CS237715B1

CS237715B1 - Small diameter graphs and their method of production

Info

Publication number: CS237715B1
Application number: CS831271A
Authority: CS
Inventors: Jiri Mostecky; Jiri Mitera; Josef Polansky
Original assignee: Jiri Mostecky; Jiri Mitera; Josef Polansky
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1985-10-16
Also published as: CS127183A1

Abstract

Řešení se týká tuh malých průměrů a způsobu jejich výroby. Jde zejména o tuhy průměru 0,3 až 0,9 mm, obsahující 30 až 70 % hmot. grafitu, 0,1 až 8 % hmot. sazí, 10 až 50 % hmot. karbonizováného polymerního pojivá. Alespoň část polymerního pojivá je tvořena karbonizovanou organickou sloučeninou, obsahující křemíkové atomy v molekule vázané formou dí nejprve zahříváním rychlostí 5 až 50 °C za hodinu na 450 až 700 °C a‘déle se vypaluje rychlostí zahřívání 10 až 100 ”C za hodinu až na teplotu 800 až 1 *00 °C. -O-Si-O-Sikde R, a í?2 jsou metyl a fenyl. Polymerní pojivo může obsahovat 80 až 90 hmot. dílů polymetylfenylsiloxanu obsahujícího metyl a fenyl v poměru 1:1 a 10 až 20 hmot. dílů polyvinylalkoholu. Polymerní pojivo může 3 výhodou obsahovat 60 až 80 hmot. dílů fenylformaldehydoeého resolu, z 5 až 20 hmot. dílů polymetylfenylsiloxanu a 5 až 20 hmot. dílů polyvinylalkoholu. Způsob výroby tuh spočívá v tom, že se ze směsi, obsahující na 100 hmot. dílů 30 až 70 hmot. dílů grafitu, 0,1 až 8 hmot. dílů sazí, 10 až 50 hmot. dílů polymerního pojivá a zbytek hmot. dílů rozpouštědla, vytvoří tuhový profil a po vysušení do konstantní hmotnosti při teplotách do 200 °C se karbonizuje v interním prostře dí nejprve zahříváním rychlostí 5 až 50 °C za hodinu na 450 až 700 °C a‘déle se vypaluje rychlostí zahřívání 10 až 100 ”C za hodinu až na teplotu 800 až 1 *00 °C.The solution concerns small diameter leads and a method of their production. These are mainly leads with a diameter of 0.3 to 0.9 mm, containing 30 to 70 wt. % graphite, 0.1 to 8 wt. % carbon black, 10 to 50 wt. % carbonized polymer binder. At least part of the polymer binder is formed by a carbonized organic compound containing silicon atoms in a molecule bonded in the form of di, first by heating at a rate of 5 to 50 °C per hour to 450 to 700 °C and then firing at a heating rate of 10 to 100 °C per hour to a temperature of 800 to 1 *00 °C. -O-Si-O-Sikwhere R, and R2 are methyl and phenyl. The polymer binder may contain 80 to 90 parts by weight of polymethylphenylsiloxane containing methyl and phenyl in a ratio of 1:1 and 10 to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol. The polymer binder may preferably contain 60 to 80 parts by weight of phenylformaldehyde resol, from 5 to 20 parts by weight of polymethylphenylsiloxane and 5 to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol. The method of producing the solids consists in that from a mixture containing at 100 parts by weight 30 to 70 parts by weight graphite, 0.1 to 8 parts by weight carbon black, 10 to 50 parts by weight polymer binder and the rest by weight solvent, form a solid profile and after drying to a constant weight at temperatures up to 200 °C, it is carbonized in an internal environment first by heating at a rate of 5 to 50 °C per hour to 450 to 700 °C and then fired at a heating rate of 10 to 100 °C per hour to a temperature of 800 to 1 *00 °C.

Description

Vynález řeší vytvoření tuh malých průměrů, zejména tuh o průměru 0,3 až 0,9 mm, které mají dostatečnou pevnost v ohybu, dobrou přilnavost a vysokou intenzitu napsané stopy a způsob jejich výroby.The invention solves the formation of small diameter stiffeners, in particular of 0.3 to 0.9 mm in diameter, which have sufficient flexural strength, good adhesion and high intensity of the written track, and a method for their manufacture.

Při současném způsobu výroby tuh malých průřezů ee vytvoří směs grafitu, sazí a jílu Tato směs ae vodou ředí na požadovanou hustotu, potřebnou pro vytlačování do finálních profilů. Po vyeužení jsou grafitová tělíska vypalována při teplotě 800 až 1 200 °C. Působením vysoké teploty a vlivem epékání materiálů vznikne porézní tuhové jádro, která je nutno nasytit voskovými či jinými látkami. Teprve po táto finální úpravě je možno a takto vyrobenou tuhou napsat dostatečně intenzivní čáru. Tímto způsobem vyrobená tuha však nemá dostatečnou torzní pevnost a pevnost v ohybu a není vhodná pro výrobu tuh malých průměrů.In the present process for producing small cross-sectional solids, ee forms a mixture of graphite, carbon black and clay. This mixture is diluted with water to the desired density required for extrusion into the final profiles. After stiffening, the graphite bodies are fired at a temperature of 800 to 1200 ° C. The effect of high temperature and the effect of baking of the materials results in a porous solid core, which must be saturated with wax or other substances. It is only after this finishing that it is possible to write a sufficiently intensive line with the solid produced. However, the graphite produced in this way does not have sufficient torsional and flexural strength and is not suitable for producing graphite of small diameters.

V poslední době se začalo místo jílu.jako pojivo užívat organlclých pryskyřic či ' jiných polymerních látek. Po vypálení vznikají táž pórovitá tuhy, která je nutno nasytit olejem či voskem, abychom mohli dosáhnout při psaní dostatečně intensivní čáry. Nevýhodou používaných způsobů výroby tub je nedostatečná pevnost v ohybu tub pojených jílem a při věech známých způsobech výroby tuhových jader nutnost nasycení porézní hmoty tuhy voskovými, olejovými či jinými látkami.More recently, organic resins or other polymeric substances have been used instead of clay as a binder. After firing, the same porous graphite leads to be saturated with oil or wax so that we can achieve a sufficiently intense line when writing. A disadvantage of the tube production methods used is the insufficient flexural strength of the clay-bonded tubes and, in all known methods for the production of graphite cores, the need to saturate the porous mass with graphite with wax, oil or other substances.

Vysoce důležitou částí výroby tuhových jader, jaž mají jako pojivo polymerní látky, je zvládnutí pochodů probíhajících při vypalování tuh. U existujících způsobů je známo, že při vypalování do teplot 500 °C v případě rychlého zvyšování teploty vznikají defekty v tuze, trhlinky na povrchu, apékání tuh, nedostatečný leak, a proto je. nutno zvyšovat teplotu pomalu, čímž zase vzniká problém efektivnosti výroby.A highly important part of the production of graphite cores, which already have polymeric substances as a binder, is the mastering of graphite firing processes. Existing methods are known to cause defects in the graphite, surface cracks, graphite caking, and insufficient leakage when firing up to 500 ° C in the case of rapid temperature increase. it is necessary to raise the temperature slowly, which in turn raises the problem of production efficiency.

Nedostatky dosud známých tuh malých průměrů, zejména o průměru 0,3 až 0,9 mm, vytvářených z homogenizované směsi, obsahující 30 až 70 % hmot. grafitu a popřípadě 0,1 až 8 % hmot. sazí, 10 až 50 % hmot. karbonizovaného polymamího pojivá, odstraňuje vynález. Jeho podstata spočívá v tom, že alespoň část polymerního pojiv* je tvořena karbonisovanou organickou sloučeninou, obsahující křemíkové atomy v molekulo vázané formouThe drawbacks of the prior art stiffnesses of small diameters, in particular of 0.3 to 0.9 mm diameter, formed from a homogenized mixture containing 30 to 70 wt. % of graphite and optionally 0.1 to 8 wt. % carbon black, 10 to 50 wt. of the carbonized polymeric binder removes the invention. It is based on the fact that at least a part of the polymeric binder * consists of a carbonized organic compound containing silicon atoms in a molecule bound form

-O-Si-O-Slkda R, a R₂ jsou metyl a fenyl.-O-Si-O-Slk, R ₁ and R ₂ are methyl and phenyl.

Polymerní pojivo může obsahovat 80 až 90 hm. dílů polymetylfenylailoxanu obsahujícího metyl a fenyl v poměru 1:1 a 10 až 20 ha. dílů polyvinylalkoholu. Polymerní pojivo . déle může s výhodou obsahovat 60 až 80 hmot. dílů fenylformaldohydového rasolu, 5 až 20 hmot. dílů polymetylfenylsiloxanu a 5 až 20 hmot. dílů polyvinylalkoholu. Vynález řeží i způsob výroby těchto tuh. Jeho podstata spočívá v tom, že ee se směsi, obsahující na 100 hmot. dílů 30 až 70 hmot. dílů grafitu, 0,1 až 8 hmot. dílů sazí, 10 až 50 hmot. dílů polymerního pojivá a zbytek hmot. dílů rozpouštědla, vytvoří tuhý profil, který se nejprve suší při teplotách do 200 °C do konstantní hmotnosti, načež se karbonisuje v interním prostředí nejprve zahříváním rychlosti 5 až 50 °C za hodinu do 450 až 700 °C a déle se vypaluje rychlostí zahřívání 10 až 100 °C za hodinu až do teploty 800 až 1 100 °c.The polymeric binder may comprise 80 to 90 wt. parts of polymethylphenylailoxane containing methyl and phenyl in a ratio of 1: 1 and 10 to 20 ha. parts of polyvinyl alcohol. Polymeric binder. more preferably it may contain 60 to 80 wt. parts by weight of phenylformaldohydro rasol, 5 to 20 wt. % of polymethylphenylsiloxane and 5 to 20 wt. parts of polyvinyl alcohol. The invention also provides a process for the production of these graphite. It is based on the fact that mixtures containing 100 wt. 30 to 70 wt. parts of graphite, 0.1 to 8 wt. parts by weight of carbon black, 10 to 50 wt. parts of the polymeric binder; parts of solvent to form a rigid profile, which is first dried at temperatures up to 200 ° C to constant weight, then carbonized in the internal environment by first heating at a rate of 5 to 50 ° C per hour to 450 to 700 ° C and fired for longer up to 100 ° C per hour up to 800 to 1100 ° C.

Tuhy vytvořené podle vynálezu představuji finální výrobek, který již není nutno po karbonlzaci preparovat tukovými, olejovými, voskovými či jinými látkami a přitom se získá intenzivně napsaná stopa.The graphite formed according to the invention is a final product which, after carbonization, no longer needs to be prepared with fatty, oily, waxy or other substances, yet an intensely written trace is obtained.

Způsob výroby tuh podle vynálezu zaruěuje jejich největší pevnost, jestliže rychlost a teplota vypalování je řízena do teplot, při kterých se získá nejvyšší karbonizačni zbytek a nedochází již k uvolňování karbonizaěních plynů. Kritické intervaly teplot jsou pro každý polymer jiná.The process according to the invention guarantees their greatest strength if the rate and temperature of the firing are controlled to temperatures at which the highest carbonization residue is obtained and no more carbonization gases are released. The critical temperature ranges are different for each polymer.

V zásadě se karbonizace řídí tak, aby únik karbonizaěních plynů byl co nejpomalejěí. Tím se dosáhne rovnoměrného vytvářeni prostorová mřížky, složené z atomů uhlíku, křemíku a kyslíku, bez výraznějších defektů v aakrostruktuře tuhy. Vynález a jeho účinky jsou blíže osvětleny pomocí dále uvedených příkladů jeho provedení.In principle, the carbonization is controlled so that the escape of the carbonization gases is as slow as possible. This results in a uniform formation of the spatial lattice, consisting of carbon, silicon and oxygen atoms, without any major defects in the acrostructure of the graphite. The invention and its effects are illustrated in more detail by the following examples.

Příklad 1Example 1

Tuha byla vyráběna ze směsi obsahující 60 hmot. dílů grafitu, 5 hmot. dílů sazí, hmot. dílů polymetylfenyleiloxanu, tvořeného 50 % metylem a 50 % fenylem a 5 hmot. díly polyvinylalkoholu, tvořeného toluenem a etylalkoholem.The graphite was made from a mixture containing 60 wt. parts of graphite, 5 wt. parts of carbon black, wt. parts by weight of polymethylphenyleiloxane consisting of 50% methyl and 50% phenyl; parts of polyvinyl alcohol, consisting of toluene and ethyl alcohol.

Směs byla smíchána pomocí známých homogenizačnich zařízení, odpařením ředidel byla upravena na požadovanou hustotu a pomoci hydraulického zařízení byly vytlačovány kulatá probily o 0 0,6 mm. Po vytlačení byly kráceny na požadovanou délku a v bubínkových sušárnách se odpařil zbytek ředidla, za současného rovnání tuh.The mixture was mixed using known homogenizers, adjusted to the desired density by evaporation of the diluents and extruded with a 0.6 mm diameter by means of a hydraulic device. After extrusion, they were shortened to the desired length and the remainder of the diluent was evaporated in tumbler dryers, while the graphite was straightened.

Dokonale vysušené tuhy byly dále tepelně zpracovávány, karbonizovány přesně stanoveným režimem, podle křivek úbytku hmotnosti použitých polymerů při karbonlzaci.The perfectly dried graphite was further heat treated, carbonized with a precisely defined regime, according to the weight loss curves of the polymers used in carbonization.

Nakonec byly tuhy vypalovány až na teplotu 900 °C.Finally, the graphite was fired up to 900 ° C.

Po vychladnuti byly získány tuhy, jež je možno bez dalšího zpracování používat pro psaní v mechanických tužkách.After cooling, leads were obtained which can be used for writing in mechanical pencils without further processing.

Příklad 2Example 2

Tuha byla vyráběna ze směsi obsahující 50 hmot. dílů grafitu, 5 hmot. dílů sazí, hmot. dílů polymetylfenyleiloxanu, tvořeného 30 % metylem a 50 % fenylem, 5 hmot. díly polyvinylalkoholem a xylenem, etylalkoholem a n-butylalkoholem jako rozpouštědly.The graphite was made from a mixture containing 50 wt. parts of graphite, 5 wt. parts of carbon black, wt. % by weight of polymethylphenyleiloxane consisting of 30% methyl and 50% phenyl; parts with polyvinyl alcohol and xylene, ethyl alcohol and n-butyl alcohol as solvents.

Směs byla zpracována jako v příkladě 1 a tuhy byly ihned po vytvoření v listu kontinuálně sušeny ve svislé poloze v několika teplotních zónách. Zkracování tuh na požadovaná dálky bylo prováděno.po průchodu sušícím zařízením. Karbonizace a vypalování proběhlo jako v příkladě 1.The mixture was worked up as in Example 1 and immediately after formation in the sheet, the graphite was continuously dried vertically in several temperature zones. The shortening of the leads to the required distances was carried out after passing through the drying device. Carbonization and firing took place as in Example 1.

Přiklad 3Example 3

Tuha byla vyráběna ze směsi obsahující 65 hmot. dílů grafitu, 5 hmot. dílů sazí, hmot. dílů polymetylfenylsiloxanu, tvořeného 50 % metylem a 50 % fenylem, 5 hmot. dílů polyvinylalkoholem a toluenem a etanolem jako ředidly.The graphite was made from a mixture containing 65 wt. parts of graphite, 5 wt. parts of carbon black, wt. % by weight of polymethylphenylsiloxane consisting of 50% methyl and 50% phenyl; parts with polyvinyl alcohol and toluene and ethanol as diluents.

Směs byla zpracována jako v příkladě 1 a zkrácené a vysušené tuhy byly karbonizovány lineárním zvyšováním teploty až do 500 °C a potom vypalovány až na teplotu 800 °C.The mixture was worked up as in Example 1 and the shortened and dried graphite were carbonized by linearly raising the temperature up to 500 ° C and then fired up to 800 ° C.

Příklad 4Example 4

Tuha byla vyráběna z· směsi obsahující 55 hmot. dílů grafitu, 35 hmot. dílů póly* fenylformaldehydového rosolu, 5 hmot. dílů polymetylfanylalloxanu, tvořeného 50 % metylem a 50 % fenylem, 5 hmot. dílů polyvinylalkoholam a toluenem, etanolem, etylalkoholem a vodou jako ředidly.The graphite was made from a mixture containing 55 wt. parts of graphite, 35 wt. parts by weight of polyphenyl formaldehyde jelly, 5 wt. % by weight of polymethylphanylalloxane consisting of 50% methyl and 50% phenyl; parts of polyvinyl alcohol and toluene, ethanol, ethyl alcohol and water as diluents.

Směs byla zpracována jako v příkladě 1. Vysušené tuhy byly karbonizovány lineárním zvyěováním teploty za omezeného přístupu vzduchu až do teploty 550 °C po dobu 30 hodin. Potom byly vypalovány v prostředí inertního plynu až na teplotu 900 °C.The mixture was worked up as in Example 1. The dried graphite was carbonized by linearly raising the temperature under limited air up to 550 ° C for 30 hours. They were then fired in an inert gas environment up to 900 ° C.

Příklad 5Example 5

Tuha byla vyráběna ze směsi obsahující 65 hmot. dílů grafitu, 30 hmot. dílů polyfenylformaldehydového reaolu, 3 hmot. dílů polymatylfenylsiloxanu, tvořeného 50 % metylem a 50 % fenylem, 2 hmot. díly alkyltoluensulfonátem sodným a xylenem, etanolem a vodou.The graphite was made from a mixture containing 65 wt. parts of graphite, 30 wt. parts by weight of polyphenylformaldehyde reaol, 3 wt. 2 parts by weight of polymatylphenylsiloxane consisting of 50% methyl and 50% phenyl; parts with sodium alkyl toluene sulfonate and xylene, ethanol and water.

Směs byla zpracována jako v příkladě 1. Vysušené tuhy byly karbonizovány lineárním zvyěováním teploty za omezeného přístupu vzduchu rychlostí 10 °C za hodinu až do 550 °C a potom vypalovány rychlosti 50 °C za hodinu až do teploty 900 °C v atmosféře inertního plynu.The mixture was processed as in Example 1. The dried graphite was carbonized by linearly raising the temperature at a limited air flow rate of 10 ° C per hour up to 550 ° C and then fired at 50 ° C per hour up to 900 ° C under an inert gas atmosphere.

Claims

BACKGROUND OF THE INVENTION

Small diameter diameters, in particular 0.3 to 0.9 mm diameter, containing 30 to 70% by weight. % graphite, 0.1 to 8 wt. % carbon black, 10 to 50 wt. characterized in that at least a part of the polymeric binder is formed of a carbonized organic compound containing silicon atoms in the molecule bound form where and R ₂ are methyl and phenyl.

2. The lead according to claim 1, wherein the polymeric binder comprises 80 to 90 wt. parts by weight of 1: 1 methyl and phenyl containing polymethylphenylsiloxane and 10 to 20 wt. parts of polyvinyl alcohol.

3. The leads according to Claims 1 and 2, characterized in that the polymeric binder comprises

60 to 80 wt. parts by weight of phenylformaldehyde resol, 5 to 20 wt. % of polymethylphenylsiloxane and 5 to 20 wt. parts of polyvinyl alcohol.

4. Process for producing graphite according to claims 1 to 3, characterized in that from a mixture containing per 100 wt. 30 to 70 wt. parts of graphite, 0.1 to 8 wt. % of carbon black, 10 to 50 wt. parts of pulymar binder and the remainder to 100 wt. After drying to constant weight at temperatures up to 200 ° C, it is carbonized in an inert environment by first heating at a temperature of 5 to 50 ° C per hour to 450 to 700 ° C and then fired at a heating rate of 10 to 100 ° C. C per hour up to 800 to 1100 ° C.

Severography, n. P., MOST