DE102019111698A1

DE102019111698A1 - Verfahren zur Herstellung keramischer Kugeln

Info

Publication number: DE102019111698A1
Application number: DE102019111698.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Gegner Juergen Prof Dr De
Priority date: 2019-05-06
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung keramischer Kugeln durch Pyrolyse endkonturnaher Grünlinge, die plastisch durch Druckumformen einer Masse im bildsamen, teigig-zähen Materialzustand eines aus einem Polymer und darin verteiltem Pulver chemisch reaktiver und/oder inerter Füllstoffe bestehenden Gemisches und anschließendes Vernetzen gefertigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung keramischer Kugeln durch Pyrolyse endkonturnaher Grünlinge, die plastisch durch Druckumformen einer Masse im bildsamen, teigig-zähen Materialzustand eines aus einem Polymer und darin verteiltem Pulver chemisch reaktiver und/oder inerter Füllstoffe bestehenden Gemisches und anschließendes Vernetzen gefertigt werden.
Es ist bereits bekannt, dass keramische Kugeln durch uniaxiales oder isostatisches Trockenpressen von Pulvern und Granulaten geformt werden können, um möglichst defektfreie Mikrostrukturen zu erhalten. Sintern schließt diese Herstellung ab.
Nach dem Stand der Technik bestehen keramische Kugeln für den Einsatz in drehenden und linearen Wälzlagern überwiegend aus Siliciumnitrid. Einfache, zunächst poröse Vorkörper aus einem Pulvergemisch werden stark verdichtet und unter Sauerstoffabschluss, meist in Stickstoff, bei erhöhtem Druck gesintert. So lassen sich weitgehend poren- und rissfreie Kugeln fertigen. Dieses Verfahren erweist sich allerdings als technisch aufwändig und mit hohen Kosten verbunden. Gerade Kugeln mit kleineren Durchmessern, z. B. von 8 mm, wie man sie häufig für Wälzlager benötigt, können so nur besonders teuer hergestellt werden.
Aus der EP 0 412 428 B1 ist es bekannt, durch Pyrolyse eines mit chemisch reaktiven und eventuell zusätzlich im Prozess (weitgehend) inerten Füllstoffen gemischten siliciumorganischen Polymers einen keramischen Verbundkörper zu erzeugen. Diese Technologie bietet eine kostengünstige Alternative zur konventionellen Sinterroute.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem aus einem mit Füllstoff gemischten Polymer durch Pyrolyse keramische Kugeln hergestellt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung in Anspruch 1, die die abhängigen Ansprüche vorteilhaft ausgestalten und weiterbilden, ist dadurch gekennzeichnet, dass aus einer bildsamen Masse eines möglichst homogen mit Füllstoffpulver gemischten Polymers durch ein plastisches Druckumformen geeignet perfekte Kugeln geformt werden. Die Gestaltgebung erfolgt durch Gesenkformen oder zwischen drehenden Doppelwalzen. Die bildsame Masse wird aus den Ausgangsstoffen, einem Gemenge, einer Formmasse (z. B. Pulver, Granulat, Paste), einem mittels Extrusion hergestellten vollzylindrischen Strang oder einem Abschnitt davon erzeugt. An das plastische Druckumformen schließt sich die Vernetzung der Vorkörper an. Aus den entstehenden, nicht mehr aufschmelzenden Grünlingen, die sich bei Bedarf gut mechanisch bearbeiten lassen, werden danach durch Pyrolyse endkonturnah keramische Kugeln hergestellt. Ihre Durchmesser liegen bevorzugt im Bereich bis etwa 20 mm, beispielsweise zwischen 1 und 12 mm.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem über einfache kunststofftechnische Formgebung im thermoplastischen Materialzustand und sich an die nachfolgende Vernetzung zum Grünling (Grünkörper) anschließende Pyrolyse endkonturnahe Kugeln aus polymerabgeleiteter Keramik hergestellt werden können. Damit wird eine kostengünstige, für die Serienproduktion taugliche Alternative zur aufwändigen Sintertechnologie verfügbar gemacht. Dank der Erfindung ist es somit möglich, in hoher Stückzahl preiswerte Kugeln von guter Qualität aus einer leistungsfähigen Keramik zu fertigen. Solche Rollkörper werden beispielsweise für Hybrid- oder Vollkeramik-Wälzlager in großer Menge benötigt.
Die bildsame Masse kann direkt aus den Ausgangsstoffen, also dem vernetzbaren („härtbaren“) Polymer (Duroplast) und dem Füllstoffpulver, oder einem Gemenge hieraus erzeugt werden. Eine möglichst homogene Mischung der einzelnen Komponenten ist für die weitere Verarbeitung besonders vorteilhaft. So lässt sich das Füllstoffpulver beispielsweise durch Verwendung eines Intensivmischers im Polymer, das dafür ebenfalls fest in feiner Pulverform oder flüssig vorliegen kann, sehr gleichmäßig verteilen. Zur leichteren Handhabbarkeit und besseren Lagerfähigkeit ist Granulieren möglich. Hierzu kann z. B. ein homogenes Gemenge im Intensivmischer kurzzeitig auf eine Temperatur, bei der ein bei Raumtemperatur und Normaldruck festes Polymer zu schmelzen beginnt, erwärmt und danach rasch, etwa mit Wasser, gekühlt werden. Eine gute Alternative stellt auch die Nutzung eines Gleichlauf-Doppelwellenextruders dar. Hierin können die Ausgangsstoffe homogen miteinander vermischt und compoundiert werden. Aus der so hergestellten pulverförmigen oder granularen Formmasse wird die bildsame Masse des mit Füllstoff beladenen Polymers erzeugt.
In vorteilhafter Weise kann das plastische Druckumformen zu möglichst perfekten Kugeln durch Gesenkformen mit ganz oder teilweise umschlossenem Werkstück erfolgen. Die beispielsweise als Pulvergemisch, granulare oder pastöse Formmasse in ausreichender Menge zwischen die gestaltgebenden Werkzeuge gebrachte und auf eine Temperatur, bei der sich das Polymer im thermoplastischen, teigig-zähen Zustand befindet, erwärmte bildsame Masse wird durch die Relativbewegung der „Gesenke“ zueinander zum plastischen Füllen in die Kugelform gedrückt. Der prozessbedingt nach oben begrenzte Durchmesserbereich, für den defektfreies Überführen in Keramik möglich ist, kann durch eine Ausgestaltung wirksam, z. B. deutlich über 10 mm hinaus, erweitert werden. Dazu wird in die bildsame Masse ein zusätzlicher, vorteilhaft fester Körper aus einem sich beim Gesenkformen nicht plastisch verformenden Material eingebracht. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine im Vergleich zum Zieldurchmesser kleinere Kugel. Sie kann aus vernetztem oder außerdem bereits teilweise bzw. vollständig pyrolysiertem Material der gleichen bildsamen Masse bestehen und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sein. Grundsätzlich sind aber beliebige passende Gestalten (z. B. Quader) auch aus anderen geeigneten Werkstoffen (Kunststoff, Keramik, Metall, Verbundwerkstoff) hierfür verwendbar. Der eingebrachte zusätzliche Körper soll beim Füllen der gestaltgebenden Werkzeuge vollständig durch die bildsame Masse umschlossen werden und sich möglichst genau in der Mitte der geformten Kugel befinden.
Für die Verarbeitung durch Gesenkformen günstige Bedingungen hängen vom verwendeten Polymer ab und liegen typischerweise zwischen 50 und 250 °C vor, bevorzugt zwischen 70 und 170 °C. Die für gute Bildsamkeit der Masse erforderliche Temperatur kann dabei durch Vorwärmen des Materials und ggf. des Zusatzkörpers, Beheizen der Werkzeuge und/oder Ausnutzung der Wärmeentwicklung bei der Formgebung (z. B. Reibung, Scherung, „Knetwärme“) eingestellt werden. In vorteilhafter Weise wird Gesenkformen bevorzugt mit ganz umschlossenem Werkstück als Formpressen mit oder ohne Grat ausgeführt. Die Verdichtung des Materials kann durch Erzeugung eines Unterdrucks in der Pressform mittels angeschlossener Vakuumpumpe und/oder Aufbringen eines Drucks über die formgebenden Werkzeuge von typischerweise 10 bis 100 MPa (100 bis 1000 bar) gesteigert werden. Die Vernetzung zum Grünling kann direkt in den Gesenken, z. B. unter Aufrechterhaltung des dazwischen aufgebrachten Drucks, durch rasche oder allmähliche Erhöhung der Temperatur (z. B. durch regelbar beheizbare Werkzeuge) auf typischerweise maximal etwa 100 bis 400 °C, bevorzugt 200 bis 300 °C (die exakte Vernetzungstemperatur hängt vom verwendeten Polymer ab), und hinreichend langes Halten (z. B. eine Stunde) erfolgen. Diese Verfahrensweise gewährt zwar größere Freiheit in der Zusammensetzung der bildsamen Masse, weil keine Formstabilität der Kugel beim Vernetzen erforderlich ist, eignet sich aber wegen der langen Nutzungszeit der Werkzeuge für die Serienfertigung weniger gut. Die Temperatur bei der Formgebung wird deshalb vorteilhafter so gewählt, dass es zu keiner relevanten Vernetzung des Polymers kommt. Die Vernetzung zum Grünling erfolgt bevorzugt sodann erst nach Entnahme (Entformen) der noch thermoplastischen (unvernetzten) Kugel aus den formgebenden Werkzeugen in einem unabhängigen Arbeitsschritt. Ein Festkleben der Masse kann zur Schädigung der Kugel beim Entformen führen. Diesem Problem wirkt beispielsweise eine Antihaftbeschichtung oder eine Vorbehandlung der Formwerkzeuge mit einem entsprechenden Spray zur Adhäsionsminderung entgegen. Das Entformen der Kugel lässt sich auch durch eine geeignete Vorrichtung am Gesenk erleichtern. Solange das Polymer nicht vernetzt („ausgehärtet“) ist, kann Ausschussmaterial ein- oder mehrfach wiederverwendet werden. Dazu wird es beispielsweise zu Pulver oder Granulat aufbereitet und erneut zum Gesenkformen von Kugeln genutzt.
In vorteilhafter Weise kann die bildsame Masse des vernetzbaren, möglichst homogen mit dem Füllstoffpulver gemischten Polymers auch aus einem durch Extrusion hergestellten vollzylindrischen Strang erzeugt werden. Daraus entstehen anschließend durch ein plastisches Druckumformen geeignet perfekte Kugeln. Bevorzugt wird zur Extrusion des vollzylindrischen Strangs, der besonders vorteilhaft senkrecht zur Achse einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, ein Doppelschneckenextruder (Zweischneckenextruder) verwendet. In dieser Maschine können in fester Form als Pulver zugeführte Ausgangsstoffe (vernetzbares Polymer, chemisch reaktive und/oder inerte Füllstoffe) auch direkt homogen gemischt werden. Deshalb wird ein oft für Compoundieraufgaben genutzter Gleichlauf- gegenüber einem Gegenlauf-Doppelschneckenextruder weiter bevorzugt. Alternativ kann das Füllstoffpulver auch vorher in einem Intensivmischer bzw. Kneter homogen im vernetzbaren Polymer verteilt und ggf. zur besseren Handhabbarkeit (z. B. keine Entmischung beim Transport) als pulverförmige oder granulare Formmasse compoundiert werden. Durch diese zusätzlichen Prozesse erhöhen sich zwar die Herstellungskosten, allerdings in nur moderatem Maße. Das homogene Pulvergemisch oder die länger lagerbare Formmasse werden dann dem Extruder für die weitere Verarbeitung zum vollzylindrischen Strang zugeführt. Auch dabei eventuell entstehendes Ausschussmaterial lässt sich, zu Pulver oder Granulat aufbereitet, entsprechend wiederverwenden, weil das Polymer in diesem Stadium noch nicht vernetzt ist.
Die Herstellung der Kugelkörper erfolgt plastisch durch ein bildsames Druckumformen. Hierfür kann der extrudierte vollzylindrische Strang in einer Variante zwischen bevorzugt gleichsinnig drehende Doppelwalzen eingebracht werden. Deren Gestaltung sorgt für das Entstehen der gewünschten Kugelform während der Umformung mit einem bestimmten Zieldurchmesser. An dieses Maß wird jeweils auch die Dicke des vollzylindrischen Strangs genau angepasst. So steht für jede Kugel das für eine möglichst perfekt runde Gestalt gerade erforderliche Volumen der zu verarbeitenden bildsamen Masse zur Verfügung. Temperatur, Drehsinn (Umlaufrichtung) und Drehzahl (Umdrehungsgeschwindigkeit) der Doppelwalzen können, auch jeweils einzeln, einstellbar sein. Zum Beheizen eignet sich u. a. elektrischer Strom. Die formgebende Gestaltung der Doppelwalzen ist spezifisch für jeden Kugeldurchmesser. Die Anordnung (Vorrichtung) kann in der Fertigungspraxis einfach und rasch ausgetauscht werden, um andere Größen herzustellen. Auch die Dicke des vollzylindrischen Strangs, die genau zur jeweiligen Kugelgröße passen muss, lässt sich durch Austausch der Extruderdüse leicht verändern. Die Doppelwalzen besitzen bevorzugt jeweils gleichen, gegebenenfalls entlang ihrer Drehachse variierenden Radius. Auch unterschiedliche Ausführungen (Größen) können aber benutzt werden.
Die Verwendung nur einer, sich gegen eine stationäre Form (z. B. Walze, profilierte Platte) drehenden Walze wäre zur plastischen Formgebung ebenfalls möglich. Diese Alternative ist aber für die Kugelherstellung weniger bevorzugt.
Da das zu verarbeitende, mit Pulver gefüllte Polymer abrasiv wirkende Partikel enthalten kann, werden die Doppelwalzen für eine lange Lebensdauer vorteilhaft aus einem verschleißfesten oder oberflächenverstärkten Werkstoff gefertigt. Infrage kommen z. B. eloxiertes Aluminium, gehärteter, nitrierter oder (z. B. DLC-) beschichteter Stahl sowie Hartmetall. Das verwendete vernetzende Polymer, vorzugsweise eine siliciumorganische Verbindung (z. B. Polysilazane) und besonders günstig ein im vorkondensierten Zustand bei thermoplastischem Materialverhalten zu Kugeln verarbeitbares kondensationspolymerisierendes Polymethylsiloxan (Polymethylsilsesquioxan) oder (Methyl-) Siliconharz, kann klebende Wirkung an Oberflächen zeigen. Zur Adhäsionsverminderung eignen sich u. a. Antihaftbeschichtungen oder -sprays, die auf die drehenden Doppelwalzen aufgebracht werden. Der vollzylindrische Strang wird auf geeignete Temperatur von beispielsweise 50 bis 250 °C, bevorzugt, 70 bis 170 °C, erwärmt, um das Polymer im thermoplastischen Zustand und die Masse damit für die Formgebung bildsam (teigig-zäh) zu halten. Durch Aufbringen eines gegenüber Normalbedingungen erhöhten hydrostatischen Drucks von etwa 2 bis über 1000 bar in einem Fluid (Flüssigkeit, Gas) kann dem Entstehen von Defekten, wie Risse oder Poren, während des plastisch durchgreifenden Kugelwalzens besonders wirksam entgegengewirkt werden. In einem handelsüblichen Autoklav sind in Luft beispielsweise über 100 bar einstellbar. In einer Flüssigkeit wird der Druck hingegen besonders gleichmäßig aufgebracht. Temperatur und Drehzahl (z. B. bis 1000/min) der Doppelwalzen können während des Kugelformens variiert werden. Dadurch lässt sich das thermoplastische Verformungsvermögen der Masse optimal anpassen und besonders gut ausnutzen.
In einer Ausgestaltung kann der zur Achse möglichst kreisförmigen Querschnitt aufweisende vollzylindrische Strang aus dem Extruder mit einer bestimmten Länge (Rundstab) in seiner Querrichtung („Abrollrichtung“), nach gegebenenfalls (automatisierbarem) Kürzen (Schneiden, Sägen, Scheren, usw.) auf das passende Maß und Transportieren („Schieben“) z. B. von oben mithilfe der Schwerkraft („Einwerfen“), zwischen die gleichsinnig drehenden Doppelwalzen eingebracht werden. Das Formen wird darin in einem kontinuierlichen Prozess so lange durchgeführt, bis geeignet perfekte Kugeln vom gewünschten Durchmesser abgetrennt und ausgeworfen werden. Die Doppelwalzen können Rillen aufweisen. Dadurch lässt sich die Gestalt der Kugeln einstellen. Die formgebende Ausführung der drehenden Doppelwalzen ist spezifisch für eine bestimmte Kugelgröße. Daran wird auch der jeweilige Strangdurchmesser angepasst. Die Doppelwalzen können so ausgelegt sein, dass sie symmetrisch um ihre Drehachsen rotieren, die gleichen Abstand vom Boden (Höhe) besitzen. Auch davon abweichende Anordnungen sind möglich.
In einer zweiten Ausgestaltung kann der vollzylindrische Strang mit zur Achse möglichst kreisförmigen Querschnitt aus dem Extruder in seiner Längsrichtung („Vorschubrichtung“) zwischen die gleichsinnig drehenden Doppelwalzen eingebracht werden. Ihre Achsen sind dabei vorteilhaft in einem Winkel zueinander geschwenkt angeordnet. Das Formen und schließliche Abtrennen der Kugeln kann durch die Verwendung schraubenähnlicher spindelartiger Walzen mit in Vorschubrichtung zunehmendem Durchmesser ermöglicht werden. Stimmt die Geschwindigkeit des rotierend zwischen die drehenden Doppelwalzen eintretenden vollzylindrischen Strangs mit seiner Abzugsgeschwindigkeit vom Extruder überein, so resultiert ein kontinuierlicher Herstellungsprozess. Für die Serienfertigung der Kugeln ist dieser Umstand nützlich. Es erweist sich als vorteilhaft, die Drehzahl der Doppelwalzen, die dann auch direkt als Abzugsvorrichtung für den Extruder dienen können, der optimalen Vorschubgeschwindigkeit des vollzylindrischen Strangs anzupassen. Die dazwischenliegende Wegstrecke kann, im einfachsten Fall mithilfe eines Gebläses, beheizt werden, um das bildsame Kugelformen bereits in einem günstigen thermoplastischen Materialzustand des Polymers zu beginnen. Hierfür geeignete Temperaturen des vollzylindrischen Strangs liegen typischerweise zwischen 50 und 250 °C, bevorzugt zwischen 70 und 170 °C.
Die plastische Herstellung der Kugelkörper durch bildsames Druckumformen erfolgt in einer zweiten, zur Anwendung drehender Doppelwalzen alternativen Variante durch Gesenkformen mit ganz oder teilweise umschlossenem Werkstück. In einer ersten Ausgestaltung kann hierfür ein senkrecht zur Achse in passender Länge abgetrennter Abschnitt des mittels Extrusion erzeugten vollzylindrischen Strangs verwendet werden. Dieses rollenförmige Stück der Masse wird zwischen die gestaltgebenden Werkzeuge („Gesenke“) gebracht und durch deren Relativbewegung zueinander zum plastischen Füllen in die Kugelform gedrückt. In einer weiteren Ausgestaltung werden zwei Abschnitte vom mittels Extrusion erzeugten vollzylindrischen Strang senkrecht zur Achse in passender Länge abgetrennt. Es können aber auch andere Formen zur Verwendung kommen. So eignen sich als Alternative beispielsweise zwei aus der zu verarbeitenden Masse mithilfe von drehenden Doppelwalzen hergestellte, unvernetzte Kugeln. Zwischen die beiden, vorteilhaft rollenförmigen, in die Werkzeuge eingelegten Stücke wird noch ein zusätzlicher Körper aus einem Material gebracht, das sich beim Gesenkformen nicht deformiert. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine im Vergleich zum Zieldurchmesser kleinere, vernetzte oder außerdem bereits teilweise bzw. vollständig pyrolysierte Kugel, die aus der gleichen zu verarbeitenden Masse wie die benutzten Strangabschnitte, beispielsweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, hergestellt wurde. Es kann aber auch ein passendes Teil beliebiger Gestalt (z. B. Quader) aus einem anderen geeigneten Material (Kunststoff, Keramik, Metall, Verbundwerkstoff) verwendet werden. Durch die relative Bewegung der Formwerkzeuge zueinander wird die Masse der beiden abgetrennten Strangabschnitte plastisch verformt und umschließt beim Füllen den eingefügten Zusatzkörper möglichst zentrisch und symmetrisch. Die Wandstärke eines Bauteils, das mithilfe der Pyrolyseroute defektfrei in Keramik überführt, insbesondere vernetzt, werden kann, ist durch das Erfordernis des Abtransports von Reaktionsprodukten aus dem Material begrenzt. Das beschriebene Verfahren aber erlaubt auch die Herstellung von Kugeln mit größeren Durchmessern deutlich über 10 mm. Die innere Grenzfläche wird bei Vernetzung und Pyrolyse durch Reaktionsschichtbildung verstärkt. Etwaige Porosität kann dadurch ebenfalls vollständig oder zumindest teilweise geschlossen werden. Die Verwendung einer kleineren vernetzten Kugel als Zusatzkörper hat den Vorteil, dass z. B. das Ausdehnungs- und Reaktionsverhalten bei der Pyrolyse im gesamten Werkstück einheitlich ist.
Die gestaltgebenden Werkzeuge (Gesenke) können auf eine Temperatur gebracht werden, bei der das mit Füllstoff vermischte Polymer im thermoplastischen Zustand mit einem günstigen, teigig-zähen Materialverhalten der zu verarbeitenden Masse vorliegt. Es ist ebenfalls vorteilhaft, den abgetrennten Abschnitt des vollzylindrischen Strangs bzw. die beiden rollenförmigen Stücke (grundsätzlich sind jeweils beliebige Geometrien möglich) und gegebenenfalls auch den eingebrachten Zusatzkörper zur Optimierung des Umformverhaltens entsprechend zu erwärmen. Geeignete Verarbeitungstemperaturen liegen typischerweise zwischen 50 und 250 °C, bevorzugt zwischen 70 und 170 °C. In vorteilhafter Weise wird Gesenkformen bevorzugt mit ganz umschlossenem Werkstück als Formpressen ausgeführt. Die für gute Bildsamkeit der Masse erforderliche Temperatur kann durch Vorwärmen des Materials, Beheizen der Werkzeuge und/oder Ausnutzung der Wärmeentwicklung bei der Formgebung (z. B. Reibung, Scherung, „Knetwärme“) eingestellt werden. Die Herstellung der Kugel durch Gesenkformen aus dem passenden Abschnitt des vollzylindrischen Strangs bzw. aus den beiden Stücken und dem eingebrachten Zusatzkörper ist dabei als (Warm-) Formpressen mit oder ohne Grat möglich. Die Verdichtung des Materials kann durch Erzeugung eines Unterdrucks in der Pressform mittels angeschlossener Vakuumpumpe und/oder Aufbringen eines Drucks über die formgebenden Werkzeuge von typischerweise 10 bis 100 MPa (100 bis 1000 bar) gesteigert werden. Die Vernetzung zum Grünling kann direkt in den Gesenken, z. B. unter Aufrechterhaltung des dazwischen aufgebrachten Drucks, durch rasche oder allmähliche Erhöhung der Temperatur (z. B. durch regelbar beheizbare Werkzeuge) auf typischerweise maximal etwa 100 bis 400 °C, bevorzugt 200 bis 300 °C (die exakte Vernetzungstemperatur hängt vom verwendeten Polymer ab), und hinreichend langes Halten (z. B. eine Stunde) erfolgen. Diese Verfahrensweise gewährt zwar größere Freiheit in der Zusammensetzung der bildsamen Masse, weil keine Formstabilität der Kugel beim Vernetzen erforderlich ist, eignet sich aber wegen der langen Nutzungszeit der Werkzeuge für die Serienfertigung weniger gut. Die Temperatur bei der Formgebung wird deshalb vorteilhafter so gewählt, dass es zu keiner relevanten Vernetzung des Polymers kommt. Die Vernetzung zum Grünling erfolgt bevorzugt sodann erst nach Entnahme (Entformen) der noch thermoplastischen (unvernetzten) Kugel aus den formgebenden Werkzeugen in einem unabhängigen Arbeitsschritt. Um einem Festkleben der Masse und damit einer Schädigung der Randschicht beim Entnehmen des Werkstücks aus den Gesenken entgegenzuwirken, können die Formwerkzeuge zur Verminderung der Adhäsion an ihrer Arbeitsoberfläche mit einer Antihaftbeschichtung versehen oder mit einem entsprechenden Spray vorbehandelt werden. Das Ausgeben („Entformen“) lässt sich zudem mit einer Vorrichtung erleichtern. Ein Vorteil der Verwendung abgetrennter Abschnitte eines mittels Extrusion erzeugten vollzylindrischen Strangs gegenüber einem ebenfalls erfindungsgemäßen Granulat (Formmasse) zur Kugelfertigung durch Gesenkformen liegt in der ausgezeichneten Homogenität der vermischten Ausgangsstoffe, die in einem Gleichlauf-Doppelschneckenextruder erreicht werden kann. Auch ist diese Masse bereits dicht. Granulat enthält hingegen, je nach Herstellung, teilweise beträchtliche Mengen an eingeschlossenem Gas (z. B. Luft, Wasser), was das Auftreten unerwünschter Defekte (Poren) begünstigt.
Zum Sammeln der einzelnen durch Druckumformen erzeugten Kugeln nach Verlassen der drehenden Doppelwalzen („Auswerfen“) oder Entfernen aus den Gesenken („Ausstoßen“) genügt beispielsweise einfach ein unterstehender Auffangbehälter. Es kann aber vorteilhaft sein, stattdessen ein temperiertes (kaltes) Wasserbecken (eventuell mit Eis) zu benutzen, weil schnelles Abkühlen die gewünschte runde Gestalt nach dem Eintauchen sehr rasch stabilisiert. Das Vernetzen der noch thermoplastischen Kugeln durch Aushärten des Polymers erfolgt vorzugsweise in einem Autoklaven (Druckofen) bei konstanter oder zeitlich gesteuerter Temperatur von maximal mindestens 100 °C und höchstens 400 °C, bevorzugt mindestens 200 °C und höchstens 300 °C, beispielsweise in Luft. Durch das Aufrechterhalten eines leichten Überdrucks wird eine Schädigung der Vorkörper durch dabei austretendes Gas vermieden. Nach dem Druckumformen vorhandene Abweichungen von der angestrebten Kugelform werden bevorzugt im vernetzten Grünzustand noch vor der Pyrolyse durch mechanisches Abtragen (z. B. Schleifen, Läppen) korrigiert bzw. beseitigt. Hier ist das Werkstück gut bearbeitbar und gegenüber einer späteren Nacharbeit im sehr harten keramischen Endzustand können erhebliche Kosten eingespart werden. Zu solchen möglichen Abweichungen zählen u. a. Gestaltimperfektionen (z. B. Grate, Wulste, Ovalitäten, „Dellen“) oder ein zu großer Durchmesser. Die anschließende Pyrolyse der Kugeln wird vorzugsweise unter Luftabschluss in einer Stickstoffatmosphäre bei zeitlich gesteuertem Temperaturanstieg bis auf mindestens 1100 °C durchgeführt. Sie kann in mehreren Stufen, auch in unterschiedlich ausgestatteten Öfen, erfolgen. Zwischenabkühlung auf z. B. Raumtemperatur ist dabei möglich. Eine bei der Pyrolyse auftretende Volumenschwindung von typischerweise um 10% muss für die Festlegung des gewünschten Kugeldurchmesser in jedem Herstellungsschritt berücksichtigt werden. Gleiches gilt für Materialverlust bei einem nachfolgenden Hartbearbeiten (Schleifen, Läppen, Polieren) der Oberfläche.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele für die Erfindung erläutert. Es zeigt:

1 eine Skizze zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels mit zwei relativ zueinander bewegten Formwerkzeugen mit Gratspalt, zwischen denen sich die erzeugte Kugel befindet,
2 ein Bild einer mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 hergestellten, Formabweichungen (mittig umlaufender Grat, Ausbuchtungen oben und unten) aufweisenden Kugel,
3 eine Skizze zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit zwei relativ zueinander bewegten Formwerkzeugen ohne Gratspalt, zwischen denen sich die erzeugte Kugel befindet,
4 eine Skizze eines vollzylindrischen Strangs mit eingezeichneter Schnittkante und eines abgetrennten Abschnitts,
5 eine Skizze zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels mit zwei relativ zueinander bewegten Formwerkzeugen mit Gratspalt, zwischen denen sich oben und unten zwei von einem extrudierten vollzylindrischen Strang abgetrennte Abschnitte und dazwischen eine kleinere Kugel als Zusatzkörper befinden,
6 eine Skizze zur Erläuterung eines vierten Ausführungsbeispiels mit einem vollzylindrischen Strang, gleichsinnig drehenden Doppelwalzen, ausgeworfenen Kugeln und einem Auffangbehälter,
7 eine Skizze zur Erläuterung eines fünften Ausführungsbeispiels mit einem vollzylindrischen Strang und zueinander geschwenkten, gleichsinnig drehenden Doppelwalzen in zwei Ansichten, links in Durchlaufrichtung des Strangs und rechts um 90° gedreht mit Blick auf seine Querrichtung, wobei in der rechten seitlichen Ansicht auch eine ausgeworfene Kugel und darunter ein mit kaltem Wasser gefülltes Auffang- und Kühlbecken dargestellt sind.

In allen folgenden Ausführungsbeispielen wird eine möglichst homogen gemischte bildsame Masse aus ca. 50 Vol.-% eines durch Kondensationspolymerisation (Polykondensation) vernetzenden, bei Raumtemperatur und Normaldruck festen, hier pulverförmig verwendeten Methyl-Siliconharzes (Polysilsesquioxan) sowie ca. 35 Vol.-% Ferrochrom-Silicium- (z. B. nach Standard ASTM A482, auch als Ferrosilicochrom oder Ferrosilicium-Chrom bezeichnet) und ca. 15 Vol .-% alpha-Siliciumcarbid-Pulver mit mittlerer (D50-) Partikelgröße von jeweils ca. 2 µm als reaktiver bzw. chemisch (weitgehend) inerter Füllstoff zu keramischen Kugeln verarbeitet. Es können aber beispielsweise auch ein bei Raumtemperatur und Normaldruck flüssiges Polymer (z. B. Siliconharz), eine andere, bevorzugt siliciumhaltige Ferrolegierung (z. B. Ferrosilicium) und/oder ein/mehrere Metallsilicid(e), bevorzugt Chrom-, Molybdän und/oder Eisensilicid(e) als reaktives sowie Siliciumnitrid und/oder Aluminiumoxid als chemisch (weitgehend) inertes Füllstoffpulver mit jeweils mittleren (D50-) Partikelgrößen unter 10 µm verwendet werden. Mit den hergestellten keramischen Kugeln werden z. B. Hybrid-Schrägkugellager von Werkzeugspindeln ausgerüstet. An das plastische Druckumformen der bildsamen Masse zu Kugeln schließt sich deren Vernetzung zu Grünlingen bei bis zu 250 °C in einem Autoklaven an Luft unter zur Vermeidung von Gasblasen leichtem Überdruck an. Die Pyrolyse zur Erzeugung des verbundkeramischen Endzustands erfolgt in strömendem Stickstoff bei maximal 1300 °C. Anschließendes Schleifen z. B. mit CBN-Scheiben benötigt nur geringen Materialabtrag von wenigen 10 µm zur Einstellung der geforderten Oberflächenrauheit.
In den ersten drei Ausführungsbeispielen kommt als Verfahren des Druckumformens zur plastischen Herstellung möglichst perfekter Kugeln das Gesenkformen zur Anwendung. Es handelt sich um (Warm-) Formpressen mit bzw. ohne Grat. Im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird die zu verarbeitende bildsame Masse aus den Ausgangsstoffen selbst, einem daraus in einem Intensivmischer zubereiteten Gemenge (Pulvergemisch) oder einer körnigen Formmasse erzeugt. Die Herstellung des compoundierten Granulats erfolgt dabei besonders homogen mithilfe eines Granuliermischers, eines Ko-Kneters oder eines Gleichlauf-Doppelschneckenextruders.
Das erste Ausführungsbeispiel bezieht sich anhand von 1 auf Gesenkformen durch Formpressen mit Grat. Das zu verarbeitende Material wird in ausreichender Menge in das Werkzeug eingelegt. Handelt es sich um die pulverförmigen Ausgangsstoffe, so werden sie dabei miteinander vermischt. Die bildsame Masse wird im beheizten Werkzeug vollständig auf eine Temperatur von ca. 120 °C erwärmt. Der sehr rasch ablaufende Prozess startet danach unverzüglich. Der Pfeil deutet die Bewegungsrichtung des Oberwerkzeugs 1 relativ zum stationären Unterwerkzeug 3 an. So wird Druck auf das dazwischen eingebrachte Material erzeugt. Beim Umformen füllt die plastische Masse die von beiden Werkzeugteilen gebildete Kugelform dicht aus. Überschüssiges Material kann als Grat 2 entweichen. Durch Entformen wird die hergestellte Kugel 4 aus dem Werkzeug entnommen. Hierbei könnte eine Ausstoßvorrichtung z. B. am unteren Gesenk helfen. Im Ausführungsbeispiel werden die mit der Masse in Kontakt stehenden Werkzeugoberflächen stattdessen mit einem Antihaftspray vorbehandelt.
Die 2 zeigt eine in einer einfachen Apparatur hergestellte Kugel 5, die zur besonderen Veranschaulichung gut erkennbare Imperfektionen aufweist. Der Grat, im Bild als mittig umlaufende Wulst deutlich hervortretend, wird in diesem Ausführungsbeispiel grundsätzlich nach dem Vernetzen vom Grünling durch spanende Bearbeitung entfernt. Dabei können auch weitere Abweichungen von der perfekten Form korrigiert werden. Abschließende Pyrolyse überführt die Kugeln in den keramischen Endzustand.
Im zweiten Ausführungsbeispiel von 3 wird eine Kugel 6 durch Formpressen ohne Grat hergestellt. Dazu bewegt sich ein Stempel 7 in der durch den Pfeil angezeigten Richtung zum stationären Werkzeug 8. Die dazwischen eingebrachte, auf ca. 120 °C erwärmte bildsame Masse füllt plastisch die Kugelform. Im Ausführungsbeispiel befinden sich auch beide Werkzeugteile auf einer Temperatur von ca. 120 °C. Da die Form von der bildsamen Masse exakt ausgefüllt werden muss, ist das hierfür erforderliche Volumen sehr genau zu dosieren. Im Werkzeug vorgesehene Ausgleichsräume mildern diese strenge Bedingung, können aber eine ansonsten vermeidbare mechanische Nacharbeit im Grünzustand nötig machen. Nach dem Gesenkformen werden die Kugeln vernetzt und pyrolysiert.
In den folgenden Ausführungsbeispielen wird die bildsame Masse aus einem im Gleichlauf-Doppelschneckenextruder hergestellten vollzylindrischen Strang erzeugt. Da dieses Gerät die Komponenten besonders homogen zu mischen vermag, können neben z. B. einem Gemenge oder einer granularen Formmasse auch direkt die pulverförmigen Ausgangsstoffe verarbeitet werden. Dadurch vermindern sich die Herstellungskosten und Produktionszeiten.
Im dritten Ausführungsbeispiel dienen zum Gesenkformen zwei kleinere rollenförmige Abschnitte des extrudierten vollzylindrischen Strangs, die zunächst durch Präzisionssägen bei einer zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit des im unvernetzten Zustand des Polymers recht spröden Materials erhöhten Temperatur von beispielsweise ca. 70 °C abgetrennt werden. Dadurch lässt sich das jeweils benötigte Volumen gut automatisierbar und reproduzierbar besonders exakt bereitstellen. 4 veranschaulicht diese Vorbereitung. Vom vollzylindrischen Strang 9 wird an der angedeuteten Stelle ein Abschnitt 10 abgetrennt.
Die 5 erläutert das dritte Ausführungsbeispiel. Es handelt sich um eine weitere Variante des Formpressens mit Grat, um eine keramische Kugel mit einem recht großen Durchmesser von 20 mm (nach Oberflächenbearbeitung durch Schleifen) herzustellen. Das Oberwerkzeug 1 wird dem Pfeil folgend in Richtung des stationären Unterwerkzeugs 3 bewegt. Darin werden zwei abgetrennte Abschnitte 10 des vollzylindrischen Strangs und zwischen ihnen eine aus der gleichen Masse hergestellte, bereits vernetzte Kugel 11 vom Durchmesser 11 mm angeordnet. Diese drei Teile befinden sich komplett durchgewärmt auf einer Temperatur von ca. 120 °C. Sie verkleben beim Aufheizen miteinander, was die Anordnung stabilisiert. Unter dem Druck des sich bewegenden Oberwerkzeugs 1 füllt die plastische Masse der beiden Strangabschnitte 10 die Form und umschließt dabei die nahezu zentrisch eingebettete, feste Kugel 11 vollständig. Überschüssiges Material entweicht über eine Gratbahn 12. Eine Entformung der hergestellten Kugel erfolgt mithilfe einer Ausstoßvorrichtung 13. Vorher werden die während des Prozesses ebenfalls auf ca. 120 °C gehaltenen Werkzeugteile abgekühlt. Die geformte Kugel mit einem (Gesamt-) Durchmesser von ca. 22 mm wird vernetzt und sodann der Grat mechanisch abgearbeitet. Die anschließende Pyrolyse wandelt den Grünling in Keramik um. Wegen der damit verbundenen Schwindung besitzt die Kugel nun einen Durchmesser von gut 20 mm. Sie wird zur Einstellung der für Wälzbeanspruchung notwendigen, niedrigen Rauheit hartbearbeitet. Danach beträgt der Durchmesser der geschliffenen keramischen Kugel wunschgemäß 20 mm.
Im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel könnte statt eines Pulvergemisches oder Granulats auch jeweils ein passender Abschnitt eines extrudierten vollzylindrischen Strangs zum beschriebenen Gesenkformen verwendet werden. Die 1 und 3 behielten dafür entsprechend Gültigkeit. Diese Alternativen sind ebenfalls erfindungsgemäß vorgesehen.
Im vierten Ausführungsbeispiel von 6 wird ein im Gleichlauf-Doppelschneckenextruder hergestellter vollzylindrischer Strang 9 bestimmter Länge in seiner Querrichtung zwischen die gleichsinnig drehenden (siehe die beiden Bogenpfeile), gestaltgebende Rillen aufweisenden Doppelwalzen 14 eingebracht („Einwurf“ symbolisiert durch den oberen breiten Pfeil). Darin wird die beschriebene bildsame Masse in einem kontinuierlichen Prozess solange geformt, bis sich Kugeln 15 voneinander trennen und geometrisch hinreichend perfekt sind, um nach unten ausgeworfen (unterer breiter Pfeil) und in einem Auffangbehälter 16 gesammelt zu werden. Dieses Gefäß könnte auch mit kaltem Wasser gefüllt sein. Die Drehachsen der Doppelwalzen befinden sich im gleichen Abstand vom Boden (Höhe). Auch ihr Umfang und ihre jeweilige Drehzahl, die z. B. zwischen 100 und 200 UPM (Umdrehungen pro Minute) variieren kann, stimmen im Ausführungsbeispiel überein.
Der vollzylindrische Strang wird vor dem Einbringen zwischen die Doppelwalzen vollständig auf eine Temperatur von ca. 110 °C durchgewärmt. Hier besitzt die zu verarbeitende Masse im thermoplastischen Zustand des verwendeten Polymers gute bildsame Formbarkeit. Da der Prozess des Kugelwalzens einige Zeit, z. B. eine Minute, in Anspruch nimmt, werden auch die drehenden Doppelwalzen aus gehärtetem Stahl vorteilhaft während des gesamten Vorgangs steuerbar elektrisch beheizt. Im vierten Ausführungsbeispiel wird ihre Temperatur zunächst auf ca. 110 °C gehalten. Zum Ende des Walzvorgangs erfolgt eine kontinuierliche Absenkung auf ca. 90 °C, damit die Kugeln beim Auswurf in den Auffangbehälter gegen unerwünschte weitere Verformung (z. B. beim Aufprall) beständiger sind. Mit Erreichen der Raumtemperatur, im Wesentlichen bereits unter ca. 70 °C, ist die Masse formstabil.
Die Kugeln werden danach vernetzt und in diesem ausgehärteten Zustand mit geringem Werkzeugverschleiß mechanisch abtragend (spanend) behandelt. Dadurch wird ihre Form optimiert (z. B. Korrektur von Wulsten oder Dellen). Auch kann ihr Durchmesser unter Einberechnung der Schwindung von ca. 10% bei der anschließenden Pyrolyse erforderlichenfalls so angepasst werden, dass nur noch minimale (teure) keramische Nacharbeit nötig ist. Auf diese Weise lassen sich deutliche Kosteneinsparungen erzielen. Im vierten Ausführungsbeispiel sollen keramische Kugeln vom Durchmesser 8 mm (nach Schleifen) hergestellt werden. Der vollzylindrische Strang besitzt eine Dicke von ca. 10 mm. Die Doppelwalzen sind so gestaltet, dass sie Kugeln vom Durchmesser 9 mm herstellen. Das Aufmaß berücksichtigt die Verluste durch Schwindung während der Pyrolyse und mechanische Keramikbearbeitung.
Zur Erläuterung eines fünften Ausführungsbeispiels dient schließlich 7. Hier wird der vollzylindrische Strang 9 in seiner Längsrichtung, wie aus dem Extruder austretend, zwischen gleichsinnig drehende, zur Formgebung schraubenartig gestaltete Doppelwalzen eingebracht. Die Skizze zeigt zwei Perspektiven. Links blickt man in Durchlaufrichtung des sich gegen den Sinn der zueinander geschwenkten Doppelwalzen 14 ebenfalls um seine eigene Achse drehenden Strangs. Rechts ist die Seitenansicht dazu dargestellt. Hier sind die Doppelwalzen 14 schematisch angeschnitten, um die zwischen ihnen aus dem eintretenden Strang 9 fortschreitende Entstehung der Kugeln 15 bis zu ihrem Abtrennen und Auswerfen in das darunter befindliche Kühlbecken 17 zu veranschaulichen. Es ist mit kaltem Wasser gefüllt. Mit jeder Walzenumdrehung kann eine Kugel geformt werden.
Im fünften Ausführungsbeispiel wird ein kontinuierlicher Herstellungsprozess beschrieben. Die Extruderabzugsgeschwindigkeit des vollzylindrischen Strangs und seine Eintrittsgeschwindigkeit zwischen die Doppelwalzen stimmen überein. Während der raschen Formgebung wird die Masse sehr gut bildsam gehalten. Die Temperaturen des durchgreifend vorgewärmt eintretenden Strangs und der mit einem Antihaftspray behandelten Doppelwalzen betragen deshalb einheitlich ca. 120 °C. Die Kugeln werden danach vernetzt, mechanisch vorbearbeitet und schließlich zur Keramik pyrolysiert.
Bezugszeichenliste

1: Oberwerkzeug
2: Grat
3: Unterwerkzeug
4: Kugel
5: Kugel
6: Kugel
7: Stempel
8: Stationäres Werkzeug
9: Vollzylindrischer Strang
10: Abgetrennter Abschnitt des vollzylindrischen Strangs
11: Kugel
12: Gratbahn
13: Ausstoßvorrichtung
14: Doppelwalzen
15: Kugeln
16: Auffangbehälter
17: Kühlbecken

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0412428 B1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung von keramischen Kugeln, dadurch gekennzeichnet, dass eine bildsame Masse eines vernetzbaren, mit Füllstoffpulver gemischten Polymers durch ein Druckumformen plastisch zu Kugeln geformt wird, die zum Grünling vernetzt und anschließend pyrolysiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bildsame Masse aus den Ausgangsstoffen, einem Gemenge oder einer Formmasse des vernetzbaren Polymers und des Füllstoffpulvers erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckumformen der bildsamen Masse zu Kugeln durch Gesenkformen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bildsame Masse und/oder die formgebenden Werkzeuge auf eine Temperatur von 50 bis 250 °C, vorzugsweise von 70 bis 170 °C, gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bildsame Masse beim Gesenkformen einen Zusatzkörper enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzkörper beim Gesenkformen vollständig von der bildsamen Masse umschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzkörper eine vernetzte oder pyrolysierte Kugel aus der gleichen Masse ist, die beim Gesenkformen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bildsame Masse, der Zusatzkörper und/oder die formgebenden Werkzeuge auf eine Temperatur von 50 bis 250 °C, vorzugsweise von 70 bis 170 °C, gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bildsame Masse durch Extrusion eines vollzylindrischen Strangs aus dem vernetzbaren, mit Füllstoffpulver gemischten Polymer erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Extrusion ein Doppelschneckenextruder verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckumformen des vollzylindrischen Strangs zu Kugeln zwischen drehenden Doppelwalzen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die drehenden Doppelwalzen eine verschleißfeste Oberfläche aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckumformen des vollzylindrischen Strangs zu Kugeln zwischen den drehenden Doppelwalzen in einem Fluid unter gegenüber Normalbedingungen erhöhtem hydrostatischem Druck von mindestens 2 bar erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckumformen des vollzylindrischen Strangs zu Kugeln zwischen den drehenden Doppelwalzen in einem Autoklav erfolgt.
Verfahren nach einem Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatur, Drehsinn und Drehzahl der Doppelwalzen einstellbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatur und/oder Drehzahl der Doppelwalzen während des Formens der Kugeln variiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der vollzylindrische Strang und die drehenden Doppelwalzen auf eine Temperatur von 50 bis 250 °C, vorzugsweise von 70 bis 170 °C, gebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der vollzylindrische Strang in seiner Querrichtung zwischen die drehenden Doppelwalzen eingebracht und so lange plastisch geformt wird, bis eine Kugelgestalt entsteht.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der vollzylindrische Strang zwischen den drehenden Doppelwalzen in Stücke getrennt wird, die zu Kugeln geformt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der vollzylindrische Strang in seiner Längsrichtung zwischen die drehenden Doppelwalzen eingebracht wird und dabei die Kugeln geformt und getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass kontinuierliches Kugelformen aus dem vollzylindrischen Strang mit übereinstimmender Abzugsgeschwindigkeit aus dem Extruder und Eintrittsgeschwindigkeit zwischen die drehenden Doppelwalzen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckumformen zu Kugeln durch Gesenkformen eines senkrecht zur Achse des vollzylindrischen Strangs abgetrennten Abschnitts erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des vollzylindrischen Strangs und/oder die formgebenden Werkzeuge auf eine Temperatur von 50 bis 250 °C, vorzugsweise von 70 bis 170 °C, gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckumformen zu Kugeln durch Gesenkformen zweier senkrecht zur Achse des vollzylindrischen Strangs abgetrennter Abschnitte und eines dazwischen befindlichen Zusatzkörpers erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzkörper beim Gesenkformen vollständig von der zu verarbeitenden Masse aus den beiden Abschnitten des vollzylindrischen Strangs umschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzkörper eine vernetzte oder pyrolysierte Kugel aus der gleichen Masse wie die beiden Abschnitte des vollzylindrischen Strangs ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24, 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abschnitte des vollzylindrischen Strangs, der Zusatzkörper und/oder die formgebenden Werkzeuge auf eine Temperatur von 50 bis 250 °C, vorzugsweise von 70 bis 170 °C, gebracht werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzten Grünlinge zur Verbesserung von Kugelform und Oberflächengüte vor der Pyrolyse mechanisch bearbeitet werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein bei Raumtemperatur und Normaldruck festes oder flüssiges, durch Additionspolymerisation oder Kondensationspolymerisation vernetzendes Siliconharz und die Füllstoffpulver eine siliciumhaltige Ferrolegierung, bevorzugt Ferrochrom-Silicium, und/oder ein/mehrere Metallsilicid(e), bevorzugt Chrom-, Molybdän- und/oder Eisensilicid(e), sowie Siliciumcarbid und/oder Siliciumnitrid mit einer mittleren Partikelgröße von jeweils unter 10 µm, bevorzugt unter 5 µm, sind.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzen der Kugeln unter einem Druck von mindestens 2 bar bei konstanter oder zeitlich gesteuerter Temperatur von maximal mindestens 100 °C und höchstens 400 °C, bevorzugt mindestens 200 °C und höchstens 300 °C, und ihre anschließende Pyrolyse in einer Stickstoffatmosphäre bei konstanter oder zeitlich gesteuerter Temperatur von maximal mindestens 1100 °C erfolgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass keramische Kugeln für drehende und lineare Wälzlager hergestellt werden.