DE2531162A1 - Keramische erzeugnisse und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Keramische erzeugnisse und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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München 9. Juli 1975
Interpace Corporation, 260 Cherry Hill Road, Farsippany,
iJev/ Jersey, USA
Keramische Erzeugnisse und Verfeihren :;u ihrer
Herstellung.
Ein großer Teil von keramischen Erzeugnissen wird durch Gießen oder maschinell in durchlässigen oder porösen Druckgußformen
aus Formgips hergestellt, weil dieser eine ausgezeichnete Durchlässigkeit und Porosität zur Herstellung von
keramischen Erzeugnissen aufweist. Die Poren des Formgipses absorbieren das Wasser im Ton oder ähnlichen zum Formen von
keramischen Erzeugnissen verwendeten Materialien. Insbesondere werden Formgipsdruckgußformen fast ausschließlich beim sogenannten
Druckgießverfahren benützt, bei dem der feuchte Ton zwischen die Formhälften eingepreßt wird und die Feuchtigkeit
in die Poren der Formgipsdruckgußform eindringt. Der so ausgepreßte Ton wird dann von der Druckgußform befreit, indem
man ein gasförmiges Medium, z.B. Luft, durch die Poren der
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Form durchleitet.
Cbwühl man mit Fonagips und anderer, auf Gips basierenden Materialien
relait.v zufriedenstellend poröse oder durchlässige
Druckguß formen herstellen kann, haben sie trotzdem beträchtliche Nachteile, wie ihre allgemein schwache mechanische Festigkeit,
ihre Verschleißerscheinungen, die geringe Widerstandsfähigkeit
gegen Wärraestoß und ihre beträchtliche chemische Löslichkeit
in Wasser. Diese Mangel der Druckgußformen aus Formgips oder anderen auf Gips basierenden Materialien führen zu
einer kurzen Lebensdauer, weil unte^* anderem wiederholte Druckgußvorgänge
die Preßfläche schnell abfessen und dazu neigen, die Kanten der Druckgußform zu brechen; das führt dazu, daß sie
nach nur wenigen hundert Druckgußvorgängen verworfen werden müssen.
Darüber hinaus wird durch die schwache mechanische Festigkeit der Gebrauch von Schwermetallbehältern notwendig, um zu verhindern,
daß die Druckgußform während eines DruckgußVorganges
zerbricht; in vielen Fällen gehen solche Druckgußformen bereits beim ersten Druckgießen infolge dieses Problems verloren.
Die offensichtlichen Nachteile, die den auf Gips basierenden Materialien zugrundeliegen, haben Fachleute veranlaßt, zu versuchen,
eine poröse Druckgußform zu finden, die die gleiche Porosität und Durchlässigkeit wie die Druckgußformen aus Formgips
aufweist, die aber über gute mechanische Festigkeit, Haltbarkeit, Wärme Schockwiderstandsfähigkeit und geringe Wasserlöslichkeit
verfügt. Bis heute jedoch hat, obwohl viele Patente auf poröse Druckgußformen erteilt wurden, keine in der großtechnischen
Herstellung Verwendung gefunden. Der Grund dafür ist wahrscheinlich der, daB Druckgußformen, die eine höhere mechanische
Festigkeit aufweisen als Druckgußformen aus Gips oder
anderen auf Gips basierenden Materialien nicht die nötige Porosität
und Durchlässigkeit aufweisen und vor allem Oberflächenrisse zeigen, die die Druckgußform zum Druckgießen unbrauchbar
machen.
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Ira allgemeinen arbeitet eine Druckgußform, die nur eine genaue Verteilung der Porengröße besitzt, nicht unbedingt so
zufriedenstellend, wie eine Druckgußform, in der die zu
formende Masse von der Druckgußform dadurch gelöst wird, daß mit Luft durchgeblasen wird, weil es absolut unerläßlich
ist, den Vorgang des Durchblasens eigens für Form- oder andere Gipsmaterialien zu gestalten. Y/eiterhin ist es wichtig, daß
während des Brennvorganges der Druckgußform die gebrannte Form annähernd die gleichen Abmessungen hat, wie die entsprechende
ungebrannte Form.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur Herstellung einer Preßform, die sowohl eine
Aufteilung der Porengrößen entsprechend dem gebräuchlichen Zement- oder Stuckgips als auch bessere physikalische Eigenschaften
aufweist, die der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Druckgußform durch hohe mechanische Festigkeit
eine viel längere Lebensdauer erlauben, als sie bei gebräuchlichen Druckgußformen aus Formgips erreichbar ist. Darüber
hinaus können die erfindungsgemäßen Druckgußformen auch bei sehr hoher Temperatur und in korrodierender Umgebung ohne
nachteilige Effekte verwendet werden. Weil die erfindungsgemäße Zusammensetzung und die Produkte nach der Erfindung über
so ausgezeichnete physikalische und chemische Eigenschaften verfügen, und weil sie in jede gewünschte Form gebracht werden
können, gibt es für die Erzeugnisse vielseitige Anwendungsmöglichkeiten. Beispiele dafür sind die Verwendung als Formen
für die Herstellung von Kunststoffprodukten oder als Gasdiffusoren.
Es ist jedoch hervorzuheben, daß die Erzeugnisse nach der Erfindung in jeder Umgebung benützt werden können, wo
offenzellige Struktur, niedrige Verschleißerscheinungen, hohe
mechanische Festigkeit und/oder Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen oder gegen korrodierende Umgebung nützlich
oder wünschenswert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Produkte und Methoden zur
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Herstellung von Druckgußformen zu entwickeln und aufzuzeigen, wobei das Produkt, wenn es gebrannt ist, eine einheitliche
offenzellige Struktur von wenigstens 20 Vol-% und vorzugsweise
von 30 Vol-%, eine durchschnittliche Porengröße in der
Größenordnung von 1 bis 10 Mikron und vorzugsweise von weniger als etwa 5 Mikron und ein Bruchmodul von wenigstens 280 kp/cnr
(4000 psi) aufweist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Zusammensetzung zu entwickeln und aufzuzeigen, die die wünschenswerten Eigenschaften
von Druckgußformen aus Formgips aufweist, die aber gleichzeitig über bessere physikalische Eigenschaften verfügt,
die eine lange Haltbarkeit zur Folge haben.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine poröse Druckgußform und Materialien zur Herstellung derselben zu entwickeln
und aufzuzeigen, die einen Bruchmodul von wenigstens 280 kp/ cm·5 (4000 psi) und vorzugsweise 350 kp/cnr (5000 psi) und
keine Oberflächendefekte aufweist, wobei die Druckgußform zum Druckgießen von keramischen Erzeugnissen auf bemerkenswert
lange Zeiträume hinaus verwendet werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine poröse Druckgußform zu entwickeln, die zuerst aus Glaspartikeln und Schleifpartikeln
wie Aluminium zusammengesetzt wird, wobei die Partikel in solcher Weise verbunden werden, daß das Glas aus
während des Brennvorganges entstehenden sekundären Kristallen besteht, die die Festigkeit der entstehenden Druckgußform
stark verbessern, die ihr aber gleichzeitig die gewünschte Porosität geben, die derjenigen von entsprechenden Formgipsdruckgußformen
gleicht.
Diese und andere Ziele ergeben sich aus der folgenden Einzelbeschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wobei sich alle Teile und Prozente auf Gewicht beziehen, wenn
es nicht ausdrücklich anders angegeben ist und alle Tempera-
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türen in F ( C) angegeben wenden.
Vors tehend genannte und andere Ziele sind in Je»- /erliegenden
Erfindung verwirklicht,' die ?an Teil auf der überraschenden
Entdeckung beruht, daß ein poröses keramisches Produkt, des
die vorstehend aufgezählten Eigenschaften besitzt, so hergestellt werden kann, daß eine Mischung aus Glas- und Schleifpartikeln
(wie z.B. Aluminiumoxid) langsam bis zu einer Ttjitiperatur erhitzt wird, die gerade noch unter dem Temperaturhereich
liegt, wo Glas anfängt weich zu werden und zu schmelzen, und daß dann die Temperatur dort konstant gehalten wird,
bis das Produkt ein Bruchmodul von wenigstens 230 kp/cmJ
(AOOO psi) und vorzugsweise von 350 kp/cm (5000 psi) besitzt,
und daß man dann das Produkt abkühlen läßt. Diese Brennmethode bedingt, daß die Partikel durch festes Sintern verbunden werden,
d.h. die Glaspartikel verformen oder verfließen nicht, vielmehr wird die Verbindung hergestellt, wenn sich die Partikel
im festen Zustand befinden. Diese Methode, eine Verbindung herzustellen, beeinträchtigt nicht die Porosiät der
entstehenden Druckgußform und bedingt eine hohe Festigkeit, die vermutlich daraus resultiert, daß während des Brennprozesses
sekundäre Kristalle in den Glaspartikeln entstehen.
Eine Verbindung durch festes Sintern herzustellen, verhindert, daß die Glaspartikel in die Zwischenräume der Partikel fließen,
wobei jedoch jene Porosiät und Durchlässigkeit erhalten bleibt, die für Formgips charakteristisch ist.
Die oben genannte Zusammensetzung und der Brennvorgang ermöglichen
dem gebrannten Produkt auch, daß es die gleichen Ausmaße beibehält wie das ungebrannte Ausgangsprodukt.
Das Produkt (z.B. eine Druckguß- oder Spritzform) kann auf jede bereits bekannte Art in die gewünschte Form gebracht
werden, z. B. durch Formgießen. Um dem Produkt die nötige Härte im unabgebundenen Zustand zu verleihen, ist der Gebrauch
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eines organischen Bindemittels und Wasser bevorzugt.
Im allgemeinen beginnt man mit der Verwendung von Partikeln, die im v/esentlichen aus 30-90 % Schleifpartikeln und 70-10%
Glaspartikeln bestehen. Diesen Partikeln werden ein organisches Bindemittel zugesetzt und genügend Wasser, um das Produkt
in die gewünschte Form zu bringen. Im allgemeinen werden die trockenen Komponeten (d.h. die Glaspartikel, die organischen
Bindemittel und die feuerfesten Schleifmaterialien) miteinander
zu einer homogenen Masse vermischt, dann wird eine reichliche Menge Wasser zugegeben, um eine dickflüssige Zusammensetzung
zu erhalten, die dann in die gewünschte Form gebracht werden kann, indem man die Zusammensetzung in Preßformen füllt,
die entweder aus Stuckgips, aus Kautschuk o. dgl. bestehen können. Das Fertigprodukt (z.B. eine Druckgußform) kann an der
Luft getrocknet werden, um das Wasser zu entfernen, und wird danach so langsam gebrannt, daß das Produkt immer eine gleiche
konstante Temperatur besitzt, die ausreichend sein muß, um das organische Bindemittel zu verdampfen. Danach wird die Temperatur
langsam erhöht, bis das Produkt eine Temperatur erreicht hat, die knapp unter dem Schmelzbereich von Glas liegt;
auf dieser Temperatur wird das Produkt gehalten, bis die Glaspartikel miteinander und mit den feuerfesten Schleifpartikeln
durch festes Sintern verbunden und bis in den Glaspartikeln durch den Brennvorgang Kristalle gewachsen sind.
Die Glaspartikel können aus jedem gebräuchlichen Glas bestehen, vorzugsweise sollte jedoch die Größe der Partikel weniger als
325 mesh (44 Mikron) betragen. Die Ausgangspartikelgröße,
d.h. der glas- und feuerfesten Schleifpartikel, bestimmt bis zu einem gewissen Grad die Porosität und Durchlässigkeit des
gebrannten Produktes.
Die Glaspartikel können aus jedem gebräuchlichen Glas sein, der Schmelzpunkt des Glases sollte jedoch vorzugsweise bei
einer relativ hohen Temperatur liegen, weil sich das Brennen
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der Druckgießform oberhalb dieses Punktes negativ auf die die
Druckgußform kennzeichnende Porosität und Durchlässigkeit auswirkt.
Wird nämlich die Form höheren Temperaturen, ols dem
Schmelzintervall von Glas ausgesetzt, dann vertiert das Glas
seine Form und fließt in die Zwischenräume zwischen den Partikeln
und verringert dadurch die Porosität und Durchlässigkeit der Druckgußform.
Die Zusammensetzung der Glaspartikel selbst spielt für die vorliegende Erfindung keine Rolle und es kann jedes beliebige
Silikatglas verwendet werden, das auch Natriumoxid, Calciumoxid, Boroxid, Zinkoxid, Bleioxid, Aluminiumoxid und andere
anorganische Bestandteile enthalten kann.
Das poröse Schleifprodukt kann Schleifpartikel in einer Größenordnung
von 30 - 90 Gew.% enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht
von glas- und feuerfesten Schleifpartikeln und vorzugsweise umfassen die feuerfesten Schleifpartikel 30 Gew.% bis
50 oder 70 Gew.%, wobei die feuerfesten Schleifpartikel von den
Glaspartikeln von 30 Gew.% bis 50 oder 70 Gev.% gebunden werden,
wobei sich die Prozentsätze auf das Gesamtgewicht von glas- und feuerfesten Schleifpartikeln beziehen.
Fast jeder feuerfeste Schleifpartikel kann für die vorliegende Erfindung verwendet werden, so sind z.B. für solche feuerfesten
Schleifpartikel Aluminiumoxid, Quarz, Wollastonit, gebrannter
Ton u. dgl. verwendbar.
Wie bei den Glaspartikeln sollten die feuerfesten Schleifpartikel oder Körner eine Korngröße von weniger als 325 mesh
(44 Mikron) aufweisen.
Im allgemeinen können die glas- und feuerfesten Schleifpartikel auf viele Arten in die geeignete Form gebracht werden. Eine
bevorzugte Methode ist die des Gießens aus einer Schlämme, jedoch ist es unabhängig von der angewandten Methode im allge-
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meinen vorteilhaft, ein organisches Bindemittel und so viel Wasser oder eine andere Flüssigkeit zuzusetzen, daß die Zusammensetzung
eine ausreichende Bearbeitbarkeit erhält, damit sie in die gewünschte Form gebracht oder geformt werden kann.
\\renn die Partikel gegossen werden, dann beträgt der Anteil des
organischen Bindemittels, bezogen auf das Gewicht der Glaspartikel, feuerfesten Schleifpartikel und des organischen
Bindemittels weniger als 2 Gew.% und vorzugsweise weniger als
0,5 Gew.%. Wenn jedoch eine andere Art der Formgebung angewandt
wird, dann kann das organische Bindemittel in Größenordnungen von 2 bis 3 Gew.% vorliegen; der genaue Anteil en organischem
Bindemittel ist nicht sehr entscheidend, weil der Anteil davon abhängt, wie die poröse Preßform geformt wird. Wenn z.F, die
Glas- und Schleifpartikel in einer Kautschukdruckform geformt und luftgetrocknet werden, dann ist es nötig, 2-3 Gew.% organischen
Bindemittels sowie ein wasserlösliches Polymerisat oder Kunstharz und zwischen 20-30% Wasser zuzufügen. Wenn
andererseits das poröse Produkt nach der vorliegenden Erfindung durch Gießen einer Schlämme geformt wird, dann sollte der Anteil
an organischem Bindemittel weniger als 2% betragen und
im allgemeinen ist es vorteilhaft Alginate, verschiedene Gummiarten oder sogar Stärke als Bindemittel zu verwenden. Die benötigte
Wassermenge entspricht natürlich der Menge, die man benötigt, um den glas- und feuerfesten Schleifpartikeln die
nötige Dichte zum Formen, Gießen usw zu verleihen.
Wie bereits erwähnt, muß die Brenntemperatur sehr sorgfältig gewählt, werden, wenn das poröse Produkt nach der vorliegenden
Erfindung die gewünschten Eigenschaften haben soll, d.h. gute Porosität und Durchlässigkeit vereint mit großer Festigkeit
und Widerstandskraft gegen Verschleißerscheinungen mit vernachlässigbarer Volumenverminderung und im wesentlichen keinen
Oberflächendefekten. Zuerst muß die Temperatur langsam genug erhöht werden, daß einerseits das ganze Ausgangsprodukt die
gleiche Temperatur hat, andererseits das organische Bindemittel langsam aus dem Produkt verdampft. Wenn das organische Binde-
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mittel ausgebrannt und das Wasser verdampft ist, dann wird die Temperatur Langsam bis un!:er den Sohmelzbui'eicu der Ilaspartikel erhöh-1;, d.h. bis zu etwa 300 - 10O0F (149 - 37,30C)
unterhalb des Schmelzbereiches. Der Schmelzbereich der Glaspartikel kann durch die Volumenverminderung des Produkts bestimmt
werden, hierin das Produkt anfängt zu schrumpfen, dann
ist der Schmelzbereich erreicht und die Temperatur ist ^u hoch.
Somit wird vom praktischen Standpunkt aus gesehen, die Temperatur des Produktes bis unterhalb eines Punktes erhöht, in
welchem das Produkt anfängt zu schrumpfen. Die Temperatur wird dann auf iiesem Punkt gehalten, bis die Preßform ein Bruchmodul
von 2SO kp/cm (AOOO psi) und vorzugsweise von 350 kp/cm
(5000 psi) aufweist.
Die Ausgangsmaterialien (d.h. die glas-und feuerfesten Schleifpartikel
und organischen Bindemittel) und die Brenntemperatur sind so gev/ählt, daß sich während des Brennvorganges die organischen
Bindemittel nicht aufblähen (das verlangt einen relativ langsamen Temperaturanstieg) und daß kein Schmelzen der
glas- oder der feuerfesten Schleifpartikel eintritt. Das ist für die Erfindung wesentlich und ausschlaggebend.
Die gebrannte Druckgußform selbst muß gewisse Eigenschaften besitzen, die ihre Verwendung als poröse Druckgußform erlauben.
Allgemein darf die gebrannte poröse Druckgußform keine Oberflächendefekte haben, muß eine einheitliche Struktur von
wenigstens 20 Vol% und vorzugsweise 30 Vol% oder mehr aufweisen
und eine durchschnittliche Porengröße in der Größenordnung von 1 bis 10 Mikron besitzen, wobei die günstigere
Porengröße bei weniger als etwa 5 Mikron liegt. Zusätzlich sollte sie eine große Festigkeit gegen Verschleißerscheinungen
und ein hohes Bruchmodul aufweisen, das z.B. bei wenigstens 280 kp/cm5 (4000 psi) und vorzugsweise bei 350 kp/cm5 (5000 psi)
und darüber liegt.
Um die vorliegende Erfindung näher zu erläutern, wird im
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folgenden eine bevorzugte Methode des Gießens zur Herstellung
einer porösen Druckgußform dargelegt.
40 Gew.% einer Alurainixim-Bor-Silikat-Glasverbindung mit, einer
Partikelgröße von weniger als 44 Mikron wurden mit 60% Aluminiumoxid
mit einer Partikelgröße von weniger als 44 Mikron und 0,25 Gew.% eines organischen Bindemittels gemischt. Zu der
entstandenen trockenen Mischung gab man 28.5 Gew.% Wasser unter heftigem Rühren mit einem Glasrührer zu, um eine weitgehend
homogene Masse zu erhalten und Verklumpungen aufzulösen. Die erhaltene wässrige Masse wurde in eine Schwingmühlο im Verhältnis
3:3 eingebracht und 1 1/2 Std. darin belassen, um eine vollständig homogene Masse zu erzielen. Die erhaltene Formschlämme
war eine dickflüssige Zusammensetzung mit einem spezifischen Gewicht, von 2,2 bis 2,4 g/cc.
Die so hergestellte wässrige Zusammensetzung wurde durch Einbringen
in Gipsformen in die geeignete Form gebracht.
Die wässrige Zusammensetzung ließ man in der Form 2 bis 4 Stunden trocknen und nach dem Herausnehmen v/eitere 24 bis 48
Stunden. Das luftgetrocknete Formstück, das zu diesem Zeitpunkt relativ hart war und leicht gehandhabt werden konnte, wurde
für 24 Std. in einen Trockner mit etwa 37,80C gegeben, um
sicherzugehen, daß alles Wasser entfernt wurde.
Nach dem Trocknen bei dieser Temperatur wurd die Form in einen
Ofen gegeben und die Temperatur innerhalb von 5 Stunden langsam auf etwa 538°C (10000F) erhöht und bei dieser Temperatur
etwa 24 Stunden lang gehalten, um sicherzugehen, daß das organische Bindemittel vollständig ausgebrannt wurde. Es ist
wichtig, das organische Bindemittel nicht zu schnell zu verdampfen, um ein Aufblähen zu verhindern. Nach dem 24 Std.-Aufglühen
wurde die Temperatur langsam auf 15000F (8160C) erhöht
und bei dieser Temperatur etwa 2 Stunden lang gehalten.
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Nach 2 Stunden war eine ausgezeichnete Bindung zwischen den Glaspartikeln und den Aluminiumoxidpartikeln entstanden, teilweise
wegen der Bildung von Aluminium-Silikat-Kristallen in situ. Danach wurde die Form auf Zimmertemperatur gekühlt. Die
gesamte Brennzeit betrug 44 Stunden.
Die nach dem oben genannten Verfahren hergestellte Form v/ies sich durch eine ausgezeichnete Porosität, Durchlässigkeit und
Festigkeit aus. Außerdem wies sie ein hohes Bruchmodul und keine Oberflächendefekte auf.
Insbesondere kann eine Druckgußform nach obigem Verfahren für 7000 Druckgießvorgänge von feuchtem, groben Ton verwendet werden.
Mit feinem Kaolin können 15.000 Druckgießvorgänge erzielt werden. Im Gegensatz dazu wird eine entsprechende Druckgußform nach nur
300 - 400 Druckgießvorgängen unbrauchbar. Ebenso bedeutend ist die Tatsache, daß bei Benutzung einer nach dem vorherigen Verfahren
hergestellten Form diese nach nur 10-19 Druckgießvorgängen gereinigt werden muß, wogegen eine Formgipsform bereits
nach 7 Druckgießvorgängen durch das absorbierte Wasser des gepreßten Tons bedingt gereinigt werden muß. Darüber hinaus ist
das Reinigen der porösen Keramikdruckgußform wesentlich gleichmäßiger.
Die Porosität der erfindungsgemäßen Druckgußform beträgt etwa
40Jo; das entspricht etwa der von Formgipsdruckgußformen und ist
wesentlich besser als die von anderen auf Gips basierenden Druckgußformen. Darüber hinaus hat die Druckgußform nach der vorliegenden
Erfindung ein Bruchmodul λ
eine Volumenverminderung von nur
eine Volumenverminderung von nur
genden Erfindung ein Bruchmodul von 378 kg/cm (5400 psi) und
Bei anderen Druckgußformen werden 50% Glas- und 50$ Aluminiumpartikel
mit einer Bindungstemperatur von etwa 13000F (7000C)
verwendet. Eine nach diesem Verfahren hergestellte Druckgießform weist eine Porengröße in der Größenordnung zwischen 1 bis 3 Mikron
auf.
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'■"■ie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn die durchschnittliche
Porengrö?e der gebrannten porösen Keramikdruckgußforiii
bei etwa ι bis 10 Mikron liegt, vorzuziehen ist es jedoch, wenn die FcrengröSe v/eniger als 5 Mikron beträgt.
In der erörterten Ausführungsform ist als Bereich ein Verfahren
zur Herstellung einer porösfn Keramikdruckgußform durch Formgießen
angegeben. Jedoch ist dien, wie bereits erwähnt, nur*
ein !Beispiel einer zur Zeit bevorzugten Aus führung sfonT), und
er? können andere Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung poröser Keramikdruckgußformen und anderer poröserer Produkte
gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. So kann z.B. neben dem Formgießen einer Mischung aus glas- und feuerfesten
Schleifpartikeln auch ein organisches Bindemittel verwendet werden und. etwa eine Stunde vor dem Gießen kann V/asser zugegeben
v/erden (etwa 20%); danach wird die so erhaltene Mischung in eine mit Kautschuk ausgekleidete Form gegossen, dann der Luft etwa
A Std. lang ausgesetzt, danach im Ofen getrocknet; nach dem Trocknen (vorausgesetzt, daß alles Wasser entfernt wurde) kann
die Form in der bereits erwähnten V/eise gebrannt werden. In diesem Verfahrensbeispiel wird jedoch bevorzugt ein wasserlösliches
harzhaltiges Agens in einer Menge von 20 Gew.% verwendet. Es können aber die gleichen glas- und feuerfesten Schleifpartikel
wie beim Formgießen verwendet werden.
Wie bereits erwähnt, beträgt der bevorzugte Anteil an feuerfesten Schleifpartikeln 50 bis 70 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht
an feuerfesten Schleif- und Glaspartikeln; es wurden jedoch auch schon Mengen von 30 oder 40 bis zu 90 Gew.% mit
Vorteil verwendet.
Die Menge an zur Herstellung eines Körpers von zur Handhabung vor dem Brennvorgang ausreichender Festigkeit benötigtem Wasser
hängt natürlich von vielen Faktoren ab, es hat sich aber gezeigt, daß das Wasser in Mengen von 10-20 Gew.% (pro 100 Gew.%
des Gesamtgewichtes der glas- und feuerfesten Schleifpartikel)
ORIGINAL INSPECTED
und bis zu 30 oder AO Gew.% vorliegen kann, jedoch wird
allgemein angenommen, daß die Wassermenge» für die vor]:i elende
Erfindung nicht, von Bedeutung ist.
Der Anteil an organischem Bindemittel variiert abhängig von dem Herstellungsverfahren einer Druckgußform. Im allgemeinen
beträgt der Anteil an organischem Bindemittel zwischen 1
Gev/.?i (pro 100 Gew.5' des Gesamtgewichtes der glas- und feuerfesten
Schleifpartikel) bis zu 2 oder 3 Gew.%. Beim Formgießen ist das organische Bindemittel in Mengen von 0,1 bis
1,0 Gew./'j vorhanden, wenn aber mehr Festigkeit für den unabgebundenen
Zustand verlangt wird, kann der Anteil an organischem Bindemittel erhöht werden.
Die Brenntemperatur kann abhängig von dem verwendeten Glastypus ebenfalls stark verlieren; es ist jedoch wesentlich, das
die höchste Temperatur unter dem Schmelzintervall von Glas
bleibt, aber hoch genug ist, um eine Verbindung zwischen den
Partikeln herzustellen.
Claims (1)
- ο r. t. a η s ρ r U c h e1/ Gebranntes poröses Erzeugnis beliebiger Form ohne Oberfl ächendefekte mit einer einheitlichen offenzelligen Struktur von wenigsten.3 20 Vol% und einer durchschnittlichen Porengröße in der Größenordnung von 1 bis 10 Mikron, mit hoher Abriebfer.tigkeit und guter Durchlässigkeit und mit einem Bruchmodul von wenigstens 280 kp/cm (4000 psi), dadurch gekennzeichnet, daß das gebrannte Produkt die gleichen Abmessungen aufweist wie das entsprechende ungebrannte Ausgangsprodukt und hauptsächlich aus 30 bis 90 Gew.?i feuerfester Schleifpartikel und 70 bis 10 Gew.fs Glaspartikel besteht, wobei die Partikel untereinander durch die Glaspartikel verbunden sind, diese Verbindung durch festes Sintern hergestellt ist und die Glaspartikel Aluminium-Silikat-Kristalle enthalten, die sich in situ während des Bindungsvorganges der Partikel bilden.Erzeugnis nach Anspruc?! 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt ein Bruchmodul von wenigstens 350 kp/cm (5000 psi) und eine offenzellige Struktur von wenigstens 30 Vol% aufweist.3' Erzeugnis nach Anspruch 1 in Form eines keramischen Erzeugnisses, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus bis 70 Gew.% feuerfesten Schleifpartikeln und 70 bis 30 Gew.% Glaspartikeln besteht.4. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus 50 bis 70 Gew.% feuerfesten Schleifpartikeln besteht, die durch festes Sintern mit den 50 bis 30 Gew.% Glaspartikeln verbunden sind.509837/1037|5. Erzeugnis nach Anrpruch ^ In Form eine:; Vrsr?mischen Erzeugnissen, dadurch gekennzeichnet, dnß die feuerfen'en Gchleifpartikel au? Aluminiumoxid (Tonerde) ber.tehen.6. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d-iß dir» Glaspartikel aus Aluminium-Bor-Cilikat-Glar: ber.tehen.7. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaspartikel sekundäre Kristalle enthalten, die in situ während der. Brennvorganges gewachsen sind.8. Erzeugnis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Kristalle Aluminiumnilikatkristalle sind, die in situ während des Brennvorganges gewachsen sind.9. Verfahren zur Herstellung einer porösen keramischen Druckgießform, ohne Oberflächendefekte und mit einer offenzelligen Struktur von wenigstens 20 VoISj, einer durchschnittlichen Porengröße in der Größenordnung von 1 bis 10 Mikron, hoher Abriebfestigkeit, wobei die gebrannte Druckgußform im v/esentlichen die gleichen Ausmaße wie die entsprechende ungebrannte Druckgußforin aufweist, dadurch gekennzeichnet, daßa) Partikel, die im wesentlichen aus 30 bis 90 % feuerfesten Schleifpartikeln und 70 bis 10?-6 Glaspartikeln bestehen, mitb) einem organischen bindenden Agens und Wasser in solchen Mengen zusammengemischt werden, daß das Gemisch eine Festigkeit erhält, um es in die Druckgußform bringen zu können; dann aus dem Gemisch eine beliebige Form geformt wird; die erwähnte Form getrocknet wird, um das ganze Wasser weitgehend daraus zu entfernen; die resultierende trockene Form durch langsames Erhöhen der Temperatur bis zu einem Punkt, wo die gesamte Form weitgehend überall die gleiche Temperatur aufweist und bis die Form eine Temperatur erreicht hat, oberhalb der der das organische/1037Bindemittel ausbrennt, gebrannt wird; die Form auf dieser Temperatur gehalten wird, bis das organische Bindemittel im wesentlichen entfernt ist, dann die Temperatur der Form langsam wieder bis nahe aber noch unter dem Schmelzintervall von Glas erhöht wird; und schließlich die Form auf dieser Temperatur gehalten wird, bis durch festes Sintern eine Verbindung zwischen den Partikeln entstanden ist und die Form ein Bruchmodul von wenigstens 280 kp/cm aufweist.10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an feuerfesten Schleifpartikeln 30 bis 70?i und der der Glaspartikel 70 bis 30 % beträgt.11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße der feuerfesten Schleifpartikel weniger als 44 Mikron beträgt.12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Schleifpartikel aus Aluminiumoxid (Tonerde) bestehen.13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die höchste Brenntemperatur 300 bis 1000F (149 bis 37,8°C) unter dem Schmelzintervall von Glas liegt.
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