DE2935198B1 - Verfahren zur werkzeugfreien Herstellung von poroesen Formkoerpern aus Quarzglas und Verwendung dieser Formkoerper - Google Patents

Verfahren zur werkzeugfreien Herstellung von poroesen Formkoerpern aus Quarzglas und Verwendung dieser Formkoerper

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur werkzeugfreien Herstellung von Formkörpern, insbesondere von Hohlkörpern, aus Quarzglas, bei dem Quarzglasfäden und/oder -wolle unverrückbar miteinander verbunden werden. Sie betrifft ferner die Verwendung der nach dem Verfahren hergestellten Formkörper.
Es ist aus der DE-PS 6 82 606 bekannt, Gegenstände aus Quarz in der Weise herzustellen, daß Quarzwolle in Formen gepreßt und niedergeschmolzen wird. Bekannt ist es darüber hinaus, größere Platten aus Quarzwolle herzustellen. Hierzu wird die Quarzwolle mittels eines Förderbandes und einer Walze durch einen großen Raum befördert, in dem die einzelnen Glasfaden miteinander verschweißt werden. Auch hat man bereits Körper aus Quarz dadurch hergestellt, daß Quarzfäden unter Druck und Erhitzung miteinander vereinigt werden. Außerdem ist es bekannt, dünne, biegsame Bänder und Folien beliebiger Breite aus geschmolzenem Quarz dadurch herzustellen, daß man eine filzartige Masse von Fasern oder Stapelfäden zu einem dünnen Band oder einer dünnen Folie vorformt, und danach unter Druck und entsprechender Erhitzung die einzelnen Fäden uq% Bandes bzw. der Folie zusammengeschweißt werden.
Aus der DE-PS 1127 040 ist die Herstellung undurchlässiger Formkörper aus parallel liegenden Mineralfäden bekannt. Die aus Düsen gezogenen Fäden werden unmittelbar nach dem Austritt aus den Düsen bei einer Temperatur von 500 bis 8000C unter Druck längsseitig verschweißt und dann sofort abgekühlt
Aus der DE-AS 12 00 725 ist schließlieh die werkzeugfreie Herstellung von Formstücken aus Glasoder thermoplastischen Mineralfasern bekannt. Hierbei wird zunächst aus einem Fasergemisch eine Matte gebildet, die dann in kurzer Zeit von der Umgebungstemperatur auf etwa 6000C erhitzt und dabei ohne Verwendung von mechanischen Preß- oder Formelementen einem geringen pneumatischen Druck unterworfen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur werkzeugfreien Herstellung von porösen Formkörpern aus Quarzglas bereitzustellen, das die Herstellung beliebiger Formkörper gestattet, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Formkörper bei der Herstellung auf
r irgendeine Weise verunreinigt werden^
Diese Aufgabe wird Jür das eingangs charakterisierte Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einen ModellkÖrper die Faden und/oder Wolle im Kreuzverband lagenweise aufgewickelt, nach Erreichen einer ausreichenden Mindestschichtdicke des Wickels jede nachfolgende Lage während ihres Aufwickeins mittels einer Flamme oder gleichwertigen äußeren Heizquelle mit der vorhergehenden Lage an den Kreuzungsstellen der Fäden und/oder der Wolle versintert oder verschmolzen, nach Erreichen einer vorgegebenen Dicke des Wickels dieser von dem ModellkÖrper abgenommen und dann die Fäden und/oder Wolle der Mindestschicht von derjenigen Fläche her, die am ModellkÖrper anlag, mittels der Flamme oder gleichwertigen Heizquelle versintert oder verschmolzen werden. Die zuerst auf den Mödellkörper aufzuwickelnde Mindestsehichtdicke an Fäden und/ oder Wolle muß so dick sein, daß sie eine genügende Wärmeisolation zum ModellkÖrper sicherstellt und damit eine mögliche Reaktion zwischen ModellkÖrper und aufgewickelten Fäden und/oder Wolle verhindert, wenn die nachfolgenden Lagen mittels der Flamme oder gleichwertigen äußeren Heizquelle miteinander verbunden werden, in der Praxis haben sich Mindestschichtdikken im Bereich von 1 bis 5 mm bewährt.
Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des fertigen porösen Formkörpers hat es sich bewährt, den Durchmesser der aufzuwickelnden Fäden und/oder Wolle lagenweise zu ändern, insbesondere mit zunehmender Schichtdicke des Wickels zu vergrößern.
Um dem herzustellenden Formkörper in gewissen Bereichen eine größere Stabilität zu verleihen, ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, wenigstens an einem vorgegebenen Bereich die Fäden und/oder Wolle in größerer Schichtdicke aufzuwickeln als in einem Nachbarbereich. Auf diese Weise lassen sich z. B. boden- oder randverstärkte poröse Hohlkörper herstellen.
Die Quarzfäden werden vorteilhafterweise vor ihrem
ORIGINAL IKSrECTED"
Aufwickeln auf den Modellkörper von einem werkzeugfrei hergestellten Quarzglasstab abgezogen, wobei es sich bewährt hat, eine Quarzwolle zu verwenden, bei der die einzelnen Wollfäden einen Durchmesser im Bereich von 5 bis 30 μηι aufweisen. Für die Verwendung von Quarzfäden hat sich ein Durchmesser im Bereich von 30 bis 200 μπι bewährt.
Die erfindungsgemäß hergestellten porösen Formkörper besitzen den Vorteil, daß während des gesamten Herstellungsverfahrens kein schädlicher Stoff austausch zwischen dem Quarzglas und irgendwelchen Werkzeugen auftreten kann, so daß die Formkörper eine außerordentlich hohe Reinheit besitzen, die allein von der Reinheit des verwendeten Quarzglases abhängt. Wegen dieser hohen Reinheit werden die erfindungsgemaß hergestellten Formkörper vorteilhafterweise als Auskleidungen von Kokillen für die Herstellung hochreiner Blöcke aus Halbleiterwerkstoff, wie Silizium, insbesondere für Solarzellen, verwendet.
Anhand der F i g. 1 wird ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.
In Fig.2 ist ein poröser Formkörper teilweise im Längsschnitt dargestellt.
F i g. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren. Auf einen Modellkörper 1, der von einer in Achsrichtung des Modellkörpers verfahrbaren Drehvorrichtung 2 aufgenommen wird, wird ein Quarzglasfaden 3 aufgewickelt. Der Quarzglasfaden wird durch Abziehen eines Quarzglasstabes 4, der mit Hilfe eines Brenners 5 an dem Abzugsende erhitzt wird, gewonnen. Die kombinierte translatorische und Rotationsbewegung des Modellkörpers liefert einen Kreuzverband 6 der einzelnen Lagen von Quarzglasfäden. Nach Auflegen einer gewissen Mindestschichtdicke 7 wird der Brenner 8 gezündet. Mit seiner Hilfe werden die einzelnen Fadenlagen dann an den Kreuzungspunkten der Fäden miteinander verschmolzen. Die Schicht 7 schützt den Modellkörper vor der Hitze des Brenners 8. Die auf die Mindestschichtdikke 7 aufgeschmolzenen zahlreichen Fadenlagen 9 bilden einen formstabilen Verband. Sobald die Fadenlagen 9 eine gewünschte Dicke erreicht haben, wird der Wickelvorgang beendet, der gesamte Wickel vom Modellkörper abgenommen und die Schicht 7 mit einem separaten Brenner, wie in Anspruch 1 angegeben, verschmolzen.
F i g. 2 zeigt in Vergrößerung einen erfindungsgemäß hergestellten Formkörper. Bei diesem Formkörper waren die Fäden 3 in gleichmäßig dicken Lagen auf den Modellkörper aufgewickelt. Der Randbereich 10 weist, wie ersichtlich, eine größere Schichtdicke auf als der unmittelbar daran anschließende Nachbarbereich des Formkörpers.
Zusammenfassung
Es wird ein Verfahren zur werkzeugfreien Herstellung von porösen Formkörpern aus Quarzglas beschrieben. Dabei werden auf einen Modellkörper Fäden und/oder Wolle aus Quarzglas lagenweise aufgewickelt. Ab einer gewissen Mindestschichtdicke des Wickels werden durch Erhitzen die Fäden einer folgenden Lage mit den Fäden einer vorhergehenden Lage an den Kreuzungsstellen unverrückbar verbunden. Der Modellkörper wird entfernt und dann die Fäden der Innenseite des Formkörpers miteinander verbunden.
Die Formkörper werden verwendet für die Herstellung hochreiner Blöcke aus Silizium für Solarzellen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur werkzeugfreien Herstellung von porösen Formkörpern, insbesondere von Hohlkörpern, aus Quarzglas, bei dem Quarzglasfäden und/oder -wolle unverrückbar miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Modellkörper die Fäden und/oder Wolle im Kreuzverband Jagenweise aufgewickelt, nach Erreichen einer ausreichenden Mindestschichtdicke des Wickels jede nachfolgende Lage während ihres Aufwickeins mittels einer Flamme oder gleichwertigen äußeren Heizquelle mit der vorhergehenden Lage an den Kreuzungsstellen der Fäden und/oder Wolle versintert oder verschmolzen, nach Erreichen einer vorgegebenen Dicke des Wickels dieser von dem ModellkÖrper abgenommen und dann die Fäden und/oder Wolle der Mindestschicht von der Fläche her, die am ModellkÖrper anlag, miteinander mit der Flamme oder der gleichwertigen Heizquelle versintert oder verschmolzen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden und/oder Wolle in gleichmäßig dicken Lagen auf den ModellkÖrper aufgewickelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einem vorgegebenen Bereich die Fäden und/oder Wolle in größerer Schichtdicke aufgewickelt jwerden als in einem Nachbarbereich.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quarzfäden oder die Quarzwolle unmittelbar vor ihrem Aufwickeln auf den ModellkÖrper von einem werkzeugfrei hergestellten Quarzglasstab abgezogen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Quarzwolle mit einer Stärke der einzelnen Wollfäden im Bereich von 5 bis 30 μΐη abgezogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Quarzfäden mit einer Fadenstärke im Bereich von 30 bis 200 μπι abgezogen werden.
7. Verwendung von nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 hergestellten Formkörpern als Auskleidung von Kokillen für die Herstellung hochreiner Blöcke aus Halbleiterwerkstoff, wie Silizium, insbesondere für Solarzellen.
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