DE2301741C3 - Verfahren zur Herstellung von stark durchlässigen keramischen Werkstücken - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von stark durchlässigen keramischen WerkstückenInfo
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Description
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein 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 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 fc>
besonders ernst ist, ist das Gebiet der keramischen Erzeugnisse mit Schautnslruktur. Wenn diese Materialien
mit einer undurchlässigen Oberflächenschicht versehen werden sollen, sollte diese Schicht vorteilhaft
feuerfest und keramisch sein, damit sie unter allen <>5
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 10 54 421 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,
K.ann 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 Hersteilung 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 Erfindunf· 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 i.chaumstoffes 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 Aufschlämmungsträger
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 Modell verzugsweise durch Erhitzen mit
23 Ol
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 Stellen des Werkstückes, die nicht glasiert werden sollen, mit Fett, Abdeckband,
Gummilösung oder ähnlichem Abdeckmaterial abge- ig 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 ver- >5
wendet werden, wenn beispielsweise ein Unterschied in den Würmeausdehnungseigenschaften des porösen
keramischen Materials und der abdichtenden Schicht der Glasur eine nachteilige chemische Reaktion mit dem
porösen keramischen Material eingeht Das Werkstück wird dann erneut bei einer Temperatur geb-annt, 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 Fig. 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 vorzugsweise aus einer dicken Schicht von grobem, sehr
durchlässigem organischem Schaumstoff zwischen zwei dünnen Schichten von feinstrukturiertem (einzelligem
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 feinstruktunerte
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 erfolg; vorzugsweise aus
wäßriger Aufschlämmung durch teilweLes Eintauchen des Blocks mit der nach oben zeigenden Brenneroberfläche
in den Glasurschlicker, wobei darauf geachtet wird, daß die Brennerseite nicht eingetaucht wird.
WährerJ des Eintauchens müssen Teile des Blocks, in die das Gas eingeführt werden soü, abgedeckt werden.
Die Glasurschicht wird wie folgt gebildet: Der Block 1 wird in eine wäßrige Aufschlämmung der
folgenden Zusammensetzung getaucht:
Feinstgemahlene Tonerde lt>Gew.-% Natriumsilicat (SKVNa2O = 2 : 1,
48 Gew.-% Natriumsilicatfeststoffe) 12 Gew.-%
Zirkonfritte 12Gew.-%
Wasser 60Gew.-%
Der Block wird dann getrocknet, in eine 40%ige wäßrige Aufschlämmung der Zirkonfritte geiaucht,
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 (3)
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!-
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 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
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man als saugfähiges Material feinpori- 2s
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 c "ganischen Schaumstoff filtriert und hierbei eine Faserschicht z-·'. eine Oberfläche
aufbringt.
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