SK289126B6

SK289126B6 - Carbon-graphite material and method of its preparation

Info

Publication number: SK289126B6
Application number: SK50070-2019A
Authority: SK
Inventors: Tomáš Kizek
Original assignee: TECHNIK Slovakia, s. r. o.
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2023-10-11
Also published as: SK500702019A3

Abstract

Carbon-graphite material intended mainly for the production of carbon contacts for electric current collectors is created by firing a mixture of filler and binder at high temperatures. The filler is in the amount of 50% to 95% by weight and contains at least one carbon powder raw material, and the binder is polyvinyl acetate in the amount of 5% to 50% by weight, wherein the polyvinyl acetate is added in the form of a polyvinyl acetate dispersion.

Description

Vynález sa týka uhlíkovo-grafitového materiálu používaného na výrobu uhlíkových kontaktov, ktoré môžu slúžiť aj ako zberače elektrického prúdu používané na prenos elektrickej energie (napr. uhlíkové kefy a zberače), a patrí do oblasti energetiky.The invention relates to carbon-graphite material used for the production of carbon contacts, which can also serve as current collectors used for the transmission of electrical energy (e.g. carbon brushes and collectors), and belongs to the field of energy.

Doterajší stav technikyCurrent state of the art

Doteraz sa pre uvedenú oblasť na výrobu uhlíkových kontaktov, ktoré môžu slúžiť aj ako zberače elektrického prúdu používané na prenos elektrickej energie (napr. uhlíkové kefy a zberače), používajú uhlíkovo-grafitové materiály obsahujúce plnivo - uhlíkové práškové suroviny a ako spojivo sa používa čiernouhoľná smola v množstve 10 - 30 % hmotnostných s prídavkom antracénového oleja na zníženie bodu mäknutia smoly. Z uhlíkových práškových surovín sa používa smolný koks v rôznych frakciách v množstve 20 - 50 % hmotnostných. Na vylepšenie fyzikálno-mechanických vlastností uhlíkovo-grafitového materiálu sa pridávajú sadze v množstve do 15 % hmotnostných a síra v množstve 1 - 5 % hmotnostných. Na zlepšenie klzných vlastností sa pridáva práškový grafit v množstve do 10 % hmotnostných.Until now, carbon-graphite materials containing filler - carbon powder raw materials are used for the above-mentioned area for the production of carbon contacts, which can also serve as electric current collectors used for the transmission of electric energy (e.g. carbon brushes and collectors) and coal tar is used as a binder in the amount of 10-30% by weight with the addition of anthracene oil to reduce the softening point of the pitch. From carbon powder raw materials, pitch coke is used in various fractions in the amount of 20-50% by weight. To improve the physical-mechanical properties of the carbon-graphite material, carbon black is added in the amount of up to 15% by weight and sulfur in the amount of 1-5% by weight. To improve sliding properties, powdered graphite is added in an amount of up to 10% by weight.

Materiál sa vyrába bežnou technológiou, ktorá je charakteristická pri výrobe uhlíkových materiálov a ktorá pozostáva z homogenizácie práškov za tepla, nasleduje miešanie s roztaveným spojivom. Zmes sa po vymiešaní skalandruje, zhomogenizuje za tepla do tvaru valcových výliskov a vylisuje na vytlačovacom lise alebo sa po vychladnutí pomelie a vylisuje do blokov. Výlisky sa vypaľujú pri teplote 800 °C až 1 300 °C. Základný materiál sa na použitie v rôznych podmienkach prevádzky impregnuje živicami, ako furylalkoholom, epoxidom alebo fenolformaldehydovým polykondenzátom - živicou. Pre náročnejšiu prevádzku sa materiál impregnuje kovmi, používa sa antimón alebo meď.The material is produced by a common technology that is characteristic of the production of carbon materials, which consists of homogenizing the powders under heat, followed by mixing with a molten binder. After mixing, the mixture is calendered, homogenized while warm into the shape of cylindrical compacts and pressed on an extrusion press or, after cooling, it is ground and pressed into blocks. The moldings are fired at a temperature of 800 °C to 1300 °C. The base material is impregnated with resins, such as furyl alcohol, epoxy or phenol-formaldehyde polycondensate - resin, for use in various operating conditions. For more demanding operation, the material is impregnated with metals, antimony or copper is used.

V patentovej prihláške SK 616-92 A3 je opísaný grafitový materiál na oceľové krúžky turbogenerátorov a elektrických motorov, ktorý obsahuje 65 až 80 % hmotn. prírodného grafitu, 1 až 5 % hmotn. umelého grafitu a 20 až 35 % čiernouhoľnej smoly. Nedostatkom tohto technického riešenia je použitie čiernouhoľnej smoly ako spojiva. Okrem toho dokument opisuje grafitový materiál a tento vynález sa týka uhlíkovo-grafitového materiálu.The patent application SK 616-92 A3 describes a graphite material for steel rings of turbogenerators and electric motors, which contains 65 to 80% by weight. of natural graphite, 1 to 5 wt.% artificial graphite and 20 to 35% coal tar. The drawback of this technical solution is the use of coal tar as a binder. Furthermore, the document describes a graphite material and the present invention relates to a carbon-graphite material.

Hlavnou nevýhodou doteraz vyrábaných uhlíkovo-grafitových materiálov je používanie roztavenej čiernouhoľnej smoly ako spojiva a používanie antracénového oleja, ktoré patria medzi karcinogénne látky. Nevýhodou je tiež používanie síry. Navyše takto vyrobené zberače majú nízku životnosť, často dochádza k ich nadmernému opotrebeniu alebo mechanickému poškodeniu.The main disadvantage of the carbon-graphite materials produced so far is the use of molten coal tar as a binder and the use of anthracene oil, which are carcinogenic substances. The use of sulfur is also a disadvantage. In addition, the collectors produced in this way have a short service life, they are often subject to excessive wear or mechanical damage.

Patent SK 283093 opisuje grafitový materiál na uhlíkové kefy univerzálnych motorov, ktorý je vytvorený zmiešaním základných surovín obsahujúcich 60 až 70 % hmotn. prírodného grafitu, 7 až 15 % hmotn. umelého grafitu, 20 až 25 % hmotn. fenolformaldehydovej živice a 0,5 až 3 % hmotn. stearanu zinočnatého.Patent SK 283093 describes graphite material for carbon brushes of universal motors, which is created by mixing basic raw materials containing 60 to 70% by weight. of natural graphite, 7 to 15 wt.% artificial graphite, 20 to 25 wt.% phenol-formaldehyde resin and 0.5 to 3 wt.% zinc stearate.

EP 1652877 B1 opisuje teleso z klzného materiálu z grafitu a spojiva zo syntetickej živice odolnej proti oteru, ktoré dodatočne obsahuje uhlíkové plnivo a obsahuje minimálne jedno spojivo zo skupiny tvorenej fenolovými živicami, furánovými živicami, epoxidovými živicami, polyetylénsulfidovými živicami, živicami esterov kyanátov.EP 1652877 B1 describes a body of sliding material made of graphite and a binder of abrasion-resistant synthetic resin, which additionally contains a carbon filler and contains at least one binder from the group consisting of phenolic resins, furan resins, epoxy resins, polyethylene sulfide resins, cyanate ester resins.

Všetky tri citované patentové spisy opisujú grafitové materiály. Grafitové materiály sú mäkšie, majú nižší elektrický odpor, nižší koeficient trenia na rozdiel od uhlíkovo-grafitových materiálov, ktoré sú tvrdšie, majú vyšší koeficient trenia, vyšší merný elektrický odpor a z toho vyplýva ich následné použitie v priemysle.All three cited patent documents describe graphite materials. Graphite materials are softer, have a lower electrical resistance, a lower coefficient of friction in contrast to carbon-graphite materials, which are harder, have a higher coefficient of friction, a higher specific electrical resistance, and hence their subsequent use in industry.

Pri grafitových materiáloch spájaných živicami sa východiskové suroviny vytvrdzujú, t. j. zohrievajú na teplotu, ktorá leží nad oblasťou topenia syntetickej živice použitej ako spojivo a vytvrdzovaním prichádza k zosieťovaniu materiálu.In the case of graphite materials bonded with resins, the raw materials are hardened, i.e. j. they are heated to a temperature that is above the melting point of the synthetic resin used as a binder, and the material becomes cross-linked as it hardens.

Pri uhlíkovo-grafitových materiáloch sa východiskové suroviny vypaľujú pri vysokých teplotách, kedy spojivo prechádza do koksovej fázy a následne sa môže materiál ďalej vypaľovať, až dochádza k zmene koksovej štruktúry na grafitickú.In the case of carbon-graphite materials, the starting raw materials are fired at high temperatures, when the binder passes into the coke phase, and subsequently the material can be further fired until the coke structure changes to a graphitic one.

V prípade použitia syntetických živíc na účely výroby uhlíkovo-grafitových materiálov pri následnom vypálení syntetickej živice tieto postupne skoksovatejú, koksový zvyšok je nízky, čím vznikajú v materiáli nežiaduce póry vo väčšom množstve, ako je požadované pre aplikácie s uhlíkovo-grafitovými materiálmi. Z toho dôvodu sú živice opísané v EP 1652877 na výrobu uhlíkovo-grafitových materiálov nevhodné, a preto sa naďalej používa ako spojivo pri uhlíkovo-grafitových materiáloch čiernouhoľná smola.In the case of using synthetic resins for the production of carbon-graphite materials, during the subsequent firing of the synthetic resin, these gradually jump, the coke residue is low, which creates unwanted pores in the material in a larger quantity than is required for applications with carbon-graphite materials. For this reason, the resins described in EP 1652877 are unsuitable for the production of carbon-graphite materials, and therefore black coal pitch continues to be used as a binder for carbon-graphite materials.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje uhlíkovo-grafitový materiál vyrobený vypálením zmesi plniva a spojiva pri vysokých teplotách podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že zmes obsahuje plnivo v množstve 50 % až 95 % hmotnostných. Plnivo obsahuje aspoň jednu uhlíkovú práškovú surovinu vybranú zo skupiny smolný koks, sadze, grafit a mletá extrudovaná elektróda. Obsah spojiva v zmesi je v množstve 5 - 50 % hmotnostných a spojivom je polyvinylacetát. Polyvinylacetát je pridávaný do zmesi vo forme polyvinylacetátovej disperzie.The aforementioned shortcomings are largely eliminated by the carbon-graphite material produced by firing a mixture of filler and binder at high temperatures according to the present invention, the essence of which is that the mixture contains filler in the amount of 50% to 95% by weight. The filler contains at least one carbon powder raw material selected from the group pitch coke, carbon black, graphite and ground extruded electrode. The binder content in the mixture is 5-50% by weight and the binder is polyvinyl acetate. Polyvinyl acetate is added to the mixture in the form of a polyvinyl acetate dispersion.

Namiesto doteraz používanej čiernouhoľnej smoly ako spojiva je v predkladanom vynáleze použitý ako spojivo polyvinylacetát vo forme polyvinylacetátovej disperzie na vodnej báze, t. j. zmes na vypálenie pozostávajúca z plniva a spojiva, ktorým je polyvinylacetátová disperzia, sa získa odparením vody z disperzie. Výhodou tohto emulzného systému je, že je netoxický, nehorľavý, nevýbušný, hygienicky a zdravotne vyhovujúci a biologicky odbúrateľný.Instead of the previously used coal tar as a binder, polyvinyl acetate is used as a binder in the present invention in the form of a polyvinyl acetate dispersion on a water base, i.e. j. a firing mixture consisting of a filler and a binder, which is a polyvinyl acetate dispersion, is obtained by evaporating the water from the dispersion. The advantage of this emulsion system is that it is non-toxic, non-flammable, non-explosive, hygienic and health-friendly and biodegradable.

Náhradou čiernouhoľnej smoly za polyvinylacetátovú disperziu sa zlepšujú spracovateľské vlastnosti uhlíkovo-grafitových materiálov. Tiež odpadá nahrievanie čiernouhoľnej smoly na vysokú teplotu, čím nedochádza k úniku karcinogénnych látok, nakoľko v prípade použitia polyvinylacetátovej disperzie stačí nižšia teplota na spracovanie. Toto plne korešponduje s trendmi ekológie výroby a znižovania jej energetickej náročnosti.By substituting coal tar for polyvinyl acetate dispersion, the processing properties of carbon-graphite materials are improved. There is also no need to heat the coal tar to a high temperature, which prevents the leakage of carcinogenic substances, since a lower temperature is sufficient for processing when using a polyvinyl acetate dispersion. This fully corresponds with the trends of ecology of production and reduction of its energy intensity.

Takto vyrobené uhlíkovo-grafitové materiály pre zberače elektrického prúdu sa vyznačujú dobrými fyzikálno-mechanickými a klznými vlastnosťami, opotrebenie majú porovnateľné s pôvodným materiálom na báze smoly, dokonca i menšie.Carbon-graphite materials for electric current collectors produced in this way are characterized by good physical-mechanical and sliding properties, their wear is comparable to the original resin-based material, even less.

Je výhodné, ak zmes plniva a spojiva je doplnená aspoň jednou prídavnou látkou, ktorá je vybraná zo skupiny fenolformaldehydový polykondenzát, stearan zinočnatý, celulózové vlákna, sírnik molybdeničitý a prášková meď.It is advantageous if the mixture of filler and binder is supplemented with at least one additive which is selected from the group of phenol formaldehyde polycondensate, zinc stearate, cellulose fibers, molybdenum disulfide and powdered copper.

Na vylepšenie fyzikálno-mechanických vlastností uhlíkovo-grafitových materiálov môžu byť do zmesi plniva a spojiva pridané celulózové vlákna v množstve až do 3 % hmotnostných. Celulózové vlákna patria do skupiny prírodných materiálov, ktoré pochádzajú z dreva alebo z rastlín. Vyrobené sú chemickým a mechanickým spracovaním dreva. Sú šetrné k životnému prostrediu a neškodné pre zdravie človeka.To improve the physical-mechanical properties of carbon-graphite materials, cellulose fibers can be added to the mixture of filler and binder in an amount of up to 3% by weight. Cellulose fibers belong to the group of natural materials that come from wood or plants. They are made by chemical and mechanical processing of wood. They are environmentally friendly and harmless to human health.

Na vylepšenie fyzikálno-mechanických vlastností uhlíkovo-grafitových materiálov môže byť do zmesi plniva a spojiva pridaný fenolformaldehydový polykondenzát v množstve až do 12 % hmotnostných.To improve the physical-mechanical properties of carbon-graphite materials, phenol-formaldehyde polycondensate can be added to the mixture of filler and binder in an amount of up to 12% by weight.

Na vylepšenie fyzikálno-mechanických vlastností uhlíkovo-grafitových materiálov môže byť do zmesi plniva a spojiva pridaný stearan zinočnatý v množstve až do 3 % hmotnostných.To improve the physical-mechanical properties of carbon-graphite materials, zinc stearate can be added to the mixture of filler and binder in an amount of up to 3% by weight.

Na vylepšenie fyzikálno-mechanických vlastností uhlíkovo-grafitových materiálov môže byť do zmesi plniva a spojiva pridaný sírnik molybdeničitý v množstve až do 4 % hmotnostných.To improve the physical-mechanical properties of carbon-graphite materials, molybdenum disulfide can be added to the mixture of filler and binder in an amount of up to 4% by weight.

Na vylepšenie elektrických vlastností uhlíkovo-grafitových materiálov môže byť do zmesi plniva a spojiva pridaná prášková meď v množstve až do 60 % hmotnostných.To improve the electrical properties of carbon-graphite materials, powdered copper can be added to the mixture of filler and binder in an amount of up to 60% by weight.

Plnivo môže byť aj zmes uhlíkových práškových surovín obsahujúca aspoň dve uhlíkové práškové suroviny vybrané zo skupiny smolný koks, sadze, grafit a mletá extrudovaná elektróda. V zmesi uhlíkových práškových surovín môže byť smolný koks v množstve do 65 % hmotnostných, sadze v množstve do 15 % hmotnostných, grafit v množstve do 88 % hmotnostných, mletá extrudovaná elektróda v množstve do 70 % hmotnostných.The filler can also be a mixture of carbon powder raw materials containing at least two carbon powder raw materials selected from the group pitch coke, carbon black, graphite and ground extruded electrode. The mixture of carbon powder raw materials can contain pitch coke in an amount of up to 65% by weight, carbon black in an amount of up to 15% by weight, graphite in an amount of up to 88% by weight, ground extruded electrode in an amount of up to 70% by weight.

Uhlíkovo-grafitový materiál na účely použitia ako zberač elektrického prúdu sa môže ešte impregnovať fenolformaldehydovým polykondenzátom - živicou z dôvodu vylepšenia fyzikálno-mechanických vlastností.Carbon-graphite material for the purpose of use as an electric current collector can also be impregnated with phenol-formaldehyde polycondensate - resin in order to improve the physical-mechanical properties.

Výhody dosahované použitím polyvinylacetátu vo forme polyvinylacetátovej disperzie ako spojiva pri výrobe uhlíkovo-grafitových materiálov oproti čiernouhoľnej smole a syntetickej živice sú:The advantages achieved by using polyvinyl acetate in the form of polyvinyl acetate dispersion as a binder in the production of carbon-graphite materials compared to coal tar and synthetic resin are:

- zvýšenie ekológie výroby odstránením karcinogénnych látok,- increasing the ecology of production by removing carcinogenic substances,

- zníženie energetickej náročnosti pri príprave zmesi spojiva a plniva,- reduction of energy requirements when preparing a mixture of binder and filler,

- zlepšenie spracovateľských vlastností uhlíkovo-grafitového materiálu pri spracovaní pred vypálením, čoho efektom je nižšie opotrebenie pracovných nástrojov,- improvement of the processing properties of the carbon-graphite material during processing before firing, which results in lower wear of work tools,

- uhlíkovo-grafitové materiály majú dobré fyzikálno-mechanické a klzné vlastnosti, opotrebenie majú porovnateľné s materiálom na báze smoly, dokonca až menšie.- carbon-graphite materials have good physical-mechanical and sliding properties, their wear is comparable to resin-based materials, even less.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of implementation of the invention

Príklad 1Example 1

Je vyrobený uhlíkovo-grafitový materiál podľa tohto vynálezu, ktorý je určený na použitie ako zberač elektrického prúdu.A carbon-graphite material according to the present invention is produced, which is intended for use as an electric current collector.

Pripraví sa zmes uhlíkových práškových surovín, spojiva a prídavných látok pozostávajúca z nasledujúcich zložiek:A mixture of carbon powder raw materials, binder and additives is prepared, consisting of the following components:

1. Uhlíkové práškové suroviny v množstve 59,76 % hmotnostných, a to:1. Carbon powder raw materials in the amount of 59.76% by weight, namely:

- smolný koks v množstve 45,98 % hmotnostných, z toho frakcia 60/60 v množstve 31,21 % hmotnostných, frakcia 5/60 v množstve 14,77 % hmotnostných,- pitch coke in the amount of 45.98% by weight, of which fraction 60/60 in the amount of 31.21% by weight, fraction 5/60 in the amount of 14.77% by weight,

- sadze v množstve 9,21 % hmotnostných, z toho lampové sadze (absorpcia DBP 117 ml/100 g, merný povrch 29 m²/g, zrno 95 nm, sypná hmotnosť 200 g/l) v množstve 7,66 % hmotnostných, retortové sadze (merný povrch 36 m²/g, absorpcia DBP 90 ml/100 g, sypná hmotnosť 425 kg/m³) v množstve 1,55 % hmotnostných,- soot in the amount of 9.21% by weight, of which lamp soot (absorption DBP 117 ml/100 g, specific surface area 29 m ² /g, grain 95 nm, bulk weight 200 g/l) in the amount of 7.66% by weight, retort carbon black (specific surface area 36 m ² /g, DBP absorption 90 ml/100 g, bulk weight 425 kg/m ³ ) in the amount of 1.55% by weight,

- grafit (obsah uhlíka 88 - 90 %, obsah popola 12 - 10 % s veľkosťou zrna do 0,1mm) v množstve 4,57 % hmotnostných,- graphite (carbon content 88-90%, ash content 12-10% with grain size up to 0.1mm) in the amount of 4.57% by weight,

2. spojivo - polyvinylacetát v množstve 34,61 hmotnostných vo forme polyvinylacetátovej disperzie,2. binder - polyvinyl acetate in the amount of 34.61 by weight in the form of polyvinyl acetate dispersion,

3. prídavné látky, a to:3. additives, namely:

- fenolformaldehydový polykondenzát práškový v množstve 4,33 % hmotnostných,- phenol formaldehyde polycondensate powder in the amount of 4.33% by weight,

- stearan zinočnatý v množstve 0,43 % hmotnostných,- zinc stearate in the amount of 0.43% by weight,

- celulózové vlákna 150 - 300 pm v množstve 0,87 %.- cellulose fibers 150-300 pm in the amount of 0.87%.

Jednotlivé uhlíkové práškové suroviny v zmesi uhlíkových práškových surovín sa nachádzajú v nasledujúcich množstvách:The individual carbon powder raw materials in the mixture of carbon powder raw materials are found in the following amounts:

- smolný koks v množstve 76,94 % hmotnostných,- pitch coke in the amount of 76.94% by weight,

- sadze v množstve 15,41 % hmotnostných,- carbon black in the amount of 15.41% by weight,

- grafit v množstve 7,65 % hmotnostných.- graphite in the amount of 7.65% by weight.

Vymiešajú sa všetky suroviny, ktoré sú v práškovej forme za studena v ramenovej miešačke, typ MV-6, 60 ot./min. počas 30 min.All raw materials, which are in powder form, are mixed cold in a shoulder mixer, type MV-6, 60 rpm. during 30 min.

Pripraví sa polyvinylacetátová disperzia, a to zmiešaním polyvinylacetátu s rovnakým množstvom vody a disperzia sa zmieša s prídavnou látkou, ktorá nie je v práškovej forme, v tomto prípade celulózové vlákna.A polyvinyl acetate dispersion is prepared by mixing polyvinyl acetate with an equal amount of water and mixing the dispersion with an additive that is not in powder form, in this case cellulose fibers.

Spojivo vo forme polyvinylacetátovej disperzie zmiešané s celulózovými vláknami sa pridá do vymiešaných práškových surovín a táto zmes sa mieša za neustáleho vyhrievania v ramenovej miešačke, typ MV-6, 60 ot./min. pri teplote 130 °C až do odparenia vody, čím vznikne požadovaná zmes na výrobu uhlíkovo-grafitového materiálu pripravená na vypálenie v zložení:A binder in the form of a polyvinyl acetate dispersion mixed with cellulose fibers is added to the mixed powder raw materials and this mixture is mixed with constant heating in a shoulder mixer, type MV-6, 60 rpm. at a temperature of 130 °C until the water evaporates, resulting in the required mixture for the production of carbon-graphite material ready for firing in the composition:

• uhlíkové práškové suroviny v množstve 59,76 % hmotnostných, • spojivo - polyvinylacetát v množstve 34,61 % hmotnostných, • prídavné látky:• carbon powder raw materials in the amount of 59.76% by weight, • binder - polyvinyl acetate in the amount of 34.61% by weight, • additives:

- celulózové vlákna v množstve 0,87 %.- cellulose fibers in the amount of 0.87%.

Zmes sa vyberie z miešačky a prepustí cez hydraulický vulkanizačný lis - dvojvalec, 450 x 1 000 mm frikčný kalander, vyhriaty na 130 °C.The mixture is removed from the mixer and passed through a hydraulic vulcanizing press - a double cylinder, 450 x 1,000 mm friction calender, heated to 130 °C.

Zmes sa zhomogenizuje do valcových výliskov a vylisuje na vytlačovacom lise, typ HPST-HE 500, pri teplote 125 °C.The mixture is homogenized into cylindrical molds and pressed on an extrusion press, type HPST-HE 500, at a temperature of 125 °C.

Vylisovaná zmes sa vypáli v elektrickej peci, typ RT 600/1200, pri teplote 1 000 °C počas 146,5 hod. Stúpanie teploty do 80 °C prebieha po 10 °C za hodinu, od 80 °C až do 450 °C stúpa o 4 °C/hod., od 450 °C až 550 °C stúpa o 5 °C/hod., od 550 °C až 700 °C stúpa po 15 °C/hod. a od 700 - 1 000 °C stúpa po 25 °C/hod., výdrž 6 hodín.The pressed mixture is fired in an electric furnace, type RT 600/1200, at a temperature of 1,000 °C for 146.5 hours. The temperature rises to 80 °C at 10 °C per hour, from 80 °C to 450 °C it rises by 4 °C/hour, from 450 °C to 550 °C it rises by 5 °C/hour, from 550 °C to 700 °C rises at 15 °C/hour. and from 700 - 1,000 °C rises at 25 °C/hour, duration 6 hours.

Takto získaný uhlíkovo-grafitový materiál na účely použitia ako zberač elektrického prúdu sa impregnuje fenolformaldehydovým polykondenzátom - živicou počas 30 min., následne sa vytvrdzuje pri teplote 180 °C.The carbon-graphite material obtained in this way for the purpose of use as an electric current collector is impregnated with phenol-formaldehyde polycondensate - resin for 30 minutes, then it is cured at a temperature of 180 °C.

Uhlíkovo-grafitové materiály používané ako zberače elektrického prúdu (šmyky) z trolejového vedenia musia mať určité mechanické a elektrické vlastnosti, ktoré sú predpokladom dobrých prevádzkových vlastností.Carbon-graphite materials used as electric current collectors (shears) from catenary lines must have certain mechanical and electrical properties, which are prerequisites for good operational properties.

Najdôležitejšie parametre sú:The most important parameters are:

1. Merný elektrický odpor (μΩm)1. Specific electrical resistance (μΩm)

Vzhľadom na čo najnižšie tepelné straty by hodnota merného elektrického odporu mala byť čo najnižšia a typicky (pri kovom neimpregnovaných šmykoch) nepresahuje hodnotu 50 pΩm.Due to the lowest possible heat losses, the value of the specific electrical resistance should be as low as possible and typically (for non-metal-impregnated slips) does not exceed the value of 50 pΩm.

Merný elektrický odpor uhlíkovo-grafitového materiálu podľa tohto príkladu uskutočnenia je 42 pΩm. Po impregnácii materiálu fenolformaldehydovým polykondenzátom je nameraná hodnota 41 μΩm. Referenčná vzorka materiálu na báze čiernouhoľnej smoly má merný elektrický odpor 39 μΩm. Možno skonštatovať, že ide o porovnateľné hodnoty.The specific electrical resistance of the carbon-graphite material according to this embodiment is 42 pΩm. After impregnation of the material with phenol-formaldehyde polycondensate, the measured value is 41 μΩm. The reference sample of the material based on coal tar has a specific electrical resistance of 39 μΩm. It can be concluded that these are comparable values.

2. Tvrdosť podľa Rockwella HRB 5/100 meraná použitím guľôčky s priemerom 5 mm a prítlačnou silou 1 000 N (100 kg)2. Rockwell hardness HRB 5/100 measured using a ball with a diameter of 5 mm and a pressing force of 1000 N (100 kg)

Hodnota tvrdosti definuje mechanickú odolnosť materiálu. Pri prevádzke uhlíkových zberačov dochádza k značnému mechanickému namáhaniu vplyvom prítlaku zberača na trolejový drôt (typicky cca 100 N), hlavne na kríženiach trolejových vedení dochádza k mechanickým nárazom. Materiál musí byť dostatočne tvrdý, aby odolal uvedenému mechanickému zaťaženiu. Tvrdosť uhlíkového materiálu použitého ako zberač by mala presahovať hodnotu 80 HRB 5/100.The hardness value defines the mechanical resistance of the material. During the operation of carbon pantographs, considerable mechanical stress occurs due to the contact pressure of the pantograph on the catenary wire (typically approx. 100 N), mainly mechanical shocks occur at crossings of catenary lines. The material must be hard enough to withstand the mentioned mechanical load. The hardness of the carbon material used as collector should exceed 80 HRB 5/100.

Tvrdosť uhlíkovo-grafitového materiálu podľa tohto príkladu uskutočnenia po impregnácii materiálu fenolformaldehydovým polykondenzátom je 106 HRB 5/100. Referenčná vzorka materiálu na báze čiernouhoľnej smoly má tvrdosť 103 HRB 5/100. Možno skonštatovať, že ide o porovnateľné hodnoty.The hardness of the carbon-graphite material according to this embodiment after impregnation of the material with phenol-formaldehyde polycondensate is 106 HRB 5/100. The reference sample of the material based on coal tar has a hardness of 103 HRB 5/100. It can be concluded that these are comparable values.

3. Pevnosť v ohybe (MPa)3. Bending strength (MPa)

Je to maximálne zaťaženie vedúce k porušeniu materiálu. Hodnota definuje mechanickú odolnosť materiálu pri namáhaní ohybom. Pevnosť v ohybe uhlíkového materiálu použitého ako zberač by mala presahovať hodnotu 25 MPa.It is the maximum load leading to failure of the material. The value defines the mechanical resistance of the material under bending stress. The bending strength of the carbon material used as a collector should exceed 25 MPa.

Pevnosť v ohybe uhlíkovo-grafitového materiálu podľa tohto príkladu uskutočnenia je 26,2 MPa. Po impregnácii materiálu fenolformaldehydovým polykondenzátom je nameraná hodnota 48,0 MPa. Referenčná vzorka materiálu na báze čiernouhoľnej smoly má pevnosť v ohybe 29,0 MPa. Možno skonštatovať, že ide o porovnateľné hodnoty.The bending strength of the carbon-graphite material according to this embodiment is 26.2 MPa. After impregnation of the material with phenol-formaldehyde polycondensate, the measured value is 48.0 MPa. The reference sample of material based on coal tar has a bending strength of 29.0 MPa. It can be concluded that these are comparable values.

4. Opotrebenie šmyku (mm/10 000 km)4. Skid wear (mm/10,000 km)

Skúška bola vykonaná na skúšobnom zariadení obežné koleso s priemerom 1 m s trolejovým drôtom na vzorke uhlíkového šmyku s rozmerom 27 x 18 x 100 mm (šírka x výška x dĺžka). Podmienky skúšky:The test was carried out on a 1 m diameter impeller test rig with catenary wire on a carbon shear sample with dimensions of 27 x 18 x 100 mm (width x height x length). Exam conditions:

Obvodová rýchlosť otáčania kolesa s trolejovým drôtom ...............100 km/hCircumferential speed of rotation of the wheel with the catenary wire ...............100 km/h

Prítlačná sila šmyku na trolejový drôt..............................................80 NShear compressive force on catenary wire................................................. ..80 N

Dynamický posuv .............................................................................70 mm/0,05 m/sDynamic feed ................................................... .............................70 mm/0.05 m/s

Prúd do šmyku .................................................................................100 A DCShear current .............................................. ...................................100 A DC

Trvanie skúšky (priebeh) ..................................................................400 kmExam duration (progress) ............................................... .....................400 km

Počas skúšky sa zaznamenáva aj prúd hnacieho motora, ktorý je úmerný koeficientu trenia medzi uhlíkovým šmykom a trolejovým drôtom.During the test, the drive motor current is also recorded, which is proportional to the coefficient of friction between the carbon slip and the catenary wire.

Opotrebenie šmyku uhlíkovo-grafitového materiálu podľa tohto príkladu uskutočnenia je 0,75 mm/10 000 km (zmenšenie výšky vzorky). Po impregnácii materiálu fenolformaldehydovým polykondenzátom je nameraná hodnota mm/10 000 km. Referenčná vzorka materiálu na báze čiernouhoľnej smoly má opotrebenie šmyku 4,0 mm/10 000 km. Možno skonštatovať, že opotrebenie šmyku je pri materiáli podľa tohto vynálezu menšie.The shear wear of the carbon-graphite material according to this embodiment is 0.75 mm/10,000 km (decrease in sample height). After impregnation of the material with phenol formaldehyde polycondensate, the measured value is mm/10,000 km. The reference sample of the coal tar-based material has a shear wear of 4.0 mm/10,000 km. It can be concluded that the shear wear is smaller with the material according to this invention.

5. Vnútorná štruktúra šmyku5. Internal structure of shear

Vzhľadom na charakter prevádzky uhlíkového šmyku, že počas prevádzky dochádza k jeho opotrebovaniu (zmenšovaniu výšky šmyku) v dôsledku oteru s trolejovým drôtom a prenosu elektrického prúdu z trolejového drôtu na uhlíkový šmyk, je potrebné, aby štruktúra materiálu uhlíkového šmyku bola rovnaká v celom objeme. Je žiaduce, aby vnútorné praskliny (ktoré sa vyskytujú v dôsledku použitej technológie pri výrobe uhlíkového šmyku) boli minimalizované.Due to the nature of the operation of the carbon skid, that during operation it wears out (reduction of the height of the skid) due to friction with the catenary wire and the transfer of electric current from the catenary wire to the carbon skid, it is necessary that the structure of the material of the carbon skid be the same throughout the volume. It is desirable that internal cracks (which occur due to the technology used in the production of carbon shear) are minimized.

Uhlíkový materiál pre šmyk vyrobený technológiou s použitím spojiva polyvinylacetátu podľa tohto príkladu uskutočnenia dosahuje požadované parametre. Nižšia je len tvrdosť (59 HRB5/100). Po impregnácii fenolformaldehydovým polykondenzátom má materiál porovnateľnú tvrdosť, vyššiu pevnosť v ohybe a nižšie opotrebenie ako materiály vyrobené technológiou s použitím smoly ako spojiva.Carbon material for skid produced by technology using polyvinyl acetate binder according to this embodiment achieves the required parameters. Only the hardness is lower (59 HRB5/100). After impregnation with phenolformaldehyde polycondensate, the material has comparable hardness, higher bending strength and lower wear than materials produced by technology using pitch as a binder.

Šmyky z materiálu boli overené v skúšobnej prevádzke na zberačoch trolejbusov v DP Banská Bystrica. Dosahované životnosti boli od 488 do 1 337 km a sú porovnateľné s bežne používaným šmykom.Slips from the material were verified in a test run on trolley bus collectors in DP Banská Bystrica. The service life achieved was from 488 to 1,337 km and is comparable to the commonly used skid.

Príklad 2Example 2

1. Uhlíkové práškové suroviny v množstve 62,73 % hmotnostných, a to:1. Carbon powder raw materials in the amount of 62.73% by weight, namely:

- smolný koks v množstve 48,3 % hmotnostných, z toho frakcia 60/60 v množstve 32,80 % hmotnostných, frakcia 5/60 v množstve 15,50 % hmotnostných,- pitch coke in the amount of 48.3% by weight, of which fraction 60/60 in the amount of 32.80% by weight, fraction 5/60 in the amount of 15.50% by weight,

- sadze v množstve 9,63 % hmotnostných, z toho lampové sadze (absorpcia DBP 117 ml/100 g, merný povrch 29 m²/g, zrno 95 nm, sypná hmotnosť 200 g/l) v množstve 8,02 % hmotnostných, retortové sadze (merný povrch 36 m²/g, absorpcia DBP 90 ml/100 g, sypná hmotnosť 425 kg/m³) v množstve 1,61 % hmotnostných,- soot in the amount of 9.63% by weight, of which lamp soot (absorption DBP 117 ml/100 g, specific surface area 29 m ² /g, grain 95 nm, bulk weight 200 g/l) in the amount of 8.02% by weight, retort carbon black (specific surface area 36 m ² /g, DBP absorption 90 ml/100 g, bulk weight 425 kg/m ³ ) in the amount of 1.61% by weight,

- grafit (obsah uhlíka 88 - 90 %, obsah popola 12 - 10 % s veľkosťou zrna do 0,1 mm) v množstve 4,80 % hmotnostných,- graphite (carbon content 88-90%, ash content 12-10% with grain size up to 0.1 mm) in the amount of 4.80% by weight,

2. spojivo - polyvinylacetát v množstve 36,36 % hmotnostných vo forme polyvinylacetátovej disperzie,2. binder - polyvinyl acetate in the amount of 36.36% by weight in the form of polyvinyl acetate dispersion,

3. prídavné látky, a to:3. additives, namely:

- celulózové vlákna 150 - 300 pm v množstve 0,91 %.- cellulose fibers 150-300 pm in the amount of 0.91%.

- smolný koks v množstve 77,00 % hmotnostných,- pitch coke in the amount of 77.00% by weight,

- sadze v množstve 15,35 % hmotnostných,- carbon black in the amount of 15.35% by weight,

Spôsob prípravy je zhodný so spôsobom uvedeným v príklade 1.The method of preparation is identical to the method given in example 1.

Po odparení vody dodanej polyvinylacetátovou disperziou vznikne požadovaná zmes na výrobu uhlíkovo-grafitového materiálu pripravená na vypálenie v zložení:After evaporation of the water supplied by the polyvinyl acetate dispersion, the desired mixture for the production of carbon-graphite material is created, ready for firing, with the following composition:

- uhlíkové práškové suroviny v množstve 62,73 % hmotnostných,- carbon powder raw materials in the amount of 62.73% by weight,

- spojivo - polyvinylacetát v množstve 36,36 % hmotnostných,- binder - polyvinyl acetate in the amount of 36.36% by weight,

- prídavné látky - celulózové vlákna v množstve 0,91 %.- additives - cellulose fibers in the amount of 0.91%.

Ďalší postup je zhodný s postupom ako v príklade uskutočnenia 1.The next procedure is the same as in the example of embodiment 1.

Príklad 3Example 3

1. Uhlíkové práškové suroviny v množstve 60,70 % hmotnostných, a to:1. Carbon powder raw materials in the amount of 60.70% by weight, namely:

- smolný koks v množstve 46,70 % hmotnostných, z toho frakcia 60/60 v množstve 31,70 % hmotnostných, frakcia 5/60 v množstve 15,00 % hmotnostných,- pitch coke in the amount of 46.70% by weight, of which fraction 60/60 in the amount of 31.70% by weight, fraction 5/60 in the amount of 15.00% by weight,

- sadze v množstve 9,35 % hmotnostných, z toho lampové sadze (absorpcia DBP 117 ml/100 g, merný povrch 29 m²/g, zrno 95 nm, sypná hmotnosť 200 g/l) v množstve 7,78 % hmotnostných, retortové sadze (merný povrch 36m²/g, absorpcia DBP 90 ml/100 g, sypná hmotnosť 425 kg/m³) v množstve 1,57 % hmotnostných,- soot in the amount of 9.35% by weight, of which lamp soot (absorption DBP 117 ml/100 g, specific surface area 29 m ² /g, grain 95 nm, bulk weight 200 g/l) in the amount of 7.78% by weight, retort carbon black (specific surface area 36 m ² /g, DBP absorption 90 ml/100 g, bulk weight 425 kg/m ³ ) in the amount of 1.57% by weight,

- grafit (obsah uhlíka 88 - 90 %, obsah popola 12 - 10 % s veľkosťou zrna do 0,1 mm) v množstve 4,65 % hmotnostných,- graphite (carbon content 88-90%, ash content 12-10% with grain size up to 0.1 mm) in the amount of 4.65% by weight,

2. spojivo - polyvinylacetát v množstve 35,15 % hmotnostných vo forme polyvinylacetátovej disperzie,2. binder - polyvinyl acetate in the amount of 35.15% by weight in the form of polyvinyl acetate dispersion,

3. prídavné látky v množstve 4,15 % hmotnostných, a to:3. additives in the amount of 4.15% by weight, namely:

- fenolformaldehydový práškový polykondenzát v množstve 2,95 % hmotnostných,- phenol formaldehyde powder polycondensate in the amount of 2.95% by weight,

- stearan zinočnatý v množstve 0,32 % hmotnostných,- zinc stearate in the amount of 0.32% by weight,

- celulózové vlákna 150 - 300 pm v množstve 0,88 %.- cellulose fibers 150-300 pm in the amount of 0.88%.

- sadze v množstve 15,40 % hmotnostných,- carbon black in the amount of 15.40% by weight,

- grafit v množstve 7,66 % hmotnostných.- graphite in the amount of 7.66% by weight.

Po odparení vody dodanej polyvinylacetátovou disperziou vznikne požadovaná zmes na výrobu uhlíkovo-grafitového materiálu v zložení:After evaporation of the water supplied by the polyvinyl acetate dispersion, the required mixture for the production of carbon-graphite material is formed, with the following composition:

- uhlíkové práškové suroviny v množstve 60,70 % hmotnostných,- carbon powder raw materials in the amount of 60.70% by weight,

- spojivo - polyvinylacetát v množstve 35,15 % hmotnostných,- binder - polyvinyl acetate in the amount of 35.15% by weight,

- prídavné látky v množstve 4,15 %.- additives in the amount of 4.15%.

Príklad 4Example 4

1. Uhlíkové práškové suroviny v množstve 60,40 % hmotnostných, a to:1. Carbon powder raw materials in the amount of 60.40% by weight, namely:

- smolný koks v množstve 46,47 % hmotnostných, z toho frakcia 60/60 v množstve 31,54 % hmotnostných, frakcia 5/60 v množstve 14,93 % hmotnostných,- pitch coke in the amount of 46.47% by weight, of which fraction 60/60 in the amount of 31.54% by weight, fraction 5/60 in the amount of 14.93% by weight,

- sadze v množstve 9,31 % hmotnostných, z toho lampové sadze (absorpcia DBP 117 ml/100 g, merný povrch 29 m²/g, zrno 95 nm, sypná hmotnosť 200 g/l) v množstve 7,75 % hmotnostných, retortové sadze (merný povrch 36 m²/g, absorpcia DBP 90 ml/100 g, sypná hmotnosť 425 kg/m³) v množstve 1,56 % hmotnostných,- soot in the amount of 9.31% by weight, of which lamp soot (absorption DBP 117 ml/100 g, specific surface area 29 m ² /g, grain 95 nm, bulk weight 200 g/l) in the amount of 7.75% by weight, retort carbon black (specific surface area 36 m ² /g, DBP absorption 90 ml/100 g, bulk weight 425 kg/m ³ ) in the amount of 1.56% by weight,

- grafit (obsah uhlíka 88 - 90 %, obsah popola 12 - 10 % s veľkosťou zrna do 0,1 mm) v množstve 4,62 % hmotnostných,- graphite (carbon content 88-90%, ash content 12-10% with grain size up to 0.1 mm) in the amount of 4.62% by weight,

2. spojivo - polyvinylacetát v množstve 38,73 % hmotnostných vo forme polyvinylacetátovej disperzie,2. binder - polyvinyl acetate in the amount of 38.73% by weight in the form of polyvinyl acetate dispersion,

3. prídavné látky, a to:3. additives, namely:

- uhlíkové práškové suroviny v množstve 60,40 % hmotnostných,- carbon powder raw materials in the amount of 60.40% by weight,

- spojivo - polyvinylacetát v množstve 38,73 % hmotnostných,- binder - polyvinyl acetate in the amount of 38.73% by weight,

- prídavné látky - celulózové vlákna v množstve 0,87 %.- additives - cellulose fibers in the amount of 0.87%.

Príklad 5Example 5

1. uhlíkové práškové suroviny v množstve 66,72 % hmotnostných, a to:1. carbon powder raw materials in the amount of 66.72% by weight, namely:

- smolný koks frakcia 60/60 v množstve 52,96 % hmotnostných,- pitch coke fraction 60/60 in the amount of 52.96% by weight,

- lampové sadze (absorpcia DBP 117 ml/100 g, merný povrch 29 m²/g, zrno 95 nm, sypná hmotnosť 200 g/l) v množstve 10,80 % hmotnostných,- lamp soot (absorption DBP 117 ml/100 g, specific surface area 29 m ² /g, grain size 95 nm, bulk weight 200 g/l) in the amount of 10.80% by weight,

- grafit (obsah uhlíka 88 - 90 %, obsah popola 12 - 10 % s veľkosťou zrna do 0,1 mm) v množstve 2,96 % hmotnostných,- graphite (carbon content 88-90%, ash content 12-10% with grain size up to 0.1 mm) in the amount of 2.96% by weight,

2. spojivo - polyvinylacetát v množstve 32,44 % hmotnostných vo forme polyvinylacetátovej disperzie,2. binder - polyvinyl acetate in the amount of 32.44% by weight in the form of a polyvinyl acetate dispersion,

3. prídavné látky, a to:3. additives, namely:

- celulózové vlákna 150 - 300 pm v množstve 0,84 %.- cellulose fibers 150-300 pm in the amount of 0.84%.

- smolný koks v množstve 79,37 % hmotnostných,- pitch coke in the amount of 79.37% by weight,

- sadze v množstve 16,19 % hmotnostných,- carbon black in the amount of 16.19% by weight,

- grafit v množstve 4,44 % hmotnostných.- graphite in the amount of 4.44% by weight.

- uhlíkové práškové suroviny v množstve 66,72 % hmotnostných,- carbon powder raw materials in the amount of 66.72% by weight,

- spojivo - polyvinylacetát v množstve 32,44 % hmotnostných,- binder - polyvinyl acetate in the amount of 32.44% by weight,

- prídavné látky - celulózové vlákna v množstve 0,84 %.- additives - cellulose fibers in the amount of 0.84%.

Príklad 6Example 6

1. uhlíkové práškové suroviny v množstve 60,85 % hmotnostných, a to:1. carbon powder raw materials in the amount of 60.85% by weight, namely:

- sadze v množstve 60,85 % hmotnostných, z toho lampové sadze (absorpcia DBP 117 ml/100 g, merný povrch 29 m²/g, zrno 95 nm, sypná hmotnosť 200 g/l) v množstve 54,56 % hmotnostných, drevitá múčka do 0,5 mm v množstve 6,29 % hmotnostných,- soot in the amount of 60.85% by weight, of which lamp soot (absorption DBP 117 ml/100 g, specific surface area 29 m ² /g, grain 95 nm, bulk weight 200 g/l) in the amount of 54.56% by weight, wood flour up to 0.5 mm in the amount of 6.29% by weight,

2. spojivo - polyvinylacetát v množstve 38,24 % hmotnostných vo forme polyvinylacetátovej disperzie,2. binder - polyvinyl acetate in the amount of 38.24% by weight in the form of polyvinyl acetate dispersion,

3. prídavné látky, a to:3. additives, namely:

- sadze v množstve 100 % hmotnostných.- carbon black in the amount of 100% by weight.

S pôsob prípravy je zhodný so spôsobom uvedeným v príklade 1.The method of preparation is identical to the method given in example 1.

- uhlíkové práškové suroviny v množstve 60,85 % hmotnostných,- carbon powder raw materials in the amount of 60.85% by weight,

- spojivo - polyvinylacetát v množstve 38,24 % hmotnostných,- binder - polyvinyl acetate in the amount of 38.24% by weight,

Skalandrované pláty sa nechajú vychladnúť a následne sa podrvia a pomelú na požadovanú frakciu a zhomogenizujú.The calendered sheets are allowed to cool and subsequently crushed and ground to the required fraction and homogenized.

Následne sa vylisuje blok na hydraulickom lise CBA160/63-10.Subsequently, the block is pressed on a CBA160/63-10 hydraulic press.

Vylisovaný blok sa vypáli v elektrickej peci, typ RT 600/1200, pri teplote 1 000 °C počas 146,5 hod. Stúpanie teploty do 80 °C prebieha po 10 °C za hodinu, od 80 °C až do 450 °C stúpa o 4 °C/hod., od 450 °C až 550 °C stúpa o 5 °C/hod., od 550 °C až 700 °C stúpa po 15 °C/hod. a od 700 - 1 000 °C stúpa po 25 °C/hod., výdrž 6 hodín.The pressed block is fired in an electric furnace, type RT 600/1200, at a temperature of 1,000 °C for 146.5 hours. The temperature rises to 80 °C at 10 °C per hour, from 80 °C to 450 °C it rises by 4 °C/hour, from 450 °C to 550 °C it rises by 5 °C/hour, from 550 °C to 700 °C rises at 15 °C/hour. and from 700 - 1,000 °C rises at 25 °C/hour, duration 6 hours.

Takto získaný blok sa grafituje v grafitačnej peci na 2 400 °C.The block obtained in this way is graphitized in a graphitizing furnace at 2,400 °C.

Príklad 7Example 7

1. uhlíkové práškové suroviny v množstve 65,47 % hmotnostných, a to:1. carbon powder raw materials in the amount of 65.47% by weight, namely:

- lampové sadze (absorpcia DBP 117 ml/100 g, merný povrch 29 m²/g, zrno 95 nm, sypná hmotnosť 200 g/l) v množstve 65,47 % hmotnostných,- lamp soot (absorption DBP 117 ml/100 g, specific surface area 29 m ² /g, grain size 95 nm, bulk weight 200 g/l) in the amount of 65.47% by weight,

2. spojivo - polyvinylacetát v množstve 33,55 % hmotnostných vo forme polyvinylacetátovej disperzie,2. binder - polyvinyl acetate in the amount of 33.55% by weight in the form of polyvinyl acetate dispersion,

3. prídavné látky, a to:3. additives, namely:

- celulózové vlákna 150 - 300 pm v množstve 0,98 %.- cellulose fibers 150-300 pm in the amount of 0.98%.

- uhlíkové práškové suroviny v množstve 65,47 % hmotnostných,- carbon powder raw materials in the amount of 65.47% by weight,

- spojivo - polyvinylacetát v množstve 33,55 % hmotnostných,- binder - polyvinyl acetate in the amount of 33.55% by weight,

- prídavné látky - celulózové vlákna v množstve 0,98 %.- additives - cellulose fibers in the amount of 0.98%.

Zmes sa vyberie z miešačky, nechá sa vychladnúť a následne sa pomelie na kolíkovom mlyne, presituje sa cez sito 0,300 mm a zhomogenizuje.The mixture is removed from the mixer, allowed to cool and subsequently ground on a pin mill, sieved through a 0.300 mm sieve and homogenized.

Vzniknuté prášky sa vylisujú na hydraulickom lise CBA 160/63-10 do požadovaného bloku.The resulting powders are pressed on a CBA 160/63-10 hydraulic press into the desired block.

Vylisovaná zmes sa vypáli v elektrickej peci, typ RT 600/1200, pri teplote 635 °C počas 32,6 hod. Stúpanie teploty po 25 °C za hodinu stúpne na 635 °C, výdrž 8 hodín.The pressed mixture is fired in an electric furnace, type RT 600/1200, at a temperature of 635 °C for 32.6 hours. The temperature rise after 25 °C per hour rises to 635 °C, duration 8 hours.

Príklad 8Example 8

Je možné pripraviť predprodukt na výrobu uhlíkovo-grafitového materiálu podľa tohto vynálezu, ktorý je určený na použitie ako zberač elektrického prúdu.It is possible to prepare a precursor for the production of carbon-graphite material according to the present invention, which is intended for use as an electric current collector.

1. uhlíkové práškové suroviny v množstve 82,00 % hmotnostných, a to:1. carbon powder raw materials in the amount of 82.00% by weight, namely:

- grafit s čistotou 99,5 % a zrnom do 9 pm v množstve 82,00 % hmotnostných,- graphite with a purity of 99.5% and a grain of up to 9 pm in the amount of 82.00% by weight,

2. spojivo - polyvinylacetát v množstve 18 % hmotnostných vo forme polyvinylacetátovej disperzie.2. binder - polyvinyl acetate in the amount of 18% by weight in the form of polyvinyl acetate dispersion.

- grafit v množstve 100 % hmotnostných.- graphite in the amount of 100% by weight.

Po odparení vody dodanej polyvinylacetátovou disperziou vznikne požadovaná zmes na výrobu predproduktu uhlíkovo-grafitového materiálu v zložení:After evaporation of the water supplied by the polyvinyl acetate dispersion, the desired mixture for the production of the pre-product of the carbon-graphite material is formed, with the following composition:

- uhlíkové práškové suroviny v množstve 82,00 % hmotnostných,- carbon powder raw materials in the amount of 82.00% by weight,

- spojivo - polyvinylacetát v množstve 18,00 % hmotnostných.- binder - polyvinyl acetate in the amount of 18.00% by weight.

Zmes sa vyberie z miešačky a nechá sa sušiť vo vypaľovacej peci ETS300/100 pri teplote 180 °C počas 28 hod.The mixture is removed from the mixer and allowed to dry in an ETS300/100 firing oven at a temperature of 180 °C for 28 hours.

Zmes sa osituje na site s okom 0,2 mm a následne za studena homogenizuje v ramenovej miešačke, typ MV-6, 60 ot./min. počas 30 min.The mixture is sifted on a 0.2 mm mesh sieve and then cold homogenized in a shoulder mixer, type MV-6, 60 rpm. during 30 min.

Predprodukt je v práškovej forme. Predprodukt sa ďalej používa ako základná zložka obohacovaná napr. rôznymi kovmi.The precursor is in powder form. The pre-product is further used as a basic ingredient enriched with e.g. different metals.

Príklad 9Example 9

Na výrobu uhlíkovo-grafitového materiálu sa použije predprodukt podľa príkladu uskutočnenia 8, a to v množstve 34,98 % hmotnostných.For the production of carbon-graphite material, the precursor according to embodiment 8 is used, in the amount of 34.98% by weight.

Ako prídavné látky sú použité:The following are used as additives:

- prášková meď 99,9 %, sypná hmotnosť 0,8 g/cm³, zvyšok na site nad 40 pm, max. 10 % v množstve 60,00 % hmotnostných,- powdered copper 99.9%, bulk weight 0.8 g/cm ³ , the rest on a sieve over 40 pm, max. 10% in an amount of 60.00% by weight,

- sírnik molybdeničitý prášok s veľkosťou zrna 3 - 6 mikrónov, v množstve 3,54 % hmotnostných,- molybdenum sulfide powder with a grain size of 3-6 microns, in the amount of 3.54% by weight,

- fenolformaldehydový práškový polykondenzát množstve 1,48 % hmotnostných.- phenol formaldehyde powder polycondensate in the amount of 1.48% by weight.

Zmes predproduktu a prídavných látok sa spolu zmieša a vymiešaná zmes sa lisuje do bloku na hydraulickom lise.The mixture of pre-product and additives are mixed together and the mixed mixture is pressed into a block on a hydraulic press.

Vylisovaná zmes sa vypáli v elektrickej peci, typ RT 600/1 200 na 850 °C. Stúpanie teploty na 400 °C prebieha po 25 °C za hodinu, výdrž 2 hodiny, stúpanie po 50 °C za hodinu na 450 °C, výdrž 2 hodiny, stúpanie po 50 °C za hodinu na 850 °C, výdrž 8 hodín.The pressed mixture is fired in an electric furnace, type RT 600/1,200 at 850 °C. The temperature rise to 400 °C takes place at 25 °C per hour, duration 2 hours, rise at 50 °C per hour to 450 °C, duration 2 hours, rise at 50 °C per hour to 850 °C, duration 8 hours.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Uhlíkovo-grafitový materiál je vhodný použiť najmä na výrobu zberačov elektrickej energie, na zberače z trolejového vedenia pre elektrické hnacie vozidla a v priemysle na výrobu kief.Carbon-graphite material is suitable to be used mainly for the production of electrical energy collectors, for collectors from the catenary line for electric propulsion vehicles and in the industry for the production of brushes.

Claims

1. Carbon-graphite material intended mainly for the production of carbon contacts for electric current collectors created by firing a mixture of filler and binder at high temperatures, characterized by the fact that the filler is in the amount of 50% to 95% by weight and contains at least one carbon powder raw material and the binder is polyvinyl acetate in the amount of 5-50% by weight.

2. Carbon-graphite material according to claim 1, characterized in that at least one carbon powder raw material is selected from the group pitch coke, carbon black, graphite, ground extruded electrode.

3. Carbon-graphite material according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the mixture of filler and binder further contains at least one additive which is selected from the group of phenol formaldehyde polycondensate, zinc stearate, cellulose fibers, molybdenum disulfide, powdered copper .

4. Carbon-graphite material according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the filler is a mixture of carbon powder raw materials containing at least two carbon powder raw materials selected from the group pitch coke, carbon black, graphite and ground extruded electrode.

5. Carbon-graphite material according to claim 4, characterized in that the mixture of carbon powder raw materials contains pitch coke in an amount of up to 65% by weight, carbon black in an amount of up to 15% by weight, graphite in an amount of up to 88% by weight, ground extruded electrode in amount up to 70% by weight.

6. Carbon-graphite material according to any one of claims 3 to 5, characterized by the content of phenol-formaldehyde polycondensate in an amount of up to 12% by weight.

the team

7. Carbon-graphite material according to any one of claims 3 to 6, the zinc stearate content is up to 3% by weight.

8. Carbon-graphite material according to any one of claims 3 to 7, the content of cellulose fibers is up to 3% by weight.

9. Carbon-graphite material according to any one of claims 3 to 8, molybdenum disulfide is in an amount of up to 4% by weight.

10. Carbon-graphite material according to any one of claims 3 to 9, powdered copper is in an amount of up to 60% by weight.

you you you you

11. A method of preparing a carbon-graphite material according to claims 1 to 3, comprising the preparation of a mixture of filler and binder and firing this mixture at temperatures of at least 650 °C, characterized in that the mixture of filler and binder is prepared in the following steps: the carbon powder raw materials of the filler are mixed; a polyvinyl acetate dispersion is prepared by mixing polyvinyl acetate with water; the carbon powder raw materials and the polyvinyl acetate dispersion are mixed and the mixture is stirred under constant heating until the water evaporates, resulting in a mixture of filler and binder ready for pressing and firing.

12. The method of preparing carbon-graphite material according to claim 11, characterized in that additives added to the mixture of filler and binder, which are in the form of powder, are mixed with the carbon powder raw materials of the filler and additives which are in a form other than powder, are mixed with polyvinyl acetate dispersion.

13. The method of preparing carbon-graphite material according to any one of claims 11 and 12, characterized in that the mixing of the mixture of carbon powder raw materials and polyvinyl acetate dispersion, or additives until the water evaporates, takes place at a temperature of at least 100 °C.

14. Method for preparing carbon-graphite material according to any one of claims 11 to 13, characterized in that after firing the mixture of filler and binder, the material is impregnated with phenol-formaldehyde polycondensate.