JPS5828202B2 - グラフアイトセイケイタイセイゾウヨウノ グラフアイトセイケイフンマツ オヨビ グラフアイトセイケイブツシツノ セイホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は結合剤としてフェノール樹脂を含有しグラファ
イト成形体、殊に高温反応器用の燃料装入物、燃焼機素
又は吸収体機素を製造するためのグラファイト成形物粉
末及びグラファイト成形物質を、グラファイト粉末にフ
ェノール樹脂結合剤を、グラファイト粉末にフェノール
樹脂結合剤を添加し、引続き熱処理することによって製
造する方法に関する。

グラファイト成形体を製造するためには、成形体をプレ
スする原料に炭素填料及び炭化し得る結合剤より成る粉
末状又は可塑的に成形し得るグラファイト成形物質を使
用する。

多くの使用には、殊に燃料含有グラファイト成形体及び
高温核反応器用の燃焼機素を製造するためには、填料と
してグラファイト粉末及び結合剤としてフェノール樹脂
を使用する。

同じ目的に対して結合剤としてピッチ又はフルフリルア
ルコールを使用することが提案されたが、フェノール樹
脂は適当な製造の場合には良好な性質、殊に高強度を有
する成形体をもたらすことが判明した。

高温反応器用のグラファイト燃焼機素の場合には、燃料
を有しない領域、構造グラファイト及び被覆核燃料粒子
が埋設されているグラファイト母体より成る燃料含有領
域の間では区別される。

プレス球状及びブロック状燃焼機素の場合には、構造グ
ラファイト及び母体グラファイトは同じ成形粉末から製
造する。

燃料含有領域を製出するためには、グラファイト成形粉
末の１部分を埋設すべき燃料粒子を被覆工程で被覆する
ために使用し、次のプレス工程でこの外皮層によってプ
レス壁に存在するか又は相接して接合する粒子が損われ
ることを避ける。

それ故グラファイト成形粉末の製造はか＼る燃焼機素の
経剤的製造に対して決定的影響を有する。

製造は部分的に著しく費用を要する一連の操作工程で行
われる。

フェノール樹脂は一定の濃度でアルコール、好１しくは
メチルアルコールに溶解し、捏和機中でグラファイト填
料と必要な割合で混合する。

次いで捏和物質を取出し、一定の温度で慎重に乾燥し、
粉砕し、篩別する。

この場合使用せるフェノール樹脂は、付加的に特殊の工
業的に大規模の装置で製造しなければならない。

一般にフェノール樹脂とホルムアルデヒドとから酸の接
触反応下に得られる。

合成は大きい加熱ボイラー中で行なう。

水蒸気蒸溜及び引続く真空蒸留によって、消費されない
原料成分を除去する。

次いで融解した樹脂を注出し、破壊し、粉砕し、篩別す
る。

フェノール樹脂はグラファイト成形粉末を製造するため
には一定の性質有していなければならないので、費用の
かＸる試験方法が必要である。

これらのすべてによって樹脂の製造は同じようにしてグ
ラファイト成形粉末の全製造で高価な操作工程になる。

フェノール樹脂を製造する際のもう１つの欠点は装入か
ら装入へ避けることのできない品質の変動が生じること
である。

この変動は耐性、密度従って燃焼機素の熱伝導性及び侵
蝕に著しい影響を及ぼす。

グラファイト成形体、殊に高温反応器用の燃料装入物、
燃焼機素及び吸収体機素を製造するためのグラファイト
成形粉末及びグラファイト成形物質を、グラファイト粉
末にフェノール樹脂結合剤を添加し、引続き場合によっ
て被覆した燃料、燃料親物質又は吸収体の粒子を混合し
て熱処理することによって製造する際のこれらの欠点は
、本発明によれば、グラファイト粉末にフェノール樹脂
それ自体ではなく、フェノール樹脂の原料成分を添加し
、混合物を樹脂の縮合温度に加熱してフェノール樹脂を
形成することによって避けることができる。

このための原料成分としては、フェノール樹脂合成で常
用の化合物がこれに該当する。

しかしなカラ特にフェノール／ホルムアルデヒド及びフ
ェノール／ヘキサメチレンテトラミンの原料組合せが好
ましい。

本発明によれば、グラファイト填料をフェノール樹脂の
原料成分と所望の縮合度が得られる１での反応に必要な
条件（温度、時間）下に混合する。

引続き場合により存在する溶剤、生じた水及び消費され
ない原料を乾燥することによって除去する。

しかしながら乾燥は、原料成分としてフェノール及びヘ
キサメチレンテトラミンを使用する場合には省く。

原料の１つ又は他の組合せの使用は、製造するグラファ
イト成形体の性質に課せられる要求によって行なう。

最後の操作工程としては、一般に所望の粒度への粉砕が
行われる。

本発明による方法はグラファイト成形粉末の製造の決定
的な簡易化であり、この外に重要な工業的利点が得られ
る。

このようにして、例えばフェノール樹脂の特別の工程で
の費用を要する製造は省かれ、これによって結合剤に関
する費用は約４倍減少する。

常法によってフェノール樹脂を合成する場合には、縮合
はこの反応の著しい発熱のために多くは極めて激しく進
行し、それ故容易に調節することはできない。

これは装入による品質変動の主要原因であり、この変動
は燃焼機素の製造の場合著しく不利になる。

単純な芳香族化合物、例えばフェノールはグラファイト
の表面に十分に吸着される。

それ故フェノール樹脂合戒は本発明方法では境界表面反
応として進行し、これによって生じる結合剤は予め与え
られた構造に十分に適合し、グラファイト粒の均一な被
覆が得られることから出発することができる。

それ故グラファイトは希釈剤としてのその効果は別とし
て、反応経過に調節的に関与する。

これによってグラファイト成形体の製造で極めて良好な
再現性が得られる。

フェノール樹脂は通常分子量及び結合の種類で相違する
化合物のスペクトルから成っている。

これとは異なり本発明方法によれば、成形粉末を製造す
るためには単純な化学的化合物を使用するのに過ぎない
。

これによって従来必要な費用を要する樹脂の特性を得る
方法は省かれる。

フェノール及びヘキサメチレンテトラミンを使用する場
合には、通常長く続くフェノール樹脂合成と比較して著
しく短い反応時間で十分であることが判明した。

それ数本発明方法によって、成形粉末を製造する際連続
的操作法が得られる。

本発明によるグラファイト成形粉末の製造ではフェノー
ル樹脂の縮合度、それ故成形粉末の加工性は反応を温度
及び時間に関して、場合によりな釦引続き乾燥する場合
には一定の範囲内で調整することにより調節することが
できる。

これによってその都度の使用に対して、この成形粉末で
製造した成形体の性質を最適にすることができる。

合成樹脂結合のグラファイト母体で漕焼機素を製造する
場合には、被覆した燃料及び燃料親物質の粒子に特別の
操作工程でグラファイト成形粉末を被覆する。

この被覆工程に釦ける特別の労苦によって成形粉末の均
一な被覆が得られる。

この理由からこの操作工程は自動化することはできない
。

この外に装入物の全粒子上の均一な厚い被覆層を、被覆
ドラムを用いて極めて小さい把握力で得ることができる
のに過ぎない。

意外なことに、本発明により粒子をグラファイト填料
フェノール及びヘキサメチレンテトラミンから製造した
成形粉末と簡単に混合することによりグラファイト成形
物質を製出することができ、これは引続きプレスすると
グラファイト母体中の粒子の良好な結合及び均一な分配
が得られる。

少量の溶剤、例えばアセトンを添加することにより、粒
子の均一な導入をな釦改良することができる。

それ故被覆ドラムの費用を要する被覆は省かれる。

この粒子含有成形物質を用いて、一面では粒子を含１な
い成形粉末を燃料を有しない皮層に被覆した球型燃焼機
素用の球状核圧縮体をプレスすることができる。

他面では円筒状圧縮体を、予め製出した角柱状グラファ
イトブロックの穿孔に使用するためか又は同じであるが
燃料を含まない成形粉末から予めプレスし、更に高圧で
１本石のブロック機素にプレスした角柱状ブロックの適
当な溝に使用するために製造することができる。

次に実施例につき本発明を説明する。

例１ 還流冷却器を備えている加熱し得る捏和機中で、天然の
グラファイト粉末４部及びグラファイトを被覆した石油
コークス粉末１部より成る粉末状グラファイト填料２８
００Ｉ？にフェノール７００Ｓ’、ホルマリン（水にと
かした３５倒の溶液）５７０１及び水７０１’よりなる
溶液を加える。

捏和時間３０分後に塩酸（５，６％ ） １５０ｍｌを
添加する。

次いで捏和機を１００℃に加熱し、この温度で３時間維
持する。

引続き捏和物質を乾燥量中で１０゛５℃で空気下に１６
時間、流動性窒素下に１時間、真空下に１時間乾燥し、
ハンマーミルで０．３ｍｍの粒径に粉砕する。

このようにして得られた成形粉末を先づ燃料粒子に被覆
し、この被覆粒子及び更に成形粉末を用いてゴム型中で
３０００％でプレスすることによって、粒子含有核上に
粒子を含１ない厚さ５ｍのプレス皮層を有する直径６Ｃ
ｍの球状燃焼機素を製造する、との機素は炭化及び真空
中で１９００℃での高温処理後に、グラファイトの密度
１７３ ′？／ｃｄ及び破壊装荷２３００〜２４００ｋ
ｇを示す。

例２ 天然のグラファイト６、４ ｋｇ、エレクトログラファ
イト１．６ｋｇ、フェノール２．０に９及びヘキサメチ
レンチトラ□ン０１４２５・より成る粉末状混合物を、
加熱し得る捏和機中で１１５℃で３０分間維持する。

蒸発によるフェノールのロスを避けるために、約５０℃
の水で加熱する還流冷却器を付ける。

引続き捏和物質を例１のようにして更に処理する。

この成形粉末から製造した燃焼機素球体のグラファイト
の密度は１．７５ ｆ ／ｃｒ／ｌ及び破壊装荷は２４
００にりである。

例３ タービン□キサー中で例２で製造した成形粉末２８００
グ及び被覆（Ｕ、Ｔｈ）０２粒子１０ｋｇを、少量のア
セトンを添加して混合する。

引続き混合物室温で少量づ＼金属プレス型中でプレスし
て円筒状燃料装入物にする。

プレス圧８０驚でグラファイト母体の密度１．２？／ｃ
ｒｊ、が得られる。

炭化及び高温処理後に、成形体は５０％粒子粒子割合で
母体の密度１．１ｆ／ｃ４を有する。

この燃料装入物は角柱状グラファイトブロックの適当な
穿孔中に使用することができる。

例４ 例３にむけるようにして製造した成形粉末と粒子とから
なる混合物から複式プレス工具中で１００℃、プレス圧
１２０贅及び圧力維持時間及１５分間で直径１５閣の円
筒体をプレスする。

これはグラファイトブロックの穿孔中に密着して通して
使用する。

炭化及び高温処理後に燃料装入物はグラファイトブロッ
クの穿孔中に不動で存在する。

本発明によって製造したグラファイト成形物質はその他
のグラファイト成形体、例えば電極又はパンタグラフの
炭素ブラシを製造するのに使用することもできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ グラファイト成形体、殊に高温反応器用の燃料装入
   物、燃焼機素及び吸収体機素を製造するための結合剤含
   有グラファイト成形粉末及びグラファイト成形物質を、
   グラファイト粉末及びフェノール樹脂結合剤を添加し、
   続いて場合によって被覆した燃料−１燃料親物質−又は
   吸収体粒子を混合して熱処理することによって製造する
   方法にむいて、結合剤としてフェノール樹脂それ自体を
   添加しないで、グラファイト粉末を、フェノール樹脂縮
   合の原料成分としてのフェノール及びホルムアルデヒド
   と又はフェノール及びヘキサメチレンテトラミンと混合
   し、混合物を加熱して縮合反応を行なうことを特徴とす
   るグラファイト成形体製造用のグラファイト成形粉末及
   びグラファイト成形物質の製法。 ２ グラファイト成形体、殊に高温反応器用の燃料装入
   物、燃焼機素子及び吸収体機素を製造するための結合剤
   含有グラファイト成形粉末及びグラファイト成形物質を
   、グラファイト粉末にフェノール樹脂結合剤を添加し、
   続いて場合により被覆した燃料−１燃料親物質−又は吸
   収体粒子を混合して熱処理することによって製造する方
   法にむいて、結合剤としてフェノール樹脂それ自体を添
   加しないで、グラファイト粉末を、フェノール樹脂縮合
   の原料成分としてのフェノール及びホルムアルデヒドと
   又はフェノール及びヘキサメチレンテトラミンと混合し
   、混合物を加熱して縮合反応を行ない、その際フェノー
   ル樹脂の縮合度及びそれと共に成形物質を捏和する際熱
   処理の温度及び時間に関して成形粉末の加工性を調節す
   ることを特徴とするグラファイト成形体製造用のグラフ
   ァイト成形粉末及びグラファイト成形物質の製法。