DD225941A1

DD225941A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung keramischer folien

Info

Publication number: DD225941A1
Application number: DD26482184A
Authority: DD
Inventors: Hans Suessenguth-Grossmann; Felix Sikora; Thomas Haeselbarth; Rainer Schnabel; Christian Kohlert
Original assignee: Hermsdorf Keramik Veb
Priority date: 1984-07-02
Filing date: 1984-07-02
Publication date: 1985-08-14

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von flachen und breiten keramischen Folien nach dem Foliengiessverfahren unter Benutzung eines Giesskastens. Unabhaengig von der Konsistenz des Schlickers und dem am Giessspalt anliegenden hydrostatischen Druck sollen gleichmaessig dicke Folien mit glatter, sauberer Oberflaeche und Raendern herstellbar sein. Erfindungsgemaess wird deshalb der Schlicker vor Passieren der Rakel durch einen konzentrischen Ringspalt auf das Transportband gefuehrt, wobei der Durchsatz der Schlickermenge durch den Ringspalt ueber die Rotationsgeschwindigkeit eines Ringes der Spaltbegrenzung beeinflusst wird, waehrend der andere Ring feststehend bleibt. Die Erfindung ist zur Fertigung von Substraten und von laminierten keramischen Mehrschichtkoerpern anwendbar. Figur

Description

Hans Süssenguth-Grossmann P 1048

Felix Sikora IPK: B 28 B, 1/29

Thomas Häselbarth 18.6.1984

Dr. Rainer Schnabel

Dr. Christian Kohlert

Titel der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung keramischer Folien

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von flachen und breiten keramischen Folien nach dem Foliengießverfahren unter Benutzung eines Gießkastens. Derartige Folien eignen sich besonders zur Fertigung von Substraten und zur Herstellung von laminierten keramischen Mehrschichtkörpern.

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das Gießen flacher keramischer Folien für Substrate und Kondensatorkeramik, vorzugsweise aus AIpO^, BeO, BaTiO--Keramik ist seit langem bekannt (DE-OS 3 005 057, DE-AS 1 771 216, US 2 966 716).

Ein keramischer Schlicker, bestehend aus dem keramischen Rohmaterial (50 la), organischen Lösungsmitteln (Alkohole, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Ketone u.a., insges. 30-40%) und einem Bindemittel, welches in diesen Lösungen ganz oder teilweise löslich ist (vorzugsweise Polyvinylbutyral 2,5 - 5,0 %), wird nach üblichen Mischungsverfahren hergestellt. Weiterhin werden diesem Schlicker noch Weichmacher hinzugefügt (Polyglykoläther und Phtalatester, 5 - 10%) Der Schlicker weist eine cremige, pastöse Konsistenz von ca. 0,4 - 1,2 Pa.s auf.

Die Formung der Folie erfolgt in einem Spalt, den eine verstellbare Rakel ("doctor-blade") und eine Transportfolie mit definierter Supportgeschwindigkeit bilden. Die verstellbare Rakel ist konstruktiv in einen Gießkasten eingebunden, durch den auch die seitliche Begrenzung der gegossenen Folie gegeben ist. Ein solcher Gießkasten ist vorzugweise mit zwei Rakeln ausgerüstet. Der Schlicker wird in den Gießkasten eingefüllt und durch den Support des Transportbandes an den Rakeln geschert. Mit gleichmäßiger Dicke ausgeformt, passiert er auf dem Transportband einen Trockenkanal. Das Lösungsmittel verdampft und eine flexible Grünlingsfolie wird vom Transportband abgenommen. Durch Schneiden oder Stanzen werden daraus Substrate der geforderten Maße hergestellt. Diese werden gesintert und stehen dann den Anwendungszwecken zur Verfugung. Dieses Verfahren ist international als "doctorblade "-Verfahr en bekannt.

Als nachteilig erweist sich der Einsatz teurer, geundheitsschädlicher organischer Lösungsmittel..Die Aufwendungen zur Rückgewinnung des Lösungsmittels und für den Arbeits— und

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Brandschutz sind beträchtlich.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es nach der DD 98 899 bekannt, wäßrige Schlicker einzusetzen. Als Bindemittel für die Keramik kommen hierbei wäßrige Dispersionen von Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylacetat (PVAC) und Polyvinylacrylat (PAC) in Betracht. Die Dispersionen erfordern eine erheblich größere Menge Bindemittel, als echte Lösungen, da die Tröpfchen nur an der Oberfläche als Bindemittel aktiv werden können. Weiterhin konfrontieren sie den Anwender mit einem komplizierten Fließverhalten (Thixotropie) und sind mechanischen und thermischen Einflüssen gegenüber instabil. Wie die Erfahrungen zeigen, ändern sich die Eigenschaften der wäßrigen Schlicker über den üblichen Verarbeitungszeitraum von 2 bis 6 h entscheidend. Der Schlicker neigt zu Absetzerscheinungen, seine Viskosität erhöht sich beträchtlich. Konstante Verhältnisse an der Rakel sind dadurch nicht mehr gewährleistet. Sine Abnahme der Foliendicke, unsaubere Oberflächen und Ränder sind die Nachteile bei der Produktion.

Häufige Reinigungsarbeiten am Gießkasten wirken sich hindernd auf die Produktivität des Verfahrens aus. Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bereits vorgeschlagen, den Gießspalt durch ein parallel in definiertem Abstand über dem Transportband angeordnetes Plattendach zu verlängern (WP B 28 B/262 893-5). Nach bisherigen Untersuchungen werden aber damit die genannten' Nachteile nicht zufriedenstellend behoben, da diese bereits vor dem Gießspalt in Erscheinung treten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, wäßrige keramische Schlicker zu gleichmäßig dicken Folien mit glatter, sauberer Oberfläche und Rändern zu verarbeiten.

— *f — r ί uto

Darlegung des, Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von keramischen Folien nach dem Foliengießverfahren unter Benutzung eines Gießkastens anzugeben, wobei ein gleichmäßiger Schlickerdurchsatz durch den Gießspalt unabhängig von der Konsistenz des Schlickers und dem am Gießspalt anliegenden hydrostatischen Druck durch eine flexible Krafteinwirkung auf den den Gießspalt passierenden Schlicker gewährleistet sein soll. Erfindungsgemäß wird deshalb der Schlicker vor Passieren der Rakel durch einen konzentrischen Ringspalt auf das Transportband geführt, wobei der Durchsatz der Schlickermenge durch den Ringspalt und damit durch die Rakel, über die Rotationsgeschwindigkeit eines Ringes der Spaltbegrenzung beeinflußt wird, während der andere Ring feststehend bleibt.

Die Durchführung des Verfahrens erfolgt mit einem Gießkasten, dessen Auslauf als konzentrischer Ringspalt ausgebildet ist, wobei der Ringspalt einerseits durch eine Walze und andererseits durch ein feststehendes Zylindersegment mit einer maximalen Ausdehung von bis au 200* des Kreisumfanges begrenzt und dem Ringspalt eine Rakel nachgeortlnet ist

Vorteilhaft ist es, wenn dem Gießkasten eine Flächengewichtsmeßanlage nachgeschaltet ist, die in Form einer Regelstrecke mit dem Antrieb der Walze verbunden ist.

Ausführungsbeispiel

An einem Beispiel und an Hand der Zeichnung, die die erfindungsgemäße Vorrichtung im Prinzip zeigt, soll die Erfindung näher erläutert werden.

Aus einem Schlicker nachfolgender Zusammensetzung sollen Folien hergestellt werden.

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Keramische Komponente 59,2 %

Bindemittel (PVAC-Iatex) 19,5 %

Weichmacher (Dibutylphtalat) 2,7 %

Entschäumer (see. Butylalkohol) 2,5 %

Verflüssiger (Polyacrylat) 0,7 %

(Wasser) 15,2 %

Zusammensetzung der keramischen Komponente:

Al₂O₃ 97,5 %

₂ 1,6 %

MgO 0,7 %

CaO ' 0,2 %

Dieser Versatz, wird in einer Kugelmühle vier Stunden lang gemischt, das Bindemittel und der Weichmacher werden zusammen emulgiert und nach zwei Stunden der Mahlung zugeführt. Nach der Mahlung wird der Versatz unter Vakuum blasenfrei evakuiert.

In einem in der Zeichnung nicht dargestellten Vorrats— gefäß, welches vorteilhaft über dem Gießkasten angebracht ist, wird der Schlicker unter Rühren aufbewahrt und mit dosiertem Zufluß dem Gießkasten zugeführt. Der Abstreifer und der abgebogene Winkel des Zylindersegments 2 bilden den Stauraurn 7 für den Schlicker. Die untere Begrenzung des Stauraumes erfolgt durch die Walze 1. Der Abstreifer 4 und der Winkel des Zylindersegmentes 2 liegen hierbei s*o, daß die Bodenfläche des Stauraumes auf der Walze ein Zylindersegment von 60* des Kreisumfanges bildet. Der verbliebene Raum zwischen Walze 1 und Zylindersegment 2 stellt den konzentrischen Ringspalt 5 dar und dient als Abfluß für den Schlicker. Die Strömung des Schlickers in diesem Ringspalt wird durch den hydrostatischen Druck und die Rotationsbewegung der Walze 1 als Triebkräfte bewirkt. Die Rotationsbewegung

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der Walze läßt sich durch die Drehzahlregelung eines Ε-Motors variieren, und damit ist auch die Strömung durch den Ringspalt beeinflußbar·. Der Ringspalt mündet auf das Transportband 6, mit dessen Supportgeschwindigkeit der Schlicker mitgeführt wird. Der Schlicker bewegt sich auf dem Transportband unter der Walze 1 bis zur Bakel 3· Diese entfernt den Schlicker von der Walze 1 und kann in Richtung des Bandsupports als Plattenspalt verlängert werden.

Als zweckmäßig erweist sich die Einhaltung der folgenden Parameter:

Bandgeschwindigkeit-Dicke der Folie: Ausflußvolumen: Radius der Walze:

Breite des konzentrischen

Ringspaltes:

Rotationsgeschwindigkeit der Walze:

Breite des Spaltes zwischen Rakel und Transportband:

der Rakel:

6 m/h	cm
0,15	cm /1 m Σ
420	cm
3,0	cm
0,2	XS/min.
0,79	cm
0,3	. 8,0 cm.
mind

Claims

I UH-O

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung von keramischen Folien durch Gießen eines keramischen Schlickers unter Benutzung eines Gießkastens mit einem Gießspalt, der aus einer Rakel bzw. einer ebenen Platte, die über einem in definierten Abstand vorbeigeführten Transportband angeordnet ist, gebildet wird, wobei der Schlicker mittels einer durch die Geschwindigkeit des Transportbandes bewirkten Schlepperströmung aus dem Gießkasten befördert wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Schlicker vor Passieren der Rakel durch einen konzentrischen Ringspalt auf das Transportband geführt wird, wobei der Durchsatz der Schlickermenge durch den Ringspalt über die Rotationsgeschwindigkeit des einen Ringes der Spaltbegrenzung beeinflußt wird, während der andere Ring feststehend bleibt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt in Form eines Gießkastens, gekennzeichnet dadurch, daß der Auslauf des Gießkastens als konzentrischer Ringspalt (5) ausgebildet ist, wobei der Ringspalt einerseits durch eine Walze (1 ) und andererseits durch ein feststehendes Zylindersegment (2) mit einer maximalen Ausdehnung von bis zu 200° des Kreisumfanges begrenzt und dem Ringspalt (5) eine Rakel (3) nachgeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß dem Gießkasten eine Plächengewichtsmeßanlage nachge— ordnet ist, die in Form einer Regelstrecke mit dem Antrieb der Walze (1) verbunden ist.

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