DE552054C - Verfahren zur Herstellung von geformten kohlehaltigen Gegenstaenden, insbesondere Elektroden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von geformten kohlehaltigen Gegenständen, insbesondere Elektroden Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung geformter Gegenstände durch Erhitzen von Mischungen pulverförmiger fester Teilchen, wie Graphit, Koks, Kohle u. dgl., und kohlenstoffhaltiger Bindemittel, wie Pech, Teer u. dgl.
• Zur Herstellung derartiger Gegenstände ist man bisher im allgemeinen derart verfahren, daß man das z. B. aus Koksteilchen und Pech bestehende Ausgangsgemisch mit Hilfe einer hydraulischen Presse oder durch Ausstoßen aus Matrizen in gewünschte Form brachte, die geformten Gegenstände in Kohlestaub oder Koksstaub einbettete und sie nvecks Zersetzung und Verkokung des Bindemittels einer allmählich fortschreitenden vorsichtigen Erwärmung unterwarf. Nach erfolgter Zersetzung des Bindemittels wurde die Erwärrnung unter langsamer Steigerung der Temperaturen fortgeführt, z. B. bis zur weitgehenden oder vollständigen Graphitierung des Produktes. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß vielfach unbrauchbare oder minderwertige Gegenstände, z. B. solche, welche zu große Porosität oder Rißbildungen aufweisen, erhalten werden.
• Bei Versuchen, geformte, kohlenhaltige Körper durch Erhitzen von Mischungen pulverförmiger Teilchen aus Graphit und passender Mengen von Bindemitteln, z. B. von Pech oder Teer, herzustellen, hat sich gezeigt, daß bei Durchführung des sogenannten Backprozesses die Körper infolge der Gasentwicklung mehr oder weniger porös wurden, sich aufblähten und vielfach unerwünschte Deformation zeigten.
• Das Studium der bei Durchführung des Backprozesses sich abspielenden Vorgänge führte die Erfinderin zur Anwendung eines Verfahrens, welches es ermöglicht, das unerwünschte Paarigwerden und Anschwellen der Masse sowie das Auftreten unerwünschter Deformationen zu verhindern.
• Das Ziel wird gemäß der Erfindung z. B. dadurch erreicht, daß man mittels mechanischen Gegendrucks den während der Gasentwicklungsperiode auftretenden Expansionskräften entgegenwirkt. Dies kann dadurch geschehen, daß man das Backen der geformten Körper in passenden Formen von genügender Druckfestigkeit vornimmt und hierdurch die geformte Masse unter einem ständigen, das Aufblähen derselben oder Deformationen derselben verhindernden Druck hält. Hierbei muß man Vorsorge treffen, daß die entwickelten Gase durch die schmalen Zwischenräume zwischen dem Preßstempel und den anschließenden Formwandungen entweichen können. Man kann auch die Form oder den Preßstempel oder beide ganz oder zum Teil aus porösem gasdurchlässigem Material herstellen oder besondere feine Öffnungen in der Form vorsehen, durch welche die entwickelten Gase entweichen können. Selbstverständlich müssen in allen Fällen die Formen derart ausgebildet sein, daß trotz Ermöglichung des Gasabgangs die Expansivbewegung der festen Masse unter allen Umständen verhindert wird.
• In Ausübung der Erfindung kann man derart verfahren, daß man eine innige Mischung von 8o °/o gepulvertem Graphit und :2o1 h Hartpech bei einer Temperatur von etwa 25o° C in eine Stahlform preßt und den Stempel so einstellt, daß die Masse in der Form unter Druck gehalten wird. Hierauf wird die Form mit ihrem Inhalt dem Backprozeß unterworfen, d. h: auf Temperaturen gebracht, bei welchen das Pech zersetzt bzw. verkohlt wird. Diese Temperatur liegt im allgemeinen etwa bei dunkler Rotglut. Während die im Verlaufe der Zersetzung des Pechs sich bildenden Gase aus der Form entweichen, wird die feste Masse infolge des vorhandenen mechanischen Gegendrucks in ihrer ursprünglichen Gestalt gehalten, so daß schädliche Aufblähungen, Deformationen, Rißbildungen u. dgl. nicht stattfinden können. Nachdem der Zersetzungs- und Verkokungsvorgang beendet ist und Gasentwicklung nicht mehr stattfindet, kann der Backprozeß unterbrochen und der Gegenstand aus der Form entfernt werden.
• Ist man ausgegangen von einer Mischung, welche 8o % Graphit und 2o % Hartpech enthält, so wird der aus dem Backprozeß hervorgehende Gegenstand neben der ursprünglich vorhandenen Graphitmenge nur noch die aus dem Pech durch Verkokung gebildete Kohle enthalten, so daß der Prozentgehalt des Graphits nunmehr mehr als 8o °/a beträgt. Derartig hergestellte Gegenstände besitzen bereits bei Beendigung des Backprozesses sehr gute Eigenschaften mit Bezug auf Stärke und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchungen, Einwirkung von Flüssigkeiten u. dgl. und eine für viele elektrische und elektrochemische Zwecke ausreichende Leitfähigkeit. Man kann ihre Eigenschaften, insbesondere mit Bezug auf Dichte und elektrische Leitfähigkeit, aber noch dadurch erheblich verbessern, daß man sie einer weiteren Erhitzung auf höhere Temperaturen, z. B, bis auf iooo° und höher, unterwirft. Bei diesem Erhitzungsprozeß erfolgt eine Kontraktion und hiermit eine Erhöhung der Dichte, während andererseits eine Graphitierung der durch Verkokung des Bindemittels entstandenen Kohle stattfindet. Man kann den Graphitierungsprozeß bis zum gewünschten Grad, gegebenenfalls so weit fortsetzen, daß als Endprodukt ein praktisch ioo °,1oiger Graphitkörper erhalten wird.
• Durch die Nacherhitzung der erfindungsgemäß unter Anwendung von mechanischem Gegendruck gebackenen Gegenstände gelangt man zu Erzeugnissen, welche mit Bezug auf mechanische Eigenschaften, Dichte und elektrische Leitfähigkeit die besten im Handel befindlichen Erzeugnisse übertreffen, und zwar unter weitgehender Vermeidung von Fehlbränden, da die bei dem Backprozeß in Form gehaltenen Gegenstände auch bei dem darauffolgenden, unter Kontraktion ,verlaufenden Graphitierungsvorgang unter Deformationen, Rißbil'dungen u. dgl. nicht zu leiden haben. Der als Ausgangsstoff verwendete Graphit kann in einem besonderen Verfahren durch Graphitieren von Kohle nach üblichen Methoden hergestellt werden.
• Man kann auch derart vorgehen, daß man als Ausgangsstoff für die Erfindung Kokspulver, Kohlepulver o. dgl. verwendet. Hierbei wird z. B. derart verfahren, daß eine Mischung von Kokspulver mit einem passenden Zusatz eines kohlenstoffhaltigen Bindemittels in der oben beschriebenen Weise in Form gepreßt und in der Form zwecks Zersetzung und Verkokung des Bindemittels gebacken wird. Die hierbei entstehenden, aus der angewendeten Kohle und der aus dem Bindemittel entstandenen Kohle zusammengesetzten Körper besitzen nach Entfernung derselben aus der Preßform bereits eine bemerkenswerte mechanische Stärke und Festigkeit sowie eine erhebliche Widerstandsfähigkeit gegen den Einfluß von Flüssigkeiten u. dgl., so daß sie bereits in dieser Form für manche Anwendungszwecke mit gutem Erfolg brauchbar sind. Durch weitere Erhitzung auf Temperaturen von iooo° und mehr kann. man diese Körper mehr oder weniger weitgehend, gegebenenfalls vollständig graphitieren und hierdurch ihre Eigenschaften, insbesondere mit Bezug auf elektrische Leitfähigkeit, verbessern. Auch in diesem Falle gelangt man zu ausgezeichneten Produkten unter Vermeidung der obenerwähnten Nachteile der Deformation, Rißbildung usw. Schließlich kann man das Verfahren mit Erfolg auch in solchen Fällen anwenden, bei welchen kohlefreie oder kohlearme pulverförmige Ausgangsstoffe mit Hilfe kohlenstoffhaltiger Bindemittel, wie Pech, Teer usw., in feste- geformte Körper übergeführt werden sollen.
• Die Erfindung bietet die Möglichkeit, geformte Gegenstände aus Kohle bzw. Graphit unter Vermeidung unerwünschter -Porenbildüng, Rißbildung und Deformationen herzustellen und im übrigen die Eigenschaften der Gegenstände dem gewünschten Verwendungszweck genau anzupassen.
• Für manche Anwendungszwecke genügt es, wenn die Gegenstände eine gute mechanische Festigkeit und Stärke besitzen, daß sie eine Oberfläche besitzen, welche Erosionswirkungen zu widerstehen vermag, z. B. der Einwirkung von Waschflüssigkeiten u. dgl., bei welchen es aber nicht von Wichtigkeit ist, daß sich dieselben durch ausgezeichnete Leitfähigkeit für den elektrischen Strom auszeichnen. Derartige Gegenstände können erfindungsgemäß hergestellt werden unter Verzicht auf der. schwierig durchzuführenden. und lange Zeit in Anspruch nehmenden Prozeß der Nacherhitzung auf hohe Temperaturen oder derart, daß man den Prozeß der Nacherhitzung erheblich abkürzen oder bei niedrigen Temperaturen durchführen und trotzdem Produkte erzielen kann, welche für gewisse Anwendungszwecke ausgezeichnete Eigenschaften besitzen.
• Die Erfindung eignet sich u. a. zur Herstellung von Graphit bzw. Kohlekörpern für elektrotechnische und elektrochemische Zwecke, wie Elektroden, Dynamobürsten, ferner von Kontaktmaterialien, Kohleplatten, Dachziegeln u. dgl.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von geformten graphithaltigenGegenständen, insbesondere Elektroden, durch Erhitzen von Mischungen von pulverförmigem Graphit und kohlenstoffhaltigen plastischen Bindemitteln, wie Pech, Teer u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung in die Mischungen allseitig umschließenden Formen, welche ein Entweichen der entwickelten Gase gestatten, unter Anwendung von zur Verkokung des Bindemittels ausreichenden Temperaturen durchgeführt wird. a. Verfahren nach Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände nach erfolgter Verkokung des Bindemittels außerhalb der Druckformen einer weitergehenden Erhitzung auf höhere Temperaturen, gegebenenfalls bis zur vollständigen Graphitierung der vorhandenen Kohle, unterworfen werden.