles. The molded article is dried, partially oxidized and carbonated.

5 Det er umuligt at fremstille legemer med tykke dele ved denne fremgangsmåde, da det flydende suspensionsmedium må ekstraheres fra slikkervællingen eller opslæmningen gennem formen. Den første væske, som kan udtages fra slikkervællingen,findes i områderne nær ved formen. Når denne væske fjernes, bevæger partiklerne i disse områder 10 sig tættere sammen, idet de derved øger modstanden overfor væskestrømning - et fænomen, som bliver meget udpræget ved fremgangsmåden ifølge U.S.A. patentskrift nr. 3.565.980 som følge af begpartiklernes ringe størrelse.It is impossible to make thick-body bodies by this method, as the liquid suspension medium must be extracted from the lollipop or slurry through the mold. The first liquid that can be extracted from the lollipop is found in the areas near the mold. When this liquid is removed, the particles in these regions 10 move closer together, thereby increasing the resistance to fluid flow - a phenomenon that is highly pronounced by the method of U.S.A. Patent No. 3,565,980 due to the small size of the pitch particles.

15 Når fjernelsen af væske fortsætter, øges strømningsmodstanden meget drastisk, når banelængden gennem områderne, hvorfra væsken forinden er fjernet, bliver længere. Efter at suspensionsmediet er blevet fjernet fra et område, som kun har en tykkelse på en brøkdel af en cm, bliver modstanden mod yderligere fjernelse af suspensionsvæs- 20 ke følgelig fuldstændig med hensyn til alle praktiske formål.As fluid removal proceeds, the flow resistance increases dramatically as the path length through the areas from which the fluid was previously removed becomes longer. Accordingly, after the suspension medium has been removed from an area having only a thickness of a fraction of a cm, the resistance to further removal of the suspension liquid becomes complete for all practical purposes.

På grund af modstanden mod væskestrømning gennem det porøse faste stof er konsolideringstiden endvidere meget lang, endog i tilfælde af forholdsvis tynde dele. Store skrumpningsomfang optræder endvi- 25 dere ved fremgangsmåden ifølge U.S.A. patentskrift nr. 3.565.980, fordi de oprindeligt adskilte faste partikler føres sammen, når væsken fjernes. Der sker således nødvendigvis en stor volumenændring under konsolideringen af de faste stoffer.Furthermore, because of the resistance to fluid flow through the porous solid, the consolidation time is very long, even in the case of relatively thin parts. Large amounts of shrinkage also occur in the method of U.S.A. No. 3,565,980, because the initially separated solid particles are brought together when the liquid is removed. Thus, there is necessarily a large volume change during the consolidation of the solids.

30 Ved fremgangsmåden ifølge U.S.A. patentskrift nr. 3.565.980 har de støbte genstande endvidere ringe grønstyrke efter tørring, da kun svage overfladekræfter holder partiklerne sammen. Det er endvidere umuligt uafhængigt at regulere porestørrelse, partikelstørrelse og tilsyneladende vægtfylde.30 In the method of U.S.A. Patent No. 3,565,980 furthermore, the cast articles have poor green strength after drying, since only weak surface forces hold the particles together. Furthermore, it is impossible to independently control pore size, particle size and apparent density.

3535

En yderligere kendt fremgangsmåde til formning af carbonholdige legemer, som anvender et støbetrin, er beskrevet i U.S.A. patentskrift nr. 2.431.326. Ved denne fremgangsmåde behandles furfu-ral-!· og furfural-furfuralalkoholblandinger med koncentrerede mi- 40 ίο 149606 neralsyrer.Herved udfældes carbonholdige partikler, som gradvis forenes til dannelse af en konsolideret masse. Denne masse kan tørres og derefter carboniseres til dannelse af et porøst legeme.A further known method for forming carbonaceous bodies using a casting step is described in U.S.A. U.S. Patent No. 2,431,326. In this process, furfural and furfural-furfural alcohol mixtures are treated with concentrated mineral acids, thereby precipitating carbonaceous particles which gradually combine to form a consolidated mass. This mass can be dried and then carbonized to form a porous body.

5 Fremgangsmåden ifølge U.S.A. patentskrift nr. 2.431.326 er også behæftet med et antal ulemper. De fleste carbondannende materialer inklusive mange, der er ønskelige på grund af deres høje carbon udbytter, kan ikke anvendes, da materialet ikke vil forenes ved behandlingen, men simpelthen udfældes og danner slam.5 The method of U.S.A. Patent No. 2,431,326 also suffers from a number of disadvantages. Most carbon-forming materials, including many that are desirable because of their high carbon yields, cannot be used as the material will not be combined during treatment but simply precipitates and forms sludge.

1010

Porestørrelsen kan endvidere ikke reguleres ved denne metode.Furthermore, the pore size cannot be controlled by this method.

Der findes desuden ved denne fremgangsmåde ingen foranstaltninger til at vælge og regulere størrelsen af de faste komponenter i det carbonholdige legeme eller til at bevare disse komponenter ]_5 rumligt ensartede. Hvis carbondannerne, som er beskrevet i nævnte patentskrift, i virkeligheden bringes til at hærdne langsomt under anvendelse af en fortyndet syre i stedet for en koncentreret syre med ækvivalent volumen, vil en særdeles kraftig separation af det carbonholdige materiale finde sted, og der kan slet ikke opnås 2o et sammenhængende legeme.In addition, in this method there are no measures to select and control the size of the solid components of the carbonaceous body or to maintain these components spatially uniform. In fact, if the carbon formers described in said patent are slowly cured using a dilute acid instead of a concentrated volume of equivalent volume, a very strong separation of the carbonaceous material will occur, and no a cohesive body is obtained.

Legemerne fremstillet ved nævnte metode har endvidere særdeles fine porer, absorberer store mængder gas og er for reaktive til indtrængning af flydende metaller og til andre anvendelser, hvor 25 lavere kemisk reaktivitet er nødvendig.Furthermore, the bodies made by said method have extremely fine pores, absorb large amounts of gas and are too reactive for penetration of liquid metals and for other applications where lower chemical reactivity is required.

De ved nævnte metode fremstillede legemer er endvidere forholdsvis svage både før og efter tørrring, også ved tilsætning af glycerol til den oprindelige blanding, som anført i patentskriftet. Le-30 gemernes evne til at modstå høje temperaturer ved varmechock er ' heller ikke tilfredsstillende.Furthermore, the bodies produced by said method are relatively weak both before and after drying, also when adding glycerol to the original mixture, as stated in the patent. The ability of the heaters to withstand high temperatures in heat shock is also not satisfactory.

Støbningen af blandingerne ifølge nævnte patentskrift frembyder et problem, da blandingerne indeholder meget koncentrerede mineral-3^ syrer, og disse vil korrodere de fleste materialer, der anvendes til forme. Alternativer som glas er ikke lette at anvende som materiale til forme og vil ikke kunne tåle den håndtering, som er nødvendig for at fjerne den konsoliderede genstand fra formen.The casting of the blends according to said patent presents a problem, as the blends contain highly concentrated mineral-3 ^ acids, and these will corrode most materials used for molds. Alternatives such as glass are not easy to use as material for molds and will not withstand the handling necessary to remove the consolidated object from the mold.

11 14960611 149606

Ved konsolideringen af carbon, der er udfaldet fra den oprindelige blanding, til dannelse af et sammenhængende legeme, volder metoden ifølge U.S.A. patentskrift nr. 2.431.326 alvorlige ulemper. Blandingerne, der ikke indeholder furfural-alkohol, er for lang tid g om at konsolidere til en passende styrke til fjernelse fra formen uden ødelæggelse. Disse blandinger ville ikke være egnede til kommerciel anvendelse, da minimal tid i formen er nødvendig for at undgå et alt for stort antal forme.In the consolidation of carbon precipitated from the original mixture to form a cohesive body, the method of U.S.A. Patent No. 2,431,326 serious disadvantages. The mixtures that do not contain furfural alcohol are too long to consolidate to an appropriate strength for removal from the mold without destruction. These blends would not be suitable for commercial use, as minimal time in the mold is necessary to avoid an excessive number of molds.

Hvis konsolideringsreaktionerne gøres hurtigere ved at tilsætte furfuralalkohol, som foreslået i patentskriftet, kan de blive næsten eksplosivt voldsomme, når de udføres i store sektioner, da der afgives varme ved konsolideringen, og denne ikke kan føres væk på grund af den dårlige ledningsevne i den delvis konsolidere-de masse. Og selv i tilfælde af mindre skærpede betingelser kan rumfanget af den konsoliderede genstand øges, hvilket forårsager, at den bliver større end da den oprindeligt blev støbt på grund af dannelsen af bobler forårsaget af reaktionsvarmen. Reaktionsvarmen kan endvidere bevirke alvorlige termiske spændinger mel-2Q lem genstandens midte og ydre, således at den revner, eller der forårsages revnedannelse ved efterfølgende carbonisering.If the consolidation reactions are made faster by adding furfural alcohol, as suggested in the patent, they can become almost explosively violent when carried out in large sections as heat is released during the consolidation and cannot be carried away due to the poor conductivity of the consolidate -the mass. And even in the case of less aggravated conditions, the volume of the consolidated object can be increased, causing it to become larger than when it was originally cast due to the formation of bubbles caused by the heat of reaction. Further, the heat of reaction can cause severe thermal stresses between the center and outer surface of the article to crack or cause cracking upon subsequent carbonization.

Betydningen af disse ulemper bliver mere indlysende, når man gør sig klart, at de ikke kan fjernes blot ved at indstille syrekon-__ centrationen. Hvis syrekoncentrationen sænkes drastisk for at ned-sætte reaktionshastigheden ved et givet furfuralalkoholindhold, vil der ske separation og udfældning af de faste stoffer før konsolidering.The significance of these drawbacks becomes more obvious when it becomes clear that they cannot be removed simply by setting the acid concentration. If the acid concentration is drastically lowered to decrease the reaction rate at a given furfural alcohol content, the solids will be separated and precipitated prior to consolidation.

20 Hvis der endvidere tilføres varme for at øge konsolideringsprocessens hastighed, vil væske fordampe, før konsolideringen er afsluttet, der dannes syredampe,og der vil sædvanligvis fremkomme revner på overfladerne, hvor fordampningen finder sted, da overfladespændingskræfter sammentrækker overfladen, medens det indre forbliver væskefyldt og derfor usammentrykkeligt. Lignende revner kan fore-35 komme ved tørring.Furthermore, if heat is added to increase the speed of the consolidation process, liquid will evaporate before the consolidation is completed, acid vapors are formed and cracks will usually appear on the surfaces where the evaporation takes place as surface tension forces contract the surface while the interior remains liquid and therefore incompressible. Similar cracks can occur during drying.

At der til sidst afdrives sure dampe under tørrings- eller carbo-niseringstrinnene er også en alvorlig ulempe ved metoden omhandlet i U.S.A, patentskrift nr. 2.431.326.Finally, the evaporation of acid fumes during the drying or carbonization steps is also a serious drawback of the method disclosed in U.S. Patent No. 2,431,326.

12 14960612 149606

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den flydende blanding formes ved sammenblanding af et organisk carbon-til-vejebringende bindemiddel, en eventuelt forethret glycol med mindst 5 én fri OH-gruppe med undtagelse af usubstitueret ethylenglycol som flydende poredanner og eventuelt mindst ét dispergeringsmiddel, indtil blandingen bliver frit strømmende og makroskopisk homogen, hvorhos blandingen om ønsket konditoneres termisk og/eller ved formindsket tryk, at der fra blandingen ved støbning og konsolidering til-10 dannes et selvbærende legeme, som ensartet fordelt derigennem indeholder et materiale, som kan elimineres fra legemet til dannelse af et system af ensartet fordelte porer, og at nævnte ensartet fordelte materiale fjernes fra det selvbærende legeme, før legemet underkastes pyrolyse til dannelse af nævnte indbyrdes forbundne poresy-stemer deri.The process of the invention is characterized in that the liquid mixture is formed by admixing an organic carbon-providing binder, an optionally etherified glycol with at least one free OH group with the exception of unsubstituted ethylene glycol as liquid pore former and optionally at least one dispersant. until the mixture becomes freely flowing and macroscopically homogeneous, where the mixture, if desired, is thermally conditioned and / or at reduced pressure to form from the mixture by casting and consolidation a self-supporting body uniformly distributed therethrough containing a material which can be eliminated from the body for forming a system of uniformly distributed pores, and that said uniformly distributed material is removed from the self-supporting body before the body is subjected to pyrolysis to form said interconnected pore systems therein.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen indebærer generelt blanding af et carbondannende bindemiddel med det nævnte flydende poredanner-dispergeringsmiddelsystem til dannelse af en frit strømmende flydende blanding, som omfatter en valgt, rumligt ensartet fordeling af bestanddele og en kontinuerligt væskefase. Denne blanding støbes til en hulrumsfri masse med valgt form, som konsolideres til et selvbærende legeme uden fjernelse af noget materiale.The process of the invention generally involves mixing a carbon-forming binder with said liquid pore-forming dispersant system to form a free-flowing liquid mixture comprising a selected spatially uniform distribution of constituents and a continuous liquid phase. This mixture is molded into a cavity-free mass of selected shape which is consolidated into a self-supporting body without removal of any material.

2525

Materialerne, som findes i de rum.·den kontinuerlige flydende fase udfylder, fjernes derefter fra legemet, idet der efterlades et system af indbyrdes forbundne porer med valgt størrelse og rumlig fordeling, og legemet pyrolyseres samtidig eller derefter for at omdanne det til en porøs sammenhængende genstand af carbonhol-30 dig karakter.The materials found in the compartments · the continuous liquid phase fills are then removed from the body leaving a system of interconnected pores of selected size and spatial distribution, and the body is pyrolyzed simultaneously or thereafter to transform it into a porous continuous carbon-30 digits.

Herved opnås opfindelsens formål, at porevolumenet og porestørrelsen i det carbonholdige legeme kan reguleres uafhængigt.Hereby the object of the invention is achieved that the pore volume and pore size of the carbonaceous body can be independently regulated.

Dette særlige aspekt ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses ved hjælp af følgende tabel: 35 13 149606This particular aspect of the method according to the invention is illustrated by the following table: 35 13 149606

TABEL ITABLE I

He_ 1 Hg_ 2 3 4 5He_ 1 Hg_ 2 3 4 5

Eksempel, vir&elig virkelig ^ilsynela- MDP IPVExample, truly & truly ^ ilsynela- MDP IPV

Tat)el II (g/ml) (g/ml) dende (g/ml) (micron) (ml/g) 3 ' 1,55 1,56 0,557 . 4,19 1,156 2 1,80 0,636 2,54 1,015 5 4 1,00 0,85 0,154 0,881 6 1,53 1,39 0,861 0,121 0,443 8 1,41 1,36 0,968 45,9 0,294 7 1,34 1,40 1,031 0,011 0,258 5 1,26 1,30 1,211 0,005 0,055 10 1 Virkelig vægtfylde bestemt ved He-pycnometri.Tat) or II (g / ml) (g / ml) (g / ml) (micron) (ml / g) 3 '1.55 1.56 0.557. 4.19 1.165 2 1.80 0.636 2.54 1.015 5 4 1.00 0.85 0.154 0.881 6 1.53 1.39 0.861 0.121 0.443 8 1.41 1.36 0.968 45.9 0.294 7 1.34 1 , 40 1.031 0.011 0.258 5 1.26 1.30 1.211 0.005 0.055 10 1 Actual density determined by He-pycnometry.

2 2 Virkelig vægtfylde bestemt ved Hg-intrusion til .4.218 kp/cm .2 2 Actual density determined by Hg intrusion to .4.218 kp / cm.

3 Tilsyneladende vægtfylde bestemt med Hg.3 Apparent density determined by Hg.

15 , - 4 Middelporediameter fra Hg-porosimetri.15, - 4 Mean pore diameter from Hg porosimetry.

'5 Intrusionsporerumfang fra Hg-porosimetri.5 Intrusion pore volume from Hg porosimetry.

20 Bestanddelene og behandlingen af materialerne nævnt i tabel I er beskrevet i den efterfølgende tabel II. Af interesse er variationen i porestørrelse, som kan opnås. I tilfælde af materialerne nævnt i tabel I varierer porestørrelsen med en faktor på 10.000.The components and treatment of the materials mentioned in Table I are described in the following Table II. Of interest is the variation in pore size that can be achieved. In the case of the materials mentioned in Table I, the pore size varies by a factor of 10,000.

25 Der kan endvidere opnås en betydelig variation i tilsyneladende vægtfylde, som i eksemplerne i tabel II går op til en faktor på over 2. Rumfanget af de indbyrdes forbundne porer, som står til rådighed for Hg,har endvidere kunnet varieres med en faktor på 20 i disse eksempler.Furthermore, a considerable variation in apparent density can be obtained, which in the examples in Table II goes up to a factor of more than 2. The volume of interconnected pores available for Hg has also been able to be varied by a factor of 20 in these examples.

3030

Eksemplerne viser en almindelig tendens mod lavere porerumfang ved finere porestørrelse. Dette er imidlertid ikke altid tilfældet, hvilket fremgår ved at sammenligne eksempel 8 med de øvrige. Det er derfor muligt at ændre disse to faktorer uafhængigt.The examples show a general trend towards lower pore size at finer pore size. However, this is not always the case, as evidenced by comparing Example 8 with the others. It is therefore possible to change these two factors independently.

35 14 14960635 14 149606

Medens valgbarheden af pore parametre er belyst i tabel I*, findes der ingen data angående reproducerbarhed, som er af indlysende grunde vigtig, , En stor reproducerbarhedsgrad fremgår imidlertid af prøver, hvori seks stænger blev fremstillet, som beskrevet i eksem-5 pel 2 , tabel II i separate forme. De målte tilsyneladende vægtfylder var alle indenfor 0,3%· Reproducerbarheden af tilsyneladende vægtfylde har i efter hinanden følgende portioner vist sig at være indenfor 0,5%. Rummelige variationer indenfor givne genstande er blevet målt til mindre end 0,5%.While the selectivity of pore parameters is elucidated in Table I *, no data on reproducibility are important for obvious reasons. However, a high degree of reproducibility is evident from samples in which six rods were made, as described in Example 2, Table II in separate forms. The apparent apparent density was all within 0.3% · The reproducibility of apparent density has been found to be within 0.5% in successive portions. Spatial variations within given objects have been measured to less than 0.5%.

1010

En sådan ensartethed og reproducerbarhed, sådanne variationer i porestørrelse og -vægtfylder og uafhængig regulering af porestørrelse og -rumfang er alle enestående ved nærværende fremgangsmåde, ligesom den lethed , med hvilken egenskaberne ved de fremstillede gen-25 stande kan ændres.Such uniformity and reproducibility, such variations in pore size and density and independent control of pore size and volume are all unique in the present process, as is the ease with which the properties of the manufactured articles can be altered.

Muligheden for uafhængigt at regulere forskellige parametre i poresystemet er af indlysende grunde vigtig ved anvendeis®; såsom de der er beskrevet i de ovenfor nævnte patenter.The ability to independently regulate various parameters in the pore system is important for obvious reasons®. such as those described in the above patents.

20 Det er også af eklatant vigtighed ved andre anvendelser af nærværende legemer, at denne evne giver let regulering af mange egenskaber af legemerne, såsom vægtfylde, overfladeareal, hårdhed, kompressions- og trækstyrke , elasticitetsmodul o.s.v.It is also of obvious importance in other applications of the present bodies that this ability provides for easy regulation of many properties of the bodies such as density, surface area, hardness, compression and tensile strength, modulus of elasticity, etc.

25 Udover de obligatoriske trin, som kulminerer med pyrolysen af den konsoliderede form, kan der bruges andre fakultative trin til at ændre egenskaberne af eller bibringe yderligere egenskaber til slutproduktet. Disse, som vil blive diskuteret detaljeret i det følgende, omfatter: 30In addition to the mandatory steps that culminate with the pyrolysis of the consolidated form, other optional steps can be used to change the properties of or impart additional properties to the final product. These, which will be discussed in detail below, include:

Konditionering af den støbelige væske, konditionering af. legemet opnået ved konsolideringstrinnet, 35 maskinbearbejdning og anden formning af det konsoliderede og pyro-liserede legeme, og gengennemtrængning af det pyroliserede legeme alene eller med efterfølgende behandling af det atter gennemtrængte legeme.Conditioning of the moldable liquid, conditioning of. the body obtained by the consolidation step, machining and other shaping of the consolidated and pyrolyzed body, and penetration of the pyrolized body alone or with subsequent treatment of the re-penetrated body.

15 14960615 149606

Afhængigt af den særlige karakter af bestanddelene ovenfor og andre betragtninger såsom egenskaberne, som ønskes i det carbonholdige legeme, kan der også anvendes én eller flere eventuelle bestanddele. Disse omfatter: 5Depending on the particular nature of the constituents above and other considerations such as the properties desired in the carbonaceous body, one or more optional constituents may also be used. These include: 5

Konsolideringsmidler, fyldstoffer (faste stoffer eller dispergerbare væsker), 10 skumkvælende midler, befugtningsmidler, og acceleratorer.Consolidating agents, fillers (solids or dispersible liquids), 10 antifoaming agents, wetting agents, and accelerators.

15 I tabel II er der valgt visse særlige udførelsesformer blandt mange hundrede, som er blevet udført tilfredsstillende. Disse fremgangsmåder er blevet valgt for at belyse et stort område, både med hensyn til bestanddele og fremgangsmådetrin.In Table II, certain particular embodiments have been selected from among the hundreds which have been satisfactorily performed. These methods have been selected to elucidate a wide range, both in terms of constituents and process steps.

20 16 149606 „ O CO t" r-H rj “ 3 •Λ- co m in .h id co g 5 co co in n æ q ' f3 Λ> ^ - * « o o q^ø^ooo i-; o r-t σ u 0000000 °o°o , r-, OOOOOOOgg 1 W o o o o o o o SfMooo20 16 149606 "O CO t" rH rj "3 • Λ- co m in .h id co g 5 co co in n æ q 'f3 Λ> ^ - *« ooq ^ ø ^ ooo i-; o rt σ u 0000000 ° o ° o, r-, OOOOOOOgg 1 W ooooooo SfMooo

Sen ΟΝΟ N O O) ON O fM O (M ° (S ° ^ S J'1Sen ΟΝΟ N O O) ON O fM O (M ° (S ° ^ S J'1

Pj >1 Ng NØ CMS CMS CMS CMS CMS 018 ™ ^ s ^ J, °o °o " i i ^ H £ -G -C £ L iJ 1 twPj> 1 Ng NO CMS CMS CMS CMS CMS 018 ™ ^ s ^ J, ° o ° o "i i ^ H £ -G -C £ L iJ 1 tw

Si S5 55 55 5¾ 5¾Si S5 55 55 5¾ 5¾

Bgg , CM i—I CM MBgg, CM i — I CM M

01 H J2 I η λ λ ^θϋ ej in 0 0 0 0 Ο Ο 0ο °ο S3 ^ ^ !S rr-t 00 Γ" t- Ο O O g g r 9 S j I σ'» cr> Ον r- γ γ01 H J2 I η λ λ ^ θϋ not in 0 0 0 0 Ο Ο 0ο ° ο S3 ^^! S rr-t 00 Γ "t- Ο O O g g r 9 S j I σ '» cr> Ον r- γ γ

ϋι^ΐ2 S’H 3 I 1 ι I -Ρ I I L L^ι ^ ΐ2 S'H 3 I 1 ι I -Ρ I I L L

S-P ώι-ίχΐι-ιχ: -jc ximx: χι γη Æ ^ £ η su se Si 55 "i Si Si C'SS’OO O 0 O 0 0¾¾ g.y.j .-Hin r~ n in m m g g .¾ 3 Μ co en en en co id cd w h (ri 0 0 0 0 0 0 0 0o 0o B g o o O ι-H o o o g g $.¾ in ro ro cm id id id en c i ÆO £0 ÆO £5¾ ^¾ K 'O oo en o no 00 g æ gSP ώι-ίχΐι-ιχ: -jc ximx: χι γη Æ ^ £ η su se Si 55 "i Si Si C'SS'OO O 0 O 0 0¾¾ gyj.-He r ~ n in mmgg .¾ 3 Μ co en and a co id cd wh (ri 0 0 0 0 0 0 0 0o 0o B goo O ι-H ooogg $ .¾ in ro ro cm id id id and ci ÆO £ 0 ÆO £ 5¾ ^ ¾ K 'O oo en o no 00 g egg

Hfi'ri ro co co cd 10 iHfi'ri ro co co cd 10 i

E-ι IE-ι I

8h ,¾ C C C C8h, ¾ C C C C

5„ -r-l -H -<H -i-) ^ go εΛ εΛ ε„ „ ^ „ <- W w ij en 0 0 0 -G Æ »G »G c_j w. p_i s æ-μ oo rr o en o oo Ej -m* Ej ^ Ej ^ £3 „s g I i—ICM r-lCM IDCM CMS CMS CM 03 CM 7*1 CMæ H S "ο tn H Is as5 „-r-l -H - <H -i-) ^ go εΛ εΛ ε„ „^„ <- W w ij and 0 0 0 -G Æ »G» G c_j w. p_i s æ-μ oo rr o and o oo Not -m * Not ^ Not ^ £ 3 „s g I i — ICM r-lCM IDCM CMS CMS CM 03 CM 7 * 1 CMæ H S" ο tn H Is as

pHpH

<D w, Λ § 5 CD S 01 O' ^ Si ™ in en tn E ,.<D w, Λ § 5 CD S 01 O '^ Si ™ in and tn E ,.

f. « 1 r-». r*». Γ-- in JJf. «1 r-». r * '. Γ-- in JJ

8 tifi Q ι η ι ι -μ = = =8 tifi Q ι η ι ι -μ = = =

5> >1·Β ,§ ι—I I rH n C5>> 1 · Β, § ι — I I rH n C

gfrlUl S CMCTiCM CM -rigfrlUl S CMCTiCM CM -ri

I II I

•hot ^ tr w, ih en.—i _ en ,81 Æ, O c o σι en en cm ™ cm ™ CD *H [O O w-ι jo ίΤΛ FTi w ^ *» ,- CHO es S s vS VD t- fr r> 7• hot ^ tr w, ih en. — i _ en, 81 Æ, O co σι en en cm ™ cm ™ CD * H [OO w-ι jo ίΤΛ FTi w ^ * », - CHO es S s vS VD t - fr r> 7

O (U -H I I I I I I I I IO (U -H I I I I I I I I I I

S Ό g g co o o o o g o 2 ^CMp^cMCMCMCM^CM™S Ό g g co o o o o g o 2 ^ CMp ^ cMCMCMCM ^ CM ™

OISLAND

I Ό g orø r- ε ε in cI Ό g orø r- ε ε in c

ρ·Η Μ B S - g S E S Jρ · Η Μ B S - g S E S J

«l?SSPSSSS7'L? SSPSSSS7

<n c 2®- ^ ** 10 ^ S<n c 2®- ^ ** 10 ^ S

-H-H r-l^ oq CM CM CM CM ^ S .-H-H r-l ^ oq CM CM CM CM ^ S.

S S <= s Q <3 .iEEin^^^-c Q *p ^oo * £ S β § *sS S <= s Q <3 .iEEin ^^^ - c Q * p ^ oo * £ S β § * s

zS 'XJooroooooSzS 'XJooroooooS

m <o cn m ko kom <o cn m cow cow

P-i O (D I ι ι ι ι ι I i -LP-i O (D I ι ι ι ι ι I i -L

tn Pi C <n o' 10 ό r- 2 Η 1 1 [—[ rH rH r—1 CM CM CM ^tn Pi C <n o '10 ό r- 2 Η 1 1 [- [rH rH r — 1 CM CM CM ^

CQCQ

l^rH B g g Jl ^ rH B g g J

O!d Γ0 in lD o o o c3 o f5O! D Γ0 in lD o o o c3 o f5

C'O cnpgojuDr-iipipep^PC'O cnpgojuDr-iipipep ^ P

*ρΊ ·Η ι ι i I I I I I _L* ρΊ · Η ι ι i I I I I I I _L

CQS 5 ro m co co co co oo 2 ^ Ϊ—1 ,—ΐ 1—) I—i 1—1 I—l I—I *—*CQS 5 ro m co co co co oo 2 ^ Ϊ — 1, —ΐ 1—) I — i 1—1 I — l I — I * - *

U3 f—IU3 f — I

I^SjC <“|ojm^Ln'X>t^coc'* 17 149606 ?ε ιο 3 & m sil «IΟ ο O' 00 CM ^ ° ® ‘‘Ί'ο' γΜ Ο Ο rH Ο ΓΗ Ο h m η ο Ο 0 0 0 0 Ο _I ^ SjC <“| ojm ^ Ln'X> t ^ coc '* 17 149606? Ε ιο 3 & m will« IΟ ο O' 00 CM ^ ° ® '' Ί'ο 'γΜ Ο Ο rH Ο ΓΗ Ο hm η ο Ο 0 0 0 0 Ο _

Lj to ο ο ο Ο Ο Ο Η ο 0 ΐν s. . q q Q Ο Ο ΓΟ CM Ο ΟLj to ο ο ο Ο Ο Η ο 0 0ν s. q q Q Ο Ο ΓΟ CM Ο Ο

ίίίΗ OCMOCMOCMOCMOCMO CM χί Ζ Ο CM Ο CMίίίΗ OCMOCMOCMOCMOCMO CM χί Ζ Ο CM Ο CM

Λ ° ζ ° Ζ Μ sa Μ S CM ζ INS cm Ζ Γ-Ζ $ Ο ο ο ο 0Λ ο„ 15 0η I .Jj πΗ ID ID Lf) LH LO ΓΟ Ο ΙΠ ico ^·η σ\ Ρ σ> 4-> σ'* Ρ σ'* Ρ σ^ -Ρ C\ Ρ I -Ρ ^ § S jj I U_1 I l+_) l IH I *4-1 I ^ I M-t 1Λ ° ζ ° Ζ Μ sa CM S CM ζ INS cm Ζ Γ-Ζ $ Ο Λ Λ Λ 15 0 0 0 15 15 15 15 15 15 ID L) H H ico ico ico σ σ σ> 4 -> σ '* Ρ σ' * Ρ σ ^ -Ρ C \ Ρ I -Ρ ^ § S jj I U_1 I l + _) l IH I * 4-1 I ^ I Mt 1

Sh W4J 2 ΐ s ^ 3 ό_g ^_g £5 rf J2 SriSh W4J 2 ΐ s ^ 3 ό_g ^ _g £ 5 rf J2 Sri

gnS \Ω rH kDH r-H ι-H fOH in H C?* rH CMr-tVOUgnS \ Ω rH kDH r-H ι-H fOH in H C? * rH CMr-tVOU

8g ij o o o o o o o o o ss s, s s s s s s f f ° gg^31 5!ø SØ SØ 3U 20 SØ 30 20 Sø C'SH'o o o o . o o o g 3 TJ (S ° ° S S m c* S ^8g ij o o o o o o o o o ss s, s s s s s s s f f ° gg ^ 31 5! Ø SE SØ 3U 20 SØ 30 20 Sø C'SH'o o o o. o o o g 3 TJ (S ° ° S S m c * S ^

Ils s s s s s ° s s i 0- H ^g Z 4-> N1 in oy •— rn __j rrj r!n ^ pC 4S rC ÆO i p.Ils s s s s s s ° s s i 0- H ^ g Z 4-> N1 in oy • - rn __j rrj r! N ^ pC 4S rC ÆO i p.

-*-1 g O -H <y\ O O ^ i? H OH CMLO OH- * - 1 g O -H <y \ O O ^ i? H OH CMLO OH

(0 H W -U MPi Μ Ρί Γ) (¾ Hpi Hro CNW(0 H W -U MPi Ρ Ρί Γ) (¾ Hpi Hro CNW

U) Pd e μ z ό -g .5 i2 £j 'q ,£$" Λ°Ό xfo -C^O 0¾ X! fM l^O M η χ:°οU) Pd e µ z ό -g .5 i2 £ j 'q, £ $ "Λ ° Ό xfo -C ^ O 0¾ X! FM l ^ O M η χ: ° ο

— HK4-> ΝΗ MIM NCM (MIM fflO ΙΛΚ ηιί NCM- HK4-> ΝΗ MIM NCM (MIM fflO ΙΛΚ ηιί NCM

Η I j, ^ I illssss s s (C > _ én O'Η I j, ^ I illssss s s (C> _ one O '

^ O I 4-1 O^ O I 4-1 O

Ζ Ό M-i Φ CM 4-1 S £ Q ·§ = = = = = = ^ 0) e >t 4J c i -y g fe in -Η c 2 co ήΖ Ό M-i Φ CM 4-1 S £ Q · § = = = = = = ^ 0) e> t 4J c i -y g fe in -Η c 2 co ή

ø4 I Iø4 I I

•h in O' _ _ O' — — rH O' CM O' 01CM _ __ _ O' O' 0c o in in o oiOiOir^tn 01- r) P-I xtf rH CM CO VD rH "5Ρ• h in O '_ _ O' - - rH O 'CM O' 01CM _ __ _ O 'O' 0c o in o oiOiOir ^ tn 01- r) P-I xtf rH CM CO VD rH "5Ρ

CJ-IrHI I I I I I I IICJ-IrHI I I I I I I I II

OdlOJO o o o o o o o o Ζ Ό Ό cm cm cm cm cm cm cm cm cm S'-’Se gEg-.e--OdlOJO o o o o o o o o Ζ Ό Ό cm cm cm cm cm cm cm cm cm S '-' See gEg-.e--

Hgogoorogin Eg ωίπιηοοο ^ o Γ' co o ΟιΟιχ^1 «a* r-ι ro o in ro in m1 tncrHi 1 1 1 1 1 1 i i Η -Η Φ Μ1 Μ* x* xtf O' O' O' O' ·»Hgogoorogin Eg ωίπιηοοο ^ o Γ 'co o ΟιΟιχ ^ 1 «a * r-ι ro o in ro in m1 tncrHi 1 1 1 1 1 1 ii Η -Η Φ Μ1 Μ * x * xtf O' O 'O' O ' · '

Pi-lOCM CM CM CM iH rH rH rH CMPi-lOCM CM CM CM iH rH rH rH CM

in «5 Ο Ο E in O C§ O IDin «5 Ο Ο E in O C§ O ID

ΟΦ «a1 ro ro ro ro rH in in »h roA «a1 ro ro ro ro rH in in» h ro

Z U U I I I I I I 111 IZ U U I I I I I I I 111 I

2 0 0 r~ σ' σι σ' σ' σι o'cmcm σι2 0 0 r ~ σ 'σι σ' σ 'σι o'cmcm σι

Η Ρλ C 04 r—I rH rH rH rH rHrHCN rHC Ρλ C 04 r — I rH rH rH rH rHrHCN rH

I lrH Bgggggggg >S>S ο ο ο o 0 0 0 m 0In lrH Bgggggggg> S> S ο ο ο o 0 0 0 m 0

C B O' "a* x^ ID |H rH in rHC B O '"a * x ^ ID | H rH in rH

•Η Ή I I I I I I I I I• Η Ή I I I I I I I I I

(¾ E CM CM CM CM CM CO CO CM CM(¾ E CM CM CM CM CM CO CO CM CM

rorororororOtHroro É in rH · __ ώωμ i—1 cm ro xj in id p' co cnrorororororOtHroro É in rH · __ ώωμ i — 1 cm ro xj in id p 'co cn

μ4 d i-H i-H ι-H r-H ι-H rH rH rH rHµ4 d i-H i-H ι-H r-H ι-H rH rH rH rH

18 14960618 149606

Alle temperaturer i tabel II er i grader Celcius.All temperatures in Table II are in degrees Celsius.

FORKLARING AF BETEGNELSEREXPLANATION OF NAMES

5 12- Glycerpl - teknisk kvalitet.5 12- Glycerpl - technical quality.

13 - Polyfurfuralalkoholharpiks - "Durez 16470", Hooker Chemical Corp.13 - Polyfurfural Alcohol Resin - "Durez 16470", Hooker Chemical Corp.

19 - Diethylenglycol.19 - Diethylene glycol.

20 - Paratoluensulfonsyre.20 - Paratoluene sulfonic acid.

21 - Carbonpulver fremstillet ved formaling af materialet fra eks. 1. lø 22 - Polyethylenglycol - gennemsnitlig molekylvægt 300.21 - Carbon powder prepared by grinding the material of Example 1. Lo 22 - Polyethylene glycol - average molecular weight 300.

23 - Glycerolborat indeholdende 0,5 g per ml.23 - Glycerol borate containing 0.5 g per ml.

24 - "Triton X-100" - ikke-ionisk emulgeringsmiddel - vandopløselig iso- octyl-phenoxypolyethoxyethanol, Rohm and Haas Co.24 - "Triton X-100" - Nonionic Emulsifier - Water Soluble Isooctylphenoxypolyethoxyethanol, Rohm and Haas Co.

25 Triethylenglycol.Triethylene glycol.

15 26 - Tetraethylenglycol.26 - Tetraethylene glycol.

27 - Propylenglycol.27 - Propylene glycol.

28 - Dipropylenglycol.28 - Dipropylene glycol.

32 - Furfuralalkoholmonomer, Quaker Oats Co.32 - Furfural Alcohol Monomer, Quaker Oats Co.

33 - Phenolharpiks - "Varcum 8142", Reichold Chemicals, Inc.33 - Phenolic Resin - "Varcum 8142", Reichold Chemicals, Inc.

2ø 34 -Carbon fra eks. 17.2o 34 -Carbon from Example 17.

H.S. - Håndomrøring.H.S. - Hand stirring.

M.S. - Mekanisk omrører.M.S. - Mechanical stirrer.

C.M. - Kolloidmølle af Epenbach-type.C.M. - Epenbach type colloid mill.

R.T. - Stuetemperatur.R.T. - Room temperature.

25 R.P. - Formindsket tryk - ca. 100 mm Hg.25 R.P. - Decreased pressure - approx. 100 mm Hg.

Ad - Prøver opvarmet i berøring med flydende absorberingsmedier.Ad - Samples heated in contact with liquid absorbent media.

VAC - Vakuum - tryk mindre end 10 mikron Hg.VAC - Vacuum - pressure less than 10 microns Hg.

Cl. - Tilbageholdt væske, g - Gram.Cl. - Retained fluid, g - Grams.

3ø m - Milliliter, h - timer, d - dage.3ø m - Milliliter, h - hours, d - days.

Pa - tilsyneladende vægtfylde.Pa - apparently density.

V-C - i vakuum efterfulgt af afkøling.V-C - in vacuum followed by cooling.

3535

Den første af de obligatoriske bestanddele, som anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er "det carbondannende bindemiddel". IThe first of the mandatory ingredients used in the process of the invention is "the carbon-forming binder". IN

19 149606 den her anvendte betydning angiver betegnelsen anført i anførselstegn stoffer, som ved opvarmning til en høj temperatur i en ikke-oxygenholdig atmosfære vil føre til en fast carbonholdig rest. For at kunne anvendes til fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal koks-5 udbyttet være så stort som muligt under bibeholdelse af de øvrige egenskaber, som bindemidlet skal udvise. De foretrukne materialer tilvejebringer ca. 50% carbon.The term used herein denotes the term given in quotation marks substances which, upon heating to a high temperature in a non-oxygen containing atmosphere, will lead to a solid carbonaceous residue. In order to be used for the process of the invention, the coke yield must be as large as possible while retaining the other properties which the binder must exhibit. The preferred materials provide approx. 50% carbon.

Mange organiske forbindelser, som kunne være anvendelige til at 10 binde strukturer ved lav temperatur, såsom methylmethacrylater og polyethener, er ikke tilfredsstillende, da de næsten fuldstændigt omdannes til gasser ved opvarmning (deres koksudbytte ved 905°C er ca. 0,2%). Riesz og Susman har i Proceedings of the Fourth Conference on Carbon, p. 609 et seq., anført en ret omfat-15 tende liste over koksrester for forskellige syntetiske og naturlige harpikser, og der kan henvises til denne rapport med hensyn til en liste over organiske materialer, som er tilfredsstillende til nærværende formål alene set ud fra koksudbyttesynspunktet.Many organic compounds which could be useful for bonding low temperature structures such as methyl methacrylates and polyethenes are unsatisfactory as they are almost completely converted to gases upon heating (their coke yield at 905 ° C is about 0.2%) . Riesz and Susman have stated in Proceedings of the Fourth Conference on Carbon, p. 609 et seq., A rather comprehensive list of coke residues for various synthetic and natural resins, and this report may be referred to for a list of organic materials which are satisfactory for the present purpose only from the point of view of the coke yield.

20 for at et bindemiddelmateriale skal kunne anvendes til fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, skal det endvidere ud over at føre til et tilfredsstilende koksudbytte være i stand til at blive ensartet dispergeret i en væskeblanding. Denne egenskab er alle organiske stoffer med høje koksudbytter på ingen måde i 25 besiddelse af. Bindemidlet kan endvidere ikke vælges uafhængigt af de andre bestanddele i væskeblandingen og må også imødegå andre bearbejdningskrav såsom de, der følger med støbnings- og konsolideringstrinnene .Furthermore, in order for a binder material to be used for the process of the present invention, it must, in addition to leading to a satisfactory coke yield, be able to be uniformly dispersed in a liquid mixture. This property is in no way possessed of all organic substances with high coke yields. Furthermore, the binder cannot be selected independently of the other constituents of the liquid mixture and must also meet other machining requirements such as those provided with the casting and consolidation steps.

3Q Bindemidlet kan dispergeres ved at opløse eller suspendere det mekanisk i væskedelen af blandingen. Det har heldigvis vist sig, at der findes et stort antal bindemidler, som giver stort koksudbytte, og som let kan dispergeres enten alene eller ved hjælp af let tilgængelige dispergeringsmidler. Det har endvidere, som det vil frem-35 gå af det følgende, vist sig, at der kan anvendes hjælpedispergerings-midler til at bevirke dispersion af bindemidlerne i væskesystemet, 149606 20 som på anden måde er velegnede, men som ikke er istand til at bevirke den nødvendige dispersion.3Q The binder can be dispersed by dissolving or suspending it mechanically in the liquid portion of the mixture. Fortunately, it has been found that there are a large number of binders which provide high coke yield and which can be easily dispersed either alone or by readily available dispersants. Further, as will be apparent from the following, it has been found that auxiliary dispersants can be used to effect dispersion of the binders in the liquid system, which are otherwise suitable but which are not capable of cause the necessary dispersion.

Den meste begrænsende egenskab, som er nødvendig for bindemidlet, 5 er, at der er en bekvem måde, på hvilken det kan bindes i et kontinuerligt netværk sammen med carbonet i en rumligt ensartet fordeling. Mange organiske bindemidler, som er velegnede til nærværende formål, er flydende harpikser. Med hensyn til de flydende harpikser, som skal anvendes, sker dannelsen af netværket ved en 2_q polymerisationsmekanisme . I de foretrukne udførelsesformer af nærværende opfindelse anvendes termohærdende polymerer, men der er også fundet frem til anvendelige bindemidler, som er termoplas-tiske polymere.The most limiting feature necessary for the binder 5 is that there is a convenient way in which it can be bonded in a continuous network with the carbon in a spatially uniform distribution. Many organic binders suitable for this purpose are liquid resins. With regard to the liquid resins to be used, the formation of the network is effected by a 2q polymerization mechanism. In the preferred embodiments of the present invention, thermosetting polymers are used, but useful binders which are thermoplastic polymers have also been found.

Der er -også med held blevet anvendt faste bindemidler, såsom poly vinylchlorid, polyvinylalkohol, polyurethan,'kultjærebeg og majsstivelse, selvom flydende bindemidler foretrækkes. Endvidere er flydende bindemidler med lav viskositet (under 250 centipoise) i almindelighed de meste tilfredsstillende.Solid binders such as poly vinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyurethane, carbon tar pitch and corn starch have also been successfully used, although liquid binders are preferred. Furthermore, low viscosity liquid binders (below 250 centipoise) are generally the most satisfactory.

20-20

Det er ønskeligt at anvende bindemidler med et tilstrækkeligt lavt damptryk til at gøre tab af bindemiddel og/eller bobledannelse negligibel under den eventuelle opvarmning, som kræves til kon-ditionering af væsken eller til konsolidering af den støbte blan-25 ding. Selvom temperaturerne ved disse trin i de foretrukne tilfælde i almindelighed er under 100°C, kan tiderne være lange (30 timer eller mere), og derved bliver kravet om lavt damptryk særlig vigtigt.It is desirable to use binders with a sufficiently low vapor pressure to negligible loss of binder and / or bubble formation during any heating required to condition the liquid or to consolidate the molded mixture. Although the temperatures of these steps in the preferred cases are generally below 100 ° C, the times can be long (30 hours or more), making the requirement for low vapor pressure particularly important.

Andre vigtige betragtninger er, at bindemidlet skal være forholdsvis ikke-toxisk og ikke-korroderende, og at det skal være billigt udtrykt som prisen per vægtenhed carbonudbytte.Other important considerations are that the binder should be relatively non-toxic and non-corrosive, and that it should be cheaply expressed as the price per unit weight of carbon yield.

35 21 14960635 21 149606

Der er på tilfredsstillende måde som bindemidler ved nærværende fremgangsmåde anvendt både monomere og harpikser alene eller i. forskellige kombinationer. Der er også blevet anvendt et stort område for bindemiddelkoncentration.Suitably, as binders in the present process, both monomers and resins are used alone or in various combinations. A large range of binder concentration has also been used.

5 Følgende er eksempler på bindemidler, som kan anvendes:The following are examples of binders which may be used:

Furfural.Furfural.

Furfuralalkohol.Furfural alcohol.

1010

Furfuralalkoholharpikser.Furfuralalkoholharpikser.

Polyvinylchlorider.Polyvinyl chlorides.

Polyvinylacetater.Polyvinyl acetates.

15 Polyvinylalkoholer.Polyvinyl alcohols.

Polyvinylburyrater.Polyvinylburyrater.

Stivelser.Starches.

Methylvinyletherpolymere.Methylvinyletherpolymere.

20 Methylvinylether/maleinsyrearihydridpolymere.20 Methyl vinyl ether / maleic anhydride polymers.

Polyvinylester/styrenblandinger.Polyvinyl / control mixtures.

Modificerede phenolharpikser.Modified phenolic resins.

Proteinkolloider (En række proteinkolloider 25 er beskrevet i Swift & Company Publications PO Form C 1443 11265 og PO Form C 1756).Protein Colloids (A number of protein colloids 25 are described in Swift & Company Publications PO Form C 1443 11265 and PO Form C 1756).

Blandinger af ovenstående.Mixtures of the above.

Der kan naturligvis anvendes andre organiske stoffer som bindemid-30 lerne, så længe de imødegår de ovenfor omtalte « kriterier.Of course, other organic substances can be used as the binders as long as they meet the criteria mentioned above.

Procentdelen af det anvendte bindemiddel i væskeblandingen vil variere fra anvendelse til anvendelse. Der er således i særdeles tilfredsstillende grad blevet anvendt koncentrationer, som når fra 33 5 til 95 rumfangsprocent af blandingen.The percentage of binder used in the liquid mixture will vary from application to application. Thus, concentrations which range from 33% to 95% by volume of the mixture have been very satisfactorily used.

22 14960622 149606

Den anden af de obligatoriske bestanddele, som anvendes ved nærværende fremgangsmåde, er den flydende poredanner, som er en eventuelt forethret glycol med mindst én fri OH-gruppe med undtagelse af ethylenglycol. En 5 nødvendig betingelse for en tilfredstillende poredannende væske er, at den alene eller sammen med dispergeringsmidlet og/eller bindemidlet, som anvendes i væskeblandingen, er i stand til at danne en makroskopisk ensartet, kontinuert fase gennem hele den støbelige væskeblanding. Den flydende poredanner kan foreligge i form af en opløsning sammen med de 10 andre bestanddele, såsom når diethylenglycol anvendes som en poredannende væske sammen med et furfuralalkoholbindemiddel og "Triton X-100" som et dispergeringsmiddel (eksempel 12-14).The other mandatory constituent used in the present process is the liquid pore former which is an optionally etherified glycol having at least one free OH group with the exception of ethylene glycol. A necessary condition for a satisfactory pore-forming liquid is that it alone or together with the dispersant and / or binder used in the liquid mixture is capable of forming a macroscopically uniform, continuous phase throughout the moldable liquid mixture. The liquid pore former may be in the form of a solution together with the other 10 ingredients such as when diethylene glycol is used as a pore forming liquid together with a furfural alcohol binder and "Triton X-100" as a dispersant (Examples 12-14).

"Triton X-100", som der henvises til i afsnittet ovenfor, er et ikke 15 ionisk emulgeringsmiddel og befugtningsmiddel, som kan fås fra Rohm og Haas Co. Det er en vandopløselig isooctylphenoxypolyethoxyethanol indeholdende 10 mol ethylenoxid og er beskrevet mere detaljeret i Technical Bulletin No. SAN 117-2 (March 1967)."Triton X-100" referred to in the section above is a non-ionic emulsifier and wetting agent available from Rohm and Haas Co. It is a water-soluble isooctylphenoxypolyethoxyethanol containing 10 moles of ethylene oxide and is described in more detail in Technical Bulletin No. SAN 117-2 (March 1967).

20 En poredanner, som udskilles i væskeblandingen, såsom ethylenglycol, anvendt sammen med en furfuralalkoholharpiks og uden noget dispergeringsmiddel, er ikke tilfredsstillende.A pore former which is excreted in the liquid mixture, such as ethylene glycol, used with a furfural alcohol resin and without any dispersant is not satisfactory.

Poredanneren kan anvendes til at regulere mængden af porer i det konso-25 liderende legeme ved at indstille dens volumenkoncentration i den oprindelige blanding. På denne måde kan den tilsyneladende vægtfylde af legemet varieres.The pore generator can be used to control the amount of pores in the consolidating body by adjusting its volume concentration in the original mixture. In this way, the apparent density of the body can be varied.

Vægtfylden af det pyroliserede slutiegerne aftager ikke i direkte forhold 30 til forøgelsen i mængden af poredannere, da skrumpningen ved pyrolyse i nogen grad påvirkes af rumfanget af poredannerbestanddelen. Omfanget af skrumpningen kan imidlertid let konstateres og kan tages med i betragtning ved udformningen af den flydende støbeblanding eller et andet sted i fremgangsmåden.The density of the pyrolyzed end alloys does not decrease in direct proportion to the increase in the amount of pore formers, since the shrinkage by pyrolysis is affected to some extent by the volume of the pore forming component. However, the extent of shrinkage is readily ascertained and may be taken into account when designing the liquid molding mixture or elsewhere in the process.

3535

Hovedfunktionen af den flydende poredanner er at sænke rumfangskoncentrationen af carbondannende bindemiddel i væskeblandingen. Med henblik på at udøve denne funktion tilfredsstillende må den nødvendigvis være 40 149606 23 ensartet fordelt i væskeblandingen og må derfor anvendes i forbindelse med et passende dispergeringsmiddel, hvis den ikke i sig selv har denne yderligere egenskab.The main function of the liquid pore former is to lower the volume concentration of carbon-forming binder in the liquid mixture. In order to perform this function satisfactorily, it must necessarily be uniformly distributed in the liquid mixture and therefore must be used in conjunction with a suitable dispersant, if it does not itself have this additional property.

5 Det har også vist sig, at den flydende poredanner bør have en stor opløselighedsgrad for midlerne, som anvendes til at katalysere polymerisationsreaktionerne, som finder sted i konsolideringstrinnet i de udførelsesformer af opfindelsen, og som indebærer konsolidering ved polymerisation, hvilken betingelse netop opfyldes Iq af de i krav 1 nævnte poredannere. Dette muliggør, at der kan opnås en meget ensartet fordeling af polymerisationskatalysatoren i den støbelige blanding og derfor en mere ensartet struktur.It has also been found that the liquid pore former should have a high degree of solubility for the agents used to catalyze the polymerization reactions that take place in the consolidation step of the embodiments of the invention, which involve consolidation by polymerization, which condition is just met Iq by the pore formers mentioned in claim 1. This allows for a very uniform distribution of the polymerization catalyst in the moldable mixture and therefore a more uniform structure.

Når konsolideringen udføres ved frysning, må poredanneren også 15 tillade, at den kontinuerlige fase dannes ved frysning ved en rimelig temperatur.Also, when the consolidation is carried out by freezing, the pore former must allow the continuous phase to be formed by freezing at a reasonable temperature.

Kravene nævnt ovenfor begrænser i betydelig grad de poredannende materialer, som kan anvendes til fremgangsmåde ifølge opfindelsen.The requirements mentioned above significantly limit the pore forming materials which can be used in the process of the invention.

20 Der er imidlertid fundet frem til en række tilfredsstillende væsker. Eksempler på disse er anført i tabel II.20 However, a number of satisfactory liquids have been found. Examples of these are listed in Table II.

Den følgende liste angiver også andre poredannende væsker, som er eksempler på de, der er blevet anvendt ved udøvelsen af nærværen-25 de opfindelse:The following list also lists other pore forming liquids which are examples of those used in the practice of the present invention:

Hexylenglycol.Hexyleneglycol.

Ethoxytriglycol.Ethoxytriglycol.

3Q Methoxytriglycol.3Q Methoxytriglycol.

1,3-Butylenglycol.1,3-butylene glycol.

Polyethylenglycoler med molekylvægte over 300 "Triton X-100" , samt 35 opløsninger, hvori en af de foregående eller en af de i tabel II angivne poredannende væsker er et opløsningsmiddel eller et opløst stof.Polyethylene glycols having molecular weights above 300 "Triton X-100", as well as 35 solutions wherein one of the foregoing or one of the pore forming liquids listed in Table II is a solvent or a solute.

24 14960624 149606

Udover at være poredannende væsker er mange af de i krav 1 omhandlede glycoler af emulgeringstypen, således at de også er fortrinlige dispergeringsmidler. Ved at anvende passende mængder af denne type materiale kan den samme væske anvendes med dobbelt-5 kapacitet som en poredannende væske og som et dispergeringsmid- del i de støbelige blandinger, hvoraf de omhandlede carbonholdige legemer fremstilles. Eksempler på disse bestanddele med dobbeltkapacitet er indføjet i tabel II. Disse er: ]_q Diethylenglycol.In addition to being pore-forming liquids, many of the glycols of claim 1 are emulsifier-type, so that they are also excellent dispersants. By using appropriate amounts of this type of material, the same liquid can be used at double capacity as a pore-forming liquid and as a dispersant in the moldable mixtures from which the present carbonaceous bodies are prepared. Examples of these dual capacity components are included in Table II. These are:] _q Diethylene glycol.

Triethylenglycol.Triethyleneglycol.

Tetraethylenglycol.Tetraethyleneglycol.

Propylenglycol.Propylene glycol.

Dipropylenglycol.Dipropylene glycol.

1515

Dispergeringsmidlet er naturligvis en vigtig bestanddel i de flydende støbelige blandinger. Et dispergeringsmiddel er, som anvendt ved nærværende fremgangsmåde, og som defineret ovenfor, en væske, som ved blanding med bindemidlet og den flydende poredanner 20 vil give en blanding med en ensartet fordeling af bestanddelene og endvidere med en kontinuerlig fase af den ovenfor beskrevne art. Dispergeringsmidlet må gøre blandingen i stand til at forblive i denne form under vilkårlige holdetider, som kan være nødvendige til væskekonditionering og/eller til konsolidering af blandingen 25 efter støbning,uanset om der forekommer opvarmning. Dispergeringsmidlet må også være i stand til ensartet at dispergere fyldstoffer tilsat til væskeblandingen.The dispersant is, of course, an important component of the liquid moldable mixtures. A dispersant, as used in the present process, is as defined above a liquid which, upon mixing with the binder and liquid pore former 20, will provide a mixture having a uniform distribution of the constituents and, moreover, with a continuous phase of the kind described above. The dispersant must allow the mixture to remain in this form for any holding time which may be necessary for liquid conditioning and / or for consolidation of the mixture 25 after casting, regardless of heating. The dispersant must also be capable of uniformly dispersing fillers added to the liquid mixture.

En kombination af dispergeringsmidler kan være ønskelig eller 30 nødvendig. Bindemidlerne er f.eks. blevet anvendt i form af en dispergeret latex. Ved udformning af en støbelig væskeblanding ud fra en dispersion er der ikke desto mindre blevet tilsat et yderligere dispergeringsmiddel, såsom "Nopcosant L", der er en anionisk vandopløselig polymer, til blandingen for at sikre, at 35 der opnås en ensartet dispersion af bestanddelene. 1 nogle tilfælde er det muligt at udelade dispergeringsmidlet.A combination of dispersants may be desirable or necessary. The binding agents are e.g. been used in the form of a dispersed latex. However, in designing a moldable liquid mixture from a dispersion, an additional dispersant such as "Nopcosant L", which is an anionic water-soluble polymer, has been added to the mixture to ensure uniform dispersion of the ingredients. In some cases, it is possible to omit the dispersant.

149606 25 I systemer, der anvender propylenglycol. som den flydende poredanner og furfuralalkoholbindemldler, er dispersionen periferisk (eksempel 8 ). Tilsætningen af "Triton X-100!-1 gør imidlertid også denne type system meget stabilt(eksempel li).In systems using propylene glycol. such as the liquid pore former and furfural alcohol binders, the dispersion is peripheral (Example 8). However, the addition of "Triton X-100! -1 also makes this type of system very stable (example li).

55

Udover at måtte have de netop diskuterede karaktertræk, må disperge-ringsmidlet imødegå kravene i forbindelse med korrosion, damptryk, o.s.v., som er angivet ved diskussionen af de andre bestanddele i den støbelige blanding.In addition to having the characteristics just discussed, the dispersant must meet the requirements of corrosion, vapor pressure, etc., which are set forth in the discussion of the other components of the moldable mixture.

1010

Ved udforskningen af forskellige dispergeringsmidler er der opdaget et ikke forudsagt og meget anvendeligt resultat nemlig, at det er muligt at regulere størrelsen af porerne i slutstrukturen ved at regulere koncentrationen af dispergeringsmiddel. I systemer, der 15 anvender diethylenglycol og furfuralalkoholbindemldler øger efter hinanden følgende større mængder af "Triton X-100" f.eks. porestørrelsen (eksempel 5 0g12-14 ). i systemer, der anvender propylen= glycol og bindemidler af furfuralkoholtype?blev der opnået en lignende virkning.In the exploration of various dispersants, an unforeseen and very useful result has been discovered, namely that it is possible to control the size of the pores in the final structure by controlling the concentration of dispersant. In systems using diethylene glycol and furfural alcohol binders, successively larger amounts of "Triton X-100", e.g. pore size (Example 5g12-14). In systems using propylene = glycol and furfur alcohol type binders, a similar effect was obtained.

2020

Der fremkommer også et slående resultat, når der anvendes to effektive dispergeringsmidler. I et system, der anvender furfuralalkohol= bindemiddel dispergeret i diethylenglycol i en mængde tilstrækkelig til at gøre det til både et dispergeringsmiddel og en poredanner, 25 havde slutproduktet en porestørrelse på ca. fire micron med en snæver størrelsesfordeling (eksempel 1). Da "Triton X-100" blev tilsat i efter hinanden følgende større mængder, idet alle andre faktorer blev holdt konstant, mindskedes porestørrelsen stadigt,indtil den nåede 0,0046 micron ved en rumfangsprocent af "Triton X-100" i 30 dispergeringsmidlet - den poredannende væske - på 50% (eksempel 5) . Således resulterede en simpel indstilling af forholdet mellem udgangsbestanddele i en tusind gange ændring i miadelporediameter.A striking result also emerges when two effective dispersants are used. In a system using furfural alcohol = binder dispersed in diethylene glycol in an amount sufficient to make it both a dispersant and a pore former, the final product had a pore size of approx. four microns with a narrow size distribution (Example 1). As "Triton X-100" was added in successive larger amounts, keeping all other factors constant, the pore size steadily decreased until it reached 0.0046 microns at a volume percentage of "Triton X-100" in the dispersant - the pore-forming liquid - of 50% (Example 5). Thus, a simple setting of the ratio of starting ingredients resulted in a thousand-fold change in the measurement pore diameter.

Lignende nyttige resultater kan opnås med andre kombinationer af 35 bestanddele. Polyethylenglycoler er i almindeTighed glimrende dispergeringsmidler for både furfuralalkohol og dens harpikser. Man har været i stand til at regulere størrelsen af porerne ved at tilsætte en stor procentdel af polyethylenglycol til væskeblandingen og ved at anvende glycoler med større molekylvægt.Similar useful results can be obtained with other combinations of 35 ingredients. Polyethylene glycols are generally excellent dispersants for both furfural alcohol and its resins. One has been able to control the size of the pores by adding a large percentage of polyethylene glycol to the liquid mixture and by using higher molecular weight glycols.

26 14960626 149606

Som det fremgår af det foregående er der mange væsker, som kan anvendes som dispergeringsmidler ved udøvelsen af nærværende opfindelse udover de ovenfor specifikt angivne. Andre eksempler på dispergeringsmidler er angivet i tabel II.As can be seen from the foregoing, there are many liquids which can be used as dispersants in the practice of the present invention in addition to those specifically mentioned above. Other examples of dispersants are given in Table II.

55

Procentdelene af flydende poredanner og dispergeringsmiddel, som anvendes i de støbelige blandinger, hvoraf nærværende hidtil ukendte legemer fremstilles, kan variere kraftigt. Der er således med succes blevet anvendt rumfangsprocentdele, som når fra 5 til 91%.The percentages of liquid pore former and dispersant used in the moldable compositions from which the present bodies are made can vary widely. Thus, volume percentages ranging from 5 to 91% have been successfully used.

1010

Det er påpeget, at en lang række eventuelle bestanddele også kan indføjes i de støbelige blandinger, som anvendes ved nærværende fremgangsmåde. En klasse af sådanne bestanddele er den, der betegnes som "fyldstoffer" eller "fyldstofbestanddele".It has been pointed out that a wide variety of optional ingredients can also be incorporated into the moldable mixtures used in the present process. One class of such constituents is that referred to as "fillers" or "filler constituents".

1515

Det er ofte ønskeligt at tilsætte et eller flere fyldstoffer til den oprindelige blanding, således at det formede porøse legeme vil have særlige egenskaber. Tilsætningen af siliciumdioxid eller sili= cium til blandingen giver således et legeme, som efter pyrolyse 20 med meget høje temperaturer indeholder siliciumcarbid. Denne bestanddel giver legemet hårdhed og modstandsdygtighed overfor oxidation.It is often desirable to add one or more fillers to the original mixture so that the shaped porous body will have special properties. Thus, the addition of silica or silicon to the mixture gives a body which, after pyrolysis 20 at very high temperatures, contains silicon carbide. This component gives the body hardness and resistance to oxidation.

Mange metalliske eller metaloxider, som findes i carbonlegemerne, virker som katalysatorer for efterfølgende graphitisering. Sådanne 25 metalliske materialer kan tilsættes til den oprindelig væskeblanding ved nærværende fremgangsmåde til tilvejebringelse af en graphitise= ringskatalysator i det porøse legeme.Many metallic or metal oxides found in the carbon bodies act as catalysts for subsequent graphitization. Such 25 metallic materials can be added to the original liquid mixture by the present process to provide a graphitization catalyst in the porous body.

I tilfælde af legemer, som skal anvendes i en tidligere nævnt paten— 30 teret carbiddannelsesproces, kan andre materialer sættes til den oprindelige blanding for at medvirket til befugtelighed og regulere reaktivitet og for at tilføre legerende grundstoffer med ringe omkostninger.In the case of bodies to be used in a previously mentioned patented carbide formation process, other materials may be added to the original mixture to aid in wettability and to regulate reactivity and to add low cost alloying elements.

3535

Bestanddelene kan tilsættes i metallisk tilstand eller som oxider, sulfider, sulfater, carbider, carbonater, nitrider, nitrater, phosphider, phosphater, borider, borater, silicider, silikater o.s.v.. Nærværende fremgangsmåde er faktisk ideelt egnet til til- 27 149606 sætning af de fleste faste stoffer, når der er et dispergerings-middel til stede, sædvanligvis i en stor mængde, som gør den ensartede fordeling af fyldstoffet eller fyldstofferne lettere.The constituents can be added in a metallic state or as oxides, sulfides, sulfates, carbides, carbonates, nitrides, nitrates, phosphides, phosphates, borides, borates, silicides, silicates, etc. The present process is actually ideally suited for the addition of most solids when a dispersant is present, usually in a large amount, which facilitates the uniform distribution of the filler (s).

Oxiderne, som er blevet anvendt som additiver,omfatter CuO, 5 Ti02> CrO^, WO^, Mb^O^, Si02, NiO, Cr20^, A120^ ogThe oxides which have been used as additives include CuO, 5 TiO 2> CrO 2, WO 2, Mb 2 O 2, SiO 2, NiO, Cr 2 O 2, Al 2 O 2 and

MoO^· De sidste to af de ovenfor nævnte virker også som konsolideringsmidler, idet de katalyserer polymerisationsreaktionerne som konsolideringsmidler.The last two of the above also act as consolidating agents, catalyzing the polymerization reactions as consolidating agents.

1010

Faste carbonholdige materialer er særlig anvendelige som fyldstofmaterialer ved nærværende fremgangsmåde. Tilsætningen af stoffer, som giver meget carbon, til den oprindelige blanding, kan anvendes med særlig fordel til at øge det samlede carbonudbytte, til at regu-15 lere de mekaniske, fysiske og kemiske egenskaber af det carbonholdige legeme, til at formindske krympning og til at give et legeme med et afpasset porestørrelsesspektrum.Solid carbonaceous materials are particularly useful as filler materials in the present process. The addition of high carbon substances to the original mixture can be used with particular advantage to increase overall carbon yield, to regulate the mechanical, physical and chemical properties of the carbonaceous body, to reduce shrinkage and to to provide a body with a matched pore size spectrum.

Nærværende systemer er ideelt velegnede til tilsætninger af faste 20 maxerialer, som giver stort carbonudbytte, igen fordi de sædvanligvis indeholder store mængder dispergeringsmidler. Et vilkårligt sådant materiale, som kan forblive ensartet suspenderet, er anvendeligt, og der er med fordel blevet anvendt en lang række stoffer, som giver højt carbonudbytte omfattende begarter, kønrøgsarter, 25 graphitarter, blandede calcineringsforbindelser af graphit, poly= vinylchlorid, polyvinylidenchlorid, phenolformaldehyder, stivelsesarter, gilsonit og andre syntetiske og naturlige polymere både før og efter, de er blevet carboniseret i forskellig udstrækning omfattende graphitisering. Systemer, som anvender fyldstoffer af den netop 30 beskrevne art, er indføjet i eksemplerne i tabel II.The present systems are ideally suited for the addition of solid 20 maxerials, which give high carbon yield, again because they usually contain large amounts of dispersants. Any such material, which may remain uniformly suspended, is useful, and a wide variety of substances having high carbon yields including starters, carbon black, 25 graphite species, mixed calcite compounds of graphite, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, phenol formaldehyde have been used. , starch species, gilsonite, and other synthetic and natural polymers both before and after they have been carbonated to varying degrees including graphitization. Systems using fillers of the kind just described are included in the examples in Table II.

25 Til mange anvendelser inklusive fremstilling af gennemtrængelige grundskeletter til en tidligere nævnt patenteret carbiddannelses-proces foretrækkes carbonholdige fyldstoffer fremstillet ud fra legemer, der er fremstillet ved den her beksrevne fremgangsmåde.For many applications including the preparation of pervious backbones for a previously mentioned patented carbide forming process, carbonaceous fillers prepared from bodies prepared by the process disclosed herein are preferred.

149606 28149606 28

Partikelformet materiale opnået ved maskinbearbejdning, formaling eller knusning af de porøse legemer, som opnås efter konsolidering, efter konditionering og efter pyrolyse, har egenskaber, som gør dem til særligt ønskelige fyldstofmaterialer. Der kan f.eks. ved nær-5 værende fremgangsmåde let opnås porøse carbonholdige legemer, som består af næsten sfæriske partikler med en diameter på ca. fire micron, og disse kan let adskilles (især efter de forudgående pyro-lysetrin) og føre til et næsten monodispergeret sfærisk pulver (eksempel 17). Et legeme fremstillet med dette pulver som fyldstof 2Q (eksempel 18) udviste en meget stor hårdhed (240 HV ved 10 kg) og revnede ikke ved en belastning af prøvespidsen på 50 kg.Particulate material obtained by machining, grinding or crushing the porous bodies obtained after consolidation, after conditioning and after pyrolysis has properties which make them particularly desirable filler materials. For example, by the present process, porous carbonaceous bodies which are composed of nearly spherical particles having a diameter of approx. four microns, and these can be easily separated (especially after the preceding pyro-lysis steps) and lead to an almost monodispersed spherical powder (Example 17). A body made with this powder as filler 2Q (Example 18) exhibited a very high hardness (240 HV at 10 kg) and did not crack at a load of the 50 kg sample tip.

Endvidere syntes indtrykningen at rette sig fuldstændigt. Intet andet i øjeblikket kendt carbonholdigt materiale udviser samme opførsel.Furthermore, the impression seemed to straighten completely. No other currently known carbonaceous material exhibits the same behavior.

1515

Da legemer fremstillet ved nærværende fremgangsmåde har et porerumfang og en størrelse, som kan reguleres over store områder, er det muligt at tilpasse materialet til en vilkårlig ønsket porestør-2o relse og bi- og andre multiple poresprektre ved at anvende fyldstoffer af den i afsnittet ovenfor beskrevne art. Et legeme med en porestørrelse på 0,01 micron kan f.eks. knuses til et 10 micron pulver og anvendes'som et fyldstof til fremstilling af et legeme med 10 micron porer mellem fyldstofpartiklerne. Slutproduktet er 25 et sammenhængende legeme med et valgbart rumfang af 10 micron porer og et uafhængigt valgbart rumfang af 0,01 micron porer, idet begge sæt porer er ensartet fordelt i legemet. Sådanne strukturer har indlysende fordele som katalysatorer og katalysatorbærere, filtre, absorptionslegemer og forbrændingscelleelektroder og ved andre an-30 vendelser, hvor der ønskes maksimal tilgængelighed til porerne.Since bodies made by the present method have a pore size and size that can be controlled over large areas, it is possible to adapt the material to any desired pore size and bi- and other multiple pore spectra by using fillers of the above section. described species. A body having a pore size of 0.01 micron can e.g. is crushed to a 10 micron powder and used as a filler to prepare a body with 10 micron pores between the filler particles. The end product is a coherent body having an selectable volume of 10 micron pores and an independently selectable volume of 0.01 micron pores, both sets of pores being uniformly distributed within the body. Such structures have obvious advantages as catalysts and catalyst supports, filters, absorption bodies and combustion cell electrodes and in other applications where maximum accessibility to the pores is desired.

Der kan endvidere, da der er muligheder for at forme legemet ved nærværende fremgangsmåde, dannes makroskopiske kanaler samtidig med de multiple sæt af porer med forskellig størrelse. De resulte-35 rende sammenhængende strukturer har særdeles store forhold mellem overfladeareal og rumfang og indlysende fordele i forhold til hidtil kendte systemer med store forhold mellem overfladeareal og rumfang, og som må anvendes i findelt partikelformet form.Furthermore, since there are possibilities to shape the body by the present method, macroscopic channels can be formed simultaneously with the multiple sets of pores of different sizes. The resulting cohesive structures have extremely large surface area-to-volume ratios and obvious advantages over prior art systems with large surface-to-volume ratios and must be used in finely divided particulate form.

29 1*9$0β29 1 * 9 $ 0β

Fyldstofferne, som tilsættes til væskeblandingen ved nærværende fremgangsmåde, behøver ikke at være faste stoffer, hvis de er opløselige eller på anden måde kan fordeles ensartet i én eller flere af de andre bestanddele og kan omdannes til faste stoffer ved et 5 af de senere fremgangsmådetrin.The fillers added to the liquid mixture by the present process need not be solids if they are soluble or otherwise uniformly distributed in one or more of the other components and can be converted to solids in one of the subsequent process steps.

Eksempler på sådanne fyldstoffer omfatter forskellige organometal-liske forbindelser, som vil opløses i bindemidlet, den poredannende væske eller dispergeringsmidlet, såsom glycerylborat (eksempel 10 4), ammoniummetawolframat opløst i diethylenglycol, ethylpolysi- likat, zirconiumacetat, forud hydrolyseret ethylsilikat i ethylen-glycolethylethe'r, titanylchlorid i opløsning, zirconiumhydroxyni-trat i opløsning, acetatzirconiumchlorid, basisk zirconiumni-trat, ammoniumzirconiumcarbonat, tetraisopropyltitanat og for-15 skellige opløsninger af wolframater og molybdater.Examples of such fillers include various organometallic compounds which will be dissolved in the binder, the pore-forming liquid or dispersant such as glyceryl borate (Example 10 4), ammonium meta-tungstate dissolved in diethylene glycol, ethyl polysilicate, zirconium ethylene ethyl acetate, pre-hydrolyzed ethyl acetate r, titanyl chloride in solution, zirconium hydroxynitrate in solution, acetate zirconium chloride, basic zirconium nitrate, ammonium zirconium carbonate, tetraisopropyl titanate, and various solutions of tungsten and molybdenum.

Fordelen ved at tilsætte fyldstoffer i flydende form er, at der kan opnås findelte faste stoffer ensartet fordelt i legemet. Der kan f.eks. fremstilles colloidt siliciumdioxid ved at anvende et 20 opløseligt silicat og opvarme den opnåede form ved konsolidering af støbeblandingen. Dette siliciumdioxid mindsker krympningen ved pyrolyse og kan ved stadig yderligere opvarmning omdannes til sili= ciumcarbid.The advantage of adding fillers in liquid form is that finely divided solids can be obtained evenly distributed throughout the body. For example, colloidal silica is made using a soluble silicate and heating the mold obtained by consolidating the molding mixture. This silica diminishes shrinkage by pyrolysis and can be converted into silicon carbide by still further heating.

25 En‘anden fordel ved at anvende flydende eller opløselige fyldstoffer er, at mange af dem omfattende en række ovenfor angivne, også virker som konsolideringsmidler af polymerisationskatalysatortype.Another advantage of using liquid or soluble fillers is that many of them, including a number of the above, also act as polymerization catalyst type consolidation agents.

En anden bestanddelsklasse, som med fordel kan tilsættes til de 30 oprindeligt dannede væskeblandinger ved nærværende fremgangsmåde er de netop nævnte "konsolideringsmidler". Denne betegnelse skal dække vilkårlige bestanddele, som tilsættes til den oprindelige blanding for at konsolidere støbevæsken.Another constituent class which may advantageously be added to the 30 initially formed liquid mixtures in the present process are the just mentioned "consolidation agents". This designation is intended to cover any constituents added to the original mixture to consolidate the casting liquid.

35 Ved konsolidering ved frysning er konsolideringsmidlerne ikke vigtige. Selv i sådanne tilfælde kan der imidlertid med fordel tilsættes midler såsom sølviodid til den oprindelige væskeblanding for at regulere frysningskernedannelse.35 When consolidating by freezing, the consolidating agents are not important. However, even in such cases, agents such as silver iodide may advantageously be added to the original liquid mixture to regulate freeze nucleation.

30 149606 I mange andre systemer behøves intet konsolideringsmiddel. Der er blevet anvendt ioniseringsstråling til at konsolidere systemer indeholdende bindemidler af furfuralalkoholtype. Denne fremgangsmåde er fordelagtig, idet tværbindingen kan fremmes uden dannelse af 2 varme.In many other systems, no consolidation agent is needed. Ionization radiation has been used to consolidate furfural alcohol-type binders. This method is advantageous in that the crosslinking can be promoted without the formation of 2 heat.

Furfuralalkoholharpikser og andre bindemidler kan endvidere poly= meriseres ved påførelse af varme alene, skønt konsolideringen skrider langsomt frem. Furfuralalkoholharpiks/glycolsystemer er f.eks.Furfural alcohol resins and other binders can also be polymerized by application of heat alone, although consolidation is progressing slowly. Furfural alcohol resin / glycol systems are e.g.

10 blevet konsolideret med held ved forlænget opvarmning ved 150°C.10 has been successfully consolidated by extended heating at 150 ° C.

Der anvendes imidlertid sædvanligvis et konsolideringsmiddel for at fremme eller katalysere polymerisationen ved udførelsesformer af nærværende opfindelse, hvori konsolideringen sker ved denne 15 mekanisme. Konsolideringsmidlet vil typisk være af sur karakter, da det er kendt om sådanne materialer, at de accelererer polymerisationen af bindemiddel af furfural- og andre typer. Der er med held blevet anvendt alle de almindelige mineralsyrer, forskellige organiske syrer og forskellige mærkevarematerialer af ikke beskre-20 vet sammensætning som konsolideringsmidler af polymerisationstype.However, a consolidation agent is usually used to promote or catalyze the polymerization in embodiments of the present invention in which consolidation is effected by this mechanism. The consolidating agent will typically be acidic in that it is known about such materials as to accelerate the polymerization of binder of furfural and other types. All the common mineral acids, various organic acids and various branded materials of unspecified composition have been successfully used as polymerization-type consolidating agents.

I mange tilfælde foretrækkes det at anvende paratoluensulfonsyre som konsolideringsmiddel. Dette materiale er et fast stof ved stuetemperatur, men det er helt opløseligt i de omhandlede poredannende 25 og_foretrukne- dispergerende væsker. Det kan derfor fordeles bekvemt og ensartet i den oprindelige blanding selv i meget høje koncentrationer.In many cases, it is preferred to use paratoluene sulfonic acid as a consolidating agent. This material is a solid at room temperature, but it is completely soluble in the present pore forming and preferred dispersing liquids. It can therefore be conveniently and uniformly distributed in the original mixture even at very high concentrations.

Den disperse karakter af nærværende flydende opløsning tillader 30 endvidere anvendelse af store mængder syre til bindemiddel (5-60° eller mere), en fremgangsmåde, som sædvanligvis ikke er mulig ved tidligere kendte polymerisationsfremgangsmåder, da den resulterer i ustyrlige .exoterme reaktioner. De store mængder syre gør det muligt at bevirke hurtig og regulerbar konsolidering i furfuralal-35 kohol- og andre systemer sædvanligvis ved temperaturer på 100°C eller lavere.Furthermore, the disperse nature of the present liquid solution permits the use of large amounts of acid to binder (5-60 ° or more), a process which is usually not possible in prior art polymerization processes as it results in unsteady exothermic reactions. The large amounts of acid allow rapid and adjustable consolidation in furfural-alcohol and other systems, usually at temperatures of 100 ° C or lower.

149606 31149606 31

Dette er betydeligt lavere end det mere sædvanlige område på 125-175°C, som må anvendes for at størkne harpikser, som anvendtes ved tidligere kendte fremgangsmåder, hvori syreindholdet i blandingen må begrænses til 2% eller mindre til former med stort tværsnit. At 5 der kan bevirkes hurtig konsolidering ved lav temperatur har indlysende fordele - f.eks. sætter de lavere temperaturkrav meget mindre damptryksforbundne og andre begrænsninger på den poredannende væske, dispergeringsmidlet og bindemidlet.This is significantly lower than the more usual range of 125-175 ° C, which must be used to solidify resins used in prior art methods in which the acid content of the mixture must be limited to 2% or less for large cross-sectional forms. The fact that fast low temperature consolidation can be achieved has obvious advantages - e.g. the lower temperature requirements place much less vapor pressure associated and other constraints on the pore forming liquid, the dispersant and the binder.

1010

Som angivet ovenfor, er det indledende trin ved nærværende fremgangsmåde blandingen af bindemidlet og poredanner og eventuelle disper-geringsmidler og fyldstoffer, som kan anvendes sammen med dispergeringsmidlet. loAs indicated above, the initial step of the present process is the mixing of the binder and pore former and any dispersants and fillers which may be used with the dispersant. lo

Ved dette trin blandes bestanddelene til dannelse af en homogen væske (væske omfatter her materialer, som indeholder faste stoffer såvel som de, som kun indeholder væsker) med en viskositet på mindre end 100 poise, således at blandingen kan strømme til en støbehul-20 hed og danne en form, som er fri for hulheder af macroskopisk størrelse, uden at det er nødvendigt at anvende tryk eller vibrering. Anvendelsen af vibrering og tryk kan være uønskelig på grund af den indviklethed, som indføres i blandingsfremgangsmåden.In this step, the constituents are formed to form a homogeneous liquid (liquid here includes materials containing solids as well as those containing only liquids) with a viscosity of less than 100 poise, so that the mixture can flow to a casting capacity. and form a mold which is free of cavities of macroscopic size without the need for pressure or vibration. The use of vibration and pressure may be undesirable because of the complexity introduced into the mixing process.

25 Viskositeter under det ovenfor angivne maksimum kan let opnås, selv med tilsætning af fyldstoffer i mængder på 40-60 rumfangsprocent eller mere, især hvis der anvendes de foretrukne bindemidler, disper-geringsmidler og poredannere.Viscosities below the above maximum can be readily obtained even with the addition of fillers in amounts of 40-60% by volume or more, especially if the preferred binders, dispersants and pore formers are used.

30 Alt andet lige foretrækkes blandinger med lave viskositeter. Lave viskositeter letteregør blanding og minimerer fastholdelse af bobler.All else being equal, low viscosity mixtures are preferred. Low viscosities facilitate mixing and minimize bubble retention.

Det foretrækkes sædvanligvis at blande dispergeringsmidlet i glycolen ^ og derefter tilsætte konsolideringsmidlet, hvis der anvendes et sådant. Bindemidlet tilsættes derefter. Der kan opnås en bestemt forøgelse i ensartetheden i slutstrukturen ved først at dispergere polymerisationskatalysatoren i væskedelen af den oprindelige blanding og derefter iblande bindemidlet.It is usually preferred to mix the dispersant in the glycol and then add the consolidant if one is used. The binder is then added. A definite increase in the uniformity of the final structure can be achieved by first dispersing the polymerization catalyst in the liquid portion of the original mixture and then admixing the binder.

32 149606 I mange tilfælde vil rumfanget af glycolen og dispergeringsmidlet være lig med eller overskride rumfanget af bindemidlet. Dette let-teregør blandingstrinnet.In many cases, the volume of the glycol and dispersant will be equal to or exceed the volume of the binder. This facilitates the mixing step.

^ Det ovenstående er på ingen måde den eneste rækkefølge, hvori bestanddelene kan indføjes i væskeblandingen. De relative rumfang og gensidige opløseligheder af bestanddelene vil ofte gøre det mere bekvemt at tilsætte bestanddelene i en anden rækkefølge.^ The above is by no means the only order in which the constituents can be incorporated into the liquid mixture. The relative volume and mutual solubility of the constituents will often make it more convenient to add the constituents in a different order.

10 Efter at den netop beskrevne blanding er dannet, tilsættes eventuelle faste stoffer, som skal anvendes, og dispergeres ensartet. Man kan forud væde fyldstoffet med den poredannende væske eller dispergeringsmidlet før tilsætningen af fyldstoffet til væsken. Dette vil , _ ofte hindre, at luft bliver tilsat i betydelige mængder til bian-15 dingen sammen med fyldstoffet.After the mixture just described, any solids to be used are added and dispersed uniformly. The filler may be pre-wetted with the pore-forming liquid or dispersant prior to the addition of the filler to the liquid. This will often prevent air from being added in significant amounts to the preparation along with the filler.

Der kan også tilsættes mindre mængder af almindelige skumnedtrykkende midler ved blandingstrinnet for at fjerne luftbobler.Also, smaller amounts of ordinary foam depressants can be added at the mixing step to remove air bubbles.

2020

Det har vist sig, at en almindelig mekanisk omrører er tilfredstillende til blanding i de fleste tilfælde. En kolloidmølle, som arbejder med lav hastighed, giver også en glimrende ensartet blanding af væskeblandingen.It has been found that a common mechanical stirrer is satisfactory for mixing in most cases. A low speed colloid mill also provides an excellent uniform mixing of the liquid mixture.

2525

Det er ofte ønskeligt før støbning af væskeblandingen, som dannes ved blandingstrinnet, at ændre egenskaberne af blandingen på en måde, som vil forbedre kvaliteten af eller bibringe særlige karaktertræk til slutproduktet. Det er for det første sædvanligvis ønske-20 ligt at fjerne eventuel luft indesluttet i blandingen ved blandingsoperationen. Sådan indesluttet luft har særlig tilbøjelighed til at være til stede i blandinger indeholdende væsentlige mængder faste fyldstoffer.It is often desirable before casting the liquid mixture formed at the mixing step to change the properties of the mixture in a way that will improve the quality or impart particular characteristics to the final product. Firstly, it is usually desirable to remove any air contained in the mixture during the mixing operation. Such trapped air has a particular tendency to be present in mixtures containing substantial amounts of solid fillers.

Afboblingen skal sikre, at porerne i det carbonholdige legeme kun vil blive dannet af poredanneren. Bobler giver porer, som i almindelighed er store i forhold til glycoldannede porer (disse er 200 micron 35 149606 33 eller mindre). Selv meget små bobler i den blandede blanding vil endvidere have tendens til at vokse under efterfølgende trin, som . indebærer opvarmning. Disse bobler er særlig tilbøjelige til at forårsage revner under pyrolyse.The deflection should ensure that the pores in the carbonaceous body will only be formed by the pore former. Bubbles give pores which are generally large relative to glycol-formed pores (these are 200 microns or less). Furthermore, even very small bubbles in the mixed mixture will tend to grow during subsequent steps, such as. involves heating. These bubbles are particularly prone to cause cracks during pyrolysis.

5 De fleste af væskeblandingerne, som anvendes, har helt lavt viskositet og kan let afbobles. Faktisk behøver de, som har en stor mængde flydende poredannere sædvanligvis ikke afbobling. Dispergeringsmid-lerne, som anvendes, forårsager endvidere i almindelighed fuldstændig befugtning af fyldstof, hvilket gør viskositeten af blandingen 10 til den eneste hindring for fjernelse af bobler.Most of the liquid mixtures used have a very low viscosity and can be easily deflated. In fact, those who have a large amount of liquid pore formers usually do not need bubbling. In addition, the dispersants used generally cause complete wetting of filler, making the viscosity of the mixture 10 the only barrier to bubble removal.

Når der kræves afbobling, er små tilsætninger af almindelige skumkvælende midler ofte nyttige. Det har vist sig, at anvendelsen af et formindsket tryk(f.eks. 100 mm Hg) på væskeblandingen er meget 15 effektivt til at bevirke afbobling. Endvidere kan forsigtig opvarmning anvendes med fordel, så længe temperaturen ikke er høj nok til at forårsage polymerisation af betydning og øget viskositet.When bubbling is required, small additives of common antifouling agents are often useful. It has been found that the application of a reduced pressure (e.g., 100 mm Hg) to the liquid mixture is very effective in causing deflection. Furthermore, gentle heating can be used advantageously as long as the temperature is not high enough to cause significant polymerization and increased viscosity.

Afbobling lægger ikke nogen begrænsninger på bindemidlet, poredan-20 neren og dispergeringsmidlet,især hvis der anvendes formindsket tryk. Det er ønskeligt, at disse bestanddele har et lavt damptryk (højt kogepunkt), da formindskelse af trykket på blandingen ellers kan resultere i tab af materiale fra blandingen eller i dannelse af yderligere bobler.Bubbling does not impose any restrictions on the binder, pore dander and dispersant, especially if reduced pressure is used. It is desirable that these constituents have a low vapor pressure (high boiling point), as reducing the pressure on the mixture may otherwise result in loss of material from the mixture or the formation of additional bubbles.

2525

Langt den vigtigste konditioneringsbearbejdning, som udføres på væskeblandingen, er at holde blandingen ved en valgt temperatur, når konsolidering sker ved polymerisation. Denne holdning af blan-30 dingen forårsager delvis polymerisation i væskeblandingen, før den støbes.By far, the most important conditioning work performed on the liquid mixture is to keep the mixture at a selected temperature when consolidation occurs by polymerization. This position of the mixture causes partial polymerization in the liquid mixture before casting.

Delvis polymerisation før støbning har mange udtalte fordele i forhold til alene at anvende en fuldstændigt polymeriseret harpiks 35 som et udgangsmateriale . For det første kan de mindre polymeriserede bindemidler iblandes og afbobles lettere. En yderligere fordel ved mindre polymeriserede bindemidler er, at de er mindre viskose og lettere kan dispergeres. Højpolymeriserede furfuralalkoholharpikser 149606 34 er f.eks. mere vanskelige at dispergere og hindre i udfældning end den monomere eller polymere med lav molekylvægt. Denne fordel er særlig vigtig, når dispersionen er lige på grænsen.Partial polymerization prior to casting has many pronounced advantages over using only a fully polymerized resin 35 as a starting material. First, the less polymerized binders can be mixed and deflated more easily. A further advantage of less polymerized binders is that they are less viscous and more easily dispersible. Highly polymerized furfural alcohol resins are e.g. more difficult to disperse and prevent precipitation than the low molecular weight monomer or polymer. This advantage is particularly important when the dispersion is equal on the boundary.

5 Det ser også ud til, at polymerisationen skrider forskelligt frem, når den udføres i støbeblandingen i stedet for forud for blandingen.5 It also appears that the polymerization proceeds differently when carried out in the casting mixture rather than prior to the mixing.

I alle tilfælde kan der anvendes holdetid til at påvirke karakteren af det pyrolyserede produkt.In all cases, holding time can be used to affect the nature of the pyrolyzed product.

10 Den største fordel ved at konditionere den støbelige blanding ved at anvende holdetid, er, at en væsentlig del af polymerisationsvarmen kan føres bort, medens blandingen stadig er flydende ved hjælp af konvektionsvarmeoverførelse. Denne kan øges ved omrøring, skønt omrøringen bør være tilstrækkelig forsigtig til ikke at indføre bobler.The main advantage of conditioning the moldable mixture by using holding time is that a substantial portion of the heat of polymerization can be dissipated while the mixture is still liquid by convection heat transfer. This can be increased by stirring, although stirring should be sufficiently careful not to introduce bubbles.

Ved konditionering kan væskeblandingen bringes til en netop støbelig konsistens med en samtidig formindskelse i varmen, som vil blive dannet ved konsolideringstrinnet. Dette øger størrelsen af legemer, 20 som kan konsolideres, betydeligt. Legemer op til 15 can x 15 cm er med held blevet konsolideret med passende konditionering af væskeblandingen, skønt mindre fuldstændig konditionering resulterede i en udskudt, ukontrollerbar opvarmning og udvidelse af den flydende støbeblanding ved konsolideringstrinnet.In conditioning, the liquid mixture can be brought to a precisely moldable consistency with a simultaneous decrease in heat which will be formed at the consolidation stage. This significantly increases the size of bodies that can be consolidated. Bodies up to 15 cents x 15 cm have been successfully consolidated with appropriate conditioning of the liquid mixture, although less complete conditioning resulted in a deferred, uncontrollable heating and expansion of the liquid cast mixture at the consolidation step.

2525

Konditionering .-.kan endvidere anvendes til at ændre porestørrelsen, som vil forekomme i slutproduktet^ uden at ændre sammensætningen af væskeblanding eller på anden måde ændre fremgangsmådetrinnene.Conditioning may also be used to change the pore size which will occur in the final product without changing the composition of liquid mixture or otherwise altering the process steps.

30 Konditionering ved holdning indebærer forskellige holdetider og ' -temperaturer afhængigt af sammensætningen af væskeblandingen, karaktertrækkene, som skal bibringes til den^og slutproduktet etc..Position conditioning involves different holding times and temperatures depending on the composition of the liquid mixture, the characteristics to be imparted to it and the final product, etc.

I systemer, der er blevet undersøgt, er væskeblandingen blevet holdt ved temperaturer, som når fra -15 til 150°C i et tidsrum 35 fra få minutter til flere hundrede timer.In systems that have been studied, the liquid mixture has been maintained at temperatures ranging from -15 to 150 ° C for a period of 35 from a few minutes to several hundred hours.

Afkøling af væskeblandingen til en meget lav temperatur (5 til -20°C) efter, at den er blevet bragt i en støbelig tilstand, sænker reaktionerne yderligere og tillader, at blandingen kan lagres i 149606 35 meget lange tidsrum, hvilket er indlysende bekvemt. Der er blevet opnået tilfredsstillende resultater, når blandingen er blevet lagret ved lav temperatur i seks måneder. Endvidere synes holdning ved lave temperaturer også at have en gunstig og betydelig virkning på poly= 5 meri sationsreaktionsmekani smen.Cooling the liquid mixture to a very low temperature (5 to -20 ° C) after putting it in a moldable state further lowers the reactions and allows the mixture to be stored for very long periods, which is obvious convenient. Satisfactory results have been obtained when the mixture has been stored at low temperature for six months. Furthermore, attitude at low temperatures also seems to have a favorable and significant effect on the polymerization reaction mechanism.

Den fritstrømmende blanding, som fremstilles i blandingstrinnet, støbes til en form ved at anbringe den i en beholder,der er i stand til at rumme hele væskeblandingen. På grund af sin sammensætning og 10 den fritstrømmende karakter danner væsken et boble- og hulrumsfrit legeme, som slutter sig til beholderens form uden vibrering eller påførelse af tryk.The free flowing mixture produced in the mixing step is molded into a mold by placing it in a container capable of accommodating the entire liquid mixture. Because of its composition and the free-flowing nature, the liquid forms a bubble- and void-free body which adheres to the shape of the container without vibration or pressure application.

Da nærværende flydende blandinger er sammensat af bestanddele, som 15 ikke vil korrodere eller trænge ind i almindelige støbeformsmaterialer er glas, siliconegummiarter, forskellige polymere, aluminiumlegeringer, rustfri stålarter og kobberlegeringer alle velegnede til nærværende formål.Since these liquid mixtures are composed of constituents which will not corrode or penetrate into ordinary mold materials, glass, silicone rubber, various polymers, aluminum alloys, stainless steels and copper alloys are all suitable for this purpose.

20 Støbning efterfølges af et konsolideringstrin ved nærværende fremgangsmåde. I dette trin omdannes den fritstrømmende støbeblanding til et selvbærende, fysisk håndterbart legeme uden nedsynkning eller udfældning og uden tab af materiale fra formen. Herved adskiller nærværende fremgangsmåde sig fra de fremgangsmåder, som anvender 25 slikkerstøbning, tørring og lignende fremgangsmåder og resulterer endvidere i fremstillingen af overlegne carbonholdige legemer.Casting is followed by a consolidation step by the present method. In this step, the free-flow casting mixture is transformed into a self-supporting, physically manageable body without immersion or precipitation and without loss of material from the mold. Hereby, the present method differs from the methods employing lollipop casting, drying and similar processes and further results in the production of superior carbonaceous bodies.

Tabet af materiale fra væskeblandingen enten ved indtrængning i formen som ved slikkerstøbning eller ved fordampning vil indføre 30 en rumlig uensartet rumfangskoncentration af komponenterne. Udfældning vil endvidere resultere i en rumligt uensartet koncentration. Rumlig uensartethed i det konsoliderede materiale er naturligvis uønskeligt på grund af den resulterende mangel på ensartethed i slutproduktet.The loss of material from the liquid mixture either by penetration into the mold as by lick molding or by evaporation will introduce a spatially uneven volume concentration of the components. Precipitation will also result in a spatially dissimilar concentration. Of course, spatial disparity in the consolidated material is undesirable because of the resulting lack of uniformity in the final product.

3535

Det er ønskeligt, men ikke ubetinget nødvendigt, at konsolideringen sker uden rumfangsændring af betydning. Skønt en lille hømogen krympning eller udvidelse kan tolereres, da der ikke indføres rumlig uensartethed, kan den tvang, som støbekerner eller lignende giver, forårsage revner, hvis den lineære krympning er for stor.It is desirable, but not unconditionally, that the consolidation be done without a significant change in volume. Although a slight homogeneous shrinkage or expansion can be tolerated as no spatial disparity is introduced, the coercion that cast cores or the like may cause cracks if the linear shrinkage is too large.

149606 36149606 36

Der er med held blevet konsolideret legemer uden nogen let målelig krympning eller ekspansion ved frysning af støbeformen, ved at udføre polymerisation ved stuetemperatur og ved temperaturer under og over stuetemperatur og ved bestråling af støbematerialet..Bodies have been successfully consolidated without any easily detectable shrinkage or expansion by freezing the mold, by performing polymerization at room temperature and at temperatures below and above room temperature, and by irradiating the molding material.

^ Det eneste strukturkrav, som er forbundet med konsolideringstrinnet, er,at materialet skal være i stand til at holde den form, hvori det er støbt. Det er imidlertid også særdeles ønskeligt, at konsolideringen udvikler en høj råstyrke for at letteregøre fjernelse fra formen og behandling af det støbte.^ The only structural requirement associated with the consolidation step is that the material must be capable of holding the mold in which it is molded. However, it is also highly desirable that the consolidation develop a high raw strength to facilitate removal from the mold and treatment of the cast.

1010

Mekanismen, ved hvilken konsolideringsfremgangsmåden finder sted, afhænger· af det valgte bindemiddel. Blandinger, som anvender poly= vinylchloridlatexbindemidler, kan f.eks. konsolideres ved frysning. Andre latexer, som kan konsolideres ved denne fremgangsmåde, omfat-ter de, der er beskrevet i U.S.A. patentskrifterne nr. 3.236.788 og nr. 3.376.158.The mechanism by which the consolidation process takes place depends on the binder selected. Mixtures using polyvinylchloride latex binders may e.g. consolidated by freezing. Other latexes which can be consolidated by this process include those described in U.S.A. U.S. Patent Nos. 3,236,788 and 3,376,158.

Når der anvendes en frysekonsoliderbar latex ved fremgangsmåden, er holdetiden og den nøjagtige temperatur under frysepunktet ikke ^ kritisk ved konsolideringen af væskeblandingen. Det har vist sig, at frysevariable såsom hastighed og tilstedeværelsen af kimdannelseskatalysatorer i almindelighed skal være i overensstemmelse med retningslinierne ifølge U.S.A. patentskrift nr. 3.236.788.When a freeze-consolidable latex is used in the process, the holding time and the exact temperature below the freezing point are not critical in consolidating the liquid mixture. It has been found that, in general, freeze variables such as rate and the presence of nucleation catalysts must be in accordance with the guidelines of U.S.A. U.S. Patent No. 3,236,788.

25 I de fleste af nærværende foretrukne systemer, forarsages konsolideringen af støbeblandingen ved polymerisation af bindemidlet. Poly= merisationsmekanismen er ikke kritisk og vil variere afhængigt af de tilstedeværende bestanddele, koncentrationen, temperaturen og ^ trykbetingelserne, hvorunder materiale konsolideres.In most of the presently preferred systems, the consolidation of the molding composition is caused by polymerization of the binder. The polymerization mechanism is not critical and will vary depending on the constituents present, the concentration, the temperature and the pressure conditions under which material is consolidated.

En del af eller hele bindemidlet kan være i opløsning i poredanneren og dispergeringsmidlet i det mindste forud for polymerisation af betydning, som, når der f.eks. anvendes furfuralalkohol. Når polyme= risationen skrider frem ved hjælp af varme, tid, tryk, bestråling eller katalysator^udfældes i det mindste en del af bindemidlet sammen med udfældet materiale, der bindes sammen til bevirkning af konsolidering.Part or all of the binder may be dissolved in the pore former and the dispersant at least prior to polymerization of significance, which, when e.g. furfural alcohol is used. As the polymerization proceeds by heat, time, pressure, radiation or catalyst, at least a portion of the binder is precipitated together with precipitated material which binds together to effect consolidation.

149606 37149606 37

Til dannelse af et tilfredsstillende legeme, må bindemidlet forblive ensartet suspenderet i den poredannende-dispergerende væske, indtil konsolideringen er sket. Dette kræver, at den poredannende-dispergerende væske er valgt med omhu, især da de fleste af de al-5 mindelige bindemidler er opvarmet i beskeden grad for at mindske konsolideringstiden med en ledsagende formindskelse i viskositeten, som ville fremskynde udfældning i støbeblandingen.To form a satisfactory body, the binder must remain uniformly suspended in the pore-forming dispersing liquid until consolidation has occurred. This requires that the pore-forming dispersing liquid be carefully chosen, especially since most of the usual binders are heated to a modest degree to reduce the consolidation time with a concomitant decrease in viscosity which would accelerate precipitation in the molding mixture.

Det har ikke desto mindre vist sig, at der er mange kombinationer 10 af bindemidler, poredannere og dispergeringsmidler, der er tilfredsstillende. Dette godtgøres af det faktum, at der er blevet fremstillet mange prøver i form af 15 cm .stænger med en diameter på ca.Nevertheless, it has been found that there are many combinations 10 of binders, pore formers and dispersants which are satisfactory. This is evidenced by the fact that many samples have been prepared in the form of 15 cm bars with a diameter of approx.

1,9 cm ud frablandinger af vidt forskellig karakter, som ved ende mod endekontrol af tilsyneladende vægtfylde viste mindre end 1/2 % 15 variation og ingen kendelig ændring i struktur under mikroskopet.1.9 cm from blends of widely varying nature, which at end to end control of apparent density showed less than 1/2% variation and no noticeable change in structure under the microscope.

I systemer, hvori dispersionen er periferisk (eksempel 8 ), er der hos den flydende blanding en tendens til at synke under det oprindelige væskeniveau, hvilket viser, at der har fundet udfældning 20 sted. I sådanne tilfælde er den nedre del af den konsoliderede struktur mere tæt end den øvre. Tilsætningen af op til 5 rumfangsprocent hjælpedispergeringsmiddel såsom "Triton X-100” viste sig fuldstændig at fjerne dette problem med den yderligere fordel, at der blev opnået en meget finere porestruktur.In systems in which the dispersion is peripheral (Example 8), in the liquid mixture there is a tendency to sink below the initial liquid level, which shows that precipitation has taken place. In such cases, the lower part of the consolidated structure is more dense than the upper one. The addition of up to 5% by volume auxiliary dispersant such as "Triton X-100" was found to completely eliminate this problem with the added benefit of achieving a much finer pore structure.

2525

Ud over de ovenfor diskuterede faktorer har det vist sig, at heldig konsolidering kræver indstilling af tiden og temperaturen til bindemidlet og det poredannende-dispergerende system. Meget langsom konsolidering kan ikke blot resultere i udfældning, men tillader 30 også, at der udvikles konvektionsmønstre i støbeblandingen. Disse kan give rumlige variationer i vægtfylde af betydelig størrelse, således at der forårsages revner ved pyrolysetrinnet, som følger efter konsolideringen.In addition to the factors discussed above, it has been found that successful consolidation requires setting the time and temperature of the binder and the pore-forming-dispersing system. Very slow consolidation can not only result in precipitation, but also allows the formation of convection patterns in the molding mixture. These can give spatial variations in density of considerable size, causing cracks at the pyrolysis stage following consolidation.

35 Ved at ændre konsolideringstiden og -temperaturen og mængden og typen af polymerisationskatalysator er det muligt at korrigere for mindre end optimale bindemiddel og poredannende-dispergeringsmiddel-egenskaber ved at øge hastigheden for konsolideringsprocessen. Dette er imidlertid ikke uden risiko, især når der kræves store legemer.By changing the consolidation time and temperature and the amount and type of polymerization catalyst, it is possible to correct for less than optimal binder and pore-forming dispersant properties by increasing the rate of consolidation process. However, this is not without risk, especially when large bodies are required.

149606 38149606 38

En alternativ løsning, som helt eliminerer dette problem, er at konditionere væskeblandingen, før den støbes, som diskuteret ovenfor.An alternative solution that completely eliminates this problem is to condition the liquid mixture before casting, as discussed above.

Ved nærværende fremgangsmåde kan det konsoliderede legeme pyroli-5 seres direkte for at bevirke poredannelse og carbonisering,eller det kan først underkastes et eller flere konditioneringstrin.In the present method, the consolidated body can be pyrolyzed directly to effect pore formation and carbonization, or it may first be subjected to one or more conditioning steps.

Knusning og formaling af nærværende legemer giver et enestående par-tikélformet materiale, som har porer med reguleret størrelse i hver 10 partikel. Udover at anvende dette materiale, som tidligere diskuteret, har det vist sig, at det giver legemer med glimrende egenskaber, når det genkonsolideres ved hjælp af varme og tryk. Til en sådan 2 genkonsolidering er der blevet anvendt tryk på 350 kp/cm og tempe-turer på 125-180°C i tidsrum på 10-30 minutter.The crushing and grinding of the present bodies provides a unique particulate material having controlled size pores in every 10 particles. In addition to using this material, as previously discussed, it has been found to provide bodies with excellent properties when re-consolidated by heat and pressure. For such 2 gene consolidation, pressures of 350 kp / cm and temperatures of 125-180 ° C have been used for a period of 10-30 minutes.

1515

Ved pyrolysetrinnet i nærværende opfindelse behandles det konsoliderede (og evt. konditionerede) legeme under angivne tids-, temperatur-, tryk- og milieubetingelser for at bevirke en depolymerisation af de faste stoffer i legemet og derved øge procentdelen af carbon 20 i legemet. Den nøjagtige sammensætning og struktur af det faste legeme vil ændres kontinuerligt på komplicerede måder, når opvarmningen skrider frem. En glimrende redegørelse over de faktorer, som forekommer ved pyrolysen, er angivet af Fitzer, et al i Chemistry and Physics of Carbon, 7, p. 237 et seq., Marcel Dekker, Inc., N.Y., 25 1971.In the pyrolysis step of the present invention, the consolidated (and possibly conditioned) body is treated under specified time, temperature, pressure and environmental conditions to effect a depolymerization of the solids in the body, thereby increasing the percentage of carbon 20 in the body. The exact composition and structure of the solid body will change continuously in complicated ways as the heating progresses. An excellent account of the factors occurring in the pyrolysis is given by Fitzer, et al in Chemistry and Physics of Carbon, 7, p. 237 et seq., Marcel Dekker, Inc., N.Y., 1971.

Nærværende konsoliderede legemer er blevet konsolideret ved hjælp af i almindelighed velkendte metoder, der anvender maksimale tempe-raturer på 250-2400°C og tryk på 0,1 mm Hg til 0,7 kp/cm .The present consolidated bodies have been consolidated by generally well-known methods using maximum temperatures of 250-2400 ° C and pressures of 0.1 mm Hg to 0.7 kp / cm.

3030

Opvarmningen sker ved regulerede hastigheder, som når mellem 6-43°C per time i området op til 1000°C. Pyrolysen er udført i et vacuum og i strømmende argon, men strømmende nitrogen foretrækkes. Da egenskaberne af det sammenhængende pyroliserede legeme primært bestem-35 mes af den højeste temperatur, som nås, anvendes ingen holdetid.The heating takes place at controlled speeds, which reach between 6-43 ° C per hour in the range up to 1000 ° C. The pyrolysis is carried out in a vacuum and in flowing argon, but flowing nitrogen is preferred. Since the properties of the cohesive pyrolized body are primarily determined by the highest temperature reached, no holding time is used.

Pyrolysen udføres i almindelighed først til ca. 700°C. Ved denne temperatur vil den indbyrdes forbundne porestruktur, feom er opbygget i legemet af den poredannende væske, være blevet udviklet, og 149606 39 binderaidlet i legemet vil have mistet de fleste af dets bestanddele ud over carbon.The pyrolysis is generally first carried out to ca. 700 ° C. At this temperature, the interconnected pore structure formed in the body of the pore-forming liquid will have been developed and the binder part of the body will have lost most of its constituents beyond carbon.

De carbonholdige faste stoffer omfattende det kontinuerlige netværk . i legemet vil have en porestruktur, som menes at omfatte spaltelig-5 nende åbninger ca. 5 A i diameter, og der er på grund af det ind- ‘ byrdes forbundne poresystem i legemet adgang til åbningerne. Følgelig er materialet fremstillet ud fra væskeblandinger, der anvender bindemidler såsom furfuralalkoholharpikser, når pyrolysen er standset ved 700°C (se eksempel 19) glimrende som molekylsigter.The carbonaceous solids comprising the continuous network. in the body will have a pore structure which is believed to comprise gap-like apertures approx. 5 A in diameter and because of the interconnected pore system in the body there is access to the openings. Accordingly, the material is prepared from liquid mixtures using binders such as furfural alcohol resins when the pyrolysis is stopped at 700 ° C (see Example 19) excellent as molecular sieves.

1010

Der er også ved pyrolyse til temperaturer på ca. 700°C fremstillet p sammenhængende genstande med et specifikt overfladeareal på 510 m /g, som er indenfor et område, der er anvendeligt indenfor absorptionen og katalysen.There is also pyrolysis to temperatures of approx. 700 ° C made of contiguous articles with a specific surface area of 510 m / g, which is within a range useful for absorption and catalysis.

1515

Legemet opvarmes ofte i et andet trin over 700°C, skønt pyrolyse i to trin på ingen måde er noget krav ved nærværende fremgangsmåde, og legemerne kan opvarmes til temperaturer større end 700°C i et enkelt trin. Opvarmning til højere temperaturer har tendens til at 20 graphitisere det resterende carbon. Den anvendte temperatur vil følgelig afhænge i det mindste delvis af den udstrækning, i hvilken graphitisering er ønsket.The body is often heated in a second step above 700 ° C, although two-stage pyrolysis is by no means a requirement in the present process, and the bodies can be heated to temperatures greater than 700 ° C in a single step. Heating to higher temperatures tends to graphite the remaining carbon. Accordingly, the temperature used will depend at least in part on the extent to which graphitization is desired.

Graphitiseringsgraden kan også øges ved i den oprindelige væske-25 blanding at anvende et fyldstof, som vil katalysere graphitiserings-reaktionen. Sådanne fyldstoffer omfatter Ti02> C^O^, NiO, Zr02, ¥0^, Si02, Fe20^, V20^, etc..The degree of graphitization can also be increased by using in the original liquid mixture a filler which will catalyze the graphitization reaction. Such fillers include TiO 2> C 2 O 2, NiO, ZrO 2, ¥ 0 ^, SiO 2, Fe 2

Nærværende hidtil ukendte legemer har på grund af deres enestående 3° struktur vigtige fordele, for såvidt det drejer sig om pyrolyse. I legemer fremstillet ved hjælp af mange tidligere kendte fremgangsmåder, må en væsentlig mængde hydrocarbongasser med lav molekylvægt undslippe fra legemet. Dette forårsager alvorlig struktursprængning og krympning, og gassen forårsager sædvanligvis, at legemet revner 35 til små stykker. Selv de mest avancerede hidtil kendte fremgangsmåder (se U.S.A. patentskrift nr. 3.109.712)· kræver, at der anvendes én af meget få harpikser såsom phenolformaldehyd, kræver meget lange pyrolyseperioder på 30 dage eller mere, og selv 149606 40 da er de ikke i stand til at give legemer mere end 0,6 cm tykkelse uden revner. Af denne årsag er massive carbonholdige legemer hidtil blevet fremstillet ved at sammenbinde forud pyrolyseréde partikler med et bindemiddel, som kan pyrolyseres, eller ved hjælp af besvær-5 lige lamineringsmetoder (se U.S.A. patent nr. 3.626.042).The present novel bodies, because of their unique 3 ° structure, have important advantages as far as pyrolysis is concerned. In bodies made by many prior art methods, a substantial amount of low molecular weight hydrocarbon gases must escape from the body. This causes severe structure rupture and shrinkage, and the gas usually causes the body to crack 35 into small pieces. Even the most advanced known methods (see U.S. Patent No. 3,109,712) · require the use of one of very few resins such as phenol formaldehyde, require very long periods of pyrolysis of 30 days or more, and even then they are not in use. capable of providing bodies more than 0.6 cm thick without cracks. For this reason, massive carbonaceous bodies have so far been prepared by bonding pre-pyrolized particles with a binder which can be pyrolysed or by cumbersome lamination methods (see U.S. Patent No. 3,626,042).

Det kontinuerlige poresystem i nærværende konsoliderede legeme tillader, at gasser let kan undslippe under pyrolyse. Det har også været 10 muligt at pyrolisere legemer med tværsnit op til 15 cm og 10 micron porer ved en opvarmningstid på ca. 2 dage til 2000°C uden nogen revner. Der er også blevet pyrol.yseret legemer med tværsnit ca. 2,5 cm en porestørrelse på mindre end 0,01 micron i tidsrum på ca. 4 dage op til 2000°C. Selv større dele med mindre porestørrelser kan bear-15 bejdes.The continuous pore system of the present consolidated body allows gases to easily escape during pyrolysis. It has also been possible to pyrolize bodies with cross sections up to 15 cm and 10 micron pores at a heating time of approx. 2 days to 2000 ° C without any cracks. There have also been pyrolyzed bodies of cross-section approx. 2.5 cm a pore size of less than 0.01 micron for a time of approx. 4 days up to 2000 ° C. Even larger parts with smaller pore sizes can be machined.

De pyrolyserede legemer er en glimrende kilde til fyldstoffer med regulerede egenskaber til brug i ansøgerens ovenfor beskrevne fremgangsmåde, når de er formindsket til partikelform. Disse ma-20 terialer giver også glimrende resultater, når de anvendes som fyldstoffer i metalcarbonmaterialer til tætnings- og lejeanvendelser.The pyrolyzed bodies are an excellent source of fillers having regulated properties for use in the above described process when reduced to particulate form. These materials also provide excellent results when used as fillers in metal carbon materials for sealing and bearing applications.

Det er ofte ønskeligt at aktivere carbon ved at opvarme det i en reguleret atmosfære (sædvanligvis carbondioxid) til katalytiske 25 anvendelser. Nærværende legemer er særlig velegnede til denne aktivering, da den aktiverende gas let kan trænge ind i det indre af tykke dele.It is often desirable to activate carbon by heating it in a controlled atmosphere (usually carbon dioxide) for catalytic applications. The present bodies are particularly suitable for this activation, since the activating gas can readily penetrate the interior of thick parts.

Ved pyrolysetrinnet reduceres mange af fyldstofferne, som tilsættes 30 til den oprindelige væskeblanding,til metaller eller omdannes til carbider, hvilket giver legemer med egenskaber, som gør dem særlig velegnede som katalysatorer og til en række andre formål. Legemerne fremstillet ved nærværende fremgangsmåde har igen særlig fordel, idet reduktionen og/eller en anden reaktion vil skride ensartet frem og 35 i en mere kontrollerbar udstrækning end det ellers er muligt på grund af den regulerede, indbyrdes forbundne porestruktur.At the pyrolysis stage, many of the fillers added to the original liquid mixture are reduced to metals or converted to carbides, giving bodies with properties which make them particularly suitable as catalysts and for a variety of other purposes. The bodies produced by the present method again have particular advantage in that the reduction and / or other reaction will proceed uniformly and to a more controllable extent than is otherwise possible due to the regulated interconnected pore structure.

Claims (2)

149606 Efterbehandling af de pyrolyserede legemer kan også anvendes med særlig fordel for at bibringe de ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede legemer forskellige egenskaber, forbedre kvaliteten eller ændre egenskaberne af legemerne i kraft af deres 5 hidtil ukendte, indbyrdes forbundne porestruktur og deres store fysiske styrke og andre mekaniske egenskaber. Mulighederne for efterbehandling er følgelig næsten ubegrænsede. Patentkrav. 10 ---------------------Post-treatment of the pyrolyzed bodies can also be used with particular advantage to impart to the various properties of the process according to the invention, to improve the quality or to change the properties of the bodies by virtue of their novel interconnected pore structure and their great physical strength and other mechanical properties. Consequently, the possibilities for finishing are almost unlimited. Claims. 10 --------------------- 1. Fremgangsmåde til fremstilling af et porøst, carbonholdigt legeme, hvilken fremgangsmåde omfatter trinnene: dannelse af en flydende blanding, støbning af blandingen til derved at bibringe blandingen 15 en bestemt form, konsolidering af blandingen til derved at frembringe et selvbærende legeme samt udsættelse af det selvbærende legeme for pyrolyse til derved at omdanne det til en sammenhængende genstand af carbonagtig karakter, kendetegnet ved, at den flydende blanding formes ved sammenblanding af et organisk 20 carbontilvejebringende bindemiddel, en eventuelt forethret glycol med mindst én fri OH-gruppe med undtagelse af usubstitueret ethy-lenglycol som flydende poredanner og eventuelt mindst ét disper-geringsmiddel, indtil blandingen bliver frit strømmende og makroskopisk homogen, hvorhos blandingen om ønsket konditioneres termisk 25 og/eller ved formindsket tryk, at der fra blandingen ved støbning og konsolidering tildannes et selvbærende legeme, som ensartet fordelt derigennem indeholder et materiale, som kan elimineres fra legemet til dannelse af et system af ensartet fordelte porer, og at nævnte ensartet fordelte materiale fjernes fra det selvbæ-30 rende legeme, før legemet underkastes pyrolyse til dannelse af nævnte indbyrdes forbundne poresystemer deri.A process for preparing a porous carbonaceous body comprising the steps of: forming a liquid mixture, molding the mixture to thereby impart the mixture to a particular mold, consolidating the mixture to thereby produce a self-supporting body, and exposing it. pyrolysis self-supporting body, thereby transforming it into a coherent article of a carbonaceous nature, characterized in that the liquid mixture is formed by admixing an organic carbon-producing binder, an optionally etherified glycol with at least one free OH group, with the exception of unsubstituted ethyl -long glycol as liquid pore former and optionally at least one dispersant until the mixture becomes freely flowing and macroscopically homogeneous, where desired, the mixture is thermally conditioned and / or at reduced pressure to form a self-supporting body from the mixture by casting and consolidation. uniformly distributed therethrough in contains a material which can be eliminated from the body to form a system of uniformly spaced pores and that said uniformly spaced material is removed from the self-supporting body before the body is subjected to pyrolysis to form said interconnected pore systems therein. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at en kombination af mindst to dispergeringsmidler inkorporeres i 35 den flydende blanding.Process according to claim 1, characterized in that a combination of at least two dispersants is incorporated in the liquid mixture.
DK300973A 1972-05-30 1973-05-30 PROCEDURE FOR PREPARING A POROEST CARBON-CONTAINING BODY DK149606C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US257907A US3859421A (en) 1969-12-05 1972-05-30 Methods of producing carbonaceous bodies and the products thereof
US25790772 1972-05-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK149606B true DK149606B (en) 1986-08-11
DK149606C DK149606C (en) 1987-01-05

Family

ID=22978287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK300973A DK149606C (en) 1972-05-30 1973-05-30 PROCEDURE FOR PREPARING A POROEST CARBON-CONTAINING BODY

Country Status (8)

Country Link
JP (1) JPS5823325B2 (en)
DE (1) DE2326937A1 (en)
DK (1) DK149606C (en)
FR (1) FR2186428B1 (en)
GB (1) GB1415089A (en)
IT (1) IT985263B (en)
NL (1) NL175986C (en)
SE (1) SE395881B (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2624639C3 (en) * 1976-06-02 1980-08-07 Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen Process for the production of membranes with a specifically adjusted pore system
FR2600266B1 (en) * 1986-06-19 1990-08-24 Lorraine Carbone PROCESS FOR MANUFACTURING A POROUS MINERAL MEMBRANE ON A MINERAL SUPPORT
FR2751747B1 (en) * 1996-07-26 1998-08-28 Accumulateurs Fixes METHOD OF CHARACTERIZING A BINDER FOR ELECTRODE
DE10347701A1 (en) * 2003-10-14 2005-05-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Conductive molding, process for its manufacture and use
EP1694442B1 (en) * 2003-12-01 2007-07-11 YARA International ASA Method for heat treatment of a metal oxide catalyst for removal of organic material to make a porous catalyst
US20140120339A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 Cabot Corporation Porous carbon monoliths templated by pickering emulsions
CN106587051B (en) * 2016-11-29 2021-06-18 东至县森茂炭业有限公司 Preparation process of durable activated carbon
DE102019004806A1 (en) * 2019-07-02 2021-01-07 Ralph Zähringer Porous ceramic moldings, process for their production
DE102021128414A1 (en) * 2021-11-01 2023-05-04 Nippon Kornmeyer Carbon Group Gmbh Process for the production of carbonized or graphitized 3D objects

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2431326A (en) * 1942-10-29 1947-11-25 Carborundum Co Silicon carbide articles and method of making same
GB901848A (en) * 1957-12-05 1962-07-25 Atomic Energy Authority Uk Process for manufacturing carbon articles

Also Published As

Publication number Publication date
DE2326937C2 (en) 1987-12-03
FR2186428B1 (en) 1978-12-01
FR2186428A1 (en) 1974-01-11
NL175986C (en) 1985-02-01
JPS4955587A (en) 1974-05-29
NL175986B (en) 1984-09-03
JPS5823325B2 (en) 1983-05-14
IT985263B (en) 1974-11-30
DK149606C (en) 1987-01-05
DE2326937A1 (en) 1973-12-20
NL7307568A (en) 1973-12-04
GB1415089A (en) 1975-11-26
SE395881B (en) 1977-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3859421A (en) Methods of producing carbonaceous bodies and the products thereof
CN105439564B (en) The manufacturing method of silicon carbide reaction-sintered component
Studart et al. Processing routes to macroporous ceramics: a review
US6777361B2 (en) Ceramic composite
US6087024A (en) Method for forming porous sintered bodies with controlled pore structure
Yoon et al. In situ synthesis of porous silicon carbide (SiC) ceramics decorated with SiC nanowires
US5358910A (en) Porous silicon carbide ceramics using filled polysiloxanes
Grinchuk et al. Effect of technological parameters on densification of reaction bonded Si/SiC ceramics
US3035325A (en) Method of making silicon carbide bodies
ATE8774T1 (en) PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF MOLDINGS BASED ON SILICON CARBIDE.
JP2003119085A (en) Silicon carbide-based heat resistant ultralight porous structural material and method of producing the same
DE1298433B (en) Process for the production of thin-walled moldings from siliconized silicon carbide
DK149606B (en) PROCEDURE FOR PREPARING A POROEST CARBON-CONTAINING BODY
US5705106A (en) Heat-insulating structural carbon material and process for producing heat-insulating structural carbon material
US3007805A (en) Carbide-bonded graphite bodies and method of making the same
Lee et al. Enhanced mechanical strength of talc-containing porous kaolin prepared by a replica method
US4530808A (en) Binder removal from thermoplastically formed SiC article
CN1041178C (en) Method of preparing a durable air-permeable mold
JPH0573453B2 (en)
Neeraj et al. Porous ceramics with a duplex pore structure by compression molding of alumina-NaCl paste in molten sucrose
RU2539465C2 (en) Method for manufacturing products of reaction-sintered composite material
US8703027B2 (en) Making carbon articles from coated particles
JP2017171577A (en) Ceramic member and manufacturing method thereof
Uthaman et al. Porous ceramic properties and its different fabrication process
KR100434830B1 (en) Method for Manufacturing Homogeneous Green Bodies from the Powders of Multimodal Particle Size Distribution Using Centrifugal Casting

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed