EP1934156A1 - Ceramic from preceramic paper or board structures, process for producing it and its use - Google Patents

Ceramic from preceramic paper or board structures, process for producing it and its use

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EP1934156A1
EP1934156A1 EP06777091A EP06777091A EP1934156A1 EP 1934156 A1 EP1934156 A1 EP 1934156A1 EP 06777091 A EP06777091 A EP 06777091A EP 06777091 A EP06777091 A EP 06777091A EP 1934156 A1 EP1934156 A1 EP 1934156A1
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EP
European Patent Office
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ceramic
paper
preceramic
layers
cardboard
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06777091A
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German (de)
French (fr)
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Andreas Hofenauer
Renate Kirmeier
Ralf Markusch
Hans Windsheimer
Nahum Travitzky
Peter Greil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pts (papiertechnische Stiftung) Muenchen
Original Assignee
Pts (papiertechnische Stiftung) Muenchen
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T428/263Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent

Definitions

  • the invention relates to a ceramic of pre-ceramic paper or cardboard structures, a method for producing such ceramics and their use.
  • Porous ceramics are used in the art for numerous applications, such as thermal insulation structures, kiln furniture, pore burner substrates and fire protection structures. Another field of application is in the field of catalyst supports.
  • the object of the invention is to provide a ceramic of preceramic paper or cardboard structures in a specific shape previously imaged in a paper structure, with which any body can be produced.
  • a ceramic of preceramic paper and cardboard structures is created in a certain form, previously imaged in a paper structure, in which the preceramic papers or paperboards have a content of ceramic fillers between 30 and 95 mass%, the ceramic fillers having a particle size ⁇ 30 have ⁇ m.
  • the ceramic may be formed in the form of a previously illustrated paper or cardboard structure as a composite ceramic.
  • Fillers used in ceramics may be selected from a group of the following: carbides, nitrides, oxides, borides and / or zeolites. Particularly suitable as fillers Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiC, Si 3 N 4 , TiO 2 , B 4 C, TiC, TiB 2 and mixtures thereof and / or glasses such as aluminosilicates.
  • loaded latex or charged starch Combined with a charged polymer in the mixture.
  • the proportion of latex in the preceramic paper or in the preceramic paperboard is between 0.2 and 15% by mass.
  • the proportion of polymer in the preceramic paper or in the preceramic paperboard is advantageously between 0.05 and 5 mass%.
  • ceramic fibers may be added.
  • any pulps such as sulfate pulps, sulfite pulps, TMP and / or CTMP can be used.
  • the thickness of the preceramic paper structure is advantageously in the range of 50 to 500 ⁇ m.
  • the weight of the preceramic paper structure is in the range of 100 to 500 g / m 2 .
  • preceramic paperboard structures which are comparatively thick-walled and are, for example, up to about 50 mm thick.
  • the above-described ceramic is produced by the following method:
  • the prepared base paper or the produced raw board is subjected to a molding step before the pyrolysis steps, for example a corrugation or a corrugated board production.
  • the individual layers of papers or paperboards can be gummed to obtain thicker layers.
  • differently structured ceramic paper or paperboard can be particularly vergautscht together.
  • a alternating-layer ceramic can be produced.
  • the preceramic paper or the preceramic paperboard produced in this way can additionally be coated with ceramic slips by means of an established paper coating technique.
  • the aim is the production of multi-layer systems.
  • In the green or sintered state of the preceramic paper or the preceramic cardboard layers can be applied by means of sol-gel technique.
  • the preceramic paper or the preceramic paperboard can be processed by means of established papermaking techniques or paperboard forming techniques in order to produce a thin-walled, possibly complex-shaped structured ceramic. It is particularly advantageous that the use of paper joining techniques is possible here.
  • Comparatively thick-walled boards can be produced with the aid of, for example, multilayer embossing, twin-wire presses or card corrugators.
  • These boards can be thermally converted into plate-shaped ceramic products.
  • Such large-area ceramic plates are for example as lining elements of chemically, mechanically or thermally stressed line constructions of great interest.
  • a reaction or removal of the pulp and the latex takes place first by means of pyrolysis and oxidation. Subsequently, depending on the ceramic system, it is sintered under inert conditions or in air.
  • temperatures up to about 1200 0 C are necessary, whereby the pyrolysis takes place under inert conditions (eg nitrogen atmosphere) and the debinding process under air or oxygen. In contrast, temperatures between 1000 ° C and 2000 0 C must be observed for the sintering process.
  • the corresponding thermal conversion of paper structures makes it possible to realize complex-shaped three-dimensional ceramic structures.
  • the ceramic according to the invention can be used advantageously.
  • Such ceramic membranes are used in micro-, ultra- and nanofiltration.
  • flat, large-scale filter designs are sought, which are not feasible by conservative methods, such as extrusion.
  • the advantage of using the above-mentioned method according to the invention is that large-area, thin ceramic substrates can be produced and can be realized by means of paper-coating methods in multilayer systems.
  • the thickness of the ceramic substrates is below 500 microns for papers, but up to 50 mm for paperboard.
  • Another application according to the invention is the use as a pore burner.
  • Ceramic pore burner systems can be used in a new temperature range up to much higher temperatures than metallic systems. It can be achieved here about 2000 0 C with ceramic systems. The pore size of such burner systems is in the range between 2 and 6 mm.
  • wave structures can also be used. Such wave structures can be effectively achieved with paper technical design.
  • Thin-walled or dense ceramic elements are of great interest, for example, as components for ceramic heat exchangers.
  • laminate ceramics can also be produced from the preceramic papers or boards according to the invention.
  • ceramics convertible, advantageously layered material is bonded / connected by the connecting layers and converted in a subsequent temperature treatment in ceramics, whereby a permanent, solid and temperature-resistant connection between the converted into ceramic material layers and also converted into ceramic connecting layers is achieved.
  • Laminated ceramic bodies are well established in the art, but their production sometimes requires great technical effort.
  • techniques such as hot pressing of slip infiltrated and impregnated fiber preforms are used in the manufacture of ceramic composites.
  • Such methods are mostly limited by the use of a KalWH dipressönönados in the geometry of the components to be created, here only simple geometries such as plates can be realized.
  • An innovative step for the creation of components with a complicated shape is the application of rapid prototyping methods. Through such methods, technical components can be created without a mold. Above all, the Laminated Object Manufacturing (LOM) method is suitable for this because comparatively large components can be created.
  • LOM Laminated Object Manufacturing
  • paper webs are used, which are mechanically laminated by the action of temperature and pressure and then cut to size.
  • the adhesive applied to the underside of the paper layers is briefly melted and, after solidification, forms a permanent bond between the paper layers.
  • the component outline is cut into each material layer, in this way the component is generated additively in layers.
  • ceramizable, planar substrate such as ceramic films or preceramic papers or cardboard used, so ceramic components can be made very easily in this way. Since this process does not require the use of a molding or molding tool ("mold”), any complicated components can be made quickly and inexpensively.
  • polymer-based adhesive bonds are used for layered ceramic components (laminate ceramics). Since thermoplastic / thermosetting adhesives at high temperatures (> 800 0 C), as they are necessary for the consolidation of a ceramic molding, thermally decomposed, adhesives must be used, which are assembled so that they have a high enough residue at high temperatures ,
  • the bonding layer according to the invention consists proportionately of a powdery polymer solid at room temperature, which softens by the action of heat and solidifies again after the end of the temperature.
  • silicone or phenolic resins which exhibit a thermoplastic behavior up to the crosslinking temperature, can be used.
  • the ceramic yield after a temperature treatment is adjusted by introducing fillers. Thereafter, the starting polymer is homogeneously enriched with filler particles, advantageously with particle sizes of less than 50 ⁇ m.
  • the filler particles used are ceramizable filler particles and thus the connecting layer can also be ceramized.
  • the proportion of the introduced filler particles can advantageously be up to 90% by mass, based on the dry mass of the polymer used.
  • ceramizable bonding layers which, after a deposition step, form a permanent bond with the corresponding substrate materials and with which a plurality of substrate layers can be bonded by the action of temperature.
  • Said compound layers have a ceramic yield after a high-temperature treatment, which can be influenced by the amount of the ceramic fillers added.
  • Sheet materials coated with the adhesive layer of the invention may then be laminated, inter alia, but not limited to, by the LOM process for the purpose of component fabrication.
  • graded structures functionally graded materials, FGM
  • the adhesive bond according to the invention can also find a wide field of application in ceramic technology, for. B. for the connection or fixation of catalyst parts, soot particle filters or as a fixing aid for furnace linings.
  • the present invention also allows for the choice of appropriate starting materials for use in fuel cell technology for the provision of electrolyte layers.
  • Another field of application of the invention is the application as an abrasion or oxidation protection layer to correspondingly protected, not necessarily planar substrates.
  • the starting materials used are thermoplastic polymers, such as polyacrylates, polyurethanes, polyethylenes and copolymers thereof.
  • the polymer used can be present before application to the corresponding substrate as a dispersion or solution in a liquid medium.
  • mixtures of the aforementioned polymers can be used.
  • the ceramicizable bonding layers are matched in their material composition to the ceramic of the layers to be joined.
  • the invention makes it possible to produce a firm, permanent cohesion between individual ceramized layers.
  • the invention also makes it possible to adapt the properties of the filling layer to the properties of the material of the ceramic layers to be bonded by appropriate choice of the composition of the filling material.
  • the laminates so produced are then converted into ceramic by a thermal treatment, with both the layers of material and the intermediate layers provided by the invention being converted into ceramics.
  • the bonding layers can be easily applied to planar precursors, which can then be laminated.
  • filler particles here preferably metals / semimetals of II.
  • the subgroups including lanthanides and their alloys, and their crystalline and amorphous compounds are used with non-metals of the second period (excluding fluorine and neon) of the Periodic Table of the Elements.
  • filler particles are mixtures and mixed compounds of these substances, such as aluminosilicates, glasses, and the like,
  • the filler particles of the bonding layer can be matched to the type of ceramic to be created, in the case of oxidic ceramic oxide, in the case of carbide ceramics carbide filler particles can be used.
  • process aids such as dispersants and defoamers may be added, advantageously in the range from 0 to 2% by weight in each case.
  • the bonding layer can be applied to the substrate to be coated with all technologies used in the coating technology, such. As screen printing, pad printing or spraying. For example, paper webs can be coated by brushing, technologies such as powder spreading and subsequent fusing can also be used.
  • the achieved layer thicknesses are preferably in the range of 1 to 500 microns.
  • substrates can be laminated, the adhesive being heated briefly above the glass transition temperature of the polymer or the adhesive and the substrates being joined together without pressure or pressure, so that the surfaces of the material layers can come into contact with one another.
  • the adhesive By solidification of the adhesive during cooling, the substrate layers are permanently connected.
  • the result is a laminate which has an alternating sequence of material layer and connecting layer.
  • Such a laminate is characterized by at least two layers of material and at least one bonding layer.
  • the bonding layer is thermally treated, wherein the temperature treatment is carried out until the polymer used no change in mass, determined by thermogravimetric analysis, learns more, depending on the polymer and atmosphere polymer residues in the range of 0 to 75% by mass can.
  • the base polymer is either completely removed or, in the case of a temperature treatment under an inert gas atmosphere, converted into a carbon film.
  • Si-OC are formed accordingly.
  • polysilazanes as the base polymer, a Si-ON phase is formed accordingly. This is advantageous in temperature ranges of 200 - 1400 0 C.
  • a ceramic intermediate layer is formed from the adhesive residue.
  • Surface reactions take place between the pyrolysis residue, the filler particles and the substrate surfaces and combinations thereof.
  • this temperature treatment takes place in temperature ranges in which the filler particles used have an increased surface reactivity. Typically, this occurs in temperature ranges between 1000 and 2000 0 C.
  • both temperature treatments can be carried out in one step.
  • the invention is further characterized in that the thickness of the bonding layer can be changed by previous temperature treatments.
  • Typical boundary layer thicknesses are in the range of 0.5 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the starting components used are firstly 15% by mass of eucalyptus sulphate pulp, based on the sheet material. 83% by mass, based on the leaf mass, of aluminum oxide powder having an average particle size diameter (D50) of 0.8 ⁇ m are added. Furthermore, anionic latex is admixed to 2% by mass, based on the leaf mass, and 0.7% by mass, based on the filler of a cationic polymer (Katio- fast VFH).
  • Variants for embodiment 1 In a variant of the aforementioned embodiment, an aluminum oxide powder having an average particle size (D50) of 3.9 microns is added. In addition, a coating of an alumina powder-latex mixture with an average particle diameter (D50) of 0.8 microns is provided.
  • FIG. 3 A corresponding sectional view through the green body formed here results from FIG. 3.
  • a further variant of the mixture results from the fact that a bimodal aluminum oxide powder mixture was used here, wherein on the one hand an average particle size (D50) of 0.8 .mu.m and on the other hand an average particle size (D50) of the order of 3.9 .mu.m was.
  • D50 average particle size of 0.8 .mu.m
  • D50 average particle size of the order of 3.9 .mu.m
  • Embodiment 2 is a diagrammatic representation of Embodiment 1:
  • a silicon carbide-filled paper based on the leaf mass, 20% by mass of a eucalyptus sulfate pulp having 77% by mass of silicon carbide powder having an average particle size (D50) of 4.5 ⁇ m are mixed. It is mixed anionic latex to 3 mass% based on the leaf mass. Based on the filler, 0.9 mass% of a cationic polymer (Katiofast VFH) is now added.
  • D50 average particle size
  • a circular laboratory sheet is produced with a diameter of 20 cm and a basis weight of 320 g / m 2 .
  • FIG. 8 shows a laminate ceramic 1 produced by the LOM method from substrate layers 3 and connecting layers 2.
  • the LOM method makes it possible to create ceramic components in virtually any three-dimensional shape.
  • FIG. 9 shows a section through such a laminate ceramic with substrate layers 3 and connecting layers 2.
  • the mass is homogenized in a PE vessel with grinding balls for 24 h and then evacuated.
  • the mass is applied by brushing one side of a preceramic paper in a wet film thickness of 100 microns and dried in air.
  • the applied adhesive film experiences a dry shrinkage of 60%. After drying, several layers of paper can be machine laminated at 180 ° C.
  • the organic components of the laminates are burned out in the temperature range from 350 to 800 ° C. in air, the shaped body is then sintered at 1600 ° C. for 2 hours in air. This process results in ceramic components whose microstructure Adhesion is shown in Fig. 9. After the temperature treatment, the adhesive has yielded a ceramic layer with a thickness of about 10 ⁇ m and permanently bonds the material layers.
  • 10Og of a Polymethylsilseqiuoxanes, 20g of a novolak phenolic resin and 10 g of a fumed silica are dry mixed and homogenized in a PE vessel with grinding balls for 24 h.
  • the powder mixture is then sprinkled onto a surface of preceramic paper layers and fused at 90 ° C. for 15 minutes. Multiple paper layers can be machine laminated at 140 ° C. After pyrolysis under nitrogen atmosphere at 800 0 C and subsequent liquid-sigphasensilizierung at 1500 ° C under vacuum components are obtained.
  • One possible cardboard structure is corrugated cardboard. As a result of the method according to the invention, it is also possible here to realize corrugated cardboard with small waves.
  • microstructure and properties can be adjusted specifically.
  • metal or polymer melts can be applied to the ceramic composite body.
  • the inventively presented paper-filler system allows the transfer to rapid prototyping process.
  • the papers can also be processed into laminates by so-called Laminated Object Manufacturing (LOM).
  • LOM Laminated Object Manufacturing
  • the linear shrinkage of the paper is usually between 10 and 20% depending on the type of filler.
  • the variation of the filler load of the paper leads to the ex- plicit adjustability of process-determining material parameters, such as cuttability, shape or structure gradients.
  • process-determining material parameters such as cuttability, shape or structure gradients.

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Abstract

The invention relates to a ceramic from preceramic paper or board structures in a particular shape previously represented in a paper structure, in which, according to the invention, the preceramic papers or boards have a content of ceramic fillers of from 30 to 95% by mass, with the ceramic fillers having a particle size of < 30 µm. Furthermore, the invention relates to a process for producing such ceramics and their use.

Description

Keramik aus präkeramischen Papier- oder Pappstrukturen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung Ceramics made of preceramic paper or cardboard structures, process for their preparation and their use
Die Erfindung betrifft eine Keramik aus präkeramischen Papier- oder Pappstrukturen, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Keramik und ihre Verwendung.The invention relates to a ceramic of pre-ceramic paper or cardboard structures, a method for producing such ceramics and their use.
Poröse Keramiken werden in der Technik für zahlreiche Anwendungen eingesetzt, beispielsweise Wärmeisolationsstrukturen, Brennhilfsmittel, Porenbrennersubstrate sowie Brandsschutzstrukturen. Ein anderes Anwendungsgebiet liegt in dem Bereich der Katalysatorträger.Porous ceramics are used in the art for numerous applications, such as thermal insulation structures, kiln furniture, pore burner substrates and fire protection structures. Another field of application is in the field of catalyst supports.
Es ist bereits bekannt, Wellpappenkörper oder andere Papierstrukturen in einen Schlicker aus metallischen oder keramischen Pulvern zu tauchen, wodurch eine äußere Beschichtung erfolgt (H. Sieber, T. Fey, D. Schwarze, M. Weidner und M. Kresch; „Herstellung von porösen Keramiken aus Papierstrukturen", in „Das Keramikerjahrbuch 2002", Herausgeber: H. Reh, Göller Verlag, Baden- Baden/Deutschland, Seiten 47 - 54(2003)). Die entsprechend getauchten Papiere werden anschließend in Inertgas einer Pyrolyse unterworfen sowie einer nachfolgenden Temperaturbehandlung bei 14000C an der Luft. Bei dieser Verfahrensfüh- rung ergeben sich bereits hoch temperaturbeständige, zellulare Keramiken mit vergleichsweise geringem Gewicht. Nachteil des vorbekannten Verfahrens ist es, dass einerseits die vorzunehmende Beschichtung vergleichsweise aufwendig ist. Weiterhin ist im Inneren der Papierstruktur keine Beschichtung mit den reaktiven Substanzen möglich. Darüber hinaus ist eine Beschichtung nur bei Körpern möglich, die tauchbar sind. Dies schließt jedoch jede Art von Hohlkörpern aus, in welche der Schlicker nicht eindringen kann. Weiterhin ist bei einer Beschichtung von Feinstrukturen, beispielsweise einer Feinwelle in der Wellpappe, eine gleichmäßige Beschichtung der Oberfläche durch Eintauchen in den Schlicker nicht mehr gewährleistet.It is already known to dip corrugated board bodies or other paper structures into a slurry of metallic or ceramic powders to form an outer coating (Sieber, T. Fey, D. Schwarze, M. Weidner and M. Kresch; Ceramics from Paper Structures ", in" Das Keramikerjahrbuch 2002 ", publisher: H. Reh, Göller Verlag, Baden-Baden / Germany, pages 47-54 (2003)). The corresponding dipped papers are then subjected to pyrolysis in inert gas and a subsequent temperature treatment at 1400 0 C in the air. In this process tion are already high temperature resistant, cellular ceramics with relatively low weight. Disadvantage of the previously known method is that on the one hand, the coating to be made is relatively expensive. Furthermore, no coating with the reactive substances is possible inside the paper structure. In addition, a coating is only possible for bodies that are submersible. However, this excludes any type of hollow bodies, in which the slip can not penetrate. Furthermore, in a coating of fine structures, such as a fine wave in the corrugated board, a uniform coating of the surface by immersion in the slurry is no longer guaranteed.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Keramik aus präkeramischen Papier- oder Pappstrukturen in einer bestimmten, zuvor in einer Papierstruktur abgebildeten Form, an die Hand zu geben, mit der möglichst beliebige Körper hergestellt werden können.The object of the invention is to provide a ceramic of preceramic paper or cardboard structures in a specific shape previously imaged in a paper structure, with which any body can be produced.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Keramik mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention this object is achieved by a ceramic having the features of claim 1.
Demnach wird eine Keramik aus präkeramischem Papier- und Pappstrukturen in einer bestimmten, zuvor in einer Papierstruktur abgebildeten Form geschaffen, bei der die präkeramischen Papiere oder Pappen einen Gehalt an keramischen Füllstoffen zwischen 30 und 95 Massen % haben, wobei die keramischen Füllstoffe eine Partikelgröße < 30 μm aufweisen.Accordingly, a ceramic of preceramic paper and cardboard structures is created in a certain form, previously imaged in a paper structure, in which the preceramic papers or paperboards have a content of ceramic fillers between 30 and 95 mass%, the ceramic fillers having a particle size <30 have μm.
Gemäß der Erfindung werden also „gefüllte Papiere" bzw. „gefüllte Pappen" hergestellt, die zu einem Großteil mit keramischem Füllstoff angereichert sind.According to the invention, therefore, "filled papers" or "filled boards" are produced, which are enriched to a large extent with ceramic filler.
Vorteilhaft kann die Keramik in Form einer zuvor abgebildeten Papier- oder Pappstruktur als Verbundkeramik ausgebildet sein.Advantageously, the ceramic may be formed in the form of a previously illustrated paper or cardboard structure as a composite ceramic.
Füllstoffe, die in der Keramik verwendet werden, können aus einer Gruppe folgender Stoffe gewählt sein: Carbide, Nitride, Oxide, Boride und/oder Zeolithe. Besonders eigenen sich als Füllstoffe AI2O3, ZrO2, SiC, Si3N4, TiO2, B4C, TiC, TiB2 sowie Mischungen derselben und/oder Gläser wie Alumosilikate.Fillers used in ceramics may be selected from a group of the following: carbides, nitrides, oxides, borides and / or zeolites. Particularly suitable as fillers Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiC, Si 3 N 4 , TiO 2 , B 4 C, TiC, TiB 2 and mixtures thereof and / or glasses such as aluminosilicates.
Um in dem präkeramischen Papier bzw. in der präkeramischen Pappe die Retention der Füllstoffe zu erhöhen, also eine hohe Beladung des präkeramischen Papiers bzw. der präkeramischen Pappe mit den Füllstoffen zu ermöglichen, werden gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung geladenes Latex oder geladene Stärke in Kombination mit einem geladenen Polymer in die Mischung eingebunden. Der Anteil an Latex im präkeramischen Papier bzw. in der präkeramischen Pappe beträgt dabei zwischen 0,2 und 15 Massen %. Der Anteil an Polymer im präkeramischen Papier oder in der präkeramischen Pappe beträgt vorteilhaft zwischen 0,05 und 5 Massen %.In order to increase the retention of the fillers in the preceramic paper or in the preceramic cardboard, ie to enable a high loading of the preceramic paper or the preceramic paperboard with the fillers, according to a particularly advantageous embodiment of the invention, loaded latex or charged starch Combined with a charged polymer in the mixture. The proportion of latex in the preceramic paper or in the preceramic paperboard is between 0.2 and 15% by mass. The proportion of polymer in the preceramic paper or in the preceramic paperboard is advantageously between 0.05 and 5 mass%.
Als Verstärkungselemente können Keramikfasern zugegeben sein.As reinforcing elements ceramic fibers may be added.
Als Faserstoff können beliebige Zellstoffe, wie beispielsweise Sulfatzellstoffe, Sulfitzellstoffe, TMP und/oder CTMP eingesetzt werden. Die Dicke der präkeramischen Papierstruktur liegt vorteilhaft im Bereich von 50 bis 500 μm. Das Gewicht der präkeramischen Papierstruktur liegt im Bereich von 100 bis 500 g/m2.As pulp, any pulps, such as sulfate pulps, sulfite pulps, TMP and / or CTMP can be used. The thickness of the preceramic paper structure is advantageously in the range of 50 to 500 μm. The weight of the preceramic paper structure is in the range of 100 to 500 g / m 2 .
Es können auch präkeramische Pappstrukturen hergestellt werden, die vergleichsweise dickwandig sind und so beispielsweise bis ca. 50 mm stark sind.It is also possible to produce preceramic paperboard structures which are comparatively thick-walled and are, for example, up to about 50 mm thick.
Erfindungsgemäß wird die vorbeschriebene Keramik durch folgendes Verfahren hergestellt:According to the invention, the above-described ceramic is produced by the following method:
Mischung von Faserstoff und Füllstoff, Verarbeitung zu einem Papier bzw. zu einer Pappe,Mixture of pulp and filler, processing into a paper or a cardboard,
Aussetzen des hergestellten Papiers bzw. der hergestellten Pappe einer Pyrolyse bei Temperaturen bis 12000C und/oder Sintern bei Temperaturen zwischen 100O0C und 20000C.Exposure of the paper or paperboard produced to pyrolysis at temperatures up to 1200 ° C. and / or Sintering at temperatures between 100O 0 C and 2000 0 C.
Vorteilhaft wird das hergestellte Rohpapier bzw. die hergestellte Rohpappe vor dem Pyrolyseschritte einem Formschritt unterworfen, beispielsweise einem Riffeln oder einer Wellpappenherstellung.Advantageously, the prepared base paper or the produced raw board is subjected to a molding step before the pyrolysis steps, for example a corrugation or a corrugated board production.
Vorteilhaft können die Einzellagen von Papieren bzw. Pappen vergautscht werden, um dickere Schichten zu erhalten. Dabei können besonders vorteilhaft unterschiedlich aufgebaute keramische Papier- bzw. Papparten miteinander vergautscht werden. Hierdurch ist eine wechsellagige Keramik herstellbar. Das so hergestellte präkeramische Papier bzw. die so hergestellte präkeramische Pappe kann zusätzlich mittels etablierter Papierstreichtechnik mit keramischen Schlickern beschichtet werden. Ziel ist die Herstellung von Mehrschichtsystemen. Im grünen oder gesinterten Zustand des präkeramischen Papier bzw. der präkeramischen Pappe können Schichten mittels Sol-Gel-Technik aufgebracht werden.Advantageously, the individual layers of papers or paperboards can be gummed to obtain thicker layers. In this case, differently structured ceramic paper or paperboard can be particularly vergautscht together. As a result, a alternating-layer ceramic can be produced. The preceramic paper or the preceramic paperboard produced in this way can additionally be coated with ceramic slips by means of an established paper coating technique. The aim is the production of multi-layer systems. In the green or sintered state of the preceramic paper or the preceramic cardboard layers can be applied by means of sol-gel technique.
Das präkeramische Papier bzw. die präkeramische Pappe können mittels etablierter Papierformgebungstechniken bzw. Pappformgebungstechniken verarbeitet werden, um somit eine dünnwandige, gegebenenfalls komplex geformte Strukturkeramik herzustellen. Besonders vorteilhaft ist es, dass hier der Einsatz von Papierfügetechniken möglich ist.The preceramic paper or the preceramic paperboard can be processed by means of established papermaking techniques or paperboard forming techniques in order to produce a thin-walled, possibly complex-shaped structured ceramic. It is particularly advantageous that the use of paper joining techniques is possible here.
Vergleichsweise dickwandige Pappen lassen sich mit Hilfe von beispielsweise Mehrschichtvergautschung, Doppelsiebpressen oder Wickelpappenmaschinen herstellen.Comparatively thick-walled boards can be produced with the aid of, for example, multilayer embossing, twin-wire presses or card corrugators.
Diese Pappen lassen sich thermisch in plattenförmige Keramikprodukte umsetzen. Derartige großflächige Keramikplatten sind beispielsweise als Auskleidungselemente chemisch, mechanisch oder thermisch beanspruchter Leitungskonstruktionen von großem Interesse. Bei der thermischen Umsetzung erfolgt zunächst mittels Pyrolyse und Oxidation eine Umsetzung bzw. Entfernung des Zellstoffes und des Latex. Anschließend wird je nach Keramiksystem unter inerten Bedingungen oder an Luft gesintert.These boards can be thermally converted into plate-shaped ceramic products. Such large-area ceramic plates are for example as lining elements of chemically, mechanically or thermally stressed line constructions of great interest. In the thermal reaction, a reaction or removal of the pulp and the latex takes place first by means of pyrolysis and oxidation. Subsequently, depending on the ceramic system, it is sintered under inert conditions or in air.
Für die Pyrolyse und den Entbinderungsprozess sind Temperaturen bis ca. 12000C nötig, wobei die Pyrolyse unter inert-Bedingungen (z.B. Stickstoff-Atmosphäre) und der Entbinderungsprozess unter Luft bzw. Sauerstoff erfolgt. Dagegen sind für den Sinterprozess Temperaturen zwischen 1000°C und 20000C einzuhalten.For the pyrolysis and the debinding process temperatures up to about 1200 0 C are necessary, whereby the pyrolysis takes place under inert conditions (eg nitrogen atmosphere) and the debinding process under air or oxygen. In contrast, temperatures between 1000 ° C and 2000 0 C must be observed for the sintering process.
Je nach Ausgangsmischung können Dichte wie auch poröse Keramiken realisiert werden. Die Mikrostruktur der resultierenden Keramik dann dabei über den Zellstoff und damit nach entsprechender Pyrolyse die zurückbleibenden Hohlräume, den Füllstoffgehalt, die Partikelgrößenverteilung des Füllstoffes, den Verdichtungsgrad oder die Art bzw. den Anteil weiterer Additive, wie beispielsweise lange oder kurze Keramikfasern, Fasergewebe, Platelets, Whisker und/oder organische Fasern (als Platzhalter) des Papiers in einem weiteren Bereich eingestellt werden.Depending on the starting mixture, density as well as porous ceramics can be realized. The microstructure of the resulting ceramic then over the pulp and thus after appropriate pyrolysis the remaining voids, the filler content, the particle size distribution of the filler, the degree of compaction or the nature or proportion of other additives, such as long or short ceramic fibers, fiber fabrics, platelets, Whisker and / or organic fibers (as placeholders) of the paper can be set in a wider range.
Durch die entsprechende thermische Umsetzung von Papierstrukturen lassen sich komplex geformte dreidimensionale Keramikstrukturen realisieren.The corresponding thermal conversion of paper structures makes it possible to realize complex-shaped three-dimensional ceramic structures.
Vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen Keramik ergeben sich aus den Ansprüchen 20 bis 22. In der Gastrennung bzw. Flüssigfiltration lässt sich die erfindungsgemäße Keramik vorteilhaft einsetzen. Derartige keramische Membranen finden Anwendung in der Mikro-, Ultra- und Nanofiltration. Hier werden flache, großflächige Filterkonstruktionen angestrebt, welche mittels konservativer Verfahren, beispielsweise dem Extrudieren, nicht realisierbar sind. Der Vorteil des Einsatzes des vorgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass großflächige, dünne keramische Substrate herstellbar sind und durch papiertechnische Streichverfahren in Mehrschichtsystemen realisiert werden können. Die Dicke der keramischen Substrate liegt hier unter 500 μm bei Papieren, jedoch bis 50 mm bei Pappen. Ein weiterer erfindungsgemäßer Anwendungsbereich besteht in der Anwendung als Porenbrenner. Keramische Porenbrennersysteme können in einem neuen Temperaturbereich bis zu wesentlich höheren Temperaturen hin eingesetzt werden als metallische Systeme. Es werden hier ca. 20000C mit keramischen Systemen erreicht. Die Porengröße solcher Brennersysteme liegt im Bereich zwischen 2 und 6 mm. Neben Schaumstrukturen können ebenso Wellenstrukturen zum Einsatz kommen. Derartige Wellenstrukturen können effektiv mit papiertechnischer Formgebung erreicht werden.Advantageous uses of the ceramic according to the invention will become apparent from the claims 20 to 22. In the gas separation or liquid filtration, the ceramic according to the invention can be used advantageously. Such ceramic membranes are used in micro-, ultra- and nanofiltration. Here flat, large-scale filter designs are sought, which are not feasible by conservative methods, such as extrusion. The advantage of using the above-mentioned method according to the invention is that large-area, thin ceramic substrates can be produced and can be realized by means of paper-coating methods in multilayer systems. The thickness of the ceramic substrates is below 500 microns for papers, but up to 50 mm for paperboard. Another application according to the invention is the use as a pore burner. Ceramic pore burner systems can be used in a new temperature range up to much higher temperatures than metallic systems. It can be achieved here about 2000 0 C with ceramic systems. The pore size of such burner systems is in the range between 2 and 6 mm. In addition to foam structures, wave structures can also be used. Such wave structures can be effectively achieved with paper technical design.
Schließlich besteht eine erfindungsgemäße Verwendung der vorliegenden Erfindung im Bereich dünnwandiger und dichter Konstruktionskeramik. Dünnwandige bzw. dichte Keramikelemente sind beispielsweise als Bauelemente für keramische Wärmetauscher von großem Interesse.Finally, an inventive use of the present invention in the field of thin-walled and dense construction ceramics. Thin-walled or dense ceramic elements are of great interest, for example, as components for ceramic heat exchangers.
Durch die Verwendung geeigneter Verbindungsschichten lassen sich aus den erfindungsgemäßen präkeramischen Papieren oder Pappen auch Laminatkeramiken herstellen.By using suitable bonding layers, laminate ceramics can also be produced from the preceramic papers or boards according to the invention.
Hierbei wird in Keramik umwandelbares, vorteilhafterweise lagenförmig ausgebildetes Material durch die Verbindungsschichten verklebt/verbunden und bei einer anschließenden Temperaturbehandlung in Keramik umgewandelt, wodurch eine dauerhafte, feste und temperaturbeständige Verbindung zwischen den in Keramik umgewandelten Materialschichten und den ebenfalls in Keramik umgewandelten Verbindungsschichten erreicht wird.In this case, ceramics convertible, advantageously layered material is bonded / connected by the connecting layers and converted in a subsequent temperature treatment in ceramics, whereby a permanent, solid and temperature-resistant connection between the converted into ceramic material layers and also converted into ceramic connecting layers is achieved.
Laminatkörper aus Keramik sind dabei in der Technik durchaus etabliert, jedoch erfordert deren Herstellung mitunter großen technischen Aufwand. So werden Techniken wie Heißpressen schlickerinfiltrierter und imprägnierter Faservorformen in der Herstellung keramischer Verbundwerkstoffe verwendet. Jedoch sind solche Verfahren meist durch die Verwendung eines KalWHeißpressschrittes in der Geometrie der zu erstellenden Bauteile stark eingeschränkt, hier können nur einfache Geometrien wie Platten realisiert werden. Ein innovativer Schritt für die Erstellung von Bauteilen mit komplizierter Form stellt die Anwendung von Rapid-Prototyping-Verfahren dar. Durch solche Verfahren können technische Bauteile formenlos erstellt werden. Vor allem das Laminated Object Manufacturing (LOM) Verfahren eignet sich hierfür, da hiermit vergleichsweise große Bauteile erstellt werden können. Als Ausgangsmaterialien werden hierbei beispielsweise Papierbahnen verwendet, welche maschinell durch Einwirkung von Temperatur und Druck laminiert und anschließend zurechtgeschnitten werden. Durch Temperatur und Druck wird hierbei der an der Unterseite der Papierlagen angebrachte Kleber kurzzeitig aufgeschmolzen und stellt nach der Erstarrung eine dauerhafte Verbindung der Papierlagen dar. Mit einer Schneideinrichtung wird der Bauteilumriß in jede Materiallage eingeschnitten, auf diese Weise wird das Bauteil schichtweise additiv generiert.Laminated ceramic bodies are well established in the art, but their production sometimes requires great technical effort. Thus, techniques such as hot pressing of slip infiltrated and impregnated fiber preforms are used in the manufacture of ceramic composites. However, such methods are mostly limited by the use of a KalWHeißpressschrittes in the geometry of the components to be created, here only simple geometries such as plates can be realized. An innovative step for the creation of components with a complicated shape is the application of rapid prototyping methods. Through such methods, technical components can be created without a mold. Above all, the Laminated Object Manufacturing (LOM) method is suitable for this because comparatively large components can be created. As starting materials in this case, for example, paper webs are used, which are mechanically laminated by the action of temperature and pressure and then cut to size. By means of temperature and pressure, the adhesive applied to the underside of the paper layers is briefly melted and, after solidification, forms a permanent bond between the paper layers. With a cutting device, the component outline is cut into each material layer, in this way the component is generated additively in layers.
Wird als Ausgangsmaterial des LOM-Verfahrens ein keramisierbares, ebenes Substrat, wie z. B. keramische Folien oder präkeramische Papiere oder Pappen, verwendet, so können auf diesem Wege keramische Bauteile sehr einfach hergestellt werden. Da dieser Prozess ohne die Verwendung eines formgebenden Preß- oder Gießwerkzeugs („Form") auskommt, können beliebige, komplizierte Bauteile schnell und kostengünstig hergestellt werden.Is used as the starting material of the LOM process, a ceramizable, planar substrate, such. As ceramic films or preceramic papers or cardboard used, so ceramic components can be made very easily in this way. Since this process does not require the use of a molding or molding tool ("mold"), any complicated components can be made quickly and inexpensively.
In den Verbindungsschichten der vorliegenden Erfindung werden polymerbasierte Klebverbindungen für schichtförmig aufgebaute Keramikbauteile (Laminatkeramiken) verwendet. Da thermoplastische/duroplastische Klebstoffe bei hohen Temperaturen (> 800 0C), wie sie für die Konsolidierung eines keramischen Formkörpers notwendig sind, thermisch zersetzt werden, müssen Klebstoffe verwendet werden, welche dergestalt zusammengesetzt sind, dass sie bei hohen Temperaturen einen genügend hohen Rückstand vorweisen.In the tie layers of the present invention, polymer-based adhesive bonds are used for layered ceramic components (laminate ceramics). Since thermoplastic / thermosetting adhesives at high temperatures (> 800 0 C), as they are necessary for the consolidation of a ceramic molding, thermally decomposed, adhesives must be used, which are assembled so that they have a high enough residue at high temperatures ,
Deshalb besteht die erfindungsgemäße Verbindungsschicht anteilig aus einem bei Raumtemperatur festen pulverförmigem Polymer, welches durch Einwirkung von Wärme erweicht und nach beendeter Temperatureinwirkung wieder erstarrt. Eben- so können Silikon- oder Phenolharze, welche bis zur Vernetzungstemperatur ein thermoplastisches Verhalten zeigen, verwendet werden.Therefore, the bonding layer according to the invention consists proportionately of a powdery polymer solid at room temperature, which softens by the action of heat and solidifies again after the end of the temperature. Just- Thus, silicone or phenolic resins, which exhibit a thermoplastic behavior up to the crosslinking temperature, can be used.
Die keramische Ausbeute nach einer Temperaturbehandlung wird durch Einbringung von Füllstoffen eingestellt. Hiernach wird das Ausgangspolymer mit Füllerpartikeln, vorteilhaft mit Korngrößen kleiner 50 μm, homogen angereichert.The ceramic yield after a temperature treatment is adjusted by introducing fillers. Thereafter, the starting polymer is homogeneously enriched with filler particles, advantageously with particle sizes of less than 50 μm.
Vorteilhafterweise sind die verwendeten Füllerpartikel keramisierbare Füllerpartikel und die Verbindungsschicht damit ebenfalls keramisierbar.Advantageously, the filler particles used are ceramizable filler particles and thus the connecting layer can also be ceramized.
Der Anteil der eingebrachten Füllerpartikel kann dabei vorteilhaft bis zu 90 Masse- %, bezogen auf die Trockenmasse des verwendeten Polymers, betragen.The proportion of the introduced filler particles can advantageously be up to 90% by mass, based on the dry mass of the polymer used.
Die Anwendung der trockenen Verbindungsschichten mit keramischer Ausbeute ermöglicht es, durch kurzzeitiges Erweichen und Erstarren keramische Oberflächen zu verbinden.The use of the dry bonding layers with ceramic yield makes it possible to connect ceramic surfaces by briefly softening and solidifying.
Damit stehen keramisierbare Verbindungsschichten bereit, welche nach einem Auftrageschritt eine dauerhafte Verbindung mit den entsprechenden Substratmaterialien eingehen und mit denen durch die Einwirkung von Temperatur mehrere Substratlagen verbunden werden können. Bezeichnete Verbindungsschichten weisen nach einer Hochtemperaturbehandlung eine keramische Ausbeute auf, welche durch die Menge der zugegebenen keramischen Füllstoffe beeinflusst werden kann.Thus, there are ceramizable bonding layers which, after a deposition step, form a permanent bond with the corresponding substrate materials and with which a plurality of substrate layers can be bonded by the action of temperature. Said compound layers have a ceramic yield after a high-temperature treatment, which can be influenced by the amount of the ceramic fillers added.
Mit der erfindungsgemäßen Klebschicht beschichtete Lagenmaterialien können dann unter anderem, jedoch nicht nur, mit dem LOM-Verfahren zum Zwecke der Bauteilherstellung laminiert werden. Es ergeben sich Bauteile mit Lagenstruktur, welche schematisch in Bild 1 dargestellt sind. Durch entsprechende Wahl der Zusammensetzung, Dicke und Porosität von Substrat- und Klebeschicht können unter anderem auch gradierte Strukturen (functionally graded materials, FGM) erhalten werden. Die erfindungsgemäße Klebeverbindung kann zudem ein breites Einsatzgebiet in der keramischen Technologie finden, z. B. für die Verbindung oder Fixierung von Katalysatorteilen, Russpartikelfiltern oder als Fixierhilfe für Ofenauskleidungen. Die vorliegende Erfindung erlaubt zudem bei Wahl entsprechender Ausgangsmaterialien einen Einsatz in der Brennstoffzellentechnologie für die Bereitstellung von Elektrolytschichten. Ein weiteres Einsatzgebiet der Erfindung ist die Aufbringung als Abrasions- oder Oxidationsschutzschicht auf entsprechend zu schützende, nicht zwingend flächenhafte Substrate.Sheet materials coated with the adhesive layer of the invention may then be laminated, inter alia, but not limited to, by the LOM process for the purpose of component fabrication. This results in components with layer structure, which are shown schematically in Figure 1. By appropriate choice of the composition, thickness and porosity of substrate and adhesive layer, among other things, graded structures (functionally graded materials, FGM) can be obtained. The adhesive bond according to the invention can also find a wide field of application in ceramic technology, for. B. for the connection or fixation of catalyst parts, soot particle filters or as a fixing aid for furnace linings. The present invention also allows for the choice of appropriate starting materials for use in fuel cell technology for the provision of electrolyte layers. Another field of application of the invention is the application as an abrasion or oxidation protection layer to correspondingly protected, not necessarily planar substrates.
Vorteilhafterweise werden als Ausgangsmaterialien thermoplastische Polymere wie Polyacrylate, Polyurethane, Polyethylene und deren Copolymere verwendet. Das verwendete Polymer kann dabei vor der Aufbringung auf das entsprechende Substrat als Dispersion oder Lösung in einem flüssigen Medium vorliegen. Zudem können Mischungen vorgenannter Polymere verwendet werden.Advantageously, the starting materials used are thermoplastic polymers, such as polyacrylates, polyurethanes, polyethylenes and copolymers thereof. The polymer used can be present before application to the corresponding substrate as a dispersion or solution in a liquid medium. In addition, mixtures of the aforementioned polymers can be used.
Vorteilhafterweise sind die keramisierbaren Verbindungsschichten in ihrer stofflichen Zusammensetzung auf die Keramik der zu verbindenden Lagen abgestimmt.Advantageously, the ceramicizable bonding layers are matched in their material composition to the ceramic of the layers to be joined.
Die Erfindung erlaubt es, einen festen, dauerhaften Zusammenhalt zwischen einzelnen keramisierten Schichten herzustellen. Die Erfindung erlaubt zudem, durch entsprechende Wahl der Zusammensetzung des Füllmaterials die Eigenschaften der Füllschicht an die Eigenschaften des Materials der zu verklebenden Keramiklagen anzupassen.The invention makes it possible to produce a firm, permanent cohesion between individual ceramized layers. The invention also makes it possible to adapt the properties of the filling layer to the properties of the material of the ceramic layers to be bonded by appropriate choice of the composition of the filling material.
Die so erstellten Laminate werden dann durch eine Temperaturbehandlung in Keramik umgewandelt, wobei sowohl die Materiallagen als auch die durch die Erfindung bereitgestellten Zwischenschichten in Keramik umgewandelt werden.The laminates so produced are then converted into ceramic by a thermal treatment, with both the layers of material and the intermediate layers provided by the invention being converted into ceramics.
Zudem können die Verbindungsschichten technologisch leicht auf flächenhafte Precursoren aufgebracht werden kann, welche dann laminiert werden können.In addition, the bonding layers can be easily applied to planar precursors, which can then be laminated.
Als Füllerpartikel können hierbei vorzugsweise Metalle/Halbmetalle der II. bis IV. Hauptgruppe, der Nebengruppen inklusive Lanthaniden und deren Legierungen, sowie deren kristalline und amorphe Verbindungen mit Nichtmetallen der zweiten Periode (exklusive Fluor und Neon) des Periodensystems der Elemente eingesetzt werden.As filler particles here preferably metals / semimetals of II. To IV. Main group, the subgroups including lanthanides and their alloys, and their crystalline and amorphous compounds are used with non-metals of the second period (excluding fluorine and neon) of the Periodic Table of the Elements.
Ebenso sind als Füllerpartikel Mischungen und Mischverbindungen dieser Stoffe wie etwa Aluminosilikate, Gläser, und dgl. verwendbar,Also usable as filler particles are mixtures and mixed compounds of these substances, such as aluminosilicates, glasses, and the like,
Die Füllerpartikel der Verbindungsschicht kann dabei auf die Art der zu erstellenden Keramik abgestimmt werden, im Falle oxidischer Keramik können oxidische, im Falle karbidischer Keramiken können karbidische Füllpartikel verwendet werden.The filler particles of the bonding layer can be matched to the type of ceramic to be created, in the case of oxidic ceramic oxide, in the case of carbide ceramics carbide filler particles can be used.
Zudem können beim Anrühren der die Verbindungsschicht bildenden Klebemasse Prozesshilfsmittel wie Dispergatoren und Entschäumer zugegeben werden, vorteilhaft im Bereich von jeweils 0 bis 2 Masse-%.In addition, when mixing the adhesive layer forming the bonding layer, process aids such as dispersants and defoamers may be added, advantageously in the range from 0 to 2% by weight in each case.
Die Verbindungsschicht kann mit allen in der Beschichtungstechnik verwendeten Technologien auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht werden kann, wie z. B. Siebdruck, Tampondruck oder Versprühen. Es können beispielsweise Papierbahnen mittels Streichen beschichtet werden, Technologien wie das Aufstreuen von Pulvern und anschließendem Anschmelzen können zudem verwendet werden. Die erzielten Schichtdicken liegen dabei vorzugsweise im Bereich von 1 bis 500 μm.The bonding layer can be applied to the substrate to be coated with all technologies used in the coating technology, such. As screen printing, pad printing or spraying. For example, paper webs can be coated by brushing, technologies such as powder spreading and subsequent fusing can also be used. The achieved layer thicknesses are preferably in the range of 1 to 500 microns.
Nach der Beschichtung des Substrats mit der Klebmasse können Substrate laminiert werden, wobei die Klebmasse kurzzeitig über die Glastransformationstemperatur des Polymers bzw. der Klebemasse erwärmt wird und die Substrate druck- oder drucklos miteinander gefügt werden, sodass die Oberflächen der Materiallagen in Kontakt miteinander treten können. Durch das Erstarren der Klebemasse bei der Abkühlung werden die Substratschichten dauerhaft verbunden. Es ergibt sich ein Laminat, welches in alternierender Abfolge Materialschicht und Verbindungsschicht aufweist. Ein solches Laminat wird durch mindestens zwei Materialschichten sowie mindestens eine Verbindungsschicht charakterisiert.After the substrate has been coated with the adhesive, substrates can be laminated, the adhesive being heated briefly above the glass transition temperature of the polymer or the adhesive and the substrates being joined together without pressure or pressure, so that the surfaces of the material layers can come into contact with one another. By solidification of the adhesive during cooling, the substrate layers are permanently connected. The result is a laminate which has an alternating sequence of material layer and connecting layer. Such a laminate is characterized by at least two layers of material and at least one bonding layer.
Bei einer anschließenden Temperaturbehandlung wird die Verbindungsschicht thermisch behandelt, wobei die Temperaturbehandlung solange erfolgt, bis das verwendete Polymer keine Massenänderung, bestimmbar durch thermogravimetri- sche Analysen, mehr erfährt, wobei je nach Polymer und Atmosphäre Polymerrückstände im Bereich von 0 bis 75 Masse-% vorliegen können.In a subsequent temperature treatment, the bonding layer is thermally treated, wherein the temperature treatment is carried out until the polymer used no change in mass, determined by thermogravimetric analysis, learns more, depending on the polymer and atmosphere polymer residues in the range of 0 to 75% by mass can.
Das Basispolymer wird entweder komplett entfernt, oder im Falle einer Temperaturbehandlung unter Inertgasatmosphäre, in einen Kohlenstofffilm umgewandelt. Bei Verwendung von Polysiloxanen als Basispolymer werden entsprechend Si-O-C gebildet. Bei Verwendung von Polysilazanen als Basispolymer wird entsprechend eine Si-O-N-Phase gebildet. Dies geschieht vorteilhaft in Temperaturbereichen von 200 - 1400 0C.The base polymer is either completely removed or, in the case of a temperature treatment under an inert gas atmosphere, converted into a carbon film. When using polysiloxanes as base polymer Si-OC are formed accordingly. When using polysilazanes as the base polymer, a Si-ON phase is formed accordingly. This is advantageous in temperature ranges of 200 - 1400 0 C.
Durch eine weitere Temperaturbehandlung wird aus dem Kleberrückstand eine keramische Zwischenschicht gebildet. Dabei finden Oberflächenreaktionen zwischen dem Pyrolyserückstand, den Füllerpartikeln sowie den Substratoberflächen und Kombinationen derselben statt. Vorteilhaft findet diese Temperaturbehandlung in Temperaturbereichen statt, in welchen die eingesetzten Füllerpartikel eine erhöhte Oberflächenreaktivität aufweisen. Typischerweise geschieht dies in Temperaturbereichen zwischen 1000 und 2000 0C.By a further temperature treatment, a ceramic intermediate layer is formed from the adhesive residue. Surface reactions take place between the pyrolysis residue, the filler particles and the substrate surfaces and combinations thereof. Advantageously, this temperature treatment takes place in temperature ranges in which the filler particles used have an increased surface reactivity. Typically, this occurs in temperature ranges between 1000 and 2000 0 C.
Vorteilhafterweise können beide Temperaturbehandlungen in einem Schritt durchgeführt werden.Advantageously, both temperature treatments can be carried out in one step.
Die Erfindung ist zudem dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Verbindungsschicht durch vorangegangene Temperaturbehandlungen verändert werden kann. Typische Grenzschichtdicken liegen im Bereich von 0,5 μm bis 200 μm. Während die beschriebenen Verbindungsschichten vorteilhafterweise zur Verbindung der erfindungsgemäßen präkeramischen Papiere oder Pappen verwendet wird, ist es für den Fachmann aber dennoch offensichtlich, dass diese Verbindungsschichten zur Verbindung von beliebigem keramisierbarem Material verwendet werden kann.The invention is further characterized in that the thickness of the bonding layer can be changed by previous temperature treatments. Typical boundary layer thicknesses are in the range of 0.5 μm to 200 μm. While the bonding layers described are advantageously used to bond the preceramic papers or boards of the invention, it will be apparent to those skilled in the art that these bonding layers can be used to bond any ceramizable material.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen.Further details and features of the invention will become apparent from the following embodiments.
Ausführungsbeispiel 1 :Embodiment 1
Zur Herstellung eines Aluminiumoxidpapiers werden als Ausgangskomponenten zunächst 15 Massen % Eukalyptussulfatzellstoff bezogen auf die Blattmasse eingesetzt. Es werden 83 Massen % bezogen auf die Blattmasse Aluminiumoxidpulver mit einem mittleren Korngrößendurchmesser (D50) von 0,8 μm zugegeben. Weiterhin wird anionischer Latex zu 2 Massen % bezogen auf die Blattmasse zugemischt, sowie 0,7 Massen % bezogen auf den Füllstoff eines kationischen Polymers (Katio- fast VFH).To prepare an aluminum oxide paper, the starting components used are firstly 15% by mass of eucalyptus sulphate pulp, based on the sheet material. 83% by mass, based on the leaf mass, of aluminum oxide powder having an average particle size diameter (D50) of 0.8 μm are added. Furthermore, anionic latex is admixed to 2% by mass, based on the leaf mass, and 0.7% by mass, based on the filler of a cationic polymer (Katio- fast VFH).
Aus dieser Mischung wird ein kreisrundes Laborblatt mit einem Durchmesser von 20 cm und einem Flächengewicht von 380 g/m2 hergestellt.From this mixture, a circular laboratory sheet with a diameter of 20 cm and a basis weight of 380 g / m 2 is produced.
Im Versuch wurden 360 g Zellstoffsuspension (0,5 %-ig) mit 7 g Katiofast (1 %ig) versetzt. Weiterhin wurden 19,92 g Aluminiumoxidslurry (50 %-ig) zugegeben. Schließlich wurden 6 g Latexemulsion (4 %-ig) hinzugefügt. Aus dieser Mischung wurde ein Blatt gebildet, das anschließend getrocknet wurde.In the experiment, 360 g of pulp suspension (0.5% strength) were admixed with 7 g of Katiofast (1% strength). Further, 19.92 g of alumina slurry (50%) was added. Finally, 6 g latex emulsion (4%) was added. From this mixture, a leaf was formed, which was then dried.
Der hierdurch entstandene Grünkörper ist in Figur 1 im Schnitt dargestellt. Diese Struktur wurde dann gesintert. Nach der Sinterung ergibt sich das in Figur 2 dargestellte Gefüge.The resulting green body is shown in Figure 1 in section. This structure was then sintered. After sintering, the structure shown in FIG. 2 results.
Varianten zum Ausführungsbeispiel 1 : In einer Variante des vorgenannte Ausführungsbeispiels wird ein Aluminiumoxidpulver mit einer mittleren Korngröße (D50) von 3,9 μm zugegeben. Zusätzlich wird eine Beschichtung aus einem Aluminiumoxidpulver-Latex-Gemisch mit einem mittleren Korndurchmesser (D50) von 0,8 μm vorgesehen.Variants for embodiment 1: In a variant of the aforementioned embodiment, an aluminum oxide powder having an average particle size (D50) of 3.9 microns is added. In addition, a coating of an alumina powder-latex mixture with an average particle diameter (D50) of 0.8 microns is provided.
Eine entsprechende Schnittaufnahme durch den hier gebildeten Grünkörper ergibt sich aus der Figur 3.A corresponding sectional view through the green body formed here results from FIG. 3.
Variante 2 zum Ausführungsbeispiel 1 :Variant 2 for the embodiment 1:
Ein weitere Variante der Mischung ergibt sich dadurch, dass hier ein bimodales A- luminiumoxidpulvergemisch eingesetzt wurde, wobei einerseits eine mittlere Korngröße (D50) von 0,8 μm und zum anderen eine mittlere Korngröße (D50) in der Größenordnung von 3,9 μm eingestellt war. Der entsprechende Grünkörper ist in Figur 4 gezeigt.A further variant of the mixture results from the fact that a bimodal aluminum oxide powder mixture was used here, wherein on the one hand an average particle size (D50) of 0.8 .mu.m and on the other hand an average particle size (D50) of the order of 3.9 .mu.m was. The corresponding green body is shown in FIG.
Ausführungsbeispiel 2:Embodiment 2:
Zur Herstellung eines Siliciumcarbid-gefüllten Papiers sind bezogen auf die Blattmasse 20 Massen % eines Eukalyptussulfatzellstoffs mit 77 Massen % Silicumcar- bidpulver mit einer mittleren Korngröße (D50) von 4,5 μm vermischt. Es wird anionisches Latex zu 3 Massen % bezogen auf die Blattmasse zugemischt. Bezogen auf den Füllstoff werden nun 0,9 Massen % eines kationischen Polymers (Katiofast VFH) zugegeben.To produce a silicon carbide-filled paper, based on the leaf mass, 20% by mass of a eucalyptus sulfate pulp having 77% by mass of silicon carbide powder having an average particle size (D50) of 4.5 μm are mixed. It is mixed anionic latex to 3 mass% based on the leaf mass. Based on the filler, 0.9 mass% of a cationic polymer (Katiofast VFH) is now added.
Aus dieser Mischung wird ein kreisrundes Laborblatt mit einem Durchmesser von 20 cm und einem Flächengewicht von 320 g/m2 hergestellt.From this mixture, a circular laboratory sheet is produced with a diameter of 20 cm and a basis weight of 320 g / m 2 .
Im Versuch wurden in diesem Ausführungsbeispiel 400 g einer 0,5 %-igen Zellstoffsuspension mit 7 g 1 %-igem Katiofast versetzt. Es wurde 7,7 g Siliciumcarbidpul- ver zugegeben und 7,5 g 4 %-ige Latexemulsion. Aus der Mischung wurde ein Blatt gebildet und das Blatt wurde getrocknet. Der zugehörige Grünkörper ergibt sich im Schnitt aus der Figur 5. Nach der entsprechenden Pyrolyse ergibt sich das Schnittbild entsprechend der Figur 6. Anschließend wird durch weitere Wärmbehandlung eine Silicierung durchgeführt. Nach der Silicierung ergibt sich das Schnittbild entsprechend der Figur 7.In the experiment, 400 g of a 0.5% pulp suspension with 7 g of 1% Katiofast were added in this embodiment. 7.7 g of silicon carbide powder were added and 7.5 g of 4% latex emulsion. The mixture became a leaf formed and the sheet was dried. The corresponding green body is shown in section in FIG. 5. After the corresponding pyrolysis, the sectional image corresponding to FIG. 6 results. Subsequently, a siliconization is carried out by further heat treatment. After the siliconization, the sectional image corresponding to FIG. 7 results.
Fig. 8 zeigt eine nach dem LOM-Verfahren hergestellte Laminatkeramik 1 aus Substratschichten 3 und Verbindungsschichten 2. Durch das LOM-Verfahren ist es möglich, Keramikbauteile in nahezu beliebiger dreidimensionaler Form zu schaffen.8 shows a laminate ceramic 1 produced by the LOM method from substrate layers 3 and connecting layers 2. The LOM method makes it possible to create ceramic components in virtually any three-dimensional shape.
Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch eine solche Laminatkeramik mit Substratschichten 3 und Verbindungsschichten 2.FIG. 9 shows a section through such a laminate ceramic with substrate layers 3 and connecting layers 2.
Die folgenden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verbindungsschichten und der erfindungsgemäßen Laminatkeramiken zeigen eine beispielhafte Durchführung der Erfindung.The following exemplary embodiments of the bonding layers according to the invention and the laminate ceramics according to the invention show an exemplary implementation of the invention.
Ausführungsbeispiel 3:Embodiment 3
100 g eines heißsiegelfähigen, in wäßriger Dispersion vorliegenden Kaschierklebstoffes auf Polyacrylatbasis werden mit 40 ml destilliertem Wasser verdünnt, 32 g eines AI2O3-Pulvers (d50 = 0,8 μm), 2 g eines Dispergators sowie 1 g eines Entschäumers werden untergerührt. Die Masse wird in einem PE-Gefäß mit Mahlkugeln für 24 h homogenisiert und anschließend evakuiert. Die Masse wird durch Bestreichen einer Seite eines präkeramischen Papiers in einer Nassfilmstärke von 100 μm aufgebracht und an Luft getrocknet. Der aufgebrachte Klebefilm erfährt dabei eine Trockenschwindung von 60 %. Nach dem Trocknen können mehrere Papierlagen bei 180 0C maschinell laminiert werden. Die organischen Komponenten der Laminate werden im Temperaturbereich von 350 - 800 0C an Luft ausgebrannt, der Formkörper wird anschliessend bei 1600 CC für 2 h an Luft gesintert. Nach diesem Prozess ergeben sich Keramikbauteile, deren Mikrostruktur beispiel- haft in Fig. 9 dargestellt ist. Nach der Temperaturbehandlung hat die Klebmasse eine Keramikschicht mit einer Dicke von etwa 10 μm ergeben und verbindet die Materiallagen dauerhaft.100 g of a heat sealable, present in aqueous dispersion Kaschierklebstoffes polyacrylate are diluted with 40 ml of distilled water, 32 g of an Al 2 O 3 powder (d 50 = 0.8 microns), 2 g of a dispersant and 1 g of a defoamer are stirred , The mass is homogenized in a PE vessel with grinding balls for 24 h and then evacuated. The mass is applied by brushing one side of a preceramic paper in a wet film thickness of 100 microns and dried in air. The applied adhesive film experiences a dry shrinkage of 60%. After drying, several layers of paper can be machine laminated at 180 ° C. The organic components of the laminates are burned out in the temperature range from 350 to 800 ° C. in air, the shaped body is then sintered at 1600 ° C. for 2 hours in air. This process results in ceramic components whose microstructure Adhesion is shown in Fig. 9. After the temperature treatment, the adhesive has yielded a ceramic layer with a thickness of about 10 μm and permanently bonds the material layers.
Ausführungsbeispiel 4:Embodiment 4
10Og eines Polymethylsilseqiuoxanes, 20g eines Novolak-Phenolharzes sowie 10 g einer pyrogenen Kieselsäure werden trocken vermischt und in einem PE-Gefäß mit Mahlkugeln für 24 h homogenisert. Das Pulvergemisch wird dann auf eine Oberfläche präkeramischer Papierlagen aufgestreut und bei 90 0C für 15 min angeschmolzen. Mehrere Papierlagen können bei 140 °C maschinell laminiert werden. Nach einer Pyrolyse unter Stickstoffatmosphäre bei 800 0C und anschliessender Flüs- sigphasensilizierung bei 1500 °C unter Vakuum werden Bauteile erhalten.10Og of a Polymethylsilseqiuoxanes, 20g of a novolak phenolic resin and 10 g of a fumed silica are dry mixed and homogenized in a PE vessel with grinding balls for 24 h. The powder mixture is then sprinkled onto a surface of preceramic paper layers and fused at 90 ° C. for 15 minutes. Multiple paper layers can be machine laminated at 140 ° C. After pyrolysis under nitrogen atmosphere at 800 0 C and subsequent liquid-sigphasensilizierung at 1500 ° C under vacuum components are obtained.
Eine mögliche Pappstruktur ist Wellpappe. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich hier auch Wellpappen mit kleinen Wellen realisieren.One possible cardboard structure is corrugated cardboard. As a result of the method according to the invention, it is also possible here to realize corrugated cardboard with small waves.
Durch Auswahl entsprechender Füllstoffe sowie entsprechender Anwendung von Pyrolyse- und Sinterschritten können Mikrostruktur und Eigenschaften gezielt eingestellt werden.By selecting appropriate fillers and appropriate application of pyrolysis and sintering steps, microstructure and properties can be adjusted specifically.
Zusätzlich kann eine anschließende Infiltration mit Gläsern, Metall- oder Polymerschmelzen in den Keramik-Compositkörper angewandt werden.In addition, subsequent infiltration with glasses, metal or polymer melts can be applied to the ceramic composite body.
Das erfindungsgemäß vorgestellte Papier-Füllstoff-System ermöglicht die Übertragung auf Rapid-Prototyping-Verfahren.The inventively presented paper-filler system allows the transfer to rapid prototyping process.
Die Papiere lassen sich auch durch das sogenannte Laminated Object Manufactu- ring (LOM) zu Laminaten verarbeiten.The papers can also be processed into laminates by so-called Laminated Object Manufacturing (LOM).
Die lineare Schwindung des Papiers beträgt je nach Art des Füllstoffs üblicherweise zwischen 10 und 20 %. Die Variation der Füllerbeladung des Papiers führt zur ex- pliziten Einstellbarkeit prozessbestimmender Materialparameter, wie beispielsweise der Schneidbarkeit, der Form oder der Strukturgradienten. Hierdurch lassen sich die Eigenschaften der aus dem präkeramischen Papier bzw. aus der präkeramischen Pappe hergestellten Keramik in einem großen Bereich variieren. The linear shrinkage of the paper is usually between 10 and 20% depending on the type of filler. The variation of the filler load of the paper leads to the ex- plicit adjustability of process-determining material parameters, such as cuttability, shape or structure gradients. As a result, the properties of the ceramics produced from the preceramic paper or from the preceramic paperboard can be varied within a wide range.

Claims

Patentansprüche claims
1. Keramik aus präkeramischen Papier- oder Pappstrukturen in einer bestimmten, zuvor in einer Papierstruktur abgebildeten Form,1. Ceramic of preceramic paper or cardboard structures in a specific shape, previously shown in a paper structure,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die präkeramischen Papiere oder Pappen einen Gehalt an keramischen Füllstoffen zwischen 30 und 95 Massen % haben, wobei die keramischen Füllstoffe eine Partikelgröße < 30 μm aufweisen.that the preceramic papers or boards have a content of ceramic fillers between 30 and 95 mass%, wherein the ceramic fillers have a particle size <30 microns.
2. Keramik nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie in Form einer zuvor abgebildeten Papier- oder Pappstruktur als Verbundkeramik ausgebildet ist. 2. Ceramic according to claim 1, characterized in that it is designed in the form of a previously illustrated paper or cardboard structure as a composite ceramic.
3. Keramik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe ausgewählt sind aus einer Gruppe folgender Stoffe: Carbide, Nitride, Oxide, Boride und/oder Zeolithe.3. Ceramic according to claim 1 or 2, characterized in that the fillers are selected from a group of the following substances: carbides, nitrides, oxides, borides and / or zeolites.
4. Keramik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoffe AI2O3, ZrO2, SiC, Si3N4, TiO2, B4C, TiC, TiB2 und/oder Mischungen derselben und/oder Gläser wie Alumosilikate eingesetzt sind.4. ceramic according to claim 3, characterized in that as fillers Al2O3, ZrO 2 , SiC, Si 3 N 4 , TiO 2 , B 4 C, TiC, TiB 2 and / or mixtures thereof and / or glasses are used as aluminosilicates.
5. Keramik nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im präkeramischen Papier oder in der präkeramischen Pappe zur Retention der Füllstoffe geladenes Latex oder geladene Stärke in Kombination mit einem geladenen Polymer enthalten sind.5. Ceramic according to one of the preceding claims, characterized in that in the preceramic paper or in the preceramic cardboard for the retention of the fillers latex loaded or charged starch are contained in combination with a charged polymer.
6. Keramik nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Latex im präkeramischem Papier oder in der präkeramischen Pappe zwischen 0,2 und 15 Massen % liegt.6. Ceramic according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of latex in the preceramic paper or in the preceramic cardboard is between 0.2 and 15% by mass.
7. Keramik nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Polymer im präkeramischem Papier oder in der präkeramischen Pappe zwischen 0,05 und 5 Massen% liegt.7. Ceramic according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of polymer in the preceramic paper or in the preceramic cardboard is between 0.05 and 5% by mass.
8. Keramik nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lange oder kurze Keramikfasern, Fasergewebe, Platelets und/oder Whisker als Verstärkungselemente zugegeben sind.8. Ceramic according to one of the preceding claims, characterized in that long or short ceramic fibers, fiber fabrics, platelets and / or whiskers are added as reinforcing elements.
9. Keramik nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Faserstoffe Suifatzellstoff, Sulfitzellstoff, TMP und/oder CTMP eingesetzt sind.9. Ceramic according to one of the preceding claims, characterized in that are used as fibrous Suifatzellstoff, sulfite pulp, TMP and / or CTMP.
10. Keramik nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der präkeramischen Papier-/ oder Pappstruktur im Bereich von 50 bis 500 μm liegt. 10. Ceramic according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the preceramic paper and / or cardboard structure is in the range of 50 to 500 microns.
11. Keramik nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht der präkeramischen Papier-/ oder Pappstruktur im Bereich von 100 bis 500 g/m2 liegt.11. Ceramic according to one of the preceding claims, characterized in that the weight of the preceramic paper and / or cardboard structure is in the range of 100 to 500 g / m 2 .
12. Keramik nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik mit Gläsern, Metall- oder Polymerschmelzen infiltriert ist.12. Ceramic according to one of the preceding claims, characterized in that the ceramic is infiltrated with glasses, metal or polymer melts.
13. Keramik nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch13. Ceramic according to one of the preceding claims, characterized by
Verbindungsschichten auf der Basis von entweder bei Raumtemperatur festen, thermoplastischen Polymeren oder Silikon-/Phenolharzen unterhalb ihrer Vernetzungstemperatur.Tie layers based on either room temperature solid thermoplastic polymers or silicone / phenolic resins below their cure temperature.
14. Keramik nach Anspruch 13, wobei die Polymere Polyacrylate, Polyurethane,14. The ceramic of claim 13, wherein the polymers include polyacrylates, polyurethanes,
Polyolefine, und deren Copolymere umfassen.Polyolefins, and their copolymers include.
15. Keramik nach Anspruch 13, wobei die Verbindungsschicht Füllerpartikel enthält, deren Gehalt bis zu 90 Masse-% beträgt, wobei die Füllerpartikel mittlere Partikelgrößen kleiner 50 μm aufweisen.15. The ceramic of claim 13, wherein the compound layer contains filler particles whose content is up to 90% by mass, wherein the filler particles have mean particle sizes less than 50 microns.
16. Keramik nach Anspruch 15, wobei als Füllerpartikel Metalle/Halbmetalle der II. bis IV. Hauptgruppe, der Nebengruppen inklusive Lanthaniden und deren Legierungen, sowie deren kristalline und amorphe Verbindungen mit Nichtmetallen der zweiten Periode (exklusive Fluor und Neon) des Periodensystems der Elemente eingesetzt werden.16. The ceramic of claim 15, wherein as filler particles metals / semimetals of II. To IV. Main group, the subgroups including lanthanides and their alloys, and their crystalline and amorphous compounds with non-metals of the second period (excluding fluorine and neon) of the Periodic Table of the Elements be used.
17. Keramik nach Anspruch 16, wobei Mischungen und Mischverbindungen der dort verwendeten Stoffe, wie etwa Aluminosilikate, Gläser, und dgl. als Füllerpartikel verwendet werden können. 17. ceramic according to claim 16, wherein mixtures and mixed compounds of the substances used there, such as aluminosilicates, glasses, and the like can be used as filler particles.
18. Keramik nach Anspruch 15, wobei die homogene Verteilung der Füllerpartikel durch Zuhilfenahme entsprechender Prozeßhilfsmittel wie Dispergatoren und Entschäumer in Gehalten von jeweils 0 bis 2 Masse-% verbessert wird.18. Ceramic according to claim 15, wherein the homogeneous distribution of the filler particles by means of appropriate processing aids such as dispersants and defoamers in levels of 0 to 2 mass% is improved.
19. Keramik nach Anspruch 13, wobei die Verbindungsschicht mittels üblicher19. ceramic according to claim 13, wherein the connecting layer by means of conventional
Beschichtungstechnologien in Schichtdicken von 1 bis 500 μm auf das zu verbindende Substrat aufgebracht wird, welches durch geeignete Temperaturbehandlung in Keramik umgewandelt werden kann.Coating technologies in layer thicknesses of 1 to 500 microns is applied to the substrate to be joined, which can be converted by appropriate temperature treatment in ceramics.
20. Keramik nach Anspruch 13, wobei die Verbindungsschicht gemäß vorangegangener Ansprüche kurzzeitig über Tm der Polymere erwärmt wird und nach ihrem Erstarren Schichten dauerhaft verbindet.20. The ceramic of claim 13, wherein the bonding layer according to the preceding claims is briefly heated over T m of the polymers and permanently bonds after their solidification.
21. Keramik nach Anspruch 13, wobei die Verbindungsschicht nach einem Lami- niervorgang zwischen einzelnen Substratschichten vorliegt, wodurch sich ein alternierender Werkstoffaufbau ergibt.21. The ceramic of claim 13, wherein the bonding layer is present after a Lami- niervorgang between individual substrate layers, resulting in an alternating material structure.
22. Keramik nach Anspruch 21 , wobei die Substratschichten aus präkeramischem22. The ceramic of claim 21, wherein the substrate layers of preceramic
Papier oder präkeramischer Pappe bestehen.Paper or preceramic cardboard.
23. Keramik nach Anspruch 21 , wobei die Laminatkeramik durch mindestens zwei23. The ceramic of claim 21, wherein the laminate ceramic by at least two
Materiallagen sowie mindestens eine Verbindungsschicht charakterisiert ist.Material layers and at least one tie layer is characterized.
24. Keramik nach Anspruch 13, wobei die Polymere bei einer anschließenden24. The ceramic of claim 13, wherein the polymers in a subsequent
Temperaturbehandlung, vorteilhaft zwischen 200 und 1400 0C, thermisch zersetzt werden; die Behandlung erfolgt dergestalt, bis während der Temperaturbehandlung keinerlei Massenänderung unabhängig von verwendetem Polymer, Atmosphäre und erzieltem Rückstand, mehr stattfindet.Temperature treatment, advantageously between 200 and 1400 0 C, are thermally decomposed; the treatment is carried out until, during the temperature treatment, there is no longer any change in mass, irrespective of the polymer used, the atmosphere and the residue obtained.
25. Keramik nach Anspruch 15, wobei die Verbindungsschicht durch eine Temperaturbehandlung unter Luft- oder Inertatmosphäre in eine keramische Zwischenschicht umgewandelt wird, wobei Oberflächenreaktionen zwischen Polymerresiduum, Füllerpartikeln, Substratoberflächen sowie Kombinationen derselben stattfinden.25. The ceramic of claim 15, wherein the compound layer is converted by a temperature treatment under an air or inert atmosphere in a ceramic intermediate layer, wherein surface reactions between Polymer residuum, filler particles, substrate surfaces and combinations thereof take place.
26. Keramik nach Anspruch 25, wobei die Temperaturbehandlung in Temperaturbereichen stattfindet, in welchen die eingesetzten Füllerpartikel eine erhöhte Oberflächenreaktivität aufweisen, typischerweise im Bereich von 1000 - 2000 0C.26. The ceramic of claim 25, wherein the temperature treatment takes place in temperature ranges in which the filler particles used have an increased surface reactivity, typically in the range of 1000 - 2000 0 C.
27. Keramik nach Anspruch 13, wobei die Temperaturbehandlungen laut Ansprüchen 24 - 26 in einem Schritt durchgeführt werden.27. Ceramic according to claim 13, wherein the temperature treatments according to claims 24 - 26 are carried out in one step.
28. Keramik nach Anspruch 13, wobei die Dicke der Verbindungsschicht durch die28. The ceramic of claim 13, wherein the thickness of the bonding layer through the
Temperaturbehandlungen variiert werden kann, typischerweise im Bereich von 0,5 bis 200 μm.Temperature treatments can be varied, typically in the range of 0.5 to 200 microns.
29. Keramik nach Anspruch 13, wobei die Verbindungsschicht als Schutz gegen atmosphärischen oder chemischen Angriff auf ein Substrat aufgebracht wird.29. The ceramic of claim 13, wherein the bonding layer is applied as protection against atmospheric or chemical attack on a substrate.
30. Keramik nach Anspruch 13, wobei die Verbindungsschicht als Schutzschicht gegen mechanische Einwirkung auf ein Substrat aufgebracht wird.30. The ceramic of claim 13, wherein the bonding layer is applied as a protective layer against mechanical action on a substrate.
31. Verfahren zur Herstellung einer Keramik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:31. A method for producing a ceramic according to any one of the preceding claims, characterized by the following steps:
Faserstoff und Füllstoff werden gemischt und zu einem Papier bzw. einer Pappe verarbeitet,Pulp and filler are mixed and processed into a paper or a cardboard,
das hergestellte Papier bzw. die hergestellte Pappe wird einer Pyrolyse bzw. einem Entbinderungsprozess bei Temperaturen bis 1200° C und/oder einem Sinterprozess bei Temperaturen zwischen 10000C und 2000° C ausgesetzt.the paper produced or the paperboard produced is a pyrolysis or a debinding at temperatures up to 1200 ° C and / or a sintering process at temperatures between 1000 0 C and 2000 ° C exposed.
32. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Pyrolyseschritt das hergestellte Rohpapier bzw. die hergestellte Rohpappe einem Formschritt unterworfen wird, beispielsweise einem Riffeln oder einer Wellpappenherstellung.32. The method according to claim 31, characterized in that before the pyrolysis step, the base paper or the produced raw board is subjected to a molding step, for example, a corrugating or corrugated board production.
33. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einzellagen von Papieren bzw. Pappen vergautscht werden, um dickere Schichten zu erhalten.33. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that individual layers of papers or paperboards are vergautscht to obtain thicker layers.
34. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlich aufgebaute keramische Papier- bzw. Papparten miteinander vergautscht werden.34. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that differently constructed ceramic paper or paperboard be vergautscht together.
35. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Papier bzw. die Pappe keramischer Schlicker mittels Papierstreichverfahren aufgebracht wird.35. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that on the paper or the cardboard ceramic slip is applied by means of paper coating.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene keramische Schlickerschichten derart auf das Papier bzw. die Pappe aufgestrichen werden, dass sich ein Mehrschichtsystem ergibt.36. The method according to claim 35, characterized in that different ceramic slurry layers are spread onto the paper or the cardboard such that a multilayer system results.
37. Verfahren nach einem vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schichten im grünen oder gesinterten Zustand mittels Sol-Gel-Technik aufgebracht werden.37. The method according to any preceding claim, characterized in that layers in the green or sintered state are applied by means of sol-gel technology.
38. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Infiltration mit Gläsern, Metall- oder Polymerschmelzen in die Keramik angewandt wird 38. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an infiltration with glasses, metal or polymer melts is applied in the ceramic
39. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagen des hergestellten Papiers oder der hergestellten Pappe durch Verbindungsschichten verbunden werden.39. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of layers of the paper or the paperboard produced are connected by connecting layers.
40. Verwendung einer Keramik nach einem der Ansprüche 1 bis 30 als keramische Membran für die Gastrennung bzw. Flüssigfiltration.40. Use of a ceramic according to one of claims 1 to 30 as a ceramic membrane for gas separation or liquid filtration.
41. Verwendung einer Keramik nach einem der vorgenannten Ansprüche als Porenbrenner.41. Use of a ceramic according to one of the preceding claims as a pore burner.
42. Verwendung einer Keramik nach einem der Ansprüche 1 bis 12, als dünnwandige und dichte Konstruktionskeramik. 42. Use of a ceramic according to one of claims 1 to 12, as a thin-walled and dense construction ceramics.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008042415B3 (en) * 2008-09-26 2010-05-20 Andreas Hofenauer Metallic semi-finished product, process for the production of materials and semi-finished products and their uses
DE102009026104A1 (en) * 2009-07-03 2011-01-05 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Process for the production of a ceramic body, catalytic converter and support body for such
DE102009026322A1 (en) * 2009-08-04 2011-02-10 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Method for producing a heat exchanger and heat exchanger
DE102010030003A1 (en) 2010-06-11 2011-12-15 Papierfabrik Schoellershammer Heinr. Aug. Schoeller Söhne GmbH & Co. KG Preparing paper material useful as function paper, by forming sheet on wire of sheet forming apparatus with mixture of water, fiber material and functional materials, and drying formed sheet, where paper material is formed on filter
DE102011114843A1 (en) 2010-11-09 2012-06-14 Atech Innovations Gmbh Ceramic used in filter used for filtering corrosive fluid, has surface recesses which are formed in inner pre-ceramic paper and cardboard structures
DE102011010800B4 (en) 2010-11-09 2013-08-01 Atech Innovations Gmbh Ceramics made of pre-ceramic paper and / or cardboard structures as well as lightweight components and filters with ceramics
WO2012062424A2 (en) * 2010-11-09 2012-05-18 Atech Innovations Gmbh Ceramic made of preceramic paper and/or cardboard structures
RU2481281C1 (en) * 2012-02-22 2013-05-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Method of producing porous aggregate
US10568560B2 (en) * 2013-03-14 2020-02-25 West Virginia University Endorectal prostate probe with combined PET and US modalities
SE538111C2 (en) 2013-10-09 2016-03-08 Stora Enso Oyj Process for manufacturing a web-shaped composite as well as a single composite made by the method
US10357281B2 (en) * 2014-10-03 2019-07-23 MRI Interventions, Inc. Split-guides for trajectory frames for medical interventional systems and methods
DE102015111667A1 (en) 2015-07-17 2017-01-19 Rogers Germany Gmbh Substrate for electrical circuits and method for producing such a substrate
US10646969B2 (en) 2015-12-02 2020-05-12 Hamilton Sunstrand Corporation Cross flow ceramic heat exchanger and method for manufacturing
DE102017114442B4 (en) 2017-06-29 2019-10-24 Rogers Germany Gmbh Module with substrate for electrical circuits and method for producing such a module
CN115010877B (en) * 2022-05-27 2023-11-24 深圳大学 Carbon-oxygen-silicon ceramic precursor, thick compact ceramic piece and 3D printing preparation method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10348798A1 (en) * 2003-10-21 2005-06-16 Papiertechnische Stiftung Carbide and oxide ceramics and process for their preparation

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3634250A (en) * 1969-04-29 1972-01-11 Commerce Usa Process of making thermal insulation
JPS593247B2 (en) 1980-03-18 1984-01-23 日鉄鉱業株式会社 Manufacturing method of ceramic structure
JPS57156376A (en) 1981-03-24 1982-09-27 Tokai Konetsu Kogyo Kk Manufacture of silicon carbide structure
JPS5836299A (en) * 1981-08-24 1983-03-03 凸版印刷株式会社 Fibrous material
JPS63172742A (en) 1987-01-12 1988-07-16 Mitsubishi Electric Corp Production of prepreg sheet
JPH0650704B2 (en) 1987-04-24 1994-06-29 松下電器産業株式会社 Capacitor manufacturing method
AU605179B2 (en) 1987-10-02 1991-01-10 Intelhearts Co. Ltd. Foamed ceramic panel and method of producing the same
JPH03253305A (en) 1990-03-02 1991-11-12 Tokishi Manufacture of thin and high strength porcelain product
JP2001291448A (en) 2000-04-05 2001-10-19 Tanaka Seishi Kogyo Kk Ceramic paper for firing ceramic high-temperature conductive material
JP2005047014A (en) 2003-07-29 2005-02-24 Hitachi Chem Co Ltd Corrugated cardboard laminate, silicon carbide heat exchanger part using it and its manufacturing method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10348798A1 (en) * 2003-10-21 2005-06-16 Papiertechnische Stiftung Carbide and oxide ceramics and process for their preparation

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Publication number Publication date
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