DK166812B1 - Fremgangsmaade til fremstilling af et i det mindste delvis sintret produkt samt form til anvendelse herved - Google Patents

Description

i DK 166812 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et i det mindste delvis sintret produkt. Opfindelsen angår især fremstilling af spoler til anvendelse ved farvning af garn, men den er ikke begrænset 5 hertil. Opfindelsen kan således også anvendes til fremstilling af en række andre produkter, såsom trafikmarkeringskegler, urtepotter, drænrør og filtreringselementer. Opfindelsen angår endvidere en form til brug ved fremstilling af et i det mindste delvis sintret produkt.

10

De ved farvning af garn anvendte kendte spoler udviser en række ulemper. Disse spoler er tidligere blevet fremstillet af uigennemtrængeligt materiale, f.eks. plastmateriale, med huller til passage af farvevæsken. De er endvi-15 dere blevet fremstillet af ståltråd, der er formet således, at der tilvejebringes åbninger, gennem hvilke farvevæsken kan passere. Det garn, som skal tørres, bindes op på sådanne spoler, således at det bæres af det uigennemtrængeligt materiale eller ståltråden. Følgelig har 20 farvevæsken ikke været i stand til at passere gennem de dele af spolen, som bærer garnet, medens disse dele udviser en "strygende" virkning på garnet.

I GB patentskrift nr. 2 018 722A foreslås en løsning af 25 dette problem, som består i, at man dækker spolen med en manchet af et porøst nålefiltmateriale, hvorpå man opvin-der det garn, som skal farves, således at farvevæsken efter passage gennem hullerne eller åbningerne i spolen i nogen grad fordeles i det porøse nålefiltmateriale, før 30 den kommer i kontakt med garnet. Anvendelsen af en sådan manchet sikrer imidlertid ikke en ensartet farvning af det opvundne garn, og desuden må man anvende et ekstra element, som fører til en betragtelig omkostningsforøgelse, både for så vidt angår fremskaffelsen af selve man-35 chetten samt dennes montering og demontering. Når denne manchet af porøst nålefiltmateriale bærer en opviklet garnmængde under en farvningsproces eller en anden pro- DK 166812 B1 2 ces, har garnet desuden tilbøjelighed til at presse sig ind i nålefiltmaterialet, hvilket fører til et garntab. Ydermere medfører nålefiltmaterialets porøse natur, at dette ikke har faste dele med sine kanter. Følgelig vil 5 farvevæsken have tilbøjelighed til at strømme gennem disse kanter, idet disse ikke er påviklet med garn, hvilket medfører, at de yder den mindste modstand mod tryk.

I GB patentskrift nr. 318 327 beskrives en spole bestå-10 ende af en hul trisse eller cylinder. I dette skrift nævnes det, at denne spole eller cylinder selv kan være porøs, men der omtales ikke noget egnet materiale, ud fra hvilket en sådan porøs trisse eller cylinder kan fremstilles, medens det derimod antydes, at en sådan struktur 15 kan være "for svag". Det nævnes endvidere i dette skrift, at trissen eller cylinderen kan være uigennemtrængelig og fremstillet af jern, aluminium eller et andet metal, keramisk materiale, en kunstharpiks, f.eks. phenolformalde-hydharpiks, eller hærdet gummi, idet den uigennemtrænge-20 lige trisse eller cylinder er perforeret og dækket med et porøst overtræk af porøse materialer, såsom trækpapir, vævet tekstilmateriale, asbest, glasfritte eller zeolit.

Det ville imidlertid klart nok ikke været muligt at fremstille selve trissen eller cylinderen af sådanne porøse 25 materialer, fordi den i så fald tydeligt ville være "for svag".

GB patentskrift nr. 2 010 165B beskrives en fremgangsmåde til fremstilling af et sintret produkt, ved hvilken man 30 indfører et sintringsdygtigt materiale i en med mikrobølger opvarmelig form og udsætter denne form for mikrobølgestråling, således at den opvarmes herved, hvorved der tilvejebringes sintring af det sintringsdygtige materiale. I dette skrift nævnes det imidlertid, at kun den 35 del af formens væg, som er i kontakt med det støbte materiale er mikrobølgeopvarmeligt. Dette betyder, at væggen i formen skal forsynes med et kompliceret kølesystem til DK 166812 B1 3 køling af den resterende del af formens væg. For at udstyre formens væg med en sådan mikrobølgeopvarmelig del nævnes det, at dette vægelement skal være fremstillet af en harpiks indeholdende et fiberfyldstof, medens den 5 mikrobølgeopvarmelige del af væggen skal bestå af et tyndt lag harpiks indeholdende 1-5% kønrøg. Det ville imidlertid være meget vanskeligt at fordele kønrøgen ensartet, og derfor vil der næsten uundgåeligt dannes varme steder, som forårsager uensartet sintring af pro-10 duktet. Denne fremgangsmåde ville derfor være uegnet til fremstilling af ovennævnte spole.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et i det mindste delvis sintret produkt, 15 ved hvilken et sintringsdygtigt materiale indføres i en form med mindst ét mikrobølgeopvarmeligt vægelement, der er egnet til dannelse af en overflade på det sintrede produkt, hvorefter der gennemføres en i det mindste delvis sintring af det sintringsdygtige materiale, idet for-20 men opvarmes ved mikrobølgebestråling, som er ejendommelig ved, at vægelementet/vægelementerne i det mindste hovedsageligt er fremstillet af mikrobølgeopvarmeligt materiale med en dielektrisk tabsfaktor e"e£f ved mikrobølgestrålingens frekvens på mindst 0,1 og en termisk konduk-25 tivitet på mindst 10 Wnf^K-^.

e"e££ kan defineres ved ligningen: e = e’ - j e"eff, hvor e er den relative komplekse permitivitet, 30 ε' er dielektricitetskonstanten, og e"eff er den effektive tabsfaktor.

Om ønsket kan det sintringsdygtige materiale også være mikrobølgeopvarmeligt.

35

Da den dielektriske tabsfaktor e"ef£ ved mikrobølgestrålingens frekvens er mindst 0,1, er det muligt at foretage DK 166812 B1 4 hurtig opvarmning af vægelementet uden voldsomme spændingsgradienter. Da den termiske konduktivitet af vægelementet desuden er mindst 10 Wm~‘*'K-^/ er risikoen for lokal overopvarmning desuden reduceret.

5 Vægelementet/vægelementerne har fortrinsvis en termisk chokmodstandsparameter R på mindst 10. Dette medfører, at formen kan bratkøles hurtigt efter formgivningen uden fremkaldelse af store termiske spændinger, der kunne føre 10 til brud på formen.

Den termiske chokmodstandsparameter R kan defineres på følgende måde: k σ (1 - μ) R " E~ α 15 -1 -1 hvor k = termisk konduktivitet (Wm K ) σ = brudstyrke (MPa) μ = Poisson's forhold 20 E = Young's modul (GPa) a = termisk ekspansionskoefficient (X10

Det mikrobølgeopvarmelige materiale kan omfatte et keramisk materiale, f.eks. siliciumcarbid, siliciumnitrid el-25 ler carbon. Siliciumcarbid fremstilles fortrinsvis ved omsætning af en masse af porøst carbon eller grafit med en siliciumholdig damp.

Formen kan omfatte ydre og indre vægelementer, der er eg-30 net til dannelse af et rørformet produkt, idet kun ét af disse vægelementer er mikrobølgeopvarmeligt.

Det fremstillede produkt kan være en selvbærende spole, der er egnet til understøtning af et tekstilmateriale, 35 som fortrinsvis fremstilles ved opvikling af et filament, et garn eller en tråd på overfladen af denne spole.

DK 166812 B1 5

Ved hjælp af den her omhandlede fremgangsmåde kan man således uden vanskelighed fremstille en spole med en ydre overflade, der ikke river i garnet eller filamentet. På den anden side vil denne ydre overflade p.g.a. den i det 5 mindste delvise sintring være tilstrækkeligt ru til at yde en passende friktion til en regelmæssig opbygning af tekstilmaterialet ved starten af opvindingen af garnet eller filamentet. Skønt den første opvikling af garnet eller filamentet på spolen således kan gennemføres under 10 en vinkel med spolens akse, vil der ikke forekomme nogen glidning af garnet eller filamentet på spolens overflade, således at der kan foretages en velordnet opvikling. Følgelig kan der med den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede spole fremstilles let transporterbare 15 opvundne bobiner.

Disse spoler kan endvidere fremstilles med særdeles lave omkostninger, således at de kan anvendes til éngangsbrug. Lagerbeholdningen af spoler vil således ikke have nogen 20 høj værdi, og man undgår problemet med at sende kunderne garn, der er opviklet på kostbare spoler, hvis returnering kan være vanskelig at sikre.

Desuden kan sådanne spoler fremstilles på enkel måde,, så-25 ledes at man kan fremstille en lang række forskellige spoler med forskellig størrelse, som krævet i industrien.

Anvendelsen af en sådan mikrobølgestråling, dvs. i området fra 400 MHz til 10000 MHz, i forbindelse med anven- 30 delsen af en form, f.eks. en keramisk form, med en høj -1 -1 inhærent termisk konduktivitet på mindst 10 Wm K eliminerer i hovedsagen forekomsten af varme steder, idet virkningen af eventuelt forekommende varme steder vil reduceres p.g.a. den store termiske konduktivitet af mate-35 rialet. Anvendelsen af en form fremstillet af et materiale med en sådan høj termisk konduktivitet medfører endvidere, at materialet i formen kan køles hurtigt efter DK 166812 B1 6 dettes i det mindste delvise sintring, således at produktet hurtigt kan udtages fra formen. Dette er særligt vigtigt i forbindelse med termoplastiske formmaterialer.

5 Fortrinsvis er i det mindste en del af spolen porøs. Herved kan en behandlingsvæske passere gennem porerne i den porøse del og frem til det opvundne filament, garn eller tråd. Behandlingsvæsken kan være en farvevæske.

10 Reduktionen af antallet af varme steder er særdeles vigtig i forbindelse med fremstilling af en porøs spole. Når der foreligger et varmt sted, vil der nemlig foregå en højere grad af sintring, hvilket medfører en uregelmæssighed i spolens porøsitet, der fører til inhomogen far-15 vevæskestrømning ind i garnet.

Ved de her omhandlede spoler kan sintringen imidlertid foregå således, at farvevæsken uden vanskelighed strømmer gennem spolen, p.g.a. dennes porøse natur, således at in-20 gen del af det i kontakt med spolen værende garn vil være udelukket fra farvevæsken. På grund af spolens porøse natur vil porerne i spolen endvidere danne passager, gennem hvilke farvevæsken strømmer, således at det i modsætning til kendte spoler ikke er nødvendigt at forsyne spolerne 25 med huller til passage for farvevæsken. Som nævnt ovenfor er anvendelsen af sådanne huller særdeles uønskelig, idet garnet vindes tæt på spolen, således at denne, hvis den er forsynet med sådanne huller, vil udvise tilbøjelighed til at have en "strygende" virkning på garnet.

30

En anden fordel ved en sådan porøs spole består i, at det ikke er nødvendigt at anbringe en porøs manchet på spolen, da den nødvendige filtrering foretages af selve den porøse spole.

35

En yderligere fordel ved den ved den her omhandlede fremgangsmåde fremstillede spole består i, at denne kan frem DK 166812 B1 7 stilles af materialer, der kan komprimeres i aksial-retning, således at en række af sådanne spoler kan monteres på en farveten under dannelse af en sammenhængende garnsøjle. Det materiale, hvoraf spolen er fremstillet, 5 kan også være således, at det tillader radial kompression, således at der kan tages højde for sammentrækningen af stærkt krympende garn.

Kontaktpunkterne .mellem garnet eller filamentet og de 10 faste dele af spolen vil være så små som muligt pga. sintringen af spolen, således at farvevæsken kan nå frem også til de inderste lag af garnet.

Som nævnt fremstilles formen fortrinsvis i det mindste 15 hovedsageligt af et mikrobølgeopvarmeligt keramisk materiale. Ved "keramisk materiale" forstås et vilkårligt fast kemisk uorganisk materiale, bortset fra rene metaller eller legeringer, der kan bringes på ønsket form under dettes fremstilling eller dannelse ved behandling ved 20 en temperatur på mindst 500 °C.

På tale som "keramiske materialer" kommer således lervarer, ildfaste materialer, uorganiske metaloxider, -nitrider og -carbider, carbon, glas, cement og cementbaserede 25 produkter. Foretrukne materialer til den ifølge opfindelsen anvendte form er imidlertid siliciumnitrid og især siliciumcarbid.

Ved anvendelse af mikrobølgestråling kan man i modsætning 30 til andre former for opvarmning tilvejebringe en betragtelig reduktion af den tid, der kræves til fremstilling af spolen eller andre produkter, hvilket medfører, at spolen eller disse andre produkter kan fremstilles med særdeles lave omkostninger og forbedret kvalitet. For at 35 kunne anvende mikrobølgestråling er det imidlertid af hensyn til tilvejebringelse af et tilfredsstillende kommercielt produkt ønskeligt at fremstille i det mindste ét DK 166812 B1 8 af formens vægelementer i det mindste hovedsageligt af et materiale med en stor mikrobølgereceptivitet, således at der kan tilvejebringes en stor opvarmningshastighed med lav energianvendelse, høj termisk konduktivitet og ter-5 misk chokbestandighed, der tillader hurtig afkølingshastighed, og ensartet opvarmning, således at varme steder undgås, god formgivningsevne, f.eks. ved mekanisk behandling, til komplekse former, stor modstandsevne mod deformation ved høj temperatur, lav fremstillingsomkostning, 10 stor holdbarhed i henseende til styrke, sejhed og slid, evne til at modstå gentagen opvarmning til forhøjet temperatur, kemisk indifferens, og stor overfladeglathed, som letter udtagningen af kerneelementet eller andre produkter fra formen. Disse egenskaber besiddes især af si-15 liciumcarbid, især siliciumcarbid markedsført under varemærket "SILMOR" af Morganite Special Carbons Limited.

SILMOR-siliciumcarbidmateriale fremstilles ved omdannelse af en masse af porøs carbon eller grafit til Ø-silicium-20 carbid ved omsætning af massen med siliciummonoxid-damp, idet carbonet på overfladen af denne masse omsættes med siliciummonooxid-damp under dannelse af siliciumcarbid in situ. Dette materiale besidder ikke blot de gode egenskaber nævnt i det foregående afsnit, men også god bestan-25 dighed mod materialer indeholdende partikler, der kan give anledning til slid. Materialet har i øvrigt følgende specifikationer: -3

Rumvægt 2230 kg m 30 Omdannelsesdybde op til 5 mm Hårdhed 12+ (Moh's skala)

Driftstemperaturgrænse 1600 °C

Termisk ekspansion 3,8-4,6 x 10" eC~ (25-1000 °C) 35 Bøj estyrke 89MN m ^ _2

Young's modul 106 GN m

Termisk konduktivitet 100W Wm ^ DK 166812 B1 9

Det ville imidlertid ikke være muligt at anvende en sådan keramisk form under anvendelse af andre former for dielektrisk opvarmning, f.eks. radiofrekvensopvarmning (RF-opvarmning), idet der herved med stor sandsynlighed ville 5 fås elektrisk sammenbrud p.g.a. de store spændingsgradienter .

Anvendelsen af RF-opvarmning ville også frembyde alvorlige problemer i form af dannelse af varme steder.

10

Det sintringsdygtige materiale kan være partikelformet materiale eller fiber- eller filamentmateriale. Et sådant materiale kan være et inhærent polært materiale, der er følsomt for mikrobølgestrålingen. Alternativt kan man og-15 så anvende et materiale, der ikke er følsomt over for mikrobølgestrålingen, men er blandet eller overtrukket med et andet materiale, der er følsomt. Dette andet materiale kan f.eks. kønrøg, aluminiumsilicat eller et metaloxid, f.eks. Fe304.

20

Det sintringsdygtige materiale kan være metallisk eller keramisk materiale, glas eller gummi. Alternativt kan det sintringsdygtige materiale omfatte polymere partikler, f.eks. polypropylen eller andre termoplastiske partikler.

25

Det sintringsdygtige materiale kan blandes med et kemisk opskumningsmiddel eller poredannende middel.

Efter opvarmning af formen i et tidsrum, der er tilstræk-30 keligt til tilvejebringelse af sintringen, afkøles formen fortrinsvis ved hjælp af stråler af gas eller væske.

Det sintringsdygtige materiale kan indføres i formen som adskilte lag med forskellige sintringsegenskaber. Materi-35 alet i lagene kan være ens, medens middelpartikelstørrelserne kan være forskellige i de forskellige lag.

DK 166812 B1 10

Det sintringsdygtige materiale kan omfatte polymere partikler blandet med pigmentpartikler. Desuden kan de polymere partikler være forvarmet til en temperatur, der ikke overstiger disses blødgøringspunkt, før partiklerne ind-5 føres i formen.

Formen kan samtidigt opvarmes med varm luft og mikrobølgeopvarmning.

10 Formen kan roteres under sintringen, således at der tilvejebringes biaksial rotation af det sintringsdygtige materiale.

Forskellige dele af formen kan fremstilles af forskellige 15 keramiske materialer, der har forskellig følsomhed over for mikrobølgestrålingen.

Sintringen kan gennemføres i en ikke-oxiderende atmosfære.

20

Den ved den her omhandlede fremgangsmåde fremstillede spole er fortrinsvis tubulær.

Om ønsket kan vægtykkelsen af spolen være forskellig på 25 forskellige steder.

Fortrinsvis er i det mindste spolens ender praktisk taget ikke-porøse. Enden eller enderne af spolen kan fremstilles af et sintringsdygtigt materiale, der sintres fuld-30 stændigt under sintringsprocessen, medens den centrale del af spolen kan være ufuldstændigt sintret, således at den bliver porøs.

Spolerne kan således have ikke-porøse ender, hvorpå gar-35 net ikke opvindes, således at farvevæsken hindres i at passere ud gennem de dele af spolen, hvor der ikke findes noget garn. Disse ikke-porøse ender kan fremstilles sam- DK 166812 B1 11 tidigt med den centrale porøse del.

Sådanne porøse og ikke-porøse dele kan fremstilles ved indføring af materialer med forskellige partikelstørrel-5 ser i formen. Endedelene af spolen kan således fremstilles ved indføring af et pulver, medens den centrale del af spolen kan tilvejebringes ved indføring af et partikelformet materiale med større partikler.

10 Spolen eller en del af denne kan være farvet, således at der fås en indikation af den garntype, som ønskes opvik-let på spolen. Spolen kan om ønsket have en række forskelligt farvede områder.

15 Spolen kan fremstilles således, at den kan kontraheres aksialt og/eller radialt, når den underkastes henholdsvis aksialt og/eller radialt tryk. De rørformede indre og ydre dele kan udformes således, at de kan skydes ind i hinanden, når spolen underkastes aksialt tryk.

20

Den ydre del kan have en keglestubformet indre overflade, som svarer til den udvendige overflade på den indre del.

Vægtykkelsen af såvel den indre som den ydre del kan va- 25 riere aksialt, således at den samlede vægtykkelse af de indre og ydre dele er praktisk taget konstant, uafhængigt af den grad hvori de indre og ydre dele er indskudt i hinanden.

30 Den ydre overflade af spolen kan have en recess, i det mindste i et område, således at der kan foregå radial kontraktion af spolen ved krympning af det på denne op-vundne garn.

35 Den her omhandlede fremgangsmåde kan også anvendes til fremstilling af porøse urtepotter, hvis væg og/eller bund indeholder vandopløselige materialer, f.eks. plantegød- DK 166812 B1 12 ning. Når man planter en plante i en sådan potte og lader denne stå i vand, vil vandet trænge ind gennem potten og gradvis opløse det vandopløselige materiale, således at næringsstofferne føres frem til planten med kontrolleret 5 hastighed.

Potten kan fremstilles af sintret plastmateriale. Det vandopløselige materiale, der også kan indeholde ét eller flere duftsstoffer, kan bestå af et opløseligt glas, 10 f.eks. glas med kontrolleret afgivelse.

Den foreliggende opfindelse angår endvidere en porøs selvbærende spole til bæring af tekstilmaterialer, som er ejendommelig ved, at spolen består af et delvis sintret 15 materiale.

Opfindelsen angår endvidere en mikrobølgeopvarmelig form eller formdel bestående af siliciumcarbidmateriale.

20 1 dette tilfælde kan siliciumcarbidmaterialet være frem stillet ved omsætning af en masse af porøs carbon eller grafit med en siliciumholdig damp.

Opfindelsen angår endvidere anvendelse af siliciumcarbid 25 som mikrobølgeopvarmeligt materiale.

I det følgende illustreres opfindelsen nærmere ved en række eksempler.

30 Eksempel 1

Spåner af en polypropylenhomopolymer med en diameter på ca. 3 mm blev under tyngdepåvirkning indført i rummet mellem de indre og ydre vægge i en hul tubulær keramisk 35 form, der helt igennem er fremstillet af ovennævnte siliciumcarbidmateriale markedsført under varemærket "SILMOR" af Morganite Special Carbons Limited. Dette materiale har 13 DK 166812 B1 en dielektrisk tabsfaktor e" ved den anvendte mikro- eff bølgestrålingsfrekvens på mindst 0,1, således at der kan tilvejebringes hurtig opvarmning af formen uden store spændingsgradienter, en termisk ledningsevne på mindst 10 5 Wm K , således at risikoen for lokal overopvarmning reduceres, og en termisk chokmodstandsparameter R på mindst 10, således at formen kan bratkøles hurtigt efter støbeprocessen. Spånerne blev let stampet i formen til tilvejebringelse af en bedre partikelpakning. Derefter blev 10 formen indført i en mikrobølgeovn, der arbejdede ved 2450 MHz og en effekt på 1,5 kW. Siliciumcarbidformen og dennes indhold blev opvarmet i 4 minutter, hvorved der blev dannet en selvbærende tubulær spole af sintret polypropylen med en porøs struktur, hvis omtrentlige porestør-15 relse var op til ca. 1 mm i diameter.

Efter behandling i et på forhånd valgt tidsrum på 4 minutter afkøledes formen og den deri indeholdte polymer enten ved hjælp af luftstråler rettet mod formens ydre 20 overflade eller, i nogle tilfælde, ved neddypning af formen i vand.

Flagerne af polypropylenhomopolymer var i sig selv praktisk taget upåvirkelige af mikrobølgestrålingen, idet op-25 varmningen foregik, fordi formen selv var fremstillet af siliciumcarbid, der opvarmes af mikrobølgestråling.

Derefter opvikledes garn, eller enten kontinuerlige filamenter eller tråd, på den således fremstillede spole un-30 der dannelse af et kompakt tekstilmateriale, som derpå enten kan videretransporteres uden yderligere behandling eller behandles med farvevæske eller anden behandlingsvæske, der vil passere gennem den ovenfor omtalte porøse struktur.

35 DK 166812 B1 14

Eksempel 2

Den i eksempel 1 beskrevne proces blev gentaget, idet der dog ikke anvendtes polypropylenhomopolymer i form af spå-5 ner med en diamter på ca. 3 mm, men et tilsvarende pulver, hvis gennemsnitspartikelstørrelse var 250 um. Materialet blev sintret i formen i 3,5 minutter under anvendelse af en effekt på 1,5 kW, hvorved der blev dannet en åben porøs struktur, hvis poredimensioner var ca. 200 um.

10

Eksempel 3

Den i eksempel 2 beskrevne proces blev gentaget, idet sintringstiden dog var 4,5 minutter, hvorved der fremkom 15 en spole, der var næsten fuldstændig sintret med en begrænset porøsitet hidrørende fra lukkede celler. I dette tilfælde kan den dannede spole ikke anvendes ved farvningsprocesser .

20 Eksempel 4

Den i eksempel 1 eller 2 beskrevne proces blev gentaget, men i dette tilfælde blev polypropylenhomopolymeren forblandet med 1 vægt-% poredannende middel i form af azodi-25 carbonamid, hvis dekomponeringstemperatur var ca. 180 eC. Denne blanding blev opvarmet i mikrobølgeovnen i 4,5 minutter, således at den polymere blev smeltet før dekompo-neringen af det poredannende middel. Den påfølgende op-skumning af den polymere førte til dannelse af et lukket 30 cellemateriale eller strukturelt skum med sammenhængende overflade med en rumvægtsreduktion på ca. 30% i forhold til den faste polymere.

Eksempel 5 35

Der blev fremstillet en sintret spole ved den i eksempel 1 beskrevne proces, idet man dog indførte polypropylen i DK 166812 B1 15 formen ikke i ét lag, men i tre lag, dvs. et bundlag af polypropylenpulver, f.eks. af den i eksempel 2 angivne art, et centralt lag af flager af polypropylenhomopolymer med en diameter på ca. 3 mm og et toplag af ovennævnte .

5 polypropylenpulver. Det centrale lag opfyldte hovedparten af formen, set i længderetningen. Den påfølgende sintring, der blev gennemført som beskrevet i eksempel 1, førte til dannelse af en sintret spole med praktisk taget fuldstændigt sintrede ender, men med en åben porøs struk-10 tur i den centrale del. En sådan spolekonstruktion sikrer forøget radial styrke, når garnet opvikles på spolen før farvningen.

En sådan spole har endvidere faste, dvs. ikke-porøse, de-15 le i de områder, der ikke kommer i kontakt med garnet. Derfor hindres farvevæsken i at søge den mindste modstandsvej, dvs. frem til de dele af spolen, hvorpå der ikke er opvundet garn. De fuldstændigt sintrede ender hindrer således gennemstrømningen af farvevæsken, og sam-20 tidigt tilvejebringer de en større styrke, således at spolen bedre kan modstå de tryk, der genereres af visse garntyper, f.eks. polyester.

Eksempel 6 25

Den i eksempel 5 beskrevne proces blev gentaget, idet det i top og bund anvendte polypropylenpulver dog på forhånd var blandet med pigmentpartikler før sintringen, og/eller spånerne af polypropylenhomopolymer i det centrale lag 30 var forsynet med farvepigmenter, f.eks. phthalo-cyanin-blåt eller -grønt, før sintringen. Herved fremstilledes en spole, som var passende farvet eller farvekodet til indikation af arten af det garn, som ønskes opvundet på den.

35 DK 166812 B1 16

Eksempel 7

Den i ethvert af eksemplerne 1-6 beskrevne proces blev gentaget, men i dette tilfælde var den anvendte polymer, 5 f.eks. polypropylen eller en anden mikrobølge ufølsom polymer, doteret med mindre mængder, f.eks. 1-10 vægt-%, af et mikrobølgemodtageligt ledende eller polært additiv, såsom kønrøg, f.eks. "Monarch 700” fra Cabot Carbon Limited, eller et metaloxid, f.eks. jernoxid, Fe^O^.

10 Blandingen af dette additiv med den polymere blev gennemført enten ved simpel forblanding, når der blev anvendt et pulverformigt polymer, eller ved højintensitetsblanding, når der blev anvendt polymerflager, f.eks. under anvendelse af en ko-roterende dobbelt snekkeekstruder til 15 tilvejebringelse af ensartet dispergering og fordeling af det polære eller ledende additiv i polymermatricen. Efter denne blanding blev ekstrudatet pelletiseret og om nødvendigt yderligere findelt til dannelse af flager med til sintringen passende dimensioner.

20

Tilstedeværelsen af det polære eller ledende additiv medfører generering af yderligere varme i selve den polymere, hvilket er fordelagtigt, når der ønskes særligt store sintringshastigheder til dannelse af enten en porøs 25 struktur eller fuldstændigt smeltet polymer, især ved fremstilling af komponenter med stor vægtykkelse.

Eksperimenter har vist, at man får de bedste resultater, når den til sådanne blandinger af polymere partikler og 30 polære eller ledende additiver anvendte form ifølge den foreliggende opfindelse selv er mikrobølgefølsom, som tilfældet er, når formen er fremstillet af siliciumcar-bid. Hvis man i modsætning hertil anvender et formmateriale, der ikke er mikrobølgepåvirkeligt, f.eks. PTFE ved 35 formgivning af polypropylen eller andet polymermateriale doseret med en lille mængde af et sådant polært eller ledende materiale, er der stor sandsynlighed for forekom- 17 DK 166812 B1 sten af varierende sintringshastigheder i materialet hidrørende fra varmeledningstab fra den polymere til den koldere omgivende form.

5 Overtrækning eller overfladebehandling af polypropylen-partikler med et polært eller ledende materiale, som påvirkes stærkt af mikrobølgeenergi, sikrer hurtig opvarmning af polymerpartiklerne til en temperatur over polypropylens smeltepunkt, som er 165 °C. De steder, hvor der 10 er partikelkontakt, smelter de polymere partikler sammen under dannelse af en sintret struktur. Denne anvendelse af et polært eller ledende additiv vil ikke blot forøge sintringshastigheden, men også sikre ensartet varmegene-rering, som alene sker på partiklernes overflade, hvor 15 den kræves, men ikke gennem hele polymermassen. Herved er det muligt at tilvejebringe kortere afkølingstider end de, der kræves ved normale sintringsprocesser.

Eksempel 8 20

Man gennemførte den i ethvert af eksemplerne 1-6 beskrevne proces, men i dette tilfælde anvendtes ikke en ikke-polær polymer, såsom polypropylen, men derimod en inhærent polær polymer, nemlig polyvinylchlorid, der blev 25 sintret i en siliciumcarbidform eller i en anden keramisk mikrobølgefølsom ovn. Sintringen blev accelereret pga. den indre opvarmning i den polymere.

Eksempel 9 30

Man gennemførte den i ethvert af eksemplerne 1-8 beskrevne proces, men i dette tilfælde blev den polymere først foropvarmet i en gængs varmluftscirkulationsovn, dvs. ikke i en mikrobølgeovn, til en temperatur mindre 35 end den polymeres blødgøringspunkt. Det forvarmede materiale blev derpå indført i den keramiske mikrobølgeform og sintret i en mikrobølgeovn ved opvarmning i denne i 3 DK 166812 B1 18 minutter. Herved tilvejebragtes en reduktion af den til sintringen i mikrobølgeovnen nødvendige tid.

Alternativt kan opvarmningen af formen foretages i en 5 kombineret varmlufts- og mikrobølgeovn, således at formen underkastes begge former for opvarmning samtidigt.

Eksempel 10 10 Der gennemførtes samme proces som beskrevet i eksempel 1, idet der dog i dette tilfælde blev tilvejebragt et rørformet udstøbningsrum mellem en koncentrisk indre og ydre formdel, idet der blev indført spåner af polyethylenflader med lav rumvægt, hvis gennemsnitspartikelstørrelse 15 var 500 um i det tubulære formrum. Den indre formdel var fremstillet helt igennem af siliciumcarbidmateriale markedsført under varemærket "SILMOR", som i eksempel 1, medens den ydre formdel helt igennem bestod af polytetra-fluorethylen (PTFE), som er gennemsigtigt for, dvs. ikke 20 opvarmes af, mikrobølgestråling. Formen og dens indhold blev opvarmet i en mikrobølgeovn i 2,5 minutter og derefter afkølet, hvilket medførte, at polyethylenmaterialet havde trukket sig tilbage på den indre formdel og var fuldstændigt sintret, således at det havde en stærk glin-25 sende finish på den ydre del af formlegemet. Det skal bemærkes, at polyethylen med lav rumvægt er praktisk taget ufølsomt over for mikrobølgeopvarmning, således at hele den tilvejebragte sintring udelukkende hidrørte fra varmen fra den indre formdel.

30

Hvis den indre og den ydre formdel henholdsvis fremstilles af mikrobølgegennemsigtigt materiale og mikrobølgeop-varmeligt materiale, må det forudses, at det sintrede formlegeme vil forblive forbundet med den ydre formdel, 35 således at der fås en stærkt glinsende finish på formlegemets indre del.

19 DK 166812 B1 I hovedparten af de ovenfor omtalte eksempler anvendtes de samme polymerpartikler overalt i formen. Det er imidlertid muligt at anvende forskellige typer polymerpartikler i forskellige områder og således tilvejebringe speci-5 fikke egenskaber, f.eks. i henseende til styrke, stivhed eller fleksibilitet, i forskellige dele af spolen. Dette kan f.eks. tilvejebringes ved anvendelse af polymere med forskellig molekylvægt, men ellers samme kemiske struktur eller ved indføring af forstærkende eller styrkegivende 10 additiver, f.eks. glasfibre eller fyldstoffer, eller ved anvendelse af polymere med forskellig molekylstruktur og forskellige egenskaber. De polymere skal imidlertid have nogenlunde ensartede smelteintervaller, hvilket f.eks. vil være tilfældet, hvis man anvender polypropylen og 15 ethylenpropylengummi i forskellige dele af samme formlegeme .

Det er muligt at anvende den ovennævnte fremgangsmåde ikke blot til termoplastiske polymere, men også til ter-20 mohærdende polymere, f.eks. epoxy- eller polyesterharpikser, eller til vulkanisering eller tværbinding af gummimaterialer.

De dele af formen, hvor der enten kræves mere eller min-25 dre sintring, kan være fremstillet af mere eller mindre mikrobølgereceptivt materiale.

De ovenfor beskrevne sintringsoperationer kan gennemføres i en ønsket atmosfære, f.eks. i en nitrogenatmosfære, for 30 at reducere de anvendte materialers tilbøjelighed til at undergå oxidation eller degradering. Dette kan f.eks. opnås ved at man omgiver formen med materialer, der genererer en sådan ønsket atmosfære, men som selv er gennemsigtige over for mikrobølgeenergi, således at de ikke ab-35 sorberer noget af den i mikrobølgeovnen tilgængelige energi.

DK 166812 B1 20

Den her omhandlede fremgangsmåde kan anvendes til behandling af polymere med inhærente store dielektriske tabsfaktorer (f.eks. chloreret polyethylenneopren), chlorsul-foneret polyethylen (Hypalon) eller andre elastomere, 5 hvori polære additiver, f.eks. kønrøg eller polyethylén-glycol er inkorporeret.

Den anvendte mikrobølgeovn kan være af en sådan art, at materialet opvarmes kontinuerligt, f.eks. ved indføring 10 af en sammenpresset blanding af polymerpartikler i et hylster dannet af et transportbånd, der pakker omkring materialet ved ovnens start og åbner sig ved ovnens udgang.

15 Foruden ovennævnte polære additiver er der også muligt til visse anvendelser at tilsætte α-cellulose, glycerol, vandopløselige polymere, såsom polyethylenglycol og poly-vinylalkohol.

20 Inkorporeringen af små mængder af et kemisk poredannende middel i en aktiveret polypropylenblanding er en effektiv metode til sikring af dannelsen af en fin åben cellestruktur i et sintret kærneelement. Dette er især tilfældet, når det poredannende middel tilsættes til polypropy-25 lenpulver/α-cellulose- eller -stivelsesblandinger.

I alle de ovenfor angivne eksempler anvendes polymert partikelformet materiale, men det er også muligt at gennemføre den her omhandlede fremgangsmåde ved fremstilling 30 af sintrede keramiske materialer, sintrede glas eller sintrede metaller. Det er også muligt at anvende den her omhandlede fremgangsmåde ikke blot til termoplastiske polymere, men også til termohærdende polymere, f.eks. epoxy- eller polyesterharpikser, eller til vulkanisering 35 eller tværbinding af gummimaterialer.

Medens materialet sintres i mikrobølgeovnen, kan det un- 21 DK 166812 B1 derkastes biaksial rotation efterfulgt af biaksial rotation under det påfølgende køletrin. Herved kan man tilvejebringe en betydelig reduktion af behandlingstiden sammenlignet med gængs rotationsformgivningsteknologi.

5 Desuden kan de dele af formen, hvor der ønskes mere eller mindre sintring, være fremstillet af enten mere eller mindre mikrobølgefølsomt materiale. En sådan fremgangsmåde er særlig nyttig i forbindelse med fremstilling af skraldespande.

10

Ved fremstilling af porøse urte- eller plantepotter ved den her omhandlede fremgangsmåde kan materialet i det sintrede produkt indeholde ét eller flere duftstoffer. Produktet kan også indeholde kemiske substanser eller an-15 dre næringsmidler, som fremskynder plantevækst, og som er blandet med et vandopløseligt materiale, f.eks. et glas med kontrolleret afgivelse, således at næringsstofferne kan afgives langsomt over en lang periode. Når den porøse potte står i en bakke med vand, vil vandet passere op 20 gennem væggen og/eller bunden på potten og optage en optimal dosis næringsstof i løbet af et givet tidsrum.

En sådan potte kan fremstilles med vilkårlig farve eller have en række forskelligt farvede dele.

25 I det følgende forklares opfindelsen nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et længdesnit af en todelt farvningsspole i 30 ekspanderet tilstand, fig. 2 viser den i fig. 1 viste spole i aksialt kontraheret tilstand, 35 fig. 3 viser en radialt komprimerbar farvningsspole, set fra enden, og DK 166812 B1 22 fig. 4 viser den i fig. 3 viste farvningsspole set fra siden.

I fig. 1 og 2 vises en selvbærende spole 10 med en tubu-5 lær indre del 11 og en tubulær ydre del 12, der er udformet således, at de .kan skydes ind i hinanden, når spolen 10 underkastes aksialt tryk.

Hver af delene 11 og 12 består af et porøst sintret ele-10 ment fremstillet som beskrevet i ethvert af eksemplerne 1 - 9. Spolen 10 er fremstillet således, at den i det mindste har en central del, som er porøs, og hvorpå garnet opvikles, således at det kan farves, medens det befinder sig på den centrale del.

15

Den ydre del 12 har en keglestubformet indre overflade 13, som svarer til den ydre overflade 14 på den indre del 11. Når spolen derfor kontraheres aksialt som vist i fig.

2, glider enden 15 på den ydre del 12 hen over den ydre 20 overflade 14 på den indre del 11, således at enden 16 af den indre del 11 kontraheres radialt indad. For at muliggøre dette er den indre del 11 forsynet med en række med samme indbyrdes afstand anbragte slidser 17, hvis bredde tiltager i retningen hen mod den ydre del 12.

25

Den i fig. 1 og 2 viste spole er således særdeles egnet til anvendelse ved garnfarvning, hvor garnet vindes op på spolen 10, og det opviklede garn behandles med en farve-væske, som passerer gennem porerne i de indre og ydre de-30 le 11 og 12.

Enden 18 af den indre del 11 kan være fuldstændigt sintret, idet denne f.eks. fremstilles ud fra et polypro-pylenpulver, medens den resterende del af den indre del 35 11 kan være fremstillet ud fra flager af polypropylen som beskrevet i eksempel 5. Denne fuldstændige sintring af materialet i enden 18 vil sikre, at farvevæsken ikke pas- 23 DK 166812 B1 serer ud gennem denne ende, og desuden tilvejebringes en forøget styrke af den indre del 11.

De indre og ydre dele 11 og 12 kan være farvet, således 5 at der tilvejebringes en indikation af den garntype, som Ønskes opvundet på spolen 10. En sådan farvning af spolen 10 kan f.eks. gennemføres som beskrevet i eksempel 6.

Man kan således fremstille en spole med én enkelt farve, 10 f.eks. rød, der indikerer en speciel garntype, men den kan også have forskellige farver forskellige steder.

Som vist i fig. 1 og 2 er de indre og ydre dele 11 og 12 udformet således, at vægtykkelsen af de to dele varierer 15 aksialt, men således at den samlede vægtykkelse af disse dele praktisk taget altid er den samme uafhængigt af den grad, hvori de to dele er indskudt i hinanden.

I fig. 3 og 4 vises en cellebærende spole 20 bestående af 20 et porøst sintret plastmateriale fremstillet som beskrevet i ethvert af eksemplerne 1-9. Spolen 20 har i det mindste en central del 21, som er porøs, og hvorpå en garnmængde 19 kan opvikles, således at denne kan tørres, medens den befinder sig på den centrale del 21. Når det 25 opvundne garn behandles med farvevæske, som har passeret gennem porerne i spolen 20, udviser garnet tilbøjelighed til krympning, og spolen 20 er derfor fremstillet, således at den er radialt kontraherbar.

30 Med dette formål for øje er den ydre overflade 22 på spolen 20 forsynet med forsænkninger, f.eks. ved 23, i en række angulært anbragte adskilte områder 24, som er anbragt skiftevis med ikke-tilbagetrukne områder 25. Garnet vil blot være i kontakt med de ikke-tilbagetrukne dele af 35 den ydre overflade 22, og når garnet krymper, vil områderne 24 bøje indad og føre til en radial kontraktion, således at garnmaterialet 19 vil have en omtrentlig hexa-

Claims (20)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et i det mindste delvis sintret produkt, ved hvilken et sintringsdygtigt 20 materiale indføres i en form med mindst ét mikrobølge-opvarmeligt vægelement, der er egnet til dannelse af en overflade på det sintrede produkt, hvorefter der gennemføres en i det mindste delvis sintring af det sintringsdygtige materiale, idet formen opvarmes ved mikrobølge-25 bestråling, kendetegnet ved, at vægelementet/- vægelementerne i det mindste hovedsageligt er fremstillet af mikrobølgeopvarmeligt materiale med en dielektrisk tabsfaktor ε"eff ve<^ mikrobølgestrålingens frekvens på mindst 0,1 og en termisk konduktivitet på mindst 30 10 Wm~1K_1.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at vægelementet/vægelementerne har en termisk chokmodstandsparameter R på mindst 10. 35

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det mikrobølgeopvarmelige materiale omfat- DK 166812 B1 25 ter keramisk materiale.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at det keramiske materiale er siliciumcarbid. 5

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at siliciumcarbidet er fremstillet ved omsætning af en masse af porøst carbon eller grafit med en silicium-holdig damp. 10

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at det sintringsdygtige materiale er et mikrobølgeopvarmeligt materiale.

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at formen har et indre og et ydre vægelement til dannelse af et mellemliggende tubu-lært produkt, idet kun ét af de to vægelementer er mikrobølgeopvarmeligt . 20

8. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at det sintrinsdygtigte materiale blandes med et kemisk opskumningsmiddel eller poredannende middel. 25

9. Fremgangsmåde ifølge ethvert at de foregående krav, kendetegnet ved, at det sintringsdygtige materiale indføres i formen i form af separate lag med forskellige sintringsegenskaber. 30

10. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at formen roteres under sintringen, således at der tilvejebringes biaksial rotation af det sintringsdygtige materiale. 35

11. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at forskellige dele af formen DK 166812 B1 26 er fremstillet af forskellige mikrobølgeopvarmelige materialer, der påvirkes af mikrobølgestråling i forskellig grad.

12. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at produktet er en selvbærende spole, der er egnet til at bære tekstilmateriale.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet 10 ved, at tekstilmaterialet dannes ved opvikling af et filament, et garn eller en tråd på overfladen af spolen.

14. Fremgangsmåde ifølge krav 13, kendetegnet ved, at i det mindste en del af spolen er porøs, og at 15 det opviklede filament, garn eller tråd underkastes behandling med en væske, som passerer gennem porerne i denne del.

15. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 12 - 14, 20 kendetegnet ved, at i det mindste én af spolens ender er praktisk taget ikke-porøs.

15 Patentkrav:

16. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 12 - 15, kendetegnet ved, at spolen er fremstillet såle- 25 des, at den undergår aksial og/eller radial kontraktion, når den udsættes for henholdsvis aksialt og/eller radialt tryk.

17. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene .1 - 13, 30 kendetegnet ved, at produktet er en trafikmarkeringskegle, hvis basis er fremstillet af en blanding af ballast og polymert materiale.

18. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, 35 kendetegnet ved, at det sintringsdygtige materiale omfatter opløselig glas. DK 166812 B1 27

19. En form til brug ved fremstilling af et i det mindste delvis sintret produkt ved fremgangsmåden, hvor sintringsdygtigt materiale indføres i formen, og formen og det sintringsdygtige materiale udsættes for mikrobølge- 5 bestråling med en forudbestemt frekvens, hvorved formen opvarmes og derved forårsager en i det mindste delvis sintring af det sintringsdygtige materiale, hvor formen har i det mindste et mikrobølgeopvarmeligt vægelement, der i det mindste hovedsageligt er fremstillet af mikro-10 bølgeopvarmeligt materiale med en dielektrisk tabsfaktor e" ved mikrobølgestrålingens frekvens på mindst 0,1 og en termisk konduktivitet på mindst 10 Wni K- .

20. En form ifølge krav 20, hvor restriktionerne ifølge 15 krav 2-5, 7 eller 11 er inkorporeret. 20 25 30 35