DE2459475A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING SHAPED POROUS METAL STRUCTURES - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING SHAPED POROUS METAL STRUCTURESInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von geformten porösen VistalJ strukturenProcess for the production of shaped porous vistal structures
D_ie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geformten porösen Metallstrukturen, die sich zum Beispiel zu Filterzwecken eignen.The invention relates to a method for producing shaped porous metal structures, which are for example too Suitable for filtering purposes.
Es ist bekannt, geformte poröse Me-callstruktucen durch Sintern von Metallteilchen unter Druck herzustellen, Nachteilig an diesem Verfahren ist unter anderem, daß man ho chd.ru.ckbe stand ige Preßformen benötigt und die erforderliche hohe Temperatur und den erforderlichen hohen Druck lange Zeit sehr sorgfältig aufrechterhalten muß.It is known to form porous Me-callstruktucen by sintering of metal particles under pressure, a disadvantage of this process is, among other things, that one withstands high pressure Die required and the required high temperature and pressure required a long time very carefully must maintain.
In der US-PS 3 376 119 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem hitzebeständige Fül!körperchen mit einer Metallverbindung, die durch Erhitzen in das entsprechende Metall überführbar ist, gemischt werden, die Mischung geformt und dann zur ZersetzungIn US-PS 3,376,119 a process is described in which heat-resistant filling bodies with a metal connection that can be converted into the corresponding metal by heating, mixed, the mixture shaped and then allowed to decompose
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erhitzt wird, wobei die Füllkörper mit Metall überzogen und die Metallüberzüge der Teilchen zu einem Netzwerk zusammengeschweißt werden, das die Füllkörper zusammenhält. Die resultierende Struktur besteht aus einem große Menge Füllkörper enthaltenden, porösen Metallnetzwerk. Die Anwesenheit dieser Füllkörper ist jedoch oft unerwünscht, zum Beispiel wenn eine offenere, flüssigkeitsdurchlässige Struktur oder eine sehr leichtgewichtige Struktur benötigt wird. Außerdem kann die Ausgangsmischung nur in einer Preßform geformt werden, was die Herstellung von kompliziert geformten Artikeln unmöglich macht.is heated, the filler bodies being coated with metal and the metal coatings of the particles being welded together to form a network that holds the packing together. The resulting structure consists of a large amount of packing material containing, porous metal network. However, the presence of these packing elements is often undesirable, for example if a more open, liquid-permeable structure or a very lightweight structure is needed. In addition, the starting mixture can only be molded in a mold, which makes the manufacture of intricately shaped articles impossible.
Nach einem anderen bekannten, in der US-FS 3 378 365 beschriebenen Verfahren wird ein temporäres, oxydativ zersetzbares Trägermaterial z.B. Zellulosefasern mit einer Metallverbindung imprägniert," die durch Erhitzen in das entsprechende Metall überführt werden kann, das imprägnierte Trägermaterial zur Überführung der Metallverbindung in das Metall erhitzt und dann das Trägermaterial zerstört. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das imprägnierte Trägermaterial schwierig zu formen ist.According to another known one described in US-FS 3,378,365 A temporary, oxidatively decomposable carrier material, e.g. cellulose fibers with a metal compound, is used impregnated, "which can be converted into the corresponding metal by heating, the impregnated carrier material for Conversion of the metal compound into the metal is heated and then the carrier material is destroyed. The disadvantage of this procedure is that the impregnated substrate is difficult to shape.
Weiterhin ist bekannt, daß feinteilige sinterbare Metalle mit durch Erhitzen zersetzbaren Bindemitteln gemischt werden und die Mischung zur Zersetzung des Bindemittels und zur SinterungIt is also known that finely divided sinterable metals with binders decomposable by heating are mixed and the mixture for decomposition of the binder and for sintering
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der Metallteilchen unter Bildung von porösen Metallstrukturen erhitzt wird. Auch bei diesem Verfahren ist das Formen der Ausgangsmischung sehr schwierig und erfordert komplizierte Vorbehandlungen.the metal particles are heated to form porous metal structures. In this process, too, is the shaping of the The initial mixture is very difficult and requires complicated pre-treatments.
Es wurde nun ein einfaches und wirksames Verfahren zur Herstellung von geformten porösen Metallstcukturen gefunden, bei dem das Formen auch von komplizierten Formen keinerlei Schwierigkeiten macht, keine druckbeständigen Preßformen erforderlich sind, hohe Temperaturen und Drücke nicht über lange Zeiten aufrechterhalten werden müssen und das ein füllkörperfreies metallisches Netzwerk liefert.It now became a simple and effective method of manufacture of molded porous metal structures found at that there are no difficulties in shaping even complicated shapes makes, no pressure-resistant molds are required, high temperatures and pressures not over long periods of time must be maintained and that provides a filler-free metallic network.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von geformten porösen Metallstrukturen vorgeschlagen, bei dem eine homogene/ geformte Ausgangsmischung eines feinteiligen sinterbaren Metalls und eines Polymeren zur Zersetzung des Polymeren erhitzt und das Metall gesintert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine 2 bis 70 Gew.% Polyolefin mit einem Molekulargewicht von mindestens 150.000 und einem Standardbelastungsschmelzindex von im wesentlichen 0; 20 bis 95 Gew.% feinteiliges sinterbares Metall und 3 bis 70 Gew.% Weichmacher enthaltende Ausgangsmischung verwendet, den Weichmacher aus der Ausgangsmischung herauslöst, den Rückstand unter Zersetzung zumindest eines wesentlichen Teils des Polyolefins ·According to the invention a method for the production of Shaped porous metal structures proposed in which a homogeneous / shaped starting mixture of a finely divided sinterable Metal and a polymer is heated to decompose the polymer and the metal is sintered, which is characterized is to have a 2 to 70 weight percent polyolefin having a molecular weight of at least 150,000 and a standard stress melt index of essentially 0; 20 to 95% by weight of finely divided sinterable metal and 3 to 70% by weight of plasticizer containing starting mixture is used, the plasticizer dissolves out of the starting mixture, the residue with decomposition at least a substantial part of the polyolefin
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zu gasförmigen Zersetzungsprodukten erhitzt und schließlich das zurückgebliebene Metall unter Bildung einer selbsttragenden porösen Metallstruktur sintert.heated to gaseous decomposition products and finally the remaining metal to form a self-supporting porous metal structure sinters.
Das in der Ausgangsmischung verwendete, hochmolekulare Polyolefin ist ein gutes Bindemittel für feinteiliges Metall und kann bei Anwesenheit eines Weichmachers, ohne spröde zu werden, große Mengen Metall aufnehmen. Herkömmliche thermoplastische Kunststoffe, wie Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von etwa 60.000 bis 100.000 dagegen werden schon bei einer verhältnismäßig geringen Metallbeladung spröde. Zur Erzielung guter Fließeigenschaften und zur Erleichterung des Mischens ohne einen übermäßigen Verlust an Elastizität müssen diesen hochbeladenen Mischungen Weichmacher zugesetzt werden. Die Ausgangsmischung ist deshalb eine zähe, flexible Mischung, die hauptsächlich aus einem hochmolekularen Polyolefin, einem feinteiligen sinterbaren Metall und einem Weichmacher besteht.The high molecular weight polyolefin used in the starting mixture is a good binder for finely divided metal and can absorb large amounts of metal without becoming brittle in the presence of a plasticizer. Conventional thermoplastic Plastics such as polyethylene with a molecular weight of about 60,000 to 100,000, on the other hand, are already relatively high low metal loading brittle. To achieve good flow properties and to facilitate mixing without undue loss of elasticity, plasticizers must be added to these highly loaded blends. the The starting mixture is therefore a tough, flexible mixture, which mainly consists of a high molecular weight polyolefin, a finely divided sinterable metal and a plasticizer.
Die gut zu verarbeitende plastische Ausgangsmischung kann 2 bis 67 Vol.% Polyolefin, 5 bis 80 Vol.% Weichmacher und 15 bis 95 Vol.% Metall oder 2 bis 70 Gew.% Polyolefin, 3 bis 70 Gew.% Weichmacher und 20 bis 95 Gew.% Metall enthalten. Bevorzugt werden jedoch 2 bis 20 Gew.% Polyolefin, 5 bis 50 Gew.% Weichmacher und 30 bis 95 Gew.% Metall.The plastic starting mixture, which is easy to process, can contain 2 to 67% by volume of polyolefin, 5 to 80% by volume of plasticizer and 15 to 95% by volume of metal or 2 to 70% by weight of polyolefin, 3 to 70% by weight of plasticizer and 20 to 95% by weight of metal. However, 2 to 20% by weight of polyolefin, 5 to 50% by weight of plasticizer and 30 to 95% by weight of metal are preferred.
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Das hochmolekulare Polyolefin verleiht der Ausgangsmischung Festigkeit und Flexibilität. Auch der Weichmacher fördert die Flexibilität, dient aber hauptsächlich dazu, den Schmelzindex zu erhöhen und so die Mischung verarbeitbar zu machen, in der Verbrennungsstufe, bei der das Polyolefin entfernt wird, für Porosität zu sorgen und die Dispergierung des sinterbaren Metalls in der Mischung zu erleichtern.The high molecular weight polyolefin gives the starting mixture strength and flexibility. The plasticizer also promotes this Flexibility, but mainly serves to increase the melt index to increase and thus make the mixture workable, in the incineration stage in which the polyolefin is removed, to ensure porosity and the dispersion of the sinterable To facilitate metal in the mix.
Als Metallkomponente ist jedes feinteilige sinterbare Metall oder Metallgemisch geeignet. Es kann sich dabei um ein elementares Metall, eine Legierung oder eine Mischung von zwei oder mehreren Metallen bzw. Legierungen handeln. Vorzugsweise wird Eisen oder eine Eisenlegierung, wie Stahl verwendet. Metallteilchen mit einer sehr großen Oberfläche erfordern für eine verarbeitbare Mischung mehr Weichmacher als Metallteilchen mit einer kleineren Oberfläche und halten Mineralö!weichmacher sehr wirksam in der Ausgangsmischung fest. Im allgemeinen ist der maximal tolerierbare Anteil der Metallteilchen in der Mischung, die Beladungskapazität der Mischung, desto geringer, je größer die Oberfläche der Metallteilchen ist. Zur Bindung des Weichmachers können Metallteilchen mit großer Oberfläche zusammen mit Metallteilchen mit geringer Oberfläche verwendet werden.Any finely divided sinterable metal or metal mixture is suitable as the metal component. It can be an elementary one Act metal, an alloy or a mixture of two or more metals or alloys. Preferably will Iron or an iron alloy such as steel is used. Metal particles with a very large surface area require more plasticizers than metal particles for a processable mixture with a smaller surface and hold mineral oil plasticizers very effective in the starting mixture. In general, the maximum tolerable proportion of metal particles in the Mixture, the loading capacity of the mixture, the lower the larger the surface of the metal particles. To the bond of the plasticizer can be metal particles with a large surface area can be used together with small surface area metal particles.
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Der Weichmacher erfüllt fünf Funktionen. Erstens ermöglicht er durch Verringerung der Schmelzviskosität die Herstellung einer geeignet geformten Ausgangsmischung; zweitens verbessert er die Flexibilität der Ausgangsmischung; drittens läßt er sich mit einem Lösungsmittel herauslösen und ermöglicht dadurch die Herstellung eines porösen,Materials; viertens erhöht sich die Viskosität des Materials nach dem Herauslösen des Weichmachers und fünftens können die beim Verbrennen des Polyolefins entstehenden Gase aufgrund der durch das Herauslösen des Weichmachers entstandenen Porosität leichter entweichen.The plasticizer fulfills five functions. First, it enables manufacturing by reducing melt viscosity a suitably shaped starting mixture; second, it improves the flexibility of the starting mixture; third it can be removed with a solvent and thereby enables the production of a porous material; fourth the viscosity of the material increases after the plasticizer has been dissolved out and, fifthly, when it burns Due to the porosity caused by the dissolving of the plasticizer, the gases produced by polyolefins are easier escape.
Der Weichmacher kann mit jedem geeigneten Lösungsmittel herausgelöst werden. Für einen Weichmacher, wie Mineralöl ist zum Beispiel Hexan als Lösungsmittel geeignet, während für wasserlösliche Weichmacher, wie Diäthylenglykol Wasser als Lösungsmittel dient. Wegen des geringen Preises und der verhältnismäßigen Sicherheit ist es besonders vorteilhaft* einen wasserlöslichen Weichmacher zu verwenden und ihn mit Wasser herauszulösen.The plasticizer can be mixed with any suitable solvent be detached. For a plasticizer such as mineral oil, for example, hexane is a suitable solvent, while for water-soluble plasticizers, such as diethylene glycol, water serves as a solvent. Because of the low price and the proportionate For safety, it is particularly beneficial * to use a water-soluble plasticizer and mix it with water to detach.
Geeignete Weichmacher sind chlorierte Kohlenwasserstoffe, Sulfonamide, Cumaron-Inden, Asphalt, Kohlenwasserstoffe, Paraffin- oder Mineralöl und niedermolekulare Polymere, wie Polyisobutylen und Polybutadien.Suitable plasticizers are chlorinated hydrocarbons, Sulphonamides, coumarone indene, asphalt, hydrocarbons, paraffin or mineral oil and low molecular weight polymers such as Polyisobutylene and polybutadiene.
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Geeignete wasserlösliche Weichmacher sind Äthylenglykol und seine Äther und Ester, Glycerin und Monoacetin, Diäthylenglykol, Diäthylenglykoläther und -ester, Triäthylenglykol, Polyäthyienglykole mit Molekulargewichten von 400 bis 20.000, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykole mit Molekulargewichten von 260 bis 1200, Trimethylenglykol, Tetramethylenglykol, 2,3-Butylenglykol, Alkylphosphate, wie Triäthy!phosphat und wasserlösliche polymere Materialien, wie Polyvinylalkohole, teilweise hydrolysierte Polyvinylacetate, Polyacrylsäure und Polyvinylpyrrolidon.Suitable water-soluble plasticizers are ethylene glycol and its ethers and esters, glycerine and monoacetin, diethylene glycol, diethylene glycol ethers and esters, triethylene glycol, Polyethylene glycols with molecular weights from 400 to 20,000, Propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycols with molecular weights from 260 to 1200, trimethylene glycol, Tetramethylene glycol, 2,3-butylene glycol, alkyl phosphates, such as Triethy! Phosphate and water-soluble polymeric materials, such as Polyvinyl alcohols, partially hydrolyzed polyvinyl acetates, polyacrylic acid and polyvinyl pyrrolidone.
Die aufgeführten Weichmacher können miteinander kombiniert werden. Es kann zum Beispiel ein wasserlöslicher mit einem wasserunlöslichen Weichmacher zusammen verwendet werden. Bei der bevorzugten Verfahrensweise zur erfindungsgemäßen Herstellung von porösen Metallstrukturen wird im Handel erhältliches, teilchenförmiges, hochmolekulares Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von mindestens 150.000, einem Schmelzindex von 0,0 bei einer Standardbelastung von 2.160 g, einem Schmelzindex von 1,8 bei einer Belastung von 21.600 g, einerThe listed plasticizers can be combined with one another. For example, it can be a water-soluble one with a water-insoluble plasticizers are used together. In the preferred procedure for the preparation according to the invention of porous metal structures is commercially available, particulate, high molecular weight polyethylene with a molecular weight of at least 150,000; a melt index of 0.0 at a standard load of 2,160 g, a melt index of 1.8 at a load of 21,600 g, one
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Dichte von 0,95 g/cm und einer mit 0,02 g Polymerem in 100 g3
Density of 0.95 g / cm and one with 0.02 g of polymer in 100 g
Decalin bei 130°C gemessenen reduzierten Lösungsviskosität von 4,0 Decilitern/g verwendet. Dieses Polymere kann nach einem in der US-PS 2 825 721 beschriebenen Verfahren unter Verwendung eines mit Ammoniumfluorid behandelten Chromoxidkatalysators Decalin measured at 130 ° C reduced solution viscosity of 4.0 deciliters / g used. This polymer can after a in US Pat. No. 2,825,721 using an ammonium fluoride treated chromium oxide catalyst
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hergestellt werden. Aber auch jedes im Handel erhältliche Polyäthylen mit einem Standardbelastungsschmelzindex von im wesentlichen 0 ist geeignet. Oft wird ein Polyäthylen mit einem Standardbelastungsschmelzindex von 0,00, einem Hochbelastungs-Schmelzindex von 0,01 und einer mit 0,02 g PoIymerem in 100 g Decalin bei 130 C gemessenen, Lösungsviskosität von 9,3 verwendet.getting produced. But also any commercially available polyethylene with a standard stress melt index of im essential 0 is suitable. Often used is a polyethylene with a standard stress melt index of 0.00, a high stress melt index of 0.01 and a solution viscosity measured with 0.02 g of polymer in 100 g of decalin at 130 ° C. of 9.3 used.
Außer dem bevorzugten hochmolekularen Polyäthylen mit hoher Dichte (0,93 bis 0,97 g pro cm ) können auch hochmolekulares Polyäthylen mit geringer Dichte, hochmolekulares Propylen und hochmolekulare Copolymere von Äthylen und Propylen, Isobuten oder 1-Buten verwendet werden. In Teilchenform vorliegende Polymere werden bevorzugt.In addition to the preferred high molecular weight polyethylene with high density (0.93 to 0.97 g per cm), high molecular weight polyethylene can also be used Low density polyethylene, high molecular weight propylene and high molecular weight copolymers of ethylene and propylene, isobutene or 1-butene can be used. Polymers in particulate form are preferred.
Der Schmelzindex ist ein Maß für die Fließfähigkeit des Polyäthylens unter Standardbedingungen und wird nach ASTMD 1238-GST Ausführungsform F bestimmt ("Measuring Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer"). Der Schmelzindex ist gleich der Durchtrittsgeschwindigkeit in g/10 Minuten durch eine standardisierte öffnung und dient zur Feststellung des mittleren Molekulargewichts eines Polymeren. Mit Hochbelastungs-Schmelzindex ist der nach ASTM-D-1238-65 Ausführungsform E bei einer Belastung von 21.600 g gemessene Schmelzindex gemeint.The melt index is a measure of the flowability of the polyethylene under standard conditions and is according to ASTMD 1238-GST embodiment F ("Measuring Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer "). The melt index is equal to the rate of passage in g / 10 minutes through a standardized opening and is used to determine the average molecular weight of a polymer. With high load melt index is the melt index measured according to ASTM-D-1238-65 embodiment E at a load of 21,600 g meant.
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Zur Herstellung der Ausgangsmischung können das Polyolefin, das sinterbare Metall und der Weichmacher zusammengegeben werden und das Gemisch durch Erhitzen auf eine Temperatur, bei der der Weichmacher oder das Polyolefin sich noch nicht zersetzen oder verflüchtigen, vermischt werden. Meistens werden die Bestandteile bei Raumtemperatur in eine.m aus zwei mit Windungen versehenen Walzen bestehenden Kneter vorgemischt. In einigen Fällen können das Metall und der Weichmacher jedoch auch bei Raumtemperatur in einem flüchtigen Lösungsmittel, das vor der Zugabe des Polyolefins verdampft wird, aufgeschlämmt werden. Die manchmal teigartigen und manchmal pulverförmiger "trockenen Mischungen" von Polyolefin, Metall und Weichmacher werden dann in einem ""Brabender Plastograph"-Mischer gemischt.To produce the starting mixture, the polyolefin, the sinterable metal and the plasticizer are added together and the mixture is heated to a temperature in which the plasticizer or the polyolefin do not yet decompose or volatilize, are mixed. Mostly will be the ingredients are premixed at room temperature in a kneader consisting of two rollers provided with windings. In some cases, however, the metal and plasticizer can be left in a volatile solvent at room temperature, which is evaporated before the addition of the polyolefin, slurried will. The sometimes doughy and sometimes powdery "dry mixes" of polyolefin, metal and plasticizers are then mixed in a "Brabender Plastograph" mixer mixed.
Bei einem anderen zufriedenstellenden Verfahren wird das Polyolefin in eine auf 175 C vorgewärmte Mischkammer gegeben. Wenn das Polyolefin schmilzt, werden zuerst die Metallteilchen und dann der Weichmacher zugesetzt. Da durch die Zugabe der Metallteilchen eine sehr hohe Drehkraft erforderlich werden kann, setzt man oft vor der vollständigen Zugabe des Metalls Weichmacher zu. Im allgemeinen soll das Schmelzen des Polymeren und die Zugabe des Metalls nicht länger als 5 Minuten dauern. Wenn die Metallteilchen in Form eines trockenen Pulvers zugegeben werden, sammeln sie sich häufig in toten Räumen auf denAnother satisfactory method is the polyolefin placed in a mixing chamber preheated to 175 C. When the polyolefin melts, the metal particles and will be the first then the plasticizer is added. Since a very high torque may be required due to the addition of the metal particles, plasticizers are often used before all of the metal is added to. In general, the melting of the polymer and the addition of the metal should not take longer than 5 minutes. When the metal particles are added in the form of a dry powder, they often collect in dead spaces on the
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Mischblättern oder in der Mischkammer an. Aus diesem Grunde kann es von Vorteil sein, das gesamte Material aus dem Mischer zu entfernen und dann erneut in den Mischer zu geben, um auch das Material aus den toten Räumen ausreichend zu dispergieren.Mixing blades or in the mixing chamber. Because of this, it can be beneficial to keep all of the material out of the mixer to be removed and then put back into the mixer in order to disperse the material from the dead spaces sufficiently.
Die Bestandteile können in beliebiger Reihenfolge zugegeben werden. Das Mischen erfolgt im allgemeinen bei einer Rührge--' schwindigkeit von 30 bis 200 U/Min, bis eine im wesentlichen einheitliche Konsistenz erreicht ist.The ingredients can be added in any order. Mixing is generally done with a stirrer speed of 30 to 200 rpm, until one is essentially uniform consistency is achieved.
Die Zusammensetzung der Mischung kann je nach erwünschter Porösität des Endproduktes schwanken. Je größer die Gesamtoberfläche der Metallteilchen, desto mehr Weichmacher kann verwendet werden. Je nach erwünschten physikalischen Eigenschaften des Zwischenproduktes und des Endproduktes können auch die Anteile der verschiedenen Bestandteile stark schwanken.The composition of the mixture can vary depending on the desired porosity of the end product. The larger the total surface the metal particles, the more plasticizer that can be used. Depending on the desired physical properties of the intermediate product and the end product, the proportions of the various components can also vary greatly.
Die Polyolefin/Metall/Weichmacher-Mischungen können bei jeder geeigneten Temperatur, z.B. bei 125 bic 175°C, und bei jedem geeigneten Druck durch Pressen, Extrudieren und ähnliche Verfahren geformt werden.The polyolefin / metal / plasticizer blends can be used for any suitable temperature, e.g. at 125 bic 175 ° C, and at any suitable pressure by pressing, extruding and similar processes be shaped.
Die plastische Mischung kann zum Beispiel am Anfang des erfindungsgemäßen Verfahrens geformt werden. Diese Form bleibt im wesentlichen während der folgenden Schritte, dem HerauslösenThe plastic mixture can for example at the beginning of the invention Process are shaped. This shape essentially remains during the following steps, the extraction
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dee Weichmachers, dem Herausbrennen des Polyolefins und dem Sintern, erhalten. Im Gegensatz dazu ist die Ausgangsmischung bei Verwendung von niedermolekularem Polyäthylen spröde, läßt sich zur Entfernung des Polymeren nur schlecht erhitzen und verliert durch übermäßiges Erweichen seine Form vollständig. the plasticizer, burning out the polyolefin and sintering. In contrast, when using low molecular weight polyethylene, the starting mixture is brittle, can only be heated with difficulty to remove the polymer and loses its shape completely through excessive softening.
Nach dem Herauslösen des Weichmachers verhindert die hohe Viskosität des zurückbleibenden hochmolekularen Polyolefins das Zerfließen des Polyolefins beim Erhitzen. Zusätzlich zu der Erzielung einer größeren Oberfläche ist das Herauslösen des Weichmachers vor dem Abbrennen des Polyolefins deshalb sehr wertvoll, weil die daraus resultierende Bildung von Mikroporen das Entweichen der gasförmigen Verbrennungsprodukte beim Abbrennen des Polyolefins erleichtert.After dissolving the plasticizer prevents the high Viscosity of the remaining high molecular weight polyolefin the deliquescence of the polyolefin when heated. In addition to the achievement of a larger surface is the extraction of the plasticizer is very valuable before the polyolefin burns off, because the resulting formation of Micropores facilitate the escape of the gaseous combustion products when the polyolefin is burned off.
Nach dem Herauslösen des Weichmachers wird das poröse Material auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Polyolefins erhitzt, so daß alles oder zumindest der größte Teil des Polyolefins verbrennt. Die Zersetzungstemperatur ist natürlich je nach Polyolefin unterschiedlich. Für das bevorzugte hochviskose lineare Polyäthylen wird eine Temperatur von 240 bis 26O°C zum in Gang bringen der Zersetzung bevorzugt.After the plasticizer has been dissolved out, the porous material is brought to a temperature above the decomposition temperature of the Polyolefin is heated so that all or at least most of the polyolefin burns. The decomposition temperature is of course different depending on the polyolefin. For the preferred high viscosity linear polyethylene, a temperature of 240 to 260 ° C is preferred to start the decomposition.
Die Zersetzung beginnt bei etwa 24O°C und bei etwa 7000C ist das Polyolefin im wesentlichen verbrannt. Der Bereich von 240"The decomposition starts at about 24O ° C and at about 700 0 C, the polyolefin is essentially burned. The area of 240 "
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bis 700 C ist ein typischer Temperaturbereich für diesen Schritt. Bei geeigneter Verbrennung bestehen die Verbrennungsprodukte des Polyolefins aus Kohlendioxid und Wasser, also aus unschädlichen Dämpfen.up to 700 C is a typical temperature range for this Step. With suitable combustion, the combustion products of the polyolefin consist of carbon dioxide and water, that is from harmless vapors.
Nachdem das thermoplastische Material vollständig abgebrannt ist, wird die Temperatur auf eine geeignete Sintertemperatur erhöht. Diese kann für jedes Metall leicht bestimmt werden. Für Stahlpulver ist zum Beispiel eine Sintertemperatur von etwa 700 bis 900°C geeignet. Nach dem Sintern läßt man die poröse Metallstruktur langsam auf Raumtemperatur abkühlen.After the thermoplastic material has completely burned off is, the temperature is raised to a suitable sintering temperature. This can easily be determined for each metal. For steel powder, for example, a sintering temperature of around 700 to 900 ° C is suitable. After sintering, the Slowly cool the porous metal structure to room temperature.
Vorzugsweise wird aller Weichmacher herausgelöst und im wesentlichen alles Polyolefin entfernt.Preferably all of the plasticizer is dissolved out and substantially all of the polyolefin is removed.
Der resultierende poröse Metallkörper besitzt im wesentlichen die gleiche Form wie die geformte Ausgangsmischung mit dem Unterschied, daß eine geringe lineare Schrumpfung, z.B. 15 bis 20 %, auftreten kann.The resulting metal porous body has essentially the same shape as the initial molded mixture with the The difference is that there may be a slight linear shrinkage, e.g. 15 to 20%.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird zumindest ein Teil der Oberfläche der gesinterten Metallstruktur auf eine solche Temperatur erhitzt, daß sich dort eine nicht poröse Haut bildet. Geformte poröse Metallstrukturen mit einer nicht porösen Haut sind für eine Reihe von Anwendungszwecken erwünscht.In one embodiment of the invention, at least part of the surface of the sintered metal structure is on a heated to such a temperature that a non-porous skin is formed there. Molded porous metal structures with a non Porous skin are available for a number of uses he wishes.
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Die erfindungsgemäß hergestellten porösen Metallstrukturen können zu verschiedenen Zwecken verwendet werden, z.B. als Filter zum Entfernen von Verunreinigungen aus Flüssigkeiten, z.B. Gasen, wie Luft oder Flüssigkeiten, wie Wasser; für Kühlvorrichtungen mit absorbierten flüchtigen Flüssigkeiten, z.B. Wasser, bei denen ein Gas oder eine Gaemischung durch das poröse Material strömt; für Lager mit freisetzbar in den Poren enthaltenen Schmierstoffen und leichtgewichtige Konstruktionsplatten. The porous metal structures made according to the invention can be used for various purposes, e.g. as a filter to remove contaminants from liquids, e.g. gases such as air or liquids such as water; for Cooling devices with absorbed volatile liquids, e.g. water, in which a gas or a gas mixture passes through the porous material flows; for stock with releasable in the Pore-containing lubricants and lightweight construction plates.
Anhand des folgenden Beispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.. Wenn nicht anders erwähnt, sind alle Teil- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen.The invention is to be elucidated with the aid of the following example are explained. Unless otherwise stated, all parts are and percentages are based on weight.
Die folgenden Bestandteile wurden in den angegebenen Mengen zusammengegeben und in einem Brabender-Plastographen bei etwa 175°C durchgemischt.The following ingredients were combined in the indicated amounts and placed in a Brabender plastograph at about 175 ° C mixed.
Bestandteile Gew.% Components wt.%
teilchenförmiges Copolymeres (a) Stahlpulver Cb) "Shellflex 411" (c) Santonox'-Stabilisatorparticulate copolymer (a) Steel powder Cb) "Shellflex 411" (c) Santonox 'stabilizer
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(a) teilchenförmiges lineares Cöpolymeres von Äthylen und Butyien mit einem mittleren Molekulargewicht von 150.000 bis 200.000(a) Particulate linear copolymer of ethylene and Butyiene with an average molecular weight of 150,000 to 200,000
(b) Das Stahlpulver hatte eine Teilchengröße von unter 0,074 mm.(b) The steel powder had a particle size of less than 0.074 mm.
(c) Ein paraffinische, naphthenische und aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltendes Mineralölprodukt der Shell Oil Company.(c) A mineral oil product from Shell Oil containing paraffinic, naphthenic and aromatic hydrocarbons Company.
Die resultierende plastische Mischung war leicht form- und extrudierbar und wurde unter Druck zu einer 1,6 mm dicken Platte gepreßt. Der Mineralölweichmacher wurde mit Hexan herausgelöst. Kach erfolgtem Trocknen zur Entfernung von restlichem Hexan wurde die extrahierte Platte auf ein sich über einem Bunsenbrenner befindendes Drahtnetz gelegt. Es wurde etwa 115 Minuten auf dunkle Rotglut erhitzt. Während dieser Zeit zersetzte und verflüchtigte sich das Copolymere und das Stahlpulver sinterte zu einer festen porösen Metallstruktur mit geringer Dichte.The resulting plastic mixture was easily formable and extrudable and became 1.6 mm thick under pressure Pressed plate. The mineral oil plasticizer was dissolved out with hexane. After drying to remove residual hexane, the extracted plate was placed on top of one another Bunsen burner located wire mesh. It was heated to a dark red glow for about 115 minutes. During this time the copolymer decomposed and volatilized, and the steel powder sintered into a solid, porous metal structure with low density.
Die Platte und die Flamme waren so angeordnet, daß die Temperatur am Rande der Platte etwa 700 bis 9000C betrug. Die ungefähre maximale Temperatur in der Mitte der Platte war mindestens 100 bis 20O0C höher als am Rand. Die Porosität der gesinterten Metallstruktur war im allgemeinen ausgezeichnet t was die schnelle und vollständige Absorption von Wasser nach dem Abkühlen der Struktur auf Raumtemperatur zeigte, und war amThe plate and the flame were arranged so that the temperature at the edge of the plate was about 700 to 900 0 C. The approximate maximum temperature in the center of the plate was at least 100 to 20O 0 C higher than at the edge. The porosity of the sintered metal structure was generally excellent t what the rapid and complete absorption of water after cooling the structure to room temperature showed, and was
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Rande der Platte besser als in der Mitte. Die Seitenlänge der porösen Metallstruktur betrug etwa 80 bis 85 % der Seitenlänge der ungesinterten Platte.Edge the plate better than in the middle. The side length of the porous metal structure was about 80 to 85% of the side length the unsintered plate.
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