SU1556527A3

SU1556527A3 - Способ изготовлени топливного элемента дл курительных изделий из углеродсодержащего материала

Info

Publication number: SU1556527A3
Application number: SU874202133A
Authority: SU
Inventors: Джилберт Фарриер Эрнст; Ли Вайт Джэкки
Original assignee: Р.Дж.Рейнольдс Тобакко Компани (Фирма)
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1987-03-13
Publication date: 1990-04-07
Also published as: PT84482A; IL81617A0; PL152969B1; HUT44154A; CN87101955A; EP0236992A2; YU235787A; CN1017589B; PH26488A; DK132087D0; ZA871367B; PT84482B; BR8701183A; YU40887A; MA20899A1; KR870008537A; EP0236992A3; IL81617A; CA1284025C; FI871104A7

Abstract

Изобретение касаетс способов получени углеродсодержащих топливных элементов дл курительных изделий. Целью изобретени вл етс повышение качества топливного элемента. Способ состоит в том, что получают смесь из св зующего и измельченного углеродного материала, полученного путем пиролиза углеродистого материала, затем путем формировани этой смеси образуют топливный элемент, который подвергают пиролизу при 450 - 1050°С. В качестве св зующего может быть использовано производное целлюлозы. Непосредственно перед образованием смеси может быть осуществлен нагрев углеродного материала в бескислородной среде при 650 - 1250°С в течение времени, достаточного дл удалени из него летучих веществ. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение касаетс способов получени углеродсодержащих топливных элементов дл курительных изделий.

Целью изобретени вл етс , повышение качества топливного элемента.

Способ заключаетс в получении смеси св зующего и измельченного углеродного материала, полученного путем пиролиза углеродистого материала , затем путем формовани этой смеси получают топливный элемент, который подвергают пиролизу при 450-1050°С, преимущественно 850-950°С.

В качестве св зующего могут использовать производное целлюлозы. Непосредственно перед образованием смеси св зующего и углеродного материала может быть осуществлен нагрев последнего в бескислородной среде при 650-1250°С в течение времени, достаточного дл удалени из него летучих веществ.

Углеродсодержащий исходный материал , который примен ют дл изготовлени предпочтительного топливного элемента, должен содержать главным образом углерод, водород и кислород„ Предпочтительными углеродсодержащи- ми материалами вл ютс целлюлозные материалы, преимущественно те, которые имеют высокие (т.е., свыше примерно 80%) содержание альфа-целлюлозы , например хлопок, вискоза, бумага и т.п. Одним особо предпочтительСл сл

ОЭ

сп

ЬЭ

Ы

см

ным исходным материалом с высоким содержанием альфа-целлюлозы вл етс бумага из древесины твердых пород, крафт-бумага, не содержаща тальк. Можно также использовать другие целлюлоз ос од ержа щи е материалы, например древесину, табак, кокосовый орех, лигнин и тому подобные, хот это не предпочтительно. Также можно примен ть другие углеродсодержащие материалы , например уголь, деготь, битум и тому подобные, хот это и не вл етс предпочтительным.

Первой стадией в предлагаемом способе вл етс пиролиз исходного материала, предпочтительно целлюлозного исходного материала, при температуре между 00 и 1300°С, предпочтительно между 500 и 950°С, в безокислительной атмосфере в течение достаточного времени дл обеспечени того , чтобы весь целлюлозный материал мог достигнуть требуемой температуры

10

1556527

или азота (или комбинации вакуума и инертного газа), обеспечивает по существу безокислительную атмосферу, но при этом также удал ютс летучие продукты пиролиза, содержащие углерод , что частично может внести вклад в выход твердого углерода.

Общее врем пиролиза зависит по крайней мере частично от типа пироли- зуемого материала. Такие факторы, как, например, количество пиролизуе- мого материала, упаковка такого материала внутри нагревательного средства , природа летучих веществ, которые присутствуют, и тому подобные, в отдельности вли ют на то, как долго температура сердцевины материала достигает требуемой температуры пиролиза .

Пиролиз может проводитьс при посто нной температуре, однако обнаружено , что медленный пиролиз с менением постепенно увеличивающейс

15

20

например от примеркарбонизации . Когда должна примен ть- скорости нагрева,

J но 5 до 20 С в час, предпочтительно

15° С

с предпочтительна втора стади пиролиза (стади полировани ), эту начальную стадию пиролиза провод т наиболее предпочтительно при 700 - .800°С„ Когда стади полировани не должна проводитьс , то наиболее предпочтительным рабочим диапазоном температур дл этой стадии пиролиза вл етс 750-850°С.

Термин безокислительна атмосфера определен как включающий инертные атмосферы и услови вакуума, а также в это определение входит слегка окислительна атмосфера, котора образуетс , когда при начальном нагреве внутри печи из частично карбонизированной целлюлозы выдел етс влага и/или другие материалы (например, водород или углеводороды).

Применение инертной или безокисли тельной печной атмосферы во врем пиролиза углеродсодержащих материалов желательно дл максимизации выхода твердых частиц углерода, при этом уменьшаетс образование газообразного углерода, т.е. окиси углерода и двуокиси углерода.

В общем полностью инертную или безокислительную атмосферу редко получают , так как сами продукты пиролиза часто вл ютс слегка окислительными .

Применение вакуума или инертного промывочного газа, например аргона

30

35

40

45

50

55

от примерно 5 до в час, в течение многих часов дает более равномерный материал и высокий выход углерода .

Услови пиролиза, пригодные дл этой начальной стадии пиролиза, могут достигатьс при помощи любых нагревательных .средств, известных специалисту в данной области.

Предпостительный способ согласно изобретению также включает стадию уменьшени размера частиц, при которой пиролизованный материал измельчают сначала на небольшие частицы {диаметром примерно 2 мм или меньше ) и наконец до мелкого порошка (средний размер частиц меньше, чем .примерно 10 мкм).

Порошок их пиролизованного целлюлозного материала можно получить в различных дробилках или мельницах. В общем измельчение провод т в течение достаточного отрезка времени и с одним или несколькими соответствующими устройствами дл получени тонкоизмельченного порошка, т.е. порошка , имеющего размер частиц, меньше примерно 50 мкм, предпочтительно меньше примерно 10 мкм. Предпочти- тельно такое измельчение осуществл ют в р де устройств дл постепенного тонкого измельчени .

Предпочтительный способ согласно изобретению также включает стадию

например от пример15° С

0

5

0

5

0

5

полировани 1

10

15

25

вторичного пиролиза или при котором карбонизированный гранулированный материал или предпочтительно тонкоизмельченный порошковый материал снова подвергают пиролизу в безокислительной атмосфере, предпочтительно в потоке инертного газа,

при температуре между примерно 650°С и примерно 125()&С. Температуры между примерно 650 и 850°С можно примен ть дл удалени нежелательных летучих веществ и других примесей, не удаленных во врем начального пиролиза, или подобных примесей, которые могут попасть во врем транспортировки. Приутствие таких примесей может вредно вли ть на качество получаемого при курении конечного аэрозол в результате образовани непри тного привкуса т.п. Более высокие температуры,

апример 850-1250°С, можно примен ть л уменьшени площади поверхности

глерода, котора имеет тенденцию к уменьшению общей температуры горени в топливных элементах.

Стади полировани предназначена дл обеспечени максимального качества конечного продукта, так как большие печи, примен емые дл осуществлени стадии начального пиролиза, не всегда обеспечивают получение1 продукта достаточного качества и однородности дл удовлетворени требований к чистоте дл предпочтительных топливных элементов. Кроме того, стадию полировани можно примен ть дл регулировани физических и химических параметров углерода. Например, площадь поверхности углерода из бумаги, полученной из древесины твердой породы , можно регулировать в пределах от примерно 500 м2/г до меньше, чем примерно 50 мг/г (измерена методом азотного измерени пористости). Порис- - тость решетки (измерена гелиевым пик- тометром) может измен тьс между примерно 1,4 г/см3 и примерно 2,0 г/ /см3. Такой чистовой обработкой полировани можно также уменьшить неуглеродные компоненты, например серу и хлор. Наконец во врем такой стадии обработки пиролизуютс любые оставшиес органические примеси. Печи, примен емые дл такой обработки , предпочтительно имеют инертный газ или вакуум дл удалени примесей, например сероводорода. Характеристика очистки инертным газом представл ет

15565

20

30

35

40

50

55

56527 „ 6

собой желательный, а не требуемый

признак.

Конструкции печей и камер дл чистовой обработки полировани подобны тем, которые примен ют дл пиролиза.

0

5

-

Содержание кислорода и водорода в примен емом углеродном материале дл изготовлени топливных элементов дл предпочтительных курительных изделий должно в отдельности составл ть меньше 3 мас.Я. Уровни содержани водорода и кислорода такого типа показывают , что материалом преимущественно вл етс углерод и что после сжигани удал ютс главным образом продукты окислени углерода, т.е. СО и С02. Продукты, имеющие более высокое со- 0 держание водорода и/или кислорода, могут вносить значительные продукты

, пиролиза в главный поток газов, образу- ющихс в результате горени , которые могут сделать безвкусным аэрозоль

1 дл потребител предпочтительных курительных изделий.

I Площадь поверхности углерода, при1мен емого дл изготовлени топливных элементов дл предпочтительных курительных изделий, должна быть по мень0

5

0

5

шей мере равна примерно 200 м /г, предпочтительно 250 , как было измерено посредством азотной пористомет- рии. Углеродные топливные элементы, полученные из углерода, имеющего указанную площадь поверхности, легко зажигаютс .

Содержание углерода в порошке yi- лерода, примен емого дл изготовлени топливных элементов дл предпочтительных курительных изделий, должно быть выше примерно 90 мас.%, предпочтительно свыше примерно 94 мае.. Высокие уровни углерода вл ютс предпочтительными , потому что при горений выдел ютс только продукты окислени углерода, например СО и С02.

Плотность решетки углеродного порошка , примен емого дл приготовлени топливных элементов дл предпочтительных курительных изделий, должна находитьс в пределах 1,4-2,0 г/см. Углерод, имеющий плотность решетки такого типа, дает топливный элемент, который легко поддерживает горение.

Содержание сажи в порошке углерода должно составл ть меньше 5 мас.%. Содержание сажи обычно определ ют посредством горени топливного элемента , полученного из данного количества порошка углерода, св зующего и добавок, и взвешивани сажи.

Содержание летучих веществ в порошке углерода должно составл ть мень ше k мас.%. Присутствие большого количества летучих веществ может привести к образованию непри тного привкуса у основных продуктов горени .

Полученный пиролизованный порошковый углерод предпочтительно смешивают со св зующим, водой и дополнительными ингредиентами (если требуютс ) и из него формуют требуемый топливный элемент, примен способ экструзии или лить под давлением.

Содержание углерода в этих конечных топливных элементах предпочтительно составл ет не менее 60-70%. Топливные элементы с высоким содержанием углерода вл ютс предпочтительными, потому что они образуют минимальное количество продуктов пиролиза и неполного горени , меньше или совсем невидимого бокового дыма и минимальное количество сажи, причем они имеют высокую теплоемкость.

Св зующие, которые могут примен ть с в приготовлении таких топливных элементов, хорошо известны в технике . Предпочтительным св зующим вл етс натриева карбоксиметилцеллюло- за, которую можно примен ть отдельно,

предпочтительным, или с такими материалами,

что вл етс в комбинации как, например, хлористый натрий, вермикулит , бентонит, карбонат кальци и т.д. Другие полезные св зующие включают камедь, например гуарова смола, другие производные целлюлозы, например метилцеллюлоза и карбокси- метилцеллюлоза, гидроксипропилцеллю- лоза, крахмал, альгинаты и поливинилвые спирты.

Св зующее можно примен ть в различной концентрации. Предпочтительно содержание св зующего ограничено дл уменьшени вкпада св зующего в образование нежелательных продуктов горени , которые могут вли ть на вкус аэрозол . С другой стороны достаточное количество св зующего необходимо примен ть дл удерживани топливного элемента вместе во врем изготовлени и применени . В общем смесь из углерода и св зующего приготовл ют так, чтобы достигалась густа , тестообразна консистентность. Терми

5

0

5

0

5

0

5

0

5

густа , тестообразна относитс к способности смеси сохран ть свою форму , т.е. при комнатной температуре шарик из смеси показывает только очень незначительную тенденцию течь в течение периода 2 ч.

I

Топливные элементы согласно изобретению также содержат одну или несколько добавок дл улучшени горени , например 5 мае. % хлористого натри дл улучшени характеристик тлени и как замедлитель накаливани . Дл контрол воспламен емости можно также примен ть до 5 мас.%, предпочтительно до 1-2 мас.% карбоната кали . Можно также примен ть такие добавки дл улучшени физических свойств как, например, каолин, подобные глины , серпентины, аттапульгиты и т.п.

Предпочтительные топливные элементы согласно изобретению практически свободны от летучего органического материала. Под этим подразумеваетс , что топливный элемент не пропитывают намеренно или не смешивают со значительным количеством летучих органических материалов, например агентами, образующими аэрозоль или придающими вкус, которые могли бы ухудшатьс в гор чем товливе. Однако может присутствовать небольшое количество материалов, например воды, котора естественно поглощаетс углеродом в топливном элементе.

В определенных примерах воплощени топливный элемент может содержать незначительное количество табака, выт жек табака и/или других материалов , в основном добавл ющих вкусовые качества аэрозол . Содержание этих добавок может составл ть примерно до 25, предпочтительно примерно до 10-20 масД в зависимости от добавки, топливного элемента и требуемых характеристик горени .

В одном предпочтительном примере воплощени экструдированное углерод- содержащее топливо получают посредством смешивани от примерно 50 до 99 мас.%, предпочтительно примерно 80-95 мас.%, порошка пиролизованного углерода с примерно 1-50 мае,, предпочтительно примерно 5-20 мас.%, св зующего, с достаточным количеством воды дл получени пасты, которую можно экструдировать, т.е. пасты, имеющей консистенцию густого теста.

Количество воды, добавленной в пиролизованный материал и св зующий, измен етс до некоторой степени от примен емого св зующего, но в общем примерно 1-5, предпочтительно 2-3, частей воды на часть пиролизованного материала достаточно дл получени формуемой пасты. Предпочтительно пасту приготовл ют в текучей форме,т.е. в форме гранул или зерен дл упрощени подачи материала в устройство дл формовани . Затем пасту Аормуют, например, примен стандартный плунжерный или порошковый экструдер, до получени требуемой формы с требуемым количеством каналов и требуемой кон- Фигурацией, Затем изготовленный топливный элемент сушат предпочтительно при температуре примерно 20-95°С дл уменьшени конечного содержани влаги до меньше, чем примерно А. предпочтительно меньше примерно 2 мас.%.

В другом примере воплощени угле- родную пасту подвергают стадии измел чени до ее формовани до конечной заданной формы.

В этом примере воплощени пасту, образованную как описано, высушивают дл уменьшени содержани влаги до примерно 5-Ю мае Д. Затем высушенную пасту измельчают до размера частиц меньше примерно 20 мкм. Такой ; измельченный материал обрабатывают водой дл повышени уровн влаги до примерно 30 мас.% и результирующую пасту, напоминающую густое тесто, подают в средство дл формовани , например в обычный таблеточный пресс, в котором к загрузке прилагают давление штампа от 455 до 4550 кг получени прессованной таблетки, имеющей заданные размеры. Затем эту прессованную таблетку сушат предпочтительно от примерно 55 до примерно 100 С дл уменьшени содержани влаги до между 5 и 10 мас.%.

В другом примере предпочтительного воплощени высококачественный топливный элемент можно изготовить посредством лить листа из Тонкой суспензии или текучей пасты из смеси углерода и св зующего (без или с дополнительными компонентами), посредством сушки листа, измельчени высушенного листа в порошок, формовани густой пасты с водой и экструдировани пасты как описано. Така обработка обеспечивает равномерное распределение св зую м

ь

10

15

55652710

щего с частицами углерода. В общем

порошок углерода измельчают до размера частиц меньше примерно мкм и смешивают со св зующим, например натрийкарбоксиметилцеллюлозой, и достаточным количеством воды дл получений текучей пасты. Из пасты отливают лист толщиной примерно 1,6 мм. Затем лист сушат и измельчают до конечного размера частиц меньше примерно 100 меш. Уровень влаги затем повышают до между 25 и 30 мас.% посредством добавки воды, и из смеси формуют топливные элементы посредством средства дл экструзии или лить под давлением .

Предпочтительно топливные элементы, изготовленные в соответствии с пред- 20 лагаемым способом, имеют длину 5 15 мм и диаметр 2-8 мм.

Кажуща с объемна плотность в насыпном виде составл ет свыше ( 0,7 г/см3 (измерено методом ртутной 25 интрузии)„ В предпочтительных курительных издели х типа сигарет топливные элементы, имеющие эти характеристики , вл ютс достаточными дл обеспечени горени во врем по край- мей мере 7-10 зат жек, т.е. дл нормального количества зат жек при курении обычных сигарет в услови х курени по ГТС (услови температуры воспламенени - одна зат жка 35 см в течение 2 с, за каждые 60 с).

Пример 1. Стади А. Начальный пиролиз. Углерод получают из несодержащей тальк крафт-бумаги, изготовленной из древесины твердой породы и имеющей следующие характеристик ки: влага 10%, сажа 0,15%, углерод 41%, водород 6%.

Большую партию такой крафт-бумаги (1365 кг) подвергают пиролизу в электрической тигельной печи фирмы Дженерал Электрик. Бумагу помещают в конвейеры из нержавеющей стали, имеющие крышку и песчаное уплотнение. Инертный газ не примен ют.

Печь нагревают со скоростью нагрева 15°С/ч до и выдерживают при 550°С в течение 8 ч. Не делают попытку измер ть внутреннюю температуру бумаги.

Получают примерно 455 кг углерода , который, как показал анализ в соответствии с описанными способами, имеет следующие характеристики: содержание водорода 3,3%; содержание

30

35

40

45

50

55

11155&527

кислорода 3,5%; площаль поверхности 181 ма/г; содержание углерода 88,7%i плотность решетки 1, г/см}; содержание азота - не обнаружен.

Этот углерод не пригоден дл применени в курительных издели х из-за продуктов разложени , которые могут потенциально вызывать проблемы вкусового качества.

Стади Б. Уменьшение размера частиц . Углерод со стадии А измельчают в дробилке дл измельчени углерода до крупнозернистого порошка (10 меш) и затем снова измельчают до очень тонкоизмельченного порошка, т.е. порошка , имеющего средний размер частиц меньше 10 мкм

Стади В. Полирование. Порошок со стадии Б помещают в контейнер из нержавеющей; стали, подвергают повторному пиролизу (т.е. полируют) в пе- чи. Стальной контейнер помещают в печь и как на стадии А обеспечивают положительный поток азота. Печь нагревают до конечной температуры полировани 850е С (со скоростью нагрева примерно ) и выдерживают при этой конечной температуре в течение 8ч. Полированный материал затем охлаждают до комнатной температуры в атмосфере азота,

Полученный полированный углерод .имеет следующие характеристики: водород 0,5%; углерод 95%; плотность решетки 1,99 г/см3; влажность 0,7% рН 7,95.

Стади Г. Смешивание и формование. Из полированного порошка со стадии В приготовл ют экструдируемую смесь посредством смешивани 378,25 г уг- лерода с 2,5 г натрийкарбокриметил- целлюлозы в лопастной мешалке в течение 10 мин. В мешалку добавл ют 2АО г воды, содержащей ,25 г растворенного карбоната кали .

После смешивани в течение примерно 5 мин на мешалку помещают крыш ку и смешивание продолжают до получени консистентной массы, подобной шпаклевке. Врем смешивани равн етс примерно Зч. Крышку удал ют и смесь оставл ют сохнуть на воздухе, при этом смешивание продолжаетс , пока масса, подобна шпаклевке, не начинает растрескиватьс на небольшие шарики диаметром примерно 1/2 дюйма (12,7 мм). Это потребовало примерно 30 мин. Содержание влаги в смеси в

э Н 0 н п

б г JQ ю у э с н 5 .п р п С ( 20 3

п в 25 в 30 т

40 в

4с ч

5Q п

т

35

27

12

этот момент составл ет примерно 36%. Небольшие шарики диаметром примерно 0,5 дюйма (12,7 мм) подвергают старению в пластмассовом мешке в течение примерно часа.

Указанную смесь экструдируют. Небольшие шарики из углерода и св зующего загружают в поршень и утромбовыва- ют посредством шатунного стержн дл удалени воздушных пузырей. На каждую экструзию примен ют примерно 150 г смеси. Лл получени сплошного стержн диаметром ,5 мм (0,177 дюйма) 5 .примен ют пластмассовый мундштук (образец слойного потока). Экструзию провод т в вертикальном положении. Скорость экструзии 0,7 дюймов/мин (17,8 мм/мин) на плунжере и давление 0 3000 фунтов/кв.дюйм.

Экструдат сушат всю ночь при 75°С при 60% влажности. Затем его высушивают до 4% уровн влажности при 65°С в сушилке с принудительной подачей 5 воздуха. Затем стержень разрезают на отрезки длиной 10 мм и через сегменты стержн просверливают в продольном направлении отверсти (0,66 мм). Пример 2. Источники топлива 0 типа приготовленного в примере 1, подвергают пиролизу после формовани в потоке газа азота, примен трубча- тую печь. Этот пиролиз провод т дл предотвращени св зующего материала в топливном элементе в углерод.

Трубку vycor помещают в печь, причем с одного конца трубы ввод т газ азот, который проходит через трубку и выходит через другой конец через 0 вторую трубку, погруженную в воду, при этом в трубке vycor создаетс противодавление 1 дюйм.

Источники топлива помещают в гор чую зону, когда печь холодна , при- 4с чем печь продувают азотом в течение 15 мин при скорости потока 100 сма/ч и затем нагревают до 1050°С примерно 30 мин.

Печь выдерживают при температуре 5Q пиролиза в течение часа и затем охлаждают до комнатной температуры.

Примеры . Дл определени эффекта условий полировани на свойства полированного углерода порошок , полученный в примере 1 на стадии Б, обрабатывают при различной температуре полировани . В следую- щих примерах образец порошка углерода полируют в течение 2 ч при указан5

ной температуре. При указанных температурах отмечены изменени в химических и физических свойствах углерода , приведенные в таблице.

Пример 6. Стади А. Одностадийный пиролиз. Стопу (k.2 кг) бумаги , примен емой в примере 1, подвергают пиролизу в печи. Металлический контейнер помещают в печь и к наружной поверхности металлического контейнера прикручивают болтами крышку (эта часть контейнера не находитс в печи). Пространство вокруг вкладыш уплотн ют изолирующим материалом из керамических волокон.

Газ азот подают в контейнер через крышку со скоростью примерно 36 л/ч. Наверху контейнера образовано выпускное отверстие дл газа и его вставл ют в вод ную ванну дл образовани противодавлени величиной 2 дюйма в металлическом контейнере.

Внутрь печи, но снаружи вкладыша помещают термопару дл измерени температуры .

Печь нагревают в следующем режиме: нагрев от 50 до 350°С в течение 20 ч (со скоростью 15°С/ч), выдерживание в течение 2 ч при 350°С, нагре от 350 до 650°С в течение 20 ч (со скоростью нагрева 15°С/ч); выдержка в течение 2 ч при , нагрев от 650 до 800°С в течение 17 ч (со скоростью 9°С/ч)) выдержка в течение 13 ч при 850°С , охлаждение печи (в течение двух дней до комнатной температуры ) о

Дл того, чтобы бумага внутри вкладыша нагревалась до заданной температуры, в центр стопы бумаги помещают термопару. Термопара в бумаге показывает, что бумага нагреваетс до 850°С за 7 1/2 ч. Получено 0,98 кг углерода. Полученный углерод измель-i

o

5

0

5

0

5

0

5

чают в крупнозернистый порошок, который имеет следующие характеристики: водород 0, площадь поверхности 275 м2/г; сажа 0,48° углерод 96%; плотность 1,92 г/см , азот не обнаружен, рН 10,71.

Стади Б. ормование топливного элемента. Дев ть частей (по весу) порошка углерода со стадии А смешивают с одной частью порошка натрийкарбокси- метилцеллюлозы, добавл ют 1 мас.% и также добавл ют воду дл приготовлени жидкой суспензии, из которой затем отливают тонкий лист (толщиной 2 мм), который сушат при комнатной температуре в течение 48 ч.

Затем высушенный лист снова измельчают в дробилке до получени крупнозернистого порошка (10 меш) и добавл ют достаточное количество воды дл получени густой тестообразной пасты. Затем пасту загружают в экструдер садочного типа при комнатной темпера- .туре. Дл обеспечени плавного потока .пластической массы матрица выполнена со скошенными поверхност ми. К пластической массе прилагают низкое давление (меньше, чем примерно 5 т на квадратный дюйм или 7,03 х 10 кг

квадратный метр) дл выдавливани ее через матрицу диаметром Ц,6 мм.

Затем мокрый стержень высушивают при комнатной температуре всю ночь. Дл того, чтобы стержень был полностью высушен, его помещают на 2 ч в сушилку при 80°С. Такой высушенный стержень имеет кажущуюс объемную плотность (в насыпном виде) примерно 0,9 г/см5 (измерена методом ртутного внедрени ), диаметр 4,5 мм и отклонение от правильной круглой формы примерно 3%.

Из сухого экструдированного стержн нарезают топливные элементы длиной 10 мм и по длине стержн просверливают семь каналов (каждый диаметром 0,6 мм) по существу.

Пример 7. В способе, подобном способу, описанному в примере 6 0 -

стади ь), порошок активированного

углерода, имеющий средний размер частиц примерно 5-Ю мкм, содержание са- жи примерно 2,079 и содержание серы примерно 0,7%, смешивают со св зующим натрийкарбоксиметилцеллюлозы в соотношении 9 частей углерода 1 часть св зующего. В смесь добавл ют достаточное количество воды дл приготовле15

155

ни густой суспензии, способной образовать лист.

Густую суспензию заливают на часть полиэтиленовой пленки на толщину примерно 1,5 мм (1/16 дюйма) и сушат на воздухе в течение 2k ч.

Полученные твердые листообразные чешуйки собирают с пластмассового листа и измельчают в порошок в дробилке Уплей. Затем порошок дальше измельчают посредством дроблени в ступе с пестиком до окончательного размера частиц меньше примерно 100 меш. Содержание влаги в порошке углерода составл ет примерно 10% на этой стадии .

Содержание влаги увеличивают до между примерно 25 и 30 масД посредством разбрызгивани тонкой струи воды на порошок углерода с перемешиванием , в результате обеспечиваетс то, что весь порошок равномерно обрабатываетс влагой. При содержании влажности 25-30% смесь из углерода и св зующего представл ет собой в зкую , подобную тесту пасты, из которой можно экструдировать или прессовать топливные элементы.

В насто щем примере эту смеешь прессуют при приложении нагрузки примерно 2273 кг (5000 фунтов) в гидравлическом дыропробивном и штамповочном прессе, образу топливный элемент диаметром примерно 595 мм, длиной 10 мм, имеющий один центральный канал диаметром 0,5 мм. Топливный элемент сушат в сушилке с гор чим воздухом при температуре примерно 200 F в течение 2 ч, снижа уровень влажности до меньше, чем примерно 10%.

5

0

5

0

5

0

16 Лормула изобретени

Claims

1.Способ изготовлени топливного элемента дл курительных изделий из углеродсодержащего материала, включающий пиролиз топливного элемента в бескислородной среде, отличающийс тем, что, с целью повышени качества топливного элемента,

при изготовлении последнего используют смесь св зующего и измельченного углеродного материала, полученного путем пиролиза углеродистого материала , при этом топливный элемент образуют путем формовани смеси.

2.Способ по п. 1, отличающийс тем, что пиролиз топливного элемента провод т при 450-1050°С.

3.Способ по -п. 1 , о т л и ч а ю- щ и и с тем, что пиролиз топливного элемента провод т при 850-950°С.

4.Способ по пс отличающийс тем, что в качестве св зующего используют производное целлюлозы .

5.Способ по п. отличающийс тем, что непосредственно перед образованием смеси св зующего и углеродного материала осуществл ют нагрев последнего в бескислородной среде при температуре 650-1250°С в течение времени, достаточного дл удалени из него летучих веществ.

6.Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с тем, что в качестве углеродистого вещества используют целлюлозный материал с высоким содержанием альфа-целлюлозы.

7.Способ по п. 6, отличающийс тем, что целлюлозный материал представл ет собой волокна древесины твердой породы.