BE1009642A3 - Werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan. - Google Patents
Werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan. Download PDFInfo
- Publication number
- BE1009642A3 BE1009642A3 BE9500818A BE9500818A BE1009642A3 BE 1009642 A3 BE1009642 A3 BE 1009642A3 BE 9500818 A BE9500818 A BE 9500818A BE 9500818 A BE9500818 A BE 9500818A BE 1009642 A3 BE1009642 A3 BE 1009642A3
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- suspension
- aluminum
- powder
- amount
- added
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 37
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 9
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 7
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 6
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims description 4
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- DUMHRFXBHXIRTD-UHFFFAOYSA-N Tantalum carbide Chemical compound [Ta+]#[C-] DUMHRFXBHXIRTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910007948 ZrB2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 3
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VWZIXVXBCBBRGP-UHFFFAOYSA-N boron;zirconium Chemical compound B#[Zr]#B VWZIXVXBCBBRGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910034327 TiC Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 4
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100029360 Hematopoietic cell signal transducer Human genes 0.000 description 2
- 101000990188 Homo sapiens Hematopoietic cell signal transducer Proteins 0.000 description 2
- 101000800760 Naja oxiana Short neurotoxin 1 Proteins 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 2
- SYDXFYIGIIAPLB-OKRPGNDBSA-N ntii Chemical compound Cl.N1([C@@H]2CC3=CC=C(C=4O[C@@H]5[C@](C3=4)([C@]2(CC=2C3=CC=CC(=C3NC=25)N=C=S)O)CC1)O)CC1CC1 SYDXFYIGIIAPLB-OKRPGNDBSA-N 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
- B01D67/0041—Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state
- B01D67/00411—Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state by sintering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
- B01D67/0046—Inorganic membrane manufacture by slurry techniques, e.g. die or slip-casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
- B01D67/0041—Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
- C04B35/117—Composites
- C04B35/119—Composites with zirconium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/08—Specific temperatures applied
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/08—Specific temperatures applied
- B01D2323/081—Heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/12—Specific ratios of components used
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/24—Mechanical properties, e.g. strength
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
- C04B2111/00801—Membranes; Diaphragms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Abstract
Werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan, volgens dewelke men een suspensie vormt van een organisch oplosmiddel, een organische binder en een keramisch poeder waaronder aluminiumoxyde en/of aluminiumnitride en/of aluminiumoxynitride, men deze suspensie in de gewenste vorm brengt, men vervolgens het oplosmiddel uit een suspensie verwijdert en het bindmiddel thermisch verwijdert en men tenslotte het verkregen produkt aan een thermische behandeling onderwerpt die een sintering bevat, daardoor gekenmerkt dat men benevens het voornoemde keramisch poeder aluminiumpoeder aan de suspensie toevoegt.
Description
Werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan, volgens dewelke men een suspensie vormt van een organisch oplosmiddel, een organische binder en een keramisch poeder waaronder aluminiumoxyde en/of aluminiumnitride en/of aluminiumoxynitride, men deze suspensie in de gewenste vorm brengt, men vervolgens het oplosmiddel uit de suspensie verwijdert en het bindmiddel thermisch verwijdert en men tenslotte het verkregen produkt aan een thermische behandeling onderwerpt die een sintering bevat.
Een dergelijke werkwijze is beschreven in EP-A-0.650.759 op naam van de aanvrager.
De verkregen menbranen met keramische poederdeeltjes worden onder meer gebruikt als filtermedium, in het bijzonder voor mikro- en ultrafiltratie.
Alhoewel de volgens voornoemde bekende werkwijze verkregen membranen goede eigenschappen bezitten, is het voor sommige toepassingen wenselijk dat de mechanische sterkte beter is.
De uitvinding heeft dan ook tot doel een werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan te verschaffen die toelaat een membraan met grotere mechanische sterkte te verkrijgen.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat men benevens het voornoemde keramisch poeder aluminiumpoeder aan de suspensie toevoegt.
Verrassenderwijze is gebleken dat door dit aluminiumpoeder de sterkte van het membraan merkbaar toeneemt. Tijdens de oxydatie van het aluminiumoxide van het groene produkt verkrijgt men aluminiumkorrels met afmetingen in de orde van nanometers met een korrelgrens vrij van glasfase. Dit geeft aan het uiteindelijke materiaal na de sinter- of presinterbehandeling een hogere mechanische sterkte.
Het vervaardigen van keramische werktuigen of machine-onderdelen van reaktiegebonden aluminiumoxyde is als dusdanig bekend uit WO-A-89/0755. De anorganische deeltjes en het aluminiumpoeder worden gemengd, maar zonder gebruik van organisch bindmiddel, droog onder hoge druk in de gewenste vorm samengeperst en gesinterd.
Bij voorkeur voegt men aan de suspensie een hoeveelheid aluminiumpoeder toe die hoger is dan 10 vol.% en bijvoorbeeld tussen 10 en 50 vol.% gelegen, waarbij de vol.% berekend zijn op de hoeveelheid anorganisch materiaal in de suspensie.
De hoeveelheid aluminiumoxyde, aluminiumnitride en/of aluminiumoxynitride in de suspensie is bij voorkeur hoger dan 40 vol.%, berekend op de totale hoeveelheid anorganisch materiaal in de suspensie.
Benevens voornoemde aluminiumverbindingen kan men ook andere anorganische stoffen toevoegen, namelijk één of meer stoffen uit de groep gevormd door ZrC>2, Sic, B^C, TiC, Si3N4, WC, TaC, ZrB2, TiB2·
Benevens aluminiummetaalpoeder kan men één of meer legeringselementen Mg, Si, Zn, Pb, Na, Li of Se toevoegen.
De suspensie kan in vorm worden gebracht door uitgieten op substraat, hetzij een vlakke plaat, hetzij een buis.
De suspensie kan evenwel ook in vorm worden gebracht door een spintechniek waarbij de suspensie door een spinkop wordt gebracht in een coagulatiemiddel dat gevormd kan zijn door een niet-solvent, meestal water, en dat het oplosmiddel verwijdert.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele uitvoeringsvormen weergegeven van een werkwijze voor het vervaardigen van een membraan volgens de uitvinding.
Volgens de uitvinding vormt men een suspensie van een organisch oplosmiddel, een organische binder, een keramisch poeder waaronder aluminiumoxyde en/of aluminiumnitride en/of aluminiumoxynitride, en aluminiumpoeder, waarna men deze suspensie in de gewenste vorm brengt, men vervolgens het oplosmiddel uit de suspensie verwijdert, men het bindmiddel thermisch verwijdert en men tenslotte het verkregen produkt aan een thermische behandeling onderwerpt die een sintering bevat.
De hoeveelheid aluminiumpoeder toegevoegd aan de suspensie is hoger dan 10 vol.% en bijvoorbeeld tussen 10 en 50 vol.% gelegen, waarbij de vol.% berekend zijn op de hoeveelheid anorganisch materiaal in de suspensie.
De hoeveelheid aluminiumoxyde, aluminiumnitride en/of aluminiumoxynitride in de suspensie is doelmatig hoger dan 40 vol.%, berekend op de totale hoeveelheid anorganisch materiaal in de suspensie.
De gewichtsverhouding keramisch materiaal/aluminiumpoeder bedraagt bij voorkeur ongeveer 60/40.
De korrelgrootte van het keramisch poeder ligt bijvoorbeeld tussen 5 en 20 mikrometer, deze van het aluminiumpoeder bijvoorbeeld rond 15 mikrometer.
Benevens voornoemde aluminiumverbindingen kan men ook andere anorganische stoffen toevoegen, namelijk één of meer stoffen uit de groep gevormd door ZrC>2, Sic, B4C, Tic, Si3N4, WC, TaC, ZrB2, TiB2.
Benevens aluminiummetaalpoeder kan men één of meer legeringelementen Mg, Si, Zn, Pb, Na, Li of Se toevoegen.
De gewichtsverhouding tussen de totale hoeveelheid anorganisch materiaal in de suspensie en de hoeveelheid binder ligt tussen 1 en 99.
Bij voorkeur is de gewichtsverhouding tussen het anorganisch materiaal en de binder tussen 4 en 20, bijvoorbeeld tussen 6 en 10 gelegen.
Geschikte organische oplosmiddelen zijn N-methy1-2-pyrrolidon, dimethylformamide,dimethylsulfoxyde en methyl-ethylketon of mengsels daarvan.
De organische binder is een polymeer dat behoort tot de groep van polysulfon, polyvinylideenfluoride en polyacrylonitrile.
Het in de gewenste vorm brengen van de suspensie geschiedt door filmgieten op een bij voorkeur poreus substraat dat zowel vlak kan zijn als de vorm van een buis kan hebben. Dit substraat is bij voorkeur gevormd uit keramisch materiaal, bijvoorbeeld uit een of meer van de materialen uit de groep van oxydes, carbides en nitrides.
Als niet-solvent voor de extraktie van het solvent of coagulatiemiddel kan men water gebruiken.
Na extraktie van het solvent verkrijgt men een groen produkt dat vrij is van makro-gaten.
In een andere uitvoeringsvorm wordt uitgaande van de suspensie met behulp van een spinkop een holle vezel wordt gesponnen die onmiddellijk daarna in een bad met het niet-solvent of het coagulatiemiddel wordt gebracht.
In sommige gevallen kan het water dat gebruikt wordt om het oplosmiddel te verwijderen de alumina in het groene produkt aantasten. In deze gevallen houdt men de gesponnen vezel slechts voldoende tijd in het water om door coagulatie de gewenste sterkte van de vezel te verkrijgen, meestal enkele minuten, waarna men het solvent verder verwijdert door de vezel in een bad van alcohol, bijvoorbeeld isopropanol te brengen.
Door de suspensie uit te strijken op een substraat of een vlakke plaat en deze vervolgens te dompelen in een niet-solvent verkrijgt men een vlakke strook van het groene produkt.
In al de vorige uitvoeringsvormen onderwerpt men na de vormgeving het gevormde groene produkt aan een thermische behandeling, die als eerste stap het verwijderen van de binder bevat.
Deze thermische behandeling vraagt speciale aandacht en bestaat uit een calcinatie-, een oxydatie- en een sinterstap.
Deze eerste stap is een opwarming in een oven in luchtatmosfeer met een opwarmsnelheid van bijvoorbeeld ongeveer 30°C/h tot een temperatuur rond 400'C waarbij de calcinatie plaatsvindt. Met een tragere opwarmsnelheid van bijvoorbeeld ongeveer 10'C/h wordt verder verwarmd tot ongeveer 500 tot 550'C. Hierbij gaat de oxydatie verder.
In een tweede stap wordt het groene produkt verder verhit tot ongeveer 1100'C en een bepaalde tijd, bijvoorbeeld 1 uur, op deze temperatuur gehouden en daarna gekoeld tot kamertemperatur. De oxidatie en de reaktie tussen het keramisch materiaal en het aluminiummetaalpoeder zijn nu zeker ten einde.
Hierna wordt de temperatuur in luchtatmosfeer verhoogd met een stijgsnelheid van bijvoorbeeld 120°C/h tot de sintertemperatuur van bijvoorbeeld 1300'C en een bepaalde tijd, bijvoorbeeld één of twee uur, op deze temperatuur gehouden, waarna wordt afgekoeld tot kamertemperatuur.
Op deze manier verkrijgt men een keramisch membraan in de vorm van een vlakke plaat, een holle vezel of een strook.
De buitendiameter van de vezel is minimaal 100 mikrometer en bij voorkeur minder dan 2 mm. De dikte van de wand van de vezel is tussen 30 en 1000 mikrometer. De porositeit ligt tussen 30 en 75%.
De strook bezit een porositeit van bijvoorbeeld 62% en een gemiddelde poriëngrootte van bijvoorbeeld 0,3 mikrometer.
De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van volgende voorbeelden:
Voorbeeld 1.
In een kogelmolen gevuld met zirkoniumoxyde kogels werd een mengsel bestaande uit 60 gew.% aluminiumoxyde (type HCST Stark) met een korrelgrootte gelegen tussen 5 en 20 mikrometer en 40 gew.% aluminium (type Boudier 01GA) met een korrelgrootte van ongeveer 15 mikrometer gedurende 8 uur gebroken in aceton.
Dit gebroken mengsel werd in een luchtatmosfeer op kamertemperatuur gedroogd.
In een mengtoestel werd 35 gram polysulfon (Udel type P 1800 NTII van Amoco Chemicals) gemengd met 214,8 gram N-methyl-2-pyrrolidon (type 14.9322.91 van Janssen Chimica).
In hetzelfde mengtoestel werd aan deze oplossing 314,7 gram van voornoemd gebroken mengsel van aluminium en aluminiumoxyde toegevoegd.
Deze suspensie werd tenslotte verdund met 96 gram N-methyl-pyrrolidon.
De aldus verkregen suspensie werd op een temperatuur van 40*C gesponnen met een spinsnelheid van 10 meter per minuut met een spinkop met een opening van ongeveer 2 mm tot een holle vezel en vervolgens gedompeld in water op 75 C.
De afstand tussen de spinkop en het waterbad bedroeg 15 cm en de damptemperatuur boven het bad bedroeg 35*C.
De vloeistof in de holte van de holle vezel bestond uit 49,5% omgekeerde osmose water en 50,5% N-methyl-2-pyrrolidon.
Na enkele minuten, voldoende om de vezel door coagulatie de nodige mechanische sterkte te geven, werd deze vezel geplaatst in isopropanol.
Na extraxtie van het solvent N-methyl-2-pyrrolidon door water en isopropanol werd een groen produkt verkregen dat vrij was van defekten, in het bijzonder vrij van makrogaten.
Vervolgens werd dit groen produkt in luchtatmosfeer opgewarmd tot 400'C, met een stijgsnelheid van 30*C/h. Hierbij werd het grootste gedeelte van het polysulfon thermisch verwijderd.
Hierna werd de opwarmsnelheid verlaagd tot 10°C per uur en dit tot een temperatuur van 500'C. Dit is het meest kritische gebied van de oxydatie.
Daarna werd het produkt verder verwarmd tot 1100'C met een opwarmsnelheid van 600'C/h. Deze temperatuur werd 1 uur konstant gehouden.
Tenslotte werd het produkt in een sinteroven geplaatst en onder luchtatmosfeer verder verhit met een stijgsnelheid van 120*C/h tot 1350*C. Deze laatste temperatuur werd gedurende 2 uur behouden waarna werd gekoeld met een daalsnelheid van 600'C/h tot kamertemperatuur.
Het bekomen eindprodukt had een porositeit van 60% en een gemiddelde poriëngrootte van 0,4 mikrometer.
Dit eindprodukt op basis van reaktiegebonden aluminiumoxyde was mechanisch tweemaal sterker dan een gelijkaardig eindprodukt vervaardigd met uitsluitend aluminiumoxyde.
Voorbeeld 2. in een kogelmolen gevuld met zirkoniumoxyde kogels werd een mengsel bestaande uit 60 gew.% aluminiumoxyde (type HCST Stark) met een korrelgrootte gelegen tussen 5 en 20 mikrometer en 40 gew.% aluminium (type Boudier 01GA) met een korrelgrootte van ongeveer 15 mikrometer gedurende 8 uur gebroken in aceton.
Dit gebroken mengsel werd in een luchtatmosfeer op kamertemperatuur gedroogd.
In een mengtoestel werd 35 gram polysulfon (Udel type P 1800 NTII van Amoco Chemicals) gemengd met 214,8 gram N-methy1-2-pyrrolidon (type 14.9322.91 van Janssen Chimica).
In hetzelfde mengtoestel werd aan deze oplossing 314,7 gram van voornoemd gebroken mengsel van aluminium en aluminiumoxyde toegevoegd.
Door middel van een gietkop werd met de suspensie een strook getrokken op een glazen plaat.
Deze strook werd getrokken uit de gietkop met een snelheid van 3 cm per seconde. De dikte van de opening van de gietkop bedroeg 200 mikrometer.
Het aldus verkregen groene produkt werd aan dezelfde thermische behandeling onderworpen als in voorbeeld A.
Het bekomen eindprodukt had een porositeit van 60% en een gemiddelde poriëngrootte van 0,4 mikrometer. * * *
Het volgens de werkwijze verkregen membraan is bijzonder geschikt voor mikro- of ultrafiltratie.
Doordat benevens het keramisch materiaal ook aluminiumpoeder werd toegevoegd wordt tijdens de thermische behandeling reaktie gebonden aluminiumoxyde verkregen waardoor membranen met een bijzondere mechanische sterkte worden verkregen.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen doch dergelijke werkwijzen voor het vervaardigen van een membraan kan in verschillende varianten worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
Claims (15)
- Konklusies.
- 1. - Werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan, volgens dewelke men een suspensie vormt van een organisch oplosmiddel, een organische binder en een keramisch poeder waaronder aluminiumoxyde en/of aluminiumnitride en/of aluminiumoxynitride, men deze suspensie in de gewenste vorm brengt, men vervolgens het oplosmiddel uit de suspensie verwijdert en het bindmiddel thermisch verwijdert en men tenslotte het verkregen produkt aan een thermische behandeling onderwerpt die een sintering bevat, daardoor gekenmerkt dat men benevens het voornoemde keramisch poeder aluminiumpoeder aan de suspensie toevoegt.
- 2. - Werkwijze volgens konklusie 1, daardoor gekenmerkt dat men aan de suspensie een hoeveelheid aluminiumpoeder toevoegt die hoger is dan 10 vol.% berekend op de hoeveelheid anorganisch materiaal in de suspensie.
- 3. - Werkwijze volgens konklusie 2, daardoor gekenmerkt dat men aan de suspensie een hoeveelheid aluminiumpoeder toevoegt die tussen 10 en 50 vol.% gelegen, waarbij de vol.% berekend zijn op de hoeveelheid anorganisch materiaal
- in de suspensie.
- 4#_ Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat men een hoeveelheid aluminiumoxyde, aluminiumnitride en/of aluminiumoxynitride in de suspensie brengt die hoger is dan 40 vol.%, berekend op de totale hoeveelheid anorganisch materiaal in de suspensie.
- 5.- Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat men benevens voornoemde
- aluminiumverbindingen ook andere anorganische stoffen toevoegt, namelijk één of meer stoffen uit de groep gevormd door Zr02, SiC, B4C, TiC, Si3N4, WC, TaC, ZrB2, TiB2.
- 6. - Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat men benevens aluminiummetaalpoeder één of meer legeringselementen Mg, Si, Zn, Pb, Na, Li of Se toevoegt.
- 7. - Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat de gewichtsverhouding keramisch materiaal/aluminiumpoeder ongeveer 60/40 bedraagt.
- 8. - Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat de gewichtsverhouding tussen de totale hoeveelheid anorganisch materiaal in de suspensie en de hoeveelheid binder ligt tussen 1 en 99.
- 9. - Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat men de suspensie in vorm brengt door uitgieten op substraat.
- 10. - Werkwijze volgens een van de konklusies 1 tot 9, daardoor gekenmerkt dat men de suspensie in vorm brengt door een spintechniek waarbij de suspensie door een spinkop wordt gebracht in een coagulatiemiddel dat het oplosmiddel verwijdert.
- 11. - Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat men de thermische behandeling in tenminste drie stappen uitvoert, namelijk een opwarming tot een eerste temperatuur waarbij de binder verwijderd wordt, een tweede opwarming tot een hogere temperatuur waarbij de reaktie plaatsvindt tussen het keramisch materiaal en het
- aluminium poeder en een derde opwarming tot een nog hogere temperatuur waarbij het sinteren plaatsvindt.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE9500818A BE1009642A3 (nl) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | Werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan. |
| EP96202643A EP0766995A1 (en) | 1995-10-03 | 1996-09-21 | Method for making a ceramic membrane |
| DE0766995T DE766995T1 (de) | 1995-10-03 | 1996-09-21 | Verfahren zur Herstellung einer keramischen Membran |
| NO964173A NO964173L (no) | 1995-10-03 | 1996-10-02 | Fremgangsmåte for fremstilling av en keramisk membran |
| JP8261938A JPH09183649A (ja) | 1995-10-03 | 1996-10-02 | セラミック膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE9500818A BE1009642A3 (nl) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | Werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1009642A3 true BE1009642A3 (nl) | 1997-06-03 |
Family
ID=3889214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE9500818A BE1009642A3 (nl) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | Werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0766995A1 (nl) |
| JP (1) | JPH09183649A (nl) |
| BE (1) | BE1009642A3 (nl) |
| DE (1) | DE766995T1 (nl) |
| NO (1) | NO964173L (nl) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1011353A3 (nl) * | 1997-09-05 | 1999-07-06 | Vito | Gasscheidend dens keramisch membraan. |
| US6695967B2 (en) | 2002-03-13 | 2004-02-24 | Ceramem Corporation | Reaction bonded alumina filter and membrane support |
| DE102006000886B3 (de) * | 2005-11-15 | 2007-05-31 | Atech Innovations Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines keramikbeschichteten metallischen Trägersubstrates |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1173689A (fr) * | 1957-04-26 | 1959-02-27 | Commissariat Energie Atomique | Barrières poreuses et procédé de fabrication de ces barrières |
| GB1072271A (en) * | 1964-01-10 | 1967-06-14 | Du Pont | Refractory structures |
| US4900698A (en) * | 1987-05-26 | 1990-02-13 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Ceramic product and process |
| EP0596492A1 (en) * | 1992-11-06 | 1994-05-11 | Sintokogio Ltd. | A process for preparing a ceramic porous body |
| US5364586A (en) * | 1993-08-17 | 1994-11-15 | Ultram International L.L.C. | Process for the production of porous membranes |
| EP0650759A1 (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-03 | VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK, afgekort V.I.T.O., onderneming van openbaar nut onder de vorm van een n.v. | Method for forming an asymmetrical ceramic membrane |
-
1995
- 1995-10-03 BE BE9500818A patent/BE1009642A3/nl not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-09-21 DE DE0766995T patent/DE766995T1/de active Pending
- 1996-09-21 EP EP96202643A patent/EP0766995A1/en not_active Withdrawn
- 1996-10-02 NO NO964173A patent/NO964173L/no not_active Application Discontinuation
- 1996-10-02 JP JP8261938A patent/JPH09183649A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1173689A (fr) * | 1957-04-26 | 1959-02-27 | Commissariat Energie Atomique | Barrières poreuses et procédé de fabrication de ces barrières |
| GB1072271A (en) * | 1964-01-10 | 1967-06-14 | Du Pont | Refractory structures |
| US4900698A (en) * | 1987-05-26 | 1990-02-13 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Ceramic product and process |
| EP0596492A1 (en) * | 1992-11-06 | 1994-05-11 | Sintokogio Ltd. | A process for preparing a ceramic porous body |
| US5364586A (en) * | 1993-08-17 | 1994-11-15 | Ultram International L.L.C. | Process for the production of porous membranes |
| EP0650759A1 (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-03 | VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK, afgekort V.I.T.O., onderneming van openbaar nut onder de vorm van een n.v. | Method for forming an asymmetrical ceramic membrane |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO964173D0 (no) | 1996-10-02 |
| EP0766995A1 (en) | 1997-04-09 |
| JPH09183649A (ja) | 1997-07-15 |
| DE766995T1 (de) | 1997-12-18 |
| NO964173L (no) | 1997-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2604592B2 (ja) | 金属、セラミック粉末等の成形方法及びそのための組成物 | |
| US5846460A (en) | Method of preparing silicon nitride porous body | |
| US20060121266A1 (en) | Porous SiC-bodies with micro-channels and process for their fabrication | |
| JPH08276241A (ja) | 反応性金属鋳物 | |
| JP2007526819A (ja) | 多孔質セラミック体およびその製造方法 | |
| JP6807823B2 (ja) | 酸化処理されたＳｉＣを用いた水処理用セラミック分離膜及びその製造方法 | |
| US8871140B2 (en) | Inorganic hollow yarns and method of manufacturing the same | |
| BE1009642A3 (nl) | Werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan. | |
| Bessa et al. | Air-sintered silicon (Si)-bonded silicon carbide (SiC) hollow fiber membranes for oil/water separation | |
| US5443770A (en) | High toughness carbide ceramics by slip casting and method thereof | |
| US20060211567A1 (en) | Method and slip for production of a moulded body from ceramic material ceramic moulded body and use of such a moulded body | |
| EP1197253B1 (en) | Method for producing a silicon nitride filter | |
| KR101561606B1 (ko) | 다공성 중공사막의 제조방법 및 이로부터 제조된 다공성 중공사막 | |
| KR20040081735A (ko) | 신규한 무기나노 여과막 | |
| KR20150014718A (ko) | 다공성 중공사막의 제조방법 및 이로부터 제조된 다공성 중공사막 | |
| CN111559918B (zh) | 一种微乳液结合冷冻干燥制备多孔陶瓷坯体的方法 | |
| EP3404003A1 (en) | The production method of self-supporting ultra-thin hollow ceramic fibres by the utilization of sacrificial templates | |
| US6913716B2 (en) | Method for manufacturing homogeneous green bodies from the powders of multimodal particle size distribution using centrifugal casting | |
| US5167887A (en) | SI3 N4 process using polysilane as a binder | |
| KR20220145147A (ko) | 다공성 불소계 분리막 및 이의 제조 방법 | |
| US4970181A (en) | Process for producing ceramic shapes | |
| KR102416209B1 (ko) | 산화 처리된 SiC를 이용한 수처리용 세라믹 분리막의 제조 방법 | |
| KR20180098206A (ko) | 산화 처리된 SiC를 이용한 수처리용 세라믹 분리막 | |
| US20090325442A1 (en) | Process for producing an in particular porous shaped ceramic body and shaped body produced thereby | |
| BE1004099A4 (nl) | Werkwijze voor het vormen van een supergeleidend keramisch produkt en aldus verkregen produkt en tussenprodukt. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RE | Patent lapsed |
Owner name: VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK *V Effective date: 20021031 |