DD215338A1

DD215338A1 - PROCESS FOR ELECTROPHORETIC SEPARATION OF DISPERSED PARTICLES

Info

Publication number: DD215338A1
Application number: DD25169283A
Authority: DD
Inventors: Dagmar Huelsenberg; Horst-Guenter Krueger; Bernd Heublein; Monika Bergmann; Ulrich Knye; Reiner Luthardt; Wolfgang Gernlein
Original assignee: Thuringia Sonneberg Veb
Priority date: 1983-06-03
Filing date: 1983-06-03
Publication date: 1984-11-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrophoretischen Abscheidung dispergierter Partikel zum Zweck der Herstellung eines keramischen Massebandes oder einesFormkoerpers. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Qualitaet des elektrophoretisch gebildeten Scherbens in bezug auf den Feuchtegradienten und die Abloesbarkeit des Scherbens von der Anode zu verbessern sowie den Anodenverbrauch, insbesonderd Zink, zu verringern. Die Aufgabe besteht darin, eine homogene Masseabscheidung bei geringer Anodenkorrosion sowie eine saubere Abloesung des Scherbens von der Anode zu erreichen. Erfindungsgemaess werden die Partikel aus einer Suspension durch eine asymetrische Wechselspannung abgeschieden, wobei die asymetrische Wechselspannung einen Negativanteil von 1 % bis 25 % der positiven Spitzenspannung besitzt und vom gebraeuchlichen Stromversorgungsnetz abgeleitet ist.The invention relates to a process for the electrophoretic deposition of dispersed particles for the purpose of producing a ceramic earth tape or a molding body. The object of the invention is to improve the quality of the electrophoretically formed cullet with respect to the moisture gradient and the detachability of the cullet from the anode as well as to reduce anode consumption, in particular zinc. The task is to achieve a homogeneous mass deposition with low anode corrosion and a clean separation of the cullet from the anode. According to the invention, the particles are separated from a suspension by an asymmetrical alternating voltage, the asymmetrical alternating voltage having a negative proportion of 1% to 25% of the positive peak voltage and being derived from the utility power supply network.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur elektrophoretischen Abscheidung dispergierter PartikelProcess for the electrophoretic deposition of dispersed particles

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrophoretischen Abscheidung dispergierter Partikel zum Zweck der Herstellung eines Massebandes oder eines Formkörpers zur Formgebung bzw. Aufbereitung in der keramischen Industrie.The invention relates to a method for the electrophoretic deposition of dispersed particles for the purpose of producing a ground strip or a shaped body for shaping or processing in the ceramic industry.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, unter Ausnutzung der Elektrophorese Partikel aus einer Suspension im elektrischen Gleichfeld auf einer anodisch gepolten Fläche zum Zwecke der Aufbereitung, Formgebung oder Oberflächenveredlung abzuscheiden.It is known, using electrophoresis, to deposit particles from a suspension in a DC electric field on an anodically poled surface for the purpose of conditioning, shaping or surface finishing.

Nach DRP 253 429 wird zur Entwässerung und Reinigung von Ton eine Zylinderanode aus Blei benutzt, die mit halber Eintauchtiefe horizontal in einem Schlickerbehälter rotiert. Eine als Messingnetz ausgebildete Katode befindet sich im Schlickerbehälter. Durch Verwendung evakuierter Elektroden konnte dieses grundlegende elektrophoretisch^ Aufbereitungsverfahren verbessert werden.According to DRP 253 429, a cylinder anode made of lead is used for drainage and cleaning of clay, which rotates horizontally in a slip container at half the depth of immersion. A trained as a brass net cathode is in Schlickerbehälter. By using evacuated electrodes, this basic electrophoretic treatment process could be improved.

Räch WF 155 483 konnte mit dem Bau einer Anlage mit scheibenförmigen Anoden die abgeschiedene Menge bedeutend erhöht werden. Durch die DE OS 1951931 B 28 b und die DE OS 2140995 B 28 b, 1/26 sind Versuche bekannt geworden, die darauf abzielen, das Schlickergießen durch elektrophoretisches Gießen unter Zuhilfenahme elektrisch leitfähiger Formen abzulösen.Räch WF 155 483 was able to significantly increase the amount deposited with the construction of a system with disk-shaped anodes. By DE OS 1951931 B 28 b and DE OS 2140995 B 28 b, 1/26 experiments have become known, which aim to replace the slip casting by electrophoretic casting with the aid of electrically conductive forms.

Diesen bisher bekennten Entwässerungs- und Formgebungsverfahren haftet, trotz aller partiellen Fortschritte, der gemeinsame Nachteil an, daß bei den Abscheidungen im elektrischen Gleichfeld eine Koagulationsstruktur mit relativ hohem Wassergehalt und einem hohen Feuchtegradienten entsteht, so daß eine zusätzliche Trocknung fast immer unumgänglich ist·In spite of all the partial progress, these previously known dewatering and shaping methods have the common disadvantage that a coagulation structure with relatively high water content and a high moisture gradient is formed during the depositions in the DC electric field, so that additional drying is almost always inevitable.

Um diese grundsätzlichen Mängel der freien Elektrophorese zu eliminieren, wurde der Weg beschritten, die elektrophoretische Scherbenbildung mit der Aufwendung von Druck zu verbinden.In order to eliminate these fundamental shortcomings of free electrophoresis, the way has been taken to combine the electrophoretic shard formation with the application of pressure.

Nach DE OS 2617998 B 23 Ъ 1/30 werden zur Herstellung eines keramischen Endlosbandes zwei zinkbeschichtete Walzen mit horizontal liegenden Achsen als Anode benutzt. In den durch die beiden Walzen gebildeten V-förmigen Ausschnitt ist eine entsprechend geschaltete Gegenelektrode eingesetzt. Über eine Zuleitung wird Schlicker von einem Vorratsbehälter in den V-förmigen Zwischenraum gegeben, wo die elektrophoretische Abscheidung auf den Zylindermänteln erfolgt. Durch den gegenläufigen Drehsinn der Walzen werden die beiden Ablagerungen im Walzenspalt zu einer Doppelschicht zusammengepreßt.According to DE OS 2617998 B 23 Ъ 1/30 two zinc-coated rolls are used with horizontal axes as the anode for the production of a ceramic endless belt. In the V-shaped cutout formed by the two rollers, a correspondingly connected counter electrode is inserted. Slurry is fed from a storage tank into the V-shaped space via a feed line, where the electrophoretic deposition takes place on the cylinder jackets. Due to the opposite direction of rotation of the rollers, the two deposits in the nip are pressed together to form a double layer.

Geblieben sind aber der hohe Verbrauch an Anodenmaterial, in der Regel Zink, die Probleme beim Ablösen des Scherbens von der Anode und die damit verbundene Oberflächenrauhigkeit des Eeramikbandes. Mit dem Zusammenpressen der Massebänder im Walzenspalt wird der aus der freien Elektrophorese resultierende Feuchtegradient nicht völlig überwunden.What remains are the high consumption of anode material, usually zinc, the problems with the detachment of the cullet from the anode and the associated surface roughness of the Eeramikbandes. By compressing the grounding bands in the nip, the moisture gradient resulting from the free electrophoresis is not completely overcome.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Qualität des elektrophoretisch abgeschiedenen Scherbens in Bezug auf den Peuchtegradienten und die Ablösbarkeit des Scherbens von der Anode zu verbessern sowie den Verbrauch an Anodenmaterial, insbesondere Zink, zu verringern.The object of the invention is to improve the quality of the electrophoretically deposited cullet with respect to the gradient of the cullet and the detachability of the cullet from the anode and to reduce the consumption of anode material, in particular zinc.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektrophoretischen Abscheidung dispergierter Partikel zu schaffen, welches eine homogene Maaseabscheidung bei geringer Anodenkorrosion gestattet und die Ablösung des Scherbens von der Elektrode erleichtert.The invention has for its object to provide a method for the electrophoretic deposition of dispersed particles, which allows a homogeneous Maaseabscheidung with low anode corrosion and facilitates the replacement of the cullet of the electrode.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Partikel aus einer Suspension durch asymmetrische Wechselspannung abgeschieden werden, wobei die asymmetrische Wechselspannung einen Negativanteil von 1 % bis 25 % der positiven Spitzenspannung besitzt und vom gebräuchlichen Stromversorgungsnetz abgeleitet ist.According to the invention the object is achieved in that the particles are deposited from a suspension by asymmetric AC voltage, the asymmetric AC voltage has a negative proportion of 1 % to 25 % of the positive peak voltage and is derived from the conventional power supply network.

Vorteilhafterweise wird eine positive Spitzenspannung verwendet, die höher ist als eine für elektrophoretische Abscheidungen Übliche, durch die anodische Gasblasenbildung bzw. durch den Zinkverbrauch begrenzte Gleichspannung. Dadurch wird eine Steigerung der Scherbenbildungsgeschwindigkeit und damit eine Leistungserhöhung elektrophoretisch arbeitender Einrichtungen ermöglicht. Durch den negativen Anteil der Spannung wird erreicht, daß die vorwiegend als Anode arbeitende Form zeitweilig negativ wird. Diese, der Frequenz der Spannung entsprechende, kurzzeitige negative Beaufschlagung der Arbeitselektrode hat zur Folge, daß der für alle elektrophoretischen Abscheidüngen typische Dispersionsmittelgradient verringert und das Ankleben des Scherbens an der Form unterbunden werden.Advantageously, a positive peak voltage is used, which is higher than a usual for electrophoretic depositions, limited by the anodic gas bubble formation or by the zinc consumption DC voltage. As a result, an increase in the body formation rate and thus an increase in power of electrophoretically operating devices is made possible. Due to the negative portion of the voltage is achieved that the predominantly working as anode form temporarily becomes negative. This short-term negative working electrode voltage corresponding to the frequency of the voltage has the result that the dispersant gradient typical of all electrophoretic separations is reduced and the adhesion of the cullet to the mold is prevented.

Die bei Verwendung von Gleichspannung auftretende hohe Anodenkorrosion wird durch die asymmetrische Wechselspannung stark verringert. Die aus dem negativem Anteil der Spannung resultierenden energetischen Verluste werden durch diese Vorteile kompensiert.The high anode corrosion occurring when using DC voltage is greatly reduced by the asymmetric AC voltage. The resulting from the negative portion of the voltage energy losses are compensated by these advantages.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann an Stelle der aus dem Stromversorgungsnetz gewonnenen asymmetrischen Wechselspannung eine Spannung beliebiger Frequenz und Kurvenform mit negativem Anteil angelegt werden.According to another feature of the invention, instead of the asymmetrical AC voltage obtained from the power supply network, a voltage of any frequency and negative-form waveform can be applied.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Zur Herstellung einer elektrophoretisch abgeschiedenen keramischen Masseschicht dient bekannterweise eine Elektrodenanordnung, bestehend aus Anode und Katode. Zwischen den beiden Elektroden befindet sich die keramische Suspension. Vorzugsweise besteht die Anode aus Zink, die Katode aus einem anderem Nichteisenmetall, z. B. Messing.For the production of an electrophoretically deposited ceramic ground layer is known to serve an electrode assembly consisting of anode and cathode. Between the two electrodes is the ceramic suspension. Preferably, the anode consists of zinc, the cathode of another non-ferrous metal, for. Brass.

Die asymmetrische Wechselspannung wird durch Überlagern einer Wechselspannung mit einer Gleichspannung gewonnen, wobei die Gleichspannung von einem Drehstromtransformator mit nachgeschalteter Stern-Stern-Brückengleichrichterschaltung bereitgestellt wird. Die Wechsel- und Gleichspannung sind in ihrer Größe so aufeinander abgestimmt, daß ein Negativanteil von 10 % der positiven Spitzenspannung wirksam wird«The asymmetric AC voltage is obtained by superimposing an AC voltage with a DC voltage, the DC voltage being provided by a three-phase transformer with a star-connected bridge rectifier circuit connected downstream. The AC and DC voltage are matched in size so that a negative portion of 10 % of the positive peak voltage is effective «

Die Verschaltung erfolgt in der Weise, daß die Anode das höhere positive und das niedrigere negative Potential annimmt. Durch den negativen Anteil wird ein Ausgleich der Peuchteverteilung in der Masseschicht erreicht, das Ankleben der Masseschioht an der Anode durch zu starke anodische Austrocknung verhindert und der spezifische Zinkverbrauch infolge Anodenkorrosion herabgesetzt.The interconnection takes place in such a way that the anode assumes the higher positive and the lower negative potential. Due to the negative proportion, a balance of the distribution of the puddles in the mass layer is achieved, the adhesion of the mass layer to the anode is prevented by excessive anodic dehydration and the specific zinc consumption due to anode corrosion is reduced.

Claims

- J -

Exfindungsanspruch

1. A process for the electrophoretic deposition of dispersed particles characterized in that the particles from a

Suspension are separated by asymmetric AC voltage, the asymmetric AC voltage a lying ratio of 1 % to 25 % of the positive peak voltage
own and derived from the usual power supply network.

2. The method according to item 1, characterized in that a
Peak voltage is applied, which is higher than one for
Electrophoretic depersonalization Typical DC voltage limited by anodic gas bubble formation or zinc consumption.

3. The method according to item 1 and 2, characterized in that

in that instead of the asymmetrical AC voltage obtained from the power supply network, a voltage of any negative-form waveform is applied.

ШІШ. 1983 * 110 890