DE102008006350A1 - Method for producing a glass composite body and household appliance component - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren zum Herstellen eines Glasverbundkörpers weist die folgenden Schritte auf: Präparieren mindestens einer Rohmaterialmischung, welche mit Fasern versetztes Glaspulver aufweist, wobei das Glaspulver zumindest teilweise ein Altglaspulver umfasst; Formen der mindestens einen Rohmaterialmischung in einem Formwerkzeug; Wärmebehandeln der geformten mindestens einen Rohmaterialmischung zu ihrem Verbinden zu einem einstückigen Körper.The method for producing a glass composite body comprises the following steps: preparing at least one raw material mixture comprising glass powder mixed with fibers, the glass powder at least partially comprising an old glass powder; Forming the at least one raw material mixture in a mold; Heat treating the formed at least one raw material mixture to join it to a one-piece body.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Glasmatrixwerkstoffs und ein damit hergestelltes Hausgerätebauteil.The The invention relates to a method for producing a glass matrix material and a home appliance component made therewith.
Herkömmliche Bauteile aus Keramik benötigen zu ihrer Fertigung Werkzeuge, die das Ausgangsmaterial ausreichend vorverdichten. Der anschließende Prozess der Materialverfestigung erfordert lange Prozesszeiten und hohe Temperaturen.conventional Ceramic components require tools for their manufacture, which sufficiently pre-compact the starting material. The ensuing Process of material consolidation requires long process times and high temperatures.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur Fertigung eines Körpers aus einem anorganischen Werkstoff mit kostengünstigen Rohstoffen und im Vergleich zum herkömmlichen Fertigungsprozess einfachen Werkzeugen sowie verringerten Energiekosten durch niedrigere Prozesszeiten und -temperaturen bereitzustellen, insbesondere für Haushaltsgeräte.It The object of the present invention is a possibility for producing a body of an inorganic material with low-cost raw materials and compared to traditional ones Production process of simple tools and reduced energy costs to provide through lower process times and temperatures, especially for household appliances.
Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.These Task is by means of a method according to claim 1 and a Device according to claim 15 solved. Advantageous embodiments are in particular the dependent claims removable.
Das Verfahren zum Herstellen eines Glasverbundkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass es die folgenden Schritte aufweist:
- – Präparieren mindestens einer Rohmaterialmischung, welche mit Fasern versetztes Glaspulver aufweist, wobei das Glaspulver zumindest teilweise ein Altglaspulver umfasst;
- – Formen der mindestens einen Rohmaterialmischung in einem Formwerkzeug;
- – Wärmebehandeln der geformten mindestens einen Rohmaterialmischung zu ihrem Verbinden zu einem einstückigen Körper.
- Preparing at least one raw material mixture comprising glass powder mixed with fibers, the glass powder at least partially comprising an old glass powder;
- - forming the at least one raw material mixture in a mold;
- Heat treating the shaped at least one raw material mixture to join it to a one-piece body.
Unter "Fasern" werden allgemein Körper verstanden, deren Ausdehnung in einer Dimension erheblich größer ist als in den beiden anderen Richtungen. Daher werden hier auch Nadeln oder Whisker als Fasern verstanden. Die Länge und das Material der Fasern ist beispielsweise von einer Dicke des Formkörpers und seinen gewünschten mechanischen Eigenschaften abhängig."Fibers" are generally understood to mean bodies whose extent in one dimension is considerable larger than in the other two directions. Therefore, needles or whiskers are understood as fibers here. The length and the material of the fibers is dependent, for example, on a thickness of the shaped body and its desired mechanical properties.
Das obige Verfahren beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass auch für Anwendungen bei höherer Temperatur und bei erhöhter Anforderung an die mechanische Festigkeit, insbesondere im Haushaltsgerätebereich, Altglas als Grundmaterial verwendet werden kann, obwohl es viele Beimengungen in unbekannter Menge aufweist. Durch Verwendung von Altglas ergibt sich der Vorteil, dass ein besonders preisgünstiges Ausgangsmaterial verfügbar ist, welches mit einfachen Werkzeugen sowie bei verringerten Energiekosten durch niedrigere Prozesszeiten und -temperaturen verarbeitbar ist, wie es speziell im Folgenden ausgeführt wird.The The above method is based on the surprising finding that also for applications at higher temperature and with increased demands on the mechanical strength, especially in the household appliance sector, used glass as base material can be used, although there are many admixtures in unknown Quantity has. The use of old glass gives the advantage that a very reasonably priced starting material available which is with simple tools as well as at reduced energy costs is processable through lower process times and temperatures, as specifically stated below.
Zur besonders preiswerten Herstellung ist es vorteilhaft, wenn das Glaspulver der Rohmaterialmischung vollständig aus Altglaspulver besteht.to Particularly inexpensive production, it is advantageous if the glass powder the raw material mixture consists entirely of used glass powder.
Bevorzugt werden keramische und/oder mineralische Fasern, insbesondere Calciumsilkatfasern. Speziell bevorzugt wird ein Massenanteil von Calciumsilkatfasern in einer Glaspulver-Calciumsilikatfaser-Mischung im Bereich von 0 bis 50%, speziell zwischen 5 und 35%, noch spezieller zwischen 12 und 17%.Prefers are ceramic and / or mineral fibers, in particular calcium silicate fibers. Especially preferred is a mass fraction of calcium silicate fibers in a glass powder-calcium silicate fiber mixture in the range of 0 to 50%, especially between 5 and 35%, more specifically between 12 and 17%.
Es wird besonders bevorzugt, wenn die Fasern Kurzfasern umfassen. Die Kurzfasern weisen eine Länge von typischerweise einigen 10 μm bis zu etwas über 1 mm auf.It is particularly preferred when the fibers comprise short fibers. The Short fibers have a length of typically a few 10 microns up to just over 1 mm.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Formens ein Verpressen, besonders bevorzugt, aber nicht eingeschränkt auf, ein Verpressen bei einem Pressdruck von nicht mehr als 1 MPa. Dies ist weit geringer als für Glasverbundkörper bisher üblich, nämlich im Bereich zwischen 10 MPa und 100 MPa. Dies verringert den gerätetechnischen Aufwand erheblich. Jedoch ist ein Verpressen bei höheren Drücken auch möglich.Preferably the molding step comprises pressing, more preferably, but not limited to, a pressing at a Pressing pressure of not more than 1 MPa. This is far less than usual for glass composite bodies, namely in the range between 10 MPa and 100 MPa. This reduces the device-technical effort considerably. However, one is Pressing at higher pressures also possible.
Der Schritt des Formens kann zusätzlich oder alternativ aber auch ein Rütteln oder Klopfen des Formwerkzeugs (Pressdruck = 0) umfassen, wodurch sich bereits eine ausreichende Kompaktierung und Festigkeit für eine anschließende Wärmebehandlung ergeben kann.Of the Step of molding may additionally or alternatively, however also a shaking or knocking of the mold (pressing pressure = 0), thereby already sufficient compaction and strength for a subsequent heat treatment can result.
Der Schritt des Wärmebehandelns kann ein Verbinden mittels Sinterns und/oder Schmelzens umfassen.Of the Step of the heat treatment may be a joining means Sintering and / or melting.
Es wird bevorzugt, wenn die Rohmaterialmischung bei einer Temperatur zwischen 650 und 1000°C, insbesondere zwischen 750 und 900°C, speziell zwischen 800 und 850°C, wärmebehandelt wird.It is preferred when the raw material mixture at a temperature between 650 and 1000 ° C, especially between 750 and 900 ° C, especially between 800 and 850 ° C, heat treated becomes.
Wenn der Temperaturbereich von 650–1000°C betrachtet wird, so mag an der unteren Temperaturgrenze ein Prozess ablaufen, der dem Sintern nahe kommt. Bei höheren Temperaturen (z. B. um 800°C herum) hat mit hoher Wahrscheinlichkeit schon ein Schmelzen eingesetzt. Es handelt sich jedoch um ein "moderates Schmelzen", da beispielsweise Oberflächenstrukturen diesen Prozess weitestgehend unbeschadet überstehen.If the temperature range of 650-1000 ° C considered is, so may run at the lower temperature limit, a process, which comes close to sintering. At higher temperatures (eg. B. around 800 ° C) has with high probability already used a melting. However, it is a "moderate melting", for example, surface structures this process survive as far as possible without damage.
Vorzugsweise wird die Rohmaterialmischung nicht wesentlich länger als 1 Stunde, speziell nicht länger als 75 Minuten wärmebehandelt. Die genaue Wärmebehandlungsdauer ist dabei abhängig von der Größe und eventuell auch von der Form des Bauteils. So liegt eine typische Wärmebehandlungsdauer für einen quaderförmigen Formkörper mit den Abmessungen von ca. 30 × 12 × 1–2 cm3 im Bereich von 30 bis 60 Minuten, insbesondere im Bereich von 40 bis 60 Minuten. Kleinere Bauteile, wie beispielsweise ein Brennerdeckel mit einem Durchmesser von 75 mm und einer Dicke von wenigen mm, können beispielsweise bei 800°C in 15 bis 20 Minuten wärmebehandelt werden. Noch kleinere Pellets mit einem Durchmesser von ca. 10 mm und einer Dicke von wenigen mm in 5 bis 10 Minuten. Für Formkörper mit einer Dicke von weit mehr als 20 mm mag es sinnvoll sein, die Wärmebehandlungsdauer auf etwas über eine Stunde auszudehnen. Gegenüber konventionellen Glaskeramiken ist in allen Fällen ein Zeitvorteil vorhanden.Preferably, the raw material mixture is not heat treated for much longer than 1 hour, especially not longer than 75 minutes. The exact heat treatment time depends on the size and possibly also on the shape of the component. Thus, a typical heat treatment time for a cuboid shaped body with the dimensions of about 30 × 12 × 1-2 cm 3 in the range of 30 to 60 minutes, in particular in the range of 40 to 60 minutes. Smaller components, such as a burner cap with a diameter of 75 mm and a thickness of a few mm, for example, can be heat treated at 800 ° C in 15 to 20 minutes. Even smaller pellets with a diameter of about 10 mm and a thickness of a few mm in 5 to 10 minutes. For moldings with a thickness of much more than 20 mm, it may be useful to extend the heat treatment time to just over one hour. Compared with conventional glass ceramics, there is a time advantage in all cases.
Zur einfacheren Verarbeitung ist es vorteilhaft, wenn das Glaspulver der Rohmaterialmischung mittels eines Fluidisierungsmittels, insbesondere mittels Silikonöls, fluidisiert wird. Durch die verbesserte Fließfähigkeit des Pulvers wird insbesondere die Fertigung größerer und auch komplexerer Bauteile erleichtert.to easier processing, it is advantageous if the glass powder the raw material mixture by means of a fluidizing agent, in particular by means of silicone oil, is fluidized. By the improved Flowability of the powder is in particular the Production of larger and more complex components facilitated.
Zur Beeinflussung bestimmter Materialeigenschaften (z. B. Biegespannung, E-Modul, Schlagfestigkeit, Härte, Wärmeleitfähigkeit, magnetische Eigenschaften usw.) kann es vorteilhaft sein, wenn der Rohmaterialmischung:
- – mindestens ein metallischer Bestandteil beigemengt wird, insbesondere Metallpulver, Metallgranulate, Metall-Flakes, Metalldrahtstücke und/oder Metallfasern, und/oder
- – mindestens ein weiterer keramischer Bestandteil beigemengt wird, insbesondere weitere Keramikfasern, Keramikpulver und/oder Keramikgranulate, und/oder
- – Pigmente beigemengt werden, und/oder
- – mindestens ein weiteres anorganisches Material, insbesondere Pulver, Granulate und/oder Fasern, beigemengt wird.
- - At least one metallic ingredient is added, in particular metal powder, metal granules, metal flakes, metal wire pieces and / or metal fibers, and / or
- - At least one further ceramic ingredient is added, in particular further ceramic fibers, ceramic powder and / or ceramic granules, and / or
- - Pigments are added, and / or
- - At least one further inorganic material, in particular powder, granules and / or fibers, is added.
Es kann zur Einstellung einer Porosität vorteilhaft sein, wenn der Rohmaterialmischung organische Materialien (z. B. Pulver und/oder Granulate und/oder Fasern) oder Treibmittel (z. B. Calciumcarbonat) zugegeben werden.It may be advantageous for adjusting a porosity, if the raw material mixture contains organic materials (eg powder and / or granules and / or fibers) or blowing agents (eg calcium carbonate) be added.
Es ist zur einfachen Herstellung besonders vorteilhaft, wenn die Rohmaterialmischung im Formwerkzeug wärmebeahndelt wird. Bevorzugt wird dabei eine Verwendung eines Trennmittels, z. B. Bornitrid, um das Bauteil ohne Beschädigung aus dem Formwerkzeug entnehmen zu können.It is particularly advantageous for ease of preparation when the raw material mixture is heat-treated in the mold. Preference is given here a use of a release agent, for. As boron nitride, to the component to remove without damage from the mold.
Es kann zur Einstellung und Anpassung der Materialeigenschaften des wärmebehandelten und dadurch verfestigten Formkörpers vorteilhaft sein, wenn mindestens zwei Rohmaterialmischungen präpariert werden, von denen mindestens eine Rohmaterialmischung mit Fasern versetztes Glaspulver aufweist, wobei das Glaspulver zumindest teilweise ein Altglaspulver umfasst. Diese Rohmaterialmischungen können insbesondere nacheinander oder abwechselnd in das Formwerkzeug eingefüllt werden, z. B. als unterschiedliche Lagen, ggf. mehrmals abwechselnd. Sie werden dann gemeinsam geformt, z. B. verpresst, und wärmebehandelt, wodurch sich ein verfestigter, einstückiger Glasverbundkörper mit Zonen bzw. Bereichen unterschiedlicher Materialeigenschaften ergibt.It can be used to adjust and adjust the material properties of the heat-treated and thus solidified molded body be advantageous if at least two raw material mixtures are prepared, of which at least one raw material mixture offset with fibers Glass powder, wherein the glass powder at least partially Contains used glass powder. These raw material mixtures can in particular successively or alternately filled in the mold be, for. B. as different layers, possibly several times alternately. They are then shaped together, z. B. pressed, and heat treated, resulting in a consolidated, one-piece glass composite body with zones or areas of different material properties results.
Es wird besonders bevorzugt, falls der fertige Glasverbundkörper ein Hausgerätebauteil ist, insbesondere, falls dieses Bauteil im normalen Betrieb des Haushaltsgeräts zur Verwendung unter einer Temperaturbelastung vorgesehen ist.It is particularly preferred if the finished glass composite body a household appliance component is, in particular, if this component during normal operation of the household appliance for use is provided under a temperature load.
Besonders bevorzugt wird es, falls das Bauteil als Brennerdeckel, Flächengrillheizkörper, Bügeleisensohle, Topblende oder Gasmulde ausgestaltet ist.Especially it is preferred, if the component as a burner cap, surface grill, Iron sole, top panel or gas well is designed.
Eine Abdichtung der Oberfläche des Bauteils, beispielsweise durch handelsübliche Versiegler, Sol-Gel-Beschichtungen oder zusätzliche thermische Behandlung der Oberfläche (z. B. Beflämmen), ist möglich.A Sealing the surface of the component, for example by commercial sealers, sol-gel coatings or additional thermal treatment of the surface (eg, Beflämmen), is possible.
Gegenüber klassischen Glas- und Sinterkeramiken bietet der oben beschriebene Werkstoff bzw. der damit hergestellte Körper unter anderem folgende Vorteile: durch die Verwendung von Altglaspulver als Hauptbestandteil ergeben sich niedrigere Materialkosten. Ferner werden verhältnismäßig niedrige Herstelltemperaturen ermöglicht (herkömmliche Keramiken 1250–2500°C). Zudem ist ein Verpressen des Pulvers bei relativ niedrigem oder sogar ohne Druck möglich (herkömmliche Sinterkeramik zwischen 10 und 100 MPa) und es ist eine relativ geringe Wärmebehandlungsdauer von unter einer Stunde erreichbar. Die genaue Wärmebehandlungsdauer ist in der Regel abhängig von der Bauteilgröße. Rohstoffe und Herstellverfahren bieten somit Kostenvorteile gegenüber herkömmlicher Sinterkeramik.Across from classic glass and sintered ceramics offers the above described Material or the body made with it, among others the following advantages: through the use of used glass powder as main component result in lower material costs. Further, they become proportionate low manufacturing temperatures allows (conventional Ceramics 1250-2500 ° C). In addition, a pressing the powder at relatively low or even without pressure possible (conventional sintered ceramic between 10 and 100 MPa) and it is a relatively low heat treatment time of under reachable within an hour. The exact heat treatment time is usually dependent on the component size. Raw materials and manufacturing methods thus offer cost advantages conventional sintered ceramic.
In den folgenden Ausführungsbeispielen werden das Verfahren zum Herstellen eines Glasverbundkörpers und das Hausgerätebauteil schematisch genauer beschrieben.In The following embodiments illustrate the method for producing a glass composite body and the home appliance component described in more detail schematically.
Der
Glasverbundkörper
Danach wurde die Pulvermischung unter einem Pressdruck von im Bereich von nicht mehr als 1 MPa in einem Formwerkzeug verpresst. Folgend wurde die verpresste Mischung in Plattenform mit den Maßen von ca. 30 × 12 × 1–2 cm3 unbelastet im Formwerkzeug belassen und für eine Stunde bei 800°C wärmebehandelt.Thereafter, the powder mixture was pressed under a press pressure of in the range of not more than 1 MPa in a mold. Subsequently, the compressed mixture was left in the mold in the form of approximately 30 × 12 × 1-2 cm 3 in the mold and heat-treated at 800 ° C. for one hour.
Es ergibt sich formbeständiger, einstückiger Glasverbundkörper mit einer Glasmatrix, d. h., einer Matrix aus nicht-kristallinem und/oder einem kristallinem Glas (Glaskeramik).It results in dimensionally stable, one-piece glass composite body with a glass matrix, d. h., a matrix of non-crystalline and / or a crystalline glass (glass-ceramic).
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.Of course the present invention is not limited to the described embodiments limited.
So können Glasverbundkörper aus mehreren unterschiedlichen Ausgangsmischungen (Rohmaterialmischungen) erzeugt werden, von denen nicht alle Altglaspulver mit keramischen Kurzfasern enthalten. Auch kann der verpresste Rohling außerhalb des Formwerkzeugs wärmebehandelt werden.So can glass composite of several different Starting mixtures (raw material mixtures) are generated, of which not all old glass powder containing ceramic short fibers included. Also can the pressed blank is heat treated outside the mold become.
Allgemein wird folgender Herstellungsablauf besonders bevorzugt: eine trockene Pulvermischung aus Glaspulver und kerami schen Kurzfasern wird in ein Formwerkzeug gegeben und bei moderatem Druck < 1 MPa verpresst. Anschließend wird die verpresste Pulvermischung im Formwerkzeug bei 800–900°C, bevorzugt 800–850°C, wärmebehandelt. Die Wärmebehandlungsdauer ist abhängig von der Bauteilgröße und beträgt beispielhaft für eine Platte der Größe ca. 300 × 120 × 10 mm3 ungefähr 30 bis 60 Minuten (bevorzugt 40 bis 60 Minuten). Das anschließende Abkühlen sollte langsam erfolgen. Bei diesem Herstellprozess bleiben die Oberflächenstrukturen der nicht wärmebehandelten Pulvermischung weitestgehend erhalten.Generally, the following production sequence is particularly preferred: a dry powder mixture of glass powder and ceramic short fibers is placed in a mold and pressed at a moderate pressure <1 MPa. Subsequently, the compressed powder mixture in the mold at 800-900 ° C, preferably 800-850 ° C, heat treated. The heat treatment time depends on the size of the component and is approximately 30 to 60 minutes (preferably 40 to 60 minutes) for a plate of size about 300 × 120 × 10 mm 3 , by way of example. The subsequent cooling should be done slowly. In this manufacturing process, the surface structures of the non-heat-treated powder mixture remain largely intact.
Abhängig
von der Pulverzusammensetzung und den Herstellparametern lassen
sich allgemeine keramikartige Werkstoffe insbesondere mit folgenden
Eigenschaften erzeugen:
Die
Abriebfestigkeit wurde mittels eines Taber-Abraser-Verfahrens, z.
B. nach
Ein Test der thermischen Beständigkeit durch mehrtägige Lagerung von flächigen Formkörpern bei 600°C unter mechanischer Belastung hat zu keiner wesentlichen Verformung der Probe geführt.One Test of thermal resistance by multi-day Storage of flat moldings at 600 ° C under mechanical stress has no significant deformation led the sample.
Mögliche Anwendungen des Glasverbundkörpers umfassen u. a. Brennerdeckel, Flächengrillheizkörper, Bügeleisensohle, Topblende, Gasmulde.Possible Applications of the glass composite include u. a. Burner caps, Surface grill radiator, soleplate, Top panel, gas well.
Abhängig vom jeweiligen Anforderungsprofil kann dieses Material werkstofftechnisch und/oder wirtschaftlich eine Alternative zur Herstellung von Bauteilen sein, die bisher aus keramischen und/oder metallischen Werkstoffen gefertigt wurden.Dependent from the respective requirement profile, this material can material technology and / or economically an alternative to the manufacture of components be hitherto made of ceramic and / or metallic materials were made.
Im Folgenden werden beispielhaft und nicht als die Erfindung einschränkend zu verstehen vier weitere Herstellungsabläufe beschrieben.in the The following are by way of example and not limiting as the invention to understand four more manufacturing processes.
Beispiel 1example 1
Als Ausgangsmaterialien werden 61,6 g Altglaspulver und 8,4 g Calciumsilikatfasern entsprechend einem Massenverhältnis von 88%:12% verwendet. Die beiden Komponenten werden homogen miteinander vermischt und dann in einen Tiegel geschüttet. Eine erste Verdichtung findet durch Rütteln und Klopfen statt, also ohne herkömmliches Verpressen, d. h., dass der Pressdruck 0 Pa beträgt. Die Probe wird 30 Minuten bei 800°C beheizt, z. B. in einem Standofen oder einem Durchlaufofen. Als Ergebnis entsteht ein mechanisch stabiler, also einstöckiger, Formkörper.When Starting materials are 61.6 g of waste glass powder and 8.4 g of calcium silicate fibers according to a mass ratio of 88%: 12% used. The two components are homogeneously mixed together and then poured into a pan. A first consolidation takes place by shaking and knocking, so without conventional Pressing, d. h., That the pressing pressure is 0 Pa. The Sample is heated for 30 minutes at 800 ° C, z. In one Standing oven or a continuous furnace. The result is a mechanical one more stable, so one-piece, shaped body.
Beispiel 2Example 2
Als Ausgangsmaterialien werden 950 g Altglaspulver und 190 g Calciumsilikatfasern verwendet (Massenverhältnis 83,3%:16,7%). Das Altglaspulver wird bei seiner Herstellung mit Silikonöl behandelt, um die Fluidität des Pulvers zu erhöhen. Die beiden Komponenten erden homogen miteinander vermischt. Diese Mischung wird in ein mit Bornitrid beschichtetes Form werkzeug (Cordierit, Grundfläche 294 × 134 mm2) gefüllt. Durch leichtes Rütteln erfolgt eine erste Glättung der Probe. Anschließend wird die Probe mit niedrigem Druck verpresst. Die Probe wird 60 Minuten bei 800°C beheizt. Als Ergebnis entsteht eine mechanisch stabile, einstückige Platte mit einer Dicke von ca. 13 mm.950 g of waste glass powder and 190 g of calcium silicate fibers are used as starting materials (mass ratio 83.3%: 16.7%). The used glass powder is treated with silicone oil during its production in order to increase the fluidity of the powder. The two components earth homogeneously mixed together. This mixture is in a boron nitride coated mold (cordierite, base 294 × 134 mm 2 ) filled. By gentle shaking, a first smoothing of the sample takes place. Subsequently, the sample is pressed at low pressure. The sample is heated for 60 minutes at 800 ° C. The result is a mechanically stable, one-piece plate with a thickness of about 13 mm.
Beispiel 3Example 3
Herstellung
eines Sandwichformkörpers, z. B. nach
Beispiel 4Example 4
Herstellung eines Formkörpers, der insbesondere als Brennerdeckel einer Gasmulde zum Einsatz kommen kann. Materialzusammensetzung: 22,5 g Altglaspulver, 4,5 g Calciumsilikatfasern, 1,0 g Edelstahldrahtstücke, 4,5 g Eisenpulver, 5,0 g Kupferpulver. Das Altglaspulver wird bei seiner Herstellung mit Silikonöl behandelt, um die Fluidität des Pulvers zu erhöhen. Die Edelstahldrahtstücke besitzen Längen von ca. 8–20 mm (zumeist 10–15 mm). Die Partikelgrößen der Eisen- und Kupferpulver liegen im Bereich der Altglaspulverpartikelgrößen. Die Komponenten werden homogen miteinander vermischt. Diese Mischung wird in ein mit Bornitrid beschichtetes Formwerkzeug (bestehend aus einem metallischen Werkstoff) gefüllt. Durch leichtes Rütteln erfolgt eine erste Glättung der Probe. Anschließend wird ein Stempel mit der Negativform der Brennerdeckelunterseite auf das gefüllte Formwerkzeug gesetzt und die Mischung mit einem leichten Druck verpresst. Danach wird der Brennerdeckelrohling im Formwerkzeug mit aufgesetztem Stempel für 16 Minuten bei 800°C beheizt. Im Ergebnis entsteht ein mechanisch stabiler, einstückiger Brennerdeckel mit einem Durchmesser von 75 mm.manufacturing a shaped body, in particular as a burner cap of a Gas well can be used. Material composition: 22.5 g glass powder, 4.5 g calcium silicate fibers, 1.0 g stainless steel wire pieces, 4.5 g of iron powder, 5.0 g of copper powder. The old glass powder is added its preparation is treated with silicone oil to increase fluidity of the powder increase. The stainless steel wire pieces have lengths of about 8-20 mm (mostly 10-15 mm). The particle sizes of the iron and copper powders are in the range of waste glass powder particle sizes. The components are mixed homogeneously with each other. This mixture is in a boron nitride coated mold (consisting made of a metallic material). By gentle shaking a first smoothing of the sample takes place. Subsequently becomes a stamp with the negative shape of the burner cover bottom placed on the filled mold and the mixture pressed with a light pressure. Thereafter, the burner cover blank in the mold with attached punch for 16 minutes heated at 800 ° C. The result is a mechanical stable, one-piece burner cap with a diameter of 75 mm.
Die Calciumsilikatfasern dienen allgemein unter anderem zur Reduzierung des Schrumpfs. Die Edelstahldrahtstücke dienen unter anderem zur Erhöhung der mechanischen Stabilität, insbesondere Bruchfestigkeit. Das Metallpulver dient unter anderem zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit, magnetische Eigenschaften, Färbung des Formkörpers, Erhöhung der Masse. Das Silikonöl (z. B. AK1000 der Fa. Wacker; bevorzugt ca. 0,2 bis 0,8 g Silikonöl auf 1 kg Altglas, speziell 0,3 g bis 0,7 g, besonders bevorzugt ca. 0,5 g) dient unter anderem zur Erhöhung der Fluidität.The Calcium silicate fibers are generally used to reduce, among other things of shrinking. The stainless steel wire pieces serve among other things for increasing the mechanical stability, in particular Breaking strength. The metal powder serves among other things to increase the thermal conductivity, magnetic properties, coloration of the molding, increasing the mass. The silicone oil (eg AK1000 from Wacker, preferably about 0.2 to 0.8 g of silicone oil to 1 kg glass, especially 0.3 g to 0.7 g, particularly preferred approx. 0.5 g) serves, among other things, to increase the fluidity.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann auch ein feinkörnigeres Ausgangs-Altglaspulver (z. B. mit D50 = 5 μm) oder ein grobkörnigeres Pulver (z. B. mit D50 = 22 μm oder mehr) verwendet werden. Auch wird der Fachmann nach Kenntnisnahme dieser Beschreibung in der Lage sein, zu entscheiden, ob oder wann Silikonöl zugesetzt wird. Auch kann auf ein (organisches oder anorganisches) Treibmittel verzichtet werden; wenn kein Treibmittel eingesetzt wird, können dennoch vereinzelt Poren in der Matrix zurückbleiben. Auch ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die oben aufgeführte Pulverzusammensetzung und/oder Herstellparameter beschränkt. Zudem können statt keramischen Kurzfasern zusätzlich oder alternativ mineralische Kurzfaser, oder allgemein längere Fasern, verwendet werden. Statt Entlüftungslöchern sind auch andere Formen von Entlüftungskanälen möglich, z. B. Ritzen. Allgemein kann eine Wärmebehandlung mittels aller geeigneten Methoden durchgeführt werden, z. B. mittels Stand- oder Durchlauföfen. Das Wärmebehandeln kann unter normaler Atmosphäre, unter besonderer Atmosphäre (z. B. Stickstoff, Edelgas, etc.) oder auch im Vakuum stattfinden. Ferner mag die Rohmaterialmischung auch mehr als 75 Minuten wärmebehandelt werden. Auch sollte es dem Fachmann nach Lesen dieser Beschreibung klar sein, dass es durch eine Parametervariation des Herstellprozesses (z. B. bezüglich einer Temperatur; Dauer der Wärmebehandlung; Änderung der Materialzusammensetzung [Faseranteil, Metallpulveranteil, Anteil der Edelstahldrahtstücke usw.]) möglich ist, die Materialeigenschaften des fertigen Körpers in einem weiten Bereich zu variieren.Of course the invention is not limited to the embodiments. So can also a fine-grained starting waste glass powder (eg with D50 = 5 μm) or a coarse-grained one Powder (eg with D50 = 22 microns or more) can be used. Also, the skilled person will be aware of this description in the Be able to decide if or when to add silicone oil becomes. Also, on a (organic or inorganic) propellant be waived; if no propellant is used, can yet sporadically pores remain in the matrix. Also Of course, the invention is not on the above listed powder composition and / or manufacturing parameters limited. In addition, instead of ceramic short fibers additionally or alternatively mineral short fiber, or generally longer fibers. Instead of vent holes are also other forms of venting channels possible, for. B. cracks. Generally, a heat treatment be carried out by any suitable method, z. B. by standing or continuous furnaces. The heat treatment can under normal atmosphere, under special atmosphere (eg nitrogen, noble gas, etc.) or take place in vacuo. Further, the raw material mixture may also be heat treated for more than 75 minutes become. Also, it should be the expert after reading this description be clear that it is due to a parameter variation of the manufacturing process (eg with respect to a temperature, duration of the heat treatment, change the material composition [fiber content, proportion of metal powder, proportion stainless steel wire pieces, etc.]) is possible, the Material properties of the finished body in a wide Range to vary.
- 11
- GlasverbundkörperGlass composites
- 22
- Glas- bzw. GlaskeramikmatrixGlass- or glass-ceramic matrix
- 33
- keramische Kurzfaserceramic short fiber
- 44
- Porepore
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- GlasverbundkörperGlass composites
- 66
- Ausgangsmischungstarting mixture
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- Ausgangsmischungstarting mixture
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- GlasverbundkörperGlass composites
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- WerkstofflageMaterial layer
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- WerkstofflageMaterial layer
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- Entlüftungslochvent hole
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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