DE3108387C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von porösen keramischen Formkörpern.
Poröse keramische Materialien werden als Filtermedien,
für Ionenaustauschharze, als Membranen, als Adsorbentien,
als Katalysatorträger, als feuerfeste Steine, als Wärmeisolierungen,
als Baumaterial und dergleichen verwendet,
weil sie ausgezeichnete Antikorrosions-, Wärmebeständigkeits-
und Festigkeitseigenschaften haben.
Es gibt eine Reihe von Verfahren zur Herstellung solcher
poröser keramischer Materialien. Dazu gehört ein Verfahren,
bei dem man eine poröse keramische Form herstellt,
indem man ein Gemisch aus einem keramischen Material
und einem Polyurethanschaum zum Entfernen des
Polyurethans bäckt, wobei gleichzeitig eine Sinterung
des keramischen Materials stattfindet, wobei ein solches
Verfahren zunehmende Bedeutung erlangt, weil man dabei
sehr leicht einen Formkörper in der gewünschten Form
erhalten kann.
Nach dem beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung
12 927/79 beschriebenen Verfahren werden
75 bis 150 Gew.-Teile Wasser zu 100 Gew.-Teilen eines
Pulvers aus einem feuerfesten Material zur Herstellung
einer Aufschlämmung gegeben und dazu gibt man ein
hydrophiles Urethanprepolymer mit einer Isocyanatgruppe
an der Endgruppe, das hergestellt wurde durch Umsetzen
einer Polyethylenoxidverbindung oder eines Copolymers
aus 95 bis 70 Gew.-% Ethylenoxid und 5 bis 30 Gew.-%
Alkylenoxid mit wenigstens 3 Kohlenstoffatomen und mit
einem Durchschnittsmolekulargewicht von 1000 bis 20 000
mit einer Isocyanatverbindung mit wenigstens zwei Isocyanatgruppen
an den Endteilen. Die Zugabe des Prepolymers
erfolgt in einer Menge von 3 bis 30 Gew.-% pro 100
Gew.-Teilen Wasser (d. h., daß das Gewichtsverhältnis
Prepolymer/Wasser 3/100 bis 30/100 beträgt) und die
erhaltene Mischung wird dann in eine Form gegeben, getrocknet
und gebrannt unter Ausbildung eines feuerfesten
und wärmeisolierenden Steins.
Das bekannte Verfahren hat jedoch die folgenden Nachteile:
(1) Da die Zusammensetzung aus einem Pulver aus einem feuerfesten Material, Wasser und einem hydrophilen Urethanprepolymer einen hohen Wassergehalt hat, tritt beim Herausnehmen des geschäumten Urethanformkörpers aus der Form beim anschließenden Trocknen ein erheblicher Schrumpf des Urethanformkörpers ein und während des Brennens bilden sich häufig Risse. (2) Wegen des hohen Wassergehaltes der Zusammensetzung setzt sich das pulverförmige feuerfeste Material leicht ab und deswegen ist die Formgebung schwierig. (3) Wegen des geringen Anteils an dem Urethanprepolymer in der Zusammensetzung hat der geschäumte Urethanformkörper eine schlechte Festigkeit und die Zeit (Zykluszeit), die man benötigt, um den Urethanschaumkörper aus der Form zu nehmen, ist verhältnismäßig lang und die Porosität des Gegenstandes ist klein, wegen des niedrigen Ausdehnungsverhältnisses (ausgedehntes Volumen/ ursprüngliches Volumen) und daher kann man nur schwierig einen Gegenstand mit geringem spezifischem Gewicht herstellen. (4) Um die Wärmeisoliereigenschaften zu verbessern, ist es wünschenswert, den Gehalt an geschlossenen Zellen zu erhöhen. Das Verfahren gemäß dem Stand der Technik beabsichtigt einen wärmeisolierenden Stein bzw. Ziegel herzustellen (wobei die japanische Patentveröffentlichung 12 927/79 nur lehrt, daß das hergestellte Material einen möglichst hohen Anteil an geschlossenen Zellen haben soll).
(1) Da die Zusammensetzung aus einem Pulver aus einem feuerfesten Material, Wasser und einem hydrophilen Urethanprepolymer einen hohen Wassergehalt hat, tritt beim Herausnehmen des geschäumten Urethanformkörpers aus der Form beim anschließenden Trocknen ein erheblicher Schrumpf des Urethanformkörpers ein und während des Brennens bilden sich häufig Risse. (2) Wegen des hohen Wassergehaltes der Zusammensetzung setzt sich das pulverförmige feuerfeste Material leicht ab und deswegen ist die Formgebung schwierig. (3) Wegen des geringen Anteils an dem Urethanprepolymer in der Zusammensetzung hat der geschäumte Urethanformkörper eine schlechte Festigkeit und die Zeit (Zykluszeit), die man benötigt, um den Urethanschaumkörper aus der Form zu nehmen, ist verhältnismäßig lang und die Porosität des Gegenstandes ist klein, wegen des niedrigen Ausdehnungsverhältnisses (ausgedehntes Volumen/ ursprüngliches Volumen) und daher kann man nur schwierig einen Gegenstand mit geringem spezifischem Gewicht herstellen. (4) Um die Wärmeisoliereigenschaften zu verbessern, ist es wünschenswert, den Gehalt an geschlossenen Zellen zu erhöhen. Das Verfahren gemäß dem Stand der Technik beabsichtigt einen wärmeisolierenden Stein bzw. Ziegel herzustellen (wobei die japanische Patentveröffentlichung 12 927/79 nur lehrt, daß das hergestellte Material einen möglichst hohen Anteil an geschlossenen Zellen haben soll).
Ein nach dem bekannten Verfahren hergestellter poröser
keramischer Formkörper ist nicht als Filtermedium, als
Katalysatorträger oder als schallabsorbierendes Material
geeignet, denn in diesem Fall werden offenzellige Strukturen
benötigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes
der Technik zu vermeiden und ausgezeichnete poröse Formkörper
zur Verfügung zu stellen.
Die Erfindung betrifft deshalb ein Verfahren zur Herstellung
von porösen Formkörpern und ist dadurch gekennzeichnet,
daß man etwa 40 bis 60 Gew.-Teile Wasser
zu 100 Gew.-Teilen eines keramischen Materials gibt unter
Ausbildung einer keramischen Aufschlämmung; daß man zu der
keramischen Aufschlämmung 20 bis 40 Gew.-Teile
eines hydrophilen Urethanprepolymeren mit einem freien
Isocyanatgehalt von etwa 4 bis 7 Gew.-% (d. h. einem Gewichtsverhältnis
des Prepolymeren/Wasser von 33/100 bis
100/100) zugibt, wobei das Prepolymer hergestellt worden
ist durch Umsetzen eines Ethylenoxid-Propylenoxid-
Copolymers mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von
etwa 1500 bis 3500 und einem Ethylenoxidgehalt von etwa
70 bis 90 Gew.-%, mit einer Polyisocyanatverbindung, enthaltend
wenigstens zwei Isocyanatgruppen an den Endteilen;
daß man das Gemisch in eine Form gibt und dort unter
Umsetzen und Schäumen zu einem geschäumten Urethanformkörper
formt, worauf man dann trocknet, sehr langsam
verbrennt und den geschäumten Urethanartikel dann sintert,
unter Ausbildung eines porösen Keramik-Formkörpers.
Der Ausdruck "keramisches Material" bedeutet ein Material
das in der Lage ist, durch Erhitzen auf hohe Temperaturen
in einen Sinterkörper überführt zu werden.
Beispiele für solche Substanzen sind Kaolin, Ton, Aluminiumoxid,
Feldspat, Töpferton, Mullit,
Zirkon, Zirkoniumoxid, Titandioxid, Siliziumkarbid
und Kordierit. Diese Substanzen können allein oder in
Kombination miteinander verwendet werden.
Die Menge des für die Herstellung der keramischen Aufschlämmung
zugegebenen Wassers soll im angegebenen Bereich
von 40 bis 60 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-
Teilen des keramischen Materials liegen. Beträgt die Wassermenge
weniger als 40 Gew.-Teile, so steigt die Viskosität
der keramischen Aufschlämmung an und die Handhabung
wird schwierig, während in dem Fall, daß die Wassermenge
mehr als 60 Gew.-Teile ausmacht die Dispersionsstabilität
der keramischen Aufschlämmung verschlechtert wird
und sich das keramische Material dann leicht absetzt
und sich dadurch der Wassergehalt in dem geschäumten
Urethanartikel erhöht, wodurch dann während des Trocknens
des geschäumten Formkörpers eine Schrumpfung begünstigt
wird.
Die Menge des zugegebenen Wassers wird in dem vorher
angegebenen Bereich in Abhängigkeit von der Korngröße
des keramischen Materials kontrolliert. Vorzugsweise
vermindert man die Menge an Wasser, wenn die Korngröße
groß ist, während man eine verhältnismäßig große
Menge an Wasser zugibt, wenn die Korngröße klein ist.
Das Wasser wird sowohl für die Umsetzung und Schäumung
des nachfolgend beschriebenen hydrophilen Urethanprepolymers
verwendet als auch für die Herstellung der
keramischen Aufschlämmung.
Die keramische Aufschlämmung kann anorganische oder
organische Dispergiermittel enthalten. Geeignete Beispiele
für anorganische Dispergiermittel sind Natriumpyrophosphat
und Natriumkarbonat. Beispiele für organische
Dispergiermittel sind Natriumcarboxymethylzellulose
und Tantalsäure. Das anorganische oder organische
Dispergiermittel wird vorzugsweise in einer Menge im
Bereich von 0,01 bis 0,1 Gew.-Teilen pro 100
Gew.-Teilen des keramischen Materials verwendet.
Das hier verwendete hydrophile Urethanprepolymer wird
hergestellt, indem man ein Ethylenoxid-Propylenoxid-
Copolymer mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von
1500 bis 3500 und vorzugsweise 2500 bis
3000 und einem Ethylenoxidgehalt von 70 bis 90
Gew.-% mit einer Polyisocyanatverbindung, enthaltend
wenigstens zwei Isocyanatgruppen an den Endteilen, und
mit einem freien Isocyanatgehalt von 4 bis 7
Gew.-%, umsetzt.
Ist das Durchschnittsmolekulargewicht des Ethylenoxid-
Propylenoxid-Copolymers kleiner als 1500 so werden
die hydrophilen Eigenschaften des Urethanprepolymers
vermindert und außerdem das Gleichgewicht zwischen dem
Gelieren und dem Schäumen in dem Urethanprepolymer gestört
und man kann deshalb kein geschäumtes Urethan mit
dem gewünschten Grad der Porosität erhalten. Ist dagegen
das Durchschnittsmolekulargewicht des Ethylenoxid-
Propylenoxid-Copolymers größer als 3500, so wird
die Gelierungsgeschwindigkeit des Urethanprepolymers
vermindert und dadurch die Zykluszeit beim Formgebungsverfahren
verlängert und außerdem wird die Festigkeit
des geschäumten Urethanformkörpers verringert.
Der Ethylenoxidgehalt in dem Ethylenoxid-Propylenoxid-
Copolymeren soll im Bereich von 70 bis 90 Gew.-%
liegen. Ist der Gehalt kleiner als 70 Gew.-%, so werden
die hydrophilen Eigenschaften des Urethanprepolymers
vermindert und man kann dann keine gleichmäßige Dispergierung
des Urethanprepolymeren in der keramischen
Aufschlämmung erzielen und man erhält dann Risse
oder Deformierungen bei dem geschäumten Urethanformkörper
während des sehr langsamen Verbrennens oder des Verbrennens
in weitgehender Abwesenheit von Sauerstoff.
Wenn andererseits der Gehalt größer als 90 Gew.-% ist,
erhöht sich die Viskosität des Urethanprepolymers und
damit wird die Handhabung des Urethanprepolymeren erschwert.
Ein Beispiel für eine Polyisocyanatverbindung mit zwei
Isocyanatendgruppen ist Toluoldiisocyanat. Andere Polyisocyanatverbindungen,
wie Methylenbis-(phenylendiisocyanat),
können in Kombination mit Toluoldiisocyanat
verwendet werden, wobei man beachten muß, daß die
hydrophilen Eigenschaften des Toluoldiisocyanats nicht
verringert werden.
Der freie Isocyanatgruppengehalt in dem erhaltenen
Urethanprepolymer liegt im Bereich von 4 bis 7
Gew.-%. Ist der freie Isocyanatgruppengehalt kleiner
als 4%, so kann die Schäumung nur schwer durchgeführt
werden und die Festigkeit des Urethanformkörpers ist
schlecht und außerdem wird es schwierig, den Urethanschaumkörper
aus der Form herauszunehmen. Wenn andererseits
der Gehalt an freien Isocyanatgruppen größer
als 7 Gew.-% ist, verläuft die Reaktion in der Form
sehr heftig und kann nicht leicht kontrolliert werden
und dann hat der Schaum die Neigung zu kollabieren
und es wird schwierig, einen geschäumten Urethanartikel
zu erhalten, in welchem der Schaum gleichmäßig verteilt
ist.
Die Menge des zu der keramischen Aufschlämmung zugegebenen
hydrophilen Urethanprepolymeren liegt im Bereich
von 20 bis 40 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des
keramischen Materials. Ist die Menge des Urethanprepolymeren
geringer als 20 Gew.-Teile, so wird die Schäumungskraft
des Urethanprepolymeren verringert und
infolgedessen nimmt die Porosität des geschäumten Urethanartikels
ab, das spezifische Gewicht nimmt zu und die
Festigkeit wird verschlechtert. Wenn andererseits die
Menge mehr als 40 Gew.-Teile beträgt, wird das Ausdehnungsverhältnis
unerwünscht erhöht und das Schrumpfen
und Deformieren des geschäumten Urethanartikels während
des Trocknens nimmt zu und außerdem wird die Festigkeit
des gebrannten porösen keramischen Formkörpers
verschlechtert.
Infolgedessen liegt erfindungsgemäß das Gewichtsverhältnis
von Prepolymer/Wasser im Bereich von etwa
33/100 bis 100/100. Das Gewichtsverhältnis von Prepolymer/
Wasser gemäß der japanischen Patentveröffentlichung
12 927/79 liegt im Bereich von 3/100 bis 30/100
und ist somit niedriger als bei der vorliegenden Erfindung.
Durch das hohe Gewichtsverhältnis von Prepolymer/
Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Gehalt
an offenen Zellen in dem gebildeten geschäumten
Urethanformkörper erhöht.
Zu dem vorerwähnten hydrophilen Urethanprepolymer kann
man ein Schäumungsmittel für offene Zellen zugeben.
Ein geeignetes Beispiel hierfür ist ein Polydimethylsiloxan-
Polyoxyalkylen-Copolymer. Die Menge des zugegebenen
offenzelligen Schäumungsmittels liegt bei 1 bis 2
Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des keramischen Materials.
Dieses offenzellige Schäumungsmittel wird
als Mittel zum Überwachen der offenen Zellen in einem
festen Urethanschaum verwendet. Beim Schäumen von Polyurethan
kollabiert das offenzellige Schäumungsmittel
einen Teil des gebildeten Schaums und erleichtert dadurch
das Erhalten eines offenzelligen geschäumten
Urethanformkörpers. Solche offenzelligen geschäumten
Urethanartikel zeigen während der Trocknungsstufe einen
verminderten Schrumpf und eine verminderte Deformation
und während des sehr langsamen Verbrennens oder während
des Verbrennens in Abwesenheit von Sauerstoff eine
verminderte Rißbildung und Deformation. Das vorerwähnte
offenzellige Schäumungsmittel erhöht die Dispergierbarkeit
des hydrophilen Urethanprepolymeren in der keramischen
Aufschlämmung. Gibt man jedoch das offenzellige Schäumungsmittel
direkt zu und mischt es mit der keramischen Aufschlämmung,
so wird die Viskosität der keramischen Aufschlämmung
erhöht, weil dessen Dispergierbarkeit in
Wasser schlecht ist und es besteht die Gefahr, daß das
offenzellige Schäumungsmittel hydrolysiert wird. Deshalb
wird das offenzellige Schäumungsmittel vorzugsweise
zu dem hydrophilen Urethanprepolymeren gegeben.
Die keramische Aufschlämmung und das vorerwähnte hydrophile
Urethanprepolymere werden miteinander vermischt
und gründlich verrührt und dann in eine Form gegeben
und dort in der Form umgesetzt und geschäumt unter Ausbildung
eines geschäumten Urethanformkörpers. Die
Polymerisationsreaktion zwischen der keramischen Aufschlämmung
und dem Prepolymer läuft bald nach dem Vermischen
ab. Die Polymerisationsreaktion in der Form
wird bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur
bis 50°C während 3 bis 5 Minuten durchgeführt.
Im allgemeinen ist kein Polymerisationskatalysator
erforderlich. Man kann jedoch einen Zinnkatalysator
oder einen Aminkatalysator, wie er üblicherweise bei
einer Urethanreaktion verwendet wird, bei dieser Polymerisationsreaktion
zugeben. Geeignete Polymerisationskatalysatoren
sind beispielsweise Dibutylzinndilaurat,
Trimethylamin oder Triethanolamin.
Der so erhaltene geschäumte Urethanartikel wird dann
aus der Form genommen und bei 80 bis 100°C während
15 bis 24 Stunden zur Entfernung des darin enthaltenen
Wassers getrocknet.
Anschließend wird der getrocknete geschäumte Urethanartikel
dann in einem Ofen bei hohen Temperaturen erhitzt.
Das Erhitzen erfolgt, um das Polyurethan sehr
langsam oder in Abwesenheit von Sauerstoff zu verbrennen
und um das Keramikmaterial zu sintern. Das Verbrennen
des Polyurethans kann man erzielen, indem man allmählich
von etwa Raumtemperatur auf 400°C und vorzugsweise von
100 auf 400°C erhitzt. Die Temperatur, bei dem
ein Sintern des Keramikmaterials erzielt wird, liegt
im allgemeinen bei wenigstens etwa 1100°C, hängt jedoch
von der Art des verwendeten Keramikmaterials ab. Nach
Beendigung des Sintervorgangs läßt man den erhaltenen
porösen Keramikformkörper allmählich abkühlen und nimmt
ihn dann aus dem Ofen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist der Wassergehalt
der in die Form gegebenen Zusammensetzung klein und das
hydrophile Urethanprepolymer hat eine spezielle Zusammensetzung,
wobei die Gelierung und Schäumung in der
Form gut ausgeglichen sind und die Festigkeit des geschäumten
Urethangegenstandes ist hoch. Die Zykluszeit
in der Form wird verkürzt (was eine Erhöhung der Produktivität
ergibt) und das Entfernen des geschäumten Urethangegenstandes
aus der Form wird erleichtert. Weiterhin
wird das Schrumpfen und Deformieren des geschäumten
Urethanartikels während des Trocknens erheblich
vermindert und weiterhin wird auch eine Rißbildung und
Deformierung des geschäumten Urethangegenstandes während
des Brennens vermindert. Insbesondere bei der Zugabe eines
offenzelligen Schäumungsmittels zur Erzeugung von
offenen Zellen trocknet der geschäumte Urethangegenstand
gleichmäßig und das Trocknen wird beschleunigt.
Weiterhin wird der Schrumpf und die Deformierung merklich
vermindert. Außerdem kann gemäß der Erfindung
die Zellgröße und das spezifische Gewicht sehr leicht
eingestellt werden.
Die Erfindung wird in den Beispielen und Vergleichsbeispielen
näher erläutert.
Zu einem Keramikgemisch aus 30 Gew.-Teilen Liparite
(enthält hauptsächlich Quarz und Feldspat) (durchschnittliche
Teilchengröße 25 µm), 30 Gew.-Teilen Kaolin
(durchschnittliche Teilchengröße 5 µm), und 40 Gew.-Teilen
Feldspat (durchschnittliche Teilchengröße 30 µm)
wurden 50 Gew.-Teile Wasser und 0,1 Gew.-Teile Natriumfluorphosphat
gegeben und das Gemisch wurde gleichmäßig
vermischt und verrührt unter Ausbildung einer keramischen
Aufschlämmung.
Unter Verwendung von Ethylenglykol als Initiator wurden
1 Mol eines Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymers
(durchschnittliches Molekulargewicht 3000, Ethylenoxidgehalt
80 Gew.-%) und 3 Molen Toluoldiisocyanat bei
120°C während 3 Stunden unter Ausbildung eines hydrophilen
Urethanprepolymers (freier Isocyanatgruppengehalt
4,7 Gew.-%) umgesetzt. Zu 25 Gew.-Teilen des hydrophilen
Urethanprepolymeren wurde 1 Gew.-Teil eines offenzelligen
Schäumungsmittels
zugegeben.
Anschließend wurden die so hergestellte keramische
Aufschlämmung und das hydrophile Urethanprepolymer unter
Ausbildung einer gleichmäßigen Mischung gründlich verrührt.
Das Gemisch wurde dann in einer vorbestimmten
Menge in eine zylindrische Form mit einem Durchmesser
von 50 mm und einer Länge von 280 mm aus Polyvinylchlorid,
deren Innenoberfläche mit einem Silikontrennmittel
beschichtet worden war, gefüllt und 5 Minuten
bei Raumtemperatur umgesetzt und geschäumt.
Der erhaltene geschäumte Urethanartikel wurde aus der
Form entnommen und 24 Stunden bei 80°C in einem Trockner
getrocknet. Anschließend wurde der getrocknete geschäumte
Urethanartikel in einen Elektroofen gelegt
und durch allmähliches Erhöhen der Temperatur auf 400°C
während eines Zeitraums von 5 Stunden und dann auf
1150°C während eines Zeitraums von 2 Stunden, wobei
man die Temperatur von 1150°C während 1 Stunde aufrecht
erhielt, gebrannt. Nachdem das Sintern vollständig
stattgefunden hatte, ließ man den Artikel während 15
Stunden abkühlen. Man erhielt einen offenzelligen
keramischen Formkörper mit einem spezifischen Schüttgewicht
von 0,53 g/cm³, einer Porosität von 78% und einem
durchschnittlichen Zellendurchmesser von 0,5 mm.
Ein poröser Keramikformkörper wurde in gleicher Weise
wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch kein offenzelliges
Schäumungsmittel zu dem hydrophilen Urethanprepolymer
zugegeben wurde.
Ein poröser Keramikformkörper wurde wie in Beispiel 1
hergestellt, wobei jedoch die Menge zur Herstellung der
keramischen Aufschlämmung auf 100 Gew.-Teile erhöht
wurde.
Ein poröser keramischer Formkörper wurde wie im Vergleichsbeispiel 1
hergestellt, mit der Ausnahme, daß
kein offenzelliges Schäumungsmittel zu dem hydrophilen
Urethanprepolymeren zugegeben wurde.
Ein poröser keramischer Formkörper wurde wie in Beispiel 2
hergestellt, mit der Ausnahme, daß zur Herstellung
des hydrophilen Urethanprepolymeren ein Ethylenoxid-
Propylenoxid-Copolymer mit einem Durchschnittsmolekulargewicht
von 4000 verwendet wurde.
In den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen
1 bis 3 wurden der Schrumpffaktor (%) der maximalen
Schrumpffläche während des Trocknens des geschäumten
Urethanartikels, die Anzahl der Artikel, die pro 100
Artikel einen Schrumpf aufwiesen und weiterhin die
Zahl der während des Sinterns gerissenen keramischen
Formkörper sowie die Anzahl der defekten keramischen
Formkörper gemessen und die Ergebnisse werden in der Tabelle
gezeigt.
Zu einem Keramikmaterial aus 37 Gew.-Teilen Schamotte
(kalzinierter Ton) (durchschnittliche Teilchengröße
10 µm) und 62,5 Gew.-Teilen eines sehr plastischen feuerfesten Tons
(durchschnittliche Teilchengröße 5 µm) wurden 55 Gew.-Teile
Wasser und 0,1 Gew.-Teile Natriumpyrophosphat gegeben
und das Gemisch wurde unter Ausbildung einer keramischen
Aufschlämmung gleichmäßig vermischt und gerührt.
Unter Verwendung von Glyzerin als Initiator wurde 1 Mol
eines Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymeren (durchschnittliches
Molekulargewicht 3000, Ethylenoxidgehalt
75 Gew.-%) und 5 Mol Toluoldiisocyanat bei 120°C während
3 Stunden unter Bildung eines hydrophilen Urethanprepolymers
umgesetzt. Zu 25 Gew.-Teilen des hydrophilen
Urethanprepolymers (d. h. 25 Teilen pro 100 Teilen des
Keramikmaterials) wurden 1,5 Gew.-Teile des gleichen
offenzelligen Schäumungsmittels wie in Beispiel 1 gegeben.
Anschließend wurde die keramische Aufschlämmung und
das hydrophile Urethanprepolymer gleichmäßig vermischt
und verrührt. Das Gemisch wurde in eine L-förmige
Form (aufrechtstehende Länge 50 mm, Bodenlänge 100 mm,
Breite 50 mm, Dicke 5 mm) aus Aluminium, deren Innenoberfläche
mit einem auf Silikon aufgebauten Trennmittel
beschichtet war, gefüllt und bei Raumtemperatur während
5 Minuten umgesetzt und geschäumt, unter Bildung eines
geschäumten Urethanformkörpers.
Der so erhaltene geschäumte Urethanartikel wurde aus
der Form entnommen, anschließend getrocknet, sehr
langsam gebrannt und allmählich abgekühlt, wie in Beispiel 1,
wobei man einen offenzelligen Keramikformkörper
mit einem spezifischen Schüttgewicht von 0,4 g/cm³
einer Porosität von 83% und einem Zellendurchmesser
von 0,3 mm erhielt.
Hinsichtlich des Schrumpfes, der Deformierung und
der Rißbildung während des Trocknens und des Sinterns
zeigte dieser Gegenstand ungefähr die gleichen
Eigenschaften wie der gemäß Beispiel 1 erhaltene Gegenstand.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von porösen keramischen Formkörpern,
bei dem man
- (a) Wasser zu einem keramischen Material unter Ausbildung einer keramischen Aufschlämmung gibt,
- (b) zu der Aufschlämmung 20 bis 40 Gew.-Teile eines hydrophilen Urethanprepolymers mit einem freien Isocyanatgruppengehalt von 4 bis 7 Gew.-%, das hergestellt wurde durch Umsetzen eines Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymers mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1500 bis 3500 und einem Ethylenoxidgehalt von 70 bis 90 Gew.-% mit einer Polyisocyanatverbindung, enthaltend wenigstens zwei Isocyanatgruppen an den Endteilen, zugibt,
- (c) das Aufschlämmungsgemisch aus dem hydrophilen Urethanprepolymeren und der Keramik in eine Form gibt,
- (d) das Gemisch unter Ausbildung eines geschäumten Urethanformkörpers reagieren läßt und schäumt,
- (e) den so gebildeten geschäumten Urethanformkörper trocknet, und
- (f) den geschäumten Urethanformkörper sehr langsam verbrennt, unter Ausbildung eines porösen keramischen Formkörpers,
dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe
(a) zugegebene Menge Wasser 40 bis 60 Gew.-Teile pro 100
Gew.-Teile des keramischen Materials beträgt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Keramikmaterial im
wesentlichen aus Kaolin, Ton, Aluminiumoxid, Feldspat,
Töpferton, Mullit, Zirkon, Zirkondioxid,
Titandioxid, Siliziumkarbid, Cordierit oder Kombinationen
davon besteht.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ethylenoxid-Propylenoxid-
Copolymer ein Durchschnittsmolekulargewicht von
2500 bis 3000 hat.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewichtsverhältnis des
hydrophilen Urethanprepolymers/Wasser im Bereich
von 33/100 bis 100/100 liegt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein offenzelliges Schäumungsmittel
zu dem hydrophilen Urethanprepolymer
in einer Menge von etwa 1 bis 2 Gew.-% pro 100 Gew.-
Teilen des keramischen Materials zugegeben wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das offenzellige Schäumungsmittel
ein Polydimethylsiloxan-Polyoxyalkylen-Copolymer
ist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Polyisocyanatverbindung
Toluoldiisocyanat oder ein Gemisch aus Toluoldiisocyanat
und anderen Polyisocyanatverbindungen ist.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der getrocknete Urethangegenstand
unter allmählichem Erhitzen auf etwa 100°C
bis 400°C verbrannt wird.
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