HU212043B

HU212043B - Moulding mass for producing inorganic sintered products and process for producing said products

Info

Publication number: HU212043B
Application number: HU9201792A
Authority: HU
Inventors: Iris Nagl; Michael Bayer
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1991-06-01
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1996-01-29
Also published as: EP0517129A3; AU1728492A; CA2069981A1; JPH06183826A; EP0517129A2; RU2053975C1; ES2073813T3; SK279055B6; CZ281978B6; CS163892A3; ATE122328T1; HK1006705A1; DE59202118D1; TR27113A; EP0517129B1; AU647923B2; US5258151A; HUT61715A; HU9201792D0

Description

A találmány tárgya szervetlen szinterezett termékek előállításához szükséges kerámia vagy fémkohászati formázómassza, mely nyers állapotban jól munkálható. A találmány tárgya még, a termékek előállítását szolgáló eljárás a formázómassza alkalmazásával.

Szárazon sajtolt kerámia vagy fémkohászati termékek kiindulási anyaga többnyire valamilyen finomszemcsés, nehezen folyó por, melyet feldolgozásra kész granulátummá alakítanak például egy szuszpenzió (Schlicker) porlasztva szárításával vagy egy más granulálási folyamattal.

A kerámia vagy fém primer részecskékből észterviasz-diszperziók segítségével, melyek a vizes diszperziós fázis megszáradása után sűrű filmet képeznek, nagyszilárdságú granulátumokat lehet előállítani. A granulátumok keményített matricákban történő sajtolásánál nagy súrlódási erők lépnek fel, ezeket csúsztatószer alkalmazásával a minimumra kell csökkenteni. A súrlódási erők nagyobb része a szerszám falán lép fel. A présszerszámban a viaszok más segédanyagokhoz viszonyítva eltérően viselkednek; már viszonylag kisebb présnyomásnál viszonylag nagy préssűrűség érhető el. Ezt az előnyt különösen nagyobb részeknél lehet megfigyelni, melyek előállításánál nagy préserőre van szükség.

Nyers montánviasz alapú észterviaszok képesek nyomás hatására folyni, így e képességük következtében a primer részecskék között mint úgynevezett „belső. a szerszámfal határánál pedig mint „külső” csúsztatószerek kerülhetnek felhasználásra. Az utóbbi hatása kisebb kilökő erőben fejeződik ki a nyers résznek a formából való kivételénél. így egyidejűleg meghoszszabbítható a présmatrica éltartama.

Tekintettel arra. hogy a présfolyamat során a viaszrész maradandó alakváltozáson megy át, a préstest „utánrugózása” csekély.

Azokban az esetekben, melyeknél a formázáshoz nem az előbb ismertetett eljárásokat alkalmazzák, széles körben elterjedt változat a szuszpenziós öntés. Ennél egy többnyire vizes kerámia- vagy fémpor-szuszpenzióból indulnak ki, amelyet porózus gipszformába öntenek víztelenítés céljából. Az összetételtől függően többé-kevésbé szilárd részt kapnak, amelyet a szállíthatóság vagy a megdolgozhatóság céljából viaszdiszperzió alapú szerves kötőanyag segítségével meg lehet erősíteni. Az adagolástól függően 2 N/mm² értékig terjedő nyers szilárdságot lehet elérni. A viaszdiszperziók még azt az előnyt is nyújtják, hogy a formaképzés és az ezt követő víztelenítés alatt - az oldható segédanyagokhoz képest - a gipszformához gyenge migrációs hajlamot mutatnak.

Mindamellett az volt tapasztalható, hogy kerámia vagy porkohászati formázómasszákból előállított nyers testeknél, melyek egyetlen kötőanyagként viaszokat tartalmaztak, a nyers termék szilárdsága még nem volt kielégítő minden esetben.

Ismeretes egy kötő- és plasztifikáló anyag mint hidrofobizáló adalék dolomit alapú, bázikus tűzálló masszákhoz és formatestekhez (FE 37 43 217). Ez a kötőanyag terpénes természetes gyantatermékből önmagában, vagy valamely paraffin-szénhidrogénnel, természetes vagy szintetikus viasszal, szénhidrogéngyantával, polietilénnel, poliglikollal, poliglikol-éterrel, poliglikol-észterrel, viaszalkohollal, zsíralkohollal, zsírsavval, polivinil-éterrel vagy valamely szilikongyantával készült kombinációból áll. A dolomitmassza kötéséhez kémiai kötőanyagot alkalmaznak, mint például foszfátot, szilikátot, borátot, szulfátot, kromátot, citrátot, laktátot, szulfonátot és/vagy oxalátot. Az ilyen kötőanyagok azonban mégsem mindig kívánatosak kerámikus és kohászati formázó masszákhoz, minthogy ezekhez kiegészítő anionokat és kationokat kell alkalmazni.

Azt tapasztaltuk, hogy jól dolgozhatók fel azok a kerámia vagy porkohászati anyagok, melyek kötőanyagként valamely viasz mellett még bizonyos gyantát is tartalmaznak, és olyan formatesteket eredményeznek, melyek nyers állapotban kedvezően munkálhatók meg.

Találmányunk tárgya tehát szervetlen szinterezett termékek előállítására szolgáló formázó massza, mely az alábbi komponensekből áll:

60-99 tömeg rész kerámia- vagy fémpor,

0,1-5 tömegrész 50-100 °C cseppentéspontú, 50-150 savszámú, 15-160 elszappanosítási számú, és 0,95-1,20 g/cm³ sűrűségű viasz,

0,1-5 tömegrész epoxidgyanta 175-4000 epoxidekvivalenstömeggel és 0,02-0,57 epoxidértékkel, és

0,1-5 tömegrész térhálósító.

A találmány szerinti formázómassza nemfémes szervetlen port vagy fémport tartalmaz bázisként. Ilyen porok lehetnek például A1₂O₃, A1N, AI₂TiO₅, B₄C, WC, SiC, valamint szilikátporok. Fémporként alkalmazhatók a vas, acél, szerszámacél, wolfram, réz, nikkel, alumínium valamint ezek ötvözeteinek és fémközi fázisainak porai. A porok szemcsenagysága előnyösen 150 μτη-nél kisebb.

A formázómassza továbbá egy viaszt is tartalmaz. Ez a viasz természetes viasz, teljes- vagy fél szintetikus viasz, polietilén-viasz vagy amidviasz.

Előnyben részesül valamely nyers montánviaszon alapuló félszintetikus viasz.

A viasz a következő azonosító adatokkal rendelkezik:

Cseppenéspont 50-100 °C, előnyösen 55-88 °C

Savszám 5-150, előnyösen 6-35,

Elszappanosítási számi 5-160, előnyösen 15-135,

Sűrűség 0,95-1,20, előnyösen 1,00-1,20 g/cm³

Az előnyben részesülő, nyers montánviaszon alapuló félszintetikus viaszt úgy lehet előállítani, hogy a nyers montánviaszt oxidálással fehérítjük és az így kapott savviaszt 2-8 szénatomszámú diollal észterezzük. Az ilyen típusú viaszok sok év óta kaphatók a kereskedelemben.

Amennyiben a formázómassza vizes fázisban jön létre, előnyösen viaszt adagolunk valamely emulgátorral együtt, vagy pedig emulgátort tartalmazó viaszt. Ha a találmány szerinti formázó massza nemvizes fázisból keletkezik, úgy előnyben részesül valamely nem emulgálható viasz.

A találmány szerinti formázómassza epoxidgyantát is tartalmaz. Ennek a gyantának DIN 53 188 (EEW)

HU 212 043 Β szerinti epoxidekvivalens tömege 175—4000, előnyösen 190-850, epoxidértéke 0,02-0,57, előnyösen 0,120,53. A kötőanyag képzéséhez az epoxidgyantát egy térhálósítóval reagáltatjuk. A keményítő valamely poliészter. savanhidrid vagy poliamin. Az epoxidgyanta, a poliészter, a savanhidrid és a poliamin a kereskedelemben kapható, ezeket többnyire tömítések és rétegelések előállításához alkalmazzák.

Noha a gyanta és a térhálósító normál hőmérsékleten csak lassan reagálnak egymással, a találmány szerinti formázómasszák az epoxidgyantát előnyösen mikrokapszulázott alakban tartalmazzák. így a kapszulák csak a formatestek előállítása során nyomódnak össze és tartalmuk ekkor érintkezik a keményítővel, majd a nyers formatest hőkezelésével a gyanta kikeményedik. A gyantát az alábbiakban ábrázolt módon lehet mikrokapszulázni:

A gyantát egy vízzel nem keverhető oldószerben feloldjuk és vizes zselatinoldatban díszpergáljuk. A diszperziót 15 °C-nál kevesebb hőmérsékletre hűtve a zselatin gélesedik és a gyantaoldat cseppecskéit beburkolja. Alkáli adagolásával a zselatint 8 pH érték fölött keményítjük.

A talámány szerinti formázómassza a viasz és az epoxidgyanta mellett egyéb alkotórészeket is tartalmazhat, melyek megkönnyítik a massza előállítását; ilyen anyagok például: diszpergálószerek, habzásgátlók, folyósítók, szuszpendáló- és oldószerek és más egyebek.

A formázómassza összetétele a következő:

Nemfémes szervetlen por 60-99, előnyösen vagy fémpor 80-98 tömegrész,

Viasz 0,1-5, előnyösen 0,5-2 tömegrész,

Epoxidgyanta 0,1-5, előnyösen

0,5-2 tömegrész,

Térhálósító 0,1-5, előnyösen 0,5-2 tömegrész,

Diszpergálószer 0-0,5, előnyösen

0-0,3 tömegrész,

Habzásgátló 0-0,03, előnyösen

0-0,02 tömegrész,

Folyósítószer 0-0,5, előnyösen

0-0,3 tömegrész,

Szuszpendáló és oldószer 0-30, előnyösen

0-20 tömegrész.

A találmány szerinti formázómassza előállításához összekeverjük az alkotórészeket és adott esetben finomra eloszlatjuk, előnyösen szuszpenzió formájában (Schlicker) vízben vagy egy szerves oldószerben. A viaszt diszperzióként vagy oldatként adjuk hozzá. Az epoxidgyanta adagolásához több lehetőség áll rendelkezésre:

1. Vízben oldhatatlan epoxidgyantát feloldunk egy alkalmas oldószerben, utána vizes zselatinoldatban mikrokapszulázzuk, ily módon a gyanta 1-100 μπι átlagos átmérővel mikrokapszulákba zártan kerül felhasználásra. Az epoxidgyanta térhálósítója egy vízben diszpergálható poliamin, mely egy emulgátort tartalmazó viasszal együtt diszperzióként alkalmazható. A mikrokapszulákat és a viaszdiszperziót egyesítjük. Ezt a diszperziót a formázómassza további alkotóihoz adjuk.

2. Vízben oldhatatlan epoxidgyantát vízoldhatatlan térhálósítóval együtt viasz jelenlétében mikrokapszulázunk és a diszperziót a többi alkotóhoz adjuk.

3. Vízben diszpergálható epoxidgyantát, vízben diszpergálható térhálósítót és egy emulgátort tartalmazó viaszt együttesen vízben diszpergálunk és a diszperziót tovább feldolgozzuk.

Az epoxidgyantát egy esetleges finom eloszlatás előtt vagy előnyösen után adagoljuk. A kész szuszpenzióból (Schlicker) a szuszpendálószert eltávolítjuk. Ezt előnyösen porlasztva szárítással hajtjuk végre. így granulátum alapú formázómasszát kapunk. Emellett az is lehetséges, hogy a szuszpenziót szívóképes formába előnyösen gipszből - öntjük formatestek előállítása céljából.

A granulátum alapú formázómasszából formatesteket préselünk, ennek során a mikrokapszulák széttörnek, és így a gyanta és a térhálósító érintkeznek egymással. A két anyag között a reakciót úgy gyorsítjuk, hogy a formatesteket 0,1-1 óra alatt 200 ’C-ig melegítjük. Az epoxidgyanta a viasszal együtt szilárdságot fokozó kötőanyagot képez. A kötőanyagot aktiváló hőkezelést olyan módon is meg lehet oldani extrudálandó víztartalmú formázómasszáknál, hogy a meleget a formatest belsejében mikrohullámmal hozzuk létre.

A találmány szerinti formázómasszával elért száraz hajlítószilárdság értéke kb. 19 N/mm², ezt az értéket már egy óránál kevesebb temperálási idő után el lehet érni.

Tekintettel arra, hogy a mikrokapszulázás révén a reaktív kötőanyagok el vannak egymástól választva, a találmány szerinti formázómassza tárolhatósága nagyon jó. A masszából előállított nyers formatestek szilárdsága a követelmények szerint változtatható.

A következő példák a találmány szerinti megoldás közelebbi magyarázatát adják.

1. példa tömegrész A1₂O₃ port, 2 tömegrész nyers montánviaszbázisú emulgátort tartalmazó észterviaszt (cseppenéspont 80 °C, savszám 30, elszappanosítási szám 100, sűrűség 1,01), 8 tömegrész kapszulát, mely epoxidgyanta (epoxid-ekvivalenstömeg 750-830, epoxidérték 0,12-0,133) n-butilacetátban készült 40%os oldatát tartalmazza, 3 tömegrész poliamint (alifás, H_akt(v-ekvivalenssúly 160), 20 tömegrész vizet és 0,1 tömegrész poliakrilátot (ammónium-poliakrilát, pH 7) szuszpenzióvá (Schlicker) alakítottunk.

Ennek során a viaszt a 95 °C meleg vízben diszpergáltuk. A szobahőmérsékletre lehűtött diszperzióban a poliamint feloldottuk. Végül a kapszulákat homogén eloszlatással bekevertük a diszperzióba. A diszpergáló segédanyag a poliakrilát hozzáadása után az A1₂O₃ port is bekevertük. A kapott szuszpenziót porlasztva szárítással granulátum alakú formázó masszává alakítottuk.

Az ebből a masszából előállított formatestek - temperálás nélkül - DIN 51 030 szerinti száraz hajlítószilárdsága 2-8 N/mm² volt.

2. példa

0,4 tömegrész nyers montánviaszbázisú észtervi3

HU 212 043 Β ászt (cseppenéspont 60 ’C, savszám 4, elszappanosítási szám 10, sűrűség 1,20) 5 tömegrész 40 ’C hőmérsékletű etanolban feloldottunk. Egyidejűleg 0,4 tömegrész epoxidgyantát (epoxid-ekvivalenstömeg 750-830, epoxidérték 0,12-0,133) és 0,4 tömegrész ftálsavanhidridet 15 tömegrész n-butilacetátban oldottunk fel. A két oldatot 20 ’C-on egyesítettük. Ebbe az egyesített oldatba 80 tömegrész karbonilvasport kevertünk be és a kapott szuszpenziót porlasztva szárítással granulátum alapú formázómasszává alakítottuk.

Ebből a formázómasszából próbatesteket préselünk és 150 ’C-on 20 percig temperáljuk. A száraz hajlítószilárdság kb. 19 N/mm².

3. példa tömegrész nyers montánviaszbázisú, emulgátort tartalmazó észterviaszt (cseppenéspont 80 ’C, savszám 30, elszappanosítási szám 100, sűrűség 1,01) keverés közben 20 tömegrész 90 °C-os vízben diszpergáltunk. Ebbe a diszperzióba 20 ’C-on 2 tömegrész epoxidgyantát (epoxid-ekvivalenssúly 190-200, epoxidérték 0,50-0,53) és 2 tömegrész poliamint (alifás. H_akliv-ekvivalens 160) kevertünk be, végül 40 tömegrész A1₂O₃ port adtunk hozzá. 0,1 tömegrész poliakrilát (ammónium-poliakrilát, pH 7) adagolása után további 40 tömegrész A1₂O₃ port dolgoztunk be. A kapott szuszpenziót gipszformába öntöttük és víztelenítettük. Végül az így kapott nyers testeket 100 °C-on 10 perces temperálással megszilárdítottuk. A testek száraz hajlítószilárdsága kb. 7 N/mm² volt és forgácsolással jól megmunkálhatok voltak.

4. példa tömegrész kapszulát, mely 0,8 tömegrész epoxidgyantát (epoxi-ekvivalenssúly 750-330, epoxidérték 0,12-0.133) és 0,8 tömegrész ftálsavanhidridet tartalmaz 2,4 tömegrész n-butilacetátban oldva, olyan diszperzióban oszlattunk el 20 ’C-on, melyet 90 ’C-on 4 tömegrész emulgátor tartalmú, nyers montánviaszbázisú észterviaszból (cseppenéspont 80 ’C, savszám 30, elszappanosítási szám 100, sűrűség 1,01) és 20 tömegrész vízből állítottunk elő. Végül keverés közben 80 tömegrész A1₂O₃ port adtunk hozzá és a keletkezett szuszpenziót porlasztva szárítással granulátum alapú formázó masszává alakítottuk.

A masszából előállított próbatesteket 150 ’C-on 30 percig temperáltuk. A száraz hajlítószilárdság 2-7 N/mm² volt és a testeket jól tudtuk forgácsolással megmunkálni.

5. példa tömegrész nyers montánviaszbázisú emulgátort tartalmazó észterviaszt (cseppenéspont 80 ’C, savszám 30, elszappanosítási szám 100, sűrűség 1,01) 10 tömegrész 90 °C-os vízben diszpergáltunk és ezt a diszperziót 90 tömegrész A1₂O₃ porral, 1 tömegrész epoxidgyantával (epoxid-ekvivalenssúly 190-200, epoxidérték 0,50-0,53), 1 tömegrész poliaminnal (alifás, H^. _tív-ekvivalenssúly 160) és 1 tömegrész hidroxi-etil-cellulózzal (100 000 típus, mint viszkozitás-szabályozó) plasztikus masszává gyúrtuk. A masszából próbatestet extrudáltunk, melyet meleg levegővel vagy mikrohullámok alkalmazásával 90 °C-ra melegítettünk. A próbatestek száraz szakítószilárdsága 8 N/mm² volt és forgácsolással jól meg lehetett munkálni.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Formázómassza szervetlen szinterezett termékek előállításához, azzal jellemezve, hogy az alábbi alkotórészekből áll:

60-99 tömegrész kerámia- vagy fémpor,

0,1 -5 tömegrész 50-100 'C cseppenéspontú,

50-150 savszámú, 15-160 elszappanosítási számú, és 0,95-1,20 g/cm³ sűrűségű viasz,

0,1-5 tömegrész epoxidgyanta 175-4000 epoxidekvivalenstömeggel és 0,02-0,57 epoxidértékkel, és

0,1-5 tömegrész térhálósító.
2. Az 1. igénypont szerinti formázómassza, azzal jellemezve, hogy kiegészítőleg diszpergálószert, habzásgátlót, folyósítót és szuszpendáló- és oldószert tartalmaz.
3. Az 1. igénypont szerinti formázómassza, azzal jellemezve, hogy az epoxidgyantát mikrokapszulák formájában tartalmazza.
4. Az 1. igénypont szerinti formázómassza, azzal jellemezve, hogy a viasz alkotórész egy nyers montánviaszbázisú, emulgeátort tartalmazó észterviasz.
5. Eljárás kerámia vagy porkohászati formatestek előállítására, azzal jellemezve, hogy az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti formázómasszát alkalmazzuk.