PL87390B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wytwarzanie wyro¬ bów z wegla i grafitu o zwiekszonej wytrzymalosci mechanicznej, odznaczajacych sie dobra przewod¬ noscia elektryczna,, zwlaszcza elektrod grafitowych na bazie koksu naftowego, pakowego oraz innych surowców weglowych i grafitowych.Znane i najczesciej stosowane sposoby wytwa¬ rzania wyrobów np. elektrod grafitowych polegaja na wymieszaniu suchego zestawu koksu z lepisz¬ czem — pakiem poweglowym w podwyzszonej tern- peraturze do otrzymania mieszaniny o konsystencji ciastowatej, formowaniu ksztaltek przez prasowanie blokowe lub przelotowe, Wstepnej obróbce, wypa*- laniu w komorowych piecach kregowych oraz gra¬ fitowaniu w elektrycznych piecach oporowych typu Achesona.Znany sposób wytwarzania drobnoziarnistych ma¬ terialów weglowo-grafitowych przeznaczonych do specjalnych zastosowan np. na . wysokooporowe szczotki elektryczne, polega na uzyciu jako lepiszcza niektórych zywic syntetycznych, zmieszaniu go z su¬ chym zestawem surowców, uformowaniu ksztaltek o niewielkich gabarytach, utwardzeniu celem spoli- meryzowania lub polikondensacji lepiszcza zywicz¬ nego, a nastepnie skoksowaniu i ewentualnej gra- fityzacji. Otrzymane w ten sposób materialy w wy¬ niku zlej na ogól zdolnosci do grafityzacji karboni- zatorów z zywic, cechuja sie stosunkowo wysoka opornoscia wlasciwa i. dlatego stosowane sa glównie jako okreslona klasa materialów do wyrobu szczo¬ tek elektrycznych.Powyzsze sposoby pozwalaja jedynie na otrzyma¬ nie np. elektrod grafitowych przeznaczonych do lu- kowych pieców elektrycznych przenoszacych obcia¬ zenia pradowe rzedu 12—16 A/cm2, natomiast nie- nadaja sie do eksploatacji w piecach duzej mocy, w których wystepuja obciazenia pradowe rzedu 20A/cm2. io Znane sa takze sposoby wytwarzania elektrod standartowych przez jedno lub wielokrotne nasyce¬ nie pólfabrykatów syciwem pakowym, polaczone z dodatkowa obróbka termiczna. Jednak sposoby te wyraznie zwiekszaja koszty wytwarzania, prawie dwukrotnie wydluzaja cykl procesu produkcyjnego oraz realizowane moga byc tylko na duzej insta¬ lacji do nasycania.Z opisu patentowego Republiki Federalnej Nie¬ miec nr 1671179 znany jest sposób wytwarzania ksztaltek weglowych, który polega na zmieszaniu sproszkowanego wypelniacza weglowego z lepisz¬ czem zywicznym, utwardzeniu przez ogrzanie, skok¬ sowaniu lepiszcza i ewentualnym przeprowadzeniu tej mieszaniny w grafit przez ogrzanie do tempera- tury 2200°—280T)°C. Jako lepiszcze stosuje sie mie¬ szanine zlozona z co najmniej 20% zywicy epoksy¬ dowej pozbawionej grup hydroksylowych, powsta¬ lej z eteru poliglicydylowego wielowodorotlenowe- go fenolu oraz bezwodnika kwasu wielokarboksylo- wego. Natomiast jako zywice epoksydowa stosuje S7 39087 390 sie eter dwuglicydylowy bis-(4-hydroksyfenylo)-me¬ tanowy lub eter dwuglicydylowy bis-(4-hydroksyfe¬ nylo)-dwumetylometanowy.Stwierdzone zostalo doswiadczalnie, ze mozna otrzymac udoskonalone wyroby grafitowe np. ele- 5 ktrody o wysokich wlasnosciach fizyko-mechanicz- nych oraz niskiej opornosci wlasciwej, przenoszace obciazenia pradowe rzedu 20A/cm2, przez stosowa¬ nie dodatków modyfikujacych do paku.Wedlug wynalazku, do paku elektrodowego ogrza- 10 nego do temperatury 80a—200°C wprowadza sie —40% wagowych zywicy syntetycznej, korzystnie poliestrowej nienasyconej lub nasyconej i ewentu¬ alnie 0,1—2,0% wagowych inicjatora polimeryzacji i ewentualne 0,1—20% wagowych kalafonii, po 15 czym otrzymane lepiszcze miesza sie w mieszalniku z weglowym wypelniaczem ogrzanym do tempera¬ tury 50°—120°C, do czasu uzyskania masy weglo¬ wej. Nastepnie z otrzymanej masy weglowej for¬ muje dowolne ksztaltki przez prasowanie blokowe 2o lub przelotowe, wstepnie obrabia, wypala w komo¬ rowych piecach kregowych lub tunelowych oraz grafituje w elektrycznych piecach oporowych typu Achesona i innych piecach wysokotemperaturowych.Jako inicjatory polimeryzacji stosowane sa nadtlen- 25 . ki lub wodoronadtlenki organiczne, nadtlenki dwu- kumylu cykloneksanonu lub nadtlenki alkilowe.Dobór inicjatora nastepuje w zaleznosci od rodzaju uzytej zywicy i warunków temperaturowych pro¬ cesu mieszania. Kalafonia o ile stanowi skladnik J0 masy weglowej, wprowadzana jest w stanie stalym lub w roztworze furfurolu.Jako wypelniacz weglowy stosowane sa rozdrob¬ nione koksy niskopopiolowe, sadze, antracyty oraz grafity sztuczne inaturalne. u Zaleta wynalazku jest zmniejszenie napiecia po- wiechniowego lepiszcza przez jego modyfikacje, ula¬ twienie penetracji do porów koksu oraz latwiejsze formowanie ksztaltek, zwlaszcza elektrod grafito¬ wych na skutek czesciowej polimeryzacji zywicy w 40 lepiszczu. Ponadto po zwegleniu zywicy uzyskuje sie stosunkowo duza pozostalosc masy stalej lacza¬ cej ziarna wypelniacza weglowego, cechuja sie ge¬ stoscia i dobra zdolnoscia do grafityzacji. Szcze¬ gólna zaleta wynalazku jest mozliwosc otrzymywa- 45 nia wyrobów o dowolnych gabarytach, zwlaszcza elektrod grafitowych wielkowymiarowych.Przyklad 1. Do przygotowanego w mieszalniku dwuzetowym zestawu rozdrobnionego koksu weglo¬ wego o zawartosci popiolu okolo 1%, ogrzanego M do temperatury 50°C, wprowadza sie lepiszcze w stosunku 4 :1 zawierajace pak weglowy i zywice poliestrowa nienasycona otrzymana z glikolu pro- pylenowo-dwuetylenowego i bezwodnika maleinowe¬ go i ftalowego uzytych w stosunku wagowym 20 :1, B5 przy czym zywice poliestrowa wlewa sie do paku ogrzanego do temperatury 80°C i dokladnie miesza.Nastepnie z otrzymanej masy weglowej formuje sie dowolne ksztaltki na prasie blokowej lub prze¬ lotowej, wstepnie obrabia, wypala w komorowych M piecach kregowych lub tunelowych oraz grafituje w elektrycznych piecach oporowych typu Achesona.Przyklad II. Do przygotowanego w mieszal¬ niku dwuzetowym zestawu rozdrobnionego koksu pakowego o zawartosci popiolu okolo 1%, ogrza- w nego do temperatury 120°C, wprowadza sie lepiszcze w stosunku 4:1 zawierajace pak weglowy i zy¬ wice poliestrowa nasycona otrzymana z kwasów dwukarboksylowych i alkoholi wielowodorotleno- wych oraz kalafonie uzytych w stosunkach wago¬ wych 10:1: 0,5, przy czym kalafonie najpierw roz¬ puszcza sie w zywicy poliestrowej, wlewa do paku ogrzanego dó temperatury 120°C i dokladnie mie¬ sza. Pozostale operacje technologiczne jak w przy¬ kladzie^ I.Przyklad III. Do przygotowanego w mieszal¬ niku dwuzetowym zestawu rozdrobnionej mieszani¬ ny koksu pakowego i antracytu o zawartosci po¬ piolu okolo 3%, ogrzanego do temperatury 80°Cr wprowadza sie lepiszcze w stosunku 4 :1 zawiera¬ jace pak weglowy i zywice poliestrowa nienasycona, otrzymana z glikolu propylenowo-dyuetylenowego i bezwodnika maleinowego i ftalowego, kalafonie; oraz dodatek inicjatora — nadtlenku dwukumylu uzytych w stosunkach wagowych 4 :0,5 :1 :0,02r przy czym kalafonie najpierw rozpuszcza sie w zy¬ wicy poliestrowej zawierajacej rozpuszczony doda¬ tek inicjatora, wlewa do paku ogrzanego do tem¬ peratury 160°C i dokladnie miesza. Pozostale opera¬ cje technologiczne jak w przykladzie I.Przyklad IV. Do przygotowanego w mieszaly niku dwuzetowym zestawu rozdrobnionej miesza¬ niny koksu naftowego i sadzy lampowej o zawar¬ tosci popiolu okolo 1%, ogrzanego do temperatury 100°C, wprowadza sie lepiszcze w stosunku 4 :1 za¬ wierajace pak weglowy i zywice poliestrowa nie¬ nasycona, otrzymana z glikolu propylenowo-dwu- etylenowego i bezwodnika maleinowo-ftalowega oraz dodatek inicjatora — nadtlenku benzoilu uzy¬ tych w stosunkach wagowych 5:1:0,05, przy czym w zywicy rozpuszcza sie inicjator, wlewa do pakit ogrzanego do temperatury 120°C i dokladnie mie¬ sza. Pozostale operacje technologiczne jak w przy¬ kladzie I.Przyklad V. Do przygotowanego w mieszal¬ niku dwuzetowym zestawu rozdrobnionego koksu naftowego i (lub) grafitu sztucznego wzglednie na¬ turalnego o zawartosci popiolu okolo 1%, ogrzanego do temperatury 120°C, wprowadza sie lepiszcze w stosunku 4 :1 zawierajace pak weglowy i zywice- poliestrowa nienasycona, otrzymana z glikolu pro- pylenowo-dwuetylenowego i bezwodnika meleino- wo-ftalowego oraz dodatek inicjatora — wodoro- nadtlenku alkilowego uzytych w stosunkach wago¬ wych 3:2:0,1, przy czym w zywicy rozpuszcza sie* inicjator, wlewa do paku ogrzanego do temperatury- 160°C i dokladnie miesza. Pozostale operacje tech¬ nologiczne jak w przykladzie I. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania wyrobów z wegla i grafi¬ tu przez wymieszanie sproszkowanego wypelniacza weglowego z lepiszczem zywicznym, utwardzeniu' przez ogrzanie, prasowanie, wypalanie 1 grafitowa¬ nie w temperaturze 2200°—2800°C, inamienny tym,, ze do paku elektrodowego ogrzanego do tempera-W 5 tury 80°—200°C wprowadza sie 5—40% wagowych zywicy syntetycznej, korzystnie poliestrowej nie¬ nasyconej lub nasyconej i ewentualnie 0,1—2,0% wagowych inicjatora polimeryzacji ewentualnie 0,1—20% wagowych kalafonii w stanie stalym lub w postaci roztworu, po czym otrzymane lepiszcze miesza sie z weglowym wypelniaczem ogrzanym do temperatury 50°—12b°C, a nastepnie z otrzymanej masy weglowej formuje dowolne ksztaltki za po- 390 6 moca prasowania blokowego lub przelotowego, wy¬ pala i grafituje.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, te jako inicjatory polimeryzacji stosuje sie nadtlenki 5 lub wodoronadtlenki organiczne, korzystnie nad¬ tlenki benzoilu i nadtlenek dwukumylu lub nad¬ tlenki alkilowe, a jako wypelniacz weglowy sto¬ suje sie rozdrobnione koksy niskopopfolowe, sadze, antracyty oraz grafity sztuczne i naturalne. PL