DE2706415A1 - Reinforced ceramic objects for domestic use - using short metal fibres improving strength and thermal conductivity - Google Patents

Abstract

The ceramic or porcelain materials are mixed with metal-or similar- bodies resembling short fibres but with an unrestricted geometric form. The bodies increase the mechanical strength and thermal conductivity of the objects. The bodies pref. consist of ferromagnetic (FEM)- and/or nonferromagnetic (NFM)- materials used alone or mixed in all or part of the object. The FEM materials are pref. aligned and conc. by magnetic fields. The bodies may also be oriented by shaping the unbaked mixt. or via sedimentation of the bodies heavier than the ceramic materials. The metal bodiees may be present in an uncombined state in the objects, or may be combined due to the influence of the ceramic materials and gases present in the latter. Used e.g. in the mfg. of cooking utensils with increased strength and thermal conductivity.

Description

Methode zur Herstellung von u.a. verstärkten keramischen Gebrauchsgegenständen.Method for the production of, among other things, reinforced ceramic utensils.

Keramische Erzeugnisse sind heute sehr vielfältig verbreitet, inabesonders zahlreich ist dies innerhalb der Herstellung von Haushalts-Gebrauchsgegenständen oder solchen von mehr oder weniger dekorativer Natur. Hier wird die besondere industrielle spezielle Hochleistungskeremik außer acht gelassen.Ceramic products are widely used today, in particular this is numerous in the manufacture of household utensils or those of a more or less decorative nature. This is where the special industrial special high-performance ceramics are disregarded.

Erzeugnisse keramischer Natur, wie z.B. Kochtöpfe u.d. sind von ihrer Natur aus u.a. mehr oder weniger leicht brüchig und haben auch eine verhältnismäßig niedrige Wärmeleitfähigkeit.Products of a ceramic nature, such as saucepans, etc. are of hers Naturally, among other things, more or less easily brittle and also have a relatively low thermal conductivity.

Um nur bei diesen negativen Eigenschaften zu bleiben, so resultiert die Bruchanfälligkeit wie bekannt ja öfters aus dem Zerbrechen des Gegenstands - was einen totalen Verlust = Verbrauch ausmacht.In order to stick to these negative properties only, so results the susceptibility to breakage, as is known, often from breaking the object - what constitutes a total loss = consumption.

Die Wärmeleitfähigkeit wirkt sich u.a. in einer längeren Aufwärmzeit aus und übt so einen begrenzenden Einfluß auf die Verwendungsmöglichkeiten aus.The thermal conductivity affects, among other things, a longer warm-up time and thus has a limiting influence on the possible uses.

Um den allgemeinen Schwächen der herkömmlichen keramischen Materialien entgegen zu wirken, wie z.8. die beiden im Prinzip erwähnten Nachteile und um neue Materialtypen (Verwendungsarten) von keramischen Materialien zu schaffen, ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.To address the general weaknesses of conventional ceramic materials to counteract such as, for example, 8. the two disadvantages mentioned in principle and some new ones Creating material types (uses) of ceramic materials is that Object of the present invention.

Die zahlreichen Verwendungsbeispiele haben einen gemeinsamen Wirksamkeitsnenner, nämlich das Einverleiben von kurzfaserähnlichen Metallteilen in eine keramische oder porzellanähnliche Masse.The numerous examples of use have a common denominator of effectiveness, namely the incorporation of metal parts similar to short fibers into a ceramic one or porcelain-like mass.

Diese kurzfaserähnlichen Metallteile können die verschiedensten Durchmesser und Längen aufweisen. Hier nur als Beispiel 0,07 W mm x 1,5 mm. Die Einverleibung der metallischen Kurzfaseranteile in die keramische Masse kann ebenso in weiten Grenzen variieren, betspielsweise von 1% bis praktisch unbegrenzt nach oben, bezogen auf den Gewichtsanteil der keramischen Grundmasse -welche die Konsizenat des möglichen Metallfaseranteils bestimmt.These metal parts, similar to short fibers, can have a wide variety of diameters and have lengths. Here just 0.07 W mm x 1.5 mm as an example. Incorporation the metallic short fibers in the ceramic mass can also be wide Limits vary, for example from 1% to practically unlimited upwards on the weight percentage of the ceramic base material -which the consensus of the possible Metal fiber content determined.

Die Form der Metallfaser kann mehr oder weniger geometrisch gleichgeformt sein, z.a. können sie Feindraht-Schnitzel bestehen und/oder können auch mehr oder weniger hochqualifizierte Materialien wie Whiskers vorkommen, die nicht unbedingt gleiche geometrische Formen haben müssen, beispielsweise Durchmesser oder Lungen, sondern können diese in mehr oder weniger gradierenden Abstufungen vorkommen. Es wird auch festgelegt, dass es in der Ausübung der Erfindung bezüglich des Faseranteils keinerlei Begrenzungen gibt, bezogen auf die verwendeten Materialien.The shape of the metal fiber can be more or less geometrically shaped in the same way be, e.g. they can consist of fine wire chips and / or can also be more or there are less highly qualified materials like whiskers, which are not necessarily must have the same geometric shape, e.g. diameter or lungs, but these can occur in more or less gradual gradations. It it is also stated that in the practice of the invention it is related to the fiber content there are no restrictions on the materials used.

Z.B. können es im Falle von Kurzmetallfesern auf der Basis von Drahtschnitzel meist verschiedene metalle vorkommen, wie Eisen oder Stahidrähte von niedrigster Festigkeit bis zu über 400 kg/mm2 und im Falle von Ferrometallen können selbstverständlich die verschiedensten Kohlenstoffgehalte vorkommen, wie auch Legierungen von allen bekannten Sorten.E.g. in the case of short metal brackets on the basis of wire shavings mostly different metals occur, such as iron or steel wires of the lowest Strength up to over 400 kg / mm2 and in the case of ferrous metals can of course the most varied of carbon contents occur, as well as alloys of all known varieties.

flucht Ferromaterialien wie Kupfer, Messing und jegliche andere Art von Materialtypen kdnnen ebenfalls verwendet werden. Auch die Mischung zwischen Ferro-und Nicht-Ferromaterialien ist in keiner Weise ausgeschlossen, auch ist die Mischung von Materialien von verschiedenen geometrischen Formen möglich.curses ferromaterials such as copper, brass and any other kind of material types can also be used. Also the mix between Ferrous and non-ferrous materials are in no way excluded, nor is that Mixing of materials of different geometric shapes possible.

Die Ausübung der Erfindung könnte im Prinzip - in einer der vielen anwendungafälle - darin bestehen, dass ein Gesamtgegenstand wie z.B. ein Kochtopf/Gefäß insgesamt armiert wird mit der Inkorporation der vorgenannten Metallfasern, beispielsweise - nur als Prinzip illustriert - 25 Gewichtprozent Anteil und dass der Gesamt gegenstand nach dem Brennen danach glasiert wird.The practice of the invention could in principle - in one of the many Use cases - consist in the fact that an entire object such as a saucepan / vessel overall is reinforced with the incorporation of the aforementioned metal fibers, for example - only illustrated as a principle - 25 percent by weight and that the entire object is then glazed after firing.

Eine solche Herstellungsart (Anwendungsform) würde dem gesamten Gegenstand eine erheblich größere mechanische Widerstandsfähigkeit verleihen, insbesondere bezüglich der Schlagfestigkeit und es würde gleichzeitig dem Kopftopf - gemäß der Anteile der Metallfaserkurzteile - mit einer entsprechenden höheren WSrmefähigkeit ausstatten, d.h. der Kopftopf würde sich entsprechend rascher aufwärmen, um somit die Kochzeit wesentlich zu reduzieren.Such a production method (application form) would apply to the entire object give a considerably greater mechanical resistance, in particular in terms of impact resistance and it would at the same time the head pot - according to the Proportion of metal fiber short parts - with a correspondingly higher thermal capacity equip, i.e. the head pot would warm up correspondingly faster in order to to reduce the cooking time significantly.

Es versteht sich, dass ir r!ien en der Totol-Irmierung wie schon beschrieben- wie üblich eine nachträgliche herkömmliche Glasur zu verwenden ist, um somit das Kochgut von evt. freiliegendem Armierungsmaterial oder Resten oder Bestandteilen davon,zu trennen.It goes without saying that, as already described, there are as usual, a subsequent conventional glaze is to be used in order to achieve the Food to be cooked from any exposed reinforcement material or residues or components from separating.

Es ist jedoch auf keinen Fall notwendig, einen Gegenstand mehr oder weniger total zu armieren, sondern diese Armierung (d.h.also die mit Metall oder metallähnlichen Kurzfasern oder Drähten) können such in beliebigen Schichten nur unten an den Bodenpiatten und/oder ganz herum von außen existieren, wobei der verstärkende und wärmeableitende Effekt sich logischerweise nach der Stärke des armierten Teils und dessen Umfassung/Armierungs-Metallanteil richten wird.However, it is by no means necessary to have an item more or less total reinforcement, but this reinforcement (i.e. the one with metal or metal-like short fibers or wires) can only search in any layers exist at the bottom of the floor tiles and / or all around on the outside, the reinforcing and heat dissipation effect logically depends on the strength of the reinforced part and will judge its surrounding / reinforcing metal content.

Der Kurzfaserarmierungsanteil mit mehr oder weniger metallische Charakter kann in ungeordneter Form in der keramischen Masse verteilt sein und/oder sie kann ganz oder teilweise ausgerichtet sein, beispielsweise durch das mechanische Abdrehen des keramischen Rohmaterials, das sich ergeben könnte.The short fiber reinforcement part with a more or less metallic character can be distributed in disorderly form in the ceramic mass and / or it can be fully or partially aligned, for example by mechanical turning of the ceramic raw material that could result.

In Bezug auf die Richtung können selbstverständlich auch die verschiedensten anderen Methoden verwendet werden. Bei leichtflüssigen keramischen Rohmaterialmischung könnte sich eine AnhUufung des schwereren Metsllanteils dadurch ergeben, dass sich diese beispielsweise an einem Formenboden ansetzt und/oder können bei Ferro-magnetisch ansprechbaren Materialien entsprechende elektro-oder permanentmagnetische Kraftfelder dazu benützt werden, um den Armierungsmaterialanteil an besondere Stellen zu bewegen.With regard to the direction, of course, the most varied other methods can be used. With low-viscosity ceramic raw material mixtures an accumulation of the heavier meat share could result from the fact that this attaches, for example, to a mold bottom and / or can be ferro-magnetic in the case of ferro-magnetic addressable materials corresponding electro-magnetic or permanent magnetic force fields can be used to move the reinforcement material to special places.

Bei allen Verwendungsfällen der Erfindung können die Kurzdrehtteile, Whiskers und weitere Materialien durch die richtige Auswahl der keramischen Grundmasse entweder mehr oder weniger freiliegend in der Masse verbleiben, und/oder kann die keramische Masse allein und/oder zusammen mit den evt. im Brennofen vorhandenen Sauerstoff-oder anderen Gasen- einenmehr oder weniger totale Reaktion mit der keramischen rundmasse hervorrufen. Beispielsweise können die Metallanteile sich mehr oder weniger auch Korrosion, Oxydation usw. in Metalloxyde u.ä, verwandeln, dessen Richtung-Orientierung jedoch den ursprünglich vorhandenen Metallen folgt.)In all cases of use of the invention, the short-turned parts, Whiskers and other materials through the correct selection of the ceramic base material remain either more or less exposed in the mass, and / or the ceramic mass alone and / or together with what may be in the kiln Oxygen - or other gases - have a more or less total reaction with the ceramic cause round mass. For example, the metal components can be more or less also change corrosion, oxidation etc. into metal oxides and the like, their directional orientation however follows the originally existing metals.)

Claims (3)

Patentansprüche Methode zur Herstellung von u.a. verstärkten keramischen Gebrauchsgegenständen, dadurch gkennzeichnèt, dass die Materialien mit keramischem oder porzellanährrlichen Charakter durch Inkorporation von Kurzfaser-Shnlichen Metall-oder metallähnlichen Körpern von nicht begrenzten geometrischen Formen beigemengt werden, und dass durch diese Beimengung eine Erhöhung der mechanischen Festigkeitswerte, sowie die thermische Leitfähigkeit erzielt wird. Method for the production of, among other things, reinforced ceramic Utensils, characterized in that the materials with ceramic or porcelain nutritional character through incorporation of short fiber-like metal or metal-like bodies of unlimited geometric shapes are added, and that this admixture increases the mechanical strength values, as well as the thermal conductivity is achieved. 2.) Methode zur Herstellung von u.a. verstärkten keramischen Qebrauchsgegenatänden, gemäß Patentanspruch 1.) dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsmaterial sowohl von ferromagnetischen, wie nicht-ferromagnetischen Charakter aufweisen kann, allein, beide für sich und/oder vermisoht und dass die Armierung eines Gegenstands den ganzen Gegenstand ausmachen kann und/oder nur einen Teil hiervon. 2.) Method for the production of, among other things, reinforced ceramic utensils, according to claim 1.) characterized in that the reinforcing material both of ferromagnetic as well as non-ferromagnetic character, alone, both for themselves and / or misused and that the reinforcement of an object is the whole Can make up the object and / or only part of it. 3.) Methode zur Herstellung von u.a. verstrkten keramischen GebrauchsgegenstHnden, gemäß Patentanaprüchen 1.) und 2.) dadurch gekennzeichnet, dass vorhandene ferro-magnetische Armierungskörper durch entsprechende magnetische Kraftfelder ausgerichtet konzentriert werden kennen und/oder dass eine Richtung stattfinden kann durch Bearbeitung der noch nicht gebrannten Rohmasse oder durch Sedimentation der schwereren Armierungsmaterialanteile. 3.) Method for the production of, among other things, reinforced ceramic utensils, according to patent claims 1.) and 2.) characterized in that existing ferromagnetic Reinforcement body aligned by appropriate magnetic force fields concentrated will know and / or that a direction can take place by editing the not yet fired raw material or through sedimentation of the heavier reinforcement material components. ?g ) Methode zur Herstellung von u.a. verstärkten keramischen Gebrauchsgegenständen, gemäß Patentansprüchen 1.) 2.) und 3.) dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungsmaterial in den im keramischen Grundmaterial mehr oder weniger freiliegt und/oder, das sich die Metallanteile in die keramische Masse mehr oder weniger total inkorporieren durch Einflüsse von der Masse selbst und/oder von vorhandenen Gasen, die korodierende, oxidierende und andere Umwandlungsprozesse bewirken können,? g) Method for the production of, among other things, reinforced ceramic utensils, according to claims 1.) 2.) and 3.) characterized in that the reinforcement material in which is more or less exposed in the ceramic base material and / or which is incorporate the metal components more or less totally into the ceramic mass due to influences from the mass itself and / or from existing gases, the corrosive, can cause oxidizing and other transformation processes,