DE202016009069U1

DE202016009069U1 - Fertigungslinie und gesinterter Artikel

Info

Publication number: DE202016009069U1
Application number: DE202016009069.1U
Authority: DE
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2022-01-24
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: SG10202102922UA; CN107848892A; CN113199611A; CN113263605B; JP2018526308A; KR102609809B1; JP2021104925A; TWI740566B; US11629915B2; AU2016285962A1; CN113510830A; CN113370365A; CN113370366B; BR112017028526A2; JP7029559B2; US11768032B2; EP4015485A2; MX2018000125A; KR20180021826A; TW202108330A

Abstract

Fertigungslinie, umfassend:
ein Band, das einen grünen Abschnitt davon umfasst, der Körner eines anorganischen Materials, das durch ein organisches Bindemittel gebunden ist, umfasst; und
ein Ofen, umfassend:
eine Führung, die einen Durchgang definiert, wobei der Durchgang eine Binder-Abbrennstelle und eine Sinterstelle umfasst, und
eine Wärmequelle, die eine Temperatur von mindestens dreihundert Grad Celsius in der Sinterstelle des Durchgangs erreicht;
wobei die Binder-Abbrennstelle das organische Bindemittel aus dem grünen Abschnitt verkohlt oder verbrennt, um einen ungebundenen Bandabschnitt zu bilden, der noch nicht gesintert ist, aber verkohlt ist oder kein Bindemittel aufweist;
wobei die Sinterstelle das anorganische Material zumindest teilweise sintert, um einen zumindest teilweise gesinterten Bandabschnitt zu bilden; und
wobei der ungebundene Abschnitt physisch verbunden und angrenzend dazu das Gewicht des Bandes stützt.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119 der vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 62/185,950 , eingereicht am 29. Juni 2015, auf deren Inhalt vertraut wird, und die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich im Allgemeinen auf das Sintern von Grünband, beispielweise Grünband umfassend polykristalline Keramikkörner, die in einem organischen Bindemittel gebunden sind, sowie auf gesinterte Artikel, wie beispielsweise Keramikplatten oder Bänder, die dadurch hergestellt wurden.
Artikel wie dünne Bleche, Bänder oder Streifen aus Keramik haben viele potenzielle Verwendungen, und dienen beispielsweise als Wellenleiter, wenn die Keramik lichtdurchlässig ist, bzw. dienen als Substrate, die beschichtet oder laminiert sein können, und die in Batterien und andere Komponenten integriert sind, oder umfassen andere Anwendungen. Solche Artikel können hergestellt werden, indem große Barren des gesinterten Materials geformt werden, Splitter oder Platten aus dem Material geschnitten werden, und die entsprechenden Artikel in einer gewünschten Form und Oberflächenqualität poliert werden. Das Polieren hilft bei der Beseitigung von Fehlern oder Defekten auf den Oberflächen der Artikel, ist aber zeit- und ressourcenaufwendig.
Solche Artikel können auch durch Bandgießen, Gelgießen oder andere Verfahren hergestellt werden, die das Sintern von Grünbändern, wie beispielsweise Streifen aus anorganischen Körnern, die in einem organischen Bindemittel gebunden sind, umfassen. Die Grünbänder werden normalerweise auf eine Oberfläche platziert, die als Setterplatte bezeichnet wird, und in einem Ofen platziert, der das organische Bindemittel verbrennt und die anorganischen Körner sintert. Die Setterplatte besteht normalerweise aus einem feuerfesten Material, das dem Sinterprozess standhalten kann. Die Setterplatte unterstützt das Band, wenn das Bindemittel entfernt wird.
Die Anmelder haben beobachtet, dass das Sintern dazu führt, dass sich ein Grünband zusammenzieht und während des Zusammenziehens Teile dieses über die Setterplatte schleift. Ein Ergebnis ist, dass die unterstützte Seite des resultierenden gesinterten Artikels Oberflächenfehler aufweist, wie beispielsweise Schlepprillen, gesinterte Ablagerungen, Verunreinigungsflecken, usw., die vom feuerfesten Material der Setterplatte auf den gesinterten Artikel übertragen werden. Die und zeigen Beispiele von Oberflächenfehlern 112, 212 auf gesinterten Keramikartikeln 110, 210, wie beispielsweise Defekte, die durch eine Setterplatte während des Sinterns verursacht werden. Die Anmelder glauben, dass diese Defekte die Festigkeit des jeweiligen Artikels verringern, indem sie Stellen für Spannungskonzentrationen und Rissinitiationen bereitstellen.
Außerdem postulieren die Anmelder, dass wenn immer dünnerer und dünner gesinterte Artikel (beispielsweise Bleche, Bänder, Streifen) hergestellt werden, die gesinterten Artikel irgendwann so dünn werden, dass sie schwer, wenn nicht unmöglich zu polieren sind. Dementsprechend kann der Durchschnittsfachmann möglicherweise nicht in der Lage sein, Oberflächendefekte, die durch Setterplatten während der Sinterung eingeführt wurde, oder durch Schneiden verursachte Defekte von solchen Artikeln zu entfernen. Ebenso postulieren die Anmelder, dass für dickere, aber dennoch dünne gesinterte Artikel, die Artikel irgendwann eine zu große Oberfläche zum Polieren haben. Die Steuerung konventioneller Poliergeräte mit zerbrechlichen und/oder dünnen Blechen mit großer Oberfläche kann unhandlich und/oder unpraktisch werden. Dementsprechend sind dünne Artikel, insbesondere solche mit relativ großen Oberflächen, die Eigenschaften aufweisen, die im Allgemeinen mit dem Polieren in Verbindung gebracht werden, wie beispielsweise Ebenheit, Glätte und/oder fehlerfreie Oberflächen, mit herkömmlichen Herstellungsverfahren nicht zu erhalten und/oder der Durchschnittsfachmann kann es vermeiden, zu versuchen solche Artikel aufgrund starker Fehlanreize in Bezug auf die Überwindung von Herausforderungen bei der Herstellung und den damit verbundene Kosten pro Artikel herzustellen.
Es besteht ein Bedarf an Ausrüstung und Herstellungsverfahren zur Herstellung von Artikeln, wie beispielsweise Bändern und Blechen aus polykristalliner Keramik, Metallen oder anderen Materialien, die gesintert werden können, wobei die Artikel effizient hergestellt werden können, beispielsweise ohne übermäßiges Polieren, während diese gute mechanischen Eigenschaften aufweisen, beispielsweise aufgrund von wenigen Oberflächendefekten. Solche Artikel können als Substrat wie in Batterien, auf Leiterplatten, als Deckbleche für Displays, beispielsweise für tragbare Geräte nützlich sein, oder die Artikel können anderweitig nützlich sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Anmelder haben eine Technologie entdeckt, die die Setterplatte aus dem Sintern von Grünband entfernt, wobei die resultierenden gesinterten Artikel unpoliert sein können, aber trotzdem gute mechanische Eigenschaften aufweisen können. In einigen Ausführungsformen bezieht sich die hierin offenbarte Technologie auf eine kontinuierliche Fertigungslinie, bei der ein kontinuierliches Band einen grünen Abschnitt umfasst, welcher anorganische Partikel umfasst, die von einem organischen Bindemittel gehalten werden. In der Fertigungslinie wird der grüne Abschnitt zu einer ersten erhitzten Stelle geleitet, um das Bindemittel abzubrennen oder zu verkohlen, wodurch ein ungebundener Abschnitt des gleichen Bands erhalten wird. Als nächstes durchläuft der ungebundene Abschnitt entlang der Fertigungslinie eine zweite beheizte Stelle zum zumindest teilweisen Sintern der anorganischen Partikel. Die erste und zweite beheizten Stellen können durch den gleichen oder unterschiedliche Öfen in der Fertigungslinie erhitzt werden. Weitere beheizte Stellen können sich in der Fertigungslinie befinden, um das Band weiterzuverarbeiten, wie beispielsweise als eine dritte beheizte Stelle zum Vervollständigen des Sinterns des Bandes, wenn das Band nur teilweise an der zweiten erhitzten Stelle gesintert ist. Ein teilweises Sintern an der zweiten erhitzten Stelle kann ermöglichen, dass das Band zum weiteren Sintern an der dritten Heizstelle gespannt wird, wobei die Spannung das Band flachhält, wodurch ein besonders flaches Sinterblech und/oder eines mit weniger durch das Sintern eingeführten Oberflächenfehlern ermöglicht wird.
Das oben genannte wird teilweise dadurch erreicht, dass das Grünband hinter der zweiten beheizten Stelle so platziert wird, dass keine Unterstützung durch die Setterplatte erforderlich ist, wie beispielsweise eine vertikale Ausrichtung des Bandes. Überraschenderweise haben die Anmelder festgestellt, dass das Gewicht des Bandes unterhalb des ungebundenen Abschnitts das Band nicht unbedingt am ungebundenen Abschnitt durchtrennt oder auseinanderzieht, bevor die zumindest teilweise Sinterung erfolgt, obwohl das Bindemittel des Bandes abgebrannt oder verkohlt ist. Die Anmelder stellten fest, dass das Band ohne Setterplatte selbst lange genug für ein zumindest teilweises Sintern hält. Dadurch ist der gesinterte Artikel frei von kontaktinduzierten Oberflächenfehler, die während des Sinterns typischerweise durch die Setterplatten verursacht werden. Die Oberflächen auf beiden Seiten des gesinterten Artikels stimmen hinsichtlich der Anzahl der Fehler miteinander überein, und diese Zahl ist niedrig genug, dass der resultierende gesinterte Artikel verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen kann, wie eine erhöhte Zugfestigkeit, im Vergleich zu Artikeln mit mehr Oberflächenfehlern.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile sind in der ausführlichen Beschreibung dargelegt, die folgt und teilweise für den Fachmann aus der Beschreibung leicht ersichtlich ist, oder durch das Praktizieren der in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen beschriebenen Ausführungsformen sowie die beigefügten Abbildungen erkannt wird. Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung lediglich beispielhaft sind und einen Überblick oder einen Rahmen bieten sollen, um die Art und den Charakter der Ansprüche zu verstehen.
Figurenliste
Die beigefügten Abbildungen sind enthalten, um ein weiteres Verständnis zu ermöglichen, und sind in diese Beschreibung aufgenommen und bilden einen Teil davon. Die Abbildungen veranschaulichen einen oder mehrere Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der ausführlichen Beschreibung zur Erläuterung von Prinzipien und Ausführungen der verschiedenen Ausführungsformen. Als solche wird die Offenlegung umfassender aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Abbildungen verstanden, in denen:

und sind digitale Bilder von keramischem Material mit Oberflächenfehlern.
ist ein schematisches Diagramm einer Fertigungslinie gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel.
ist ein Diagramm, das konzeptionell die Temperatur gegenüber der Position entlang der Fertigungslinie von zeigt.
ist eine Querschnittsansicht eines Ofens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
ist ein digitales Bild einer Fertigungslinie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform mit verarbeitetem Band.
ist ein digitales Bild einer unpolierten Oberfläche einer gesinterten Keramik.
ist ein konzeptionelles Seitenprofil von unpolierter gesinterter Keramik.
ist ein digitales Bild einer polierten Oberfläche einer gesinterten Keramik.
ist ein konzeptionelles Seitenprofil von polierter gesinterter Keramik.
ist eine perspektivische Ansicht eines gesinterten Artikels in Form eines dünnen gesinterten Bandes aus Material gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
ist ein schematisches Diagramm aus einer Seitenansicht einer Fertigungslinie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
sind perspektivische Ansichten von Fertigungslinien nach anderen beispielhafte Ausführungsformen.
ist ein schematisches Diagramm einer Fertigungslinie oder eines Teils davon, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
ist ein schematisches Diagramm einer Fertigungslinie oder eines Teils davon, gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
ist ein schematisches Diagramm einer Fertigungslinie oder eines Teils davon, gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
ist eine mikroskopische Aufnahme eines dünnen keramischen Blechs, das auf einer Setterplatte gesintert wurde, bei 100-facher Vergrößerung.
ist das gleiche Blech wie bei -facher Vergrößerung, im Allgemeinen innerhalb des gestrichelten Kastens, der in gezeigt ist.
vergleicht teilgesinterte und vollgesinterte Bänder, wobei eine dunkle Schrift auf weißem Papier überlagert ist.
vergleicht teilgesinterte und vollgesinterte Bänder, wobei eine weiße Beschriftung auf dunklem Papier überlagert ist.
ist eine mikroskopische Aufnahme eines dünnen keramischen Blechs, das wie hierin offenbarte erfindungsgemäße gesintert wurde, bei 100-facher Vergrößerung.
ist das gleiche Blech wie bei -facher Vergrößerung.
sind Oberflächenscans eines Bandes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, mit Breiten- ( ) und Längs- ( ) Höhenprofilen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bevor sich der folgenden ausführlichen Beschreibung und den Abbildungen, die beispielhafte Ausführungsformen im Detail zeigen, zugewendet wird, versteht es sich, dass die vorliegende erfinderische Technologie nicht auf die Details oder Methodik beschränkt ist, die in der ausführlichen Beschreibung dargelegt oder in den Abbildungen dargestellt ist. Zum Beispiel werden, wie für den Durchschnittsfachmann verständlich ist, Merkmale und Attribute, die mit Ausführungsformen verbunden sind, die in einer der Abbildungen gezeigt oder im Text beschrieben sind, die sich auf eine der Ausführungsformen beziehen, diese ebenso auf andere Ausführungsformen angewendet, die in einer anderen der Figuren gezeigt sind oder an anderer Stelle im Text beschrieben sind.
Unter Bezugnahme auf die enthält eine Fertigungslinie 310 ein Ofensystem 312 und ein Werkstück (beispielsweise Streifen, Band, Metz, Linie, Material), wie zum Beispiel ein Band 314, das in einer Seitenansicht gezeigt ist, und das sich in das Ofensystem 312 erstreckt. Das Band 314 kann um eine Kurve oder Rolle 316 herumgeführt werden und auf das Ofensystem 312 ausgerichtet sein. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, umfasst das Ofensystem 312 einen Durchgang 318, der eine Binder-Abbrennstelle B und/oder eine Sinterstelle C zum zumindest teilweisen Sintern des Bandes 314, nachdem das Band die Binder-Abbrennstelle B passiert hat, umfasst. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Binder-Abbrennstelle B benachbart zur Sinterstelle C, beispielsweise direkt oberhalb oder unterhalb der Sinterstelle C entlang der Fertigungslinie 310, beispielsweise innerhalb von 1 Meter, innerhalb von 50 Zentimetern, innerhalb von 10 Zentimetern. Wie weiter diskutiert wird, reduziert eine enge Platzierung der Binder-Abbrennstelle B und der Sinterstelle C die Zeit/Länge, während der das Band 314 vor dem Sintern durch das Bindemittel entwunden wird.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Durchgang 318 des Ofensystems 312 so ausgerichtet, dass sich das Band 314 im Allgemeinen vertikal durch den Durchgang 318 erstrecken kann, wie beispielsweise ohne Kontaktierung der Oberflächen 320 von zumindest Abschnitten des Ofensystems 312, die auf das Abbrennen des Bindemittels (beispielsweise Binder-Abbrennstelle B) und/oder auf das zumindest teilweises Sintern des Bandes 314 (beispielsweise Sinterstelle C), gerichtet sind. Zum Beispiel kann der Durchgang 318 so ausgerichtet sein, dass sich das Band 314 im Allgemeinen vertikal erstreckt und auf einem Pfad nach oben und/oder nach unten bewegt werden kann, welcher relativ zur Horizontalen zwischen 45 und 135 Grad, beispielsweise zwischen 60 und 120 Grad, beispielsweise bei plus 90 Grad oder minus 10 Grad, orientiert ist. Das Führen des Bandes 314 durch die Binder-Abbrennstelle B und/oder eine Sinterstelle C, ohne dass das Band 314 mit den Oberflächen 320 der Sinterstelle C und/oder den Oberflächen 322 der Binder-Abbrennstelle B in Kontakt kommt, verbessert, wie vermutet wird, die Oberflächenqualität des Bandes 314 bei der Verarbeitung durch das Ofensystem 312, durch das Reduzieren von einer Materialübertragung und/oder von Einkerbungen oder von anderweitigen Formgebungen des Bandes 314 durch Kontakte.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist ein erster Abschnitt des Bandes 314 ein Grünbandabschnitt 314A, der an einer Stelle A entlang der Fertigungslinie 310 positioniert sein kann. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Grünbandabschnitt 314A polykristalline Keramik und/oder Mineralien (beispielsweise Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Lithiumgranat, Spinell) gebunden durch ein organisches Bindemittel (beispielsweise Polyvinylbutyral, Dibutylphthalat, Polyalkylcarbonat, Acrylpolymere, Polyester, Silikone usw.). Bei in Betracht gezogenen Ausführungsformen kann der Grünbandabschnitt 314A Metallpartikel umfassen, die in einem organischen Bindemittel gebunden sind. In anderen in Betracht gezogenen Ausführungsformen kann der Grünbandabschnitt 314A Glaskörner (beispielsweise hochreine Silica-Körner, Borsilikat, Alumosilikat, Natronkalk) oder andere anorganische Körner, die durch ein organisches Bindemittel gebunden sind, umfassen. Bei in Betracht gezogenen Ausführungsformen kann der Grünbandabschnitt 314A Glaskeramikpartikel umfassen (beispielsweise Cordierit, LAS-Lithiumaluminosilikate, Lithiummetallphosphate mit Nasicon-Struktur, Celsian), die in einem organischen Bindemittel gebunden sind. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat der Grünbandabschnitt 314A eine Porosität von etwa 0,01 bis etwa 25 Vol.-% und/oder haben die anorganischen Partikel einen mittleren Teilchengrößendurchmesser von 50 bis 1.000 Nanometer und eine Brunauer, Emmett und Teller-(BET)-Oberfläche von 2 bis 30 m²/g. In anderen in Betracht gezogenen Ausführungsformen können die obigen Materialien durch anorganische Bindemittel oder andere Bindemittel gebunden sein und/oder die obigen Materialien können eine andere Größe aufweisen oder eine andere Porosität aufweisen.
Wenn der Grünbandabschnitt 314A die Bindemittel-Abbrennstelle B passiert, ist der Ofen 312 dazu konfiguriert, aufgrund von Oxidation, Verflüchtigung und/oder Vernetzung Bindemittel aus dem Grünbandabschnitt 314A abzubrennen und/oder zu verkohlen, wie beispielsweise den größten Teil des Bindemittels, wie etwa mindestens 90% des Bindemittels. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Grünbandabschnitt 314A selbsttragend in der Abbrennstelle B und muss nicht die Oberflächen 322 der Abbrennstelle B berühren, bzw. berührt diese nicht.
Jenseits der Binder-Abbrennstelle B ist das Band 314 nicht mehr „grün“ und ein zweiter Abschnitt des Bandes 314 ist ein ungebundener Bandabschnitt 314B (beispielsweise abgebrannter Bandabschnitt, verkohlter Bandabschnitt), der ungesintert sein kann, jedoch ohne Bindemittel oder verkohltem Bindemittel ausgebildet sein kann. Da der ungebundene Bandabschnitt 314B ohne Arbeits- und/oder unverkohltes Bindemittel ist, kann der Durchschnittsfachmann erwarten, dass der ungebundene Bandabschnitt 314B unter seinem eigenen Gewicht oder dem Gewicht von Abschnitten des Bandes 314 unter dem ungebundenen Bandabschnitt 314B einfach zusammenfällt oder herunterfällt, beispielsweise aufgrund eines Mangels an Bindemittel. Die Anmelder haben jedoch festgestellt, dass der ungebundene Bandabschnitt 314B intakt bleiben kann, obwohl das Bindemittel abgebrannt und/oder verkohlt ist, wenn das Band 314 richtig gehandhabt wird, beispielsweise wenn die Spannung auf dem Band 314 kontrolliert wird und/oder wenn das Band 314 nicht gebogen wird und/oder vor dem zumindest teilweisen Sintern von anorganischem Material (beispielsweise Keramik-Körner) des Bandes 314 umorientiert wird.
Immer noch unter Bezugnahme auf wird dann der ungebundene Bandabschnitt 314B des Bands 314 in und/oder durch die Sinterstelle C geführt und das Ofensystem 312 ist so konfiguriert, dass es die polykristalline Keramik oder ein anderes anorganisches Material des ungebundenen Bandabschnitt 314B zumindest teilweise sintert. Beispielsweise können polykristalline Keramikkörner so gesintert werden, dass die Körner aneinander binden oder verschmelzen, jedoch enthält das Band 314 immer noch eine große Menge an Porosität (beispielsweise mindestens 10 Vol.-%, mindestens 30 Vol.-%), wobei sich die „Porosität“ auf die Anteile des Volumens des Bandes bezieht, die nicht von anorganischem Material, wie polykristalliner Keramik, eingenommen sind.
Wenn mindestens teilweise gesintert, ist der entsprechende Abschnitt des Bandes 314 ein mindestens teilweise gesinterter Bandabschnitt 314C. Das teilweise und nicht vollständige Sintern des zumindest teilweise gesinterten Bandabschnitts 314C kann die Festigkeit des Bandes 314 in dem Maße erhöhen, dass Spannung auf das Band 314 aufgebracht werden kann, um das anschließende Formen des Bandes 314 zu erleichtern. In einer beispielhaften Ausführungsform erfolgt unter Spannung ein zusätzliches Sintern des Bandes 314, um einen insbesondere flachen oder anders geformten gesinterten Artikel (siehe im Allgemeinen ) herzustellen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Fertigungslinie 310 ferner: einen Spannungsregler 324, der die Spannung im Band 314 beeinflusst, beispielsweise durch direkte Wechselwirkung mit dem zumindest teilweise gesinterten Bandabschnitt 314C. Der Spannungsregler 324 kann die Spannung im Band 314 oberhalb und unterhalb des Spannungsreglers 324 steuern und trennen, so dass die Spannung in den Abschnitten des Bandes 314 auf beiden Seiten des Spannungsreglers 324 unterschiedlich sein kann. In einigen Ausführungsformen umfasst der Spannungsregler 324 ein Luftlager, in das Luft mit oder entgegen einer Richtung, in der sich das Band 314 durch die Fertigungslinie 310 bewegt, geleitet werden kann, um die Spannung in dem Band 314 einzustellen. In anderen Ausführungsformen umfasst der Spannungsregler 324 Walzenspalt-Rollen, die das Band 314 ziehen oder schieben, um die Spannung im Band 314 zu beeinflussen. In weiteren anderen Ausführungsformen kann der Spannungsregler 324 ein Rad sein (siehe beispielsweise ), wobei Reibung an einer Oberfläche des Rades, sowie die Drehung des Rades die Spannung im Band 314 beeinflusst. Wie diskutiert wurde, kann Spannung im Band 314 verwendet werden, um das Band 314 zu formen, während das Band 314 gesintert wird, beispielsweise an der Sinterstelle C oder anderswo entlang der Fertigungslinie 310. Zusätzlich kann Spannung (positive oder negative Beträge davon), die durch den Spannungsregler 324 auf das Band 314 aufgebracht wird, dazu beitragen, den ungebundenen Bandabschnitt 314B zusammenzuhalten, indem die Spannung in dem Abschnitt beeinflusst wird.
Unter Bezugnahme auf können die Temperaturen des Bandes 314 entlang der Länge des Bandes 314 als Funktion der Position des bestimmten Abschnitts des Bandes 314 entlang der Fertigungslinie 310 variieren. Der Grünbandabschnitt 314A vor dem Eintritt in die Binder-Abbrennstelle B kann eine erste Temperatur erfahren, wie etwa Raumtemperatur (beispielsweise ungefähr 25°C). In der Nähe der Binder-Abbrennstelle B kann die Temperatur, der der ungebundene Bandabschnitt 314B des Bandes 314 ausgesetzt ist, größer sein als die Temperatur, der der Grünbandabschnitt 314A ausgesetzt ist, wie beispielsweise mindestens 200° C, mindestens 400° C. In der Nähe und an der Sinterstelle C kann die Temperatur, der das Band 314 ausgesetzt ist, noch größer sein als die Temperatur, der das Band 314 in der Nähe des Binder-Abbrennstelle B ausgesetzt ist, wie mindestens 800°C, mindestens 1000°C an der Sinterstelle C. Abschnitte des Bandes 314, die sich an einer Position entlang der Fertigungslinie 310 hinter der Sinterstelle C befinden, können beim Sintern eine niedrigere Temperatur erfahren als Abschnitte des Bandes 314 an der Sinterstelle C und/oder als Abschnitte des Bandes 314 an der Binder-Abbrennstelle B, wie beispielsweise Raumtemperatur.
Unter Bezugnahme auf umfasst ein Ofensystem 410 eine Führung 412, die einen Durchgang 414 definiert, der sich zumindest teilweise durch das Ofensystem 410 erstreckt, beispielsweise vollständig durch eine Tiefe L1 des Ofensystems 410. In einigen Ausführungsformen kann die Führung 412 ein Rohr oder eine Welle sein, die aus feuerfesten Materialien gebildet sein kann. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Durchgang 414 im Allgemeinen vertikal ausgerichtet, so dass die Schwerkraft gerade oder auf andere Weise entlang einer Länge eines länglichen Werkstücks wirken kann (beispielsweise flexibles Grünband, Streifen, Linie; siehe im Allgemeinen Band 314 von , das sich durch den Durchgang 414 erstreckt. Bei einigen Anwendungen des Ofensystems 410 kann das Werkstück schmaler als der Durchgang 414 sein und kann innerhalb des Durchgangs 414 angeordnet sein, um Oberflächen der Führung 412 nicht zu berühren. Das Ofensystem 410 kann in einer Fertigungslinie, wie etwa der Fertigungslinie 310 verwendet werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat der Durchgang 414 des Ofensystems 410 eine Tiefenabmessung L1, die sich durch das Ofensystem 410 erstreckt, eine Breitenabmessung (die sich in und aus der erstreckt) orthogonal zur Tiefenabmessung L1 und eine Lückenabmessung L2, die sowohl zur Tiefenabmessung L1 als auch zur Breitenabmessung orthogonal ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Tiefenabmessung L1 des Durchgangs 414 größer als die Breitenabmessung, und ist die Breitenabmessung größer als die Lückenabmessung L2. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Lückenabmessung L2 mindestens 1 Millimeter, beispielsweise mindestens 2 Millimeter, mindestens 5 Millimeter und/oder nicht mehr als 500 Zentimeter. In einigen Ausführungsformen sind die Breiten- und Lückenabmessung gleich zueinander, so dass der Durchgang 414 zylindrisch ist.
Unter Bezugnahme auf umfasst das Ofensystem 410 eine Binder-Abbrennstelle B' und eine Sinterstelle C'. Die Abbrennstelle B' ist dazu konfiguriert, um Bindematerial aus dem Werkstück zu verbrennen und die Sinterstelle C' ist dazu konfiguriert, das Werkstück zumindest teilweise zu sintern. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Ofensystem 410 eine Wärmequelle 416, wie ein elektrisches Widerstandsheizelement, Gas- oder Ölbrenner oder andere Wärmequellen. In einigen Ausführungsformen umgibt die Wärmequelle 416 zumindest einen Teil der Sinterstelle C' und/oder wird von der Abbrennstelle B' getrennt, beispielsweise durch Barrieren oder Wände 418, die aus feuerfestem Material gebildet sein können. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Wärmequelle 416 des Ofensystems 410 oberhalb oder unterhalb der Abbrennstelle B' positioniert. Entsprechend kann Wärme synergistisch von der Sinterstelle C' zu der Binder-Abbrennstelle B' geführt werden. In anderen Ausführungsformen kann die Abbrennstelle B eine Wärmequelle aufweisen, die von der Sinterstelle C' getrennt ist.
Das Werkstück kann vor dem Eintreten in die Binder-Abbrennstelle B' eine erste Temperatur, wie Raumtemperatur (beispielsweise 25°C) erfahren, In der Nähe der Binder-Abbrennstelle B' kann die Temperatur des Werkstücks höher als die Raumtemperatur sein, beispielsweise mindestens 200°C, mindestens 400°C. Während sich das Werkstück der Sinterstelle C' nähert und diese passiert, kann die Temperatur des Werkstücks noch höher sein als die Temperatur des Werkstücks in der Nähe der Binder-Abbrennstelle B', wie mindestens 800°C, mindestens 1000°C. Abschnitte des Werkstücks außerhalb der Sinterstelle C', auf der Seite der Sinterstelle C' gegenüber der Binder-Abbrennstelle B', können dann eine niedrigere Temperatur erfahren, wie beispielsweise Raumtemperatur.
Unter Bezugnahme auf , kann ein Abguss aus 3 Molprozent Yttriumoxidstabilisiertem Zirkonoxid (3YSZ) grüner Keramik hergestellt werden, wie im US-Patent Nr. 8,894,920 beschrieben ist. In einem Beispiel, wurde aus dem Abguss ein Grünband 512 aus 2,5 cm breitem mal 5 m langem Material geschnitten. Das Grünband 512 wurde auf eine zylindrische Walze 514 gewickelt und wurde dann mit einer kontrollierten Geschwindigkeit von 2 Zoll pro Minute in ein Ofensystem 516 eingeführt, wie in gezeigt ist (siehe auch Ofensystem 410, wie in abgebildet). Die Sinterstelle C" des Ofensystems 516 wurde auf 1200°C gehalten. Eine Binder-Abbrennstelle B" wurde isoliert und aus Aluminiumoxid-Faserplatten gebaut, um eine Region für ein Ausbrennen des Bindemittels bereitzustellen. Die Binder-Abbrennstelle B" wurde durch heiße Gase erhitzt, die die Sinterstelle C' des Ofensystems 516 verlassen.
Die Anmelder haben herausgefunden, dass in der gezeigten Konfiguration 510 eine 10 Zoll lange Binder-Abbrennstelle B" (welche mit Länge in vertikaler Richtung gezeigt ist) ermöglicht, dass das Band 512 erfolgreich mit bis zu etwa 3 Zoll pro Minute geführt werden kann. Die Sinterstelle C" des gezeigten Ofensystems 516 ist 12 Zoll groß, was zu einer Gesamtzeit in der Sinterstelle C" von etwas vier bis sechs Minuten führt. Am Ausgang des Ofensystems 516 ist das 3YSZ-Band 512' teilweise gesintert, mit einer relativen Dichte von etwa 0,65. Das 3YSZ-Band 512' hat eine ausreichende Festigkeit für die Handhabung, ist flexibel und ist etwa 40 Mikrometer dick. Wie in gezeigt, sind mehrere Meter des gesinterten Bands 512' auf einem stützenden Kunststoffträgerfilm 518 umorientiert worden.
Die Anmelder haben herausgefunden, dass die Binder-Abbrennstelle B' bei einer Temperatur im Bereich von etwa 200 bis 600° C für Polyvinylbutyral (PVB)-Bindemittel liegen sollte. Die Anmelder haben herausgefunden, dass eine ausreichende Länge dieser Binder-Abbrennstelle B" auch eine hohe Bandgeschwindigkeit durch das Ofensystem 516 ermöglichen kann, denn wenn die Binder-Abbrennstelle B" zu kurz ist, dann kann das Bindemittel übermäßig schnell entfernt werden, was zu einer unkontrollierten Abspaltung des Bindemittels und zum Versagen des Bandes 512 führen kann. Ferner haben die Anmelder herausgefunden, dass die Länge der Binder-Abbrennstelle B" mit der Rate zusammenhängt, mit der das Band 512 erfolgreich gesintert werden kann. Nach einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Länge der Binder-Abbrennstelle B" mindestens 2 Zoll und/oder nicht mehr als 50 Zoll, beispielsweise mindestens 4 Zoll und/oder nicht mehr als 20 Zoll. In anderen erwogenen Ausführungsformen kann die Binder-Abbrennstelle B' eine Länge außerhalb der obigen Bereiche aufweisen.
Auch noch unter Bezugnahme auf , wurde in einem anderen Beispiel, das Band 512, diesmal Aluminiumoxid grüne Keramik, unter Verwendung der Konfiguration 510 hergestellt und gebrannt. Der Prozess des Gießens des Bandes 512 umfasste die Schritte des Dosierens, Mahlens, Entgasens (oder Entlüftens), Filtrierens und Bandherstellung. Zum Dosieren wurde Aluminiumoxidpulver mit wasserbasierten Bandgussbestandteilen gemischt, einschließlich einem Bindemittel, einem Dispergiermittel, einem Weichmacher und einem Entschäumungsmittel. Die verwendete Zutaten wurden hergestellt von Polymer Innovations, einschließlich eines wasserlöslichen Bindemittels auf Acrylbasis.
Zum Mahlen wurde das dosierte Material gemahlen und in einer Mühle gemischt, zum Beispiel durch: Kugelmahlen, Mischen mit hoher Scherung, Reibmahlen, Vibrationsmahlen, Walzenmahlen und dergleichen Verfahren. Der Mahlschritt desagglomeriert Partikel und erzeugt eine gleichmäßige, gut dispergierte Aufschlämmung. In einigen Ausführungsformen fanden die Anmelder, dass eine Reibmühle (auch Rührwerkskugelmühle genannt) von Union Process die Desagglomeration durch Aufbrechen von Agglomeraten oder Nanoagglomeraten von Aluminiumoxidpulver erleichtern kann. Die Anmelder glauben, dass die Abriebmühle Vorteile gegenüber anderen Mahlprozessen und andere Mahlausrüstung hat, durch den hohen Energieeintrag in die Materialien beim Mahlverfahren, mit dem die Dosierung in kürzerer Zeit in kleinere Partikelgrößen gemahlen werden kann im Vergleich zu anderen Techniken, beispielsweise 1 bis 3 Stunden gegenüber 50 bis 100 Stunden beim Kugelmahlen.
Eine verwendete Reibmühle von Union Process hatte ein Gesamtvolumen von 750 Millilitern (ml) und ein Arbeitsvolumen/Kapazität von 250 ml. Der Tank wurde mit 130 ml Aufschlämmung und 740 Gramm von 2 mm 99,9 % reinen Aluminiumoxidmedium (d. h. Mahlmedium) beladen. Der Tank wurde auf 15°C während des Mahlprozesses wassergekühlt, um eine Überhitzung zu vermeiden und das Verdampfen von Lösungsmittel(n) zu reduzieren. Die Aufschlämmung wurde zunächst 5 Minuten bei 500 Umdrehungen pro Minute (U/min) gemahlen, um große Agglomerate zu zermahlen, dann wurde die Drehzahl auf 1300 U/min erhöht und für 1 Stunde gemahlen. Am Ende des Mahlens wurde der Tank auf 170 U/min verlangsamt und ein Entschäumungsmittel wurde hinzugefügt, um eingeschlossene Luft zu entfernen. Die Aufschlämmung wurde dann durch ein 80 bis 120 Mesh-Sieb gegossen, um vor dem Entgasen die Mahlmedien aus der Aufschlämmung zu entfernen.
Die Anmelder fanden heraus, dass zum Entgasen, beispielsweise nach dem Mahlen, die gemahlenen Medien aus der Aufschlämmung abgesiebt werden können, und die Aufschlämmung unter Verwendung eines Vakuums zum Entfernen von eingeschlossener Luft aus dem gemahlenen Produkt entlüftet/entgast werden kann, da ansonsten Blasen in der Mischung enthalten sein können. Das Entgasen kann mit einer Exsikkatorkammer und dann mit einem Mazerustar Vakuum-Planetenmischer erreicht werden. Die Aufschlämmung kann in eine Exsikkatorkammer geladen und für bis zu 10 Minuten entgast werden. Nach der anfänglichen Entgasung kann die Aufschlämmung in den Planetenmischer geladen werden und 5 Minuten unter Vakuum betrieben werden. Die Anmelder fanden heraus, dass ein alternatives Entgasungs-Verfahren, bei dem der Mazerustar-Mischer entfällt, ein höheres Vakuum in der Exsikkatorkammer ermöglicht.
Zur Filtration wurde die Aufschlämmung filtriert, um jegliche Verunreinigung im großen Maßstab aus der Mischung zu entfernen. Solche Verunreinigungen können zum Beispiel ansonsten zu nachteiligen optischen Eigenschaften im gesinterten Material führen. Die Filterung kann mit 50 Mikrometer, 25 Mikrometer, 10 Mikrometer oder 1-Mikrometer-Filter. durchgeführt werden. Solche Filter können beispielsweise aus Nylon, Faser oder anderen geeigneten Materialien hergestellt sein.
Für den Bandherstellungsschritt wurden Proben auf eine silikonbeschichtete Mylar®-Folie gegossen, die ungefähr 50 bis 150 Mikrometer dick war. Die Anmelder stellen fest, dass die Silikonbeschichtung ein leichtes Ablösen des Bandmaterials nach dem Trocknen ermöglicht. Andere geeignete Filme für das Band 512 können sein, beispielsweise Teflon®, Glas, ein Metallband und ähnliche alternative Materialien. Um die Herstellung des Bands zu erleichtern, wurde die Aufschlämmung unter einer Rakel geführt, die einen Spalt von etwa 4 bis 20 mil aufwies (etwa 100 bis 500 Mikrometer), um eine dünne Schicht Keramikband zu bilden. Typischerweise wurde eine 8 mil (ca. 200 Mikrometer) Klingenhöhe verwendet. Die Gießklinge wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 mm/Sek über das Mylar® bewegt. Die Geschwindigkeit kann nach Bedarf variiert werden, um die Prozessgeschwindigkeit zu erhöhen und die Dicke des Bandes 512 zu ändern. Nach dem Trocknen betrug die Dicke des Bandes 100 bis 150 Mikrometer. Das Band 512 wird in diesem Zustand als „Grünband“ bezeichnet.
Immer noch unter Bezugnahme auf , wurde ein 1,2 Meter langes, 120 Mikrometer dickes und 1,2 Zentimeter breites Band 512 aus dem oben beschriebenen Grünguss ausgeschnitten und freigegeben. Das Band 512 wurde auf die zylindrische Walze 514 gewickelt. Das Band 512 wurde dann mit einer kontrollierten Geschwindigkeit von 1 Zoll pro Minute in das Ofensystem 516 eingeführt, wie in gezeigt ist. Das Band 512 hatte genügend Festigkeit, um unter seinem Eigengewicht beim Abbrennen des Bindemittels zu halten. Die Sinterstelle C" des Ofensystems 516 wurde auf einer Temperatur von 1100°C gehalten. Am Ausgang des Ofensystems 516 wurde das Aluminiumoxidband 512' teilweise gesintert, wobei dieses eine relative Dichte von ungefähr 0,7 aufweist. Die gebrannte Dicke des Bandes 512' betrug etwa 100 Mikrometer.
Unter Bezugnahme auf die , können die hergestellte Materialien hiermit und mit hiermit offenbarter erfinderischer Ausrüstung von Materialien unterschieden werden, die nach konventionellen Verfahren hergestellt werden. Nach einer beispielhaften Ausführungsform umfasst einen gesinterten Artikel 610 (beispielsweise Blech, Folie) eine erste Oberfläche 612 (beispielsweise Oberseite, Seite) und eine zweite Oberfläche 614 (beispielsweise Unterseite), die der ersten Oberfläche 612 gegenüberliegen kann. Der gesinterte Artikel umfasst ferner einen Körper 616 aus einem Material, das sich zwischen den ersten und zweiten Oberflächen 612, 614 erstreckt.
Eine Dicke T des Artikels 610 kann als ein Abstand zwischen den ersten und zweiten Oberflächen 612, 614 definiert sein. Eine Breite des Artikels 610 (siehe im Allgemeinen Breite W des gesinterten Blechs 810 gemäß ) kann als eine erste Abmessung von einer der ersten oder zweiten Oberflächen 612, 614 definiert werden, welche orthogonal zur Dicke T ist. Eine Länge des Artikels 610 (siehe im Allgemeinen Breite L des gesinterten Blechs 810 von ) kann als zweite Abmessung einer der ersten oder zweiten Oberflächen 612, 614 definiert werden, die sowohl zur Dicke T als auch zur Breite orthogonal ist. Nach einer beispielhaften Ausführungsform ist der gesinterte Artikel 610 ein längliches dünnes Band aus gesintertem Material. Zumindest teilweise aufgrund der Geometrie sind einige solcher Ausführungsformen flexibel, was es dem Artikel 610 ermöglicht, sich um einen Dorn oder eine Spule biegen (beispielsweise Durchmesser von 1 Meter oder weniger, 0,7 Meter oder weniger), was vorteilhaft für die Herstellung, Lagerung usw. sein kann. In anderen Ausführungsformen kann der gesinterte Artikel 610 anders geformt sein, beispielsweise rund, ring-, hülsen- oder rohrförmig, und kann keine Konstante Dicke usw. haben.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Länge des Artikels 610 größer als die doppelte Breite des Artikels 610, beispielsweise mindestens 5-fach, mindestens 10-fach, mindestens 100-fach größer. In einigen Ausführungsformen ist die Breite des Artikels 610 größer als das Doppelte der Dicke T des Körpers, wie mindestens 5-mal, mindestens 10-mal, mindestens 100-mal größer. In einigen Ausführungsformen beträgt die Breite des Artikels 610 mindestens 5 mm, beispielsweise mindestens 10 mm, wie beispielsweise mindestens 50 mm. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T des Artikels 610 nicht mehr als 2 Zentimeter, zum Beispiel nicht mehr als 5 Millimeter, zum Beispiel nicht mehr als 2 Millimeter, wie zum Beispiel nicht mehr als 1 Millimeter, beispielsweise nicht mehr als 500 Mikrometer, beispielsweise nicht mehr als 200 Mikrometer. Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt, während Grünband in einen Ofen geführt und gesintert wird, das Sintern nahezu gleichmäßig; und Länge, Breite und Dicke des Blechs können bis zu ca. 30% abnehmen. Somit können die Abmessungen des hierin offenbarten Grünbandes 30 % größer sein als diejenigen, die oben für die gesinterten Artikel beschrieben wurden. Dünne Bänder können einen schnellen Betrieb der Fertigungslinie ermöglichen, da die Wärme aus dem Ofen schnell solche Bänder durchdringen und sintern kann. Weitere dünne Bänder können flexibel sein, um Biegungen zu erleichtern und Richtungsänderungen entlang der Fertigungslinie zu erreichen (siehe beispielsweise im Allgemeinen ).
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der gesinterte Artikel 610 im Wesentlichen unpoliert, so dass eine oder beide der ersten und zweiten Oberflächen 612, 614 ein körniges Profil aufweisen, beispielsweise bei Betrachtung unter einem Mikroskop, wie in dem digitalen Bild von und konzeptionell in der Seitenansicht von gezeigt ist. Das körnige Profil enthält Körner 618, die im Allgemeinen nach außen von dem Körper 616 aus hervorragen, und eine Höhe H (beispielsweise durchschnittliche Höhe) von mindestens 25 Nanometer und/oder nicht mehr als 100 Mikrometer relativ zu vertieften Bereichen der Oberfläche an Grenzen 620 zwischen den Körnern 618 aufweisen, wie beispielsweise eine Höhe H von mindestens 50 Nanometer und/oder nicht mehr als 80 Mikrometer. In anderen Ausführungsformen kann die Höhe H anders bemessen sein.
Das Kornprofil ist ein Indikator für den Herstellungsprozess des gesinterten Artikels 610 dahingehend, dass der Artikel 610 als dünnes Band gesintert wurde, anstatt aus einem Stück geschnitten zu werden, und dass die jeweilige Oberfläche 612, 614 nicht im Wesentlichen poliert wurde. Zusätzlich kann das körnige Profil dem gesinterten Artikel 610, im Vergleich zu polierten Oberflächen, Vorteile in einigen Anwendungen bieten, wie beispielsweise Streulicht für eine Hintergrundbeleuchtung eines Displays, Erhöhen der Oberfläche für eine bessere Haftung einer Beschichtung oder für das Kulturwachstum. In Erwägung gezogenen Ausführungsformen weisen die unpolierten Oberflächen 612, 614 eine Rauheit von ungefähr 10 bis ungefähr 1000 Nanometer über einen Abstand von 10 Millimetern in einer Abmessung entlang der Länge des Artikels, beispielsweise etwa 15 bis etwa 800 Nanometer, auf. In den in Betracht gezogenen Ausführungsformen weisen entweder eine oder beide der Oberflächen 612, 614 eine Rauhigkeit von etwa 1 nm bis etwa 10 µm über eine Distanz von 1 cm entlang einer einzigen Achse auf.
Im Gegensatz dazu umfasst der gesinterte Artikel 710, der aus dem gleichen Material wie der gesinterte Artikel 610 ist, die polierten Oberflächen 712, 714, wo Korngrenzen im Allgemeinen aufgrund des Polierens entfernt werden. In den in Betracht gezogenen Ausführungsformen können gesinterte Artikel 610, die gemäß der hierin offenbarte Prozesse hergestellt werden, poliert werden, wie in den gezeigt ist; je nach dem besonderen Verwendungszweck des Artikels. Zum Beispiel erfordert die Verwendung des Artikels 610 als Substrat möglicherweise keine extrem glatte Oberfläche, und die unpolierte Oberfläche der - kann ausreichend sein; während die Verwendung des Artikels als Spiegel oder als Linse ein Polieren erfordern kann, wie in gezeigt ist. Wie hierin offenbart, kann das Polieren jedoch für besonders dünne Artikel oder für solche, die dünn mit großen Oberflächen sind, schwierig sein.
Die Anmelder glauben, dass Bleche aus gesinterter Keramik oder anderen Materialien, die aus Kugeln geschnitten wurden, möglicherweise keine leicht identifizierbaren Korngrenzen auf Oberflächen darauf haben, im Gegensatz zu den Artikeln der . Die Anmelder glauben ferner, dass aus einem Stück geschnittene Artikel typischerweise poliert sind, um aus dem Schneiden resultierende raue Oberflächen zu korrigieren. Die Anmelder glauben jedoch, dass das Polieren der Oberfläche bei sehr dünnen Artikeln aus Sinterkeramik oder anderen Materialien besonders schwierig oder umständlich sein kann, wobei der Schwierigkeitsgrad zunimmt, da solche Artikel dünner sind und die Oberflächen solcher Artikel größer sind. Gesinterte Artikel, die nach der vorliegend offenbarten Technologie hergestellt sind, können jedoch durch solche Beschränkungen weniger eingeschränkt sein, da Artikel hergestellt nach der vorliegenden Technologie kontinuierlich mit langen Bandlängen hergestellt werden. Außerdem können die Abmessungen von Ofensystemen, wie hierin offenbart, skaliert werden, um breitere Artikel aufnehmen und zu sintern, beispielsweise mit einer Breite von mindestens 2 Zentimetern, mindestens 5 Zentimetern, mindestens 10 Zentimetern, mindestens 50 Zentimetern.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist der gesinterte Artikel 610 ein körniges Profil auf und weist auf den Oberflächen 612, 614 davon eine konstante Oberflächenqualität auf, die sich sehr unterscheiden kann von Artikeln, die unter Verwendung von Setterplatten hergestellt werden, wie im Hintergrund erörtert wurde, wobei eine Seite ist typischerweise durch Kontakt (beispielsweise Anhaftungen und/oder Abschürfungen) von der Setterplatte geprägt ist, während die andere Seite nicht der Setterplatte ausgesetzt sein darf. In einigen Ausführungsformen, in denen beispielsweise der gesinterte Artikel 610 in Form eines Blechs oder Bandes vorliegt (siehe im Allgemeinen Blech 810 wie gezeigt in ), ist die Oberflächenkonsistenz so, dass eine durchschnittliche Oberfläche von Oberflächenfehlern pro Quadratzentimeter der ersten Oberfläche innerhalb von plus oder minus fünfzig Prozent von durchschnittlichen Oberflächenfehlern pro Quadratzentimeter der zweiten Oberfläche liegt, wobei „Oberflächenfehler“ Abrieb und/oder Verklebungen sind, mit einer Abmessung entlang der jeweiligen Oberfläche von mindestens 15, 10 und/oder 5 Mikrometer, wie in den zum Beispiel gezeigt ist, beispielsweise innerhalb von plus oder minus dreißig Prozent von einer durchschnittliche Oberfläche von Oberflächenfehlern pro Quadratzentimeter der zweiten Oberfläche, beispielsweise innerhalb plus oder minus zwanzig Prozent einer durchschnittlichen Oberfläche von Oberflächenfehlern pro Quadratzentimeter der zweiten Oberfläche.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist der gesinterte Artikel 610 eine hohe Oberflächenqualität auf, die sich wiederum stark von Artikeln unterscheiden kann, die mit Setterplatten hergestellt werden, wie im Hintergrund besprochen, wobei Anhaftungen und/oder Abrieb von der Setterplatte die Oberflächenqualität verringern können. In einigen Ausführungsformen, beispielsweise wenn der gesinterte Artikel 610 die Form eines Blechs oder Band ist (siehe im Allgemeinen Blech 810 wie in gezeigt), ist die Oberflächenqualität so, dass im Durchschnitt pro Quadratzentimeter, die erste und die zweite Oberfläche beide weniger als 15, 10 und/oder 5 Oberflächenfehler mit einer Abmessung von mehr als 15, 10 und/oder 5 Mikrometer haben, wie beispielsweise weniger als 3 solcher Oberflächenfehler im Durchschnitt pro Quadratzentimeter, wie beispielsweise weniger als einen solcher Oberflächenfehler im Durchschnitt pro Quadratzentimeter. Dementsprechend können gesinterte Artikel, die gemäß der hierin offenbarten erfinderischen Technologien hergestellt sind, eine relativ hohe und konsistente Oberflächenqualität aufweisen. Die Anmelder glauben, dass die hohe und gleichbleibende Oberflächenqualität des gesinterten Artikels 610 eine erhöhte Festigkeit des Artikels 610, durch Reduzierung von Belastungsstellen, Stresskonzentrationen und/oder Rissinitiierungen, erleichtert.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Artikel 610 und das entsprechenden Material der Körner des Grünbands polykristalline Keramik. Nach einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Artikel 610 (beispielsweise ist, besteht im Wesentlichen aus, besteht zu mindestens 50 Gew.-% aus) Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Spinell (beispielsweise MgAl₂O₄, ZnAl₂O₄, FeAl₂O₄, MnAl₂O₄, CuFe₂O₄, MgFe₂O₄, FeCr₂O₄), Granat, Cordierit, Mullit, Perowskit, Pyrochlor, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Borcarbid, Titandiborid, Silizium-Aluminiumoxid-Nitrid und/oder Aluminiumoxynitrid. In einigen Ausführungsformen ist der Artikel 610 ein Metall. In anderen Ausführungsformen ist der Artikel 610 aus Pulverkörnern gesintertes Glas. In einigen Ausführungsformen ist der Artikel 610 ein IX Glas und/oder eine Glaskeramik. Hierin offenbarte Materialien können synthetisch sein.
Unter Bezugnahme auf hat ein gesinterter Artikel in einigen Ausführungsformen die Form eines Blechs 810 (beispielsweise gesintertes Band) aus einem hierin offenbarten Material. Das Blech 810 enthält eine Oberfläche 814 (beispielsweise oben oder unten) mit einer anderen gegenüberliegenden Oberfläche und einem Körper, der sich zwischen den zwei Oberflächen 814 (siehe im Allgemeinen die Seiten 612, 614 und den Körper 616 des Artikels 610 der - . Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Breite W des Blechs 810 als eine erste Abmessung von einer der Oberflächen 814 definiert, die sich orthogonal zur Dicke T' erstrecken. Nach einer beispielhaften Ausführungsform weist das Blech 810 mindestens zwei im Allgemeinen senkrechte Längsseitenkanten 812 auf. Eine Länge L des Blechs 810 ist als eine zweite Abmessung einer der oberen oder unteren Oberflächen 814 definiert, die sich sowohl zur Dicke T' als auch zur Breite W orthogonal erstrecken. Die Länge L kann größer als oder gleich als die Breite W sein. Die Breite W kann größer oder gleich als die Dicke T' sein.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Dicke T' nicht mehr als 500 Mikrometer, beispielsweise nicht mehr als 250 Mikrometer, beispielsweise nicht mehr als 100 Mikrometer, und/oder mindestens 20 Nanometer. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Blech 810a eine Oberfläche von mindestens 10 Quadratzentimetern auf, beispielsweise mindestens 30 Quadratzentimeter, beispielsweise mindestens 100 Quadratzentimeter und sogar mehr als 1000, 5000 oder sogar 10.000 Quadratzentimeter in einigen Ausführungsformen; oder ist das Blech anderweitig gemäß den hierin offenbarten Geometrien bemessen, wie beispielsweise in Bezug auf Ausführungsformen des Artikels 610. In einigen Ausführungsformen hat das Blech 810 eine Breite W, die weniger als 1/4, 1/5, 1/6, 1/7, 1/8, 1/9, 1/10 und/oder 1/20 seiner Länge L beträgt. Solche Geometrien können für bestimmte Anwendungen besonders nützlich sein, beispielsweise für die Verwendung des Blechs 810 als ein Substrat einer geradlinigen Batterie und/oder zur Verwendung des Blechs 810 als Oberfläche zum Wachsen von Kohlenstoff Nanoröhren in einem Ofen, wo das Blech 810 die Oberflächen des Ofens ausfüllt, jedoch das Volumen des Ofens nicht wesentlich füllt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Blech 810 (beispielsweise ist es gebildet aus: besteht aus, besteht im Wesentlichen aus, besteht zu mehr als 50 % aus) ein Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus polykristalliner Keramik und synthetischem Mineral. In anderen Ausführungsformen umfasst das Blech 810 Glas, Metall oder andere Materialien, wie hierin offenbart ist. Ferner liegt gemäß einer beispielhaften Ausführungsform das Material des Blechs 810 in einem gesinterten Zustand vor, so dass Körner des Materials miteinander verschmolzen werden (siehe im Allgemeinen . Das Blech 810 kann ein körniges Profil aufweisen (siehe im Allgemeinen - oder kann poliert sein (siehe im Allgemeinen .
Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen das Blech 810 aus Aluminiumoxidpulver hergestellt mit einem mittleren Teilchengrößendurchmesser von 50 bis 1000 Nanometer und einer BET-Oberfläche von 2 bis 30 m²/g. Das Blech 810 besteht aus einem bandgegossenen Aluminiumoxidpulver mit von 99,5 bis 99,995 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und mit von etwa 100 bis etwa 1000 Teilen pro Million eines Sinter-Zusatzstoffs wie Magnesiumoxid. In einigen Ausführungsformen ist das Blech 810 durchscheinend. Das Blech 810 kann eine Gesamtdurchlässigkeit von mindestens 30% bei Wellenlängen von etwa 300 nm bis etwa 800 nm aufweisen, wenn das Blech 810 eine Dicke von 500 mm oder weniger aufweist. In einigen Ausführungsformen beträgt die Gesamttransmission durch das Blech 810 etwa 50 % bis etwa 85 % bei Wellenlängen von etwa 300 nm bis etwa 800 nm, wenn das Blech 810 eine Dicke von 500 mm oder weniger aufweist. In einigen beispielhaften Ausführungsformen beträgt die diffuse Transmission durch das Blech 10 etwa 10 % bis etwa 60 % bei Wellenlängen von etwa 300 nm bis etwa 800 nm, wenn das Blech eine Dicke von 500 mm oder weniger aufweist. Bei in Betracht gezogenen Ausführungsformen kann das Blech 810 die oben offenbarte Durchlässigkeits-Prozentsätze aufweisen mit einer Wellenlänge in den oben offenbarten Bereichen, aber mit anderen Dicken, wie beispielsweise die anderen hierin offenbarte Dicken. Hierin offenbarte und sich von Aluminiumoxid unterscheidende Materialien können ebenfalls in einem solchen durchscheinenden gesinterten Artikel resultieren.
Unter Bezugnahme auf umfasst eine Fertigungslinie 910 eine Quelle 912 für Grünband 922, ein Ofensystem 914, Spannungsregler 916, 918 und eine Aufnahme 920 für gesintertes Band 924. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die Quelle 912 des Grünbands 922 die Form von eine Rolle des Grünbands 922 aufweisen, bzw. ggf. separat hergestellt sein. Von der Quelle 912 wird das Grünband 922 in einen ersten Abschnitt 926 des Ofensystems 914 geleitet, beispielsweise durch einen Führungskanal 928. Wie in gezeigt ist, wird in einigen Ausführungsformen das Grünband 922 entlang einer vertikalen Achse gerichtet durch das Ofensystem 914 geführt, so dass das Grünband 922 nicht in Kontakt mit einer Setterplatte und/oder Oberflächen des Ofensystems 914 kommt.
Der erste Abschnitt 926 des Ofensystems 914 kann eine Binder-Abbrennstelle B (siehe im Allgemeinen Stelle B der Fertigungslinie von ) und eine Stelle zum teilweisen Sintern des Bandes 912 (siehe im Allgemeinen Stelle C der Fertigungslinie von ) umfassen. Dementsprechend kann das aus dem ersten Abschnitt 926 des ersten Systems 914 austretende Band 932 teilweise gesintert werden. Die Spannung im Band 922 durch den ersten Abschnitt 926 des Ofensystems 914 kann durch den Spannungsregler 916 beeinflusst werden, der die Spannung im Band 922, 932, 924 auf beiden Seiten des Spannungsreglers 916 entlang der Fertigungslinie 910 differenzieren kann. Wie in gezeigt ist, kann unter dem Spannungsregler 916 das Ofensystem 914 einen zweiten Abschnitt 930 umfassen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird die Spannung im Band 932, 924 zwischen den Spannungsreglern 916, 918 größer sein als die Spannung im Band 922, 932, 924, welches nicht zwischen den Spannungsregler 916, 918 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann eine erhöhte Spannung zwischen den Spannungsreglern 916, 918 verwendet werden, um das Band 932 flach zu halten, während das Band 932 in dem zweiten Abschnitt 930 des Ofensystems 914 gesintert wird. Beispielsweise kann das teilweise gesinterte Band 932 flexibel genug sein, um das Band 932 zwischen den Spannungsreglern 932, 918 durch Spannung zu biegen und/oder abzuflachen, dennoch kann das teilweise gesinterte Band 932 aufgrund der Bindungen des teilweisen Sinterns fest genug sein, um die Spannung ohne Versagen zu unterstützen. Anders ausgedrückt, wird das teilweise gesinterte Band 932 im zweiten Abschnitt 930 des Ofensystems 914 auf eine Enddichte gesintert und wird dieses unter genug Spannung gehalten, um das Blech, das Band oder den Streifen zu glätten, um Kräuselungen, Verwerfungen, Wölbung usw. zu vermeiden, die bei uneingeschränkter Sinterung auftreten können. Die Anmelder fanden beispielsweise, dass ein 1 Zentimeter breites teilgesintertes Band aus Zirkonoxid oder Aluminiumoxid in der Lage war, mehr als 1 Kilogramm Spannung, etwa 20 Megapascal, ohne Versagen zu tragen.
Dementsprechend weist die unmodifizierte Oberfläche des Blechs 810 unter erneuter Bezugnahme auf in den in Betracht gezogenen Ausführungsformen eine Ebenheit von etwa 0,1 µm bis etwa 50 µm über einen Abstand von 1 cm entlang einer einzelnen Achse auf, beispielsweise entlang der Länge des Blechs 810. Durch eine solche Ebenheit, in Kombination mit der Oberflächenqualität, Oberflächenbeschaffenheit, Großfläche, dünner Dicke und/oder Materialeigenschaften der hierin offenbarten Materialien können Bleche, Substrate, gesinterte Bänder, Artikeln usw. besonders nützlich für verschiedene Anwendungen, wie beispielsweise zähe Deckblätter für Displays, Hochtemperatursubstrate, flexible Separatoren und andere Anwendungen verwendet werden.
Aufgrund der begrenzten Fähigkeit von Granat, unter Druckbelastung sich auszudehnen oder zu entspannen, kann Granat nach der Herstellung des Granats schwer umformbar sein. Dementsprechend kann es schwierig sein Granat dünn und flach nach konventionellen Verfahren herzustellen. Um dies zu tun, müsste er Fachmann typischerweise Grünkörper zwischen flachen feuerfesten Oberflächen einlegen, was typischerweise zu vielen Oberflächendefekten auf beiden Seiten des gesinterten Artikels führt. Dementsprechend gilt die derzeit offenbarte Technologie als besonders nützlich bei der Herstellung dünner Bleche aus synthetischem Granat, wie hierin offenbart ist.
Unter Bezugnahme auf , umfasst eine Fertigungslinie 1010, ähnlich zu der Fertigungslinie 910 von eine Quelle 1012 von Grünband 1022, ein Ofensystem 1014 mit zwei separaten Abschnitten 1026, 1030, Spannungsreglern 1016, 1018 und eine Aufnahme 1020 aus gesintertem Band 1024. Mit der Fertigungslinie 1010 wird das Grünband jedoch kontinuierlich auf der Linie 1010 hergestellt. Ferner wird das gesinterte Band 1024 in Streifen 1032 geschnitten (beispielsweise mindestens 5 Zentimeter lang, mindestens 10 Zentimeter lang, und/oder nicht länger als 5 Meter, nicht länger als 3 Meter) während das gesinterte Band 1024 aus dem zweiten Abschnitt 1030 des Ofensystems 1014 heraustritt. Die Streifen 1032 können anschließend gestapelt, verpackt und versendet werden.
Unter Bezugnahme auf beinhaltet eine Fertigungslinie 1110 eine Bandquelle 1112 (beispielsweise Grünband). Die Quelle hat die Form einer Spule 1114 des Bandes 1112, wobei das Band 1112 zunächst auf einem polymeren Träger 1116, wie Mylar, angeordnet ist. Während das Band 1112 von der Spule 1114 kommt, im Allgemeinen horizontal, (beispielsweise innerhalb von 30 Grad von der Horizontalen, innerhalb von 10 Grad von der Horizontalen) wird der Polymerträger 1116 an einer Trennstelle 1118 vom Band 1112 abgezogen und auf eine separate Spule 1120 aufgewickelt. Das Band 1112 läuft dann über ein Luftlager 1122 und wird nach und nach mit kontrolliertem Durchhang in eine erste Führung 1124 umgelenkt, die die Band 1112 im Allgemeinen vertikal orientiert (beispielsweise innerhalb von 30 Grad vertikal, innerhalb von 10 Grad vertikal).
Der ersten Führung 1124 nachfolgend bewegt sich das Band 1112 in grüner Form nach oben in einen ersten Ofen 1126 (siehe im Allgemeinen Ofen 410, wie in gezeigt). In einigen Ausführungsformen ist die erste Ofen 1126 ein Ofen mit niedrigerer Temperatur, der organisches Bindemittel verkohlt oder von dem Band 1112 abbrennt, um einen ungebundenen Abschnitt des Bandes 1112 zu bilden. Der erste Ofen 1126 kann auch teilweise den resultierenden ungebundenen Abschnitt des Bandes 1112 sintern, um einen teilweise gesinterten Abschnitt 1128 des Bandes 1112 zu bilden. Nach dem Durchlaufen des ersten Ofens kann das Band 1112 durch eine zweite Führung 1130 geführt werden. Die erste und die zweite Führung 1124, 1130 richten das Band 1112 zu einem Durchgang durch den ersten Ofen 1126 aus, so dass das Band 1112 die Oberflächen des ersten Ofens 1126 nicht berührt, wodurch die Anzahl von Adhäsions- und Abrieb-bezogenen Oberflächendefekten verringert wird. So ein Band 1112 kann noch einige Fehler aufweisen, beispielsweise durch Kontakt mit fehlerhaften Partikeln, usw.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird der zweiten Führung 1130 folgend der teilweise gesinterte Abschnitt 1128 des Bandes über ein Rad 1132 geführt. In einigen Ausführungsformen hat das Rad 1132 eine reibungsarme Oberfläche 1134, über der der teilweise gesinterte Abschnitt 1128 rutschen kann. Ein Temperaturunterschied zwischen dem Rad 1132 und dem teilweise gesinterten Abschnitt 1128 kann dazu beitragen, ein Anhaften oder Anhaften zwischen dem Rad 1132 und dem teilweise gesinterten Abschnitt 1128 zu verhindern. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dreht sich das Rad 1132, um die Spannung im Band 1112 zu steuern, beispielsweise durch Bereitstellen unterschiedlicher Spannung im Band 1112 auf beiden Seiten des Rades 1132.
Zum Beispiel dreht sich das Rad 1132 in einigen Fällen (beispielsweise im Uhrzeigersinn) gegen die Richtung (beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn), in der das Band 1112 über das Rad 1132 gleitet, wodurch die Spannung im Band 1112 auf der Seite des Rades 1132, von der das Band 1112 kommt reduziert wird, und die Spannung im Band 1112 auf der Seite des Rads 1132, zu der das Band 1112 läuft erhöht wird, wobei die erhöhte Spannung an einem distalen Ende des Bandes 1112 durch einen Spannungsregler, wie eine Spule, die das Band 1112 aufnimmt (siehe im Allgemeinen und ), einen Roboterarm, der das Bandes 1112 zieht (siehe im Allgemeinen ), durch Rollen usw. aufrechterhalten wird. Die Spannung im Band 1112, während das Band 1112 einen zweiten Ofen mit möglicherweise höherer Temperatur 1136 durchläuft, hält das Band 1112 flach, während das Band 1112 vollständig gesintert wird.
Der Aufbau und die Anordnungen der Fertigungslinie, der Ausrüstung und resultierende gesinterte Artikel, wie in den verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen gezeigt ist, dienen nur der Veranschaulichung. Obwohl in dieser Offenbarung nur wenige Ausführungsformen im Detail beschrieben wurden, sind viele Modifikationen möglich (beispielsweise Variationen in Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Parameterwerte, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen), ohne materiell von den neuen Lehren und Vorteilen des hier beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Einige als integral dargestellte Elemente können aus mehreren Teilen oder Elementen aufgebaut sein, wobei die Position der Elemente umgekehrt sein kann oder anderweitig variiert werden kann, und die Art oder Anzahl der einzelnen Elemente oder Positionen kann geändert oder variiert werden. Die Reihenfolge oder Abfolge von Prozessen, logischen Algorithmen oder Verfahrensschritten kann variiert werden oder gemäß alternativen Ausführungsformen in neuer Sequenz angeordnet werden. Andere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können auch in der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen gemacht werden, ohne den Umfang der vorliegenden erfinderischen Technologie zu verlassen.
Es wird erneut kurz auf Bezug genommen, wobei das körnige Profil Körner 618 umfasst, die im Allgemeinen nach außen von dem Körper 616 hervorragen und eine Höhe H (beispielsweise durchschnittliche Höhe) von mindestens 5 Nanometer, beispielsweise mindestens 10 Nanometer, wie beispielsweise mindestens 20 Nanometer, wie beispielsweise mindestens 25 Nanometer und/oder nicht mehr als 200 Mikrometer, wie beispielsweise nicht mehr als 100 Mikrometer, nicht mehr als 80 Mikrometer nicht mehr als 50 Mikrometer relativ zu den vertieften Teilen des Oberfläche an den Grenzen 620 zwischen den Körnern 618, aufweisen.
Unter Bezugnahme auf enthält eine Fertigungslinie 1210 zum teilweisen Sintern eine Quelle des Bandes 1212 (beispielsweise Grünband). Die Quelle hat die Form einer Spule 1214 des Bandes 1212, wobei das Band 1212 sich anfänglich auf einem Polymerträger 1216, wie beispielsweise Mylar befindet. In einigen solchen Ausführungsformen kommt das Band 1212 von der Spule 1214 und über eine Rolle 1244 und eine Vakuum-Trommel 1242, und dann wird der Polymerträger 1216 an einer Trennstelle 1218 vom Band 1212 abgezogen und wird von einer Spannvorrichtung 1240 gespannt, wird über eine Rolle 1246 und auf eine separate Spule 1220 geführt. Das Band 1212 (ohne Träger 1216) gelangt dann in den Binder- Abbrennabschnitt B"' des Ofens 1226. In einigen solchen Ausführungsformen tritt das Band 1212 im Allgemeinen vertikal orientiert und/oder ohne Kontakt mit dem Ofen 1226 ein.
Nach der Trennstelle 1218 bewegt sich das Band 1212 in grüner Form nach unten in den Ofen 1226 (siehe auch im Allgemeinen Ofen 410, wie in gezeigt). In einigen Ausführungsformen ist der Binder-Abbrennabschnitt B"' des Ofens 1226 ein Ofen mit niedrigerer Temperatur, der das organische Bindemittel vom Band 1212 verkohlt oder verbrennt, um einen ungebundenen Abschnitt des Bandes 1212 zu bilden. Ein Abschnitt C'" mit höherer Temperatur des Ofens 1226 kann den resultierenden ungebundenen Abschnitt des Bandes 1212 zumindest teilweise sintern, um einen teilweise gesinterten Abschnitt 1228 des Bandes 1212 zu bilden, welcher in beim Verlassen des Ofens 1226 gezeigt ist.
Nach dem Durchlaufen des Ofens 1226 kann das Band 1212 gerichtet über eine Rolle 1252, die als zweite Führung dient, gezogen werden. Die Trennstelle 1218 und die Austrittsrolle 1252 können das Band 1212 an einem Durchgang durch den Ofen 1226 so ausrichten, dass das Band 1212 keine Oberflächen des Ofens 1226 berührt, wodurch die Anzahl von Adhäsionen und Abrieb und damit verbundene Oberflächenfehler reduziert werden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Trennstelle 1218 und die Rolle 1252 oder eine andere Führung an oder nahe einem Ausgang des Ofens 1226 im Allgemeinen vertikal zueinander ausgerichtet, beispielsweise entlang einer Linie, die innerhalb von 15 Grad zur Vertikalen liegt, beispielsweise innerhalb von 10 Grad.
Die Anmelder merken an, dass ein solches Band 1212 immer noch einige Mängel aufweisen kann, wie beispielsweise durch Kontakt mit umherirrenden Partikeln, Partikeln in der Luft usw. Die Austrittsrolle 1252 kann aus einem Polymermaterial mit geringer Reibung gefertigt sein. Nach dem Vorbeiführen an der Austrittsrolle 1252 kann das teilgesinterte Band auf einer Aufnahmespule 1250 aufgewickelt werden.
Beispiel 1
Ein 90 Fuß langes Band aus teilweise gesintertem Zirconiumdioxid-Band wurde mit einer Vorrichtung hergestellt im Allgemeinen wie in gezeigt. Das Grünband wurde in ähnlicher Weise wie in US-Patent Nr. 8,894,920 B2 beschrieben, hergestellt unter Verwendung von Zirconiumdioxid-Pulver 3YE von Tosho (Japan). Das Grünband wurde mit einer Breite von mehr als etwa 20 cm und einer Dicke des Grünbands von etwa 25 Mikrometer gegossen. Das Band wurde dann manuell mit kreisförmigen Rasierklingen auf eine Breite von etwa 15 mm geschnitten. Das Grünband wurde von einer Abwickelspule (siehe im Allgemeinen Spule 1214 in ) über die Trennstelle geführt (siehe Trennstelle 1218 in ) und durch einen Binder-Abbrennkamin (siehe Abbrennstelle B"' des Ofens 1226 in ), durch eine Übergangszone (siehe Zone X'" in ) und in einen Ofen mit höherer Temperatur (beispielsweise Abschnitt C'" des Ofens 1226 in ) geführt.
Unter Bezugnahme auf das Beispiel 1 im Kontext von , wurde das Keramikband 1212 an der Trennstelle 1218 von der Trägerfolie 1216 abgelöst. Die Trägerfolie 1216 wurde über eine Spannvorrichtung 1240 und weiter auf eine Aufwickelspule 1220 geführt. Die Binder-Abbrennstelle B'" wurde passiv mit Heißluft aus der Ofensektion C'" beheizt. Der Kanal im Ofen und der für Beispiel 1 verwendete Binder-Abbrennkamin wurde parallel aus einer Keramikfaserplatte hergestellt mit Platten mit einer Lücke zwischen 0,125 und 0,5 Zoll zwischen den Platten (siehe im Allgemeinen Lücke 414 und L2 von ). Die Breite des Kanals orthogonal zum Spalt betrug etwa 3,5 Zoll. Die Länge der Binder-Abbrennstelle betrug etwa 17 Zoll und die Länge des Ofens unterhalb des Binders Abbrennstelle war 24 Zoll.
Die Anmelder bemerken, dass das Grünband entweder kalt oder heiß in den Ofen eingeführt werden kann. Beim heißen Einführen legen die Anmelder eine Temperatur nahe 1000°C für den Ofen und eine Bandgeschwindigkeit von 1 inch/min fest, wenn 3YSZ, 3 Mol% Yttriumoxid-stabilisierendes Zirkonoxid, tetragonal-phasiger Zirkonoxid-Polykristall „TZP“ und/oder Aluminiumoxid oder andere Keramiken mit ähnlicher Sinter-Temperaturen gesintert oder teilgesintert werden. Nach dem heißen Einführen und nachdem das Band aus dem Boden des Ofens herausgekommen ist, kann die Temperatur erhöht werden und kann die Geschwindigkeit des Bandes erhöht werden. Bei kaltem Einführen, empfehlen die Anmelder das Band mit einer niedrigen Geschwindigkeit von 0,25 bis 1 Zoll/min beim Aufheizen durch den Ofen zu bewegen (d. h. zu transportieren, zu transportieren).
In diesem Beispiel 1 wurde das Band heiß eingeführt, und nach dem Einführen wurde der Ofen auf 1200°C erhitzt und darauf eingestellt, und das Band wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 8 Zoll/min durch den Ofen bewegt. Der ausgebrannte Bindemittel-Abbrenn-Kamin hatte eine Temperatur von etwa 100 bis 400 °C. Das Grünband wurde über 2,25 Stunden durch den Ofen transportiert und eine kontinuierliche Länge von etwa 90 Fuß eines teilweise gesinterten Bandes wurde erhalten.
Die Sinterschrumpfung in der Breite betrug etwa 9,5-10,5 %. Das teilgesinterte Band war auf einer Spule mit einem Durchmesser von 3,25 Zoll gerollt, ohne zu reißen.
Beispiel 2
Eine 65-Fuß-Länge eines teilweise gesinterten Zirconiumdioxid-Bandes wurde mit einer Vorrichtung hergestellt ähnlich wie in , wobei das Grünband wiederum ähnlich wie hergestellt wurde, wie das im US-Patent Nr. 8,894,920 beschriebene unter Verwendung von Zirconiumdioxid-Pulver 3YE von Tosho (Japan). Das Grünband wurde mit einer Breite von mehr als etwa 20 cm gegossen. Die Dicke des Grünbandes betrug etwa 25 Mikrometer. Das Grünband wurde dann manuell bis auf eine Breite von ca. 52 mm mit Kreisklingen geschnitten.
Als nächstes wurde das Grünband von der Abwickelspule über die Trennstelle geführt und durch einen Binder-Abbrennkamin, durch eine Übergangszone und in einen bei höherer Temperatur aktiv beheizten Ofen (beispielsweise Ofen 1226) geführt. Die Binder-Abbrennstelle wurde passiv durch erhitzte Luft aus dem Ofen beheizt. Der Kanal im Ofen- und Binder-Abbrennkamin war (wieder) aus einer Keramikfaserplatte mit parallelen Platten mit einem Abstand zwischen 1/8 und ½ Zoll½ zwischen den Platten gefertigt. Die Breite des Kanals betrug ungefähr 3 ½ Zoll. Die Länge der Binder-Abbrennstelle betrug etwa 17 Zoll und die Länge des Ofens betrug 24 Zoll.
In diesem Beispiel 2 wurde der Ofen nach dem Einführen auf 1000°C, 1025°C, 1050°C, 1075 °C und 1100 °C erhitzt, während das Band mit einer Geschwindigkeit von 2 Zoll/min hindurch bewegt wurde. Der Binder-Abbrennkamin hatte eine Temperatur zwischen etwa 100 und 400 °C. Das Band wurde bei den einzelnen Ofentemperaturen für etwa eine Stunde für jede Temperatur betrieben. Der Ofen wurde über 6,5 Stunden lang betrieben und über 65 Fuß (grün) von teilweise gesintertem Band wurden kontinuierlich durch den Ofen geführt.
Die Sinterschrumpfung über die Breite des Bandes war von der Ofen-Temperatur abhängig und in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt. Einige Verformungen außerhalb der Ebene waren aufgetreten und die Variation der Sinterschrumpfung in der Tabelle ist teilweise auf die Ebenen-Verformung des Bandes zurückzuführen. Tabelle 1

52 mm Grünband

Temperatur Schrumpfung %

1000°C 2,08

1000°C 1,56

1025°C 2,34

1050°C 3,47

1075°C 4,28

1100°C 5,61
In verschiedenen hierin offenbarten Ausführungsformen, wie beispielsweise in hierin offenbarten Materialien und Systemen, beträgt die Temperatur des Hochtemperaturofens mindestens 800°C, wie etwa mindestens 1000°C. Das Grünband wird mit einer Geschwindigkeit von mindestens 1 Zoll/min, wie mindestens 2 Zoll/min hindurchgeführt. Die Geschwindigkeit kann beispielsweise durch Vergrößern der Ofenlänge erhöht werden. Die Schrumpfung des hindurchgeführten Grünbandes betrug mindestens 1,5 %, beispielsweise mindestens 2 % in einigen Ausführungsformen und/oder nicht mehr als 20 %, wie beispielsweise nicht mehr als 15 %.
Beispiel 3
Etwa eine Länge von 60 Fuß eines teilweise gesinterten Zirconiumdioxid-Bandes wurde mit einer Vorrichtung , ähnlich wie in , hergestellt, wobei das Grünband wiederum ähnlich wie hergestellt wurde, wie das im US-Patent Nr. 8,894,920 beschriebene unter Verwendung von Zirconiumdioxid-Pulver 3YE von Tosho (Japan). Das Grünband wurde mit einer Breite von mehr als etwa 20 cm gegossen. Die Dicke des Grünbandes war etwa 25 Mikrometer. Das Band wurde dann manuell auf eine Breite von etwa 35 mm mit kreisförmigen Klingen geschnitten.
Das Grünband wurde von der Abwickelspule über die Trennstelle und durch einen Binderabbrennkamin, durch eine Übergangszone und in den Ofen geführt. Der Binder-Abbrennstelle wurde durch erhitzte Luft aus dem Ofen passiv beheizt. Der Kanal im Ofen und Binder-Abbrennkamin wurde aus Keramikfaserplatten mit parallelen Platten mit einem Spalt zwischen 1/8 und ½ Zoll zwischen den Platten hergestellt. Die Breite des Kanals betrug etwa 3 ½ Zoll. Die Länge der Binder-Abbrennstelle betrug etwa 17 Zoll und die Länge des Ofens betrug 24 Zoll.
In diesem Beispiel 3 wurde der Ofen nach dem Einführen auf 1100°C, 1150°C und 1200°C erhitzt, während das Band mit einer Geschwindigkeit von 4 und 6 Zoll/Minute bewegt wurde. Der Binder-Abbrennkamin hatte eine Temperatur zwischen etwa 100 °C und 400 °C. Etwa zehn Fuß des Bandes bei jede Temperatur- und der jeweiligen Bandgeschwindigkeitsbedingung wurde auf eine Spule mit 3,25 Durchmesser nach partiellem Sintern aufgespult, ohne zu brechen.
Die Sinterschrumpfung wurde gemessen und ist in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt, wobei einige Verformungen außerhalb der Ebene festgestellt wurden und die Variation der Sinterschrumpfung in der Tabelle teilweise aufgrund der Verformung des Bandes außerhalb der Ebene teilweise auftritt. Tabelle 2

Temp (°C) Geschwindigkeit (Zoll/min) Schrumpfung Prozent

25 mm grüne Breite

1100 4 5,05

1100 6 5,16

1150 4 8,09

1150 6 6,73

1200 4 12,01

1200 6 11,20
Ein 175 Fuß langes teilweise gesintertes Zirconiumdioxid-Band wurde mit einer Vorrichtung hergestellt, die gezeigt ist. Zirconiumoxid-Grünband wurde wie oben beschrieben hergestellt, aber das Klebeband wurde manuell mit kreisförmigen Klingen auf etwa 15 mm Breite geschlitzt. Das Band wurde von der Ausgabespule über die Trennstelle und durch einen Binder-Abbrennkamin, durch einen Übergangs-Zone und in den Ofen geführt. Temperaturen von 1100° C bis 1200° C und Geschwindigkeiten von 4, 6 oder 8 Zoll/Min. wurden verwendet. Der Binder-Abbrennkamin hatte eine Temperatur zwischen etwa 100 °C und 400°C, und es wurden insgesamt 175 Fuß (grün) des teilweise gesinterten Bandes hergestellt.

Die Sinterschrumpfung wurde gemessen und ist in der folgenden Tabelle 3 aufgeführt, wobei einige Verformungen außerhalb der Ebene festgestellt wurden und die Variation der Sinterschrumpfung in der Tabelle ist teilweise auf die Verformung des Bandes außerhalb der Ebene zurückzuführen. Das Band wurde bei 1200 C und bei 8 Zoll pro Minute hergestellt, hatte eine durchschnittliche Ebenheit außerhalb der Ebene über die Länge und Breite des Bandes, von insgesamt ungefähr 0,6 mm, gemessen über 1200 mm entlang der Länge des Bandes. Tabelle 3

Temp (°C)	Geschwindigkeit (IPM)	Schrumpfung Prozent
15 mm grüne Breite
1100	4	5,38
1100	6	6,70
1100	8	5,07
1150	4	8,58
1150	6	8,16
1150	8	7,25
1200	4	11,89
1200	6	11,33
1200	8	10,07

Beispiel 5
Ein 147 Fuß langes teilweise gesintertes Zirconiumdioxid-Band wurde mit einer Vorrichtung ähnlich wie in hergestellt. Zirconiumdioxid-Grünband wurde wie oben beschrieben hergestellt und bis auf etwa 15 mm mit kreisförmigen Klingen geschlitzt. Das Band wurde wie oben beschrieben verarbeitet, außer wobei nach dem Einführen der Ofen auf 1200° C erhitzt und eingestellt wurde und das Band einer Geschwindigkeit von 8 Zoll/Minute eingeführt wurde. Der Binder-Abbrennkamin hatte eine Temperatur zwischen ca. 100 °C und 400 °C. Das Grünband wurde über 3 Stunden durch den Ofen bewegt und über 147 Fuß kontinuierlicher Länge (grün) eines teilweise gesinterten Bandes wurden erhalten.
Unter Bezugnahme auf umfasst eine Fertigungslinie 1310 zum teilweisen Sintern eine Quelle des teilweise gesinterten Bandes 1312. Die Quelle hat die Form einer Spule 1314 des teilweise gesinterten Bandes 1312, wobei das Band 1312 ein Zwischenmaterial aufweisen kann. Das Band 1312 wird von der Spule 1314 und über eine Rolle 1342 abgewickelt. Platten 1346 aus Hochtemperaturmaterial bilden einen schmalen Kanal im Ofen 1326.
Das Band 1212 gelangt dann in den Ofen 1326, wobei das Band 1312 im Allgemeinen senkrecht und/oder ohne Kontakt zum Ofen und/oder ohne Kontakt zum Ofen entlang eines Mittelteil von diesem angeordnet ist. Bei in Betracht gezogenen Ausführungsformen können die Kanten des Bandes die Führungen oder Oberflächen im Ofen berühren, können aber später entfernt werden, um einen fehlerarmen Mittelteil des Bands, wie hierin offenbart, bereitzustellen. In einigen solchen Ausführungsformen umfassen die Längskanten des Bandes Schnittzeichen, wie Laser- oder mechanische Markierungen.
Nach dem Durchlaufen des Ofens 1326 kann das fertige gesinterte Band 1329 über eine Spannvorrichtung 1340 geführt werden. Die Einführrolle 1342 und die Spannvorrichtung 1340 sind im Allgemeinen linear mit dem Kanal durch den Ofen 1326 ausgerichtet, so dass das Band 1312 die Oberflächen des Ofens 1326 in einigen solchen Ausführungsformen nicht berührt, so dass die Anzahl der adhäsions- und abriebbezogenen Oberflächendefekte, wie hierin beschrieben, reduziert wird. Nach dem Passieren der Spannvorrichtung 1340 wird das fertig gesinterte Band über zwei Rollen 1344 und durch eine Fördervorrichtung 1360 (beispielsweise Rollen, Lager, Laufflächen) geführt. Nach der Fördereinrichtung 1360 kann das fertig gesintertes Band mit oder ohne Zwischenlagenmaterial gespult werden.
Unter Bezugnahme auf umfasst eine Fertigungslinie 1410 zum teilweisen Sintern eine Quelle aus teilweise gesintertem Band 1412. Die Quelle hat die Form einer Spule 1414 des teilweise gesinterten Bands 1412, wobei das Band 1412 ein Zwischenblechmaterial aufweisen kann. Wenn das Band 1412 von der Spule 1414 läuft, wird das Band 1212 dann in den Ofen 1426 geführt, wobei das Band 1412 im Allgemeinen vertikal ausgerichtet ist. Ein Spanner (beispielsweise Gewicht 1460, Rollen) wird an dem teilgesinterten Band angeordnet, um das Band zu ziehen und/oder das Band während des Sinterns flach zu halten. Bei in Erwägung gezogenen Ausführungsformen kann das Gewicht 1460 eine Länge des Bandes selbst aufweisen.
Überraschenderweise haben die Anmelder, wie oben offenbart, herausgefunden, dass eine kurze Länge des Grünbands mit abgebranntem Bindemittel eine gewisse Spannung aushalten kann, ohne dass das Klebeband auseinanderfällt. Die Zugfestigkeit des Abschnitts mit ausgebranntem Bindemittel, vor Eintritt in den Ofen mit höherer Temperatur, beträgt nur einen Bruchteil der Zugfestigkeit eines idealen, vollgesinterten Bandes des gleichen Materials und gebildet aus einem Grünband gleicher Abmessungen und Zusammensetzung, wie beispielsweise weniger als 20 %, beispielsweise weniger als 10 %, beispielsweise weniger als 5 %, ist aber immer noch positiv, beispielsweise mindestens 0,05%.
Beispiel 6
Ein teilweise gesintertes Band mit einer Breite von 15 mm (grün) wurde wie im Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Eine Rolle dieses teilgesinterten Bandes, 15 mm breit (grün), ca. 25 Mikrometer dick (grün), wurde dann auf die Vorrichtung ähnlich dem System 1310 in gelegt (beispielsweise zweiter Ofen, zweite Sinterstelle). Die Keramikplatten 1346 wurden aus Siliziumkarbid gefertigt. Die Lücke zwischen den Platten betrug 2 bis 8 mm und die Breite der Platten betrug 4 Zoll. Die Außen-seitigen Abmessungen des Ofens waren 21 Zoll lang. Der Ofen wurde auf 1400 °C erhitzt (beispielsweise mindestens 100 °C höhere Temperatur als der Ofen von Beispiel 1, wie mindestens 200 °C, bzw. größer, 400 °C, bzw. größer).
In Beispiel 6 wurde das teilweise gesinterte Band (aus Beispiel 1) schnell von Hand in den 1400°C-Ofen mit mehr als 1 Fuß / Minute eingeführt. Genug Band wurde von der Spule 1314 zur Verfügung gestellt, so dass das Band 1312 um die Spannvorrichtung 1340, durch zwei Rollen 1344 und durch eine Fördervorrichtung 1360 gewickelt wurde.
Nach dem Einführen wurde das Band mit 2 Zoll pro Minute bewegt. Weniger als 50 Gramm Spannung wurde auf das Sinterband durch die Spannvorrichtung 1340 ausgeübt. Ungefähr 9 Zoll von dichtem, endgültig gesintertem Band wurde hergestellt (siehe beispielsweise vollständig gesintertes Band 2010 der ). Das Band war durchscheinend, Text konnte durchgelesen werden, wenn der Text in Kontakt mit dem Band gebracht wurde (vollständig gesintertes Band 2010 der und verglichen mit dem teilweise gesinterten Band 2012 der ). Das Band hatte einen weißen Schleier von Lichtstreuung, wahrscheinlich von einer leichten Porosität (beispielsweise Porosität von weniger als 1%, wie weniger als 0,5% und/oder mindestens 0,1%).
Die Querschrumpfung des Bandes betrug etwa 24%. Ein Batch von gebranntem Material des gleichen Bandtyps des Gussstücks hatte eine Sinterschrumpfung von etwa 23%, +/- etwa 0,5%. Obwohl das teilweise gesinterte für dieses Experiment verwendete Band eine gewisse Verformung außerhalb der Ebene hatte, war das Band nach dem endgültigen Sintern in Richtung der Bandbewegung flach. Es gab einige „C-förmige“ Locken in der Quernetz (Band) Richtung. Eine Oberfläche von 1 cm x 1 cm des vollständig gesinterten Bandes wurde lichtmikroskopisch bei 100-facher Vergrößerung untersucht. Beide Seiten des fertigen gesinterten Bandes wurden untersucht. Keine für Setterplatten typische Haftung oder Abriebdefekte wurden gefunden.
Wie in zu sehen ist, kann das fertige gesinterte Band auf einen Radius von weniger als ungefähr 2,5 cm gebogen werden.
Beispiel 7
Eine Sintervorrichtung der zweiten Stufe, ähnlich der in gezeigten, wurde verwendet. Der Ofen war nur etwa 4 Zoll hoch, mit einer 2 Zoll heißen Zone. Teilweise gesintertes Band (grün) mit einer Breite von 30 mm wurde verwendet, das auf ähnliche Weise wie für Beispiel 3 beschrieben hergestellt wurde. Vor dem teilweise Sintern war das Band etwa 25 Mikrometer dick. Eine Spule des teilgesinterten Bandes wurde über den Ofen gelegt, wobei der Ofen einen schmalen Spalt von 3/16 Zoll und 3,5 Zoll Breite in der oberen und unteren Ofenisolierung hatte, damit das Band hindurchgeführt werden kann. Das Band wurde kalt durch die Lücken geführt und ein Gewicht von 7,5 Gramm wurde angebracht (siehe im Allgemeinen ). Der Ofen wurde auf 1450°C erhitzt und die Bewegung des Bandes wurde gestartet, als der Ofen 1450 ºC erreichte. Das Band wurde von oben nach unten mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Zoll pro Minute bewegt. Ungefähr 18 Zoll eines vollständig gesinterten Zirconiumdioxidbandes wurde hergestellt. Das Zirkonoxidband war durchscheinend. Im Beispiel 7 mit dem 4-Zoll-Ofen war das Band sowie der vollständig gesinterte Teil davon länger als der Ofen.
Unter Bezugnahme auf , für Kontext- und Vergleichszwecke, wurde Grünband (3 mol% Yttriumoxid-stabilisierendes Zirkoniumoxid) wie in den obigen Beispielen beschrieben hergestellt und unter Verwendung von konventionelle Sinterprozessen, einschließlich der Verwendung einer Aluminiumoxid-Setterplatte zur Unterstützung des Grünbands während des Sinterns, um ein Keramikband 3010 zu bilden. Oberflächenfehler durch Adhäsion und Abrieb von der Setterplatte können bei 100-facher Vergrößerung gesehen werden, wie in gezeigt. Viele der durch Adhäsion oder Abrieb verursachten Defekte bilden Nadellöcher im Sinterblech, denn das Blech ist so dünn, in der Größenordnung von 25 Mikrometern. Wie in gezeigt ist, sind die Mängel aufgrund von Adhäsion und Abrieb von der Setterplatte im Allgemeinen länglich in einer gemeinsamen Richtung zueinander ausgerichtet
Wie oben diskutiert, sind Setter-induzierte Defekte typischerweise Oberflächenmerkmale, die verursacht werden durch Sinterschrumpfung eines Grünbandes in Kontakt mit einer Setterplatte, wo die Keramik Teile von sich selbst über die Setterplatte während des Sinterschrumpfens schleift. Das Ergebnis ist, dass die getragene Seite des resultierenden gesinterten Artikels Oberflächenfehler aufweist, wie beispielsweise Schlepprillen, gesinterte Ablagerungen, Schmutzflecken usw., die vom feuerfesten Material der Setterplatte auf die gesinterte Artikel und Grübchen in der Oberfläche übertragen werden, während die Setter Material aus dem gesinterten Artikel herausziehen. Die Minimierung solcher Setterdefekte ist wichtig, wenn der Keramikartikel dünne Filme darauf abgelagert hat. Wenn die Schichtdicke des oder der dünnen Filme einer Abmessung eines Setterdefekts ähnelt, dann kann der dünne Film Nadellöcher aufweisen oder kann der Setter-Defekt die Schichten des dünnen Films durchmessen.
Das Keramikband 3010 der wird mit dem Keramikband 2010 der , hergestellt unter Verwendung der Technologie der vorliegenden Offenbarung, verglichen; vor allem wie gezeigt in - , bei den gleichen Vergrößerungen 100x bzw. 500x der , und die aus einem Grünband bestehen, das auf die gleiche Weise wie das für die verwendete Band hergestellt wurde. Ferner insbesondere wurde das Keramikband 2010, wie hierin offenbart ist, kontinuierlich gesintert, und zwar wurde dieses bei 1400°C mit einer Geschwindigkeit von 2 Zoll pro Minute durch einen Sekundärofen geführt, wie in den Beispielen beschrieben, mit einem Zentralkanal aus Siliziumkarbid. Beim Vergleich des Keramikbands 3010 mit dem Keramikband 2010 zeigen beide Bänder verschiedene Gussspuren an der Oberfläche, wie längliche, rollende Streifen und Schrägen (Hügel/Täler). Das Keramikband 3010 weist zahlreiche Setter-bedingte Fehler auf: gebundene Partikel, Auszieh- und Setterwiderstandsfehler, beispielsweise wenn der Setterwiderstand charakteristische Schadensmuster in Regionen durch Ausschlagen der Oberfläche verursacht, wenn das schrumpfende Band über den Setter-Oberfläche schleift, wie hierin diskutiert.
Unter Bezugnahme auf die und wurden gebundene Partikel, welche größer als 5 µm in einer Querschnittsabmessung davon sind, bei der optischen Untersuchung der Oberflächen beobachtet (siehe und ). Genauer gesagt, auf einer Oberfläche von etwa 8 cm² wurde ein solches Partikel auf der Oberfläche des gesinterten Keramikbandes 2010 mit der hierin offenbarten Technologie beobachtet, während über eine gleiche Oberfläche von etwa 8 cm² acht solcher Partikel auf der Oberfläche des Keramikbandes 3010 beobachtet wurden. Die Anmelder glauben, dass das Keramikband 3010 mehr gebundene Partikel durch Kontakt mit dem Setter aufweist, während das Keramikband 2010 eine geringere Anzahl von gebundenen Oberflächenpartikeln aufwies, die durch Adhäsion von Partikeln im Ofenatmosphäre vorhanden wären. Diese geringe Anzahl gebundener Oberflächenpartikel auf dem Keramikband 2010 kann in zukünftigen Prozessausführungsformen weiter reduziert werden, die Filter oder andere Prozesse verwenden, um Partikel in der Ofenatmosphäre zu entfernen oder reduzieren.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat ein gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestelltes Band im Durchschnitt über die Oberfläche weniger als 5 gebundene Partikel, größer als 5 µm in einer Querschnittsfläche davon, pro 8 cm², beispielsweise weniger als 3 solcher Partikel, beispielsweise weniger als 2 solcher Partikel.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat eine gesinterte Keramikplatte, wie hierin offenbart, eine Dicke von weniger als 50 Mikrometer und weniger als 10 Nadellöcher, mit einer Querschnittsfläche von mindestens einem Quadratmikrometer (oder weniger als 10 Nadellöcher über die ganze Oberfläche, wenn die Oberfläche weniger als ein Quadratmikrometer beträgt) pro Quadratmillimeter Oberfläche im Durchschnitt vollflächig, beispielsweise weniger als 5 Nadellöcher, weniger als 2 Nadellöcher und sogar noch weniger als weniger als 1 Nadelloch pro Quadratmillimeter Oberfläche im Durchschnitt über die gesamte Oberfläche.
Unter Bezugnahme auf die hat das Keramikband 19 eine körnige Oberfläche mit Ausbuchtungen 2014. Die Ausbuchtungen haben die längsten Abmessungen in der Größenordnung von 100 oder mehr Mikrometern. Die Ausbuchtungen sind im Allgemeinen länglich, beispielsweise mit Hauptachsen, die im Allgemeinen in die gleiche Richtung zueinander ausgerichtet sind, beispielsweise 90% innerhalb von 15 Grad einer Richtung D, beispielsweise innerhalb von 10 Grad. Die Ausbuchtungen können von Setterinduzierten Oberflächenfehlern wie Abrieb und Haftung unterschieden werden, weil die Ausbuchtungen in der Regel glatt abrollen und sich von angrenzenden Oberflächenseiten kontinuierlich krümmen, im Gegensatz zu einer Definition durch oder einschließlich nicht zusammenhängender oder diskontinuierlicher Grenzen auf einer Oberfläche, wie es für ein anhaftendes Teilchen oder einen durch einen Abbinder verursachten Abrieb charakteristisch ist. Die Ausbuchtungen können Hinweise auf zumindest einige der hierin offenbarten Prozesse sein, wie beispielsweise aufgrund der weniger eingeschränkten Sinterprozesse. Andere Ausführungsformen können solche Ausbuchtungen nicht enthalten, beispielsweise wenn das Band beim Sintern axial und in Breitenrichtung gespannt, was über Spanner geschieht (beispielsweise Rollen, Laufflächen, Räder, mechanische Spanner oder ähnliche Elemente).
Nun auf Bezug nehmend, wurde ein Keramikband 4010 ohne Setterplatte hergestellt. Das Material des Bandes 4010 ist 3 Mol-% Yttriumoxid-stabilisierendes Zirkonoxid, tetragonaler Zirkonoxid-Polykristall „TZP“. Die Breite des Bandes ist zwischen 12,8 und 12,9 mm. Der gezeigte Teil ist aus einem 22 Zoll langen Stück Band gebildet. Die Dicke des Bandes beträgt etwa 22 Mikrometer. Die weißen Flecken sind übrigens Markermarkierungen auf dem Band, die der Scanner nicht erkannt hat.
Zu Vergleichszwecken wurde das Band unterhalb der Linie vollständig gesintert und oberhalb der gestrichelten Linie L nur teilweise gesintert. SEC1, SEC2, SEC3, SEC4 sind Profile der oberseitigen Oberfläche des Keramikbandes 4010. Die Profile zeigen, dass das Band einige „C-förmige“ Krümmungen um die Längsachse hat (in als X-Achse gezeigt). Der Sturz im Band ist durch vollständiges Sintern unter Spannung verringert, wie hierin offenbart. Wie zu sehen ist, verringerte sich die maximale Höhe des Bandes um etwa 100% von etwa 1,68 mm auf zwischen 0,89 und 0,63 mm. Die Anmelder glauben, dass durch gegenwärtige Verfahren und/oder weitere Verfahrensverfeinerungen, wie beispielsweise erhöhte Spannung oder wechselnde Prozessgeschwindigkeiten, die maximale Höhe des flach auf einer ebenen Oberfläche aufliegenden vollgesinterten Bandes weniger als 1,5 mm betragen würde, beispielsweise weniger als 1 mm, beispielsweise weniger als 0,7 mm, wie idealerweise weniger als etwa 100 Mikrometer, wie für ein Band mit einer Breite von etwa 10 bis 15 mm.
Bei in Betracht gezogenen Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Bänder auf eine Spule gewickelt sein, wie in den Abbildungen gezeigt, um eine Bandrolle zu bilden. Die Spule kann einen Durchmesser von mindestens ca. 0,5 cm, wie mindestens etwa 2,5 cm und/oder nicht mehr als 1 m aufweisen, mit der Länge des Bandes von mindestens 1 m, beispielsweise mindestens 10 m, und eine Breite und Dicke wie hierin beschrieben aufweisen, und/oder wie eine Breite von mindestens 10 mm und/oder höchstens 20 cm und eine Dicke von mindestens 10 Mikrometer und/oder nicht mehr als 500 Mikrometer, beispielsweise nicht mehr als 250 Mikrometer, beispielsweise nicht größer als 100 Mikrometer, beispielsweise nicht größer als 50 Mikrometer aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/185950 [0001]
US 8894920 [0026, 0071, 0076]
US 8894920 B2 [0066]

Claims

Fertigungslinie, umfassend: ein Band, das einen grünen Abschnitt davon umfasst, der Körner eines anorganischen Materials, das durch ein organisches Bindemittel gebunden ist, umfasst; und ein Ofen, umfassend: eine Führung, die einen Durchgang definiert, wobei der Durchgang eine Binder-Abbrennstelle und eine Sinterstelle umfasst, und eine Wärmequelle, die eine Temperatur von mindestens dreihundert Grad Celsius in der Sinterstelle des Durchgangs erreicht; wobei die Binder-Abbrennstelle das organische Bindemittel aus dem grünen Abschnitt verkohlt oder verbrennt, um einen ungebundenen Bandabschnitt zu bilden, der noch nicht gesintert ist, aber verkohlt ist oder kein Bindemittel aufweist; wobei die Sinterstelle das anorganische Material zumindest teilweise sintert, um einen zumindest teilweise gesinterten Bandabschnitt zu bilden; und wobei der ungebundene Abschnitt physisch verbunden und angrenzend dazu das Gewicht des Bandes stützt.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, wobei der Ofen ein erster Ofen ist, die Fertigungslinie, ferner umfassend: einen zweiten Ofen, wobei der zweite Ofen das anorganische Material des zumindest teilweise gesinterten Bandes weiter sintert, um einen vollständig gesinterten Artikel zu bilden; und einen Spannungsregler, wobei der Spannungsregler die Spannung in dem Band beeinflusst, um die Formgebung des zumindest teilgesinterten Abschnitts beim weiteren Sintern des zweiten Ofens zu erleichtern.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Spannungsregler, wobei der Spannungsregler die Spannung in dem Band beeinflusst, um die Formgebung des zumindest teilgesinterten Abschnitts beim weiteren Sintern zu erleichtern.
Fertigungslinie nach Anspruch 3, wobei die Sinterstelle das anorganische Material teilweise sintert, um einen teilweise gesinterten Bandabschnitt zu bilden; und wobei die Fertigungslinie ferner eine dritte Heizstelle umfasst, wo das Band weiter gesintert wird; und wobei das teilweise Sintern an der zweiten Heizstelle ermöglicht, dass das Band zum weiteren Sintern an der dritten Heizstelle gespannt wird, und der Spannungsregler das Band flachhält.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, wobei der Durchgang des Ofens so orientiert ist, dass das Band im Allgemeinen vertikal durch den Ofen läuft.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, wobei sich der Durchgang auf einem geraden Weg erstreckt.
Fertigungslinie nach Anspruch 6, wobei der Durchgang eine Tiefenabmessung, die sich durch den Ofen erstreckt, eine Breitenabmessung orthogonal zu der Tiefenabmessung und eine Lückenabmessung orthogonal sowohl zur Tiefenabmessung als auch zur Breitenabmessung hat, wobei die Tiefenabmessung größer als die Breitenabmessung ist, und wobei die Breitenabmessung größer als die Lückenabmessung ist.
Fertigungslinie nach Anspruch 7, wobei die Lückenabmessung mindestens ein Millimeter beträgt.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, wobei die Wärmequelle sowohl die Binder-Abbrennstelle als auch die Sinterstelle des Ofens erhitzt.
Fertigungslinie nach Anspruch 9, wobei die Wärmequelle benachbart zu der Sinterstelle angeordnet ist und diese zumindest teilweise umgibt, jedoch vertikal von der Binder-Abbrennstelle beabstandet ist.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, wobei die Führung feuerfeste Materialien umfasst.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, wobei der grüne Abschnitt des Bandes beim Durchlaufen des grünen Abschnitts durch die Binder-Abbrennstelle kontaktfrei mit Oberflächen des Ofens ist.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, wobei der ungebundene Abschnitt des Bandes, während der ungebundene Abschnitt durch die Sinterstelle geführt wird, kontaktfrei mit Oberflächen des Ofens ist.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, wobei der ungebundene Abschnitt selbsttragend ist, während der ungebundene Abschnitt die Sinterstelle durchläuft.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, wobei das Band einheitlich ist, so dass der grüne Abschnitt, der ungebundene Abschnitt und der zumindest teilweise gesinterte Abschnitt aneinander angrenzen.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, wobei die anorganischen Körner Körner eines Materials sind, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus polykristalliner Keramik und synthetischem Mineral.