DE1671183C - Bindemittel zum Verbinden von kohlen stoffhaltigen Bausteinen - Google Patents

Description

können, befinden sich Capronsäure, Laurinsäure, Bindemittel der Erfindung zu mischen, um dadurch

Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachin- bestimmte, erwünschte Eigenschaften zu erzielen. So

säure, Behensäure, Lignocerinsäure und ähnliche gibt z. B. eine kleine Menge feinverteilter Kieselerde

Säuren. Typische ungesättigte Fettsäuren sind: von etwa 0,1 bis 2 Gewichtsanteilen dem Bindemittel Palmitoleinsäure, Oleinsäure, Linolsäure, Arachidon- 5 die wünschenswerte Eigenschaft, nicht zu sintern, und

säure, Cetoleinsäure, Erucasäure, Selacholeinsäure kann verwendet werden, falls es gewünscht wird,

und ähnliche. Seifenmengen von ungefähr 1 bis Die erfindungsgemäßen Bindemittel können bei

10 Gewichtsteilen, am besten von ungefähr 3 bis 38° C etwa 3 Tage, bei 22° C etwa 15 Tage und bei

7 Gewichtsteilen, sind angemessen. 4° C etwa 6 Monate gelagert werden.

Das erfindungsgemäße Bindemittel kann jede Art io Während das Bindemittel selbst nur begrenzt haltfein zerkleinerter Kohlenstoffe oder Graphite enthal- bar ist, können das Öl, die fein zerkleinerten Kohlenten. Verwendbare kohlenstoffhnltige Materialien sind stoffteilchen, das Phenolharz und das Phenolharzz. B. Graphitmehl, ölkoksmeh!, Gasruß, Pechkoks- Härtungsmittel vermischt und unbegrenzt aufbewahrt mehl, kaizinierier Lamperii uß ü. ä. Mengen des koh- werden_; ebenso wie die Seife und der Furfurylalkohol, lenstoffhaltigen Mehls von ungefähr 20 bis 85 Ge- 15 Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, die Bestandteile wichtsteilen, am besten von ungefähr 55 bis 85 Ge- in zwei getrennten Mischungen aufzubewahren, wenn wichtsteilen, sind angemessen. Am günstigsten be- eine längere Lagerzeit notwendig ist, bevor das steht das kohlenstoffhaltige Mehl aus einer Mischung Bindemittel benutzt wird. Die erste dieser Mischunvon Graphit und Gasruß, wobei das Graphitmehl in gen enthält das Öl, die fein zerkleinerten Kohlenstoff-Mengen von ungefähr 40 bis 70 Gewichtsteilen und 20 teilchen, das Phenolharz und das Phenolharz-Härder Gasruß in Mengen von ungefähr 15 bis 35 Ge- tungsmittel und die zweite Mischung die Seife und den wichtsteilen vorhanden sein sollten. Furfurylalkohol. Sobald nötig, können die beiden

In dem erfindungsgemäßen Bindemittel ist ein Mischungen vermengt und als Bindemittel verwendet Phenolharz des Novolacktyps enthalten. Solche werden.

Harze werden hergestellt, indem man Phenol, m-Kre- 35 Die Mischung des Öls, der fein zerkleinerten Kohsol, p-Kresol, o-Kresol, 3,5-Xylenol, 3,4-Xylenol, lenstoffteilchen, des Phenolharzes und des Phenol-2,5-Xylenol, p-Äthylphenol, p-tert.-Butylphenol, harz-Härtungsmittels kann durch Vermengen der p-tert.-Amylphenol, p-lert.-Octylphenol, p-Phenyl- Kohlenstofltcilchen, des Phenolharzes und des Phenolphenol, 2,3,5-Trimethylpheno), Resorcin und ahn- harz-Härtungsmittels in jeder herkömmlichen Art, liehen Verbindungen zusammen mit Aldehyden, wie 30 z. B. in einer Trommel, hergestellt werden, indem das Formaldehyd, Furfurylaldehyd und Acetaldehyd kon- Öl in diese Mischung eingesprüht wird. Diese Midensiert. Am besten benutzt man in dem Bindemittel schung wird so lange gerührt, bis das öl aufgenomder vorliegenden Erfindung ein Phenol-Formaldehyd- men und eine im wesentlichen homogene Mischung harz. entstanden ist.

Die Härtung des Novolack-Harzes kann durch je- 35 Die Mischung der Seife und des Furfurylalkohol des Härtungsmittel, das gewöhnlich zur Härtung sol- kann durch Erhitzen der Seife auf etwa 100'C ercher Harze benutzt wird, herbeigeführt werden. folgen, wobei diese verflüssigt und darauf in dem Solche Härtungsmittel sind gewöhnlich Materialien Furfurylalkohol in diesem Zustand aufgelöst wird, wie Paraformaldehyd oder Hexamethylentetramin, Beim Abkühlen bleibt die Seife in dem Furfurylalkodie beim Erwärmen Formaldehyd bilden, das mit 40 hol gelöst, und es entsteht eine beständige Lösung, dem Harz reagiert und zu dessen Vernetzung führt. die so lange gelagert werden kann, bis sie mit der Angemessenerweise wird das Novolack-Harz in dem Mischung aus öl, fein zerkleinerten Kohlensloffteil-Bindemittel in Mengen von ungefähr 8 bis 21 Ge- chen, Phenolharz und Phenolharz-Härtungsmittel wichtsteilen, am besten von ungefähr 12 bis 17Ge- vermischt wird. Die beiden Mischungen, die eine flüswichtsteilen, verwendet. Das Härtungsmittel für das 45 sig und die andere im wesentlichen fest, können einHarz wird in ausreichenden Mengen verwendet, um fach bei Zimmertemperatur vermengt werden, und das Harz zu seinem Endzustand zu härten, d.h. in Men- zwar entweder manuell oder maschinell, gen, die genügend Formaldehyd entstehen lassen, um Nachdem die beiden Gemische gründlich verrührt mit dem Harz zu reagieren und dieses zu vernetzen. worden sind, so daß ein im wesentlichen homogenes

Es ist anzunehmen, daß der Furfurylalkohol, der 50 Gemisch entsteht, wird dieses auf die Oberfläche der in dem erfindungsgemäßen Bindemittel enthalten ist, kohlenstoffhaltigen Platten, die miteinander verbunmit dem Phenolharz reagiert, wenn letzteres gehärtet den werden sollen, aufgetragen und hart werden lasist, und daß er als Reagens zum Modifizieren des sen. Am besten wird das Bindemittel auf saubere Harzes dient. Die Gegenwart des Furfurylalkohol ist Oberflächen in einer Dicke von ungefähr 0,08 bis unwesentlich, dünn es hat sich herausgestellt, daß Bin- 55 gefähr 0,32 cm aufgetragen. Das Aushärten des düngen von so hoher Festigkeit, wie sie durch die Bindemittels kann bei Zimmertemperatur vor sich Verwendung dieses Rcaktionspiirtners gewonnen gehen. Gewöhnlich ist es aber besser, das Bindemittel werden, nicht entstehen, wenn man andere Reaktion*- zu erhitzen, um das Hünen des l'lienolhar/es /11 bepartner an Stelle des Furfurylalkohol verwendet. schleunigen. Für die meisten Hiir/e sind Temperatu-Wcnn man z. It. unter Beibehaltung aller übrigen 60 rc η von ungefähr SO bis 150° C, am besten von un-Komponenten Furfurylaldehyd an Stelle des Fur- gefahr ')() bis I K) C, angebracht. Hei solchen Temfurylalkoliols benutzt, entstehen Bindungen, tue nur peraturen dauert das Härten ungefähr 2 bis lOStunungefähr die Hälfte der Festigkeit besitzen wie die- den. meistens etwa 3 bis 5 Stunden. Bei niedrigeren jenigen, die unter Benutzung von Furfurylalkohol Temperaturen dauert das Aushärten selbstveiständentstehen. Vorzugsweise verwendet man ungefähr 15 65 lieh länger. Wenn das Bindemittel hart genug gewoi- bis 50 Gewichtsteile, mv. '""«ten ungefähr 25 bis ilen ist, führt ein F.rhitzen des Bindemittels über 4Ci Gewiciitsteile Furfurylalkohol. Zuweilen mag es seine Carbonisierungstemperatur, d. h. über etwa wünschenswert sein, noch weitere Materialien in das 5(K)⁰C, zur Carbonisierung des Bindemittels und zu

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einer stabilen Bindung. Selbstverständlich sollte die eine im wesentlichen homogene Mischung entstand.

Carbonisierung in einer im wesentlichen sauerstoff- Diese Mischung wurde dann au die grame uoer-

freien Atmosphäre und mit einer Geschwindigkeit fläche von zwei Kohlenstoffblocken mit aen aus-

durchgeführt werden, bei der die leicht flüchtigen maßen von 30-15· 10 cm veneilt. Die überzogenen

Bestandteile mit einer Geschwindigkeit entweichen, 5 Oberflächen wurden dann zusammengeDracm, und

die nicht zum Zerbrechen der Bindung führt. Wenn die Blöcke wurden 24 Stunden bei Zimmertemperatur

das Bindemittel benutzt wird, um Blöcke zu verbin- stehengelassen. Danach wurden die Bloclce wahrend

den, welche die Verkleidung von metallurgischen 4 Stunden bei einer Temperatur von IUU L. genauen,

Herden oder Öfen ausmachen, kann die Anfangs- um das Phenolharz in den geharteten Zustand zu

hitze des Ofens oder Herdes dazu verwandt werden, io bringen und das Bindemittel zu erharten,

die Härtung des Bindemittels zunächst herbeizufüh- Die Blöcke wurden dann wahrend weiterer 4 Mun-

ren. Die dauerhafte Verbindung zwischen den Blök- den in einer Inertatmosphäre bei einer Temperatur

ken tritt dann ein, wenn die Temperatur über die von 260° C gehalten. Danach wurden sie auf

Carbonisierungstemperatur des Bindemittels ansteigt. Zimmertemperatur abgekühlt, und an der Nahtstelle

15 zwischen den Blöcken wurden Probestucke in einer

Beispiel Größe von etwa 4,5 cm Kantenlänge herausge-

55 Gewichtsteile Graphitmehl 60 (60% der Teil- schnitten. Die Nahtstelle zwischen den Probeblöcken

chen besitzen einen Durchmesser von weniger als wurde dann geprüft, und es stellte sich heraus, daß

0,075 mm), 25 Gewichtsteile von Gasruß, 14 Ge- sie eine durchschnittliche Biegefestigkeit von etwa

wichtsteile eines Phenol-Formaldehyd-Novolackhar- ao 60 Atmosphären besaß. In der gleichen Weise wurden

zes, 2,5 Gewichtsteile von Hexymethylentetramin und Proben hergestellt, bei denen ein Bindemittel ver-

0,5 Gewichtsteile einer feinverteilten Kieselerde wur- wendet wurde, in welchem der Furfurylalkohol durch

den in einer Schütteltrommel für die Dauer von etwa Furfurylaldehyd ersetzt worden war. Dieses Bmde-

10 Minuten gemischt, 3 Gewichtsteile eines gereinig- mittel besaß eine Biegefestigkeit von nur etwa

ten Öls des Petroleumtyps (destillierbar bei Tempe- as 25 Atmosphären.

raturen über 285° C) wurden dann auf die erhaltene Ähnliche Probestücke wurden von Blöcken ge-

Mischung gesprüht, und das Rühren wurde für schnitten, die wiederum auf die gleiche Weise herge-

15 weitere Minuten fortgesetzt. stellt wurden und schließlich bei 1400⁰C karboni-

5 Gewichtsteile einer Seife, die aus Triethanolamin siert wurden. Die Nahtstellen zwischen den Blöcken mit einer Mischung von Fettsäuren (mit einem Ge- 30 wurden auf ihre Biegefestigkeit untersucht. Die Nahthalt von 55 Gewichtsprozent Oleinsäure) hergestellt stellen, die mit Bindemittel hergestellt worden waren, worden war, wurde auf etwa 100° C erhitzt, um sie der Furfurylalkohol enthielt, besaßen eine durchzu verflüssigen, und wurde dann in 32 Gewichtsteilen schnittliche Biegefestigkeit von etwa 28 Atmosphären; Furfurylalkohol aufgelöst. Die so erhaltene Lösung diejenigen, bei denen das Bindemittel Furfurylaldehyd wurde dann abgekühlt und mit der Mischung, die wie 35 enthielt, besaßen eine durchschnittliche Biegefestigoben beschrieben hergestellt wurde, vermengt, so daß keit von etwa 11 Atmosphären.

Claims (8)

Die deutsche Auslegeschrift 1 104 880 beschreibt Patentansprüche: einen Kitt für Kohle- oder Graphitkörper, insbeson dere für anzunippelnde Elektrodenstränge. Dieser

1. Bindemittel zum Verbinden von kohlenstoff- Kitt besteht aus 30 bis 50% eines Weichpechs, 20 bis haltigen Bausteinen, das kohlenstoffhaltige Teil- 5 50% eines härtbaren Kunstharzes und 5 bis 30% chen, ein Kunstharz und ein Furfurylderivat ent- eines Lösungsvermittlers, z. B. Formamid oder Furhält, dadurch gekennzeichnet, daß es furol, der die genannten Stoffe homogen löst. Ferner in einer homogenen Mischung 1 bis 5 Gewichts- enthält der Kitt einen Härtungskatalysator für das teile verbrennbaren Öls, 1 bis 10 Gewichtsteile Kunstharz und gegebenenfalls kleinere Mengen Graeiner Seife, 20 bis 85 Gewichtsteile fein zerklei- io phitpulver. Diese Mischung ergibt Verbindungen von nerter kohlenstoffhaltiger Teilchen, 15 bis 50 Ge- nur sehr geringer Festigkeit.

wichtsteile Furfurylalkohol und 8 bis 21 Gewichts- Nach der britischen Patentschrift 746 516 ist ein

teile eines Phenolharzes des Novolacktyps sowie Kitt bekannt, der im wesentlichen aus Pech, einem

ein Härtungsmittel hierfür enthält. Weichmacher, z. B. einem Gemisch von Furfuryl-

2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 alkohol, Phenol und Formaldehyd, einem sauren kennzeichnet, daß das verbrennbare öl dem Härtungskatalysator und gegebenenfalls festen Kohle-Petroleumtyp angehört und einen Siedepunkt be- teilchen besteht. Auch dieses Gemisch entspricht sitzt, der oberhalb der Härtungstemperatur des nicht allen Anforderungen.

Phenolharzes liegt. Aufgabe der Erfindung ist ein in der Wärme här-

3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, da- ao tendes Bindemittel zum Verbinden von kohlenstoffdurch gekennzeichnet, daß die Seife ein Ammo- haltigen Bausteinen, das nach dem Aushärten hitzeniumsalz einer Fettsäure, z. B. das Triäthanol- beständig ist und eine hohe Festigkeit hat.
ammoniumsalz einer Fettsäure, ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

4. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 löst, daß das Bindemittel in einer homogenen Mibis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Härtungs- 25 schung 1 bis 5 Gewichtsteile eines verbrennbaren Öls, mittel Hexamethylentetramin ist. 1 bis 10 Gewichtsteile einer Seife, 20 bis 85 Ge-

5. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 wichtsteile fein zerkleinerter kohlenstoffhaltiger Teilbis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenol- ,,hen, 15 bis 50 Gewichtsteile Furfurylalkohol, 8 bis harz ein Phenol-Formaldehydharz ist. 21 Gewichtsteile eines Phenolharzes des Novolack-

6. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 30 typs und ein Härtungsmittel enthält.

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fein zer- Jedes brennbare öl kann in dem erfindungsgemäßen

kleinerten kohlenstoffhaltigen Teilchen aus einer Bindemittel enthalten sein. Um eine Verflüchtigung

Mischung von Graphit und Gasruß in einem Men- des Öls bei der Härtung des Harzes zu vermeiden, ist

genverhältnis zwischen 40:35 und 70:15 be- es wünschenswert, wenn der Siedepunkt des Öls

stehen. 35 höher liegt als di,e Härtungstemperatur des Harzes.

7. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 Aus diesem Grund sind Öle, die einen Siedepunkt bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es das ver- von über 150''C, vorzugsweise von über ungefähr brennbare öl mit einem Siedepunkt von über 200° C, besitzen, besonders geeignet, öle, die ihren 250° C in Mengen von etwa 2 bis 4 Gewichtstei- Siedepunkt über 250° C haben, sind ganz besonders Ien, die Seife in Mengen von etwa 3 bis 10 Ge- 40 geeignet, öle des Petroleumtyps, wie Paraffinöle, wichtsteilen, die fein zerkleinerten, kohlenstoff- aromatische öle und asphaltische öle, sind am gehaltigen Teilchen in Mengen von etwa 55 bis eignetsten, aber andere öle, wie tierische oder pflanz-85 Gewichtstcilen, den Furfurylalkohol in Men- Hch öle, können auch verwendet werden. Unter den gen von etwa 25 bis 40 Gewichtsteilen und das ölen des Petroleumtyps sind die Paraffinöle die Phenolharz in Mengen von etwa 12 bis 17 Ge- 45 besten. Beispiele für tierische und pflanzliche öle, wichtsteilen enthält. die verwendet werden können, sind Palmnußöl,

8. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 Olivenöl, Erdnußöl, Rindertalgöl, Baumwollsamenöl, bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Maisöl, Sojabohnenöl und ähnliche, ölmengen von feinverteilte Kieselerde in Mengen von etwa 0,1 ungefähr 1 bis 5 Gewichtsanteilen, vorzugsweise von bis 2 Gewichtsteilen enthält. 50 2 bis 4 Gewichtsanteilen, sind angemessen.

Die Seife, die in dem erfindungsgemäßen Binde-

mittel enthalten ist, kann zwar aus jedem Metalloder quartäien Ammoniumsalz einer Fettsäure bestehen, jedoch sind Bindemittel, die entweder neutrale

Die Erfindung betrifft ein Bindemittel zum Verbin- 55 oder saure quartäre Ammoniumseifen enthalten, einer den von kohlenstoffhaltigen Bausteinen, das kohlen- Oxydation weniger unterworfen als Bindemittel, stoffhaltige Teilchen, ein Kunstharz und ein Furfuryl- welche üblichere Metallsalzseil'en enthalten. Aus diederivat enthält. scm Grund empfiehlt sich die Verwendung der Nichl-

In der deutsehen Patentschrift 863 999 ist ein Binde- Metallsalzseifen. Solche Nicht-Metallsalzseifen wermittel zum Verbinden der Kohleblöcke von konti- 60 den hergestellt, indem man eine Fettsäure mit Amnuicrlichcn Elektroden für Elektroofen beschrieben, moniak oder einem Amin reagieren läßt. Die am das aus ungebrannter lilektrodenniasse, d. h. aus besten geeignete Nicht-Metall.seife wird durch eine Koks und Pech besteht und gegebenenfalls anorga- Reaktion einer Fettsäure mit Triäfhanolamin hernische Stoffe, wie Zement, enthalten kann. Beim gestellt. Die verwendeten Fettsäuren, ebenso wie die Stromdurchgang verkokt dieses Bindemittel. Um eine 65 Fettsäuren, aus denen man Metallsalzseifen herstellt, feste Verbindung zu erhallen, muß dieses bekannte enthalten gewöhnlich 10 bis 24 Kohlenstoffatome und Bindemittel auf Verkokungstemperatiiren erhitzt können entweder gesättigt oder ungesättigt sein. Unwerden. ter den gesättigten Fettsäuren, die benutzt werden