In
Anbetracht dieses Standes der Technik war es daher eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, Grünlinge
für die
Herstellung von keramischen Formkörpern mit verbesserter Flexibilität und Elastizität bereitzustellen,
welche insbesondere durch Tiefzieh-Verfahren auf besonders vorteilhafte
Weise umgeformt und entsprechend der gewünschten Gestalt des angestrebten
keramischen Formkörpers
modelliert werden können.
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand auch darin, Grünlinge für die Herstellung von
keramischen Formkörpern
anzugeben, welche ihre flexiblen und elastischen Eigenschaften für einen
längeren
Zeitraum bewahren. Insbesondere sollte eine Veränderung des Eigenschaftsprofils
der erfindungsgemäßen Grünlinge durch
Migration und/oder Ausschwitzen von Komponenten, insbesondere des
Weichmachers, nach Möglichkeit
vermieden werden.
Es
war auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung
anzugeben, welche die Herstellung der vorstehend beschriebenen Grünlinge auf
möglichst
einfache Art und Weise, großtechnisch
und kostengünstig
und insbesondere ohne den Einsatz apparativ aufwendiger Vorrichtungen
und hoher Temperaturen ermöglicht.
Dabei sollte das Bindemittel der Zusammensetzung, insbesondere im
Vergleich mit den entsprechenden Homo-Acetalen sowie im Vergleich
mit Polyvinylalkoholen, eine deutlich verbesserte Dispergierwirkung
und Substratbenetzung, insbesondere für keramische Rohstoffe, aufweisen,
um auf diese Weise eine niedrigere Viskosität der Dispersion und eine auch
ohne die Viskosität
erhöhende
Zusätze
signifikant verbesserte Viskositätsstabilität (konstant
niedriges Viskositätsniveau)
der Zusammensetzung zu gewährleisten.
Der
vorliegenden Erfindung lag auch die Aufgabe zugrunde, eine Zusammensetzung
für die
Herstellung der erfindungsgemäßen Grünlinge anzugeben,
welche insbesondere die Herstellung von qualitativ hochwertigen,
dünnen
Grünlingen
sowie den daraus erhältlichen
keramischen Formteilen mit einer Dicke kleiner 1 mm erlaubt. Dabei
sollten die Grünlinge/Bauteile
vor allem bezüglich
der Blasen, Verunreinigungen, Porenbildung, Lunker, Inhomogenitäten im Grünling/keramischen
Formkörper
höchsten
Anforderunghen genügen.
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war auch darin zu erblicken,
eine Zusammensetzung für
die Herstellung der erfindungsgemäßen Grünlinge anzugeben, welche im
Vergleich mit herkömmlichen
Rezepturen bei gleicher Viskosität
einen höheren
Feststoffgehalt aufweist.
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sollten auch besonders
vorteilhafte Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und sowie
der daraus erhältlichen
Grünlinge aufgezeigt
werden.
Gelöst werden
diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die jedoch
aus den hierin diskutierten Zusammenhängen ohne weiteres ableitbar
oder erschließbar
sind, durch eine Zusammensetzung für die Herstellung von keramischen
Formkörpern
mit allen Merkmalen des vorliegenden Patentanspruchs 1. Zweckmäßige Abwandlungen
dieser Zusammensetzung werden in den auf Anspruch 1 rückbezogenen
Unteransprüchen
unter Schutz gestellt. Weiterhin werden die aus der Zusammensetzung
erhältlichen
Grünlinge, Verfahren
zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung beansprucht.
Dadurch,
dass man eine Zusammensetzung für
die Herstellung von keramischen Formkörpern bereitstellt, welche,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, die folgenden
Bestandteile enthält:
- (i) 20,0 bis 90,0 Gew.-% keramischen Rohstoff,
- (ii) 0,001 bis 60,0 Gew.-% Wasser,
- (iii) 0,1 bis 30,0 Gew.-% mindestens eines Polyvinylacetals,
welches durch Umsetzung mindestens eines Polymers (A) mit mindestens
einer Verbindung (B) erhältlich
ist,
wobei das Polymer (A) - a.) 1,0
bis 99,9 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (1) worin
R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet,
- b.) 0 bis 99,0 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (2) worin
R2 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit
1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt,
- c.) 0 bis 70,0 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (3) worin
R3, R4, R5 und R6, jeweils
unabhängig
voneinander Reste mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1 bis
500 g/mol sind,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht
des Polymers (A) enthält,
wobei
die Verbindung (B) der Formel (4) genügt, worin
R7 und R8 jeweils
unabhängig
voneinander Wasserstoff, COOH, eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen
oder eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen
sind,
und wobei das Polyvinylacetal bezogen auf die Gesamtzahl
an Struktureinheiten der Formel (1) im Polymer (A) zwischen 65,0
und 99,0 mol-% Struktureinheiten der Formel (1) enthält,
gelingt
es auf nicht ohne weiteres vorhersehbare Weise, eine Zusammensetzung
für die
Herstellung von Grünlingen
mit verbesserter Elastizität
und Flexibilität
bereitzustellen.
Darüber hinaus
zeichnet sich die erfindungsgemäße Zusammensetzung
durch eine Reihe weiterer Vorteile aus. Hierzu gehören u. a.:
- – Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
enthält
mit dem Polyvinylacetal ein Bindemittel, welches insbesondere im
Vergleich mit den entsprechenden Homo-Acetalen sowie im Vergleich
mit Polyvinylalkoholen, eine deutlich verbesserte Dispergierwirkung
und Substratbenetzung, insbesondere für keramische Rohstoffe, aufweist
und auf diese Weise eine niedrigere Lösungsviskosität und eine
auch ohne die Viskosität
erhöhende
Zusätze
signifikant verbesserte Viskositätsstabilität (konstant
niedriges Viskositätsniveau) der
Zusammensetzung gewährleistet.
- – Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
weist im Vergleich mit herkömmlichen
Rezepturen bei gleicher Viskosität
einen höheren
Feststoffgehalt auf.
- – Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
erlaubt die Herstellung von flexiblen und elastischen Grünlingen
auf einfache Art und Weise, großtechnisch
und kostengünstig.
Der Einsatz von apparativ aufwendigen Vorrichtungen und hohen Temperaturen,
insbesondere größer 1350 °C ist dabei
nicht erforderlich.
- – Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
ermöglicht
die Herstellung von hochqualitativen, dünnen Grünling-Folien, welche vorzugsweise
Dicken kleiner 1 mm, zweckmäßigerweise
kleiner 500 μm,
bevorzugt kleiner 100 μm,
besonders bevorzugt kleiner 50 μm,
insbesondere im Bereeich von 1 bis 20 μm, aufweisen.
- – Die
aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
erhältlichen
Grünlinge
weisen eine verbesserte Qualität
auf und zeichnen sich im Vergleich mit herkömmlichen Grünlingen insbesondere durch
weniger Blasen, Verunreinigungen, Porenbildungen, Lunker und/oder
Inhomogenitäten
im Grünling
aus.
- – Die
aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
erhältlichen
Grünlinge
können
aufgrund ihrer hervorragenden Flexibilität und Elastizität insbesondere
durch Tiefzieh-Verfahren auf besonders vorteilhafte Weise umgeformt
und entsprechend der gewünschten
Gestalt des angestrebten keramischen Formkörpers gestaltet werden. Eine
Rissbildung tritt dabei nicht auf.
- – Die
aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
erhältlichen
Grünlinge
bewahren ihre flexiblen und elastischen Eigenschaften für einen
längeren
Zeitraum. Eine (nachteilige) Veränderung
ihres Eigenschaftsprofils, insbesondere durch Migration und/oder
Ausschwitzen von Komponenten, ist nicht zu beobachten.
- – Die
aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
erhältlichen
Grünlinge
eignen sich insbesondere zur Herstellung dünnwandiger, qualitiv hochwertiger,
großflächiger 3D-Strukturen,
wie beispielsweise Waschbecken, Duschwannen und andere Sanitärkeramiken.
Auf diese Weise werden Keramikbauteile zugänglich, die ein sehr geringes
Gewicht bei gleichzeitig großer
mechanischer Stabilität
aufweisen und darüber hinaus
auf einfache An und Weise gereinigt werden können.
Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung für die Herstellung
von keramischen Formkörpern,
welche, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung,
die folgenden Bestandteile enthält:
- (i) 20,0 bis 90,0 Gew.-%, vorzugsweise 30,0
bis 80,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise
40,0 bis 70,0 Gew.-%, bevorzugt 40,0 bis 60,0 Gew.-%, insbesondere
45,0 bis 60,0 Gew.-%, keramischen Rohstoff,
- (ii) 0,001 bis 60,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 50,0 Gew.-%,
zweckmäßigerweise
1,0 bis 40,0 Gew.-%, bevorzugt 5,0 bis 40,0 Gew.-%, insbesondere
20,0 bis 40,0 Gew.-%, Wasser,
- (iii) 0,1 bis 30,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise 0,5 bis 20,0 Gew.-%,
bevorzugt 1,0 bis 20,0 Gew.-%, insbesondere 1,0 bis 10,0 Gew.-%,
mindestens eines Polyvinylacetals.
Keramische
Rohstoffe sind dem Fachmann bestens bekannt und umfassen insbesondere
Metalloxide, Metallcarbide, Metallsilikate und/oder Metallnitride,
vorzugsweise Metalloxide, Metallcarbide und/oder Metallnitride,
wobei Metalle in diesem Zusammenhang alle Elemente des Periodensystems
mit einer Elektronegativität
kleiner 2,1, insbesondere Aluminium, Silizium, Zirkonium und/oder
Titan, bezeichnen.
Zu
den erfindungsgemäß ganz besonders
geeigneten keramischen Rohstoffen gehören Tonmineralien, insbesondere
Ton und/oder Kaolin, bevorzugt Kaolinit [Al2(OH)4(Si2O5)
oder Al2O3·2SiO2·2H2O] und/oder Illit [K0,7Al2(OH)2(Si3,3Al0,7O10)], Magerungsmittel zur Minderung der Schwindung
bei Trocknung und Brand (insbesondere Quarz, Sand, gemahlener gebrannter
Ton = Schamotte), Flussmittel zur Senkung der Sinter-Temperatur
(insbesondere Feldspat) und gegebenenfalls Färbungsmittel (Metalloxide,
s. beispielsweise Römpp Lexikon
Chemie – Version
2.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1999 – Stichwort „keramische
Pigmente"). Diese
werden vorzugsweise in folgender Zusammensetzung eingesetzt:
- (i) 30,0 bis 70,0 Gew.-% Ton und/oder Kaolinit,
- (ii) 20,0 bis 60,0 Gew.-% Flussmittel
- (iii) 10,0 bis 40,0 Gew.-% Magerungsmittel, insbesondere Quarz,
wobei
sich die angegebenen Mengenangaben auf die Gesamtmenge an keramischen
Rohstoff beziehen und vorzugsweise zu 100,0 Gew.-% summieren.
Für weitere
Details zu den erfindungsgemäß einsetzbaren
keramischen Rohstoffen wird auf die gängige Fachliteratur, insbesondere
auf die folgenden Druckschriften verwiesen, auf deren Offenbarung
hiermit explizit bezug genommen wird:
- – Reh (Hrsg.), "Keramiker Jahrbuch
1998", Bauverlag,
Wiesbaden, 1997
- – Adv.
Mater. 4 (1992), 73–81
Das
Polyvinylacetal ist erfindungsgemäß durch Umsetzung mindestens
eines Polymers (A) mit mindestens einer Verbindung (B) erhältlich.
Das
Polymer (A) enthält
jeweils bezogen auf sein Gesamtgewicht
- a.)
1,0 bis 99,9 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (1)
- b.) 0 bis 99,0 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (2)
- c.) 0 bis 70,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 70,0 Gew.-%, Struktureinheiten
der Formel (3)
Dabei
sind die jeweiligen Struktureinheiten natürlich voneinander verschieden,
insbesondere umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Struktureinheit
der Formel (3) nicht die Struktureinheiten der Formel (1) oder (2).
Der
Rest R1 stellt jeweils unabhängig voneinander
Wasserstoff oder Methyl, vorzugsweise Wasserstoff, dar.
Der
Rest R2 kennzeichnet Wasserstoff oder einen
Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Alkylrest
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, zweckmäßigerweise eine Methyl-, Ethyl-,
n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, sec-Butyl-, tert-Butyl-, n-Pentyl- oder
eine n-Hexylgruppe, vorteilhafterweise eine Methyl- oder eine Ethylgruppe,
insbesondere eine Methylgruppe.
Die
Reste R3, R4, R5 und R6 sind jeweils
unabhängig
voneinander Reste mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1 bis
500 g/mol, zweckmäßigerweise
Wasserstoff, ein gegebenenfalls verzweigter, aliphatischer oder
cycloaliphatischer Rest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls
eine oder mehrere Carbonsäure-,
Carbonsäureanhydrid-,
Carbonsäureester-,
Carbonsäureamid- und/oder Sulfonsäuregruppen
enthalten kann.
Besonders
bevorzugte Struktureinheiten der Formel (3) leiten sich von geradkettigen
oder verzweigten Olefinen mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, (Meth)acrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid,
Fumarsäure, Itaconsäure, (Meth)acrylamiden
und/oder Ethylensulfonsäure
ab. Dabei haben sich Olefine, insbesondere solche mit einer endständigen C-C-Doppelbindung,
die vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen, insbesondere
Ethylen als ganz besonders günstig
erwiesen. Weiterhin führen
auch Struktureinheiten (3), die sich von Acrylamidopropenylsulfonsäure (AMPS)
ableiten, erfindungsgemäß zu ganz
besonders vorteilhaften Ergebnissen.
Die
Gesamtanzahl an Struktureinheiten der Formel (2) ist vorzugsweise
im Bereich von 0,1 bis 40 mol-%, zweckmäßigerweise im Bereich von 0,5
bis 25,0 mol-%, insbesondere im Bereich von 1,0 bis 15,0 mol-%,
jeweils bezogen auf die Gesamtanzahl an Struktureinheiten der Formel
(1) und (2). Dabei wird gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein Polymer (A) einsetzt, welches bezogen
auf die Gesamtanzahl an Struktureinheiten der Formel (1) und (2)
1,0 bis 2,0 mol-% Struktureinheiten der Formel (2) enthält. Gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Polymer (A) einsetzt, welches
bezogen auf die Gesamtanzahl an Struktureinheiten der Formel (1)
und (2) 3,0 bis 7,0 mol-% Struktureinheiten der Formel (2) enthält. Gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird ein Polymer (A) einsetzt, welches bezogen
auf die Gesamtanzahl an Struktureinheiten der Formel (1) und (2)
10,0 bis 15,0 mol-% Struktureinheiten der Formel (2) enthält.
Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung enthält das
Polymer (A), jeweils bezogen auf sein Gesamtgewicht, > 50,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise > 60,0 Gew.-%, vorteilhafterweise > 70,0 Gew.-%, insbesondere > 80,0 Gew.-% an Struktureinheiten
der Formel (1) und/oder (2). Besonders vorteilhafte Ergebnisse können dabei
mit Polymeren (A) erzielt werden, die, jeweils bezogen auf ihr Gesamtgewicht, > 85,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise > 90,0 Gew.-%, vorteilhafterweise > 95,0 Gew.-%, insbesondere > 99,0 Gew.-% an Struktureinheiten
der Formel (1) und/oder (2) enthalten.
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Polymer (A) einen syndiotaktischen,
isotaktischen und/oder ataktischen Kettenaufbau besitzen. Weiterhin
kann es sowohl als random- als auch als Blockcopolymer vorliegen.
Die
Viskosität
des Polymers (A) ist erfindungsgemäß von untergeordneter Bedeutung,
prinzipiell können
sowohl niedermolekulare als auch hochmolekulare Polymere (A) eingesetzt
werden. Dennoch hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung
als ganz besonders günstig
erwiesen, dass das Polymer (A) eine Viskosität im Bereich von 1 bis 70 mPas,
vorzugsweise im Bereich von 2 bis 40 mPas, insbesondere im Bereich von
3 bis 30 mPas, aufweist (gemessen als 4 Gew.-%-ige wässrige Lösung nach
Höppler
bei 20 °C,
DIN 53015).
Die
Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden
Polymere (A) kann auf an sich bekannte Weise in einem zweistufigem
Verfahren erfolgen. In einem ersten Schritt wird der entsprechende
Vinylester in einem geeigneten Lösungsmittel,
in der Regel Wasser oder ein Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Propanol und/oder
Butanol, unter Verwendung eines geeigneten Radikalstarters, radikalisch
polymerisiert. Wird die Polymerisation in der Gegenwart radikalisch
copolymerisierbarer Monomere durchgeführt, so erhält man die entsprechenden Vinylester-Copolymere.
Das
Vinylester(co)polymer wird dann in einem zweiten Schritt, üblicherweise
durch Umesterung mit Methanol, verseift, wobei man den Verseifungsgrad
auf an sich bekannte Weise, beispielsweise durch Variation der Katalysatorkonzentration,
der Reaktionstemperatur und/oder der Reaktionszeit, gezielt einstellen
kann. Für
weitere Details wird auf die gängige
Fachliteratur, insbesondere auf Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,
Fifth Edition on CD-Rom Wiley-VCH, 1997, Keyword: Poly(Vinyl Acetals)
und die dort angegebenen Literaturstellen verwiesen.
Die
Verbindung (B) besitzt erfindungsgemäß die Formel (4)
Die
Reste R7 und R8 sind
jeweils unabhängig
voneinander Wasserstoff, COOH, eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen
oder eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen. Dabei können diese
Alkyl- und Arylreste mit einer oder mehreren Carboxyl-, Hydroxyl-,
Sulfonsäuregruppen
und/oder Halogenatomen, wie Fluor, Chlor, Brom, Iod, substituiert
sein. Zu den bevorzugten Verbindungen (B) gehören Formaldehyd, Acetaldehyd,
Propionaldehyd, n-Butyraldehyd, iso-Butyraldehyd, 2-Ethoxybutyraldehyd,
Paraldehyd, 1,3,5-Trioxan, Capronaldehyd, 2-Ethylhexanal, Pelargonaldehyd,
3,5,5-Trimethylhexanal, 2-Formylbenzoesulfonsäure, Aceton, Ethylmethylketon,
Butylethylketon und/oder Ethylhexylketon. Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
wird Glyoxylsäure
HCO-COOH als Verbindung (B) verwendet.
Erfindungsgemäß hat sich
der Einsatz von Aldehyden, d. h. von Verbindungen der Formel (4)
mit R7 = Wasserstoff und R8 =
Wasserstoff, eine Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- oder eine iso-Propylgruppe,
vorzugsweise von Formaldehyd und/oder n-Butyraldehyd, insbesondere von n-Butyraldehyd,
ganz besonders bewährt.
Im
Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird die Umsetzung des mindestens einen Polymers (A) mit
der mindestens einen Verbindung (B) in Gegenwart von mindestens
einer Hydroxyverbindung (C) durchgeführt. Dabei ist der Einsatz
von Mischungen aus Polymer (A) und Hydroxyverbindung (C) besonders
günstig,
die
- A.) 50,0 bis 99,99 Gewichtsteilen mindestens
eines Polymers (A)
und
- B.) 0,01 bis 50,0 Gewichtsteilen mindestens einer Hydroxyverbindung
(C) enthalten, wobei die Summe der Gewichtsteile aus A.) und B.)
vorzugsweise 100 Gewichtsteile ergibt.
Die
Hydroxyverbindung (C) genügt
gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Formel (5)
Der
Rest R9 bezeichnet Wasserstoff oder einen
Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise eine Methyl-,
Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, sec-Butyl-, tert-Butyl-, n-Pentyl-
oder eine n-Hexylgruppe, insbesondere eine Methylgruppe. Gemäß einer
ganz besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung steht der Rest R9 für Wasserstoff.
Dabei
können
die Reste R9 jeweils unabhängig voneinander
gewählt
werden, d. h. jede Wiederholungseinheit -CHR9-CH2-O- kann einen anderen Rest R9 aufweisen.
Folglich umfasst die vorstehende Definition der Hydroxyverbindung
(C) sowohl Polyethylenglykol(monoether) und Polypropylenglykol(monoether)
als auch Polyethylenglykol-co-propylenglykol(monoether). Letztere
können
sowohl einen statistischen als auch einen blockartigen Aufbau besitzen.
Der
Rest R10 kennzeichnet Wasserstoff oder einen
Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise eine Methyl-,
Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, sec-Butyl-, tert-Butyl-, n-Pentyl-,
n-Hexyl-, n-Heptyl-, n-Octyl-, n-Nonyl- oder eine n-Decylgruppe, insbesondere
eine Methylgruppe. Gemäß einer
ganz besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt der Rest R10 Wasserstoff
dar.
n
ist eine Zahl größer gleich
2, vorzugsweise eine Zahl im Bereich von 2 bis 1000, zweckmäßigerweise im
Bereich von 3 bis 300 vorteilhafterweise im Bereich von 3 und 25,
besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 10, insbesondere im Bereich
von 4 bis 6. Weiterhin können
besonders günstige
Ergebnisse erzielt werden, wenn n eine Zahl im Bereich von 10 bis
20, insbesondere im Bereich von 12 bis 15 ist.
Die
Struktur der Polyvinylacetale gemäß dieser besonders bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist zum derzeitigen Zeitpunkt noch nicht
vollständig
geklärt.
Dennoch deuten die derzeitigen Ergebnisse darauf hin, dass die Hydroxyverbindung
(C) kovalent an das Polymer gebunden ist, da es sich – im Gegensatz
zu herkömmlichen
Weichmachern – nicht
mehr aus dem Polymer, beispielsweise mittels einer Extraktion (z.
B. durch Soxhlet-Extraktion), isolieren lässt. Es versteht sich jedoch
von selbst, dass die Lehre der vorliegenden Erfindung nicht auf
diese Interpretation beschränkt
ist.
Im
Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist Polyvinylacetal durch Umsetzung mindestens eines Polymers
(A) mit mindestens einer Verbindung (B) und mit mindestens einem
Monosaccharid, mindestens einem Oligosaccharid, mindestens einem
Polysaccharid oder einer Mischung aus mindestens zwei dieser Komponenten
erhältlich,
wobei das Monosaccharid, das Oligosaccharid, das Polysaccharid bzw.
die Mischung, jeweils bezogen auf sein bzw. ihr Gesamtgewicht, mindestens
20 Gew.-% Glucose und/oder Glucoseeinheiten enthält.
Die
Begriffe Monosaccharide, Oligosaccharide und Polysaccharide sind
aus der Fachliteratur bestens bekannt. Wertvolle Hinweise kann der
Fachmann insbesondere dem Lehrbuch H. Beyer Lehrbuch der Organischen
Chemie Beyer, Walter – 22. überarbeitete
und aktualisierte Auflage; von W. Walter; Stuttgart; Hirzel 1991 – Kapitel
4 Kohlenhydrate S. 425–468
entnehmen, auf dessen Offenbarung hiermit explizit bezug genommen
wird.
Monosaccharide
bezeichnen im Sinne der vorliegenden Erfindung einfache, vorzugsweise
reduzierende, Zucker, welche vorzugsweise der Summenformel CnH2nOn genügen, wobei
n vorzugsweise eine ganze Zahl im Bereich von 3 bis 6, zweckmäßigerweise
im Bereich von 4 bis 6, bevorzugt 5 oder 6, insbesondere 6, ist.
Sie weisen vorzugsweise eine unverzweigte Kohlenstoffkette auf.
Weiterhin umfassen die Monosaccharide auch die zahlreichen natürlichen
Zucker, in denen Wasserstoff und Sauerstoff nicht im Verhältnis des
Wassers auftreten.
Erfindungsgemäß umfasst
der Begriff „Monosaccharide" sowohl Aldehydzucker,
die sogenannten Aldosen, als auch Ketozucker, die sogenannten Ketosen,
wobei Aldosen erfindungsgemäß ganz besonders
bevorzugt eingesetzt werden.
Die
Monosaccharide können
prinzipiell sowohl die D-Konfiguration als auch die L-Konfiguration
aufweisen. Dennoch haben sich Monosaccharide der D-Reihe für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung ganz besonders bewährt.
Erfindungsgemäß besonders
geeignete Monosaccharide umfassen u. a. die folgenden Aldosen:
D-Glycerinaldehyd,
L-Glycerinaldehyd, D-Erythrose, L-Erythrose, D-Threose, L-Threose, D-Ribose,
L-Ribose, D-Arabinose, L-Arabinose, D-Xylose, L-Xylose, D-Lyxose,
L-Lyxose, D-Allose, L-Allose, D-Altrose, L-Altrose, D-Glucose, L-Glucose, D-Mannose,
L-Mannose, D-Gulose, L-Gulose, D-Idose, L-Idose, D-Galactose, L-Galactose,
D-Talose und L-Talose
sowie die folgenden Hexosen:
1,3-Dihydroxyaceton,
D-Erythrulose, L-Erythrulose, D-Ribulose, L-Ribulose, D-Xylulose, L-Xylulose,
D-Psicose, L-Psicose, D-Fructose, L-Fructose, D-Sorbose, L-Sorbose,
D-Tagatose und L-Tagatose.
Dabei
hat sich der Einsatz von D-Glucose und/oder L-Glucose als ganz besonders
günstig
erwiesen.
Oligosaccharide
bezeichnen im Sinne der vorliegenden Erfindung Verbindungen, welche
durch acetalartige Verknüpfung
von 2 bis 6 Monosacchariden, vorzugsweise den vorstehend genannten
Verbindungen, erhältlich
sind. Sie umfassen daher Disaccharide, Trisaccharide, Tetrasaccharide,
Pentasaccharide und Hexasaccharide. Dabei können die einzelnen Monosaccharide
sowohl über
die a-Form als auch über die
b-Form miteinander verknüpft
sein.
Erfindungsgemäß ganz besonders
geeignete Oligosaccharide umfassen u. a. die folgenden Disaccharide:
Rohrzucker
(Saccharose, b-D-Fructofuranosyl-a-D-glucopyranosid),
Milchzucker
(Lactose, 4-O-(a-D-Galactopyranosyl)-D-glucopyranose und/oder 4-O-(b-D-Galactopyranosyl)-D-glucopyranose),
Allolactose
(6-O-(a-D-Galactopyranosyl)-D-glucopyranose und/oder 6-O-(b-D-Galactopyranosyl)-D-glucopyranose),
Malzzucker
(Maltose, 4-O-(a-D-Glucopyranosyl)-D-glucopyranose und/oder 4-O-(b-D-Glucopyranosyl)-D-glucopyranose),
Trehalose
(a-D-Glucopyranosyl-a-D-glucopyranosid),
Cellobiose (4-O-(b-D-Glucopyranosyl)-D-glucopyranose),
Gentiobiose
(6-O-(b-D-Glucopyranosyl)-D-glucopyranose) und
Melibiose (6-O-(a-D-Galactopyranosyl)-D-glucopyranose)
sowie
die Trisaccharide Raffinose (6-O-(a-D-Galactopyranosyl)-a-D-glucopyranosyl-b-D-fructofuranosid)
und Maltotriose (vorzugsweise 4-O-(a-D-Glucopyranosyl)-4-O-(a-D-glucopyranosyl)-D-glucopyranose
und/oder 4-O-(b-D-Glucopyranosyl)-4-O-(b-D-glucopyranosyl)-D-glucopyranose).
Gemäß einer
ganz besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden Disaccharide, insbesondere Maltose,
Saccharose und/oder Lactose eingesetzt.
Polysaccharide
bezeichnen im Sinne der vorliegenden Erfindung Verbindungen, welche
durch acetalartige Verknüpfung
von mehr als 6 Monosacchariden, vorzugsweise den vorstehend genannten
Verbindungen, erhältlich
sind. Dabei können
die einzelnen Monosaccharide sowohl über die a-Form als auch über die b-Form
miteinander verknüpft
sein.
Zu
den erfindungsgemäß besonders
geeigneten Polysacchariden gehören
u. a. Stärke
(Amylum), Amylose, Amylopektin und Cellulose ((1®4)-b-D-Glucopyranan).
Stärke ist
das Assimilationsprodukt der grünen
Pflanzenzellen und besteht im wesentlichen aus ca. 20 Gew.-% Amylose
((1®4)-a-D-Glucopyranan;
100 bis 1400 Glucose-Einheiten innerhalb einer Kette) und ca. 80 Gew.-%
Amylopektin, welches, wie die Amylose, aus D-Glucose-Einheiten besteht,
die jedoch in buschartig verzweigten, kürzeren Ketten angeordnet sind,
die je 20 bis 25 Glucose-Einheiten enthalten. Die Verknüpfung innerhalb
der Amylopektin-Kette erfolgt a-(1,4)-glucosidisch, dagegen an den
Verzweigungsstellen a-(1,6)-glucosidisch.
Seine relative Molekülmasse
wird mit 200 000 g/mol bis 1 000 000 g/mol oder höher angegeben.
Cellulose
bildet als Gerüstsubstanz
den Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände und ist das am häufigsten
vorkommende Kohlenhydrat. Sie weist je nach Herkunft üblicherweise
ein Molekulargewicht größer 200
000 g/mol auf.
Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindungen können
auch Mischungen aus mindestens zwei der genannten Komponenten, insbesondere
Mischungen aus Monosacchariden und Oligosacchariden, Monosacchariden
und Polysacchariden, Oligosacchariden und Polysacchariden oder aus
Monosacchariden, Oligosacchariden und Polysacchariden, eingesetzt
werden.
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung enthält das Monosaccharid, das Oligosaccharid,
das Polysaccharid bzw. die Mischung, jeweils bezogen auf sein bzw.
ihr Gesamtgewicht, günstigerweise
mindestens 20,0 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise
mindestens 60,0 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70,0 Gew.-%, besonders
bevorzugt mindestens 80,0 Gew.-%,
insbesondere mindestens 90,0 Gew.-%, Glucose und/oder Glucoseeinheiten.
Die Art der Verknüpfung
der Glucoseeinheiten ist in diesem Zusammenhang prinzipiell unerheblich,
sie kann sowohl über
die a-Form als auch über
die b-Form erfolgen, obwohl sich eine a-glucosidische Verknüpfung erfinderungsgemäß ganz besonders
bewährt
hat.
Im
Rahmen einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird eine, vorzugsweise durch saure Katalyse, zumindest
teilweise hydrolysierte Stärke
eingesetzt. Diese weist, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, vorzugsweise
mehr als 70,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise
mehr als 80,0 Gew.-%, bevorzugt mehr als 90,0 Gew.-%, insbesondere
zwischen 91,0 und 98,0 Gew.-%, Glucose auf.
Die
Mengen an Monosaccharid, Oligosaccharid und/oder Polysaccharid können im
Rahmen der vorliegenden Erfindung prinzipiell beliebig gewählt werden.
Zweckmäßigerweise
werden zwischen 0,001 und 300 Gew.-Teile, vorzugsweise zwischen
0,01 und 150 Gew.-Teile, insbesondere zwischen 0,1 und 99 Gew.-Teile, Monosaccharid,
Oligosaccharid und/oder Polysaccharid, jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile
Polymer (A), eingesetzt.
Auch
die Art der Anbindung des Monosaccharids, Oligosaccharids und/oder
Polysaccharids ist zum derzeitigen Zeitpunkt noch nicht vollständig geklärt. Dennoch
deuten die derzeitigen Ergebnisse darauf hin, dass das Monosaccharid,
Oligosaccharid und/oder Polysaccharid kovalent an das Polymer chemisch
gebunden wird, da es sich – anders
als bei herkömmlichen
Blends – nicht
mehr aus dem Polymer, beispielsweise mittels einer Extraktion (z.
B. durch Soxhlet-Extraktion),
isolieren lässt.
Es versteht sich jedoch von selbst, dass die Lehre der vorliegenden
Erfindung nicht auf diese Interpretation beschränkt ist.
Das
erfindungsgemäß einzusetzende
Polyvinylacetal zeichnet sich dadurch aus, dass es bezogen auf die
Gesamtzahl an Struktureinheiten der Formel (1) im Polymer (A) zwischen
65 und 99 mol-%, vorzugsweise zwischen 70 und 90 mol-%, Struktureinheiten
der Formel (1) enthält.
Zu diesem Zweck werden die Anteile der Ausgangsverbindungen (A),
(B) und gegebenenfalls (C) vorzugsweise derart gewählt, dass
man pro mol Hydroxylgruppen, die das Polymer (A) und – falls
vorhanden – die
Hydroxyverbindung (B) in Summe enthalten, 0,0005 bis 0,35 mol, vorzugsweise
0,0005 bis 0,26 mol, der Verbindung (B) einsetzt.
Darüber hinaus
werden die Verbindungen (B) und (C) vorzugsweise in einem mol-Verhältnis Verbindung
(B)/Verbindung (C) von größer gleich
eins eingesetzt.
Die
Umsetzung der Ausgangsverbindungen (A), (B) sowie der gegebenenfalls
vorhandenen optionalen Komponenten (Hydroxyverbindung (C), Monosaccharid,
Oligosaccharid und/oder Polysaccharid) erfolgt vorzugsweise in mindestens
einem Lösungsmittel.
Ein in diesem Zusammenhang besonders zweckmäßiges Lösungsmittel ist Wasser.
Weiterhin
führt man
die Reaktion günstigerweise
in Gegenwart saurer Katalysatoren durch. Geeignete Säuren umfassen
sowohl organische Säuren,
wie beispielsweise Essigsäure
als auch mineralische Säuren, wie
Salzsäure,
Schwefelsäure
und/oder Salpetersäure,
wobei sich der Einsatz von Salzsäure,
Schwefelsäure und/oder
Salpetersäure
in der Technik besonders bewährt
hat. Die Durchführung
der Reaktion erfolgt vorzugsweise derart, dass man eine Mischung
aus den Komponenten (A) und (B) sowie gegebenenfalls (C), dem Monosaccharid,
Oligosaccharid und/oder Polysaccharid in wässeriger Lösung vorlegt und anschließend den
sauren Katalysator zutropft. Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat es sich auch als günstig erwiesen,
eine Mischung aus den Komponenten (A) und (B) in wässeriger
Lösung vorzulegen,
den sauren Katalysator in diese Lösung einzurühren und anschließend – falls
gewünscht – die Hydroxyverbindung
(C), das Monosaccharid, das Oligosaccharid und/oder das Polysaccharid
zuzugeben.
Die
Reaktionstemperatur kann man über
einen weiten Bereich variieren, aber häufig liegt die Temperatur im
Bereich von –20,0 °C bis 100,0 °C, vorzugsweise im
Bereich von 0,0 °C
bis 80,0 °C. Ähnliches
gilt für den
Druck bei der die Umsetzung vollzogen wird. So kann die Reaktion
sowohl bei Unterdruck als auch bei Überdruck stattfinden. Vorzugsweise
wird sie aber bei Normaldruck durchgeführt. Obwohl die Reaktion auch unter
Luft stattfinden kann, hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung
als günstig
erwiesen, die Umsetzung unter Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise unter Stickstoff
und/oder Argon, durchzuführen.
Alternative
Herstellungsweisen der erfindungsgemäßen Polymere sind dem Fachmann
offensichtlich. So ist es beispielsweise möglich, anstelle der Verbindung
(B) Verbindungen einsetzen, die unter den gewählten Reaktionsbedingungen
Verbindungen (B) freisetzen. Hierzu gehören u. a. cyclische Trimere
von Aldehyden sowie Acetale von Aldehyden oder Ketonen. Weiterhin
ist es selbstverständlich
auch möglich,
das Polymer (A) zunächst
durch Umsetzung mit einer entsprechenden Menge an Monosaccharid,
Oligosaccharid und/oder Polysaccharid teilweise zu acetalisieren
und dann das resultierende Polymer mit Verbindung (B) umzusetzen. Ferner
kann gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Polymer (A) zunächst durch Umsetzung mit einer
bestimmten Menge an Verbindung (B) teilweise acetalisiert werden, um
dann mindestens eine Hydroxyverbindung (C) zuzumischen und die resultierende
Mischung mit einer weiteren Menge an Verbindung (B) umzusetzen.
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das vorstehend beschriebene
Polyvinylacetal als Bindemittel für die wässrige Zusammensetzung eingesetzt,
d. h. es soll beim Abbinden, vorzugsweise durch physikalisches Trocknen,
den keramischen Rohstoff miteinander verbinden. Dabei kann es, obwohl
die vorstehend beschriebenen Polyvinylacetale als Bindemittel für erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
ganz besonders geeignet sind, im Einzelfall zweckmäßig sein,
weitere Co-Bindemittel einzusetzen, um beispielsweise die Dispergierung
des keramischen Rohstoffes weiter zu verbessern. Daher werden im
Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mindestens ein weiteres Co-Bindemittel verwendet. Geeignete Co-Bindemittel
umfassen insbesondere alle für
wässrige
Dispersionen bekannten Bindemittel, vorzugsweise organische Bindemittel,
insbesondere Polyvinylalkohole, Celluloseether, Gelatine, Polyvinylpyrrolidone,
Polyvinylsulfate, Polyacrylate, Polyacrylamide, Maleinsäure-Styrol-Copolymere
und andere wasserlösliche
Polymere. Erfindungsgemäß weisen
die Co-Bindemittel eine Wasserlöslichkeit
bei 20 °C
von mindestens 1,0 g Co-Bindemittel pro 100 g reines Wasser auf.
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden Co-Bindemittel mit einer Wasserlöslichkeit
kleiner 1,0 g Co-Bindemittel pro 100 g reines Wasser, insbesondere
Polyvinylacetat, Vinylacetatcopolymere, Methacrylatpolymere, Methacrylatcopolymere,
Acrylatpolymere, Acrylatcopolymere, Polystyrol, und/oder Styrolcopolymere,
eingesetzt.
Die
Mengen an Co-Bindemittel können
je nach Anwendung beliebig gewählt
werden. Dennoch hat es sich erfindungsgemäß als ganz besonders günstig erwiesen,
dass der Anteil aller Co-Bindemittel bezogen auf die Gesamtmasse
aller eingesetzten Bindemittel im Bereich von 0,1 bis 95,0 Gew.-%,
vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 80,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise
im Bereich von 0,1 bis 60,0 Gew.-%, insbesondere im Bereich von
0,1 bis <50,0 Gew.-%
ist. Ganz besonders vorteilhafte Ergebnisse können erzielt werden, wenn der
Anteil aller Co-Bindemittel bezogen auf die Gesamtmasse aller eingesetzten
Bindemittel im Bereich von 0,1 bis 40,0 Gew.-%, vorzugsweise im
Bereich von 0,1 bis 25,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise im Bereich von 0,1
bis 10,0 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 5,0 Gew.-%
ist.
Im
Rahmen einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist der Anteil aller Co-Bindemittel bezogen auf die Gesamtmasse
aller eingesetzten Bindemittel im Bereich von 50,0 bis 95,0 Gew.-%,
vorzugsweise im Bereich von 70,0 und 95,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise
im Bereich von 80,0 bis 95,0 Gew.-%, insbesondere im Bereich von
90,0 und 95,0 Gew.-%.
Im
Rahmen einer dritten besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung enthält die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
keine Co-Bindemittel.
Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
kann weiterhin übliche
Menge an sich bekannter Zusätze, wie
z.B. Oxidationsstabilisatoren, UV-Stabilisatoren, Farbstoffe, Füllstoffe,
Pigmente, Entschäumer,
Weichmacher, Verflüssiger,
Trocknungsverzögerer,
Trocknungsbeschleuniger und/oder Antihaftmittel enthalten. Im Rahmen
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
die Zusammensetzung jedoch keinen Weichmacher.
Weiterhin
kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung
neben Wasser ein oder mehrere Co-Lösungsmittel, vorzugsweise aliphatische
Alkohole, insbesondere Methanol, Ethanol und/oder Isopropanol, enthalten,
um die Mischbarkeit der Komponenten zu verbessern. Insbesondere
aus ökologischen
Gründen
ist jedoch der Gesamtgehalt an Co-Lösungsmitteln kleiner 50,0 Gew.-%,
vorzugsweise kleiner 25,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise kleiner 10,0 Gew.-%,
günstigerweise
kleiner 5,0 Gew.-%, insbesondere kleiner 1,0 Gew.-%. Eine erfindungsgemäß ganz besonders
bevorzugte Zusammensetzung ist Co-Lösungsmittel-frei.
Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
ist vorzugsweise zum Foliengießen
geeignet. Sie weist daher zweckmäßigerweise
eine Auslaufviskosität
im Bereich von 10 s bis 300 s, bevorzugt im Bereich von 15 s bis
200 s, jeweils gemessen nach Lehmann (DIN 53211) bei 20,0°C C unter
Verwendung eines Auslaufbechers mit einem Öffnungsdurchmesser von 6,3
mm, auf.
Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
erfolgt auf an sich bekannte Weise, vorzugsweise mechanisch (durch
Mahlen, mittels Ultraschall etc.).
Mögliche Einsatzgebiete
der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
sind dem Fachmann unmittelbar offensichtlich. Sie eignet sich insbesondere
für solche
Anwendungen, die für
wässrige
keramische Schlicker enthaltend konventionelle, wasserlösliche Bindemittel,
insbesondere für
Polyvinylalkohole, Celluloseether, Gelatine, Polyvinylpyrrolidone,
Polyvinylsulfate, Polyacrylate, Polyacrylamide und Maleinsäure-Styrol-Copolymere,
vorgezeichnet sind. Hierzu gehört
insbesondere die Herstellung von Grünlingen, welche für die Herstellung von
keramischen Formkörpern
verwendet werden können.
Dies erfolgt günstigerweise
durch einen zweistufigen Prozess. In einem ersten Schritt überführt man
die erfindungsgemäße Zusammensetzung
in eine Folie oder Platte, welche vorzugsweise eine Dicke im Bereich
von 10 μm
bis 100 mm, insbesondere im Bereich von 40 μm bis 15 mm, aufweist. Dies
kann prinzipiell auf jede an sich bekannte Weise erreicht werden,
wobei sich jedoch das Gießen,
Rakeln und/oder Strangpressen der Zusammensetzung, insbesondere
das Gießen,
für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung besonders bewährt haben.
Im
Rahmen einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung
durch Gießen
in eine Folie oder Platte überführt und
durch Trocknung vorverfestigt. Hierbei erfolgt die Trocknung günstigerweise
derart, dass die dabei erfolgende Volumenabnahme (Schwindung) rissfrei
erfolgt. Erfindungsgemäß besonders
geeignete Trocknungsverfahren umfassen die Freiluft-Trocknung auf
Regalen, die Verwendung von Schaukel-, Kammer- oder Tunneltrocknern,
welche günstigerweise
die Abwärme
kontinuierlich arbeitender Brennöfen
ausnutzen, sowie das Trocknen in Klimakammern unter Steuerung von
Temperatur und Luftfeuchte.
In
einem zweiten Schritt wird die Folie oder Platte durch einen oder
mehrere Formgebungsverfahren umgeformt und in die gewünschte Gestalt überführt. Dies
kann ebenfalls auf an sich bekannte Weise, beispielsweise durch
Kalt- oder Warmverformung, erfolgen, wobei eine Umformung durch
Walzen, Laminieren, Schneiden, Stanzen, Papierfaltverfahren und/oder
Tiefziehen, insbesondere durch Tiefziehen, der Folie oder Platte
in diesem Zusammenhang besonders günstig ist. Dabei erfolgt die
Auswahl der geeigneten Verfahrensparameter für die Umformung zweckmäßigerweise
entsprechend den Fließeigenschaften
der Folie oder Platte.
Die
vorstehend genannten Verfahren sind dem Fachmann bestens bekannt
und werden beispielsweise in Hans Georg Elias Makromoleküle Band
2: Technologie: Rohstoffe – industrielle
Synthesen – Anwendungen
Basel, Heidelberg, New York, Hüthig
und Wepf Verlag 1992, S. 400–401
und den an dieser Stelle genannten Literaturstellen ausführlich beschrieben.
Zum Tiefziehen als dem Formgebungsprozess, bei welchem man ausgehend
von planaren, ebenen, plattenförmigen
oder folienförmigen
Halbzeugen (analog zum Blech in der Metalltechnik oder der Folie
in der Polymertechnik) unter Verwendung einer Matrize mit Gegenhalter
mit oder ohne Stempel ein dünnwandiges
dreidimensionales Bauteil durch Pressen, Blasen oder Saugen herstellt,
kann der Fachmann dem Handbuch der Metalle (Metals Handbook, America
Seciety for Metals, 1985, S. 26.15 bis 26.17) weitere wertvolle
Hinweise entnehmen.
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Folie oder Platte vor dem Umformen
mit mindestens einem anderen Werkstoff, insbesondere Leichtbeton,
verbunden.
Die
erfindungsgemäß erhältlichen
Grünlinge
eignen sich insbesondere zur Herstellung von keramischen Formkörpern, welche
vorzugsweise durch keramisches Brennen der Grünlinge, vorzugsweise bei einer Temperatur
größer 500 °C, zweckmäßigerweise
größer 750 °C, günstigerweise
im Bereich von 900 °C
bis kleiner 3000 °C,
insbesondere im Bereich von 900 °C
bis 2500 °C,
erhalten werden. Dabei kann das keramische Brennen sowohl einstufig
als auch mehrstufig, beispielsweise bei verschiedenen Temperaturen,
erfolgen. Nach dem keramischen Brennen wird der keramische Formkörper günstigerweise
nachbehandelt und veredelt, vorzugsweise durch Aufbringen einer
schützenden
und/oder dekorativen Glasur, gegebenenfalls unter Verwendung keramischer
Pigmente. Poröse
keramische Formkörper
werden vorzugsweise durch Infiltration von Flüssigkeiten, wie Metallschmelzen
oder Polymerschmelzen, oder Epitaxie aus der Gasphase zu dichten Körpern gewandelt.
Die
auf diese Weise erhältlichen
keramischen Formkörper
zeichnen sich durch ein hervorragendes Eigenschaftsprofil, insbesondere
ein niedriges Gewicht bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität, aus und sind
daher ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Sie können gegebenenfalls
mittels Formen aus Gasbeton u.a. leichten, aber dimensionsstabilen
Materialien, wie Leichtbeton, gefüllt und damit weiter stabilisiert
werden und werden insbesondere in gewichtskritischen Anwendungsgebieten,
wie beispielsweise in der Raumfahrt, in Wohnmobilen und Flugzeugen
eingesetzt. Gegenüber
den dort hauptsächlich
verwendeten Kunststoff-Formkörpern
weisen die erfindungsgemäßen Keramikformkörper anaerobe
Oberflächen
auf, die nicht verschleißen
und leicht zu reinigen und desinfizieren sind.