WO2008055707A1 - Offenporiger keramikschaum, verfahren zu seiner herstellung sowie verwendung - Google Patents

Offenporiger keramikschaum, verfahren zu seiner herstellung sowie verwendung Download PDF

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WO2008055707A1
WO2008055707A1 PCT/EP2007/009784 EP2007009784W WO2008055707A1 WO 2008055707 A1 WO2008055707 A1 WO 2008055707A1 EP 2007009784 W EP2007009784 W EP 2007009784W WO 2008055707 A1 WO2008055707 A1 WO 2008055707A1
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ceramic
foam
open
suspension
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PCT/EP2007/009784
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Reinhard STÖTZL
Ulrich Kopp
Andreas Marpert
André Gerhards
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AS Lüngen GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B01D39/2093—Ceramic foam

Definitions

  • the present invention relates to an open-cell ceramic foam for the production of filters for filtering molten light and non-ferrous metals.
  • Open cell ceramic foams for making filters for filtering molten light metals are known in the art.
  • Such ceramic foams are generally produced by first impregnating a burnable foam structure, usually an organic foam structure such as a polyurethane foam, with an aqueous suspension containing components to form a ceramic. Thereafter, the impregnated foam structure is released from excess suspension, dried to remove water, and then calcined at a temperature at which the foam structure burns and sinters the components of the suspension deposited on the foam structure into a ceramic.
  • Shaped open-cell ceramic foam filters can be made directly or indirectly.
  • the direct production of shaped ceramic foam filters utilizes foamable foam structures having the shape and dimensions of the desired filter as burned as described above.
  • a corresponding piece is cut out of a layer of open-pore ceramic foam and this is processed into a filter of the desired shape.
  • the production of corresponding filters in an indirect way therefore usually requires a certain flexibility of the ceramic foam used.
  • refractory molten aluminum resisting particles having an average maximum diameter of about 0.165 mm to about 2.8 mm, and b) 4 to 20% by weight of a premelted vitreous material based on the total weight of the fired mixture Material consisting essentially of 15 to 80% by weight of boron oxide, 5 to 50% by weight of calcium oxide, 2 to 60% by weight of aluminum oxide and not more than 10% by weight of silicon oxide;
  • GB 1,428,437 relates to a method for producing a filter medium of a specific grade, bulk density and a certain porosity.
  • the method comprises
  • EP 0 388 010 describes open cell ceramic filters for the filtration of molten light metals, wherein the cellular body is formed from a composition containing at least one flux for a light metal.
  • EP 0 507 463 discloses a crosslinked foam filter for filtering molten light metals, the crosslinked foam being formed from a graphite, wollastonite, silica and an alkali phosphate glass composition, the crosslinked foam comprising from 20 to 80% by weight of graphite, 1 to 10 wt .-% wollastonite, 1 to 20 wt .-% silica and 1 to 10 wt .-% alkali phosphate glass.
  • Ceramic foams can not be processed or even particularly costly indirectly to form shaped filters.
  • the object of the present invention is therefore to provide an open-cell ceramic foam for the production of filters for filtering molten light metals, which has a relatively high flexibility and thus is economically processable indirectly to shaped filters.
  • an open-pore ceramic foam which comprises a proportion of at least 30% by weight of enstatite.
  • the abovementioned open-pored ceramic foam according to the invention has a comparatively high degree of flexibility, so that it can be processed easily and thus cost-effectively by indirect means into shaped filters.
  • the open-cell ceramic foam according to the invention is characterized by a relatively high temperature stability, so that appropriate filters not only for filtering molten light metals, but also for filtering non-ferrous metals and alloys of light, non-ferrous and light metals with non-ferrous metals are suitable.
  • filters produced using the foam according to the invention have greater process reliability when filtering light metals and their alloys.
  • the ceramic foam comprises a proportion of 30 to 60 wt .-% enstatite. In this area draws the ceramic foam according to the invention by a particularly high flexibility with high strength at the same time.
  • the ceramic foam comprises a proportion of 30 to 50 wt .-% enstatite, preferably from 32 to 42 wt .-%, more preferably from 35 to 40 wt. %, and most preferably 35% by weight.
  • the ceramic foam comprises a proportion of up to 30 wt .-% quartz, preferably a proportion of 5 to 25 wt .-% and preferably a proportion of 10 to 20 wt .-%.
  • quartz By a corresponding proportion of quartz, the strength of the ceramic foam according to the invention is significantly increased.
  • the ceramic foam prefferably has an SiO 2 content of from 50 to 60% by weight, an Al 2 O 3 content of from 10 to 20% by weight and a MgO content of from 20 to 30% by weight ,
  • the ceramic foam contains the proportions of SiO 2 , MgO and optionally Al 2 O 3 in the form of a sintered mixture of talc, silicic acid and kaolinite. This ensures increased dimensional stability of the ceramic foam according to the invention at high temperatures.
  • the ceramic foam contains 0.2 to 2.0% by weight of iron oxide Fe 2 O 3 . It can be provided that the ceramic foam of the invention contains 0.1 to 1.5 wt .-% CaO. Furthermore, it may be preferred for the ceramic foam according to the invention to contain 0.1 to 1.5% by weight of Na 2 O.
  • the ceramic foam according to the invention contains from 0.3 to 3.0% by weight of K 2 O.
  • the ceramic foam according to the invention can be provided according to a further preferred embodiment of the ceramic foam according to the invention, that this is designed such that it floats in molten light and nonferrous metal.
  • the present invention further relates to a process for producing an open-cell ceramic foam according to the invention, comprising the following steps:
  • the impregnation of the burnable open-pored foam structure can be carried out, for example, by immersing the foam structure in the corresponding suspension. Alternatively or additionally, the impregnation can be carried out by spraying the suspension onto the foam structure. Is the foam structure of a relatively rigid
  • any excess suspension is preferably removed by blowing the foam structure of the same. If, on the other hand, the foam structure is formed from a relatively flexible material, then it is preferred if any excess suspension is removed by squeezing from the foam structure.
  • the suspension-impregnated foam structure is calcined at a temperature of 1030 0 C to 1070 0 C, preferably at a temperature of 1050 0 C.
  • the talcum to be used in the suspension has an average grain size D50 of 1 to 200 ⁇ m, preferably one of 20 to 80 ⁇ m.
  • the suspension has a relatively high stability and thus a good processability.
  • the talc has a melting temperature in the range of 1100 0 C to 1400 0 C.
  • the use of such talc offers the possibility of being able to calcine the solids content of the suspension at a relatively high temperature, which favors the formation of a solid ceramic structure.
  • the silica is used in the form of a silica sol or a silicic acid dispersion.
  • the silica has a specific surface area of 30 to 300 m 2 / g. This gives a correspondingly produced ceramic foam when calcining a particularly strong ceramic structure.
  • the silica sol or the silica dispersion has a SiO 2 content of 20 to 50% by weight.
  • the kaolinite has a melting temperature in the range of 1200 0 C to 1600 0 C. This makes it possible to calcine a molded article produced by means of the suspension at a relatively high temperature and thus to obtain a very strong ceramic structure.
  • the suspension contains a binder, preferably in a proportion of up to 10 wt .-% based on the total weight of the suspension. This can improve the development of green strength of impregnated foam structures as well as setting during any drying step and initial stage of calcining.
  • Preferred binders are burnable binders, preferably a carbohydrate material, in particular a
  • binders have a very good setting behavior with respect to the suspension components talc, silica and kaolinite and burn when calcining the impregnated foam structure so that they can not exert any disturbing influence on the ceramic structure.
  • the suspension contains a flow agent, preferably a thickener, a dispersant and / or a defoamer, preferably in a proportion of 0.1 to 2.0 wt .-% based on the total weight the suspension.
  • the invention further relates to the use of the ceramic foam according to the invention as a filter or for or in the manufacture of a filter, in particular a filter for filtering molten light and non-ferrous metals.
  • an aqueous slurry was prepared as a suspension of the following composition:
  • Dispersant 0.50% by weight
  • the piece of polyurethane foam was re-impregnated by means of a spray system from one side with the above-mentioned slurry in 30% diluted form and dried at 120 0 C for 30 minutes.
  • the coated foam was fired at 1050 ° C. for two hours.
  • the resulting open-cell ceramic foam had a relatively high flexibility and a very high temperature resistance.
  • the enstatite content of the ceramic foam was 35.2 wt .-%.
  • the composition of the ceramic of the ceramic foam was determined to:
  • Liquid aluminum was cast as a filter over a 500 mm diameter 50 mm diameter tube onto the ceramic foams obtained as described above (analogous experimental design as described in CA 2007450).
  • the filters were judged to be good if they showed no decomposition under the action of the liquid metal.
  • a liquid gunmetal (RG7 (CuSn7 ZnPb) (DIN 1705) was poured at a casting temperature of 1160 0 C over a 500 mm long tube with a diameter of 50 mm on the ceramic foams obtained as described above as a filter.
  • the filters were judged to be good if they showed no decomposition under the action of the liquid metal.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen offenporigen Keramikschaum zur Herstellung von Filtern zum Filtrieren schmelzflüssiger Leicht- und Buntmetalle. Um einen offenporigen Keramikschaum bereitzustellen, der eine verhältnismäßig hohe Flexibilität aufweist, wird vorgeschlagen, dass der Keramikschaum einen Anteil von zumindest 30 Gew.-% Enstatit umfasst.

Description

Offenporiger Keramikschaum, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen offenporigen Keramikschaum zur Herstellung von Filtern zum Filtrieren schmelzflüssiger Leicht- und Buntmetalle.
Offenporige Keramikschäume zur Herstellung von Filtern zum Filtrieren schmelzflüssiger Leichtmetalle sind im Stand der Technik bekannt. Derartige Keramikschäume werden in der Regel hergestellt, indem zunächst eine abbrennbare Schaumstruktur, üblicherweise eine organische Schaumstruktur wie beispielsweise ein Polyurethanschaum, mit einer wässrigen, Bestandteile zur Ausbildung einer Keramik enthaltenden Suspension imprägniert wird. Danach wird die imprägnierte Schaumstruktur von überschüssiger Suspension befreit, zur Entfernung von Wasser getrocknet und anschließend bei einer Temperatur kalziniert, bei welcher die Schaumstruktur verbrennt und die auf der Schaumstruktur abgeschiedenen Bestandteile der Suspension zu einer Keramik zusammensintern.
Geformte Filter aus offenporigen Keramikschäumen können auf direktem oder indirektem Wege hergestellt werden. Bei der Herstellung von geformten Filtern aus Keramikschäumen auf direktem Wege werden in das wie vorstehend beschriebene Verfahren abbrennbare Schaumstrukturen eingesetzt, welche Form und Abmessungen des gewünschten Filters aufweisen. Bei der Herstellung auf indirektem Wege wird aus einer Lage eines offenporigen Keramikschaums ein entsprechendes Stück ausgeschnitten und dieses zu einem Filter gewünschter Form verarbeitet. Die Herstellung entsprechender Filter auf indirektem Wege erfordert in der Regel daher eine gewisse Flexibilität des verwendeten Keramikschaums .
US 3,524,548 beschreibt einen starren Filter zur Entfernung eingeschlossener Festkörper aus geschmolzenem Aluminium, wobei der Filter im Wesentlichen aus einer geformten gebrannten Mischung aus
a) feuerbeständigen, geschmolzenem Aluminium widerstehenden Partikeln, die einen mittleren maximalen Durchmesser von ungefähr 0,165 mm bis ungefähr 2,8 mm aufweisen, und b) 4 bis 20 Gew.-% eines vorgeschmolzenen glasartigen Materials bezogen auf das Gesamtgewicht der gebrannten Mischung, wobei das Material im Wesentlichen aus 15 bis 80 Gew.-% Boroxid, 5 bis 50 Gew.-% Calciumoxid, 2 bis 60 Gew.-% Aluminiumoxid und nicht mehr als 10 Gew.-% Siliziumoxid gebildet ist;
gebildet ist.
GB 1,428,437 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filtermediums einer bestimmten Güte, Schüttdichte sowie einer bestimmten Porosität. Das Verfahren umfasst
- das Zusammenmischen von 100 Gew. -Teilen aggregierter Teilchen von geschmolzener Tonerde, gesinterter Tonerde, Siliziumcarbid und/oder Siliziumnitrid, 5 bis 18 Gew. -Teilen eines anorganischen Bindematerials mit einer chemischen Zusammensetzung von 10 bis 50 Gew.-% SiO2 und von 5 bis 20 Gew.-% B2O3, wobei zumindest 70 Gew.-% des anorganischen Bindematerials nicht glasartig sind, sowie 3 bis 15 Gew.- Teilen einer brennbaren Substanz;
- Kneten der Mischung mit einem zusammenbackenden Material und Wasser;
- Formen der gekneteten Mischung;
- Trocknen des geformten Materials und - Kalzinieren desselben bei einer Temperatur von > 1100 0C.
EP 0 388 010 beschreibt offenporige keramische Filter zur Filtration schmelzflüssiger Leichtmetalle, wobei der zelluläre Körper aus einer Zusammensetzung gebildet ist, die zumindest ein Flussmittel für ein Leichtmetall enthält.
EP 0 507 463 beschreibt einen aus einem vernetzten Schaum bestehenden Filter zum Filtrieren schmelzflüssiger Leichtmetalle, wobei der vernetzte Schaum aus einer Graphit, Wollastonit, Kieselsäure und einer ein Alkaliphosphatglas enthaltenden Zusammensetzung gebildet ist, wobei der vernetzte Schaum 20 bis 80 Gew. -% Graphit, 1 bis 10 Gew.-% Wollastonit, 1 bis 20 Gew.-% Kieselsäure und 1 bis 10 Gew.-% Alkaliphosphatglas enthält.
Den im Stand der Technik beschriebenen offenporigen Keramikschäumen zur Herstellung von Filtern zum Filtrieren schmelzflüssiger Leichtmetalle ist gemein, dass sie eine verhältnismäßig geringe Flexibilität aufweisen. Aufgrund der verhältnismäßig geringen Flexibilität der bekannten
Keramikschäume lassen sich diese nicht oder nur besonders kostenaufwendig auf indirektem Wege zu geformten Filtern verarbeiten. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen offenporigen Keramikschaum zur Herstellung von Filtern zum Filtrieren schmelzflüssiger Leichtmetalle bereitzustellen, der eine verhältnismäßig hohe Flexibilität aufweist und somit wirtschaftlich auf indirektem Wege zu geformten Filtern verarbeitbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen offenporigen Keramikschaum gelöst, der einen Anteil von zumindest 30 Gew.-% Enstatit umfasst.
Der vorstehend genannte erfindungsgemäße offenporige Keramikschaum weist eine verhältnismäßig hohe Flexibilität auf, so dass er fertigungstechnisch einfach und damit kostengünstig auf indirektem Wege zu geformten Filtern verarbeitet werden kann.
Darüber hinaus wurde überraschenderweise aufgefunden, dass sich der erfindungsgemäße offenporige Keramikschaum durch eine verhältnismäßig hohe Temperaturstabilität auszeichnet, so dass entsprechende Filter nicht nur zum Filtrieren schmelzflüssiger Leichtmetalle, sondern auch zum Filtrieren von Buntmetallen sowie Legierungen von Leicht-, Bunt- und von Leicht- mit Buntmetallen geeignet sind.
Aufgrund der verhältnismäßig hohen Erweichungstemperatur des erfindungsgemäßen Keramikschaums weisen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schaums hergestellte Filter beim Filtrieren von Leichtmetallen und deren Legierungen eine größere Prozesssicherheit auf.
Bevorzugt ist es, dass der Keramikschaum einen Anteil von 30 bis 60 Gew.-% Enstatit umfasst. In diesem Bereich zeichnet sich der erfindungsgemäße Keramikschaum durch eine besonders hohe Flexibilität bei gleichzeitig hoher Festigkeit aus.
Hinsichtlich einer besonders hohen Flexibilität und Festigkeit des erfindungsgemäßen Keramikschaums ist es bevorzugt, dass der Keramikschaum einen Anteil von 30 bis 50 Gew.-% Enstatit umfasst, vorzugsweise einen von 32 bis 42 Gew.-%, mehr bevorzugt einen von 35 bis 40 Gew.-% und am meisten bevorzugt einen von 35 Gew.-%.
Ferner kann es bevorzugt sein, dass der Keramikschaum einen Anteil von bis zu 30 Gew.-% Quarz umfasst, vorzugsweise einen Anteil von 5 bis 25 Gew.-% und bevorzugt einen Anteil von 10 bis 20 Gew.-%. Durch einen entsprechenden Anteil an Quarz wird die Festigkeit des erfindungsgemäßen Keramikschaums deutlich erhöht.
Besonders bevorzugt ist es, dass der Keramikschaum einen SiO2- Gehalt von 50 bis 60 Gew.-%, einen Al2O3-Gehalt von 10 bis 20 Gew.% und einen MgO-Gehalt von 20 bis 30 Gew.-% aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen offenporigen Keramikschaums enthält der Keramikschaum die Anteile an SiO2, MgO und gegebenenfalls Al2O3 in Form einer gesinterten Mischung von Talk, Kieselsäure und Kaolinit. Dadurch wird eine erhöhte Dimensionsstabilität des erfindungsgemäßen Keramikschaums bei hohen Temperaturen gewährleistet .
Entsprechend einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Keramikschaums enthält der Keramikschaum 0,2 bis 2,0 Gew.-% Eisenoxid Fe2O3. Es kann vorgesehen sein, dass der erfindungsgemäße Keramikschaum 0,1 bis 1,5 Gew.-% CaO enthält. Weiter kann es bevorzugt sein, dass der erfindungsgemäße Keramikschaum 0,1 bis 1,5 Gew.-% Na2O enthält.
Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, dass der erfindungsgemäße Keramikschaum 0,3 bis 3,0 Gew.-% K2O enthält.
Ferner kann es gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Keramikschaums vorgesehen sein, dass dieser derart ausgebildet ist, dass er in schmelzflüssigem Leicht- und Buntmetall aufschwimmt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen offenporigen Keramikschaums, umfassend die nachfolgenden Schritte:
a) Imprägnieren einer abbrennbaren offenporigen Schaumstruktur mit einer wässrigen Suspension enthaltend 20 bis 60 Gew.-% Talk, 3 bis 40 Gew.-% Kieselsäure sowie 3 bis 30 Gew.-% Kaolinit; b) gegebenenfalls Entfernen von überschüssiger Suspension von der Schaumstruktur; c) gegebenenfalls Trocknen der mit Suspension imprägnierten Schaumstruktur; d) Kalzinieren der mit Suspension imprägnierten
Schaumstruktur bei einer Temperatur von 1000 bis 1100 0C über einen Zeitraum von 1,5 bis 2,5 Stunden.
Das Imprägnieren der abbrennbaren offenporigen Schaumstruktur kann dabei beispielsweise durch Eintauchen der Schaumstruktur in die entsprechende Suspension erfolgen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Imprägnierung erfolgen, indem die Suspension auf die Schaumstruktur aufgesprüht wird. Ist die Schaumstruktur aus einem verhältnismäßig starren
Material gebildet, so wird etwaige überschüssige Suspension vorzugsweise durch Ausblasen der Schaumstruktur von derselben entfernt. Ist hingegen die Schaumstruktur aus einem verhältnismäßig flexiblen Material gebildet, so ist es bevorzugt, wenn etwaige überschüssige Suspension durch Abquetschen von der Schaumstruktur entfernt wird.
Um einen offenporigen Keramikschaum mit einer möglichst hohen Festigkeit zu erhalten, kann vorgesehen sein, dass die mit Suspension imprägnierte Schaumstruktur bei einer Temperatur von 1030 0C bis 1070 0C kalziniert wird, vorzugsweise bei einer Temperatur von 1050 0C. Dabei wird die imprägnierte Schaumstruktur vorzugsweise über einen Zeitraum von 1,8 bis 2,2 Stunden kalziniert, bevorzugt über einen Zeitraum von 2 Stunden.
Ferner kann es gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass der in die Suspension einzusetzende Talk eine mittlere Körnung D50 von 1 bis 200 μm aufweist, vorzugsweise eine von 20 bis 80 μm. Bei dem Einsatz von Talk einer entsprechenden mittleren Körnung D50 weist die Suspension eine verhältnismäßig hohe Stabilität und damit eine gute Verarbeitbarkeit auf.
Ferner ist es bevorzugt, dass der Talk eine Schmelztemperatur im Bereich von 1100 0C bis 1400 0C aufweist. Der Einsatz eines derartigen Talks bietet die Möglichkeit, den Feststoffanteil der Suspension bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur kalzinieren zu können, was die Ausbildung eines festen keramischen Gefüges begünstigt.
Um aus der Suspension einen Formkörper mit einer möglichst hohen Festigkeit zu erhalten, kann es vorgesehen sein, dass die Kieselsäure in Form eines Kieselsols oder einer Kieselsäuredispersion eingesetzt wird.
Ferner kann es gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die Kieselsäure eine spezifische Oberfläche von 30 bis 300 m2/g aufweist. Dadurch erhält ein entsprechend hergestellter Keramikschaum beim Kalzinieren ein besonders festes keramisches Gefüge.
Außerdem kann es vorgesehen sein, dass das Kieselsäuresol bzw. die Kieselsäuredispersion einen SiO2-Gehalt von 20 bis 50 Gew.- % aufweist.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass das Kaolinit eine Schmelztemperatur im Bereich von 1200 0C bis 1600 0C aufweist. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, einen mittels der Suspension hergestellten Formkörper bei verhältnismäßig hoher Temperatur zu kalzinieren und so ein sehr festes keramisches Gefüge zu erhalten.
Es kann bevorzugt sein, dass die Suspension ein Bindemittel enthält, vorzugsweise mit einem Anteil von bis zu 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension. Dadurch kann die Entwicklung der Grünfestigkeit von imprägnierten Schaumstrukturen sowie ein Abbinden während eines etwaigen Trocknungsschrittes und im AnfangsStadium des Kalzinierens verbessert werden.
Bevorzugte Bindemittel sind abbrennbare Bindemittel, vorzugsweise ein Kohlenhydratmaterial, insbesondere ein
Dextrin, oder ein Polyacrylester . Derartige Bindemittel weisen bezüglich der Suspensionsbestandteile Talk, Kieselsäure und Kaolinit ein sehr gutes Abbindeverhalten auf und verbrennen beim Kalzinieren der imprägnierten Schaumstruktur, so dass sie keinen störenden Einfluss auf das keramische Gefüge ausüben können .
Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit der Suspension kann vorgesehen sein, dass die Suspension ein Fließmittel, vorzugsweise ein Verdickungsmittel, ein Dispergiermittel und/oder einen Entschäumer enthält, vorzugsweise mit einem Anteil von je 0,1 bis 2,0 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Keramikschaums als Filter oder zur oder bei der Herstellung eines Filters, insbesondere eines Filters zum Filtrieren schmelzflüssiger Leicht- und Buntmetalle.
Das nachfolgende Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung der Erfindung.
Beispiel
Zunächst wurde eine wässrige Aufschlämmung als Suspension der folgenden Zusammensetzung hergestellt:
Kieselsäure (eingesetzt als
Kieselsol mit einem SiO2-Anteil von 50 Gew.-%) 25,00 Gew. -%
Talk 44,00 Gew.-%
Kaolinit 11,00 Gew.-%
Dispergiermittel 0,50 Gew.-%
Temporärer Binder 0,80 Gew.-% Wasser 18,70 Gew.-%
Ein Stück aus einer Lage vernetzten offenporigen Polyurethanschaums mit einer Dicke von 22 mm und mit 395 Poren/m (= 10 ppi) wurde als abbrennbare Schaumstruktur mit der Aufschlämmung imprägniert und überschüssige Aufschlämmung durch Abquetschen von dem Polyurethanschaum entfernt. Danach wurde das Stück Polyurethanschaum eine Stunde bei 120 0C getrocknet .
Nach der Trocknung wurde das Stück Polyurethanschaum mittels einer Sprühanlage von einer Seite mit der oben genannten Aufschlämmung in um 30 % verdünnter Form nochmals imprägniert und 30 Minuten lang bei 120 0C getrocknet.
Der vorgenannte Sprühvorgang wurde auf der anderen Seite des Stückes Polyurethanschaum wiederholt und anschließend der beschichtete Polyurethanschaum wiederum 30 Minuten lang bei 120 0C getrocknet.
Danach wurde der beschichtete Schaum zwei Stunden lang bei 1050 0C gebrannt.
Der so erhaltene offenporige Keramikschaum wies eine verhältnismäßig hohe Flexibilität sowie eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit auf. Der Enstatit-Anteil des Keramikschaums betrug 35,2 Gew.-%. Die Zusammensetzung der Keramik des Keramikschaums wurde bestimmt zu:
Figure imgf000011_0001
Die Eignung des erhaltenen Keramikschaums als Filter zum Filtrieren von schmelzflüssigen Nichteisen (NE) -Metallen wurde anhand von zwei verschiedenen Prüfmethoden beurteilt:
a) Gießtest Säule
Flüssiges Aluminium wurde über ein 500 mm hohes Rohr mit einem Durchmesser von 50 mm auf die wie vorstehend beschrieben erhaltenen Keramikschäume als Filter gegossen (analoger Versuchsaufbau, wie in der CA 2007450 beschrieben) . Die Filter wurden als gut beurteilt, wenn sie unter der Wirkung des flüssigen Metalls keine Zerfallserscheinungen zeigten.
Die ermittelten Ergebnisse sind nachfolgend tabelliert:
Figure imgf000012_0001
b) Gießtest am realen Gussstück
Zur Verifizierung der erhaltenen Versuchsergebnisse unter a) wurden darüber hinaus Versuche mit den Filtern am realen Gussstück in einer Aluminiumgießerei durchgeführt.
Die ermittelten Ergebnisse sind nachfolgend tabelliert:
Figure imgf000013_0001
c) Gießtest Säule mit Rotguss
Ein flüssiger Rotguss (RG7 (CuSn7 ZnPb) (DIN 1705) ) wurde bei einer Gießtemperatur von 1160 0C über ein 500 mm langes Rohr mit einem Durchmesser von 50 mm auf die wie vorstehend beschrieben erhaltenen Keramikschäume als Filter gegossen. Die Filter wurden als gut beurteilt, wenn sie unter der Wirkung des flüssigen Metalls keine Zerfallserscheinungen zeigten.
Die ermittelten Ergebnisse sind nachfolgend tabelliert:
Figure imgf000013_0002

Claims

Patentansprüche
1. Offenporiger Keramikschaum zur Herstellung von Filtern zum Filtrieren schmelzflüssiger Leicht- und Buntmetalle, wobei der Keramikschaum einen Anteil von zumindest 30 Gew.-% Enstatit utnfasst.
2. Keramikschaum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikschaum einen Anteil von 30 bis 60 Gew.-% Enstatit umfasst.
3. Keramikschaum nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikschaum einen Anteil von bis zu 30 Gew.-% Quarz umfasst.
4. Keramikschaum nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikschaum einen SiO2- Gehalt von 50 bis 60 Gew.-%, einen Al2O3-Gehalt von 10 bis 20 Gew.-% und einen MgO-Gehalt von 20 bis 30 Gew.-% aufweist .
5. Keramikschaum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikschaum die Anteile an SiO2, MgO und gegebenenfalls Al2O3 in Form einer gesinterten Mischung von Talk, Kieselsäure und Kaolinit enthält.
6. Keramikschaum nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikschaum 0,2 bis 2,0 Gew.-% Fe2O3 enthält.
7. Keramikschaum nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikschaum 0,1 bis 1,5 Gew.-% CaO enthält.
8. Keramikschaum nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikschaum 0,1 bis 1,5 Gew.-% Na2O enthält.
9. Keramikschaum nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikschaum 0,3 bis 3,0 Gew.-% K2O enthält.
10. Keramikschaum nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikschaum in schmelzflüssigem Leicht- und Buntmetall aufschwimmt.
11. Verfahren zur Herstellung eines offenporigen Keramikschaums nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die nachfolgenden Schritte :
a) Imprägnieren einer abbrennbaren offenporigen
Schaumstruktur mit einer wässrigen Suspension enthaltend
20 bis 60 Gew.-% Talk, 3 bis 40 Gew.-% Kieselsäure sowie
3 bis 30 Gew.-% Kaolinit; b) gegebenenfalls Entfernen von überschüssiger Suspension von der Schaumstruktur; c) gegebenenfalls Trocknen der mit Suspension imprägnierten Schaumstruktur; d) Kalzinieren der mit Suspension imprägnierten Schaumstruktur bei einer Temperatur von 1000 bis 1100 0C über einen Zeitraum von 1,5 bis 2,5 Stunden.
12. Verwendung eines Keramikschaums nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur oder bei der Herstellung eines Filters.
PCT/EP2007/009784 2006-11-10 2007-11-12 Offenporiger keramikschaum, verfahren zu seiner herstellung sowie verwendung WO2008055707A1 (de)

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