DE4131215C2 - Verwendung von gießfähigem siliciuminfiltrierten Siliciumcarbid zur Herstellung einer Form zur Erzeugung von Glasartikeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von gießfähigem siliciuminfiltrierten Siliciumcarbid zur Herstellung einer Form zur Erzeugung von Glasartikeln.

Bisher wurden Gegenstände aus Glas beispielsweise in Bir­ nenholz-Formen geblasen. Dabei wird die Form aus einem Bir­ nenholzkloben oder dergleichen herausgefräst. Dieses Fräs­ verfahren ist sehr aufwendig. Ein weiteres Problem besteht darin, daß Birnenholz als Rohmaterial immer teuerer wird. Zudem haben Birnenholz-Formen, die üblicherweise mit Gra­ phit bzw. Kohlestaub bestäubt werden, um gegen die beim Blasen der Glasartikel entstehende Hitze resistenter zu sein, trotzdem keine hohe Lebensdauer, da sie infolge der auftretenden hohen Glastemperaturen bei den Blasoperationen verbrennen. Beispielsweise können in einer Birnenholz-Form etwa nur dreihundert Gegenstände hergestellt werden. Es muß dann eine völlig neue Form produziert werden.

Bei der Herstellung von technischen Gläsern, beispielsweise von Reagenzgläsern, werden üblicherweise Formen auf Kohle­ basis verwendet, wobei ein Problem ebenfalls darin besteht, daß Formen auf Kohlebasis infolge der hohen Glastemperatu­ ren bei den Blasoperationen verbrennen und daher keine lange Lebensdauer aufweisen.

Aus der Druckschrift DE 36 44 664 A1 geht eine Aluminiumti­ tanatkeramik hervor, die als Schiebe- oder Drehverschlüsse bei Gefäßen für Schmelzen von Nichteisenme­ tallen, als Teil für Verbrennungsmotoren, als thermi­ sche Isolierschicht oder als Formteil bei Glasform- und Glasumformwerkzeugen verwendet wird. Aus der DE-AS 22 49 419 geht eine Form aus einer porösen Keramik, insbesondere aus einer bestimmten Mischung aus Al₂O₃ und TiO₂ oder aus überwiegend Cordierit hervor, die zum Herstellen von Glas­ erzeugnissen verwendbar ist. Ein Vorteil dieses porösen ke­ ramischen Werkstoffes gegenüber Metallen, Kohle und Holz liegt darin, daß die Glasformen mit in der Keramik üblichen Technologien, wie Gießen, Pressen usw. hergestellt werden können. Aus Pat. Abstr. of Japan, C 375, Sept. 1986, Vol. 10, 287 (JP 61-106 430 A) ist eine Form zur Herstellung von Glasartikeln bekannt, die aus SiC besteht. Die Herstellung von Formkörpern aus SiC nach dem Schlickergußverfahren geht aus der Druckschrift DE-Z: Keramische Zeitschrift, Nr. 11, 1988, Seite 857 bis 863 hervor. In DE-Z: Sprechsaal, Vol. 123, Nr. 3, 1990, Seiten 263 bis 268 ist die industrielle Anwendung von SiSiC-Keramik beschrieben. Ein Hinweis auf die Verwendung zur Herstellung von Formen zur Erzeugung von Glasartikeln ist in dieser Druckschrift jedoch nicht ent­ halten. Schließlich ist in der DE-Z: Keramische Zeit­ schrift, 37. Jahrgang, Nr. 11, 1985, Seiten 641 bis 644 ebenfalls die Herstellung von Formkörpern aus SiC beschrie­ ben, wobei die Verwendung als Formen zur Erzeugung von Glas­ artikeln ebenfalls nicht erwähnt ist. Dabei werden in den letzten beiden Fällen die SiC-Formkörper in einem Silicie­ rungsbrand siliciert, so daß sich ein siliciuminfiltrierter Siliciumkarbidkörper ergibt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine relativ preiswerte Form zur Erzeugung von Glasartikeln zu schaffen, die eine hohe Lebensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Verwendung von gießfähigen siliciuminfiltriertem Siliciumcarbid gelöst.

Der wesentliche Vorteil besteht darin, daß nach der Erfin­ dung hergestellte Formen, die insbesondere für Blasopera­ tionen geeignet sind, extrem billig und einfach herstellbar sind und eine sehr lange Lebensdauer aufweisen. Die Entste­ hung von sogenannten Eisenflecken, die bei Eisenformen auf­ treten, ist nicht zu verzeichnen. Die heißen Glasartikel verkleben nicht an den vorliegenden Formen. Die Verwendung der nach der Erfindung hergestellten Formen führt daher da­ zu, daß Glasartikel wesentlich billiger als bisher her­ stellbar sind. Ferner weisen Glasartikel, die mit den vor­ liegenden Formen hergestellt sind, eine wesentlich höhere Maßgenauigkeit und Konturentreue auf. Im Vergleich zu Me­ tallformen besitzen die erfindungsgemäßen Formen ein klei­ nes Gewicht, so daß sie vergleichsweise einfach handhabbar sind. Da die unter Verwendung von gießfähigem siliciumin­ filtrierten Siliciumcarbid hergestellten Formen extrem hart sind, ist die Abriebfestigkeit derselben äußerst klein. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Formen lassen sich vorteilhafterweise äußerst einfach Befestigungseinrichtun­ gen in die Formen einbringen, die für die Anbringung der Formen in Bearbeitungs- und Glasherstellungsmaschinen er­ forderlich sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 5 die Schritte zur Herstellung eines Formteiles.

Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Bisher wurden Glasartikel nach den eingangs genannten Verfahren unter Verwendung von Birnenholz-Formen oder Formen auf Koh­ lebasis oder Keramikformen, insbesondere auch SiC-Formen hergestellt. Es wurde bei der Herstellung von Formen zur Erzeugung von Glasartikeln nicht an die Herstellung von Formen im Hohlgußverfahren gedacht, weil die dabei bislang verwendeten Materialien eine hohe Schwindung erfahren. Aus diesem Grunde ging man davon aus, daß auf ein Modell zur Abformung aufgebrachte Materialien beim Hohlgußverfahren derart schwinden, daß sie ohne Beschädigung nicht mehr vom Modell abgenommen werden können oder daß, falls die Abnahme vom Modell doch möglich ist, aufgrund der Schwindung die aus z. B. zwei Formteilen zusammengesetzte Form im Zusammen­ setzungsbereich unerwünscht große Nähte aufweist. Man ging ferner davon aus, daß eine Vergrößerung des Modells ent­ sprechend der zu erwartenden Schwindung nicht praktikabel ist, weil die zu erwartende Schwindung in verschiedenen Richtungen unterschiedlich groß ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde nun völlig über­ raschend herausgefunden, daß direkt gießfähiges SiSiC-Kera­ mikmaterial für die Herstellung von Formen für die Glasver­ arbeitung geeignet ist, weil es eine äußerst geringe Trocknungsschwindung auf­ weist. Es können daher im Hohlgußverfahren aus einem Modell in einer äußerst einfachen und extrem billigen Weise Form­ teile hergestellt werden, die zur Abbildung des Modells durch eine Blasoperation zu einer Form zusammengesetzt wer­ den können, die im Zusammensetzungsbereich im wesentlichen keine Nähte aufweist.

In der Fig. 1 ist ein Modell 1 dargestellt, das durch eine Blasoperation aus Glas hergestellt werden soll und das der Einfachheit halber als Quader dargestellt ist. Beispiels­ weise handelt es sich bei einem solchen Modell um eine Christbaumkugel, eine als Christbaumbehang dienende Figur oder dergleichen.

Die Fig. 2 zeigt eine Negativ- bzw. Urform 4, die bei­ spielsweise aus Gips durch Abformen des Modelles 1 herge­ stellt ist. Da das Modell 1 in der Regel nicht so einfach und symmetrisch ist, wie dies die Fig. 1 zeigt, werden vom Modell 1 in allgemeinen zwei Urformen 4 aus Gips her­ gestellt, von denen jeweils eine einer Hälfte des Modelles 1 entspricht. In der Fig. 2 entspricht daher in der Urform 4 der Hohlraum 3 einer Hälfte des Modelles 1. Die den Hohl­ raum 3 umgebende Wandung ist mit 2 bezeichnet.

Aus der Urform 4 der Fig. 2 wird gemäß Fig. 3 vorzugs­ weise ebenfalls aus Gips ein Arbeitsmodell 5 hergestellt. Zu diesem Zweck wird die Urform 4 in einem Rahmenteil 6 oder dergleichen angeordnet, das die Wandung 2 der Urform 4 umgibt und über die den Hohlraum 3 aufweisende Seite der Urform 4 hinausragt. Auf diese Weise entsteht durch Eingie­ ßen von Gips das Arbeitsmodell 5, das an einer durch den Rahmen 6 bestimmten Grundplatte 7 ein Positivteil 8 ent­ hält, das dem Hohlraum 3 entspricht. Vorzugsweise nach dem Hohlgußverfahren wird von diesem Arbeitsmodell 5 der Fig. 3 ein Formteil 9 (Fig. 4) hergestellt, das einen dem Po­ sitivteil 8 entsprechenden Hohlraum 11 enthält. Zur Her­ stellung des Formteiles 9 wird gemäß der Schnittdarstellung der Fig. 5 das Arbeitsmodell 5 in ein Rahmenteil 12 oder dergleichen eingesetzt, das die Grundplatte 7 seitlich dicht umgibt oder an diese dicht angesetzt ist und an der Seite des Positivteiles 8 über die Grundplatte 7 hinaus­ ragt. Das Rahmenteil 12 besteht vorzugsweise ebenfalls aus Gips. In die Anordnung der Fig. 5 wird das flüssige, gieß­ fähige SiSiC-Keramikmaterial 13 eingegossen. Vorzugeise handelt es sich dabei um eine wäßrige Aufschlämmung des Keramikmaterials. Wegen der Saugfähig­ keit des Gipsmaterials des Arbeitsmodelles 5 und des Rah­ menteiles 12, entsteht an den Innenflächen der Grundplatte 7, des Positivteiles 8 und des Rahmenteiles 12 aufgrund des dort eintretenden Flüssigkeitsentzuges ein Scherbenteil 14, das den Hohlraum 11 umschließt. Dieses Scherbenteil 14 wird nach dem Ausgießen des nicht verfestigten SiSiC-Keramikmaterials getrocknet, abgenommen und in einem Ofen ge­ brannt bzw. gesintert. Für eine Blasoperation werden dieses Formteil 9 und ein weiteres, der anderen Hälfte des Model­ les 1 entsprechendes Formteil zusammengesetzt, woraufhin in dem Gesamthohlraum der gebildeten Form der dem Modell 1 entsprechende Glasartikel geblasen werden kann.

Als Keramikmaterial eignet sich SiSiC. Das Material SISIC ist ein dichtes Mate­ rial, das eine glatte Oberfläche aufweist und das bei der Herstellung der Form 5 praktisch keine Trockenschwindung besitzt. Die Schwindung beim Brennen einer SiSiC-Form beträgt etwa maxi­ mal 0,5%.

Falls anstelle des dichten Keramikmateriales, vorzugsweise des dichten SiSiC-Materiales ein poröses Material gewünscht wird, wie dies beispielsweise im Zusammenhang mit der Her­ stellung von Bleikristall und technischen Gläsern der Fall ist, kann zur Erzielung einer höheren Glasqualität aus dem dichten SiSiC durch eine Nachbehandlung der Form 5 durch nochmaliges Brennen oder durch Behandlung mit Säuren, wie z. B. mit einer Flußsäure, Salpetersäure-Mischung, eine Porosität der Oberfläche der Form 5 dadurch hergestellt werden, daß im Material enthaltene Metalloxide herausgebrannt oder herausgelöst werden.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß sich im Zusammen­ hang mit der in den Fig. 1 bis 5 beschriebenen Herstel­ lung von Formen für Glasoperationen aufgrund seiner praktisch nicht vorhandenen Trockenschwindung das Material SiSiC besonders gut eignet. Die in aus SiSiC bestehenden Formen hergestell­ ten Glasartikel zeichnen sich durch eine besonders gute Glasqualität aus, da das SiSiC-Material neben der bereits genannten vernachlässigbaren Trockenschwindung eine hohe Temperaturfestigkeit besitzt. Aus diesem Grunde weisen die hergestellten Formen in sämtlichen Bereichen im Glasformen bau ein extrem lange Lebenszeit auf.

Es wird darauf hingewiesen, daß an der Stelle von Gips zur Herstellung der Urform und des Arbeitsmodelles und der entsprechenden Rahmenteile auch andere Materialien, bei­ spielsweise Kunststoff, verwendet werden können, sofern sie die für den Hohlguß erforderliche Saugkraft besitzen.

Zur Ausführung der Blasoperation weist jedes Formteil eine rinnenartige Aussparung auf, die beim Zusammensetzen zweier Formteile eine Eintrittsöffnung zum Einführen einer Pfeife bilden.

Es wird darauf hingewiesen, daß mit den vorliegenden Formen auch Glasartikel im Schleuderverfahren hergestellt werden können. Hierzu besteht die Form aus nur einem Formteil, in das das flüssige Glasmaterial von oben eingebracht wird.

Claims (11)

1. Verwendung von gießfähigem siliciuminfiltrierten Siliciumcarbid (SiSiC) zur Herstellung einer Form zur Er­ zeugung von Glasartikeln.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gießfähige siliciuminfiltrierte Siliciumcarbid die Form einer wäßrigen Aufschlämmung aufweist.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Herstellung der Form ein Arbeitsmodell (5) aus einem saugfähigen Material erzeugt wird, daß an dem Arbeitsmodell (5) ein dieses dicht umgebendes Rahmenteil (12) angeordnet wird, das aus einem saugfähigen Material besteht, und daß das gießfähige siliciuminfiltrierte Siliciumcarbid in den vom Rahmenteil (12) und vom Arbeits­ modell (5) umschlossenen Raum eingegossen wird, so daß ein der Form entsprechendes Scherbenteil (14) entsteht.

4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als saugfähiges Material Gips oder Kunststoffe, die ei­ ne erforderliche Saugkraft aufweisen, verwendet wird.

5. Verwendung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Scherbenteil (14) nach Abgießen des nicht verfestigten siliciuminfiltrierten Siliciumcarbids (13) ge­ trocknet, vom Arbeitsmodell (5) und dem Rahmenteil (12) entformt und in einem Brennofen gebrannt wird.

6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Scherbenteil (14) vor der Entformung etwa 5 Minuten lang getrocknet wird.

7. Verwendung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Brennen bei etwa 2000°C erfolgt.

8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß in die Form wenigstens eine Befe­ stigungseinrichtung zum Befestigen an einer Arbeitsmaschine eingebracht wird.

9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung eine einstückig an die Form angesetzte Halteeinrichtung aus dem SiSiC Keramikmaterial ist.

10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung die Gestalt eines Stiftes auf­ weist.

11. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung ein Gewindeloch oder ein Halteloch ist, das vor dem Brennen in das Scherbenteil (12) eingebracht wird.