<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung geformter keramischer Artikel sowie Mischung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft keramische Formmassen und ein Verfahren zu deren Verarbeitung. Insbeson- dere betrifft die Erfindung plastische, keramische Massen sowie ein Verfahren zur Formgebung und direkten Brennung derartiger Massen.
Bisher wurden plastische, keramische Massen erzeugt, bei denen während der Formgebung und dem
Brennen eine beträchtlicheschrumpfung (lineare Schrumpfung) erfolgt. Darüber hinaus ist die Schrump- fung ungleichmässig, so dass es schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist, genau geformte und gebrannte
Keramiken herzustellen.
Aus der Literatur ist bekannt, Mischungen aus Keramikmaterialien, Silikonharzen, Weichmachern und Fliessmitteln zu brennen.
Gemäss der Erfindung wurde gefunden, dass man geformte, gebrannte Keramikartikel mit niedrigem Gewichtsverlust, niedriger Schrumpfung, Rissefreiheit und hoher Dichte erhält, indem man ein keramisches Material mit einem geringen Anteil eines zweiten keramischen Materials mischt, das eine niedrigere Verglasungstemperatur besitzt als das erste keramische Material, und man ausserdem ein Silikonharz und einen Weichmacher dafür zufügt, worauf die Mischung unter Anwendung von Hitze und Druck zum Artikel verformt und dieser zwecks Härtung des Silikonharzes erwärmt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass sodann der Artikel bei einer Temperatur gebrannt wird, die ausreicht, um das zweite keramische Material zu verglasen, ohne dass aber das erste keramische Material verglast.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der man minimale Schrumpfung und hohe Dichte erlangt, wurde eine Grundmischung, bestehend aus einer überwiegenden Menge Tonerde zusammen mit kleineren Mengen Wollastonit und einer Bleiborsilikat-Glasfritte, einige Stunden in der Kugelmühle gemahlen, damit man eine gleichförmige Mischung mit weniger als 43 m erhält. Diese Pulvermischung wurde innig mit einer Toluollösung eines Silikonharzes, die einen Katalysator für die Wärmehärtung enthält, sowie einer Lösung eines Weichmachers, vorzugsweise Bienenwachs, vermischt. Die Mischung wurde zu einem trockenen Pulver sprühgetrocknet, dieses in eine Form gefüllt und genügend Wärme und Druck ausgesetzt, damit man einen geformten Artikel erhält und damit das Silikonharz in die wärmegehärtete Form übergeht.
Der so hergestellte Artikel wird dann in einem Ofen bei einerTemperatur von etwa 10930C gebrannt, nämlich bei einer Temperatur unterhalb der Verglasungstemperatur der Tonerde, die aber genügend hoch ist, um die Glasfritte und Wollastonit in den glasförmigen Zustand überzuführen. Das geformte Produkt besteht somit aus einer glasigen Matrix, in der feine TeilchenTonerde gleichmässig dispergiert sind. Die lineare Schrumpfung des geformten Produktes in der Form bis zum fertigen gebrannten Keramikartikel betrug weniger als 3%.
In ihrem breitesten Rahmen besteht die Erfindung darin, dass man eine verformbare Silikonharzzusammensetzung mit einer Mischung eines überwiegenden Anteiles eines keramischen Materials,
<Desc/Clms Page number 2>
welches entweder nicht verglast oder das eine relativ hohe Verglasungstemperatur hat, mit einem keramischen Material mit niedriger Verglasungstemperatur vermischt, die Mischung zu einem geformten Artikel verformt und mindestens zum Teil das Silikonharz wärmehärtet, damit man einen geformten Artikel mit ausreichender Grünfestigkeit erhält, damit man ihn aus der Form entnehmen kann, worauf man den geformten Artikel bei einer genügend hohen Temperatur brennt, um das bei niedriger Temperatur verglasungsunfähige keramische Material zu verglasen, die aber nicht ausreicht, um das andere als Hauptmenge vorliegende keramische Material zu verglasen.
Dieses Verfahren und die dabei benutzte Zusammensetzung bewirkt eine geringere Schrumpfung als bei andern Verfahren under Verwendung anderer Zusammensetzungen, wobei der Grund dafür wenigstens zum Teil darin gelegen ist, dass (l) ein Silikonharz verwendet wird, das etwa zu 50*%) während des Brennens in Siliziumdioxyd umgewandelt wird und (2) dass die Hauptmenge des keramischenMaterials in unverglastem Zustand verbleibt, während man eine verglaste Matrix aus dem andern keramischen Material bildet.
EMI2.1
von Silizium, Titan, Zirkon, Chrom, Wolfram, Molybdän u. a. mit Wasser nicht umsetzbare Carbide können verwendet werden. Graphit, amorpher Kohlenstoff sowie andere Materialien, die nicht verglasungsfähig sind, können ebenfalls verwendet werden.
Das Material, welches zur Bildung der glasigen Bindung dient, kann irgendein Material sein, welches unterhalb der Verglasungstemperatur des als Hauptmenge dienenden keramischen Materials verglast. Es wurde gefunden, dass man besonders befriedigende Ergebnisse mit Gasfritten, insbesondere Bleiglasfritten, erzielt. Eine besonders zufriedenstellende Bleiborsilikatglasfritte besteht aus 46, 1 Gew.-
EMI2.2
andere mineralische Silikate wie Mullit, Forsterit, Feldspat u. dgl. verwendet werden. Irgendeines der anorganischen Gläser einschliesslich Fenster- und Flaschenglas kann in Pulver- oder Faserform verwendet werden.
Gleichfalls wie bei der Verarbeitung verglasungsfähiger Materialien wie Spodumen, Steatit, Silikat und Quarz muss darauf geachtet werden, dass diese Materialien in geringer Menge mit einer Hauptmenge an gepulvertem keramischem Material verwendet werden, welch letzteres bei einer wesentlich höheren Temperatur verglast als jene, die nötig ist, um den in geringer Menge vorliegenden Anteil zu verglasen.
Um eine möglichst geringe Schrumpfung zu erlangen, ist das Silikonharz wichtig. Prinzipiell könnten bei der Erfindung auch andere wärmehärtende Harze wie Epoxyharze und Phenolharze verwendet werden, aber solche Materialien rufen durch die Eliminierung des Harzes entweder vor oder während des Brennens Porosität oder Schrumpfung hervor. Alle Arten von Silikonharzen sind verwendbar, insbesondere Methylphenylpolysiloxane, Dimethyl- und Diäthylsiloxane u. a. Organosiloxane, besonders jene mit genügend hohem Molgewicht, damit sie fest oder harzförmig sind. Jedoch besonders vorteilhafte Ergebnisse wurden mit einem trifunktionellen Methylpolysiloxanharz erzielt, das von der Firma General Electric Company unter der Bezeichnung SR-80 verkauft wird.
Dieses Harz ist fest und wird in Toluol dispergiert verwendet, wobei es mit Zinkoktoat als Katalysator vermischt ist. Andere bekannte Katalysatoren zur Beschleunigung der Wärmehärtung des Silikonharzes, wie Bleinaphthenat, Bleibisilikat, Bleioxyd, Eisenoxyd od. dgl., können ebenfalls verwendet werden.
Damit nur eine geringe Schrumpfung erfolgt, sollte der Silikonbinder niedrig gehalten werden, beispielsweise unterhalb 25 Gew.-% der Mischung. Verschiedene Zusammensetzungen mit unterschiedlichen Bindemittelgehalten wurden untersucht, damit festgestellt werden kann, welcher Mindestgehalt zur Aufrechterhaltung der wichtigen Fliesseigenschaft und Warmfestigkeit erforderlich ist. Es wurde gefunden, dass etwa 8 Gel.-% Silikonharz die Mindestmenge war, damit ein ausreichendes Fliessvermögen für die praktische Verarbeitung gewährleistet ist.
Zwecks Verbesserung der Fliesseigenschaften beim Verformen können verschiedene Weichmacher Dder Flussmittel zugesetzt werden. Geeignete Flussmittel sind geringe Mengen an Bienenwachs, Butylstearat, Aluminiumstearat, Calciumstearat, Glycerylmonostearat sowie Silikon-Öle und-Fette. Die Polymethacrylsäureester niederer Alkohole wie von n-Butyl oder Isobutylalkohol modifizieren oder plastifizieren das Silikonharz und können gleichfalls zur Verbesserung der Fliesseigenschaften verwendet werden.
<Desc/Clms Page number 3>
Als wirksamstes Flussmittel hat sich jedoch Bienenwachs erwiesen. 1-2 Gew.-% Bienenwachs in einer Zusammensetzung zeitigte besonders gutes Fliessen der Zusammensetzung bis herab zu Drücken von etwa 105 kg/cm2. Ein Überschuss an Bienenwachs ruft jedoch ein übermässiges Erweichen der Zu- sammensetzung nach Vollendung des Pressvorganges hervor.
Zusätzliche Katalysatoren oder Härtungsmittel können zu den bereits vom Hersteller des Silikon- harzes beigegebenen in die verformbare Mischung zwecks Beschleunigung der Härtung des Silikonharzes eingemischt werden. Diesbezüglich seien genannt Bleioxyd, Eisenoxyd, Bleinaphthenat, Zinkoktoat,
Bleibisilikate u. a. an sich bekannte Härtungsmittel. Sie werden in geringen Mengen von weniger als 1 % angewendet.
) Die Wahl von Tonerde als wesentlicher Füllstoff beruht auf mehreren Faktoren. Diese sind Hoch- temperaturbeständigkeit, Rissfestigkeit, gute elektrische Eigenschaften und gute physikalische Eigen- schaften. Die Zusammensetzungen mit hohem Tonerdegehalt bilden auch eine wenig schrumpfende
Basis, in die die Glasfritte eingearbeitet ist.
Zusammensetzungen aus Silikonen und Tonerde allein als Füller erreichen die Verglasung nicht, wenn sie bei so hohen Temperaturen wie 17600C gebrannt werden. Daher können zusammen mit Ton-
EMI3.1
Gläser sowie bei niedriger Temperatur erweichende Silikate.
Es wurde gefunden, dass Wollastonit zusätzlich zur Verglasung und Erzeugung einer dichten Glasmatrix auch die Warmfestigkeit verbessert und die Wasseraufnahme verringert. Dieses Material konnte mit oder ohne der Glasfritte verwendet werden. Mit der Glasfritte jedoch wurde eine weitere Verringe- rung der Wasseraufnahme erzielt.
Die Mengen der verschiedenen Bestandteile können im breiten Rahmen variiert werden und sind im allgemeinen so, dass die Verformbarkeit und Grünfestigkeit mit einem Minimum an organischem Ma- terial erzielt wird.
Zwecks Erlangung verbesserter Schrumpfeigenschaften soll das zu verglasende keramische Material im Vergleich zum nichtverglast bleibenden keramischen Material in geringer Menge vorliegen.
Das Silikonharz soll zwecks niedriger Schrumpfung in einer Menge von weniger als 25 Gew.-% der
Zusammensetzung wie z. B. 8-25 Gew.-%, vorzugsweise 10-15 Gew.-%, Vorhandensein.
Der Weichmacher für das Silikonharz soll in geringer Menge vorhanden sein, vorzugsweise in der kleinstmöglichen Menge, die ein ausreichendes Fliessen beim Verformen ermöglicht. Derartige Mengen für die verschiedenen Weichmacher sind bekannt und für den Fachmann leicht ermittelbar.
Die folgende Tabelle zeigt die bevorzugten und verwendbaren Bereiche in Gewichtsprozent einer höchst zufriedenstellenden Tonerdezusammensetzung gemäss der Erfindung.
EMI3.2
<tb>
<tb>
Bestandteil <SEP> Anwendbar <SEP> % <SEP> Bevorzugt <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> Silikonharz <SEP> 8 <SEP> - <SEP> 25 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 15 <SEP>
<tb> Tonerdepulver <SEP> 90 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 55 <SEP> - <SEP> 70 <SEP>
<tb> Wollastonit <SEP> 5-40 <SEP> 10-20 <SEP>
<tb> Glasfritte <SEP> 2-25 <SEP> 5-15 <SEP>
<tb> Bienenwachs* <SEP> 0, <SEP> 4-5, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 5-3, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
* Dieses Material kann ganz oder teilweise durch andere Materialien, wie sie genannt wurden. ersetzt werden, aber mit diesen Materialien wurden weder so gute Schrumpf- noch Fliesseigenschaften erlangt.
Im folgenden Beispiel wird die Herstellung eines verglasten keramischen Artikels aus einer plastischen, keramischen Zusammensetzung gezeigt.
Beispiel l : Es wurde folgende Zusammensetzung angewendet :
EMI3.3
<tb>
<tb> Gewichtsprozent
<tb> Silikonharz <SEP> (SR-80) <SEP> 13
<tb> Bienenwachs <SEP> 2
<tb> Wollastonit <SEP> ("15 <SEP>
<tb> Tonerde <SEP> (weniger <SEP> als <SEP> 43 <SEP> lui) <SEP> 85 <SEP> 60
<tb> Glasfritte <SEP> (Thompson's <SEP> 1046) <SEP> 10
<tb>
In dieser Zusammensetzung ist SR-80 die Markenbezeichnung eines von der Firma General Electric
<Desc/Clms Page number 4>
erzeugten Silikonharzes aus einem trifunktionellenMethylpolysiloxan mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 5000, welches Zinkoktoat als Katalysator enthält.
Eine Bleiborsilikatglasfritte wurde selbst hergestellt und besitzt folgende Zusammensetzung :
EMI4.1
<tb>
<tb> 46, <SEP> 1 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Bleibisilikat
<tb> 42, <SEP> 9 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Borsäure
<tb> 2, <SEP> 3 <SEP> Gew.-Teile <SEP> TiO2 <SEP>
<tb> 8, <SEP> 1 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Kobaltoxyd
<tb> 0, <SEP> 6 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Chromoxyd
<tb>
Diese Bestandteile werden vermischt und dann in einem Tiegel geschmolzen, damit sie miteinander reagieren. In flüssigem Zustand wird das Material in Wasser gegossen, wodurch diese Glasfritte zerspringt, worauf man die kleinen Teilchen sammelt. Das Material wird sodann in der Kugelmühle auf weniger als 43 li gemahlen und in dieser Form in der Zusammensetzung nach Beispiel 1 verwendet.
Die Arbeitsweise war folgende :
1. Die 85 Gew.-Teile Basismaterial wurden 16 hin der Kugelmühle gemahlen, bis sämtliches Material eine-Teilchengrösse von weniger als 43 J. L aufwies.
2. Das pulverisierte Basismaterial wurde in einem Dispersator mit einer Lösung von Silikonharz und Bienenwachs in Chloräthylen 1/2 h vermischt und sodann zu einem fliessfähigen Pulver sprühgetrocknet.
3. Die pulverförmige Mischung wurde 15-10 min bei 1600C formgepresst.
4. Der geformte wärmeverfestigte Artikel wurde der Form entnommen und bei 10930C gebrannt, wobei man diese Temperatur 1 h aufrechterhielt.
Die lineare Schrumpfung in der Form betrug 1, 36%. Die totale lineare Schrumpfung nach dem Brennen betrug 2, 300/0. Die Wasserabsorption des gebrannten Artikels betrug 0, 09% und sein spez. Gewicht 2, 72. Der Artikel war ein verglaster Block, bestehend aus einer verglasten oderglasigen (amorphen) Matrix aus Wollastonit und der Glasfritte, enthaltend gleichmässig dispergierte Tonerdeteilchen mit Siliziumdioxydteilchen, welche man durch die Hitzezersetzung des Silikonharzes während des Brennens erhalten hatte.
Verglaste Artikel unter Verwendung anderer keramischer Mischungen zusammen mit Silikonharzen durch Formen und Brennen können vom Fachmann hergestellt werden, wobei das obige Beispiel als Anweisung zum Arbeiten dienen kann. Beispielsweise kann die Tonerde im obigen Beispiel durch Magnesiumoxyd oder Siliziumdioxyd ersetzt werden, wobei man brauchbare Ergebnisse erzielt und nur geringe Änderungen hinsichtlich optimaler niedriger Schrumpfung und hoher Dichte erfolgen.
Das erfindungsgemäss erhaltene Produkt ist eine anorganische, amorphe Matrix, welche kristalline Teilchen eines keramischen Materials einschliesslich Siliziumdioxydteilchen aus der Zersetzung des Sili- konharzes enthält.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung geformter keramischer Artikel, wobei man ein keramisches Material mit einem geringen Anteil eines zweiten keramischen Materials mischt, das eine niedrigere Verglasungstemperatur besitzt als das erste keramische Material, und man ausserdem ein Silikonharz und einen Weichmacher dafür zufügt, worauf die Mischung unter Anwendung von Hitze und Druck zum Artikel verformt und dieser zwecks Härtung des Silikonharzes erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sodann der Artikel bei einer Temperatur gebrannt wird, die ausreicht, um das zweite keramische Material zu verglasen, ohne dass aber das erste keramische Material verglast.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for the manufacture of shaped ceramic articles and mixture for carrying out the process
The invention relates to ceramic molding compounds and a method for processing them. In particular, the invention relates to plastic, ceramic masses and a method for shaping and direct firing of such masses.
So far, plastic, ceramic masses have been produced in which during the shaping and the
When firing, considerable shrinkage (linear shrinkage) occurs. In addition, the shrinkage is uneven, making it difficult, if not impossible, to accurately shape and bake
Manufacture ceramics.
It is known from the literature to fire mixtures of ceramic materials, silicone resins, plasticizers and superplasticizers.
According to the invention, it has been found that molded, fired ceramic articles with low weight loss, low shrinkage, freedom from cracks and high density are obtained by mixing a ceramic material with a small proportion of a second ceramic material which has a lower vitrification temperature than the first ceramic material and a silicone resin and a plasticizer therefor are also added, whereupon the mixture is deformed into the article using heat and pressure and the article is heated to harden the silicone resin, the method being characterized in that the article is then fired at a temperature which is sufficient to vitrify the second ceramic material without, however, vitrifying the first ceramic material.
According to a preferred embodiment of the invention, in which one achieves minimal shrinkage and high density, a base mixture consisting of a predominant amount of clay together with smaller amounts of wollastonite and a lead borosilicate glass frit was ground for a few hours in the ball mill so that a uniform mixture was obtained with less than 43 m. This powder mixture was intimately mixed with a toluene solution of a silicone resin, which contains a catalyst for heat curing, and a solution of a plasticizer, preferably beeswax. The mixture was spray dried to a dry powder, placed in a mold, and subjected to sufficient heat and pressure to produce a molded article and to allow the silicone resin to pass into the thermoset shape.
The article thus produced is then fired in a furnace at a temperature of about 10930C, namely at a temperature below the vitrification temperature of the alumina, but which is high enough to convert the glass frit and wollastonite into the glassy state. The molded product thus consists of a vitreous matrix in which fine particles of alumina are uniformly dispersed. The in-mold linear shrinkage of the molded product to the finished ceramic ceramic article was less than 3%.
In its broadest scope, the invention consists in that a deformable silicone resin composition with a mixture of a predominant proportion of a ceramic material,
<Desc / Clms Page number 2>
which is either not vitrified or which has a relatively high vitrification temperature, mixed with a ceramic material with a low vitrification temperature, the mixture is molded into a molded article and at least partially thermosetting the silicone resin in order to obtain a molded article with sufficient green strength to be able to be removed from it can be taken from the mold, whereupon the molded article is fired at a temperature high enough to vitrify the ceramic material which is non-vitrifiable at low temperature but which is insufficient to vitrify the other major amount of ceramic material.
This method and the composition used causes less shrinkage than other methods using other compositions, the reason for this being at least in part because (1) a silicone resin is used which is about 50% during firing is converted to silicon dioxide and (2) that the majority of the ceramic material remains in the unglazed state while a vitrified matrix is formed from the other ceramic material.
EMI2.1
of silicon, titanium, zirconium, chromium, tungsten, molybdenum and the like a. Carbides which cannot be reacted with water can be used. Graphite, amorphous carbon, and other materials that are not vitrifiable can also be used.
The material which serves to form the vitreous bond can be any material which vitrifies below the vitrification temperature of the ceramic material serving as the bulk. It has been found that particularly satisfactory results are achieved with gas frits, in particular lead glass frits. A particularly satisfactory lead borosilicate glass frit consists of 46.1 wt.
EMI2.2
other mineral silicates such as mullite, forsterite, feldspar and the like Like. Be used. Any of the inorganic glasses including window and bottle glasses can be used in powder or fiber form.
As with the processing of vitrifiable materials such as spodumene, steatite, silicate and quartz, care must be taken to ensure that these materials are used in small quantities with a majority of powdered ceramic material, which vitrifies at a significantly higher temperature than the one that is necessary in order to vitrify the small amount.
In order to achieve the lowest possible shrinkage, the silicone resin is important. In principle, other thermosetting resins such as epoxy resins and phenolic resins could be used in the invention, but such materials cause porosity or shrinkage by eliminating the resin either before or during firing. All types of silicone resins can be used, in particular methylphenylpolysiloxanes, dimethyl and diethylsiloxanes and the like. a. Organosiloxanes, especially those with a molecular weight high enough to be solid or resinous. However, particularly beneficial results have been obtained with a trifunctional methylpolysiloxane resin sold by General Electric Company under the designation SR-80.
This resin is solid and is used dispersed in toluene, mixed with zinc octoate as a catalyst. Other known catalysts for accelerating the thermal curing of the silicone resin, such as lead naphthenate, lead bisilicate, lead oxide, iron oxide or the like, can also be used.
So that there is only a slight shrinkage, the silicone binder should be kept low, for example below 25% by weight of the mixture. Various compositions with different binder contents were investigated in order to determine which minimum content is required to maintain the important flow properties and heat resistance. It was found that about 8 gel% silicone resin was the minimum amount in order to ensure sufficient flowability for practical processing.
Various plasticizers can be added to the flux to improve the flow properties during molding. Suitable fluxes are small amounts of beeswax, butyl stearate, aluminum stearate, calcium stearate, glyceryl monostearate and silicone oils and fats. The polymethacrylic acid esters of lower alcohols such as n-butyl or isobutyl alcohol modify or plasticize the silicone resin and can also be used to improve the flow properties.
<Desc / Clms Page number 3>
However, beeswax has proven to be the most effective flux. 1-2% by weight beeswax in a composition produced particularly good flow of the composition down to pressures of about 105 kg / cm2. However, an excess of beeswax causes excessive softening of the composition after completion of the pressing process.
Additional catalysts or curing agents can be mixed into the deformable mixture in addition to those already added by the manufacturer of the silicone resin in order to accelerate the curing of the silicone resin. In this regard, lead oxide, iron oxide, lead naphthenate, zinc octoate,
Lead bisilicates a. hardening agents known per se. They are used in small amounts, less than 1%.
) The choice of clay as the essential filler is based on several factors. These are high temperature resistance, crack resistance, good electrical properties and good physical properties. The high alumina compositions also form a low shrinkage
Base in which the glass frit is incorporated.
Compositions of silicone and alumina alone as a filler will not reach the glazing when fired at temperatures as high as 17600C. Therefore, together with sound
EMI3.1
Glasses and silicates that soften at low temperatures.
It was found that wollastonite, in addition to glazing and creating a dense glass matrix, also improves heat resistance and reduces water absorption. This material could be used with or without the glass frit. With the glass frit, however, a further reduction in water absorption was achieved.
The amounts of the various constituents can be varied within wide limits and are generally such that the deformability and green strength are achieved with a minimum of organic material.
In order to achieve improved shrinkage properties, the ceramic material to be vitrified should be present in small quantities compared to the non-vitrified ceramic material.
The silicone resin should be used in an amount of less than 25% by weight for low shrinkage
Composition such as B. 8-25% by weight, preferably 10-15% by weight, present.
The plasticizer for the silicone resin should be present in a small amount, preferably in the smallest possible amount that enables sufficient flow during deformation. Such amounts for the various plasticizers are known and can easily be determined by the person skilled in the art.
The following table shows the preferred and useful ranges in percent by weight of a highly satisfactory alumina composition according to the invention.
EMI3.2
<tb>
<tb>
Component <SEP> Applicable <SEP>% <SEP> Preferred <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> silicone resin <SEP> 8 <SEP> - <SEP> 25 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 15 <SEP>
<tb> Alumina powder <SEP> 90 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 55 <SEP> - <SEP> 70 <SEP>
<tb> wollastonite <SEP> 5-40 <SEP> 10-20 <SEP>
<tb> Glass frit <SEP> 2-25 <SEP> 5-15 <SEP>
<tb> Beeswax * <SEP> 0, <SEP> 4-5, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 5-3, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
* This material can be replaced in whole or in part by other materials as they are named. can be replaced, but with these materials neither good shrinkage nor flow properties were achieved.
The following example shows the manufacture of a glazed ceramic article from a plastic, ceramic composition.
Example 1: The following composition was used:
EMI3.3
<tb>
<tb> weight percent
<tb> silicone resin <SEP> (SR-80) <SEP> 13
<tb> beeswax <SEP> 2
<tb> wollastonite <SEP> ("15 <SEP>
<tb> clay <SEP> (less <SEP> than <SEP> 43 <SEP> lui) <SEP> 85 <SEP> 60
<tb> Glass frit <SEP> (Thompson's <SEP> 1046) <SEP> 10
<tb>
In this composition, SR-80 is the brand name of one from General Electric
<Desc / Clms Page number 4>
produced silicone resin from a trifunctional methylpolysiloxane with an average molecular weight of 5000, which contains zinc octoate as a catalyst.
A lead borosilicate glass frit was manufactured in-house and has the following composition:
EMI4.1
<tb>
<tb> 46, <SEP> 1 <SEP> parts by weight <SEP> parts <SEP> lead bisilicate
<tb> 42, <SEP> 9 <SEP> parts by weight <SEP> boric acid
<tb> 2, <SEP> 3 <SEP> parts by weight <SEP> TiO2 <SEP>
<tb> 8, <SEP> 1 <SEP> parts by weight <SEP> cobalt oxide
<tb> 0, <SEP> 6 <SEP> parts by weight <SEP> chromium oxide
<tb>
These ingredients are mixed together and then melted in a crucible to react with each other. In the liquid state, the material is poured into water, which breaks this glass frit, whereupon the small particles are collected. The material is then ground in the ball mill to less than 43 l and used in this form in the composition according to Example 1.
The working method was as follows:
1. The 85 parts by weight of base material were ground in a ball mill until all of the material had a particle size of less than 43 J.L.
2. The pulverized base material was mixed in a dispersator with a solution of silicone resin and beeswax in chloroethylene for 1/2 hour and then spray-dried to form a flowable powder.
3. The powdery mixture was compression molded for 15-10 minutes at 1600C.
4. The molded thermosetting article was removed from the mold and fired at 10,930 ° C. while maintaining this temperature for 1 hour.
The linear shrinkage in the mold was 1.36%. The total linear shrinkage after firing was 2,300/0. The water absorption of the fired article was 0.09% and its spec. Weight 2.72. The article was a vitrified block consisting of a vitrified or vitreous (amorphous) matrix of wollastonite and the glass frit, containing evenly dispersed alumina particles with silicon dioxide particles, which had been obtained by the heat decomposition of the silicon resin during firing.
Glazed articles using other ceramic mixtures together with silicone resins by molding and firing can be made by those skilled in the art, using the example above as an instruction on how to work. For example, the alumina in the above example can be replaced by magnesium oxide or silicon dioxide, with useful results being achieved and only minor changes being made in terms of optimal low shrinkage and high density.
The product obtained according to the invention is an inorganic, amorphous matrix which contains crystalline particles of a ceramic material including silicon dioxide particles from the decomposition of the silicone resin.
PATENT CLAIMS:
1. A method for making shaped ceramic articles, wherein one mixes a ceramic material with a small amount of a second ceramic material which has a lower vitrification temperature than the first ceramic material, and one also adds a silicone resin and a plasticizer therefor, whereupon the mixture under Application of heat and pressure to the article and the article is heated for the purpose of hardening the silicone resin, characterized in that the article is then fired at a temperature sufficient to vitrify the second ceramic material without vitrifying the first ceramic material.