CZ281978B6

CZ281978B6 - Výchozí materiál pro výrobu anorganických slinovaných výrobků

Info

Publication number: CZ281978B6
Application number: CS921638A
Authority: CZ
Inventors: Michael Dipl. Ing. Bayer; Iris Nagl
Original assignee: Hoechst Aktiengesellschaft
Priority date: 1991-06-01
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1997-04-16
Also published as: DE59202118D1; EP0517129A3; JPH06183826A; ATE122328T1; EP0517129A2; EP0517129B1; CS163892A3; HU212043B; HK1006705A1; RU2053975C1; HUT61715A; ES2073813T3; TR27113A; US5258151A; AU1728492A; AU647923B2; HU9201792D0; SK279055B6; CA2069981A1

Abstract

Řešení se týká keramického nebo práškově metalurgického výchozího materiálu, obsahujícího vosk jako pojivo, u kterého vede přísada epoxidové pryskyřice ke zlepšení pevnosti v ohybu za sucha a zpracovatelnosti obráběním z něj vyrobených tvarových těles v syrovém stavu.ŕ

Description

Výchozí materiál pro výrobu anorganických slinovaných výrobků

Oblast techniky

Vynález se týká keramického nebo práškově metalurgického výchozího materiálu pro tvarová tělesa, která jsou v syrovém stavu dobře obrobitelná.

Dosavadní stav techniky

Výchozí látkou pro za sucha lisované keramické nebo práškově metalurgické výrobky je většinou jemnozmný, špatně klouzající prach, který se upravuje na zpracovatelný granulát například sprchovým sušením suspense /schlicker/ nebo pomocí jiného procesu granulace.

Za pomoci dispersí esterových vosků, které po usušení vodné dispersní fáze tvoří husté filmy, se dají vázat částečky keramiky nebo kovů na granuláty vysoké pevnosti a dobré sypkosti. Při následujícím lisování granulátu ve vytvrzovacích matricích nastávají vysoké síly tření, které se musí redukovat na minimum přídavkem kluzných prostředků. Při tom mají největší podíl síly tření, vyskytující se na stěně nástroje. Vosky se chovají ve srovnání s jinými pomocnými prostředky v lisovacím procesu jinak; již při relativně nízkém lisovacím tlaku se dají docílit poměrné vysoké lisovací hustoty. Tato výhoda je zřetelná obzvláště u větších dílů, pro jejichž výrobu je potřebná veliká lisovací síla.

Esterové vosky na bázi surového montánního vosku jsou vzhledem ke své schopnosti za tlaku téci vhodné jako takzvaný vnitřní kluzný prostředek mezi primárními částicemi a také jako takzvaný vnější kluzný prostředek na hranici se stěnou nástroje. Poslednější se vytlačuje v nižších pracovních silách při vytvarování syrového dílu z formy. Tím se může současně prodloužit životnost lisovací matrice.

Vzhledem k tomu, že podíl vosku zajišťuje během procesu lisování trvalé vytvarování, je dodatečné pérování lisovaného, dílu po vytvarování nepatrné.

Velmi rozšířenou variantou tvarování surových dílů, jejichž tvar se nedá docílit předchozími postupy tvarování, je lití suspense. Zde se vychází ze většinou vodné suspense keramiky nebo kovového prášku, která se plní do poresních sádrových forem pro odvodnění. Výsledkem je vždy podle složení více nebo méně pevný díl, který se za účelem transportu nebo obrobitelnosti za syrová může zpevnit pomocí organického pojivá na bázi voskových dispersí. Vždy podle dávky je možno dosáhnout pevnosti za syrová až 2 N/mm². Voskové disperse poskytují dodatečně tu výhodu, že během narůstání střepu a během následujícího odvodňování mají ve srovnání s rozpustnými pomocnými látkami silně výrazný sklon k migraci směrem k sádrové formě.

Ukázalo se však, že u syrových těles, vyrobených z keramických nebo práškově metalurgických výchozích materiálů s vosky jako jedinými pojivý, nebyla pevnost za syrová ještě ve všech případech uspokojivá.

Známé je pojivo a plastifikační činidlo jako hydrofobisující přísada pro bazické, žáruvzdorné hmoty a tvarová tělesa na bázi dolomitu /viz DE 37 43 217/. Toto pojivo sestává z terpenického přírodního pryskyřičného produktu samotného nebo v kombinaci s parafinovým uhlovodíkem, přírodním nebo syntetickým voskem, uhlovodíkovou pryskyřicí, polyethylenem, polyglykolem, polyglykoletherem, polyglykolesterem, voskovým alkoholem, mastným alkoholem, mastnou kyselinou, polyvinyletherem nebo silikonovou pryskyřicí. Vazba dolomitové hmoty probíhá přes chemické pojivo, jako je například fosforečnan, křemičitan, boritan, uhličitan, síran, chromát, citrát, laktát. sulfonát a/nebo oxalát. Takováto vazebná činidla však nejsou pro keramické a

- 1 CZ 281978 B6 metalurgické výchozí materiály vždy žádoucí, neboť se zde dodávají dodatečné anionty a kationty.

Podstata vynálezu

Nyní bylo zjištěno, že keramický nebo práškově metalurgický-výchozí materiál, který vedle vosku obsahuje ještě určitou pryskyřici jako pojivo, se dá dobře zpracovat a dává tvarová tělesa, která se dají v syrovém stavu dobře obrobit.

Předmětem předloženého vynálezu tedy je výchozí materiál pro výrobu anorganických slinovaných výrobků, sestávající ze až 99 hmotnostních dílů keramického nebo kovového prášku,

0,1 až 5 hmotnostních dílů vosku s teplotou skápnutí 50 až 100 °C, číslem kyselosti 5 až 150, číslem zmýdelnění 15 až 160 a hustotou 0,95 až 1,20 g/cm^J,

0,1 až 5 hmotnostních dílů epoxidové pryskyřice s epoxidovou ekvivalentní hmotností 175 až 4000 a epoxidovou hodnotou 0,02 až 0,57 a

0,1 až 5 hmotnostních dílů tužidla.

Výchozí materiál podle vynálezu obsahuje jako bázi nekovový anorganický nebo kovový prášek. Příklady takovýchto prášků jsou A1₂O₃, A1N, Al₂TiO₅, B₄C, WC, SiC, jakož i silikáty. Jako kovové prášky jsou vhodné prášky ze železa, oceli, nástrojové oceli, wolframu, mědi, niklu, hliníku, jakož i jejich slitin a intermetalických fází. Prášky mají zrnitost výhodně menší než 150 pm.

Dále obsahuje výchozí materiál vosk. Jako takovýto vosk je možno uvést přírodní vosk, plně syntetický nebo polosyntetický vosk, polyethylenový vosk nebo amidový vosk.

Výhodným voskem je polosyntetický vosk na bázi surového montánního vosku.

Používaný vosk má následující hodnoty:

teplota skápnutí číslo kyselosti číslo zmýdelnění hustota až 100 °C, výhodně 55 až 88 °C, až 150,výhodně 6 až 35, až 160, výhodně 15 až 135,

0,95 až 1,20, výhodně 1,00 až 1,20 g/cm³.

Výhodný polosyntetický vosk na bázi surového montánního vosku vzniká oxidativním bělením surového montánního vosku a esterifikací takto získaného kyselého vosku diolem se 2 až 8 uhlíkovými atomy. Vosky tohoto typu jsou již řadu let na trhu k disposici.

Pokud vzniká výchozí materiál ve vodné fázi, používá se výhodně vosk společně s emulgátorem, nebo se používá vosk již emulgátor obsahující. Pokud vzniká výchozí materiál podle vynálezu z nevodné fáze, potom je výhodný neemulgovatelný vosk.

Kromě uvedeného obsahuje výchozí materiál podle předloženého vynálezu epoxidovou pryskyřici. Tato má epoxidovou ekvivalentní hmotnost podle DIN 53 188 /EEW/ 175 až 4000, výhodně 190 až 850 a epoxidovou hodnotu 0,02 až 0,57, výhodně 0,12 až 0.53. Pro tvorbu pojivá se epoxidová pryskyřice uvede do reakce s tužidlem. Tužidlo je buď polyester, anhydrid kyseliny, nebo polyamin. Epoxidová pryskyřice, polyester, anhydrid kyseliny a polyamin jsou na trhu dostupné a používají se většinou pro výrobu pryskyřičných spojů a povlaků.

- 2 CZ 281978 B6

Ačkoliv pryskyřice a tužidlo při normálních teplotách navzájem pouze pomalu spolu reagují, obsahují výchozí materiály podle vynálezu epoxidovou pryskyřici výhodně v mikrokapsulované formě. Teprve při výrobě tvarových těles z výchozího materiálu se kapsle rozdrtí a jejich obsah se dostane do styku s tužidlem, takže se při následujícím temperování syrového materiálu pryskyřice vytvrdí. Pryskyřice se může mikrokapsulovat dále popsaným způsobem.

K tomu se pryskyřice rozpustí v rozpouštědle nemísitelném s vodou a disperguje se ve vodném roztoku želatiny. Při ochlazení disperse na méně než 15 °C želatina želíruje a obklopí částečky roztoku pryskyřice. Přídavkem alkálie se želatina při hodnotě pH nad 8 vytvrdí. Kapsle mají zpravidla průměr 1 až 100 pm.

Vedle vosku a epoxidové pryskyřice může výchozí materiál podle předloženého vynálezu obsahovat ještě další součásti, které jeho výrobu ulehčují, například dispergační prostředky, odpěňovací činidla, ztekucovací prostředky, suspendační činidla, rozpouštědla a podobně.

Výchozí materiál má následující složení:

Nekovový anorganický nebo kovový prášek vosk epoxidová pryskyřice tužidlo dispergační činidlo odpěňovadlo ztekucovací prostředek suspendační činidlo a rozpouštědlo až 99, výhodně 80 až 98 hmotnostních dílů,

0,1 až 5, výhodně 0,5 až 2 hmotnostní díly,

0,1 až 5, výhodně 0,5 až 2 hmotnostní díly.

0,1 až 5, výhodně 0,5 až 2 hmotnostní díly, 0 až 0,5, výhodně 0 až 0,3 hmotnostních dílů, 0 až 0,03, výhodně 0 až 0,02 hmotnostních dílů, 0 až 0,5, výhodně 0 až 0,3 hmotnostních dílů, 0 až 30, výhodně 0 až 20 hmotnostních dílů.

Pro výrobu výchozího materiálu podle předloženého vynálezu se součásti navzájem smísí a popřípadě se jemně rozmělní. Toto se provádí výhodné ve formě suspense /schlicker/ ve vodě nebo v organickém rozpouštědle. Vosk se přidává jako disperse nebo jako roztok. Pro přídavek epoxidové pryskyřice je více možností.

1. Ve vodě nerozpustná epoxidová pryskyřice se rozpustí ve vhodném rozpouštědle, mikrokapsuluje se do vodného roztoku želatiny a potom se uzavře do mikrokapslí se středním průměrem 1 až 100 pm. Tužidlo pro epoxidovou pryskyřici je ve vodě dispergovatelný polyamin, které se nachází společně s voskem, obsahujícím emulgátor, v dispersi. Mikrokapsle a disperze vosku se spojí, načež se tato disperse přidá k ostatním součástem výchozího materiálu.

2. Ve vodě nerozpustná epoxidová pryskyřice se společně s ve vodě nerozpustným tužidlem za přítomnosti vosku mikrokapsuluje a tato disperse se přidá k ostatním součástem.

3. Ve vodě dispergovatelná epoxidová pryskyřice, ve vodě dispergovatelné tužidlo a emulgátor obsahující vosk se společně dispergují ve vodě a disperse se dále zpracuje.

Přídavek epoxidové pryskyřice se provádí před, nebo výhodně po eventuelním jemném rozmělnění. Hotová suspense se zbaví suspensního činidla. Když se toto provede, jak je výhodné, postupem sprejového sušení, získá se granulovaný výchozí materiál. Je však také možné suspensi formovat vlitím do savé formy, výhodně ze sádry.

Z granulovaného výchozího materiálu se lisují tvarová tělesa, přičemž se mikrokapsle mechanicky rozruší, takže se může dostat do styku pryskyřice a tužidlo. Reakce mezi oběma látkami se urychlí zahřátím tvarového tělesa na teplotu až 200 °C po dobu 0,1 až 1 hodina.

- j CZ 281978 B6

Společně s voskem tvoří epoxidová pryskyřice potom pojivo, zvyšující pevnost. Tepelné zpracování pro aktivaci pojivá se může u vody obsahujících výchozích materiálů, které se extrudují, provádět také tak, že se teplo ve vnitřku tvarových těles vyrobí pomocí mikrovln.

Pevnost v ohybu za sucha, dosažená pomocí výchozího materiálu podle předloženého vynálezu, činí asi 19 N/mm². Může se dosáhnout již po době temperování menší než jedna hodina.

Při oddělení reaktivních součástí pojivá pomocí mikrokapsulace jedné získává výchozí materiál podle předloženého vynálezu velmi dobrou stálost při skladování

Příklady provedení wnálezu

Následující příklady provedení slouží k bližšímu objasnění vynálezu.

Příklad 1 hmotnostních dílů práškovitého oxidu hlinitého, 2 hmotnostní díly esterového vosku obsahujícího emulgátor na bázi surového montánního vosku /teplota skápnutí 80 °C, číslo kyselosti 30, číslo zmýdelnění 100, hustota 1,01 g/cm³, 8 hmotnostních dílů kapslí, obsahujících 40% roztok epoxidové pryskyřice /epoxidová ekvivalentní hmotnost 750 až 830, epoxidová hodnota 0,12 až 0,133/ v n-butylacetátu, 3 hmotnostní díly polyaminu /alifatický, Η^„_νekvivalentní hmotnost 160/, 20 hmotnostních dílů vody a 0,1 hmotnostního dílu polyakiylátu /amoniumpolyakrylát pH 7/ se zpracuje na suspensi /schlicker/.

K tomu se nejprve disperguje vosk ve vodě, zahřáté na teplotu 95 °C, načež se v této dispersi, ochlazené na teplotu místnosti, rozpustí polyamin. Potom se v dispersi mícháním homogenně rozptýlí kapsle. Po přídavku polyakrylátu, který slouží jako pomocné dispergační činidlo, se vmíchá práškovitý oxid hlinitý, získaný schlicker se pomocí sprejového sušení převede na výchozí materiál ve formě granulátu.

Zkušební tělesa, vyrobená z tohoto výchozího materiálu, měla netemperovaná pevnost v ohybu za sucha podle DIN 51 030 v rozmezí 2 až 8 N/mm².

Příklad 2

0,4 hmotnostních dílů esterového vosku na bázi surového montánního vosku /teplota skápnutí 60 °C, číslo kyselosti 4, číslo zmýdelnění 10, hustota 1,20 g/cm³ se rozpustí v 5 hmotnostních dílech ethylalkoholu, zahřátého na teplotu 40 °C. Ve stejnou dobu se rozpustí 0,4 hmotnostních dílů epoxidové pryskyřice /epoxidová ekvivalentní hmotnost 750 až 830, epoxidová hodnota 0,12 až 0,133 g/cm³ a 0,4 hmotnostního dílu anhydridu kyseliny fialové v 15 hmotnostních dílech n-butylacetátu. Oba roztoky se při teplotě 20 °C spojí a do tohoto spojeného roztoku se vmíchá 80 hmotnostních dílů karbonylového železného prášku a získaný schlicker se sprejovým sušením převede ve výchozí materiál ve formě granulátu.

Z uvedeného výchozího materiálu se vylisují zkušební tělesa, která se temperují po dobu 20 minut při teplotě 150 °C. Pevnost v ohybu za sucha činí asi 19 N/mm².

Příklad 3 hmotnostní díly emulgátor obsahujícího esterového vosku na bázi surového montánního vosku

-4 CZ 281978 B6 /teplota skápnutí 80 °C, číslo kyselosti 100, číslo zmýdelnéní 100, hustota 1,01/ se za míchání disperguje ve 120 hmotnostních dílech vody o teplotě 90 °C. Do této disperse se při teplotě 20 °C vmíchají 2 hmotnostní díly epoxidové pryskyřice /epoxidová ekvivalentní hmotnost 190 až 200, epoxidová hodnota 0,50 až 0,53/ a 2 hmotnostní díly polyaminu /alifaticky, H^v-ekvivalent 5 160/. Potom se přidá 40 hmotnostních dílů práškovitého oxidu hlinitého a po přídavku 0,1 hmotnostního dílu polyakrylátu /amoniumfosfát pH 7/ se zapracuje dalších 40 hmotnostních dílů • práškovitého oxidu hlinitého. Takto získaný schlicker se naplní do sádrových forem a zbaví se vody. Potom se takto získaná syrová tělesa zpevní desetiminutovým temperováním při teplotě 100 °C. Syrová tělesa měla pevnost v ohybu za sucha asi 7 N/mm² a mohla se dobře třískově ίο obrábět.

Příklad 4

4 hmotnostní díly kapslí, obsahujících 0,8 hmotnostního dílu epoxidové pryskyřice /epoxidová ekvivalentní hmotnost 750 až 830, epoxidová hodnota 0,12 až 0,133/ a 0,8 hmotnostního dílu anhydridu kyseliny ftalové ve 2,4 hmotnostních dílů n-butylacetátu se rozptýlí při teplotě 20 °C v dispersi, připravené při teplotě 90 °C ze 4 hmotnostních dílů emulgátor obsahujícího esterového vosku na bázi surového montánního vosku /teplota skápnutí 80 °C, číslo kyselosti 30, číslo 20 zmýdelnéní 100, hustota 1,01 g/cm³/ a 20 hmotnostních dílů vody. Potom se za míchání přidá 80 hmotnostních dílů práškovitého oxidu hlinitého a vzniklý schlicker se sprejovým sušením převede na výchozí materiál ve formě granulátu.

Zkušební tělesa z tohoto výchozího materiálu měla po třicetiminutovém temperování při teplotě 25 1 50 °C pevnost v ohybu za sucha 2 až 7 N/mm² a dala se dobře třískově obrábět.

Příklad 5

1 hmotnostní díl emulgátor obsahujícího esterového vosku na bázi surového montánního vosku /teplota skápnutí 80 °C, číslo kyselosti 30, číslo zmýdelnéní 100, hustota 1,01 g/cm³ se disperguje v 10 hmotnostních dílech vody při teplotě 90 °C a tato disperse se uhněte s 90 hmotnostními díly práškovitého oxidu hlinitého, 1 hmotnostním dílem epoxidové pryskyřice /epoxidová ekvivalentní hmotnost 190 až 200, epoxidová hodnota 0,50 až 0,53/, 1 hmotnostním dílem polyaminu /alifatický, Ha^v-ekvivalentní hmotnost 160/ a 1 hmotnostním dílem hydroxyethylcelulosy /typ 100000 jako regulátorem viskosity/ na plastickou hmotu. Tato hmota se extruduje na zkušební tělesa, která se pomocí horkého vzduchu nebo působením mikrovln zahřejí na teplotu 90 °C. Tato tělesa vykazují pevnost v ohybu za sucha 8 N/mm² a dají se dobře třískově obrábět.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Výchozí materiál pro výrobu anorganických slinovaných výrobků, vyznačující se tím, žer obsahuje

60 až 99 hmotnostních dílů keramického nebo kovového prášku, 0,1 až 5 hmotnostních dílů vosku s teplotou skápnutí 50 až 100 °C, číslem kyselosti 5 150, číslem zmýdelnění 15 až 160 a hustotou 0,95 1,20 g/cm³,

0,1 až 5 hmotnostních dílů epoxidové pryskyřice s epoxidovou ekvivalentní hmotností 175 až 4000 a epoxidovou· hodnotou 0,02 až 0,57 a

0,1 až 5 hmotnostních dílů tužidla.
2. Výchozí materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že dodatečně obsahuje dispergační činidlo, odpěňovací prostředek, ztekucovací prostředek a suspendační a rozpouštěcí činidlo.
3. Výchozí materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje epoxidovou pryskyřici ve formě mikrokapslí.
4. Výchozí materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený vosk je emulgátor obsahující esterový vosk na bázi surového montánního vosku.
5. Použití výchozího materiálu podle nároku 1 pro výrobu keramických nebo práškově metalurgických tvarových dílů.