DE2345612A1

DE2345612A1 - CONNECTING PECH FOR NIPPLE WITH RESIN CHAMBERS AND ITS USE

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. GRÄMKOWDR. 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 2J26Munich, 10th «EP. 1973 li / Lo / Sv- A 2J26

AlEGO, INC.AlEGO, INC.

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

USAUnited States

Verbindungspech für Nippel mit Harzkammern und seine VerwendungConnecting pitch for nipples with resin chambers and its use

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.The invention relates generally to compounds of carbon and graphite electrodes and in particular to the carbon and graphite nipples, which are commonly used to connect such joints or joints.

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-Carbon or graphite electrodes used in electric ovens and similar types of metallurgical equipment used are consumed in their use and therefore become Electrodes normally formed from abutting electrode sections, which are through a nipple are connected to each other, which is screwed inside in each of the adjacent sections. In order to

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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.To ensure free electrical and mechanical properties of the resulting connection were different Working methods developed whose task it is to have a certain kind of cementing effect in at least one part of the thread free spaces in which the nipple engages in the abutting electrodes.

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.According to one of the most frequently and most successfully used working methods, a chamber or storage space is created in the connection nipple during its manufacture and / or formed in one or more sections of the abutting electrode sections. In such Cavities or chambers, a cementing compound or binding agent compound is applied before an electrode connection is formed, mostly bad luck, deposited. When the formed joint is subjected to heating thereafter, it flows Mass, e.g. the above-mentioned pitch, from its chamber or its storage space into some of the adjacent thread spaces, where it is then carbonized or coked by further heating, so that a permanent bond is created which has both good electrical and mechanical properties. Nipples of this type, which have a chamber or contain a storage space, for example, in U.S. Patents 2 510 230, 2 735 705, 2 941 828, 2 941 829 and 3,419,296. Those selected in these examples The various nellular structures shown in publications can include, for example, bored, radial recesses, which extend inward from the nipple circumference, or have other shapes of cavities in which the so-called Connection pitch can be deposited.

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-As already described, the most commonly used mass in nipples with storage chambers was pitch, which is usually inside the storage chamber by heating the pitch to a fluidizing temperature and then letting it through 3?

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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.let the molten material into the storage chamber, where it subsequently solidifies, is deposited. This way of working however, it is disadvantageous in making the finished nipple for a number of reasons. So must for example not only can relatively cumbersome and expensive heating and handling equipment be used, but in addition, large amounts of noxious and toxic fumes are still generated in the process that this represents poses a danger to both the workforce and the environment. In addition, it limits the effect of corrosion of molten pitch, the useful life of the equipment. In addition, the obtained finished nipples are far from satisfactory, since the distribution of the redeposited pitch during the subsequent melting process is not. fully predictable and depends mainly on the random flow that occurs during the melting process it is brought about.

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.It should be noted that in recent years others Masses have been proposed as pitch alone for use in conjunction with the above-described reservoir-type nipples. For example, US Pat. No. 3,624,011 describes a cement or binding agent which is based on a mixture a curable, synthetic resin with pitch and dextrin is. In both this composition and similar compositions, it is intended that the binder be a thermosetting one Material represents. This in turn complicates the subsequent flow and redeposition that occurs when the Mass is to be achieved.

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-Furthermore, it has been suggested from time to time that the above Distribution problem can be avoided by using means in the mass which are capable of expanding the mass serve when heated, causing such a mass in the thread spaces is pressed. For example, US Pat. No. 3,140,967 describes a mode of operation in which a

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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.detachable plastic bag is deposited at the opposite ends of the nipple in an electrode assembly. During the The sack ruptures when heated, releasing the cementing material. The latter includes a swelling agent, which probably works as described earlier. However, the mass used is similar to that already aforesaid, thermosetting, and in fact it is intended that the surfaces to be cemented with a Catalyst to accelerate curing are pre-impregnated. The effect of this arrangement is exactly the opposite the very strong increase in the flow, which is to be achieved by the swelling agent. The arrangement of the materials at the alternate ends of the nipple already mentioned has also proven to be relatively ineffective in practice Place exposed to allow effective distribution.

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.The object of the invention is to create a bonding pitch compound within the pitch storage chamber of carbon or graphite nipples of the type including such voids, this mass being heat-foamable and thermoplastic, thus providing excellent distribution of such a material when using a nipple prepared in this way in a high-temperature environment of an electrode connection will.

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 denFurthermore, such a compound pitch compound, which is located within the pitch storage chamber of graphite nipples of such empty spaces enclosing type can be made by direct and simple extrusion operations, thereby eliminating the costly and laborious operations previously required to deposit such bonding compounds were to be avoided and, moreover, the toxic and harmful vapors, which in the

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Schmelz- und Gießarbeitsweisen des Standes der Technik, auftraten.State-of-the-art melting and casting processes, occurred.

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.Furthermore, a method for forming a better carbon electrode connection is to be created in which the pitch storage chamber'des in such a connection nipple used is filled by a simple extrusion process that operates at ambient temperatures can be carried out with a material that hardens so that it is completely in the nipple reservoir before the Use is withheld and flows and expands during use.

Weiterhin soll eine solche Verbindungspechmasse einen hohen Verkokungswert besitzen und praktisch frei von Schrumpfung beim Aussetzen gegenüber Ofentemperaturen sein.Furthermore, such a compound pitch mass should have a high Have coking value and be practically free from shrinkage on exposure to oven temperatures.

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.Furthermore, such a connecting pitch compound and its use should result in electrode connections which are more superior mechanical properties in terms of both strength and flexural performance and thermal stress.

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,The object according to the invention is achieved by a bonding pitch compound dissolved which contains particulate pitch in a lignosulfonate-based binder. One such mass is heat foamable and thermoplastic and it can be extruded directly at ambient temperatures or otherwise deposited in the storage chamber of a nipple equipped with such empty spaces. In the form so deposited in these storage chambers, the mass has a putty-like consistency and possesses sufficient mechanical strength to retain itself within the pantry - in the subsequent Exposure to air, e.g. when storing the nipple,

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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-can dry out and harden this mass, at least in the superficial parts of it, however, it practically does not shrink, as certain previously known gels do to do. If the nipple is subsequently exposed to a high temperature environment? Electrode assembly is exposed, that is then fluid material as a result of the heat-foamable and thermoplastic properties of the mass in the adjacent

fe.trieoen
räume^ die in der Elektrodenanordnung, beife.trieoen
space ^ those in the electrode arrangement

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.which such a nipple is used are available. Another heating of the assembly in the furnace environment converts the mass into pitch coke by pyrolysis, creating a bond with both excellent mechanical and electrical properties are also created.

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. The following is a preferred embodiment of the invention Connection pitch mass described. Such a compound pitch closes as dispersed Phase a particulate pitch. This material can e.g. be a ground tar pitch (No. 30 medium coal tar pitch) be. It should be noted that other pitches can be used, including pitches which Have softening points between 90.degree. C. and 180.degree. C., but this is not a limitation. Although ground If pitch is preferred, pitch in other particulate form such as a so-called pitch can also be used Lump pitch (prill pitch), this being in a form in which the individual particles are relatively spherical, or pellet pitch. For example, such a lump pitch is available as a sieved product (8 mesh) in which the particles have an average diameter of 2.38 mm.

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.,The binder used in the invention is a lignosulfonate-based mass, e.g., those different from wood derived products of this type, which are sold under the trade name Orzan by 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. are available. These materials are known per se, surface-active chemicals that have been used in technical applications for many years, e.g. as dispersants, Binders, emulsifiers, etc .. The specified materials consist of a lignosulfonate together with wood sugar. Preferably, the binder used in the present invention comprises, for example, ammonium lignosulfonate and wood sugar. Other useful forms of this binder include sodium lignosulfonate and Wood sugar and calcium lignosulfonate together with wood sugar. A product of the latter type, e.g. be used in the connection pitches according to the invention can, is under the trade name Norlig from Marathon Division of American Oan Company, Rothschild, Wisconsin.

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.The binder compositions listed are essential for achieving the excellent results that can be achieved according to the invention. These materials initially gel after being mixed together with the particulate component and water, thereby keeping the pitch in relatively uniform suspension. During the subsequent heating, the organic components forming the binding agent decompose, and the gases, including water vapor, generated in this process in turn form a foam which carries the particulate pitch out of the storage chamber. As the heating continues, the binding agent, which has a coking value of around 20% , is converted into vitreous carbon, which gives the joint ultimately formed additional strength and hardness at the joint.

Die erfindungsgemäß verwendeten Massen können durch Zugabe des Bindemittels auf Ligninsulfonat-Grundlage zu dem teilchenförmigen Pech und Vermischen dieser Materialien mit ei-The compositions used according to the invention can be added by adding of the lignosulfonate-based binder to the particulate Pitch and mixing these materials with a

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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.ner sufficient amount of water to achieve the desired Consistency for the particular type of application and the particular application site can be established. In all cases the mass is of such a consistency that it can be introduced into the nipple reservoir at ambient temperature can. Generally, about 15 to 35 parts by weight of the binder are used in the composition along with about 10 to 30 parts Parts by weight of water per 100 parts by weight of the pitch, which makes up the rest of the mass is used. The water content is used to achieve a desired consistency, as already described, mainly changed, and the amount of water used depends in part on the water content of the pitch itself away. Since the mass is mostly fed to the nipple storage chambers by direct extrusion in use, and there the nipple can then be further stored for a considerable period of time prior to its use, has the consistency The mass has a certain importance, when the lower limit of the binder range is exceeded, one begins to approach a point at which the strength of the gel-like material is too low to be in the nipple reservoir could be held in place. Likewise, if the upper limit of the binder range begins is exceeded, there is not enough coal in the mass to create a satisfactory bond, if the nipple is used later.

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 vonThe specified mass does not have to be introduced by extrusion, but any simple filling technique can also be used can be used to press the material into the cavities of the nipple. However, extrusion techniques are used particularly easy, especially since there are numerous spray guns including hand spray guns are known, which have proven to be ideally suited for handling and dispensing the material according to the invention. The spray guns of this type are per se for the application of

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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.Lubricants and other flowable, but relatively well known viscous materials. They usually include a nozzle and an adjacent cylinder in which a manually advanced or motor-driven conveyor in the cylinder for feeding of the extruded material from the nozzle tip to the desired point of use.

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.If the material is once in a nipple storage chamber this way is deposited, the mass tends to air dry and harden, at least on the exposed ones Surface fractions thereof, especially natural when the nipple is stored for any substantial period of time. If the nipple is then used to form a Electrode connection of the type already described is used, it has been found that the mass, when subjected to heating is subjected to regain its flow properties. At the same time, gases are created through the evaporation of the water contained and through the decomposition of the various organic Substances including the sulfonate formed. This results in foaming, which in turn is now thermoplastic material from its storage chamber and drives into the adjacent thread spaces. This foaming effect is such that the material is brought into position in this way before any substantial carbonization or coking appears to be occurring.

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 gleichermaßenIn this context it is essential to observe that it is to a great extent important for rapid application that the extent of the penetration into the various thread clearances is regulated. In particular, it is known to those skilled in the art that a relatively ineffective compound or cementing of the joint is achieved if only an extremely limited distribution of the cementing material is reached from the storage chamber into the thread clearances. On the other hand, it is just as well known that it is alike

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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.it is undesirable to fill too many of the free spaces in this way, since it is under the last-mentioned conditions is possible to give the joint so excessive rigidity that for normal thermal Expansion or normal thermal shock none. Adjustment option is created, whereby a Hypersensitivity to breakage in the joint results. It has been found that the described, inventive Mass when used seems to give an ideal combination in the sense that sufficient Volumes of the thread spaces are filled, so that a highly effective connection or fastening effect is achieved without that at the same time so thorough filling of all thread spaces takes place that the previously described Stiffness or rigidity problem is given. the Effectiveness of the connecting effect is according to the invention due to the extremely excellent physical properties of the masses described by using the materials described achieved bond increases.

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.The way in which the compositions of the invention are made and studies to confirm certain properties and / or characteristics of the new masses will be carried out explained in more detail below on the basis of examples.

example 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-A composition according to the invention was produced for this example with a paste-like consistency, which at room temperature could be pressed into the cavities of a graphite nipple, this nipple being perpendicular to the nipple tip at both ends and in the area of the main contact thread, drilled transverse hole of 12.7 mm (0.5 inch) owned. These drilled holes were filled with coal tar pitch using previously known procedures. For the present

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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.the intended use was 100 parts by weight of the ground Coal tar pitch (No. 30 medium coal tar pitch) with 25 parts by weight of the aforementioned mixture of lignosulphonate mixed with wood sugar (trade name Orzan). The bad luck was so fine that 100 # passed through a one-mesh sieve 0.210 mm (65 mesh screen) pass through it. The mixture of lignosulphonate and wood sugars (trade name "Orzan") was a spray dried powder (available under the trade name "Orzan A" from Grown Zellerbach Gorp.). This The product is an ammonium lignin sulphate together with wood sugar. The two ingredients described above were made intimately mixed with 25 parts by weight of tap water. The resulting mixture was pasty and it was found that it could be used indefinitely if kept moist and stored in plastic bags.

Example 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.To demonstrate the heat flow properties of the composition prepared in Example 1, a 19.05 mm (0.75 inch) diameter and 63.5 mm (2.5 inch) deep hole was made into a 127 mm χ 101.6 5 "x 4" (mm) graphite plug was drilled and the mass described was used to fill the drilled hole. The material in the hole was air dried at room temperature for 12 hours. After losing most of the binding water, the pasty pitch material became hard and brittle. Subsequently, the graphite peg was transferred to a muffle furnace and gradually heated to 25O ⁰ O. It has been found that the material from the drilled hole in which it existed, expired rapidly at about 104 ⁰ C.

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Example 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.This example demonstrates the bonding ability that can be achieved using the compositions of the invention. In particular, the bond strength of a standard No. 30 medium pitch cement. A - with the extrudable mass according to the invention - cement B - and a previously known mass of the thermosetting type - cement O - compared. The last-mentioned cement is a product known per se to the person skilled in the art and contains a pitch and a binder in the form of a synthetic resin. For purposes of study, butt joints were made by cementing together a brick of 101.6 by 152.4 by 76.2 mm (4 "x6" x3 ") electrode material and a brick of similar dimensions from nipple material prepared by spreading the putty-like cement B or the cement C with a spatula on the surface of 101.6 χ 152.4 mm of each brick and pressing the two pieces together. had to be heated prior to application to 120 ⁰ G. the three graphite structures have been used in a metal casting, packed in coke and sand, and fired at 90O ⁰ O at a rate of 60 ° C / h. After firing, the cemented bricks were in samples Cut 25.4 by 25.4 by 152.4 mm (1 "1" χ6 ") specimens for flexural strength. Three representative samples of each type were fractured across the joint using the quarter point loading technique.

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 The samples with cement A as the binding material were very brittle and broke during handling, with the exception of one sample, which had a flexural strength of 6.96 kg / cm (99 psi) and was used as a reference sample. The three samples connected to one another by cement B broke at the joint, with the maximum strength being 19.6 kg / cm ²

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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)(279 psi) and the minimum strength was 18.0 kg / cm (256 psi) with an average strength of 18> 9 kg / cm (269 psi). The values obtained with cement G were below the values obtained with cement B. The maximal Strength of the joints with the cement G was 16.1 kg / cm (229 psi), the minimum strength 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.and the average strength 10.6 kg / cm (151 psi). From these results it can be seen that the inventive Mass, the cement B, is more powerful as a filler for nipples of the pitch reservoir type and in its binding strength exceeds the previously known products.

Example 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.The bond strengths of extrudable pitches made according to the invention were measured by measuring the Torque determined that was required to unscrew 508 mm (20 inch) electrode-nipple assemblies. As a result one such investigation found that when using a 110 G pitch (Allied Chemical 110 G pitch), which is fed into the nipple storage chamber using the conventional hot melt technique filled v / ar, it took 418 mkg (3024 ft.-lbs) to unscrew. Under like Conditions and using a pitch mass similar to that of the previous example, and which was introduced by extrusion at ambient temperatures was a torque of 736 mkg (5325 ft.-lbs.) required before the connection point is opened could be.

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.Although the compositions according to the invention are particularly advantageous when used by extrusion or other working techniques are, in which they are housed in nipple storage chambers thanks to their flow properties at ambient temperatures they are also advantageous in other ways of working that involve the application of connecting ' pitch or fastening pitch are known.

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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.The invention therefore provides bonding pitches for deposition within the pitch chambers of graphite nipples which have such empty spaces or chambers. The inventive Bulk is a heat-foamable, thermoplastic material that is particulate pitch in one Contains binding agent based on lignin sulfonate. Such a mass can pass into the storage chambers of the nipple direct extrusion at ambient temperatures can be introduced. When using a nipple prepared in this way In an electrode joint arrangement, the high temperatures generated at the electrode joint portions foam the Mass as it expands into the adjacent thread spaces at the joint. Continued heating will then char the mass, which solidifies the joint.

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Claims

1. Extrudable and heat-foamable compound pitch for deposition in a resin chamber of graphite nipples of the type found when joining together butting Electrode sections is used, characterized in that they are a mixture of particulate Pitch dispersed in a lignosulfonate-based binder, together with water in sufficient quantity to achieve the desired consistency for the Contains mass.

2. Mass according to claim 1, characterized in that that the binder] / as a lignosulfonate mixture of one or more of the compounds ammonium, sodium or calcium lignosulfonate together with wood sugars.

3- mass according to claim 2, characterized in that that the pitch is ground.

4. Mass according to claim 2, characterized in that that the binder in an amount of about 15 to 35 parts by weight and the water in an amount of about 10 to 30 parts by weight for every 100 parts by weight of the pitch, which makes up the rest of the mass, is present.

5. Composition according to claim 4, characterized in that the sulfonate is ammonium lignosulfonate.

6. Use of the connecting pitch masses according to any one of claims 1 to 5 for producing a solidified Electrode connection of the type having abutting carbon electrodes and a connecting carbon nipple of the Type used, which is equipped with a chamber for a heat-flowable compound pitch, wherein in the

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Chamber the extrudable, heat-foamable, thermoplastic mass which is particulate pitch contains in a binder based on lignosulphonate, is deposited, the electrode connection is made, the connection point increased temperatures Foaming of the mass and subjected to expansion of the mass in the adjacent thread free spaces of the connection point and the connection point continues to coke the mass with solidification of the connection point is heated.

7. Embodiment according to claim 6, characterized in that the mass in the chamber at ambient temperatures is deposited.

8. Embodiment according to claim 6, characterized in that the deposition by extrusion is carried out.

9. Embodiment according to claim 7 »characterized in that the mass through before deposition Mixing together the particulate pitch with a binder in the form of one or more of the compounds Ammonium, sodium or calcium lignosulfonate, which are mixed with wood sugar, along with a sufficient amount of water to achieve the desired Consistency of the mass has been established.

10. Embodiment according to claim 9 »characterized g e k e η n'-draws, that in the preparation of the mass 15 to 35 parts by weight of binder and 10 to 30 parts by weight of water are used for every 100 parts by weight of pitch have been.

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11. Carbon electrode nipple of the type having a formed void and a bonding pitch mass in the void to flow into the thread free spaces of an electrode connection when the nipple is used to connect includes abutting carbon electrode sections, characterized in that the pitch compound is a thermoplastic compound which can be foamed by heat Is mass which contains particulate pitch in a lignosulfonate-based binder.

12. carbon electrode nipple according to claim 11, characterized in that the mass is additionally at the production thereof contains absorbed water and the binder is a mixture of a lignosulfonate in Form of one or more of the compounds ammonium, sodium or calcium lignosulfonate together with wood sugars contains.

13 carbon electrode nipple according to claim 12, characterized in that the lignosulphonate is ammonium ligninsulphonate is.

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