DE2531162A1 - Keramische erzeugnisse und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Keramische erzeugnisse und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number
DE2531162A1
DE2531162A1 DE19752531162 DE2531162A DE2531162A1 DE 2531162 A1 DE2531162 A1 DE 2531162A1 DE 19752531162 DE19752531162 DE 19752531162 DE 2531162 A DE2531162 A DE 2531162A DE 2531162 A1 DE2531162 A1 DE 2531162A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
particles
glass
product
die
abrasive particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19752531162
Other languages
English (en)
Other versions
DE2531162B2 (de
DE2531162C3 (de
Inventor
Andre Paul Galliath
Valentine Eugene Weis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Interpace Corp
Original Assignee
Interpace Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Interpace Corp filed Critical Interpace Corp
Publication of DE2531162A1 publication Critical patent/DE2531162A1/de
Publication of DE2531162B2 publication Critical patent/DE2531162B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2531162C3 publication Critical patent/DE2531162C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0038—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by superficial sintering or bonding of particulate matter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/34—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials
    • B28B7/344—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials from absorbent or liquid- or gas-permeable materials, e.g. plaster moulds in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/34—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials
    • B28B7/346—Manufacture of moulds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

Herne, 8°°° München 40,
Freiligrathstraße 19 «,,_, ,.,_ « u ο~Κ. Eisenacher Straße 17
fcripi.-ISljJ. ti. Π. DdIII Pat.-Anw. Betzier
Postfach 140
PaL-Anw. Harrmann-Trantopohl ΠίηΙ -PhVQ PdllSrd ΒβΙζΙθΓ Fernsprecher: 36 3011
Fernsprecher: 51013 Uipi. riiya. euuwu bbwici 36,Q12
51014 Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl
Telegrammanschrift: Telegrammanschrift:
Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetzpat München
Telex 08229853 Telex 5215360
Bankkonten:
Bayerische Vereinsbank München 952
λ λ λ Dresdnsr Bank AG Herne 7-520 499
I U £ Postscheckkonto Dortmund 558 68-467
Ref.:MQ 5253 B/ks
in der Antwort bitte angeben
Zuschrift bitte nach:
München 9. Juli 1975
Interpace Corporation, 260 Cherry Hill Road, Farsippany, iJev/ Jersey, USA
Keramische Erzeugnisse und Verfeihren :;u ihrer Herstellung.
Ein großer Teil von keramischen Erzeugnissen wird durch Gießen oder maschinell in durchlässigen oder porösen Druckgußformen aus Formgips hergestellt, weil dieser eine ausgezeichnete Durchlässigkeit und Porosität zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen aufweist. Die Poren des Formgipses absorbieren das Wasser im Ton oder ähnlichen zum Formen von keramischen Erzeugnissen verwendeten Materialien. Insbesondere werden Formgipsdruckgußformen fast ausschließlich beim sogenannten Druckgießverfahren benützt, bei dem der feuchte Ton zwischen die Formhälften eingepreßt wird und die Feuchtigkeit in die Poren der Formgipsdruckgußform eindringt. Der so ausgepreßte Ton wird dann von der Druckgußform befreit, indem man ein gasförmiges Medium, z.B. Luft, durch die Poren der
609887/1037
Form durchleitet.
Cbwühl man mit Fonagips und anderer, auf Gips basierenden Materialien relait.v zufriedenstellend poröse oder durchlässige Druckguß formen herstellen kann, haben sie trotzdem beträchtliche Nachteile, wie ihre allgemein schwache mechanische Festigkeit, ihre Verschleißerscheinungen, die geringe Widerstandsfähigkeit gegen Wärraestoß und ihre beträchtliche chemische Löslichkeit in Wasser. Diese Mangel der Druckgußformen aus Formgips oder anderen auf Gips basierenden Materialien führen zu einer kurzen Lebensdauer, weil unte^* anderem wiederholte Druckgußvorgänge die Preßfläche schnell abfessen und dazu neigen, die Kanten der Druckgußform zu brechen; das führt dazu, daß sie nach nur wenigen hundert Druckgußvorgängen verworfen werden müssen.
Darüber hinaus wird durch die schwache mechanische Festigkeit der Gebrauch von Schwermetallbehältern notwendig, um zu verhindern, daß die Druckgußform während eines DruckgußVorganges zerbricht; in vielen Fällen gehen solche Druckgußformen bereits beim ersten Druckgießen infolge dieses Problems verloren.
Die offensichtlichen Nachteile, die den auf Gips basierenden Materialien zugrundeliegen, haben Fachleute veranlaßt, zu versuchen, eine poröse Druckgußform zu finden, die die gleiche Porosität und Durchlässigkeit wie die Druckgußformen aus Formgips aufweist, die aber über gute mechanische Festigkeit, Haltbarkeit, Wärme Schockwiderstandsfähigkeit und geringe Wasserlöslichkeit verfügt. Bis heute jedoch hat, obwohl viele Patente auf poröse Druckgußformen erteilt wurden, keine in der großtechnischen Herstellung Verwendung gefunden. Der Grund dafür ist wahrscheinlich der, daB Druckgußformen, die eine höhere mechanische Festigkeit aufweisen als Druckgußformen aus Gips oder anderen auf Gips basierenden Materialien nicht die nötige Porosität und Durchlässigkeit aufweisen und vor allem Oberflächenrisse zeigen, die die Druckgußform zum Druckgießen unbrauchbar machen.
569887/1037
Ira allgemeinen arbeitet eine Druckgußform, die nur eine genaue Verteilung der Porengröße besitzt, nicht unbedingt so zufriedenstellend, wie eine Druckgußform, in der die zu formende Masse von der Druckgußform dadurch gelöst wird, daß mit Luft durchgeblasen wird, weil es absolut unerläßlich ist, den Vorgang des Durchblasens eigens für Form- oder andere Gipsmaterialien zu gestalten. Y/eiterhin ist es wichtig, daß während des Brennvorganges der Druckgußform die gebrannte Form annähernd die gleichen Abmessungen hat, wie die entsprechende ungebrannte Form.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur Herstellung einer Preßform, die sowohl eine Aufteilung der Porengrößen entsprechend dem gebräuchlichen Zement- oder Stuckgips als auch bessere physikalische Eigenschaften aufweist, die der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Druckgußform durch hohe mechanische Festigkeit eine viel längere Lebensdauer erlauben, als sie bei gebräuchlichen Druckgußformen aus Formgips erreichbar ist. Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Druckgußformen auch bei sehr hoher Temperatur und in korrodierender Umgebung ohne nachteilige Effekte verwendet werden. Weil die erfindungsgemäße Zusammensetzung und die Produkte nach der Erfindung über so ausgezeichnete physikalische und chemische Eigenschaften verfügen, und weil sie in jede gewünschte Form gebracht werden können, gibt es für die Erzeugnisse vielseitige Anwendungsmöglichkeiten. Beispiele dafür sind die Verwendung als Formen für die Herstellung von Kunststoffprodukten oder als Gasdiffusoren. Es ist jedoch hervorzuheben, daß die Erzeugnisse nach der Erfindung in jeder Umgebung benützt werden können, wo offenzellige Struktur, niedrige Verschleißerscheinungen, hohe mechanische Festigkeit und/oder Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen oder gegen korrodierende Umgebung nützlich oder wünschenswert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Produkte und Methoden zur
509ββ7/1037
2S31162
-A-
Herstellung von Druckgußformen zu entwickeln und aufzuzeigen, wobei das Produkt, wenn es gebrannt ist, eine einheitliche offenzellige Struktur von wenigstens 20 Vol-% und vorzugsweise von 30 Vol-%, eine durchschnittliche Porengröße in der Größenordnung von 1 bis 10 Mikron und vorzugsweise von weniger als etwa 5 Mikron und ein Bruchmodul von wenigstens 280 kp/cnr (4000 psi) aufweist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Zusammensetzung zu entwickeln und aufzuzeigen, die die wünschenswerten Eigenschaften von Druckgußformen aus Formgips aufweist, die aber gleichzeitig über bessere physikalische Eigenschaften verfügt, die eine lange Haltbarkeit zur Folge haben.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine poröse Druckgußform und Materialien zur Herstellung derselben zu entwickeln und aufzuzeigen, die einen Bruchmodul von wenigstens 280 kp/ cm·5 (4000 psi) und vorzugsweise 350 kp/cnr (5000 psi) und keine Oberflächendefekte aufweist, wobei die Druckgußform zum Druckgießen von keramischen Erzeugnissen auf bemerkenswert lange Zeiträume hinaus verwendet werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine poröse Druckgußform zu entwickeln, die zuerst aus Glaspartikeln und Schleifpartikeln wie Aluminium zusammengesetzt wird, wobei die Partikel in solcher Weise verbunden werden, daß das Glas aus während des Brennvorganges entstehenden sekundären Kristallen besteht, die die Festigkeit der entstehenden Druckgußform stark verbessern, die ihr aber gleichzeitig die gewünschte Porosität geben, die derjenigen von entsprechenden Formgipsdruckgußformen gleicht.
Diese und andere Ziele ergeben sich aus der folgenden Einzelbeschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wobei sich alle Teile und Prozente auf Gewicht beziehen, wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist und alle Tempera-
509887/1037
türen in F ( C) angegeben wenden.
Vors tehend genannte und andere Ziele sind in Je»- /erliegenden Erfindung verwirklicht,' die ?an Teil auf der überraschenden Entdeckung beruht, daß ein poröses keramisches Produkt, des die vorstehend aufgezählten Eigenschaften besitzt, so hergestellt werden kann, daß eine Mischung aus Glas- und Schleifpartikeln (wie z.B. Aluminiumoxid) langsam bis zu einer Ttjitiperatur erhitzt wird, die gerade noch unter dem Temperaturhereich liegt, wo Glas anfängt weich zu werden und zu schmelzen, und daß dann die Temperatur dort konstant gehalten wird, bis das Produkt ein Bruchmodul von wenigstens 230 kp/cmJ (AOOO psi) und vorzugsweise von 350 kp/cm (5000 psi) besitzt, und daß man dann das Produkt abkühlen läßt. Diese Brennmethode bedingt, daß die Partikel durch festes Sintern verbunden werden, d.h. die Glaspartikel verformen oder verfließen nicht, vielmehr wird die Verbindung hergestellt, wenn sich die Partikel im festen Zustand befinden. Diese Methode, eine Verbindung herzustellen, beeinträchtigt nicht die Porosiät der entstehenden Druckgußform und bedingt eine hohe Festigkeit, die vermutlich daraus resultiert, daß während des Brennprozesses sekundäre Kristalle in den Glaspartikeln entstehen.
Eine Verbindung durch festes Sintern herzustellen, verhindert, daß die Glaspartikel in die Zwischenräume der Partikel fließen, wobei jedoch jene Porosiät und Durchlässigkeit erhalten bleibt, die für Formgips charakteristisch ist.
Die oben genannte Zusammensetzung und der Brennvorgang ermöglichen dem gebrannten Produkt auch, daß es die gleichen Ausmaße beibehält wie das ungebrannte Ausgangsprodukt.
Das Produkt (z.B. eine Druckguß- oder Spritzform) kann auf jede bereits bekannte Art in die gewünschte Form gebracht werden, z. B. durch Formgießen. Um dem Produkt die nötige Härte im unabgebundenen Zustand zu verleihen, ist der Gebrauch
509867M037
eines organischen Bindemittels und Wasser bevorzugt.
Im allgemeinen beginnt man mit der Verwendung von Partikeln, die im v/esentlichen aus 30-90 % Schleifpartikeln und 70-10% Glaspartikeln bestehen. Diesen Partikeln werden ein organisches Bindemittel zugesetzt und genügend Wasser, um das Produkt in die gewünschte Form zu bringen. Im allgemeinen werden die trockenen Komponeten (d.h. die Glaspartikel, die organischen Bindemittel und die feuerfesten Schleifmaterialien) miteinander zu einer homogenen Masse vermischt, dann wird eine reichliche Menge Wasser zugegeben, um eine dickflüssige Zusammensetzung zu erhalten, die dann in die gewünschte Form gebracht werden kann, indem man die Zusammensetzung in Preßformen füllt, die entweder aus Stuckgips, aus Kautschuk o. dgl. bestehen können. Das Fertigprodukt (z.B. eine Druckgußform) kann an der Luft getrocknet werden, um das Wasser zu entfernen, und wird danach so langsam gebrannt, daß das Produkt immer eine gleiche konstante Temperatur besitzt, die ausreichend sein muß, um das organische Bindemittel zu verdampfen. Danach wird die Temperatur langsam erhöht, bis das Produkt eine Temperatur erreicht hat, die knapp unter dem Schmelzbereich von Glas liegt; auf dieser Temperatur wird das Produkt gehalten, bis die Glaspartikel miteinander und mit den feuerfesten Schleifpartikeln durch festes Sintern verbunden und bis in den Glaspartikeln durch den Brennvorgang Kristalle gewachsen sind.
Die Glaspartikel können aus jedem gebräuchlichen Glas bestehen, vorzugsweise sollte jedoch die Größe der Partikel weniger als 325 mesh (44 Mikron) betragen. Die Ausgangspartikelgröße, d.h. der glas- und feuerfesten Schleifpartikel, bestimmt bis zu einem gewissen Grad die Porosität und Durchlässigkeit des gebrannten Produktes.
Die Glaspartikel können aus jedem gebräuchlichen Glas sein, der Schmelzpunkt des Glases sollte jedoch vorzugsweise bei einer relativ hohen Temperatur liegen, weil sich das Brennen
509887M037
der Druckgießform oberhalb dieses Punktes negativ auf die die Druckgußform kennzeichnende Porosität und Durchlässigkeit auswirkt. Wird nämlich die Form höheren Temperaturen, ols dem Schmelzintervall von Glas ausgesetzt, dann vertiert das Glas seine Form und fließt in die Zwischenräume zwischen den Partikeln und verringert dadurch die Porosität und Durchlässigkeit der Druckgußform.
Die Zusammensetzung der Glaspartikel selbst spielt für die vorliegende Erfindung keine Rolle und es kann jedes beliebige Silikatglas verwendet werden, das auch Natriumoxid, Calciumoxid, Boroxid, Zinkoxid, Bleioxid, Aluminiumoxid und andere anorganische Bestandteile enthalten kann.
Das poröse Schleifprodukt kann Schleifpartikel in einer Größenordnung von 30 - 90 Gew.% enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht von glas- und feuerfesten Schleifpartikeln und vorzugsweise umfassen die feuerfesten Schleifpartikel 30 Gew.% bis 50 oder 70 Gew.%, wobei die feuerfesten Schleifpartikel von den Glaspartikeln von 30 Gew.% bis 50 oder 70 Gev.% gebunden werden, wobei sich die Prozentsätze auf das Gesamtgewicht von glas- und feuerfesten Schleifpartikeln beziehen.
Fast jeder feuerfeste Schleifpartikel kann für die vorliegende Erfindung verwendet werden, so sind z.B. für solche feuerfesten Schleifpartikel Aluminiumoxid, Quarz, Wollastonit, gebrannter Ton u. dgl. verwendbar.
Wie bei den Glaspartikeln sollten die feuerfesten Schleifpartikel oder Körner eine Korngröße von weniger als 325 mesh (44 Mikron) aufweisen.
Im allgemeinen können die glas- und feuerfesten Schleifpartikel auf viele Arten in die geeignete Form gebracht werden. Eine bevorzugte Methode ist die des Gießens aus einer Schlämme, jedoch ist es unabhängig von der angewandten Methode im allge-
509887/1037
meinen vorteilhaft, ein organisches Bindemittel und so viel Wasser oder eine andere Flüssigkeit zuzusetzen, daß die Zusammensetzung eine ausreichende Bearbeitbarkeit erhält, damit sie in die gewünschte Form gebracht oder geformt werden kann. \\renn die Partikel gegossen werden, dann beträgt der Anteil des organischen Bindemittels, bezogen auf das Gewicht der Glaspartikel, feuerfesten Schleifpartikel und des organischen Bindemittels weniger als 2 Gew.% und vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.%. Wenn jedoch eine andere Art der Formgebung angewandt wird, dann kann das organische Bindemittel in Größenordnungen von 2 bis 3 Gew.% vorliegen; der genaue Anteil en organischem Bindemittel ist nicht sehr entscheidend, weil der Anteil davon abhängt, wie die poröse Preßform geformt wird. Wenn z.F, die Glas- und Schleifpartikel in einer Kautschukdruckform geformt und luftgetrocknet werden, dann ist es nötig, 2-3 Gew.% organischen Bindemittels sowie ein wasserlösliches Polymerisat oder Kunstharz und zwischen 20-30% Wasser zuzufügen. Wenn andererseits das poröse Produkt nach der vorliegenden Erfindung durch Gießen einer Schlämme geformt wird, dann sollte der Anteil an organischem Bindemittel weniger als 2% betragen und im allgemeinen ist es vorteilhaft Alginate, verschiedene Gummiarten oder sogar Stärke als Bindemittel zu verwenden. Die benötigte Wassermenge entspricht natürlich der Menge, die man benötigt, um den glas- und feuerfesten Schleifpartikeln die nötige Dichte zum Formen, Gießen usw zu verleihen.
Wie bereits erwähnt, muß die Brenntemperatur sehr sorgfältig gewählt, werden, wenn das poröse Produkt nach der vorliegenden Erfindung die gewünschten Eigenschaften haben soll, d.h. gute Porosität und Durchlässigkeit vereint mit großer Festigkeit und Widerstandskraft gegen Verschleißerscheinungen mit vernachlässigbarer Volumenverminderung und im wesentlichen keinen Oberflächendefekten. Zuerst muß die Temperatur langsam genug erhöht werden, daß einerseits das ganze Ausgangsprodukt die gleiche Temperatur hat, andererseits das organische Bindemittel langsam aus dem Produkt verdampft. Wenn das organische Binde-
509887/1037
mittel ausgebrannt und das Wasser verdampft ist, dann wird die Temperatur Langsam bis un!:er den Sohmelzbui'eicu der Ilaspartikel erhöh-1;, d.h. bis zu etwa 300 - 10O0F (149 - 37,30C) unterhalb des Schmelzbereiches. Der Schmelzbereich der Glaspartikel kann durch die Volumenverminderung des Produkts bestimmt werden, hierin das Produkt anfängt zu schrumpfen, dann ist der Schmelzbereich erreicht und die Temperatur ist ^u hoch. Somit wird vom praktischen Standpunkt aus gesehen, die Temperatur des Produktes bis unterhalb eines Punktes erhöht, in welchem das Produkt anfängt zu schrumpfen. Die Temperatur wird dann auf iiesem Punkt gehalten, bis die Preßform ein Bruchmodul von 2SO kp/cm (AOOO psi) und vorzugsweise von 350 kp/cm (5000 psi) aufweist.
Die Ausgangsmaterialien (d.h. die glas-und feuerfesten Schleifpartikel und organischen Bindemittel) und die Brenntemperatur sind so gev/ählt, daß sich während des Brennvorganges die organischen Bindemittel nicht aufblähen (das verlangt einen relativ langsamen Temperaturanstieg) und daß kein Schmelzen der glas- oder der feuerfesten Schleifpartikel eintritt. Das ist für die Erfindung wesentlich und ausschlaggebend.
Die gebrannte Druckgußform selbst muß gewisse Eigenschaften besitzen, die ihre Verwendung als poröse Druckgußform erlauben. Allgemein darf die gebrannte poröse Druckgußform keine Oberflächendefekte haben, muß eine einheitliche Struktur von wenigstens 20 Vol% und vorzugsweise 30 Vol% oder mehr aufweisen und eine durchschnittliche Porengröße in der Größenordnung von 1 bis 10 Mikron besitzen, wobei die günstigere Porengröße bei weniger als etwa 5 Mikron liegt. Zusätzlich sollte sie eine große Festigkeit gegen Verschleißerscheinungen und ein hohes Bruchmodul aufweisen, das z.B. bei wenigstens 280 kp/cm5 (4000 psi) und vorzugsweise bei 350 kp/cm5 (5000 psi) und darüber liegt.
Um die vorliegende Erfindung näher zu erläutern, wird im
509887/1037
folgenden eine bevorzugte Methode des Gießens zur Herstellung einer porösen Druckgußform dargelegt.
40 Gew.% einer Alurainixim-Bor-Silikat-Glasverbindung mit, einer Partikelgröße von weniger als 44 Mikron wurden mit 60% Aluminiumoxid mit einer Partikelgröße von weniger als 44 Mikron und 0,25 Gew.% eines organischen Bindemittels gemischt. Zu der entstandenen trockenen Mischung gab man 28.5 Gew.% Wasser unter heftigem Rühren mit einem Glasrührer zu, um eine weitgehend homogene Masse zu erhalten und Verklumpungen aufzulösen. Die erhaltene wässrige Masse wurde in eine Schwingmühlο im Verhältnis 3:3 eingebracht und 1 1/2 Std. darin belassen, um eine vollständig homogene Masse zu erzielen. Die erhaltene Formschlämme war eine dickflüssige Zusammensetzung mit einem spezifischen Gewicht, von 2,2 bis 2,4 g/cc.
Die so hergestellte wässrige Zusammensetzung wurde durch Einbringen in Gipsformen in die geeignete Form gebracht.
Die wässrige Zusammensetzung ließ man in der Form 2 bis 4 Stunden trocknen und nach dem Herausnehmen v/eitere 24 bis 48 Stunden. Das luftgetrocknete Formstück, das zu diesem Zeitpunkt relativ hart war und leicht gehandhabt werden konnte, wurde für 24 Std. in einen Trockner mit etwa 37,80C gegeben, um sicherzugehen, daß alles Wasser entfernt wurde.
Nach dem Trocknen bei dieser Temperatur wurd die Form in einen Ofen gegeben und die Temperatur innerhalb von 5 Stunden langsam auf etwa 538°C (10000F) erhöht und bei dieser Temperatur etwa 24 Stunden lang gehalten, um sicherzugehen, daß das organische Bindemittel vollständig ausgebrannt wurde. Es ist wichtig, das organische Bindemittel nicht zu schnell zu verdampfen, um ein Aufblähen zu verhindern. Nach dem 24 Std.-Aufglühen wurde die Temperatur langsam auf 15000F (8160C) erhöht und bei dieser Temperatur etwa 2 Stunden lang gehalten.
609887/1037
Nach 2 Stunden war eine ausgezeichnete Bindung zwischen den Glaspartikeln und den Aluminiumoxidpartikeln entstanden, teilweise wegen der Bildung von Aluminium-Silikat-Kristallen in situ. Danach wurde die Form auf Zimmertemperatur gekühlt. Die gesamte Brennzeit betrug 44 Stunden.
Die nach dem oben genannten Verfahren hergestellte Form v/ies sich durch eine ausgezeichnete Porosität, Durchlässigkeit und Festigkeit aus. Außerdem wies sie ein hohes Bruchmodul und keine Oberflächendefekte auf.
Insbesondere kann eine Druckgußform nach obigem Verfahren für 7000 Druckgießvorgänge von feuchtem, groben Ton verwendet werden. Mit feinem Kaolin können 15.000 Druckgießvorgänge erzielt werden. Im Gegensatz dazu wird eine entsprechende Druckgußform nach nur 300 - 400 Druckgießvorgängen unbrauchbar. Ebenso bedeutend ist die Tatsache, daß bei Benutzung einer nach dem vorherigen Verfahren hergestellten Form diese nach nur 10-19 Druckgießvorgängen gereinigt werden muß, wogegen eine Formgipsform bereits nach 7 Druckgießvorgängen durch das absorbierte Wasser des gepreßten Tons bedingt gereinigt werden muß. Darüber hinaus ist das Reinigen der porösen Keramikdruckgußform wesentlich gleichmäßiger.
Die Porosität der erfindungsgemäßen Druckgußform beträgt etwa 40Jo; das entspricht etwa der von Formgipsdruckgußformen und ist wesentlich besser als die von anderen auf Gips basierenden Druckgußformen. Darüber hinaus hat die Druckgußform nach der vorliegenden Erfindung ein Bruchmodul λ
eine Volumenverminderung von nur
genden Erfindung ein Bruchmodul von 378 kg/cm (5400 psi) und
Bei anderen Druckgußformen werden 50% Glas- und 50$ Aluminiumpartikel mit einer Bindungstemperatur von etwa 13000F (7000C) verwendet. Eine nach diesem Verfahren hergestellte Druckgießform weist eine Porengröße in der Größenordnung zwischen 1 bis 3 Mikron auf.
5(196*7/1037
'■"■ie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn die durchschnittliche Porengrö?e der gebrannten porösen Keramikdruckgußforiii bei etwa ι bis 10 Mikron liegt, vorzuziehen ist es jedoch, wenn die FcrengröSe v/eniger als 5 Mikron beträgt.
In der erörterten Ausführungsform ist als Bereich ein Verfahren zur Herstellung einer porösfn Keramikdruckgußform durch Formgießen angegeben. Jedoch ist dien, wie bereits erwähnt, nur* ein !Beispiel einer zur Zeit bevorzugten Aus führung sfonT), und er? können andere Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung poröser Keramikdruckgußformen und anderer poröserer Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. So kann z.B. neben dem Formgießen einer Mischung aus glas- und feuerfesten Schleifpartikeln auch ein organisches Bindemittel verwendet werden und. etwa eine Stunde vor dem Gießen kann V/asser zugegeben v/erden (etwa 20%); danach wird die so erhaltene Mischung in eine mit Kautschuk ausgekleidete Form gegossen, dann der Luft etwa A Std. lang ausgesetzt, danach im Ofen getrocknet; nach dem Trocknen (vorausgesetzt, daß alles Wasser entfernt wurde) kann die Form in der bereits erwähnten V/eise gebrannt werden. In diesem Verfahrensbeispiel wird jedoch bevorzugt ein wasserlösliches harzhaltiges Agens in einer Menge von 20 Gew.% verwendet. Es können aber die gleichen glas- und feuerfesten Schleifpartikel wie beim Formgießen verwendet werden.
Wie bereits erwähnt, beträgt der bevorzugte Anteil an feuerfesten Schleifpartikeln 50 bis 70 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht an feuerfesten Schleif- und Glaspartikeln; es wurden jedoch auch schon Mengen von 30 oder 40 bis zu 90 Gew.% mit Vorteil verwendet.
Die Menge an zur Herstellung eines Körpers von zur Handhabung vor dem Brennvorgang ausreichender Festigkeit benötigtem Wasser hängt natürlich von vielen Faktoren ab, es hat sich aber gezeigt, daß das Wasser in Mengen von 10-20 Gew.% (pro 100 Gew.% des Gesamtgewichtes der glas- und feuerfesten Schleifpartikel)
ORIGINAL INSPECTED
und bis zu 30 oder AO Gew.% vorliegen kann, jedoch wird allgemein angenommen, daß die Wassermenge» für die vor]:i elende Erfindung nicht, von Bedeutung ist.
Der Anteil an organischem Bindemittel variiert abhängig von dem Herstellungsverfahren einer Druckgußform. Im allgemeinen beträgt der Anteil an organischem Bindemittel zwischen 1 Gev/.?i (pro 100 Gew.5' des Gesamtgewichtes der glas- und feuerfesten Schleifpartikel) bis zu 2 oder 3 Gew.%. Beim Formgießen ist das organische Bindemittel in Mengen von 0,1 bis 1,0 Gew./'j vorhanden, wenn aber mehr Festigkeit für den unabgebundenen Zustand verlangt wird, kann der Anteil an organischem Bindemittel erhöht werden.
Die Brenntemperatur kann abhängig von dem verwendeten Glastypus ebenfalls stark verlieren; es ist jedoch wesentlich, das die höchste Temperatur unter dem Schmelzintervall von Glas bleibt, aber hoch genug ist, um eine Verbindung zwischen den Partikeln herzustellen.
Patentansprüche:

Claims (1)

  1. ο r. t. a η s ρ r U c h e
    1/ Gebranntes poröses Erzeugnis beliebiger Form ohne Oberfl ächendefekte mit einer einheitlichen offenzelligen Struktur von wenigsten.3 20 Vol% und einer durchschnittlichen Porengröße in der Größenordnung von 1 bis 10 Mikron, mit hoher Abriebfer.tigkeit und guter Durchlässigkeit und mit einem Bruchmodul von wenigstens 280 kp/cm (4000 psi), dadurch gekennzeichnet, daß das gebrannte Produkt die gleichen Abmessungen aufweist wie das entsprechende ungebrannte Ausgangsprodukt und hauptsächlich aus 30 bis 90 Gew.?i feuerfester Schleifpartikel und 70 bis 10 Gew.fs Glaspartikel besteht, wobei die Partikel untereinander durch die Glaspartikel verbunden sind, diese Verbindung durch festes Sintern hergestellt ist und die Glaspartikel Aluminium-Silikat-Kristalle enthalten, die sich in situ während des Bindungsvorganges der Partikel bilden.
    Erzeugnis nach Anspruc?! 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt ein Bruchmodul von wenigstens 350 kp/cm (5000 psi) und eine offenzellige Struktur von wenigstens 30 Vol% aufweist.
    3' Erzeugnis nach Anspruch 1 in Form eines keramischen Erzeugnisses, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus bis 70 Gew.% feuerfesten Schleifpartikeln und 70 bis 30 Gew.% Glaspartikeln besteht.
    4. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus 50 bis 70 Gew.% feuerfesten Schleifpartikeln besteht, die durch festes Sintern mit den 50 bis 30 Gew.% Glaspartikeln verbunden sind.
    509837/1037
    |5. Erzeugnis nach Anrpruch ^ In Form eine:; Vrsr?mischen Erzeugnissen, dadurch gekennzeichnet, dnß die feuerfen'en Gchleifpartikel au? Aluminiumoxid (Tonerde) ber.tehen.
    6. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d-iß dir» Glaspartikel aus Aluminium-Bor-Cilikat-Glar: ber.tehen.
    7. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaspartikel sekundäre Kristalle enthalten, die in situ während der. Brennvorganges gewachsen sind.
    8. Erzeugnis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Kristalle Aluminiumnilikatkristalle sind, die in situ während des Brennvorganges gewachsen sind.
    9. Verfahren zur Herstellung einer porösen keramischen Druckgießform, ohne Oberflächendefekte und mit einer offenzelligen Struktur von wenigstens 20 VoISj, einer durchschnittlichen Porengröße in der Größenordnung von 1 bis 10 Mikron, hoher Abriebfestigkeit, wobei die gebrannte Druckgußform im v/esentlichen die gleichen Ausmaße wie die entsprechende ungebrannte Druckgußforin aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
    a) Partikel, die im wesentlichen aus 30 bis 90 % feuerfesten Schleifpartikeln und 70 bis 10?-6 Glaspartikeln bestehen, mit
    b) einem organischen bindenden Agens und Wasser in solchen Mengen zusammengemischt werden, daß das Gemisch eine Festigkeit erhält, um es in die Druckgußform bringen zu können; dann aus dem Gemisch eine beliebige Form geformt wird; die erwähnte Form getrocknet wird, um das ganze Wasser weitgehend daraus zu entfernen; die resultierende trockene Form durch langsames Erhöhen der Temperatur bis zu einem Punkt, wo die gesamte Form weitgehend überall die gleiche Temperatur aufweist und bis die Form eine Temperatur erreicht hat, oberhalb der der das organische
    /1037
    Bindemittel ausbrennt, gebrannt wird; die Form auf dieser Temperatur gehalten wird, bis das organische Bindemittel im wesentlichen entfernt ist, dann die Temperatur der Form langsam wieder bis nahe aber noch unter dem Schmelzintervall von Glas erhöht wird; und schließlich die Form auf dieser Temperatur gehalten wird, bis durch festes Sintern eine Verbindung zwischen den Partikeln entstanden ist und die Form ein Bruchmodul von wenigstens 280 kp/cm aufweist.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an feuerfesten Schleifpartikeln 30 bis 70?i und der der Glaspartikel 70 bis 30 % beträgt.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße der feuerfesten Schleifpartikel weniger als 44 Mikron beträgt.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Schleifpartikel aus Aluminiumoxid (Tonerde) bestehen.
    13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die höchste Brenntemperatur 300 bis 1000F (149 bis 37,8°C) unter dem Schmelzintervall von Glas liegt.
DE2531162A 1974-07-29 1975-07-11 Gebrannter, poröser Gegenstand und Verfahren zu seiner Herstellung Expired DE2531162C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/492,423 US3993495A (en) 1974-07-29 1974-07-29 Porous ceramic articles and method for making same

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2531162A1 true DE2531162A1 (de) 1976-02-12
DE2531162B2 DE2531162B2 (de) 1978-08-10
DE2531162C3 DE2531162C3 (de) 1979-04-05

Family

ID=23956194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2531162A Expired DE2531162C3 (de) 1974-07-29 1975-07-11 Gebrannter, poröser Gegenstand und Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3993495A (de)
JP (1) JPS5137105A (de)
DE (1) DE2531162C3 (de)
GB (1) GB1474354A (de)
IT (1) IT1036926B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2801250A1 (de) * 1977-01-13 1978-07-20 Nippon Kouatsu Electric Co Bei niedriger temperatur gebranntes porzellan und verfahren zu dessen herstellung

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4188450A (en) * 1976-06-23 1980-02-12 General Electric Company Shell investment molds embodying a metastable mullite phase in its physical structure
JPS53162790U (de) * 1977-05-26 1978-12-20
JPS5842142B2 (ja) * 1979-01-08 1983-09-17 鳴海製陶株式会社 無機質多孔質体およびその製造方法
US4268562A (en) * 1979-08-30 1981-05-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Laser resistant ceramic composite
US4443239A (en) * 1982-05-20 1984-04-17 International Telephone And Telegraph Corporation Fabrication of optical waveguides using slurry deposition
DE3342772A1 (de) * 1983-11-25 1985-06-05 Rösler Porzellan- und Keramik GmbH, 8641 Tettau Werkstoff und verfahren zur herstellung von formen fuer keramische gegenstaende
US4652411A (en) * 1984-05-23 1987-03-24 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of preparing thin porous sheets of ceramic material
DE3444407A1 (de) * 1984-12-05 1986-06-05 Didier-Werke Ag, 6200 Wiesbaden Keramisches formteil mit gradientenfoermiger porositaet und dessen verwendung zur herstellung von verbundwerkstoff-formteilen
DE3668812D1 (de) * 1985-08-20 1990-03-15 Varta Batterie Vorrichtung zum giessen von bleigittern fuer elektrische akkumulatorenplatten und verfahren zu ihrer herstellung.
US5028569A (en) * 1987-05-14 1991-07-02 Gte Products Corporation Ceramic article, raw batch formulation, and method
US5356578A (en) * 1988-08-08 1994-10-18 Kawasaki Steel Corporation Mold for slip casting and method of slip casting
US5443603A (en) * 1994-01-11 1995-08-22 Washington Mills Ceramics Corporation Light weight ceramic abrasive media
BR0110423A (pt) * 2000-05-09 2003-02-04 3M Innovative Properties Co Artigo abrasivo tridimensional conformado, método para produzir o mesmo, e, método para refinar uma superfìcie de peça de trabalho
JP4398142B2 (ja) * 2001-12-07 2010-01-13 日本碍子株式会社 セラミック多孔体及びその結合材に使用するガラスの製造方法
JP2004262727A (ja) * 2003-03-04 2004-09-24 Ryu Meiso 軽質陶磁器の製造法
US7615184B2 (en) * 2006-01-25 2009-11-10 Alexander Lobovsky Metal, ceramic and cermet articles formed from low viscosity aqueous slurries
US9566562B1 (en) 2012-08-21 2017-02-14 Superior Technical Ceramics Corporation High-temperature open-cell porous ceramic

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1842186A (en) * 1929-05-03 1932-01-19 Robert K Mcberty Process of producing light-weight building materials
BE409646A (de) * 1934-05-28
DD94885A1 (de) * 1971-09-06 1973-01-12
JPH081259U (ja) * 1993-11-29 1996-08-13 ▲桑▼谷 昌子 授乳机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2801250A1 (de) * 1977-01-13 1978-07-20 Nippon Kouatsu Electric Co Bei niedriger temperatur gebranntes porzellan und verfahren zu dessen herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
DE2531162B2 (de) 1978-08-10
IT1036926B (it) 1979-10-30
GB1474354A (en) 1977-05-25
US3993495A (en) 1976-11-23
DE2531162C3 (de) 1979-04-05
JPS5137105A (en) 1976-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2531162A1 (de) Keramische erzeugnisse und verfahren zu ihrer herstellung
EP0445067B1 (de) Poröser Keramikkörper
DE3444407A1 (de) Keramisches formteil mit gradientenfoermiger porositaet und dessen verwendung zur herstellung von verbundwerkstoff-formteilen
EP1868753B1 (de) Exotherme und isolierende speisereinsatze mit hoher gasdurchlässigkeit
DE3613697A1 (de) Monolithische, feuerfeste wabenkoerperfilter fuer metallschmelzen
DE2352188A1 (de) Feuerfeste waermeisolierplatte und verfahren zu ihrer herstellung
EP2308614B1 (de) Grünfeste Aerosande
EP0808812B1 (de) Porosierter Mauerziegel
DE2900440A1 (de) Fluessiges sinterhilfsmittel und verfahren zur herstellung keramischer sinterkoerper damit
DE2926667A1 (de) Mikroporoeses material, verfahren zu seiner herstellung, ausgangsmaterial fuer das herstellverfahren und verwendung des materials
EP0159963B1 (de) Filter aus Keramik mit offenzelliger Schaumstruktur
CH639880A5 (de) Verfahren zur verbesserung der physikalischen eigenschaften von heissem gruenem formsand.
EP2941327B1 (de) Verfahren zur herstellung eines kern- und oder formsandes für giessereizwecke
DE3105595A1 (de) "feuerfestes oder feuerbestaendiges verbundbauteil mit einem formteil aus beliebigem, feuerfesten oder feuerbestaendigen werkstoff und einer isolierschicht mit hoeherer waermedaemmung bzw. einer dehnungsausgleichsschicht"
DE3149796C2 (de)
DE102006053155B4 (de) Offenporiger Keramikschaum sowie dessen Verwendung
EP0206989A1 (de) Asbestfreies Material mit anorganischen Fasern sowie ein Verfahren zur Herstellung des Materials
DE2424167A1 (de) Massen fuer hydraulisch bindenden, feuerfesten beton, verfahren zur anwendung dieser massen sowie daraus erhaltener beton
DE2231826A1 (de) Feuerfester koerper und verfahren zur herstellung desselben
DD231338A1 (de) Verfahren zur herstellung feuerfester waermedaemmender formkoerper und gemenge
EP2532633B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Form für das Herstellen von Tondachziegeln durch Nasspressung
EP1832357A1 (de) Form oder Formling, Giesserei-Formstoffgemisch und Verfahren zu seiner Herstellung
DD159320A1 (de) Verfahren zur herstellung hochporoeser feuerfester koernungen und formkoerper
DE19609126A1 (de) Poröse Form und Verfahren zu ihrer Herstellung
AT280137B (de) Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Körpern und Stampfmassen

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee