CZ375298A3

CZ375298A3 - Hydrofobní/hydrofilní blokové kopolymery jako polymerní vazebná činidla pro keramickou výrobu

Info

Publication number: CZ375298A3
Application number: CZ983752A
Authority: CZ
Inventors: Christopher Patrick Howland; Kevin James Moeggenborg
Original assignee: Nalco Chemical Company
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 1999-06-16
Also published as: TW400312B; AT407155B8; FR2771407B1; GB9825279D0; DE19853217A1; GB2331517B; PL329755A1; BE1012447A5; ATA191998A; FR2771407A1; AT407155B; GB2331517A; JPH11255564A

Description

činidla pro keramickou výrobu

Oblast techniky

Vynález se týká spojování keramických materiálů ve vodném prostředí. Způsob podle vynálezu využívá hydrofobních/ hydrofilních kopolymerů pro spojování různých tříd keramických materiálů.

Dosavadní stav techniky

Keramické materiály jsou běžně připravovány misenim práškových keramických oxidů jako je oxid hořečnatý, oxid hlinitý, oxid titaničitý a oxid zirkoničitý do kaše spolu s aditivy jako jsou disperzní a vazebná činidla. Kaše může být sušena rozprašováním, aby se vytvořily keramické částice. Částic^jsou formovány do agregované struktury, nazývané „nevypálená keramika, které mají požadovaný tvar a následně jsou podrobeny silnému tepelnému zpracování, které je známo jako spékání nebo slinutí. Slinovací proces přemění nevypálenou keramiku na soudržnou „pálenou keramiku, která má takřka monolitickou polykrystalickou keramickou fázi.

Vazebná činidla slouží k tomu, aby udržovala keramické částice v nevypálené keramice v požadovaném tvaru po formování. Vazebné činidlo také může zajistit mazání v okamžiku, kdy jsou částice lisovány. Výhodně vazebné činidlo úplně shoří nebo se odpaří v průběhu slinovacího procesu a ve vypálené keramice nezůstanou žádné stopy vazebného činidla. Zajišťováním uvedených funkcí • · : ?

0

9 9 • · * · » · ύ 0 0 0 • 0 • 0 0 «4 ·>·

0 0 » vazebná činidla významně ovlivňují vlastnosti vypálené keramiky, která je nakonec vyrobena.

V komerční praxi jsou jako vazebná činidla široce používány póly(vinylalkoholy). Navíc bylo popsáno údajné použití póly(ethylenoxidových) a ethylen-vinylacetátových kopolymerů pro jisté materiály, jako je například granulovaný silikagel.

V U.S. Patentech č. 5,358,911, 5,487,855 a 5,525,665 byly například popsány polymerní vazebná činidla, obsahující podstatně hydrolyzované kopolymery, vytvořené z monomerů, které mají esterové nebo amidové funkční skupiny, póly(vinylformamidu) nebo kopolymerů vinylalkoholu a vinylaminu.

Sušení rozprašováním je odpařovací proces, během něhož je odstraněna kapalina z kaše, obsahující kapalinu a v zásadě netěkavou pevnou látku. Kapalina je odpařena přímým kontaktem se sušicím prostředím,' obvykle vzduchem, s extrémně krátkým retenčním časem řádově od 3 do 30 sekund. Primární řídící faktory při rozprašovacím sušicím procesu jsou velikost částic, distribuce velikosti částic, tvar částic, hustota kaše, viskozita kaše, teplota, doba pobytu a vlhkost produktu.

Viskozita kaše musí být vhodná pro zpracování a sušení rozprašováním. I když podmínky v zařízení pro sušení rozprašováním mohou být přizpůsobeny, aby bylo možno zpracovávat různé viskozity, z kaší o větší viskozitě obvykle vznikají větší částice.

Běžný odborník v oboru je obeznámen se způsoby sušení rozprašováním, používané při výrobě keramických materiálů a je • «r «· * · · ·· «« · lí M · ·# · · · *

·.· · «··« • ····· e · · · · · · · · • · · · 9 9 ·»· ·* ·· ·«· «♦ 99 schopen optimalizovat podstatné faktory sušení rozprašováním k dosažení nej lepšího výsledku. Alternativně mohou být sušeni rozprašováním a lisování za sucha nahrazeny jinými dobře známými způsoby formování, jako je granulace, pásové lití a lití licí břečkou.

Sušení kaše rozprašováním vytváří v zásadě suché, sypké práškové částice, které obsahují keramický materiál, vazebné činidlo a případné další materiály, uvedené výše. Suché částice jsou granule, které jsou obecně kulovitého tvaru a mají účinný průměr od asi 50 do asi 300 mikrometrů. Typicky je v suchých částicích přítomno od asi 0,5 procent do asi 8 procent vazebného činidla, vztaženo k suché hmotnosti keramického prášku.

Při granulaci je směs suchého prášku nebo prášků smíchána nebo rolována, obvykle v zařízení soudkového tvaru. Voda a/nebo vazebné činidlo jsou rozprašovány na míchaný prášek, což vede k agregaci malých částic do větších granulí. Velikost granulí je řízena množstvím materiálu, rozprašovaného na prášek a rychlostí, se kterou je rozprašován. Granulované prášky mohou být tříděny na požadovanou velikost a lisovány do tvaru, který je požadován, operací lisování, která předchází slinutí. Alternativně mohou být samy granule požadovaným produktem a mohou být přímo spékány.

Pásové formování je běžně používáno k vytvoření substrátů pro elektronický průmysl. Při tomto způsobu je vytvořena hustá keramická kaše, obsahující keramický prášek, disperzní činidlo a vazebné činidlo. Kaše je nanesena na hladký povrch, jako je Mylar nebo list plastu a tloušťka je řízena vložením listu pod břit, která vyhladí povrch kaše a odhrne přebytečný materiál.

« ·

• · Λ · • 9 9 · • · · a

9 9 9 · « • e «9 · 9

Pás kaše je sušen do plastického stavu a řezán a tvarován podle požadavků. Množství přítomného vazebného činidla, které se nachází v pásu, je velmi vysoké, typicky řádu 15 až 20 procent hmotnosti keramického prášku.

Při sušení rozprašováním s fluidním ložem jsou malé „zárodečné částice umístěny do kolony a zárodečným práškem je proháněn horký vzduch, který suspenduje částice v koloně. Keramická kaše je na zárodečné částice rozprašována shora a tím způsobuje jejich růst. Když částice dosáhnou dostatečné velikosti, jsou vyfouknuty ze sušicího zařízení, zatímco jsou přiváděny další částice. Tento způsob může vytvořit prášek pro další formování a nebo prášek může sám představovat požadovaný produkt, který v tomto případě bude slinován, aby vznikl konečný keramický produkt.

Suché částice jsou lisovány, aby vytvořily agregovanou strukturu nevypálené keramiky. Výhodně jsou částice zhutňovány lisováním ve formách, které mají vnitřní objem, který přibližně dává tvar, který je požadován u konečného vypáleného keramického produktu. Alternativně jsou částice zhutňovány mezi válci nebo dalšími dobře známými způsoby. Rozprašovacím způsobem vysušená směs prášku, vazebného činidla a případných povrchově aktivních činidel a mazadel je relativně sypká, takže může snadno vstoupit do lisovací formy a dobře zaujmout tvar, daný lisovací formou.

Uvnitř formy jsou suché částice podrobeny tlaku, který je typicky v rozmezí od asi 2000 do asi 50000 psi. Lisování částic vytváří agregovanou strukturu, nazývanou nevypálená keramika, která si uchovává svůj tvar po vyjmutí z formy.

• 4 * · • « · · * • * · • · ·

Jednou z formovacích metod, používaných pro materiál sušený rozprašováním nebo granulovaný, je lisování mezi válci, také nazývané válcové lisování. Tato technika vychází ze suchého prášku, který je drcen mezi dvěma válci v kontinuálním procesu. Tento způsob vytváří plát keramického materiálu o různé tloušťce a šířce. Tyto pláty mohou být stříhány a řezány na požadovaný tvar a slinuty, čímž vznikne konečné keramické těleso. Způsob je běžně používán pro vytváření keramických substrátů v elektronickém průmyslu.

Lisování za sucha zahrnuje naplnění tvarované formy práškem, který byl sušen rozprašováním nebo granulován a jeho stlačením při vysokém tlaku. Lisování se provádí pohyblivými písty na horní a/nebo dolní straně otvoru formy. Způsob může být použit pro výrobu velmi složitých geometrických tvarů v jediném formovacím kroku. Keramické těleso, které je takto vytvořeno, je vyjmuto z formy a slinováno, čímž se získá výsledný keramický produkt.

Izostatické lisování je podobné lisování za sucha v tom, že keramický prášek je lisován v dutině formy. Při izostatickém lisování však celá část stěny formy nebo její část sestává z poddajného materiálu. Po naplnění dutiny formy práškem je forma ponořena do kapalinové tlakové komory a je aplikován tlak, který stlačí formu a slisuje prášek. Na rozdíl od lisování za sucha není použita žádná pohyblivá část. Izostatické lisování je běžně používáno pro lisování velkých a velmi dlouhých částí, aby se předešlo zlomům nebo laminaci konečného tělesa nevypálené keramiky.

* * t f» ·	•	• 0
• · 9 · *	9 >9	• 0 9
9 »»· t » ·	•	9 « · ·
9 9 · ·	9	0
• * · · 9 9	• · ·	9 9

Vytlačování zahrnuje protlačování koncentrované a plastické kaše otvorem. Otvor má velikost a tvar požadovaného keramického tělesa. Tento způsob je běžně používán pro vytváření keramických trubek nebo částí podobného tvaru. Kaše, používaná v tomto způsobu, je připravena ze suchých prášků jejich smícháním s vodou, organickými vazebnými činidly a mazadly a s koagulantem. Tato kaše je obvykle předem sušena ve filtračním lisu nebo podobném zařízení, které odstraní přebytek vody a zahustí kaši na plastický materiál. Materiál je potom vytlačován lisem, který používá buď pístu nebo šnekového zařízení. Vytlačený materiál je řezán na kusy dané délky, sušen a slinován.

Vytáčení na kruhu je běžně používáno v průmyslu bílé keramiky pro tvarování vytlačované nebo filtrově lisované keramické kaše. Typicky je část plastické kaše umístěna na otáčející se kruh a tvarována válci a/nebo nožovými břity na požadovaný geometrický tvar. Toto těleso je potom sušeno a slinováno.

Jiný způsob keramického tvarování, který je používán pro části složitého tvaru, je lití pomocí licí břečky. Při tomto způsobu je koncentrovaná keramická kaše (břečka) nalita do formy, která má vnitřní tvar požadovaného keramického tělesa. Kaše musí být dostatečně koncentrovaná, aby se zamezilo usazování částic a/nebo přílišnému smršťování v průběhu sušení. Současně však musí být břečka dostatečně tekutá, aby úplně vyplnila formu a umožnila odchod vzduchových bublin. Přítomnost polymerního vazebného činidla zvyšuje pevnost litého tělesa, což předchází možnosti zlomení při odstraňování formy a zpracování tělesa před slinováním.

• ♦ · ♦ · · ·* * * ♦· · ♦ · : *; i íi ι • «···· ♦ · · «·· ··· * » a · · » · • · * *» ♦» » · » »· ·»

Zahřívání agregované struktury vypudí těkavé látky, jako je voda a spálí organické materiály, jako jsou vazebná činidla a povrchově aktivní činidla. Když je dosažena dostatečně vysoká teplota, částice agregované struktury začínají tát, ale neroztají úplně a zachytí se jedna k druhé tak, že vytvoří relativně pevnou vypálenou keramickou látku, která má v zásadě požadovaný tvar.

Kaše je například sušena rozprašováním, aby vytvořila v zásadě suché částice, které obsahují polymer. Částice jsou výhodně lisovány, aby vytvořily agregovanou nevypálenou keramickou strukturu a zahřívány, aby vznikl vypálený keramický materiál. Alternativně mohou být částice formovány do agregované nevypálené keramické struktury válcovým zhutňováním nebo jinou dobře známým způsobem.

Termoplastická bloková kopolymerová vazebná činidla byla popsána v U.S. Patentech č. 4,158,688, 4,158,689, 4,568,502 a 4,364,783. Nicméně tyto elastomery musí být zahřívány,-aby bylo možné je smíchat s částicemi pevné látky.

Způsob stabilizace disperzí oxidů kovů a/nebo sazí ve vodě v přítomnosti disperzního činidla, které je blokovým kopolymerem, zahrnujícím alespoň jeden blok (meth)akrylátu, obsahujícího amoniovou skupinu, je popsán v U.S. Patentech č. 5,200,456 a 5,292,591.

Jiné možné použití blokových kopolymerů, popsaných zde, zahrnuje použití polymerů jako vazebných činidel v při vytváření forem pro lití, jako pomůcka pro snížení obsahu vody pro výrobu sádrových stěn nebo jako disperzní činidlo pro oxidy kovů a/nebo saze.

• «φ ·φ * * · * φ • * φ φ · φ φφ ♦ ♦ φ · φ <· · φφ φ φφφφ φ φφφ ♦· φ φ « φφφ φφφ φ φφφφ · ·

U.S. Patent č. 5,324,770 popisuje polymerní disperzní činidla, které jsou blokové kopolymery alkylenoxidu, jako je ethylenoxid nebo propylenoxid. Nicméně v této referenci jsou popsány pouze hydrofobní bloky. Na druhé straně zde popsaná keramická vazebná činidla na bázi blokových kopolymerů obsahují jak hydrofobní, tak i hydrofilní blokové jednotky. U.S. Patent 5,643,996 popisuje disperzní/vazebné činidlo, které je blokovým kopolymerem jednotek kyseliny methakrylové a alkylmethakrylátu, ve kterých alkylový radikál může obsahovat od 1 do 8 atomů uhlíků. Jiná keramická vazebná činidla jsou popsána v dokumentech JP 60238347A, JP 63159250A a JP 5058711A. Nicméně žádná z těchto referencí nepopisuje blokové kopolymery, které jsou popsány v předložené přihlášce vynálezu.

I když komerčně dostupná vazebná činidla jsou dostačující v mnoha aplikacích, existuje potřeba zlepšených vazebných činidel, které by poskytly ještě větší pevnost a/nebo hustotu nevypálených keramických materiálů. Větší pevnost nevypálených materiálů snižuje možnost zlomení v průběhu manipulace a obecně je spojena s vyšší kvalitou vypálené keramiky.

Zlepšená vazebná činidla budou výhodně levnější a lépe využitelná než dosud známá činidla. Hodnota zvýšení hustoty je v tom, že snižuje smršťování, snižuje deformace a celkově zvyšuje stejnoměrnost fyzikálních vlastností.

Podstata vynálezu

Vynález se týká způsobu spojování keramických materiálů ve vodném prostředí. Způsob využívá hydrofobní/hydrofilní blokové • fc ♦· fc · · fc « · fc • · · « · · • fcfc • fc fc » fc fcfc · » fc · · « · · fcfcfc fcfcfc kopolymery pro spojování různých tříd keramických materiálů.

Vynález se týká nevypáleného keramického prekurzorového materiálu, který zahrnuje směs:

olovnatým, steatitem,

b) keramického prášku, zvoleného ze souboru, tvořeného oxidem hlinitým, nitridem křemičitým, nitridem hlinitým, karbidem křemičitým, oxidem křemičitým, oxidem horečnatým, oxidem oxidem zirkoničitým, oxidem titaničitým, titaničitanem barnatým, titaničitanem zirkoničito-olovnatým, jíly, feritem, oxidem yttria, oxidem zinečnatým, karbidem wolframu, sialonem, oxidem neodymu a jejich kombinacemi a vodou rozpustným blokovým kopolymerem, který se skládá z hydrofobních a hydrofilních jednotek, přičemž uvedené hydrofilní jednotky jsou zvoleny ze skupiny, zahrnující oxyalkyláty, kyselinu akrylovou a kyselinu methakrylovou a uvedené hydrofobní jednotky jsou zvoleny ze souboru, zahrnujícího styren, methylmethakrylát a butylmethakrylát.

Překládaný vynález se také týká způsobu výroby keramického materiálu, který zahrnuje následující kroky:

a) smíchání keramického prášku s vodným roztokem, obsahujícím vodou rozpustný blokový kopolymer, čímž se vytvoří kaše, přičemž uvedený blokový kopolymer zahrnuje hydrofobní a hydrofilní jednotky a uvedené hydrofilní jednotky jsou zvoleny ze skupiny, zahrnující oxyalkyláty a kyselinu methakrylovou a uvedené hydrofobní jednotky jsou zvoleny ze souboru, zahrnujícího styren, methylmethakrylát a butylmethakrylát.

4 4« 4 4 4 *	4 4 • 4	4 4 4	4 4 «4
4 4 4	• •
4 4 4 4 «	• ·	4 4	« 4 4 4 4	•
4 4	* ·	4	4	4
4 4 · 44	• ·	44 4	«4 4 4

b) sušení kaše způsobem, který je zvolen ze souboru, zahrnujícího filtrační lisování, rozprašovací sušení s fluidním ložem, sušení rozprašováním a pásové lití, čímž se vytvoří částice, obsahující uvedený blokový kopolymer,

c) spojení částic způsobem, zvoleným ze souboru, zahrnujícího lisování za sucha, vytlačování, izostatické lisování, vytáčení na kruhu, a lití břečky, čímž se vytvoří agregovaná struktura, a

d) zahřívání agregované struktury, čímž se vytvoří vypálený keramický materiál.

methylmethakryláty. oxidy ethylenu butylmethakryláty.

Informace v následujícím odstavci se týkají všech předmětů vynálezu. Hydrofilní jednotky kopolymeru tvořené oxyalkyláty mohou být oxidy ethylenu. Navíc, pokud jsou hydrofilní jednotky tvořeny oxidy ethylenu, hydrofobní jednotky mohou být tvořeny styrenem. Alternativně mohou být hydrofilní jednotky tvořeny oxidy ethylenu a hydrofobní jednotky mohou být Hydrofilní jednotky také mohou být tvořeny a hydrofobní jednotky mohou být Pokud hydrofilní jednotky jsou tvořeny kyselinou methakrylovou, hydrofobní jednotky mohou být methylmethakryláty. Vodou rozpustný blokový kopolymer může mít molekulovou hmotnost od asi 1000 do asi 200000. Výhodně má vodou rozpustný blokový kopolymer molekulovou hmotnost od asi 5000 do 50000. Materiál dále může zahrnovat druhý vodou rozpustný blokový kopolymer. Navíc materiál může dále zahrnovat polyethylenglykol, póly(vinylalkohol) nebo polyethyleoxid.

Vodou rozpustný blokový kopolymer může představovat od asi 0,1 % do asi 15 % hmotnostních celkového keramického materiálu.

Při provádění uvedeného způsobu mohou být částice vytvářeny granulaci a krok spojování částic pro vytvoření agregované • 44 4« · * * ·9 • 44 4» 4 4 9 4 · ·· ♦

444 44 4 4 4 4 4 ♦ 444 44 4 4 4 944444

4 * 4 9 4 «

444 9» 94 999 · ν' ·» struktury může být zvolen ze souboru, zahrnujícího lisování za sucha a izostatické lisování.

Předložený vynález se týká polymemích vazebných činidel pro přípravu keramických materiálů. Způsob může být použit pro vytváření vypáleného keramického materiálu z keramických prášků. Vhodné prášky zahrnují, aniž by tím byly omezeny: oxid hlinitý, nitrid křemičitý, nitrid hlinitý, karbid křemičitý, oxid křemičitý, oxid hořečnatý, oxid olovnatý, oxid zirkoničitý, oxid titaničitý a oxid neodymu. Výhodný je oxid hlinitý.

Prášek může mít stření velikost částic v rozmezí od několika nanometrů do zhruba 1/2 milimetru. Výhodné jsou prášky, které mají střední velikost částic v rozmezí od asi 0,5 do asi 10 mikrometrů.

V jednom předmětu předloženého vynálezu je keramický prášek smíchán s vodným roztokem, obsahujícím polymer, čímž se vytvoří kaše. Výhodně je roztok připraven s použitím deionizované vody. Kaše také může obsahovat mazadla a povrchově aktivní činidla, jako jsou disperzní činidla a činidla, zabraňující vytváření pěny.

Je také zřejmé, že vlastnosti keramiky, jako jsou, aniž by tím byly omezeny, hustota nevypálené keramiky, kvalita povrchu a charakteristiky mletí, se mohou měnit požadovaným způsobem nastavením poměru různých monomerů v kopolymerů, stupně hydrolýzy kopolymerů a molekulovou hmotností polymeru, použitého v kompozici vazebného činidla.

* Β» ♦ Β Β ·· ·Β • Β Β * · · Β * · Β Β ♦ · ·« * » » Β « «·« ΒΒ·

Β Β Β Β Β Β Β

Β9ΒΒΒ ·· » Β · *» * »9

Jak je zde používán, výraz „keramické materiály zahrnuje ferity.

Výraz jíly, jak je zde používán, označuje materiály, používané při výrobě bílé keramiky. Příklady jsou mezi jiným kaolin a bílý jíl.

Jediným omezením molekulové hmotnosti blokového kopolymeru je omezení na jakoukoli molekulovou hmotnost, která dovoluje rozpustnost ve vodě.

Příklady provedení vynálezu

Následující příklady jsou podány aby popsaly výhodná provedení předloženého vynálezu a prostředky podle předloženého vynálezu a nemají za cíl omezit vynález jinak, než je uvedeno v připojených patentových nárocích.

Příklad 1

Kopolymer byl testován jako vazebné činidlo pro částice oxidu hlinitého typu, který je běžně používán pro výrobu keramických materiálů.

Břečka byla připravena následujícím způsobem: 1500 g břečky bylo získáno z 80 procent hmotnostních práškového oxidu hlinitého (99,5 % kalcinovaný alfa oxid hlinitý, dodávaný společností Alcan, C90 LSB Alumina) ve vodě s použitím 0,25 procent hmotnostních (polymer/prášek) polymerického disperzního činidla. Do každé takto připravené břečky byl přidán testovaný polymerový přípravek tak, že představoval celkově 4,0 procent ♦ 4 9 # · ·» ♦ · · 4 • · · · « · · 4 · 4 « · « •» 9 9 •· 9 · hmotnostních (polymer/prášek). Dále byla každá břečka, obsahující vazebné činidlo, míchána propelerem při 800 otáčkách za minutu. Pro každé případné zředění byla přidávána deionizovaná voda, aby se dosáhlo v tabulce udané úrovně práškové pevné látky.

Rozemletá kaše byla sušena rozprašováním v laboratorním rozprašovacím sušicím zařízení Yamato DL-41. Provozní podmínky sušicího zařízení byly: teplota vstupujícího vzduchu 250 °C, nastavení vzduchového atomizéru 1,2, nastavení čerpadla kaše 5, přívod sušicího vzduchu 0,7 krychlových metrů za minutu. Byl vytvořen suchý prášek, který byl shromážděn, tříděn a uchováván přes noc v komoře s 20 % relativní vlhkosti.

Tříděný prášek byl lisován do devíti tablet v laboratorním lisu Carver, tři z nich pod tlakem 5000 liber na čtvereční palec, tři z nich pod tlakem 15000 liber na čtvereční palec a tři z nich pod tlakem 25000 liber na čtvereční palec. Tablety měly velikost přibližně 28,7 milimetrů v průměru a 5 až 6 milimetrů výšku. Rozměry a hmotnost tablet byly změřeny a tablety byly rozdrceny, aby se zjistila síla, potřebná na jejich rozdrcení. Na základě síly, nutné k rozlomení tablety a jejích rozměrů byla určena pevnost v tlaku v radiálním směru (DCS - diametral compression strength) pro každou tabletu. Střední hodnoty pevnosti v tlaku v radiálním směru v megapascalech pro každou trojici uvedených tablet je uvedena dále v Tabulce I.

Pevnost v tlaku nevypáleného tělesa v radiálním směru je důležitá hodnota v keramických aplikacích z následujících důvodů: Hlavní funkcí vazebného činidla je udržovat vytvořený tvar po slisování. Způsob, používaná pro určení vhodné „nevypálené pevnosti je pevnost v tlaku v radiálním směru »4 ti « • 4 4 44« • 4 4 4 · ·

444 · 4 · · «44*

444 44 4* 4 4 «· ·4

4 4 » • · 4 4

444 444 ·

neboli DCS řezu válce přes jeho průměr. DCS je ve skutečnosti mírou tahové pevnosti. Jednotkou měření odolnosti proti stlačení je megapascal (MPa). Typické hodnoty DCS pro nevypálené součásti je v rozmezí 0,3 až 3,0 MPa. Proto jelikož vyšší hodnota DCS ukazuje na účinnější vazebné činidlo, Tabulka I ukazuje, že polymery podle předloženého vynálezu jsou účinnější než obvyklé zpracování.

Jelikož je žádoucí vyšší hustota, výsledky Tabulky I ilustrují, že polymery podle předloženého vynálezu jsou výhodnější i v tomto směru, jak je indikováno vyššími hodnotami ve srovnání s případem obvyklého zpracování A.

Tabulka I

Srovnání vlastností nevypáleného tělesa

	Použitý polymer
	A	B	C	D	E
Tlak	Pevnost v tlaku nevypáleného tělesa
(libry)		v radiálním směru (MPa)
5000	0,234	0,340	0,373	0,223	0, 181
15000	0,427	0,529	0,613	0,360	0,240
25000	0,464	0, 62 9	0,707	0, 438	0,293
	Hustota nevypáleného tělesa (g/cm^J)
5000	2,3743	2,4307	2,4181	2,4023	2,4677
15000	2,5304	2,5728	2,5665	2,5368	2,5818
25000	2,5537	2,6244	2,6087	2,5932	2,6330

konvenční zpracování polyethylenglykolem, PEG 3400, • ·· 99 * * · 9 9

9

999 9 9 9 9

9 9 9 9 • 9 · 9 9 · · ♦* 9 dodávaný společností Aldrich Chemicals Co, Milwaukee, WI.

B - Polymethylmethakrylátový blokový polyethylenoxidový kopolymer VP ME 1030, dodávaný společností Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, VA.

C = Polystyrénový blokový polyethylenoxidový kopolymer VP SE 1030, dodávaný společností Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, VA.

D - Polybutylmethakrylátový blokový polyethylenoxidový kopolymer VPBE 1030, dodávaný společností Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, VA.

E = Anionický polystyrénový blokový polyethylenoxidový kopolymer SE 1010A, dodávaný společností Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, VA.

Přiklad 2

Experimentální postup, popsaný v Příkladu 1 byl použit pro získání výsledků uvedených v Tabulce II.

Tabulka II

Srovnání vlastností nevypáleného tělesa

	Použitý polymer
	A	B	C	D	E
Tlak	Pevnost v tlaku nevypáleného tělesa
(psi)		v radiálním směru	(MPa)

• φ · φ φ · ·· «φ φφ φ φ φφφφ φφφφ φφφ φφφ φφφφ • φφφ φφφ φ φ φφφ φφφ • φφφφ · φ • φφφφ φφ «φφ φφ **

5000	0,1550	0,3405	0,3734	0,2231	0,1806
15000	0,8240	0,5294	0,6133	0,3604	0,2401
25000	1,6760	0,6294	0,7070	0,4375	0,2934
Tlak	Hustota nevypáleného tělesa (g/cm'	5
(psi)
5000	1,7187	2,4307	2,4181	2,4023	2,4677
15000	2,1172	2,5728	2,5665	2,5368	2,5818
25000	2,3249	2,6244	2,6087	2,5932	2,6330

Α - 4,0 % hmotnostních póly(vinylacetát) přibl. 88 % hydrolyzován na póly(vinylalkohol) , dodávaný společností Air Products, Allentown, PA.

B = Polymethylmethakrylátový blokový polyethylenoxidový kopolymer VP ME 1030, dodávaný společností Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, VA.

C = Polystyrénový blokový polyethylenoxidový kopolymer VP SE 1030, dodávaný společností Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, VA.'

D = Polybutylmethakrylátový blokový polyethylenoxidový kopolymer VPBE 1030, dodávaný společností Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, VA.

Přiklad 3

Experimentální postup, popsaný v Příkladu 1 byl použit pro získání výsledků v Tabulce III. Hydrofobní/hydrofilní blokové kopolymery (D) podle předloženého -vynálezu jsou porovnány s • φ* · ·· ««

9··· · · 99 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 • ·»«·· * · · 99 9 99 9

9 9 9 9 9 9

999 99 99 999 99 9 + hydrofobními blokovými kopolymery, popsanými v U.S. Patentu č. 5,324,770 (C) a výsledky ukazují lepší vlastnosti blokových kopolymerů podle předloženého vynálezu.

Tabulka III

Srovnání vlastností nevypáleného tělesa

	Blokový kopolymer jako aditivum
	A	B	C	D
Tlak	Pevnost v tlaku nevypáleného	tělesa
(psi)		r radiálním	směru (MPa)
5000	0,1550	0,2080	0,3638	0,5670
15000	0,8240	0,5560	1,0156	1,1319
25000	1,6760	0,7030	1,3857	1,4241
Tlak	Hustota nevypáleného tělesa	(g/cm^J)
(psi)
5000	1,7187	2,1709	2,0984	2,1805
15000	2,1172	2,4054	2,2998	2,3553
25000	2,3249	2,4758	2,3880	2,4183

A = 4,0 % hmotnostních póly(vinylacetát) přibl. 88 % hydrolyzován na póly(vinylalkohol), dodávaný společností Air Products, Allentown, PA.

B = 2,0 % hmotnostních póly(vinylacetát) přibl. 88 % hydrolyzován na póly(vinylalkohol), dodávaný společností Air Products, Allentown, PA a 2,0 % hmotnostních konvenčního polyethylenglykolu, PEG 3400, dodávaný společností Aldrich Chemicals Co, Milwaukee, WI.

• ·· ·· * 9· 99

999 9 9 999 9 99 9 • 99 99 9 9999

999 999 9 9 999 999

9 9 9 9 9 9

999 99 99 999 99 ·9

C = 4,0 % hmotnostních póly(vinylacetát) přibl. 88 % hydrolyzován na póly(vinylalkohol), dodávaný společností Air Products, Allentown, PA + 2,0 % hmotnostních kopoly(ethylenoxid - propylenoxid) etheru, vázaného k (1,2-ethandiylnitrilo)tetrakis[propanolu].

D = 4,0 % hmotnostních póly(vinylacetát) přibl. 88 % hydrolyzován na póly(vinylalkohol), dodávaný společností Air Products, Allentown, PA + 2,0 % hmotnostních polybutylmethakrylátového blokového polyethylenoxidového kopolymerů VPBE 1030, dodávaného společností Chemical Corp., Hopewell, VA.

Příklad 4

Byla určeny Brookfieldovy viskozity použitím standardních metod po přidání vazebných polymerů do břečky. Tabulka IV znázorňuje, že zpracování podle vynálezu vede k nižším viskozitám břečky než konvenční zpracování. Při mnoha keramických operacích jsou účinnost a kvalita způsobu zpracování omezeny viskozitou břečky. Nižší viskozita než je tomu v případě konvenčního zpracování může být využita ke zvýšení hmotnostního poměru prášku na jednotku břečky, čímž se zvýší produktivita.

Tabulka IV

Výsledná viskozita břečky po přidání 4 % hmotnostních vazebného činidla
Použitý polymer *	Brookfieldova viskozita (cP)

0 0 • 0

A	223
B	28
C	13
D	16
E	43

A = 4,0 % hmotnostních póly(vinylacetát) přibl. 88 % hydrolyzován na póly(vínylalkohol), dodávaný společností Air Products, Allentown, PA.

* všechny břečky byly připraveny s 61,5 % hmotnostních prášku oxidu hlinitého

V kompozicích, operacích a uspořádáních způsobu podle předloženého vynálezu mohou být provedeny změny, aniž by došlo k odchýlení od ducha a rozsahu předmětu vynálezu, který je definován následujícími patentovými nároky.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Nevypálený keramický prekurzorový materiál, vyznačující se tím, že zahrnuje směs:

a) keramického prášku, zvoleného ze souboru, tvořeného oxidem hlinitým, nitridem křemičitým, nitridem hlinitým, karbidem křemičitým, oxidem křemičitým, oxidem hořečnatým, oxidem olovnatým, oxidem zirkoničitým, oxidem titaničitým, steatitem, titaničitanem barnatým, titaničitanem zirkoničito-olovnatým, jíly, feritem, oxidem yttria, oxidem zinečnatým, karbidem wolframu, sialonem, oxidem neodymu a jejich kombinacemi a

b) vodou rozpustným blokovým kopolymerem, který se skládá z hydrofobních a hydrofilních jednotek, přičemž uvedené hydrofilní jednotky jsou zvoleny ze skupiny, zahrnující oxyalkyláty, kyselinu akrylovou a kyselinu methakrylovou a uvedené hydrofóbní jednotky jsou zvoleny ze souboru, zahrnujícího styren, methylmethakrylát a butylmethakrylát.
2. Materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené hydrofilní oxyalkylátové jednotky kopolymeru jsou ethylenoxidy.
3. Materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené hydrofilní jednotky jsou ethylenoxidy a uvedené hydrofóbní jednotky jsou individuálně zvoleny ze souboru, zahrnujícího styreny, methylmethakryláty a butylmethakryláty.
4. Materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené hydrofilní jednotky jsou methakrylové kyseliny a uvedené • 9 ·· ·· · • · ···« 9 9 9 • · ·· · · · · ··· # ♦ · * » ··· • · · · · • · · · ··· · · hydrofobní jednotky jsou methylmethakryláty.
5. Materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený vodou rozpustný blokový kopolymer má molekulovou hmotnost od asi 1000 do asi 200000.
6. Materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje druhý vodou rozpustný blokový kopolymer.
7. Materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje jednu z následujících složek: polyethylenglykol, póly(vinylalkohol) a polyethylenoxid.
8. Materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený vodou rozpustný blokový kopolymer představuje od asi 0,1 % do asi 15 hmotnostních veškerého keramického materiálu.

10. Způsob výroby keramického materiálu, vyznačující se tím, že zahrnuje následující kroky:

a) smíchání keramického prášku s vodným roztokem, obsahujícím vodou rozpustný blokový kopolymer, čímž se vytvoří kaše, přičemž uvedený blokový kopolymer zahrnuje hydrofobní a hydrofilní jednotky a uvedené hydrofilní jednotky jsou zvoleny ze skupiny, zahrnující oxyalkyláty a kyselinu methakrylovou a uvedené hydrofobní jednotky jsou zvoleny ze souboru, zahrnujícího styren, methylmethakrylát a butylmethakrylát.

b) sušení kaše způsobem, který je zvolen ze souboru, zahrnujícího filtrační lisování, rozprašovací sušení s fluidním ložem, sušení rozprašováním a pásové lití, čímž

- ýfrt tt 99 9 99 94
9 9 9 9 » 99« 9 99 « • 99 · · 9 9999 • «99 9 9 9 9 9 999 999 • 9 9 9 9 9 9

999 9· 99 999 99 99 se vytvoří částice, obsahující uvedený blokový kopolymer,

c) spojení částic způsobem, zvoleným ze souboru, zahrnujícího lisování za sucha, vytlačování, izostatické lisování, vytáčení na kruhu, a lití břečky, čímž se vytvoří agregovaná struktura, a

d) zahřívání agregované struktury, čímž se vytvoří vypálený keramický materiál.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že částice jsou vytvořeny granulací a způsob spojení částic pro vytvoření agregované struktury je zvolen ze souboru, zahrnujícího lisování za sucha a izostatické lisování.
11. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedené hydrofilní oxyalkylátové jednotky kopolymeru jsou ethylenoxidy.
12. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedené hydrofilní jednotky jsou ethylenoxidy a uvedené hydrofobní jednotky jsou zvoleny ze souboru, zahrnujícího styreny, methylmethakryláty a butylmethakryláty.
13. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedené hydrofilní jednotky jsou methakrylové kyseliny a uvedené hydrofobní jednotky jsou methylmethakryláty.
14. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedený vodou rozpustný blokový kopolymer má molekulovou hmotnost od asi 1000 do asi 200000.
15. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že dále zahrnuje druhý vodou rozpustný blokový kopolymer.
16. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že dále zahrnuje jednu z následujících složek: polyethylenglykol, póly(vinylalkohol) a polyethylenoxid.
17. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedený vodou rozpustný blokový kopolymer představuje od asi 0,1 % do asi 15 hmotnostních veškerého keramického materiálu.