DE2935198C2 - Verfahren zur werkzeugfreien Herstellung von porösen Formkörpern aus Quarzglas und Verwendung dieser Formkörper - Google Patents
Verfahren zur werkzeugfreien Herstellung von porösen Formkörpern aus Quarzglas und Verwendung dieser FormkörperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein A/erfahren zur werkzeugfreien Herstellung von Formkörpern, insbesondere von
Hohlkörpern, aus Quarzglas, bei dem Quarzglasfäden und/oder -wolle unverrückbar miteinander verbunden
werden. Sie betrifft ferner di>e 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 Glasfäden 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 des Bandes bzw. der Folie zusammengeschweißt werden.
Aus der DE-PS 1127 040 ist die Herstellung
ίο 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 schließlich 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 Umgebungs
temperatur auf etwa 6000C erhitzt und dabei ohne
Verwendung von mechanischen Preß- oder Formeiementen 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 irgendeine Weise verunreinigt werden.
Diese Aufgabe M'ird für das eingangs charakterisierte
Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst daß auf einen Modellkörper die Fäden 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 Modellkörper aufzuwickelnde Mindestschichtdicke 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 erfindungsgemäßenVerfahren auch möglich, wenigstens an einem vorgegebenen Bereich die Fäden
und/oder Wolle in größerer Schichtdicke aufzuwickeln
(>r> als in einem Nachbarbereich. Auf diese Weise lassen
sich z. B. boden- oder randverstärkte poröse Hohlkörper herstellen.
Aufwickeln auf den Modellkörper von einem werkzeugfrei hergestellten Quarzglasstpb abgezogen, wobei es
sich bewährt hat, eine Quarzwolle zu verwenden, bei der die einzelnen Wollfäden einen Durchmesser im Bereich
von 5 bis 30 μπι 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 Stoffaustausch 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 erfindungsgemäß
hergestellten Formkörper vorteilhafterweise als Auskleidungen von Kokillen für die Herstellung
hochreiner Blöcke aus Halbleiterwerkstoff, wie Silizium, insbesondere für Solarzellen, verwendet
Anhand der Fig. 1 wird ein Beispiel für das errindungsgemäße 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
ι ο 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 Formkörpors.
Zusammenfassung
Es wird ein Verfahren zur werkzeugfreien Herstellung von porösen Formkörpern aus Quarzglas beschrieben.
Dabei werden auf einen Modellkörper Fäden und/ocVr 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)
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 fCreuzverband 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 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 hei; die am Modellkörper anlag, miteinander
mit der Flamme oder der gleichwertigen Heizquene 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 Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einem vorgegebenen
Bereich die Fäden und/oder Wolle in größerer Schichtdicke aufgewickelt werden als in einem
Nachbarbercich.
4. Verfahren nach den Ansprüchen t bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Quarzfäden oder die Quarzwolle unmittelbar vor ih'f.m Aufwickeln auf
den Modellkörper von einem werkzeugfrei hergestellten Quarzglasstab abgezogen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß QuarzwolU: mit einer Stärke der
einzelnen Wollfäden im Bereich von 5 bis 30 μπι
abgezogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Quarzfäden mit einer Fadenstärke ϊγλ
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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