DE1810075C

DE1810075C - Mahlscheibe

Info

Publication number: DE1810075C
Authority: DE
Inventors: Richard A. Holden Mass. Alliegro (V.StA.)
Original assignee: Norton Co., Worcester, Mass. (V.StA.)

Description

Die Erfindung betrifft eine Mahlscheibe oder -platte zur Zerkleinerung oder Zerfaserung von Feststoffen in Abschlämmungen, z. B. zum Mahlen von PapiersiofT.

Aus der USA.-Patentschrift 3 117 603 sind drehende Zerkleineiungsvorrichtungen bekannt, bei denen die Arbeitsflächen der gegeneinander gedrehten Platten aus Schieifmaterial wie Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Siliciumcarbid hergestellt sind. Dieses Schieitmaterial ist keramisch gebunden. Es zeigt jedoch, daß diese bekannten Mahlplatten infolge von Erosion an den Arbeitsflächen ungenügende Standzeit besitzen. Trotzdem sie für die in Aussicht genommenen Zwecke hervorragend geeignet erscheinen, konnten sie sich aus diesem Grund nicht in "größerem Umfange durchsetzen.

Es wurde nun gefunden, daß ein unerwünscht schneller Verschleiß oder eine Erosion der bekannten Mahlscheiben, z. B. für Papierstoff oder ähnliche Scheibenmühlen, vermieden werden kann, wenn Elemente aus selbstgebundenem Siliciumcarbidgranulat angewandt werden, in de\er. die Poren zwischen dem Siliciumcarbidkorn mit einem Tränkmittel wie Siliciummetall gefüllt sind. Das auf diese Weise erhaltene Material stellt also eine kontinuierliehe Grundphase aus Siliciumcarbid mit einer kontinuierlichen Phase eines Tränkmittels dar, welches sich innerhalb der Poren uer Gr .ndmasse erstreckt.

Die Verwendung von Silicium als Tränkmittel weist wegen ler geringen Dichte, ^cT vergleichbaren chemikalischen Eigenschaften und der Verschleißbeständigkeit besondere Vorteile auf.

Die erfinduMgsgemäßen Mahlelemente stellen relativ zueinander drehbare Elemente mit Fasen und Nuten an den Arbeitsflächen dar, wobei der Arbeitsschlitz auf einige tausendstel Zoll, entsprechend der LSA.-Patentschrift 3 117 603, eingestellt werder· kann.

Die Mahlelemente können hergestellt werden durch Schlickerguß, durch Gießen einer pastösen Masse oder durch Trockenpressen. Nach dem Formen wird der grüne, ungebrannte Formling getrocknet und kann dann gebrannt werden, wobei er gleichzeitig imprägniert wird. Die erforderliche Menge an Tränkmittel in pulverförmiger oder körniger Form wird an der Rückseite des Formlinge angeordnet, also an der Gegenseite der Fasen und Nuten in ausreichender Menge, daß die Poren der Siliciunicarbidgrundmasse gefüllt werden können. Diese Menge schwankt erfindungsgemäß zwischen 15 und TO Volumprozent der untereinander verbundenen Poren Der Körper wird nun in einer Atmosphäre erhitzt, die gegenüber Siliciumcarbid und dem Imprägniermittel inert ist, z. B. Stickstoff, Kohlenoxid oder Kohlendioxid, und zwar bis zum Schmelzpunkt des Imprägniermittels oder darüber. Für Silicium ist eine Temperatur von über 2150' C erforderlich, um das Siliciumcarbid zu benetzen. Der Körper wird bei dieser Temperatur 15 bis 25 Minuten bzw. ausreichend lang für eine vollständige Imprägnierung gehalten.

Beim Brennen wird zweierlei erreicht. So erfolgt einerseits eine Verbindung des Siliciumcarbidkoriies zu einer kontinuierlichen Grundmasse durch Rekristallisation, wobei die groben Kristalle auf Kosten lter freien Kristalle wachsen; dabei kommt es zu Cfii-r Zunahme der Porenweite. Andererseits werden heim Schmelzen des Siliciums die Poren gefüllt, denn die Oberflächenspannung wird zu einer' Benetzung des Siliciumcarbides weitgehend herabgesetzt, so daß es durch Kapillarwirkung in die poröse Masse eindringen kann. Überschüssiges Silicium kann nach dem Abkühlen z. B. durch Abstrahlen entfernt werden.

Trotzdem Silicium al< Imprägniermittel bevorzugt wird, kann man auch andere Substanzen wie die Silicide von Molybdän, Tantal, Wolfram oder Niob anwenden. Im allgemeinen reicht eine Brenntemperatur von 220Ü^:' C, nur bei Tantaldisilicid muß eine Temperatur von 2400" C eingehalten werden.

Es ist auch möglich, den Formkörper aus Siliciumcarbid auszuformen und zu brennen, worauf er mit einem organischen Material imprägniert wird. Dieses bewirkt nach dem Erhitzen eine KohlenstofTabscheidung in den Poren, woraufhin der so behandelte Formkörper Silicium ausgesetzt wird, um den Kohlenstoff und das Silicium zu Siliciumcarbid zu binden.

Ein derartiges Verfahren ist in der USA.-Patentschrift 3 205 043 beschrieben. Bei diesem Produkt handelt es sich um einen selbstgebundenen Siliciumcarbidkörper, der durch Rekristallisation eine kontinuierliche Grundmasse aus Siliciumcarbid bildet, dessen Poren mit Siliciumcarbid gefüllt sind.

Die erfindungsgemäße Mahlscheibe wird an Hand der Figuren noch näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfinclungsgemäße Mahlscheibe;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt nach 2-2 der Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Mahlscheibe besteht aus einem Ring 11 aus Siliciumcarbid, getränkt mit metallischem Silicium. Die Arbeitsfläche der Platte ist mit Nuten 12 und Fasen 13 versehen, die bei der Zerkleinerung mit komplementären Nuten und Fasen einer ähnlichen Platte zusammenwirken.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mahlplatte geht man vorzugsweise wie folgt vor:

50 Gewichtsteile Siliciumcarbid, Körnung 3 bis 4 μ, 50 Gewichtsteile Siliciumcarbid, Körnung 0,063 bis 0,173 mm.

0,1 Gewichtsteil Natriumsilicat und 16 Gewichtsteile Wasser werden angemacht und zur Ausformung die Masse in eine Gipsform mit den gewünschten Fasen und Nuten einer Platte im Sinne der Fig. 1 eingegossen, der Formling aus der Form gewonnen, bei If)O" C 12 Stunden getrocknet, an der Rückseite des Formlings etwa 40 Gewichtsprozent Siliciumgranulat, bezogen auf das Gewicht des Formlings, angeordnet und das ganze in Stickstoff oder Kohlendioxid bei 2200 ' C 20 Minuten gebrannt und dann abgekühlt

Ähnliche Massen wurden mit gröberem Korn (<; 3,46 bzw. < 1,66 mm) hergestellt.

Die fertigen Elemente hatten eine Dichte von 2,°5 bis 3,1 g/cm·¹, Porosität 0 bis 2¹Vi), Wasserperrneabilität Ο"/», Elastizitätsmodul 2K,1 -35,2· IO» kg^;mm^J.

Das erfindungsgemäße Verfahren laßt sich nicht nur auf Körper mit einer Porosität bis 2⁰Ia, sondern auch bis zu 5ⁿ/o anwenden.

Die erfmclungsgemäßen Mahlscheibcn eignen sich besonders zur Zerfaserung von pflanzlichen Stoffen. Sie bestehen aus einer Sili:;iumcarbid-Grundmasse mit einer Porosität von etwa 15 bis 3O°/o. Die Poren der Grundmasse sind weitgehend mit einem Tränkmittel gefüllt, nämlich zumindest zu etwa 95%, so

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daß ein im wesentlichen dichter Körper hoher Verschleißfertigkeit vorliegt.

Claims

Patentansprüche:

1. Mahlscheibe zur Zerkleinerung von pflanzliehen Stoffen in Form einer Mahlplatte mit Fasen und Nuten auf der Basis von Siliciumcarbid, gekennzeichnet durch eine kontinuierliche Grundmasse aus Siliciumcarbid mit einer Porosität zwischen etwa 15 und 3O°/o, wobei diese Poren weitgehend mit Silicium, Siliciumcarbid oder einem Silicid von Molybdän, Tantal. Wolfram oder Niob gefüllt sind.

2. Mahlscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren der Grundmasse bis zumindest 95 °/o gefüllt sind.

3. Verfahren zur Herstellung der Mahlplatten

nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einem Granulat von Siliciumcarbid einen Körper formt, diesen zusammen mit Silicium oder einem Silicid von Molybdän. Tantal, Wolfram oder Niob auf zumindest den Schmelzpunkt des angewandten Silicids oder von Silicium erhitzt und in üblicher Weise abkühlt.

4. Verfahren zur Herstellung einer Mahlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einem Granulat von Siliciumcarbid einen Körper formt, ihn brennt, mit einem organischen Material imprägniert, den so behandelten Körper zur Abscheidung von Kohlenstoff in den Poren der Grundmasse erhitzt und anschließend mit Silicium zur Bindung des Kohlenstoffes 7U Süiciumcarbir behandelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen