DE2301741B2

DE2301741B2 - Verfahren zur herstellung von stark durch durchlaessigen keramischen werkstuecken

Info

Publication number: DE2301741B2
Application number: DE19732301741
Authority: DE
Inventors: Frank Ernest George Birmingham Ravault (Grossbritannien)
Original assignee: Foseco International Ltd, Nechells, Birmingham (Großbritannien)
Priority date: 1972-01-14
Filing date: 1973-01-13
Publication date: 1977-08-25
Also published as: US3877973A; DE2301741A1; GB1419762A; BE793985A; DE2301741C3; CA964180A; AU5092373A; SE395685B; FR2182805B1; NL7300519A; IT976248B; FR2182805A1; ES410610A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stark durchlässigen keramischen Werkstücken, deren Oberfläche an bestimmten Stellen mit einer undurchlässigen Glasurschicht ver^hen ist, wobei ein Modell aus organischem Schaumstoff gebildet, der Schaumstoff mit einer Aufschlämmung eines keramischen Materials imprägniert und nach Entfernung überschüssiger Aufschlämmung getrocknet und erhitzt wird.

Es gibt zahlreiche Gebiete der Technik, auf denen die Aufbringung undurchlässiger Oberflächenschichten auf die Innen- oder Außenoberfläche von durchlässigen Materialien gewünscht wird. In vielen Fällen kann dies leicht durch Aufbringung eines geeigneten Überzugs geschehen, jedoch gibt es Fälle, in denen eine Beschichtung aufgrund der Natur des durchlässigen Materials nicht möglich ist. Dies ist insbesondere bei der Beschichtung von Materialien mit Schaumstruktur der Fall. Die Beschichtungs- oder Überzugsmaterialien haben hier nicht die Neigung, einen Überzug auf der Oberfläche zu bilden, sondern werden in das Material absorbiert oder eingesaugt.

Ein spezielles Gebiet der Technik, wo dieses Problem besonders ernst ist, ist das Gebiet der keramischen Erzeugnisse mit Schaumstruktur. Wenn diese Materialien mit einer undurchlässigen Oberflächenschicht versehen werden sollen, sollte diese Schicht vorteilhaft feuerfest und keramisch sein, damit sie unter allen Einsatzbedingungen des keramischen Materials brauchbar und unversehrt bleibt. Glasuren sind ausgezeichnete Materialien, die die erforderlichen Eigenschaften aufweisen, jedoch werden sie allzu leicht während der Aufbringung in die poröse Schaumstruktur gesaugt

Verfahren zur Herstellung von porösen keramischen Materialien werden in den britischen Patentschriften 9 23 862, 9 16 784, 10 04 352, 10 19 807 und 1054421 beschrieben. Bei diesen Verfahren wird allgemein so gearbeitet, daß ein poröser organischer Schaumstoff, z. B. ein Polyurethan-Schaumstoff mit einer Aufschlämmung von feinteiligem keramischen Material gewöhnlich in Wasser imprägniert und das hierbei erhaltene Werkstück abschließend getrocknet und gebrannt wird. Der organische Schaumstoff verschwindet beim Brennen und hinterläßt ein keramisches Werkstück. Um einen festen inneren Zusammenhalt zu gewährleisten, kann die Aufschlämmung ein Bindemittel, z. B. einen Ton, ein Phosphat oder Natriumsilicat, enthalten.

Aufgrund der verhältnismäßig grobzelligen Struktur dieser Materialien ist es nicht zweckmäßig und in gewissen Fällen nicht möglich, ihre Oberfläche mit Hilfe normaler Glasierverfahren, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von keramischen Erzeugnissen, z.B. dekorierten Prozellanen, angewandt werden, zu verschließen, da die Glasur sich während des Schmelzens in der Oberfläche des Formkörpers verteilt, ohne sie unbedingt zu verschließen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, gemäß dem stark durchlässige keramische Werkstücke hergestellt werden können, deren Oberfläche an bestimmten Stellen mit einer undurchlässigen Glasurschicht versehen ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Oberfläche des organischen Schaumstoffs mit einem saugfähigen Material bekleidet wird, so daß man nach dem Erhitzen einen keramischen geschäumten Körper mit großporiger Struktur und hoher Durchlässigkeit erhält, der eine feinporige Struktur an der Oberfläche aufweist, die der Oberfläche des mit saugfähigem Material bekleideten organischen Schaumstoffes entspricht, und eine Glasurfritte auf die Schicht mit feinporiger Struktur aufbringt, trocknet und erhitzt, bis die Fritte schmilzt und eine undurchlässige Schicht bildet.

Als saugfähiges Material kann man feinporigen Schaumstoff oder Papier auftragen, wobei das saugfähige Material gesondert in der gewünschten Form hergestellt und in die ursprüngliche Schaumstoffform eingesetzt oder darauf aufgebracht wird. Man kann aber auch das saugfähige Material auftragen, indem man eine Aufschlämmung von Fasern durch den organischen Schaumstoff filtriert und hierbei eine Faserschicht auf eine Oberfläche aufbringt Gegebenenfalls kann der Aufschlämmung ein geeignetes Bindemittel zugesetzt werden. In gewissen Fällen kann die Kapillarwirkung des Schaumstoffes auf den Aufscnlämmungsträger oder der Einfluß der Schwerkraft in Verbindung mit der Porosität des Schaumstoffs genügen, um die Aufschlämmung zu entwässern und zur Bildung einer zusammenhängenden Faserschicht führen, jedoch kann dies durch Einwirkung von Druck auf die Aufschlämmung oder vorzugsweise durch Anlegen von Vakuum an die Flächen des Modells aus organischem Schaumstoff, die im endgültigen Werkstück nicht glasiert sein sollen, beschleunigt werden. Sobald sich die zusammenhängende Faserschicht auf der Oberfläche des Schaumstoffkörpers gebildet hat läßt man überschüssige Aufschlämmung ablaufen, worauf das Modeil vorzugsweise durch Erhitzen mit

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Mikrowellen getrocknet wird.

Wenn das Modell in einen keramischen Schlicker getaucht wird, bauen sich Feinteile der Aufschlämmung auf den Schichten des saugfähigen Materials durch die Kapillarwirkung dieses Materials auf. Sie bilden nach dem Trocknen und Brennen ein Substrat, das eine ausreichende Dichte für die Aufnahme einer Glasur hat.

Zum Glasieren werden die Steilen des Werkstückes, die nicht glasiert werden sollen, mit Fett, Abdeckband, Gummilösung oder ähnlichem Abdeckmaterial abge- ι ο deckt Dann wird die Glasurfritte vorzugsweise aus einer wäßrigen Aufschlämmung, in die das Werkstück getaucht wird, aufgetragen. Falls gewünscht, können mehrere Glasurschichten aufgetragen und zwei oder mehrere verschiedene Glasurzusammensetzungen verwendet werden, wenn beispielsweise ein Unterschied in den Wärmeausdehnungseigenschaften des porösen keramischen Materials und der abdichtenden Schicht der Glasur eine nachteilige chemische Reaktion mit dem porösen keramischen Material «ingeht. Das Werkstück wird dann erneut bei einer Temperatur gebrannt, die genügt, um die gewünschte undurchlässige Schicht auf der behandelten Oberfläche durch Sintern und Aufschmelzen der Glasur zu bilden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen Gasbrenner näher erläutert.

In den F i g. 1 und 2, ist ein derartiger Brenner im Schnitt und in Draufsicht gezeigt.

Der Gasbrenner besteht aus einem Block 1 aus stark durchlässigem porösem keramischem Material, das an seiner Oberseite mit einer Schicht aus weniger durchlässigem porösem keramischem Material 2 und um seine Unterseite und Seitenflächen mit einer Glasurschicht 3 bedeckt ist. Um die Seiten des Blocks verläuft eine Gasverteilerleitung 4 mit einem Gaseintritt 5.

Der Block ist von Kanälen 6 in Dreiecksanordnung durchzogen. Die Innenwand jedes Kanals 6 ist glasiert.

Der Block 1 wird hergestellt, indem ein Modell aus organischem Schaumstoff gebildet, mit einer Aufschlämmung von feinteiligem keramischem Material imprägniert, getrocknet und gebrannt wird. Die Kanäle 6 müssen natürlich im Modell vorhanden sein, das voizugsweise aus einer dicken Schicht von grobem, sehr durchlässigem organischem Schaumstoff zwischen zwei dünnen Schichten von feinstrukturiertem feinzelligem Schaumstoff besteht, wobei eine dieser Schichten die Brennerseite und die andere Schicht die undurchlässige Seite (nach der Glasur) bildet. Die drei Schichten können zusammengehalten werden, indem sie einfach zusammengelegt und die Kanäle 6 mit Stäben, die auf geregelte Temperaturen erhitzt sind, durchgestoßen werden. Durch die Hitze im Stab wird der Schaumstoff ausreichend verschweißt. Um eine feinstrukturierte Oberfläche in den Kanälen auszubilden, können sie vor der Imprägnierung des Modells mit der Aufschlämmung mit einem saugfähigen Material, z. B. ungeleimtem Papier, ausgekleidet werden. Die Feinteile der Aufschlämmung bauen sich dann durch Kapillarwirkung auf dem saugfähigen Material auf, und nach dem Trocknen und Brennen sind die Rohrwände so fest, daß das Eindringen von Glasurfeststoffen in die Rohrwände verhindert wird.

Das Aufbringen der Glasur erfolgt vorzugsweise aus wäßriger Aufschlämmung durch teilweises Eintauchen des Blocks mit der nach oben zeigenden Brenneroberfläche in den Glasurschlicker, wobei darauf geachtet wird, daß die Brennerseite nicht eingetaucht wird. Während des Eintauchens müssen Teile des Blocks, in die das Gas eingeführt werden soll, abgedeckt werden.

Die Glasurschicht wird wie folgt gebildet: Der Block 1 wird in eine wäßrige Aufschlämmung der folgenden Zusammensetzung getaucht:

Feinstgemahlene Tonerde 16 Gew.-% Natriumsilicat(SiO2/Na2O = 2 :1,

48 Gew.-% Natriumsilicatfeststoffe) 12 Gew.-%

Zirkonf ritte 12 Gew.-%

Wasser 60Gew.-%

Der Block wird dann getrocknet, in eine 40°/oige wäßrige Aufschlämmung der Zirkonfritte getaucht, getrocknet und gebrannt.

Im Betrieb strömt das Gas durch die Leitung 5, die Verteilerleitung 4, das Material 1 durch die Schicht 2 und mischt sich unmittelbar über der Brenneroberfläche mit Luft, die in den Röhren 6 nach oben strömt. Das in dieser Weise gebildete brennbare Gemisch verbrennt wirksam, vollständig und sauber.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

23 Ol 741 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von stark durchlässigen keramischen Werkstücken, deren Oberfläche an bestimmten Stellen mit einer undurchlässigen Glasurschicht versehen ist, wobei ein Modell aus organischem Schaumstoff gebildet, der Schaumstoff mit einer Aufschlämmung eines keramischen Materials imprägniert und nach Entfernung überschuss!- to ger Aufschlämmung getrocknet und erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche des organischen Schaumstoffs mit einem saugfähigen Material bekleidet wird, so daß man nach dem Erhitzen einen keramischen geschäumten Körper mit großporiger Struktur und hoher Durchlässigkeit erhält, der eine feinporige Struktur an der Oberfläche aufweist, die der Oberfläche des mit saugfähigem Material bekbideten organischen Schaumstoffes entspricht, und eine Glasurfritte auf die Schicht mit feinporiger Struktur aufbringt, trocknet und erhitzt, bis die Fritte schmilzt und eine undurchlässige Schicht bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als saugfähiges Material feinpori- gen Schaumstoff oder Papier aufträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das saugfähige Material aufträgt, indem man eine Aufschlämmung von Fasern durch den organischen Schaumstoff filtriert und hierbei durch den organischen Schaumstoff filtriert und hierbei eine Faserschicht auf eine Oberfläche aufbringt.