• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Gegenstand der Erfindung ist die kontinuierliche Grünfertigung von Profilen aus Kohlenstoff. Dieser Werkstoff wird mittels folgender Verfahrensschritte hergestellt: DOLLAR A - Mischen der trockenen Kohlenstoffkomponenten und der Additive mit kohlenwasserstoffhaltigem Bindemittel, DOLLAR A - kontinuierliches Walz-Kompaktieren des gründen Kohlenstoffmaterials, DOLLAR A - Brennen des zunächst grünen Profils und DOLLAR A - Bearbeiten und gegebenenfalls Graphitieren des so erhaltenen Kohlenstoffprofils. DOLLAR A So hergestellte Bauteile werden als Pumpen- oder Trennschieber oder als schlanke Bürsten in Elektromotoren eingesetzt.The invention relates to the continuous green production of profiles made of carbon. This material is prepared by the following process steps: DOLLAR A - mixing the dry carbon components and the additives with hydrocarbon binder, DOLLAR A - continuous roll compacting the starting carbon material, DOLLAR A - firing the first green profile and DOLLAR A - processing and optionally graphitizing the thus obtained carbon profiles. DOLLAR A components manufactured in this way are used as pump or separating slides or as slim brushes in electric motors.
    公开号:DE102004006588A1
    申请号:DE200410006588
    申请日:2004-02-10
    公开日:2005-09-01
    发明作者:Wolfgang Dr. Vesper
    申请人:SGL Carbon SE；
    IPC主号:C04B35-532
    专利说明:
    [0001] Gegenstandder Erfindung ist die kontinuierliche Herstellung von Profilen ausKohlenstoffwerkstoff fürBauteile in elektrischen und mechanischen Anwendungen mittels derbekannten Verfahrensschritte – Mischender trockenen Kohlenstoffkomponenten und der Additive mit kohlenwasserstoffhaltigemBindemittel, – Brennenund gegebenenfalls Graphitieren der zunächst grünen Profile und – Bearbeitender so erhaltenen Profile aus Kohlenstoffwerkstoff. The invention relates to the continuous production of profiles of carbon material for components in electrical and mechanical applications by means of the known method steps Mixing the dry carbon components and the additives with hydrocarbon-containing binder, - Burning and optionally graphitizing the first green profiles and - Editing the thus obtained profiles of carbon material.
    [0002] DieHerstellung von carbonisierten oder graphitierten Kohlenstoffkörpern isteine inzwischen seit übereinhundert Jahren beherrschte Technik, die im industriellen Maßstab großtechnischangewandt wird und deshalb in vielen Punkten ausgefeilt und bezüglich derKosten optimiert ist. Eine der Beschreibungen dieser Technik – insbesondereeine Beschreibung der Feinkorngraphite – findet man in dem kleinenBand FEINKORNGRAPHITE von A. KINDLER im verlag moderne Industrie,1995 in der Reihe „Die Bibliothekder Technik, Band 119".TheProduction of carbonized or graphitized carbon bodies isone since overOne hundred years ago, technology dominated, industrial scale industrial scaleis used and therefore sophisticated in many respects and in terms ofCost is optimized. One of the descriptions of this technique - in particulara description of the Feinkorngraphite - one finds in the smallBand FEINKORNGRAPHITE by A. KINDLER in the publishing house of modern industry,1995 in the series "The Librarythe technique, volume 119 ".
    [0003] DünnwandigeBauteile aus Kohlenstoffwerkstoffen werden im Wesentlichen in zweiAnwendungsgebieten benötigt:bei Trennschiebern von bestimmten Pumpen und Kompressoren sowiebei Kohlebürstenmit ungewöhnlichenAbmessungen. Diese dünnwandigenBauteile werden nach der konventionellen Technik aus Kohlenstoffblöcken herausgearbeitet,die in der Grünfertigungsstufedurch isostatisches Pressen oder durch Gesenkpressen hergestelltwurden. Der Materialverschnitt kann – gemessen am fertig bearbeitetenTrennschieber oder an der fertig bearbeiteten Bürste – das zwei- bis dreifache desfertigen Teils betragen. Um diesen hohen Materialverschnitt beider Verarbeitung von dichten, feinkörnigen Materialtypen zu vermeiden,ist es wünschenswert,ein Halbzeug aus diesen Kohlenstofftypen zu erhalten, das dünnwandighergestellt werden kann.thin-walledComponents made of carbon materials become essentially in twoApplication areas needed:in slide valves of certain pumps and compressors as wellwith carbon brusheswith unusualDimensions. These thin-walledComponents are machined from carbon blocks using conventional techniquesthose in the green production stageproduced by isostatic pressing or by die pressingwere. The material waste can - measured on the finishedSeparator or on the finished brush - two to three times thefinished part. To this high material waste atavoid the processing of dense, fine grained material types,it is desirableto obtain a semi-finished product from these carbon types, the thin-walledcan be produced.
    [0004] Inder Patentliteratur sind verschiedene Grünfertigungs-Verfahren zur Herstellung – auch dünnwandiger – Bauteileoder Profile bestehend aus Kohlenstoffwerkstoffen beschrieben.InThe patent literature is various green manufacturing processes for the production - even thin-walled - componentsor profiles consisting of carbon materials described.
    [0005] Inder amerikanischen Patentschrift US 4,882,102 wirdeine grüneMischung aus Kohlenstoffpartikeln und niedrigpolymeren organischenVerbindungen als Bindemittel in Form eines vergleichsweise dünnflüssigen Schlickerszu dünnenFilmen oder Platten ausgegossen oder ausgewalzt. Solche Filme oderPlatten werden getrocknet, gehärtet,zugeschnitten und carbonisiert, gegebenenfalls graphitiert.In the American patent specification US 4,882,102 For example, a green mixture of carbon particles and low-polymeric organic compounds as a binder in the form of a comparatively low-viscosity slip is poured or rolled out into thin films or plates. Such films or plates are dried, cured, cut and carbonized, optionally graphitized.
    [0006] Eswäre auchmöglich,einen in diesem Patent beschriebenen Schlicker kontinuierlich aufein Transportband zu gießenund aus einem solchen gegossenen grünen Körper Kohlenstoff profile herzustellen.Itwould be toopossible,a slurry described in this patent continuouslyto pour a conveyor beltand to produce carbon profiles from such a green cast body.
    [0007] AlleGrünfertigungs-Verfahrenfür Kohlenstoffprofile,die von einem Vorprodukt „Schlicker" ausgehen, unterscheidensich jedoch deutlich von dem erfindungsgemäßen GrünfertigungsVerfahren, bei demals Vorprodukt eine rieselfähigegrüne Mischunggeeigneter Körnungeingesetzt wird.AllGreen manufacturing processfor carbon profiles,which differ from a precursor "slip"However, clearly from the green production method according to the invention, in whichas a precursor a free-flowinggreen mixturesuitable grain sizeis used.
    [0008] Inmehreren Patentschriften werden Extrusionsverfahren als Grünfertigungs-Verfahrenbeschrieben. Voraussetzung fürdie Extrudierbarkeit von grünenMischungen ist deren ausreichende plastische Verformbarkeit, damitdie Mischung durch das vergleichsweise enge Mundstück des Extrudersgepresst werden kann. Eine ausreichende plastische Verformbarkeiterzielt man durch eine genügende Mengevon viskosem Bindemittel, durch eine erhöhte Verarbeitungstemperatur,bei der das Bindemittel niedrigviskos wird, durch die Zugabe vonplastifizierenden Additiven in die grüne Mischung, oder durch eineKombination dieser Faktoren.InSeveral patents use extrusion processes as green manufacturing processesdescribed. requirement forthe extrudability of greenMixtures is their sufficient plastic deformability, sothe mixture through the comparatively narrow mouthpiece of the extrudercan be pressed. A sufficient plastic deformabilityachieved by a sufficient amountof viscous binder, by an increased processing temperature,in which the binder is low viscosity, by the addition ofplasticizing additives in the green mixture, or by aCombination of these factors.
    [0009] Beispielhaftseien die deutsch Offenlegungsschrift DE 40 00 938 A1 Patentschriften und die amerikanischePatentschrift US 5,338,320 genannt.By way of example, the German Offenlegungsschrift DE 40 00 938 A1 Patents and the American patent US 5,338,320 called.
    [0010] Nachder deutschen Offenlegungsschrift wird eine grüne Mischung zu einer dünnen Kohlen stoffmembranfür akustischeAnwendungen verarbeitet. Das Grünfertigungs-Verfahrenumfasst die folgenden Schritte: Intensives Homogenisieren und Knetender grünenMischung, Extrudieren, Zuschneiden des bahnartigen Materials, dieZuschnitte auf gewünschteDicken Kalandrieren, gegebenenfalls Konfektionieren und Brennen.Tothe German patent application is a green mixture to a thin carbon membranefor acousticApplications processed. The green manufacturing processincludes the following steps: Intensive homogenization and kneadingthe greenMixing, extruding, cutting the web-like material, theCuts to desiredThick calendering, finishing and firing if necessary.
    [0011] Nachder amerikanische Patentschrift wird eine grüne Mischung extrudiert, wobeider Extruder ein Breitschlitzmundstück hat, dessen Öffnung eine lichteWeite von mehreren hundert Millimetern und eine lichte Höhe von nurwenigen Millimetern hat. Die extrudierte Bahn aus grünem Materialwird zugeschnitten und in einem weiteren Grünfertigungsschritt in einerGesenkpresse einseitig mit einem Profil versehen. Danach folgendas Aushärtenund Carbonisieren.ToIn the US patent specification, a green mixture is extruded, whereinthe extruder has a slot mouthpiece, whose opening is a lightWidth of several hundred millimeters and a clear height of onlyhas a few millimeters. The extruded web of green materialis tailored and in a further green manufacturing step in aStamping press provided on one side with a profile. Then followthe curingand carbonizing.
    [0012] ZurGruppe der Patentschriften in denen die Zugabe von Plastifizierungsmittelnzur grünenMischung beschrieben wird zählendie amerikanische Patentschrift US2,761,848 und die europäischePatentschrift EP 0 933 791 .Im erstgenannten Fall wird Furfural bzw. Furfurylalkohol in diegrüne Mischung gegeben,im letztgenannten Fall ist PTFE in der grünen Mischung enthalten. Imletztgenannten Fall folgt dem Extrusionsschritt noch ein Grünfertigungsschritt Walzen.The group of patents describing the addition of plasticizers to the green blend includes the United States Patent US 2,761,848 and the European patent specification EP 0 933 791 , In the former case furfural or furfuryl alcohol is in the green mixture In the latter case, PTFE is contained in the green mixture. In the latter case, the extrusion step is followed by a green finishing step of rolling.
    [0013] AlleGrünfertigungs-Verfahren,die den Extrusions-Schritt umfassen, haben als Vorprodukt eine plastischegrüne Mischungund unterscheiden sich damit deutlich von dem erfindungsgemäßen Grünfertigungs-Verfahren,bei dem als Vorprodukt eine rieselfähige grüne Mischung geeigneter Körnung eingesetztwird.AllGreen manufacturing process,which comprise the extrusion step, have as a precursor a plasticgreen mixtureand thus clearly differ from the green manufacturing method according to the invention,in which used as a precursor a free-flowing green mixture suitable grain sizebecomes.
    [0014] Ineiner gesonderten Gruppe von Patenten wird die Herstellung von Kohlenstoffbändern beschrieben.InA separate group of patents describes the production of carbon tapes.
    [0015] Inder amerikanischen Patentschrift US 5,326,510 wirdbeschrieben, das ein Band aus einer Pechschmelze – insbesondereaus einer Schmelze aus Mesophasenpech – gezogen wird. In weiteren Schrittenwird das Pech dieses Pechbandes in eine nicht schmelzbare Form gebrachtund schließlich carbonisiert.Das Kohlenstoffband hat ein Breiten-Dicken-Verhältnis zwischen 10 und 1000bei einer absoluten Dicke von 10 bis 40 Mikrometern. In der InternationalenPatentanmeldung mit der Nummer WO 01/02632 A1 wird ebenfalls dasZiehen eines Pechbandes aus einer Schmelze aus Mesophasenpech beschrieben.In dieser Schrift liegt der Schwerpunkt auf der Ausrichtung derMolekülebzw. Kristallite in der Pechschmelze und dem resultierenden Kohlenstoffband.In the American patent specification US 5,326,510 It is described that a band is drawn from a pitch melt, in particular from a melt of mesophase pitch. In further steps, the pitch of this pitch band is brought into a non-fusible form and finally carbonized. The carbon tape has a width-to-thickness ratio between 10 and 1000 at an absolute thickness of 10 to 40 microns. International Patent Application No. WO 01/02632 A1 also describes drawing a pitch band from a mesophase pitch melt. In this document, the focus is on the alignment of the molecules or crystallites in the pitch melt and the resulting carbon band.
    [0016] Beidiesen Schriften gibt es keinen zu den oben zitierten Schriftenvergleichbaren Grünfertigungsschritt.Das Vorprodukt fürdie Herstellung eines Kohlenstoffbandes ist jeweils eine Pechschmelze,die selbstverständlichnicht mit dem Vorprodukt der rieselfähigen grünen Mischung geeigneter Körnung ausder vorliegenden Anmeldung vergleichbar ist.atThere are none of these writings to the writings quoted abovecomparable green manufacturing step.The precursor forthe production of a carbon band is in each case a pitch melt,the coursenot with the precursor of the free-flowing green mixture of suitable grain sizecomparable to the present application.
    [0017] Eswird also in keiner der zitierten Schriften ein Grünfertigungs-Verfahrenbeschrieben, bei dem zur kontinuierlichen Herstellung von – auch dünnwandigen – Profilen,die aus Kohlenstoffwerkstoffen bestehen, eine trockene, rieselfähige grüne Mischungeingesetzt wird.ItThus, in none of the cited documents is a green manufacturing processdescribed in which for the continuous production of - even thin-walled - profiles,made of carbon materials, a dry, free-flowing green mixtureis used.
    [0018] DieBegriffe im folgenden Text sind so zu verstehen: – Untereiner grünenMischung versteht man in der Kohlenstofftechnik ein Gemisch ausTrockenstoffen aus der Gruppe der Kokse, des Elektrographits, desNaturgraphits, der Rußeu. a. mit den gewünschtenKornbändern,der kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittel und der Additive. WennPeche als Bindemittel eingesetzt werden, findet das Mischen beiTemperaturen oberhalb des Erweichungspunktes der Peche statt. Nach demMischen und Abkühlenauf Raumtemperatur liegt die grüneMischung zunächstin nicht verarbeitbaren Schollen vor. Um diese in eine verarbeitungs-und dosierfähigeForm zu bringen, werden die Schollen in einer Sekundärmahlungzu einer rieselfähigenKörnungmit geeigneten Korngrößen zerkleinert. – Dierieselfähigegrüne Mischungwird als Vorprodukt fürdas erfindungsgemäße Walz-Kompaktieren eingesetzt. – BeimWalz-Kompaktieren wird die grüneMischung zwischen den Walzen eines Walzenpaares verdichtet. Wirddie grüneMischung dem Walzenpaar in geeigneter Weise zugeführt, soentsteht ein endloses Profil, dessen Geometrie von den Abmessungendes Walzenspalts bestimmt wird. The terms in the following text are to be understood as: - A green mixture is understood in the carbon technology, a mixture of dry matter from the group of cokes, electro-graphite, natural graphite, carbon blacks, inter alia, with the desired grain bands, the hydrocarbon-containing binder and the additives. When pitches are used as the binder, mixing occurs at temperatures above the softening point of the pitches. After mixing and cooling to room temperature, the green mixture is initially present in unprocessable floes. In order to bring these into a processable and meterable form, the floes are comminuted in a secondary payment to a free-flowing granulation with suitable particle sizes. - The free-flowing green mixture is used as a precursor for the roll compacting according to the invention. - In roll compacting, the green mixture is compacted between the rolls of a pair of rolls. If the green mixture is fed to the pair of rollers in a suitable manner, an endless profile is produced whose geometry is determined by the dimensions of the nip.
    [0019] DieAufgabe der dieser Patentanmeldung zu Grunde liegenden Erfindungwar es deshalb, ein Grünfertigungs-Verfahrenzur kontinuierlichen Herstellung von – auch dünnwandigen – Profilen aus Kohlenstoffwerkstoffzu schaffen, bei dem eine trockene, rieselfähige grüne Mischung eingesetzt wird.TheThe object of the invention underlying this patent applicationIt was therefore a green manufacturing processFor the continuous production of - even thin-walled - profiles made of carbon materialto create a dry, free-flowing green mixture is used.
    [0020] EineRandbedingung zu dieser Aufgabe ist, dass die meisten der bekanntenVerfahrensschritte zur Herstellung von carbonisierten oder graphitierten Kohlenstoffwerkstoffenerhalten bleiben, nämlich – Mischender trockenen Kohlenstoffkomponenten und der Additive mit kohlenwasserstoffhaltigem Bindemittel, – Brennendes zunächstgrünenFormkörpersund danach gegebenenfalls Graphitieren sowie – Bearbeitendes so erhaltenen Profils aus Kohlenstoff. A constraint to this task is that most of the known process steps for the production of carbonized or graphitized carbon materials are retained, namely Mixing the dry carbon components and the additives with hydrocarbon-containing binder, - Burning of the first green shaped body and then optionally graphitizing and - Edit the profile obtained from carbon.
    [0021] Diekontinuierliche Herstellung eines verdichteten endlosen Profilsaus grünemKohlenstoffmaterial hat den Vorteil, dass man nicht wie beim Gesenkpressenin der Bauteillängebegrenzt ist oder wie beim Extrudieren auf die Fließprozessedes plastischen Materials Rücksichtnehmen muss.Thecontinuous production of a compacted continuous profilefrom greenCarbon material has the advantage that you do not like the die pressingin the component lengthis limited or as extruding on the flow processesthe plastic material considerationmust take.
    [0022] DieFertigung von langen Bauteilen, etwa in der Länge eines Meters und darüber, erforderteungewöhnlichstarke und teure Gesenkpressen mit entsprechenden Gesenken, um diezugehörigengrünen Körper zupressen. Das Extrudieren von endlosen Profilen der im Oberbegriffdes Anspruchs 1 genannten Art ist bei einem großen Verhältnis von Breite zu Dicke desProfilquerschnitts nur bei Überwindungeiniger Schwierigkeiten möglich.TheManufacturing of long components, about the length of a meter and above, requiredunusualstrong and expensive stamping presses with appropriate dies to theassociatedgreen body toopress. The extrusion of endless profiles in the preambleof claim 1 is called at a large ratio of width to thickness of theProfile cross section only when overcomingsome difficulties possible.
    [0023] ZurLösungder Aufgabe wird nach dem Verfahrensschritt Mischen und vor demVerfahrensschritt Brennen mit einem Verfahrensschritt Walz-Kompaktierenin kontinuierlicher Formgebung ein verdichtetes Profil aus grünem Kohlenstoffmaterialerzeugt.To solve the problem is after the process step mixing and before the process step firing with a process step Roll compacting in continuous forming produces a densified profile of green carbon material.
    [0024] DieLösungder Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Teile der Ansprüche zweibis dreizehn in vorteilhafter Weise ausgestaltet.Thesolutionthe object is achieved by the characterizing parts of claims twodesigned to thirteen in an advantageous manner.
    [0025] Einewesentliche Voraussetzung fürdas erste Verdichten zu einem Band ist, dass die grüne Mischungin rieselfähigerForm, bevorzugt als Körnung auseiner Sekundärmahlung,vorliegt. Der Gehalt an kohlenwasserstoffhaltigem Bindemittel dergrünen Mischungbeträgt10 bis 50Gew.-%. Die kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittel sinddie in der Kohlenstofftechnik gängigenPeche oder Kunstharze.Aessential condition forThe first compaction to a band is that the green mixturein free-flowingShape, preferably as a graina secondary payment,is present. The content of hydrocarbon-containing binder ofgreen mixtureis10 to 50% by weight. The hydrocarbon-containing binders arethe common in the carbon technologyPeche or synthetic resins.
    [0026] Für das Walz-Kompaktierenwird eine rieselfähigegrüne Mischungmit einer Kornverteilung von 10 μmbis 500 μmeingesetzt.For roll compactingwill be a free-flowinggreen mixturewith a particle size distribution of 10 μmup to 500 μmused.
    [0027] DasWalz-Kompaktieren wird in der Weise betrieben, dass die trockene,rieselfähigeKörnung dergrünenMischung im Walzenspalt zwischen den Walzen eines Walzenpaares einemhohen Druck ausgesetzt ist. Dieser Druck reicht alleine jedoch nochnicht aus, einen sicheren Zusammenhalt zwischen den einzelnen Körnern dergrünenMischung zu erreichen, insbesondere dann nicht, wenn die Körnung einerSekundärmahlungauf die Walzen gegeben wurde. Um die Viskosität der beteiligten Bindemittelherabzusetzen und zugleich die Klebkräfte zwischen den Körnern zuverbessern ist es zweckmäßig, sowohldie grüneMischung auf bis zu 50°Cvorzuwärmenals auch die beteiligten Walzen bei Temperaturen von bis zu 50°C zu fahren,womit andere Kombinationen von Materialvorwärmung und Walzentemperaturnicht ausgeschlossen sein sollen.TheRoll compacting is operated in such a way that the dry,pourableGrain ofgreenMixture in the nip between the rolls of a pair of rolls oneis exposed to high pressure. But this pressure alone is enoughnot sure of a secure cohesion between the individual grains of thegreenMixture to achieve, especially not if the grain of aSekundärmahlungwas given to the rollers. To the viscosity of the binder involvedreduce and at the same time the bond strengths between the grains tooit is expedient to improve boththe greenMixture up to 50 ° Cpreheatas well as the participating rollers to drive at temperatures of up to 50 ° C,with which other combinations of material preheating and roll temperatureshould not be excluded.
    [0028] Für das Walz-Kompaktierender grünenMischung wird mindestens ein Walzenpaar eingesetzt, welches einendefiniert eingestellten Walzenspalt aufweist und aus zwei mit gleicheraber gegenläufigerMantelgeschwindigkeit laufenden Walzen besteht. Die Achsen einessolchen Walzenpaares sind in einer horizontalen Ebene angeordnet.Das ist zweckmäßig, weilauf diese Weise die rieselfähige grüne Mischungin den Spalt des Walzenpaares hineinlaufen kann. Die rieselfähige grüne Mischungund das daraus verdichtete Profil des grünen Kohlenstoffmaterials werdenkontinuierlich im Wesentlichen vertikal von oben nach unten gefördert.For roll compactingthe greenMixture is used at least one pair of rollers, which has adefined set nip and two with the samebut more contrarySheath speed consists of running rollers. The axes of asuch roller pair are arranged in a horizontal plane.That is convenient becausein this way, the free-flowing green mixturecan run into the gap of the roller pair. The pourable green mixtureand the profile of the green carbon material compressed therefromcontinuously conveyed essentially vertically from top to bottom.
    [0029] ImFalle die rieselfähigegrüne Mischungein geeignetes, gegebenenfalls durch Wärme aushärtbares Bindemittel sowie einenausreichenden Biasdemittelanteil enthält, folgt auf den Verfahrensschritt Walz-Kompaktierendirekt der Verfahrensschritt Bearbeiten ohne den VerfahrensschrittBrennen. Dies ist dann möglich,wenn die rieselfähigegrüne Mischungvorgewärmtauf das verdichtende Walzenpaar gegeben wird und/oder das verdichteteund eine Mindestfestigkeit aufweisende Profil durch warme oder heiße Kompaktierwalzenzumindest angehärtet istund gegebenenfalls durch eine thermische Nachbehandlung vollständig ausgehärtet wird.Die Verfahrensschritte Brennen und Graphitieren können bei solchenMaterialtypen entfallen.in theTrap the free-flowinggreen mixturea suitable, optionally thermosetting binder and acontains sufficient Biasdemittelanteil, follows the process step rolling compactingdirectly the process step processing without the process stepBurn. This is possibleif the free-flowinggreen mixturepreheatedis given to the compacting roller pair and / or the compactedand a minimum strength profile by hot or hot compacting rollsat least has hardenedand optionally completely cured by a thermal aftertreatment.The process steps burning and graphitizing can in suchMaterial types omitted.
    [0030] Wirdein durch Walzen kompaktiertes Profil carbonisiert, so wird an diesemMaterial mindestens eine Biegefestigkeit von 20N/mm2 undmindestens eine Dichte von 1,6g/cm3 gemessen,ohne dass der Kohlenstoffwerkstoff eine weitere Nachbehandlung erfährt.If a profile compacted by rolling is carbonized, then at least one bending strength of 20 N / mm 2 and at least one density of 1.6 g / cm 3 is measured on this material, without the carbon material being subjected to further aftertreatment.
    [0031] UmKohlenstoffprofile oder -bändermit einem hohen Breiten-Dicken-Verhältnis zu bekommen, sind besondereMaßnahmenerforderlich. Der geringste Aufwand ist beim Schlickerguss erforderlich, derin den Schriften zu Stand der Technik behandelt wird. Ein höherer Aufwandist beim Extrudieren und beim Ziehen von Bändern aus der Schmelze erforderlich.Es sind jeweils besondere Breitschlitzmundstücke bereitzustellen. Beim Extrudierenist darüber hinausdie Viskositätder grünenMischung empfindlich einzustellen andernfalls das extrudierte Band dazuneigt, in Fließrichtungkurz hinter dem Mundstückin Längsrichtungeinzureißen.Beim Ziehen von Bändernaus der Schmelze tendiert die frisch ausgezogene Schmelze auf Grundder Oberflächenspannungdazu, sich zu einem dickeren Strang mit rundlichem Querschnitt zusammenzu ziehen.AroundCarbon profiles or bandshaving a high width-to-thickness ratio are specialactivitiesrequired. The least amount of effort is required for slip casting, thein the prior art documents. A higher effortis required when extruding and drawing ribbons from the melt.There are each special slot mouthpieces to provide. When extrudingis beyondthe viscositythe greenOtherwise, the extruded tape is susceptible to mixingtends, in flow directionjust behind the mouthpiecelongitudinaltear.When pulling ribbonsfrom the melt, the freshly drawn melt tends to groundthe surface tensionto get together to form a thicker strand with roundish cross-sectionto draw.
    [0032] BeimWalz-Kompaktieren ergibt sich die Breite des erzeugten Profils oderBandes einfach aus der Breite der in einem Walzenpaar eingesetzten Walzenund der mit der grünenMischung gefüllten Breiteder Walzen. Je nach der eingestellten Spaltbreite eines Walzenpaaresund der vorgegebenen Walzenbreite erreicht der Querschnitt des Profilsaus grünemoder gebranntem Kohlenstoffwerkstoff ein Verhältnis von Breite zu Dicke Werteim Bereich von eins zu eins bis zu mehr als zweihundert zu eins.At theRoll compacting gives the width of the profile produced orBandes simply from the width of the rollers used in a pair of rollersand the one with the greenMix filled widththe rollers. Depending on the set gap width of a pair of rollersand the predetermined roll width reaches the cross section of the profilefrom greenor calcined carbon material has a ratio of width to thickness valuesin the range of one to one to more than two hundred to one.
    [0033] Profileaus grünemoder gebranntem Kohlenstoffwerkstoff mit mittlerer Stärke habenQuerschnitte mit einem Verhältnisvon Breite zu Dicke im Bereich von mehr als zwanzig zu eins.profilesfrom greenor fired medium grade carbon materialCross sections with a ratiofrom width to thickness in the range of more than twenty to one.
    [0034] Nichtalle Bauteile fertigt man am besten aus ebenen Halbzeugen oder Profilen.Vielmehr sind in einigen Fällengewölbte,gewellte oder in anderer Weise konturierte – auch über die Länge unterschiedlich dicke – Halbzeugeoder Profile zweckmäßig. DieseHalbzeuge lassen sich mit entsprechend geformten Mantelflächen derWalzen eines Walzenpaares beim Walz-Kompaktieren erzeugen.NotAll components are best manufactured from flat semi-finished products or profiles.Rather, in some casesarched,corrugated or otherwise contoured - also over the length of different thickness - semi-finished productsor profiles appropriate. TheseSemi-finished products can be with appropriately shaped lateral surfaces ofCreate rolls of a pair of rolls during roll compaction.
    [0035] Ineinem ersten Ausführungsbeispielwurden als Feststoffe 53Gew.-% Koks, 15Gew.-% Graphit und 7Gew.-%Ruß mit25Gew.-% Bindemittel gemischt. Dabei lagen die Feststoffe in einerKörnung vonunter 500μmvor und das Pech hatte einen Erweichungspunkt von 80°C nach Krämer-Sarnow.In einem ersten Mischprozess wurden die Bestandteile bei Raumtemperaturhomogenisiert und anschließendin einem Schneckenextruder der Marke Bausano auf etwa 150°C erwärmt. Dabeiverteilte sich das dann flüssigePech auf die Oberflächender Feststoffe; das heißeGemisch wurde schließlichals Profil extrudiert. Das heißeProfil ließ manauf Raumtemperatur abkühlen,um es anschließenddurch eine Sekundärmahlungauf eine mittlere Korngröße von 100μm zu bringen.Diese rieselfähigegrüne Mischungwar das Vorprodukt fürdas Walz-Kompaktieren von verdichteten, endlosen Profilen. Unterden folgenden Bedingungen wurde verdichtet: Die rieselfähige grüne Mischungwurde in einen Fülltrichtermit Verstelleinrichtung übereinem Walzenpaar gegeben, dessen Walzen jeweils einen Durchmesservon 200mm hatten und dessen Walzenachsen in der horizontalen Ebeneangeordnet waren. Die Mantelgeschwindigkeit der gegenläufigen Walzen betrug2,0m/min. Das kontinuierliche Verdichten der grünen Mischung im Walzenspalterfolgte bei Raumtemperatur und das verdichtete Profil verlies den Walzenspaltvertikal von oben nach unten. Der Walzenspalt wurde auf 1,50mm eingestellt.In a first embodiment, as solids, 53 wt% coke, 15 wt% graphite, and 7 wt% carbon black were mixed with 25 wt% binder. The solids were present in a grain size of less than 500 microns and the pitch had a softening point of 80 ° C after Krämer-Sarnow. In a first mixing process, the ingredients were homogenized at room temperature and then heated to about 150 ° C. in a Bausano screw extruder. The liquid pitch then spread to the surfaces of the solids; the hot mixture was finally extruded as a profile. The hot profile was allowed to cool to room temperature and then brought to a mean grain size of 100μm by secondary milling. This free-flowing green mixture was the precursor for roll compaction of compacted, endless profiles. Under the following conditions was condensed: The free-flowing green mixture was placed in a hopper with adjustment over a pair of rollers, whose rolls each had a diameter of 200mm and whose roll axes were arranged in the horizontal plane. The mantle speed of the counter-rotating rolls was 2.0 m / min. The continuous densification of the green mixture in the nip was carried out at room temperature and the compacted profile left the nip vertically from top to bottom. The nip was set to 1.50 mm.
    [0036] DasErgebnis des Walz-Kompaktierens war ein verdichtetes, endloses Profilaus grünemKohlenstoff mit einer Dicke von 1,70mm.TheThe result of roll compacting was a compacted, endless profilefrom greenCarbon with a thickness of 1.70mm.
    [0037] Ineinem zweiten Ausführungsbeispielwurden die gleichen Rohstoffe wie im ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt.Auch das Mischen, Extrudieren und die Herstellung der Sekundärmahlung entsprachendem ersten Ausführungsbeispiel.Ina second embodimentthe same raw materials were used as in the first embodiment.Also, mixing, extruding and making the secondary payment were the samethe first embodiment.
    [0038] Eswurde derselbe Walzenstuhl eingesetzt. Die Mantelgeschwindigkeitder gegenläufigenWalzen betrug 0,4m/min. Das Verdichten der grünen Mischung im Walzenspalterfolgte kontinuierlich bei Raumtemperatur und das verdichtete Profilverlies den Walzenspalt vertikal von oben nach unten. Der Walzenspaltwurde auf 1,90mm eingestellt.Itthe same roller mill was used. The jacket speedthe oppositeRolls were 0.4m / min. The compaction of the green mixture in the nipwas carried out continuously at room temperature and the densified profileleft the nip vertically from top to bottom. The nipwas set to 1,90mm.
    [0039] DasErgebnis des Walz-Kompaktierens war ein verdichtetes, endloses Profilaus grünemKohlenstoff mit einer Dicke von 2,10mm.TheThe result of roll compacting was a compacted, endless profilefrom greenCarbon with a thickness of 2.10mm.
    [0040] Ineinem dritten Ausführungsbeispielwurden zwei gemäß dem erstenAusführungsbeispielhergestellte, verdichtete Profile in ein Walzenpaar gegeben, dessenWalzenachsen in der vertikalen Ebene angeordnet waren, die Profilewurden also in der Horizontalen gefördert. Das Walz-Kompaktierenerfolgte unter diesen Bedingungen: Die Walzen hatten jeweilseinen Durchmesser von 200mm und die Mantelgeschwindigkeit der gegenläufigen Walzenbetrug 0,6m/min. Die beiden Materiallagen wurden vor dem Eintrittin den Walzenspalt innerhalb von einer Minute auf 80°C aufgeheizt.Die beiden Lagen hatten vor dem Verdichten eine Gesamtdicke von4,50mm und der Walzenspalt wurde auf 3,60mm eingestellt.In a third embodiment, two compacted profiles produced according to the first embodiment were placed in a pair of rolls whose roll axes were arranged in the vertical plane, ie the profiles were conveyed in the horizontal direction. The rolling compacting was carried out under these conditions: The rolls each had a diameter of 200 mm and the mantle speed of the counter-rotating rolls was 0.6 m / min. The two layers of material were heated to 80 ° C within one minute before entering the nip. The two layers had a total thickness of 4.50mm prior to compaction and the nip was set to 3.60mm.
    [0041] DasErgebnis des Walz-Kompaktierens war ein verdichtetes, endloses Profilaus grünemKohlenstoff mit einer Dicke von 3,75mm.TheThe result of roll compacting was a compacted, endless profilefrom greenCarbon with a thickness of 3.75mm.
    [0042] Durchdie folgende Figur wird die Erfindung beispielhaft weiter erläutert. Eszeigt:Bythe following figure, the invention is further exemplified. Itshows:
    [0043] 1 Schemaeiner Anlage zur kontinuierlichen Herstellung eines Profils (1) 1 Scheme of a plant for the continuous production of a profile ( 1 )
    [0044] sDasSchema einer Anlage zur kontinuierlichen Herstellung eines Profils(1) gibt eine Übersicht, wiedas Profil (1) aus grünemKohlenstoff entsteht.sThe diagram of an installation for the continuous production of a profile ( 1 ) gives an overview of how the profile ( 1 ) is made of green carbon.
    [0045] Ineinen Fülltrichter(4) wird die rieselfähige grüne Mischung(3) gegeben. Mittels einer Verstelleinrichtung wird dieaus dem Fülltrichter(4) ausfließendeund in den Walzenspalt des Walzenpaares (5) eintretendeMenge der grünenMischung geregelt. Aus dem Walzenpaar (5) tritt das verdichteteProfil (1) hervor.In a hopper ( 4 ), the free-flowing green mixture ( 3 ). By means of an adjusting device is from the hopper ( 4 ) flowing out and into the nip of the roller pair ( 5 ) entering amount of the green mixture. From the roller pair ( 5 ) the compressed profile ( 1 ).
    [0046] Dasim Wesentlichen in vertikaler Richtung von oben nach unten entstehendeProfil (1) ist Dank seines guten Zusammenhaltes ohne Weitereszu handhaben und läßt sichdeshalb um 90° umlenken. Nachdem Umlenken wird das Profil (1) im Wesentlichen horizontalgefördertund gegebenenfalls in einer Temperierkammer (6) bei Temperaturenvon mindestens 20°Cund höchstens200°C temperiert.Im letztgenannten Fall entsteht ein gehärtetes Profil (8).The profile that arises essentially in the vertical direction from top to bottom ( 1 ) is easy to handle thanks to its good cohesion and can therefore be redirected by 90 °. After redirecting, the profile ( 1 ) conveyed substantially horizontally and optionally in a temperature chamber ( 6 ) at temperatures of at least 20 ° C and at most 200 ° C tempered. In the latter case, a hardened profile ( 8th ).
    11 Verdichtetes,endloses Profil eines grünenKohlenstoffes aus grünerMischung (3)Compacted, endless profile of green carbon from green mixture ( 3 ) 33 Kieselfähige grüne MischungPebble green mixture 44 Fülltrichtermit Verstelleinrichtung fürgrüne Mischunghopperwith adjusting device forgreen mixture 55 Walzenpaarzum Walz-Kompaktieren der grünenMischungroller pairfor rolling compaction of the greenmixture 66 Temperierkammertemperature chamber 88th Gehärtetes ProfilTempered profile
    权利要求:
    Claims (13)
    [1]
    Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Profilenaus Kohlenstoffwerkstoff fürBauteile in elektrischen und mechanischen Anwendungen mittels derbekannten Verfahrensschritte – Mischen der trockenen Kohlenstoffkomponenten undder Additive mit kohlenwasserstoffhaltigem Bindemittel – Brennenund gegebenenfalls Graphitieren der zunächst grünen Profile und – Bearbeitender so erhaltenen Profile aus Kohlenstoffwerkstoff dadurchgekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt Mischenund vor dem Verfahrensschritt Brennen mit einem VerfahrensschrittWalz-Kompaktieren in kontinuierlicher Formgebung ein verdichtetesProfil (1) aus grünemKohlenstoffmaterial erzeugt wird.Process for the continuous production of Profiles made of carbon material for components in electrical and mechanical applications by means of the known process steps - mixing the dry carbon components and the additives with hydrocarbon binder - burning and optionally graphitizing the first green profiles and - editing the resulting profiles of carbon material, characterized in that after the process step Mixing and before the process step firing with a process step rolling compacting in continuous shaping a compacted profile ( 1 ) is produced from green carbon material.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,dass fürdas Walz-Kompaktieren eine rieselfähige grüne Mischung (3), bevorzugtals Körnung auseiner Sekundärmahlung,eingesetzt wird.A method according to claim 1, characterized in that for the roll compacting a free-flowing green mixture ( 3 ), preferably as a grain from a secondary payment, is used.
    [3]
    Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet,dass fürdas Walz-Kompaktieren eine rieselfähige grüne Mischung (3) mit10 bis 50Gew.-% Bindemittel eingesetzt wird.A method according to claim 2, characterized in that for the roll compacting a free-flowing green mixture ( 3 ) is used with 10 to 50 wt .-% of binder.
    [4]
    Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3 dadurch gekennzeichnet,dass fürdas Walz-Kompaktieren aus der Gruppe der kohlenwasserstoffhaltigen BindemittelPeche oder Kunstharze eingesetzt werden.Process according to Claims 2 and 3, characterizedthat forroll compacting from the group of hydrocarbon-containing bindersPeche or synthetic resins are used.
    [5]
    Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet,dass fürdas Walz-Kompaktieren eine rieselfähige grüne Mischung (3) miteiner Kornverteilung von 10 μmbis 500 μmeingesetzt wird.Process according to claims 2 to 4, characterized in that for the roll compacting a free-flowing green mixture ( 3 ) is used with a particle size distribution of 10 microns to 500 microns.
    [6]
    Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet,dass beim Walz-Kompaktieren fürMaterial und Walzen Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 50°C gewählt werden.Process according to claims 2 to 5, characterizedthat in roll compaction forMaterial and rolling temperatures can be chosen between room temperature and 50 ° C.
    [7]
    Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis6 dadurch gekennzeichnet, dass das Walz-Kompaktieren der grünen Mischungzwischen den Walzen von mindestens einem Walzenpaar (5) erfolgt,welches einen definiert eingestellten Walzenspalt aufweist und auszwei mit gleicher aber gegenläufigerMantelgeschwindigkeit laufenden Walzen besteht.Method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the roll compacting of the green mixture between the rolls of at least one pair of rolls ( 5 ), which has a defined set nip and consists of two with the same but opposite mantle speed rollers running.
    [8]
    Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet,dass die grüneMischung und das daraus verdichtete Profil (1) des grünen Kohlenstoffmaterials kontinuierlichim Wesentlichen vertikal von oben nach unten gefördert werden.Process according to claim 7, characterized in that the green mixture and the profile compressed therefrom ( 1 ) of the green carbon material are conveyed continuously substantially vertically from top to bottom.
    [9]
    Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet,dass beim Einsatz einer rieselfähigengrünenMischung mit geeignetem, gegebenenfalls durch Wärme aushärtbarem Bindemittel sowie ausreichendemBindemittelanteil auf den Verfahrensschritt Walz-Kompaktieren direktder Verfahrensschritt Bearbeiten ohne den Verfahrensschritt Brennenfolgt.Method according to claim 8, characterizedthat when using a free-flowinggreenMixture with a suitable, optionally thermosetting binder and sufficientBinder content on the process step direct compactingthe processing step without the process step burningfollows.
    [10]
    Profil aus Kohlenstoff nach einem oder mehrerender Ansprüche1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffwerkstoff ohneweitere Nachbehandlung im gebrannten Zustand mindestens eine Biegefestigkeitvon 20N/mm2 und mindestens eine Dichte von1,6g/cm3 hat.Profile of carbon according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the carbon material without further treatment in the fired state has at least a bending strength of 20N / mm 2 and at least a density of 1.6 g / cm 3 .
    [11]
    Profil aus Kohlenstoff nach einem oder mehrerender Ansprüche1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Profilsaus grünem odergebranntem Kohlenstoffwerkstoff ein Verhältnis von Breite zu Dicke imBereich von eins zu eins bis zu mehr als zweihundert zu eins hat.Carbon profile after one or morethe claims1 to 10, characterized in that the cross section of the profilefrom green orburned carbon material a ratio of width to thickness inRange from one to one to more than two hundred to one.
    [12]
    Profil aus Kohlenstoff nach Anspruch 11 dadurchgekennzeichnet, dass der Querschnitt des Profils aus grünem odergebranntem Kohlenstoffwerkstoff ein Verhältnis von Breite zu Dicke vonmehr als zwanzig zu eins hat.Profile of carbon according to claim 11 characterizedcharacterized in that the cross section of the profile is green orburned carbon material a ratio of width to thickness ofhas more than twenty to one.
    [13]
    Profil aus Kohlenstoff nach den Ansprüchen 11und 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Profil aus grünem odergebranntem Kohlenstoffwerkstoff im Querschnitt eben, gewölbt, gewelltoder in anderer Weise konturiert ist.Profile of carbon according to claims 11and 12 characterized in that the profile of green orburned carbon material in cross section flat, curved, wavyor otherwise contoured.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    EP3083868B1|2019-12-04|Verfahren zur herstellung von schleifmittel
    EP1084997B1|2011-11-09|Mit Faserbündeln verstärkter Verbundwerkstoff mit keramischen Matrix
    DE3740547C2|1996-10-17|Process for the manufacture of extruder screws and extruder screws made therewith
    EP1628812B1|2008-09-10|Vorrichtung zur aufbereitung von kunststoffmaterial zu recyclingzwecken
    DE3512326C2|1989-02-16|
    DE102004033344B4|2013-08-14|Dosing feeder and system for kneading and extruding a material
    EP2906406B1|2019-07-17|Extruder zur verarbeitung von kunststoffen, die zum verkleben neigen
    EP1628813B1|2008-04-23|Vorrichtung zur aufbereitung von kunststoffmaterial zu recyclingzwecken
    DE2854612C2|1987-09-17|
    DE3512865C2|1989-09-21|
    DE60207761T2|2006-07-27|FILTER DEVICE FOR FILTRATION OF STEEL MELT
    EP2094461B1|2012-02-01|Verfahren für das recycling aller abfallkunststoffe insbesondere mischkunststoff
    EP1505310B1|2012-08-08|Verfahren zur Herstellung eines auf einem flächigen Carbonfaser-Gewebe basierenden Reibmaterials für Nassreibelemente und nach dem Verfahren hergestelltes Reibmaterial
    EP1476528B1|2006-09-27|Verfahren zur herstellung von kerzen, bestehend aus pflanzlichen oder tierischenoelen oder fetten
    EP0134277B2|1991-11-13|Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von polykristallinen, transluzenten Sinterrohren
    DE3932573C2|1992-10-15|
    EP2852485B1|2017-04-05|Mehrwellenextruder mit selbstreinigenden förderwellen
    EP2957412B1|2017-02-22|Mischung von kunststoff mit holzpartikeln
    EP1652877B1|2011-12-14|Verschleissbeständiger Gleitwerkstoffkörper aus Graphit und Kunstharzbinder
    EP1618252A1|2006-01-25|Faservliesmatte, verfahren zu dessen herstellung und faserverbundwerkstoff
    DE3522846C2|1993-05-06|
    EP2601028B1|2017-03-08|Doppelbandpresse und verfahren zum herstellen eines plattenförmigen produkts mit einer doppelbandpresse
    EP3253551B1|2020-11-04|Extruder mit einer materialaufgabevorrichtung mit entgasungsfilter
    EP1581671A1|2005-10-05|Kathodensysteme zur elektrolytischen aluminiumgewinnung
    EP0864548A2|1998-09-16|Mit Graphikurzfasern verstärkter Siliciumcarbidkörper
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004006588B4|2007-11-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-01| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-05-15| 8364| No opposition during term of opposition|
    2010-10-14| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: SGL CARBON SE, 65203 WIESBADEN, DE |
    2014-09-02| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2014-11-27| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20140902 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410006588|DE102004006588B4|2004-02-10|2004-02-10|Continuous production of profiles made of carbon material and profile produced in this way|DE200410006588| DE102004006588B4|2004-02-10|2004-02-10|Continuous production of profiles made of carbon material and profile produced in this way|
    [返回顶部]