DE1810075A1 - Mahlscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mahlscheibe oder -platte zur Zerkleinerung oder Zerfaserung von Feststoffen in Abschlämmungen, z.B. zum Mahlen von Papierstoff»

Aus der US-Patentschrift 3 117 603 sind drehende Zerkleinerungsvorrichtungen bekannt, bei denen die Arbeitsflächen der gegeneinander gedrehten Platten aus Schleifmaterial wie Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Siliciumcarbid hergestellt sind. Dieses Schleifmaterial ist keramisch gebunden. Es zeigt jedoch, daß diese bekannten Mahlplatten infolge von Erosion an den Arbeitsflächen ungenügende Standzeit besitzen. Trotzdem sie für die in Aussicht genommenen Zwecke hervorragend geeignet erscheinen, konnten sie sich aus diesem Grund nicht in größerem Umfange durchsetzen.

Ea wurde nun gefunden, daß ein unerwünscht schneller Verschleiß oder eine Erosion eier bekannten Wählscheiben, z.B. für Papierstoff odsr ähnliche Scheibenmühle»., ver-

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mieden werden kann, wenn Elemente aus selbstgebundenem Siliciumcarbidgranulat angewandt werden, in denen die Poren zwischen dem Siliciumcarbidkorn mit einem Tränkmittel wie Siliciummetall gefüllt sind» Das auf diese Weise erhaltene Material stellt also eine kontinuierliche Grundphase aus Siliciumcarbid mit einer kontinuierlichen Phase eines Tränkmittels dar, welches sich innerhalb der Poren der Grundmasse erstreckt«

Die Verwendung von Silicium als Tränkmittel weist wegen der geringen Dichte, der vergleichbaren chemikalisehen Eigenschaften und der Verschleißbeständigkeit besondere Vorteile auf.

Die erfindungsgemäßen Mahlelemente stellen relativ zueinander drehbare Elemente mit Fasen und Nuten an den Arbeitsflächen dar, wobei der Arbeitsschlitz auf einige Tausendstel Zoll, entsprechend der US-Patentschrift 3 117 603, eingestellt werden kann»

Die Mahlelemente können hergestellt werden durch Schlickerguß, durch Gießen einer pastösen Masse oder durch Trockenpressen. Nach dem Formen wird der grüne, ungebrannte Formling getrocknet und kann dann gebrannt werden, wobei er gleichzeitig imprägniert wird« Die erforderliche Menge an Tränkmittel in pulverförmiger oder körniger Form wird hinter dem Formling angeordnet, also an der Gegenseite der Fasen und Nuten in ausreichender Menge, daß die Poren der Siliciumcarbidgrundmasse gefüllt werden können. Diese Menge schwankt erfindungsgemäß zxd.sehen 15 und 30 Volum-$ der untereinander verbundenen Poren« Der Körper wird nun in einer' Atmosphäre erhitzt, die gegenüber Siliciumcarbid und dem ■·

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Imprägniermittel inert ist, z.B. Stickstoff, Kohlenoxid oder Kohlendioxid, und zwar bis zum Schmelzpunkt des Imprägniermittels oder darüber· Für Silicium ist eine Temperatur von über 2150⁰C erforderlich, um das Siliciumcarbid zu benetzen. Der Körper wird bei dieser Temperatur 15 tois 25 min bzw. ausreichend lang für eine vollständige Imprägnierung gehalten.

Beim Brennen wird zweierlei erreicht» So erfolgt einerseits eine Verbindung des Siliciumcarbidkornes zu einer kontinuierlichen Grundmasse durch Rekristallisation, wobei die groben Kristalle auf Kosten der feinen Kristalle wachsen; dabei kommt es zu einer Zunahme der Porenweite. Andererseits werden beim Schmelzen des Siliciums die Poren gefüllt, denn die Oberflächenspannung wird zu einer Benetzung des Siliciumcarbides weitgehend herabgesetzt, so daß es durch Kapillarwirkung in die poröse Masse eindringen kann. Überschüssiges Silicium kann nach dem Abkühlen z.B. durch Abstrahlen entfernt werden.

Trotzdem Silicium als Imprägniermittel bevorzugt wird, kann man auch andere Substanzen wie die Silicide von Molybdän, Tantal, Wolfram oder Niob anwenden» Im allgemeinen reicht eine Brenntemperatur von 2200⁰C, nur bei Tantaldi silicid muß eine Temperatur von 2400⁰G eingehalten werden«

Es ist auch möglich, den Formkörper aus Siliciumcarbid auszuformen und zu brennen, worauf er mit einem organischen Material imprägniert wird. Dieses bewirkt nach dem Erhitzen eine Kohlenstoffabscheidung in den Poren, woraufhin der so behandelte Formkörper Silicium ausgesetzt wird, um den Kohlenstoff und das Silicium zu Siliciumcarbid zu binden*

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Ein derartiges Verfahren ist in der US-Patentschrift 3 205 04-3 beschrieben. Bei diesem Produkt handelt es sich um einen selbstgebundenen Siliciumcarbidkörper, der durch Rekristallisation eine kontinuierliche Grundmasse aus Siliciumcarbid bildet, dessen Poren mit Siliciumcarbid gefüllt sind.

Die erfindungsgemäße Mahlscheibe wird anhand der Figuren noch näher erläutert»

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Mahlscheibe.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach"2-2 der Fig» I

Die erfindungsgemäße Mahlscheibe besteht aus einem Ring 11 aus Siliciumcarbid^ getränkt mit metallischem Silicium. Die Arbeitsfläche der Platte ist mit Nuten 11 und Fasen 13 versehen, die bei der Zerkleinerung mit komplementären Nuten und Fasen einer ähnlichen Platte zusammenwirken.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mahlplatte geht man vorzugsweise wie folgt vor;

50 Gewichtsteile SiliciumcarbidKiörnung 3 bis 4yu, 50 Gewichtsteile Siliciumcarbid_s Körnungsnummer kO bis 100 (100-250 grit),

OjI Gewichtsteil Natriumsilicat und 16 Gewichtsteile Wasser werden angemacht und zur Ausformung die Masse in eine Gipsform mit den gewünschten Fasen und Nuten einer Platte im Sinne der Fig., 1 eingegossen der Formling aus der Form gewonnen, bei 100⁰C 12 h getrocknet, an der Rüolo

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seite des Formlings etwa 40 Gew.-% Siliciumgranulat, bezogen auf das Gewicht des Formlings, angeordnet und das ganze in Stickstoff oder Kohlendioxid bei 2200⁰G 20 min gebrannt und dann abgekühlt.

Ähnliche Massen wurden mit gröberem Korn ( 6 hergestellt.

Die fertigen Elemente hatten eine Dichte von 2,95 bis 3,1 g/cm", Porosität 0 bis 2 %, Wasserpermeabilität 0 %, Elastizitätsmodul 28.100-35.200 kg/mS (²K) bis 50 mio. psi) Bruchmodul 17,6-21,1 kg/mS (25.000 bis 30.000 psi)

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich nicht nur auf Körper mit einer Porosität bis 2 %, sondern auch bis zu 5 % anwenden.

Die erfindungsgemäßen Mahlscheiben eignen sich besonders zur Zerfaserung von pflanzlichen Stoffen. Sie bestehen aus einer Siliciumcarbid-Grundmasse mit einer Porosität von etwa 15-30 %* Die Poren der Grundmasse sind weitgehend mit einem Tränkmittel gefüllt, nämlich zumindest zu etwa 95 $» ^s0 &^Ά& ein im wesentlichen dichter Körper hoher Verschleißfertigkeit vorliegt.

Pat entansprüche

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Claims (3)

Patent ansprüche

1. Mahlscheibe zur Zerkleinerung von pflanzlichen Stoffen in Form einer Mahlplatte mit Fasen und Nuten auf der Bgeis von Siliciumcarbid, gekennzeichnet, durch eine kontinuierliche Grundmasse aus Siliciumcarbid mit einer Porosität zwischen etx»ra 15 und 30 .%', wobei diese Poren weitgehend mit Silicium, Siliciumcarbid oder einem Silicic! von Molybdän, Tantal, Wolfram oder Niob gefüllt sind.

2.

Mahlscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
95 % gefüllt sind.

daß die Poren der Grundmasse bis zumindest

3. Verfahren zur Herstellung der Mahlplatten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man aus einem Granulat von Siliciumcarbid einen Körper formt, diesen zusammen mit dem Tränkmittel auf ^ eine Temperatur von zumindest dem-Schmelzpunkt des Tränkmittels erhitzt und in üblicher Weise abkühlt.

^. Verfahren zur, Herstellung einer Mahlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einem Granulat von Siliciumcarbid einen Körper formt, ihn brennt, mit einem organischen Material imprägniert, den so behandelten Körper zur Abscheidung von Kohlenstoff in den Poren der Grundmasse erhitzt und anschließend mit Silicium zur Bindung des Kohlenstoffes zu Siliciumcarbid behandelt.

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