DE2345612A1

DE2345612A1 - Verbindungspech fuer nippel mit harzkammern und seine verwendung

Info

Publication number: DE2345612A1
Application number: DE19732345612
Authority: DE
Inventors: Rudolph W Wallouch
Original assignee: Airco Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1972-10-31
Filing date: 1973-09-10
Publication date: 1974-05-22
Also published as: FR2204673A1; FR2204673B1; GB1431598A; BE805795A; JPS4997814A; CA985457A; IT998539B; JPS5133803B2

Description

DR. MÜLLER-BORS DIH.-PH/S. UR. M Ai-J ITZ DIPL.-CHEM. DR. DEÜFEL DIPL.-ING. FINSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW

München, den 10. «EP. 1973 li/Lo/Sv- A 2J26

AlEGO, INC.

150 East 42nd Street, Hew York 17, N.T.

USA

Verbindungspech für Nippel mit Harzkammern und seine Verwendung

Die Erfindung betrifft ganz allgemein Verbindungen von Kohle- und Graphitelektroden und insbesondere die Kohle- und Graphitnippel, welche üblicherweise zur Verbindung solcher Verbindungs- oder Stoßstellen verwendet werden.

Kohle- oder Graphitelektroden des in elektrischen öfen und ähnlichen metallurgischen Einrichtungen verwendeten Typs werden bei deren Anwendung verbraucht und daher werden Elektroden normalerweise aus aneinander anstoßenden Elektrodenabschnitten gebildet, welche durch einen Nippel untereinander verbunden werden, der innen in jedem der benachbarten Abschnitte eingeschraubt wird. Um einwand-

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freie elektrische und mechanische Eigenschaften der entstandenen Verbindung sicherzustellen, wurden verschiedene Arbeitsweisen entwickelt, deren Aufgabe es ist, eine gewisse Art von Zementierungswirkung in wenigstens einem Teil der Gewindefreiräume zu schaffen, in denen der Nippel in die aneinander anstoßenden Elektroden eingreift.

Gemäß einer der am häufigsten und mit größtem Erfolg angewandten Arbeitsweisen wird eine Kammer bzw. ein Vorratsraum in dem Verbindungsnippel während dessen Herstellung und/oder in einem oder mehreren Abschnitten der aneinander anstoßenden Elektrodenabschnitte ausgebildet. In solchen Hohlräumen bzw. Kammern wird vor der Ausbildung einer Elektrodenverbindung eine Zementierungsmasse bzw. Bindemittelmasse, meistens Pech, abgelagert. Wenn die ausgebildete Verbindungsstelle danach einem Erhitzen unterworfen wird, fließt die Masse, z.B. das obengenannte Pech, aus ihrer Kammer bzw. ihrem Vorratsraum in einige der benachbarten Gewindefreiräume, wo sie danach durch weiteres Erhitzen carbonisiert bzw. verkokt wird, so daß eine dauerhafte Bindung geschaffen wird, welche sowohl gute elektrische als auch mechanische Eigenschaften besitzt. Nippel dieser Art, welche eine Kammer bzw. einen Vorratsraum enthalten, sind z.B. in den US-Patentschriften 2 510 230, 2 735 705, 2 941 828, 2 941 829 und 3 419 296 beschrieben. Die in diesen beispielhaft ausgewählten Druckschriften gezeigten, verschiedenen N^pelaufbauten können z.B. eingebohrte, radiale Rücksprünge, welche sich nach innen von dem Nippelumfang erstrecken, oder· andere Formen von Hohlräumen aufweisen, in denen das sogenannte Verbindungspech abgelagert werden kann.

Wie bereits beschrieben, war die am häufigsten verwendete Masse bei Nippeln mit Vorratskammern Pech, welches üblicherweise innerhalb der Vorratskammer durch Erhitzen des Peches auf eine fluidmachende Temperatur und dann durch 3?ließen-

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lassen des geschmolzenen Materials in die Vorratskammer, wo es anschließend erhärtet, abgelagert wird. Diese Arbeitsweise zur Herstellung der fertigen Nippel ist jedoch wegen einer Anzahl von Gesichtspunkten unvorteilhaft. So muß beispielsweise nicht nur eine relativ schwerfällige und teure Erhitzungs- und Handhabungsausrüstung verwendet werden, sondern darüberhinaus werden noch große Mengen von schädlichen und toxischen Dämpfen bei dem Prozeß erzeugt, dies stellt sowohl eine Gefahr für das Arbeitspersonal als auch für die Umgebung dar. Darüberhinaus begrenzt die Korrosionseinwirkung des geschmolzenen Pechs die Gebrauchsdauer der Ausrüstung. Darüberhinaus sind die erhaltenen, fertigen Nippel alles andere als zufriedenstellend, da die Verteilung des wieder abgelagerten Pechs bei dem anschließenden Schmelzen nicht.vollständig vorhersehbar ist und hauptsächlich von dem zufälligen Fluß abhängt, der während des Schmelzprozeß es herbeigeführt wird.

Es sei darauf hingewiesen^ daß in den letzten Jahren andere Massen als Pech alleine zur Verwendung zusammen mit den oben beschriebenen Nippeln vom Vorratskammertyp vorgeschlagen wurden. So ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 624 011 ein Zement bzw. Bindemittel beschrieben, das auf einem Gemisch eines härtbaren, synthetischen Harzes mit Pech und Dextrin aufgebaut ist. Sowohl bei dieser Masse als auch bei gleichartigen Massen wird beabsichtigt, daß das Bindemittel ein hitzehärtbares Material darstellt. Dies erschwert seinerseits das nachfolgende Fließen und Wiederablagern, das beim Erhitzen der Masse erreicht werden soll.

Ferner wurde von Zeit zu Zeit vorgeschlagen, daß das oben erwähnte Verteilungsproblem durch Verwendung von Mitteln in der Masse vermieden werden kann, welche zum Ausdehnen der Masse beim Erhitzen dienen, wodurch eine solche Masse in die Gewindefreiräume gepreßt wird. So ist z.B. in der US-Patentschrift 3 140 967 eine Arbeitsweise beschrieben, bei welcher ein auf-

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lösbarer Kunststoffsack an den gegenseitigen Enden des Nippels in einer Elektrodenanordnung abgelagert ist. Während des Erhitzens reißt der Sack auf, wodurch' das Zementierungsmaterial freigegeben wird. Letzeres schließt ein Quellmittel ein,· das wahrscheinlich so wirkt, wie dies zuvor beschrieben wurde. Die verwendete Masse ist jedoch, ähnlich wie die bereits zuvorgenannten, hitzehärtbar, und in der Tat ist es beabsichtigt, daß die zu zementierenden Oberflächen mit einem Katalysator zur Beschleunigung des Härtens vorimprägniert sind. Die Wirkung dieser Anordnung ist genau entgegengesetzt der sehr starken Erhöhung des Flusses, welche durch das Quellmittel erreicht werden soll. Die Anordnung der Materialien · an den bereits genannten, abwechselnden Enden des Nippels hat sich in der Praxis darüberhinaus als relativ unwirksamer Platz herausgestellt, um eine wirksame Verteilung zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Verbindungspechmasse innerhalb der Pechvorratskammer von Kohle- oder Graphitnippeln des solche Leerräume einschließenden Typs, wobei diese Masse durch Wärme schäumbar und thermoplastisch ist, wodurch die ausgezeichnete Verteilung eines solchen Materials bei der Verwendung eines so präparierten Nippels in ei- ■ ner Hochtemperaturumgebung einer Elektrodenverbindung ermöglicht wird.

Weiterhin soll eine solche Verbindungspechmasse, welche innerhalb der Pechvorratskammer von Graphitnippeln des solche Leerräume einschließenden Typs abgelagert werden kann, durch direkte und einfache Extrusionsarbeitsweisen hergestellt werden können, wodurch die kostspieligen und mühseligen Arbeitsvorgänge, welche bislang zur Ablagerung solcher Verbindungsmassen erforderlich waren, vermieden werden und darüberhinaus die toxischen und schädlichen Dämpfe ausgeschaltet werden, welche bei den

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Schmelz- und Gießarbeitsweisen des Standes der Technik, auftraten.

Weiterhin soll ein Verfahren zur Ausbildung einer besseren Kohleelektrode-Verbindung geschaffen werden, bei welcher die Pechvorratskammer'des bei einer solchen Verbindung verwendeten Nippels durch eine einfache Extrusionsarbeitsweise gefüllt wird, die bei Umgebungstemperaturen mit einem Material durchgeführt werden kann, das hart wird, so daß es vollständig in der Nippelvorratskammer vor der Verwendung zurückgehalten wird und während der Verwendung fließt und sich ausdehnt.

Weiterhin soll eine solche Verbindungspechmasse einen hohen Verkokungswert besitzen und praktisch frei von Schrumpfung beim Aussetzen gegenüber Ofentemperaturen sein.

Weiterhin soll eine solche Verbindungspechmasse und ihre Verwendung Elektrodenverbindungen ergeben, welche überlegenere mechanische Eigenschaften sowohl hinsichtlich der Festigkeit als auch der Leistungsfähigkeit unter Biegung und thermischer Beanspruchung aufweisen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Verbindungspechmasse gelöst, welche teilchenförmiges Pech in einem Bindemittel auf Ligninsulfonat-Grundlage enthält. Eine solche Masse ist durch Wärme schäumbar und thermoplastisch, und sie kann bei Umgebungstemperaturen direkt extrudiert oder auf andere Weise in der Vorratskammer eines mit solchen Leerräumen ausgerüsteten Nippels abgelagert werden. In der so in diesen Vorratskammern abgelagerten !Form besitzt die Masse eine kittähnliche Konsistenz und besitzt ausreichende mechanische Festigkeit, um sich selbst innerhalb der Vorratskammer zurückzuhalten- Bei der anschließenden Aussetzung an Luft, z.B. bei der Lagerung der Nippel,

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kann diese Masse austrocknen und härten, zumindestens in den oberflächlichen Anteilen hiervon, jedoch schrumpft sie praktisch nicht, wie dies bestimmte vorbekannte Gele tun. Wenn der Nippel anschließend der Hochtemperaturumgebung eine? Elektrodenanordnung ausgesetzt wird, wird das dann fluide Material als Folge der durch Wärme schäumbaren und thermoplastischen Eigenschaften der Masse in die angrenzen-

fe.trieoen
räume^ die in der Elektrodenanordnung, bei

welcher ein solcher Nippel verwendet wird, vorhanden sind. Ein weiteres Erhitzen der Anordnung in der Ofenumgebung wandelt die Masse durch Pyrolyse in Pechkoks um, wodurch eine Bindung mit sowohl ausgezeichneten mechanischen als auch elektrischen Eigenschaften geschaffen wird.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungspechmasse beschrieben. Eine solche Verbindungspechmasse schließt als dispergierte Phase ein teilchenförmiges Pech ein. Dieses Material kann z.B. ein gemahlenes Teerpech (No. 30 medium coal tar pitch) sein. Es sei darauf hingewiesen, daß auch andere Peche verwendet werden können, einschließlich von Pechen, welche Erweichungspunkte zwischen 90°C und 180 O besitzen, wobei dies jedoch keine Beschränkung bedeutet. Obwohl gemahlenes Pech bevorzugt wird, kann Pech in anderer Teilchenform ebenfalls verwendet werden, z.B. ein sogenanntes Klumpenpech (prill pitch), wobei dieses in einer Form vorliegt, in welcher die Einzelteilchen relativ sphärisch sind, oder auch Pelletpech. Beispielsweise ist ein solches Klumpenpech als gesiebtes Produkt (8 mesh) erhältlich, in welchem die Teilchen einen Durchschnittsdurchmesser von 2,38 mm besitzen.

Das bei der Erfindung verwendete Bindemittel ist eine Masse auf Ligninsulfonat-Grundlage, z.B. die verschiedenen von Holz abstammenden Produkte dieses Typs, welche unter der Warenbezeichnung Orzan von Crown Zellerbach Corp., Camas, Wash.,

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erhältlich sind. Diese Materialien sind an sich bekannte, grenzflächenaktive Chemikalien, welche viele Jahre bei technischen Anwendungen verwendet wurden, z.B. als Dispersionsmittel, Bindemittel, Emulgatoren, usw.. Die angebenen Materialien setzen sich aus einem Ligninsulfonat zusammen mit Holzzucker zusammen. Bevorzugt umfaßt das erfindungsgemäß verwendete Bindemittel z.B. Ammoniumligninsulfonat und Holzzucker. Andere anwendbare Formen dieses Bindemittels umfassen Natriumligninsulfonat und Holzzucker und Calciumligninsulfonat zusammen mit Holzzucker. Ein Produkt des zuletzt genannten Typs, das z.B. bei den erfindungsgemäßen Verbindungspechen angewandt werden kann, ist unter der Warenbezeichnung Norlig von Marathon Division of American Oan Company, Rothschild, Wisconsin, erhältlich.

Die aufgeführten Bindemittelmassen sind zur Erzielung der erfindungsgemäß erreichbaren, ausgezeichneten Ergebnisse wesentlich. Diese Materialien gelieren nach dem Zusammenmischen mit der teilchenförmigen Komponente und Wasser zunächst, und halten dadurch das Pech in relativ gleichförmiger Suspension. Bei dem anschließenden Erhitzen zersetzen sich die das Bindemittel bildenden organischen Anteile, und die hierbei erzeugten Gase einschließlich Wasserdampf bilden ihrerseits einen Schaum, der das teilchenförmige Pech aus der Vorratskammer herausträgt. Bei dem weiter fortgeführten Erhitzen wird das Bindemittel, das einen Verkokungswert von etwa 20 % besitzt, in glasartige Kohle umgewandelt, wodurch die letztlich ausgebildete Verbindung an der Stoßstelle zusätzliche Festigkeit und Härte erhält.

Die erfindungsgemäß verwendeten Massen können durch Zugabe des Bindemittels auf Ligninsulfonat-Grundlage zu dem teilchenförmigen Pech und Vermischen dieser Materialien mit ei-

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ner ausreichenden Menge Wasser zur Erzielung der gewünschten Konsistenz für die besondere Anwendungsart und den besonderen Anwendungsort hergestellt werden. In allen Fällen besitzt die Masse eine solche Konsistenz, daß sie in die Nippelvorratskammer bei Umgebungstemperatur eingeführt werden kann. Im allgemeinen werden etwa 15 bis 35 Gewichtsteile des Bindemittels in der Masse zusammen mit etwa 10 bis 30 Gewichtsteilen Wasser auf je 100 Gewichtsteile des Pechs, das den Rest der Masse bildet, verwendet. Der Wassergehalt wird zur Erzielung einer gewünschten Konsistenz, wie bereits beschrieben, hauptsächlich verändert, und die verwendete Wassermenge hängt teilweise von dem Wassergehalt des Pechs selbst ab. Da die Masse bei der Anwendung meistens zu den Nippelvorratskammern durch direktes Extrudieren zugeführt wird, und da der Nippel dann weiter für eine beträchtliche Zeitspanne vor seiner Verwendung gelagert werden kann, hat die Konsistenz der Masse eine gewisse Bedeutung, Wenn die untere Grenze des Bindemittelbe.reichs überschritten wird, beginnt man sich einem Punkt zu nähern, an welchem die Festigkeit des gelartigen Materials zu gering ist, als daß es in der Nippelvorratskammer in seiner Lage gehalten werden könnte. Gleicherweise beginnt, falls die obere Grenze des Bindemittelbereichs überschritten wird, nicht ausreichend Kohle in der Masse vorhanden zu sein, .um eine zufriedenstellende Bindung zu schaffen, wenn der Nippel später verwendet wird.

Die angegebene Masse muß nicht durch Extrudieren eingeführt werden, sondern es kann auch eine beliebige einfache Fülltechnik verwendet werden, um das Material in die Hohlräume des Nippels einzupressen. Jedoch ist die Verwendung von Extrusionsarbeitsweisen besonders einfach, insbesondere da zahlreiche Spritzpistolen einschließlich Handspritzpistolen bekannt sind, welche sich als ideal geeignet zur Handhabung und Abgabe des erfindungsgemäßen Materials erwiesen haben. Die Spritzpistolen dieses Typs sind an sich zur Anwendung von

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Schmiermitteln und anderen fließfähigen, jedoch relativ viskosen Materialien wohlbekannt. Sie umfassen üblicherweise eine Düse und einen angrenzenden Zylinder, in welchem eine manuell vorwärtsbewegte oder durch einen Motor angetriebene Fördereinrichtung in dem Zylinder zur Einspeisung des extrudierten Materials aus der Düsenspitze zu dem gewünschten Verwendungspunkt dient.

Falls das Material auf diese Weise einmal in einer Nippelvorratskammer abgelagert ist, neigt die Masse dazu, an der Luft zu trocknen und hart zu werden, zumindest an den freiliegenden Oberflächenanteilen hiervon, insbesondere natürlich wenn der Nippel für irgendeine beträchtliche Zeitspanne gelagert wird. Wenn der Nippel danach zur Ausbildung einer Elektrodenverbindung des bereits beschriebenen Typs verwendet wird, wurde gefunden, daß die Masse, wenn sie einem Erhitzen unterworfen wird, ihre Fließeigenschaften zurückerhält. Gleichzeitig werden Gase durch die Verdampfung des enthaltenen Wassers und durch Zersetzung der verschiedenen organischen Substanzen einschließlich des Sulfonates gebildet. Hieraus ergibt sich ein Schäumen, welches wiederum das nun thermoplastische Material aus seiner Vorratskammer heraus und in die benachbarten Gewinderäume treibt. Diese Schäumwirkung ist so, daß das Material auf diese Weise in seine lage gebracht wird, bevor eine wesentliche Carbonisierung oder Verkokung aufzutreten scheint.

In diesem Zusammenhang ist es wesentlich zu beobachten, daß es für die schnelle Anwendung in hohem Maße bedeutsam ist, daß das Ausmaß des Eindringens in die verschiedenen Gewindefreiräume geregelt wird. Insbesondere ist es dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt, daß eine relativ unwirksame Verbindung bzw. Verkittung der Stoßstelle erreicht wird, falls nur eine äußerst begrenzte Verteilung des zementierenden Materials aus der Vorratskammer in die Gewindefreiräume erreicht wird. Andererseits ist es ebenso gut bekannt, daß es gleichermaßen

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unerwünscht ist, zuviele der Freiräume in dieser Weise zu füllen, da es unter den zuletzt genannten Bedingungen möglich ist, der Verbindungsstelle eine so übermäßige Starrheit zu erteilen, daß für eine normale thermische Expansion oder einen normalen thermischen Schock keine . Anpassungsmöglichkeit geschaffen wird, wodurch sich eine Überempfindlichkeit hinsichtlich Bruch in der Verbindungsstelle ergibt. Es wurde gefunden, daß die beschriebene, erfindungsgemäße Masse bei der Verwendung eine ideale Kombination in dem Sinne zu ergeben scheint, daß ausreichende Volumina der Gewinderäume gefüllt werden, so daß eine hochwirksame Verbindungs- bzw. Befestigungswirkung erreicht wird, ohne daß gleichzeitig ein so gründliches Auffüllen aller Gewinderäume erfolgt, daß das zuvor beschriebene Steifigkeits- bzw. Starrheitsproblem gegeben ist. Die Wirksamkeit der Verbindungswirkung wird erfindungsgemäß durch die äußerst ausgezeichneten, physikalischen Eigenschaften der durch Verwendung der beschriebenen Massen erzielten Bindung erhöht.

Die Art und Weise, in der die erfindungsgemäßen Massen hergestellt werden, und Untersuchungen zur Bestätigung bestimmter Eigenschaften und/oder Merkmale der neuen Massen werden im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde eine erfindungsgemäße Masse für dieses Beispiel mit pastenförmiger Konsistenz hergestellt, welche bei Zimmertemperatur in die Aushöhlungen eines Graphitnippels eingepreßt werden konnte, wobei dieser Nippel ein senkrecht zu der Nippelspitze an beiden Enden und im Bereich des Hauptkontaktgewindes gebohrtes Querloch von 12,7 mm (0,5 inch) besaß. Diese gebohrten Löcher wurden nach vorbekannten Arbeitsweisen mit Kohlenteerpech gefüllt. Für den vorliegen-

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den Anwendungszweck wurden 100 Gewichtsteile des gemahlenen Kohlenteerpechs (No. 30 medium coal tar pitch) mit 25 Gewichtsteilen des zuvorgenannten Gemischs aus Ligninsulfonat mit Holzzucker (Warenbezeichnung Orzan) vermischt. Das Pech war so fein, daß 100 # durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,210 mm (65 mesh Sieb) hindurchgehen. Das Gemisch aus Ligninsulfonat und Holzzuckern (Warenbezeichnung "Orzan") war ein sprühgetrocknetes Pulver (unter der Warenbezeichnung "Orzan A"Von Grown Zellerbach Gorp. erhältlich). Dieses Produkt ist ein Ammoniumligninsulfat zusammen mit Holzzucker. Die beiden oben beschriebenen Bestandteile wurden mit 25 Gewichtsteilen Leitungswasser innig vermischt. Das entstandene Gemisch war pastenförmig und es wurde festgestellt, daß es eine unbegrenzte Gebrauahsdauer besaß, falls es feucht gehalten und in Plastiksäcken aufbewahrt wurde.

Beispiel 2

Um die Wärmefließeigenschaften der in· Beispiel 1 hergestellten Masse zu zeigen, wurde ein Loch mit einem Durchmesser von 19,05 mm (0,75 inch) und 63,5 mm (2,5 inch) Tiefe in einen 127 mm χ 101,6 mm (5" x 4") Graphitstopfen gebohrt, und die beschriebene Masse wurde zum Füllen des gebohrten Loches verwendet. Das Material in dem Loch wurde bei Zimmertemperatur 12 Stunden an der Luft getrocknet. Nach dem Verlust des meisten Teiles des Bindewassers, wurde das pastenförmige Pechmaterial hart und spröde. Anschließend wurde der Graphitpflock in einem Muffelofen überführt und allmählich auf 25O⁰O erhitzt. Es wurde gefunden, daß die Masse aus dem ausgebohrten Loch, in welchem sie vorlag, bei etwa 104-⁰C rasch auslief.

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Beispiel 3

In diesem Beispiel wird die Fähigkeit zum Verbinden gezeigt, die durch Verwendung der erfindungsgemäßen Massen erzielt werden kann. Insbesondere wurde die Bindefestigkeit eines standardmäßigen mittleren Pechs (No. 30 medium pitch)- Zement. A -, mit der erfindungsgemäßen, extrudierbaren Masse - Zement B - und einer vorbekannten Masse vom hitzehärtenden Typ - Zement O - verglichen. Der zuletzt genannte Zement ist ein dem Fachmann an sich bekanntes Produkt und enthält ein Pech und ein Bindemittel in Form eines synthetischen Harzes. Für Zwecke der Untersuchung wurden Stoßverbindungen hergestellt, indem ein Ziegel eines Elektrodenmaterials von 101,6 χ 152,4 χ 76,2 mm (4"x6"x3") und ein Ziegel mit ähnlichen Abmessungen aus einem Nippelmaterial zusammenzementiert wurden. Die zementierte Verbindung wurde hergestellt, indem der kittartige Zement B oder der Zement C mit einem Spatel auf die Fläche von 101,6 χ 152,4 mm eines jeden Ziegels aufgestrichen wurde und die zwei Stücke aneinandergepreßt wurden. Das handelsübliche Pech (No. 30) - Zement A - mußte vor dem Auftrag auf 120⁰G erhitzt werden. Die drei Graphitstrukturen wurden in einen Metallmuffel eingesetzt, in Koks und Sand gepackt und bei 90O⁰O bei einer Geschwindigkeit von 60°C/h gebrannt. Nach dem Brennen wurden die zementierten Ziegel in Proben von 25,4 χ 25,4 χ 152,4 mm (1"χ1"χ6") Proben für die Biegefestigkeit zerschnitten. Drei repräsentative Proben eines jeden Typs wurden quer über die Verbindungsstelle durch Anwendung der Viertelpunktbelastungstechnik gebrochen.

Die Proben mit dem Zement A als Bindematerial waren sehr brüchig und brachen bei der Handhabung mit Ausnahme von einer Probe, die eine Biegefestigkeit von 6,96 kg/cm (99 psi) besaß und als Vergleichsprobe diente. Die drei durch den Zement B miteinander verbundenen Proben brachen an der Stoßstelle, wobei die maximale Festigkeit 19,6 kg/cm²

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(279 psi) und die minimale Festigkeit 18,0 kg/cm (256 psi) betrug bei einer Durchschnittsfestigkeit von 18>9 kg/cm (269 psi). Die mit dem Zement G erhaltenen Werte lagen unterhalb der mit dem Zement B erhaltenen Werte. Die maximale Festigkeit der Verbindungen mit dem Zement G betrug 16,1 kg/ cm (229 psi), die minimale Festigkeit 6,05 kg/cm (86 psi)

und die Durchschnittsfestigkeit 10,6 kg/cm (151 psi). Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Masse, der Zement B, leistungsfähiger als Füllstoff für Nippel vom Typ mit Pechvorratskammern ist und in seiner Bindefestigkeit die vorbekannten Produkte übertrifft.

Beispiel 4-

Die Bindefestigkeiten von extrudierfähigen Pechen, welche erfindungsgemäß hergestellt waren, wurden durch Messung des Drehmomentes bestimmt, das zum Aufdrehen von 508 mm (20 inch) Elektroden-Nippel-Anordnungen erforderlich war. Als Folge einer solchen Untersuchung wurde festgestellt, daß bei Verwendung eines 110 G-Pechs (Allied Chemical 110 G pitch), das in die Nippelvorratskammer nach der konventionellen Heißschmelztechnik eingefüllt worden v/ar, zum Herausdrehen 418 mkg (3024 ft.-lbs) erforderlich waren. Unter gleichartigen Bedingungen und unter Verwendung einer Pechmasse, die derjenigen des vorherigen Beispiels gleichartig war, und die durch Extrusion bei Umgebungstemperaturen eingeführt worden war, war ein Drehmoment von 736 mkg (5325 ft.-lbs.) erforderlich, bevor die Verbindungsstelle gejffnet werden konnte.

Obwohl die erfindungsgemäßen Massen besonders vorteilhaft bei .der Anwendung durch Extrusion oder andere Arbeitstechniken sind, bei welcher sie in Nippelvorratskammern dank ihrer Fließeigenschaften bei Umgebungstemperaturen untergebracht werden, sind sie ebenfalls auch bei anderen Arbeitsweisen vorteilhaft, die zur Auftragung von Verbindungs-' pechen bzw. Befestigungspechen bekannt sind.

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Die Erfindung liefert daher Verbindungspechmassen zur Ablagerung innerhalb der Pechkammern von Graphitnippeln, welche solche Leerräume bzw. Kammern aufweisen. Die erfindungsgemäße Masse ist ein durch Wärme schäumbares, thermoplastisches Material, das teilchenförmiges Pech in einem Bindemittel auf Ligninsulfonat-Grundlage enthält. Eine solche Masse kann in die Vorratskammern der Nippel durch direktes Extrudieren bei Umgebungstemperaturen eingeführt werden. Bei der Verwendung eines so präparierten Nippels in einer Elektrodenstoßstellenanordnung schäumen die an der Elektrodenstoßsteile erzeugten, hohen Temperaturen die Masse unter ihrer Expansion in die benachbarten Gewinderäume an der Stoßstelle. Ein fortgeset2tes Erhitzen verkohlt dann die Masse, wodurch die Verbindungsstelle verfestigt wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Extrudierfähige und durch Wärme schäumbare Verbindungspechmasse zur Ablagerung in einer Harzkammer von Graphitnippeln des Typs, wie er beim Aneinanderfügen von aneinanderstoßenden Elektrodenabschnitten verwendet wird, dadurch g e kennz eichnet, daß sie ein Gemisch von teilchenförmigen Pech, dispergiert in einem Bindemittel auf Ligninsulfonat-Grundlage, zusammen mit Wasser in ausreichender Menge zur Einstellung der gewünschten Konsistenz für die Masse enthält.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemitte]/als Ligninsulfonat ein Gemisch von einer oder mehreren der Verbindungen Ammonium-, Natrium- oder Oalciumligninsulfonat zusammen mit Holzzuckern enthält.

3- Masse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pech gemahlen ist.

4. Masse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel in einer Menge von etwa 15 bis 35 Gewichtsteilen und das Wasser in einer Menge von etwa 10 bis 30 Gewichtsteilen auf jeweils 100 Gewichtsteile des Pechs, welches den Rest der Masse ausmacht, vorhanden ist.

5. Masse nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichn e t, daß das SuIfonat Ammoniumligninsulfonat ist.

6. Verwendung der Verbindungspechmassen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung einer verfestigten Elektrodenverbindung des Typs, der aneinanderstoßende Kohleelektroden und einen verbindenden Kohlenippel des Typs verwendet, der mit einer Kammer für ein in der Hitze fließfähiges Verbindungspech ausgerüstet ist, wobei in der

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Kammer die extrudierfähige, in der Hitze schäumbare, thermoplastische Masse, welche teilchenförmiges Pech in einem Bindemittel auf Ligninsulfonat-Basis enthält, abgelagert wird, die Elektrodenverbindung hergestellt wird, die Verbindungsstelle erhöhten Temperaturen zur Schäumung der Masse und zur Expansion der Masse in die angrenzenden Gewindefreiräume der Verbindungsstelle unterworfen wird und die Verbindungsstelle weiterhin zum Verkoken der Masse unter Verfestigung der Verbindungsstelle erhitzt wird.

7. Ausführungsform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse in der Kammer bei Umgebungstemperaturen abgelagert wird.

8. Ausführungsform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablagern durch Extrudieren durchgeführt wird.

9. Ausführungsform nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Masse vor der Ablagerung durch Zusammenmischen des teilchenförmigen Pechs mit einem Bindemittel in Form von einer oder mehrerer der Verbindungen Ammonium-, Natrium- oder Calciumligninsulfonat, welche mit Holzzuckern vermischt sind, zusammen mit einer ausreichenden Menge Wasser zur Erzielung der gewünschten Konsistenz der Masse hergestellt worden ist.

10. Ausführungsform nach Anspruch 9» dadurch g e k e η n'-zeichnet, daß bei der Herstellung der Masse 15 bis 35 Gew.-Teile Bindemittel und10 bis 30 Gewichtsteile Wasser auf jeweils 100 Gewichtsteile Pech verwendet worden sind.

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11. Kohleelektrodennippel des Typs, der einen ausgebildeten Leerraum und eine Verbindungspechmasse in dem Leerraum zum Einfließen in die Gewindefreiräume einer Elektrodenverbindung beim Gebrauch des Nippels zum Verbinden von aneinanderstoßenden Kohleelektrodenabschnitten einschließt, dadurch gekennz eichnet, daß die Verbindungspechmasse eine durch Hitze schäumbare, thermoplastische Masse ist, welche teilchenförmiges Pech in einem Bindemittel auf Ligninsulfonatgrundlage enthält.

12. Kohleelektrodennippel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse zusätzlich bei der Herstellung hiervon absorbiertes Wasser enthält und das Bindemittel ein Gemisch eines Ligninsulfonates in Form von einer oder mehrerer der Verbindungen Ammonium-, Natrium- oder Calciumligninsulfonat zusammen-mit HoIz-.zuckern enthält.

13- Kohleelektrodennippel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ligninsulfonat Ammoniumligninsulfonat ist.

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