DE2932614C2

DE2932614C2 - Poröse Keramikkörper, Verfahren zu deren Herstellung und deren Anwendung

Info

Publication number: DE2932614C2
Application number: DE2932614A
Authority: DE
Inventors: Tsuneaki Totsuka Yokohama Narumiya
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1978-08-12
Filing date: 1979-08-10
Publication date: 1982-05-06
Also published as: NO155149C; GB2027688B; GB2027688A; AU515591B2; NO155149B; NL7906133A; US4257810A; FR2433002A1; ES483929A1; DE2932614A1; NO792583L; CA1137523A; AU4941579A; FR2433002B1

Description

Es besteht ein zunehmender Bedarf für Metallgegenstände, insbesondere aus Aluminium in Form von Behältern, Verpackungsmaterial, aber auch' für Kupferdrähte als elektrische Leiter oder dergleichen. Diese Metallteile, wie Feinbleche mit einer Stärke von maximal 0,4 mm oder Feindrähte mit einem Durchmesser von nicht mehr als 0,1 mm, werden im allgemeinen durch Walzen oder Ziehen der Gußstücke hergestellt Die Tendenz geht auf immer geringere Blechstärken bzw. Drahtdurchmesser. Enthält jedoch der Gußkörper Spuren von festen Verunreinigungen, so führen diese zu Fehlern wie Nadelstichporen oder Streifenmuster beim Walzen bzw. zu Drahtbruch beim Drahtziehen. Daher müssen die Gußstücke hohe Qualität besitzen, um daraus Metallfolien und Drähte geringer Stärke herstellen zu können, so daß eine Entfernung derartiger Verunreinigungen notwendig ist. .

Diese Verunreinigungen sind im allgemeinen Oxide oder dergleichen, die in der Metallschmelze vorliegen. Diese festen Teilchen müssen nun aus der Metallschmelze abfiltriert werden. Im allgemeinen handelt es sich dabei um mikrofeine Teilchen.

Da die Gußkörper im allgemeinen durch Filtrieren einer Schmelze von frischem Metall und Abgießen hergestellt werden, hatte man bisher die Schmelze durch ein Filterbett filtriert, welches aus beispielsweise Tonerdekugeln bzw. -perlen mit einem Durchmesser von einigen mm bestand oder aus einem Tonerdesinterkörper. Schüttungen aus Tonerdegranulat eignen sich zur Entfernung von groben Feststoffen, d. h. mit einer Korngröße über ΙΟΟμπι, sind jedoch unbrauchbar für die Entfernung von mikrofeinen Verunreinigungen, d. h. mit einer Korngröße von <100μπι. Andererseits können Tonerde-Sinterkörper auch Verunreinigungen in der Größenordnung von etwa I μπι entfernen, benötigen jedoch lange Filterzeiten bei großem Druckverlust, wodurch auch die Leistungsfähigkeit der Anlage außerordentlich gering ist, was letztlich für die Praxis nicht mehr tragbar erscheint

Es wurde bereits bekannt (JP-OS 142162/ 76 = DE-OS 26 13 023), als Filtermaterial für Metallschmelzen offenzellige keramische Schaumstoffe anzuwenden. Solche keramischen Schaumstoffe werden hergestellt durch Imprägnieren eines oftenzelligen Polyurethanschaumstoffs mit einer wäßrigen Aufschlämmung einer thixotropen keramischen Masse, Entfernen des überschüssigen Schlamms aus dem Schaumstoff durch Abquetschen in mehreren Stufen nach einem bestimmten Programm und anschließendes Trocknen und Erhitzen. Wenn sich der Schaumstoff nach Abquetschen des überschüssigen Schlamms wieder erholt, so bilden sich Häutchen aus der Schlammasse in den Hohlräumen nahe der Wand der Schaumstoffporen und in Verformungsrichtung des Schaumstoffs aufgrund der Thixotropic des Schlamms, so daß es häufig zu einem Verstopfen der Hohlräume in dem erhaltenen Keramikschaumstoff kommt infoige der Anwesenheit dieser Häutchen in der Nähe des äußeren Teils des Schaumstoffs und gegen die Dickenrichtung. Der Schlamm enthält auch Chrom- und Phosphorverbindungen, die zu einer Umweltbelastung führen können. Die Porengröße des Keramikschaumstof's ist relativ groß, so daß der Druckverlust gering ist sich jedoch ein solcher Keramikschaumstoff nicht zur Entfernung von mikrofeinen Feststoffen von einigen Hundert nm bis einigen zehn μπι eignet also für Teilchen, die gerade die oben aufgezeigten Fehler bei der Herstellung von Metallfolien und Feindrähten ergeben. Bisher wurden noch keine Filtermaterialien entwickelt, die diesen beiden widersprechenden Funktionen gerecht werden, nämlich mikrofeine Feststoffe aus einer Metallschmelze zurückzuhalten einerseits und eine ausreichende Leistung der Filtration andererseits zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist ein poröser Keramikkörper, der obige Nachteile· nicht aufweist und ein wirksames Entfernen von Feststoffen mit einer Feinheit von einigen Hundert nm bis zu einigen zehn μπι aus einer Metallschmelze bei gleichzeitig tragbarer Filterleistung ermöglicht. Der erfindungsgemäße Keramikkörper eignet sich als Filtermaterial für Metallschmelzen aus z. B. Aluminium, Zink und Kupfer, wobei diese dann zur Herstellung von Feinblechen S 0,4 mm, vorzugsweise 20 bis 40 μπι, oder Feindrähten einer Stärke von £ 0,) mm, vorzugsweise 10 bis 100 μπι, verwendet werden.

Die Erfindung geht aus von einem Keramikkörper in Form eines dreidimensionalen Netzwerkes enthaltend eine Vielzahl von untereinander verbundenen Hohlräumen oder Poren, ohne daß diese in irgendeiner Richtung verschlossen sind, wobei die scheinbare Dichte oder das Raumgewicht 03 bis 0,7 g/cm^J und die Porosität 75 bis 90% beträgt. Er ist gekennzeichnet durch eine Porenanzahl von 25 bis 35 Poren je 1 cm und einem Druckverlust von 0,48 bis 3 mbar bei Durchgang von Luft mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s durch einen Körper mit einer Stärke von 1 cm. Er enthält eine Codieritphase. Hergestellt wird er dadurch, daß ein offenzelliger Weichschaumstoff aus Polyurethan mit einer — nicht thixotropen — Aufschlämmung imprägniert und der mit der Aufschlämmung gefüllte Schaumstoff bei 1300 bis 1500°C bis zum vollständigen Ausbrennen des Schaumstoffs gebrannt wird, wobei man eine Aufschlämmung von SiO₂, Al₂Oj und MgO

verwendet, die überschüssige Aufschlämmung ohne Verformung des Schaumstoffs entfernt und dann brennt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter erläutert

F i g, 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen keramischen Filtermaterialien.

F i g. 2 ist eine Detailansicht des Filtermaterials aus Fig. 1.

Fig.3 ist ein vergrößerter Schnitt durch einen Zellengang des Keramikmäterials nach der Erfindung und

F ι g. 4 zeigt einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen keramischen Filtermaterials einsatzfertig eingebaut

F i g. 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Filtermaterial I₁ hergestellt durch Einbringung einer Keramikaufschlämmung in einen offenzelligen Weichschaumstoff aus Polyurethan und Ausbrennen des organischen Materials. Dieser Filterkörper 1 besitzt im wesentlichen die gleiche dreidimensionale netzartige Zeilenstruktur wie der Schaumstoff, in der sich eine Vielzahl von untereinander verbundenen iOren oder Hohlräumen 2 befindet ohne daß diese in irgendeiner Richtung verstopft sind (F i g. 2). Ein solches Keramikfilter kann pyramidenstumpfförmig mit quadratischer Grundfläche sein. Wie in Fig.3 gezeigt, wird ein ununterbrochener Hohlraum 3 entsprechend der Form im Schaumstoff innerhalb der Zellenwand la des Keramikkörpers 1 gebildet

Form und Dimension der erfindungsgemäßen Keramikkörper sind nicht kritisch, jedoch bevorzugt man für Filterkörper einen umgekehrten Kegelstumpf oder Pyramidenstumpf mit quadratischer Grundfläche. Ein solcher Körper kann beispielsweise eine Stärke c/20 bis 100 mm, vorzugsweise 40 bis 75 mm, besitzen, wobei die kurze Kante 1200 bis 1000 mm, vorzugsweise 400 bis 700 mm, sein kann. Bei der Bemessung der Dimensionen ist die Festigkeit unter der Last der Metallschmelze und die Filtrierleistung zu berücksichtigen.

Die erfiiidungsgemäßen Keramikkörper haben dreidimensionale netzartige Zellenstrukturen und enthalten eine Vielzahl von untereinander verbundenen Hohlräumen, ohne daß diese im wesentlichen in irgendeiner Richtung verschlossen sind. Die Porengröße ist derart, daß auf 1 cm Schnittlänge 25 bis 35 Poren kommen. Ein solches Filterelement führt zu einem Druckverlust von 1,6 bis 3 mbar bei einem Luftdurchgang von 1 m/s · cm.

Die Porenanzahl an der Schnittfläche der erfindungsgemäßen Körper wird entsprechend der Bestimmung der Porenanzahl von Vv'eichschaumstoffen auf Polyurethanbasis ermittelt, d.h. die Porenanzahl wird ausgedrückt durch die Anzahl aller Poren an einer beliebigen Schnittfläche je laufenden cm. Der Druckverlust wird nach den Vorschriften »Japanese Air Cleaning Associate« (JACA Nr. 10) ermittelt.

Wenn die Porenanzahl <25 ist, dann vermag das Filtermaterial mikrofeine Teilchen nur begrenzt zurückzuhalten. Ist jedoch die Anzahl der Poren >35, so werden die Zellenwände immer dünner und schließlich ist die Festigkeit dieser Zellenwände nicht mehr ausreichend, selbst wenn das Raumgewicht des Filtermaterials ansteigt. Dadurch kann es häufig zu einem Einbrechen der Zellenwände beim Montieren des Filtermaterials auf einen Träger kommen oder bereits der Druck ds;· Metallschmelze reicht aus zum Zerbrechen der Zellenwände, wobei dann als zusätzlicher Nachteil noch de Bruchstücke in die bereits filtrierte Schmelze gelangen. Ist der Druckverlust

< 1,6 mbar, so ist die Filterleistung für mikrofeine Teilchen von etwa 10 μπι beträchtlich geringer, während bei einem Druckverlust von > 3 mbar die Filtergeschwindigkeit abnimmt und damit die Filterzeit sehr lang wird.

Die erfindungsgemäßen Filterkörper weisen eine scheinbare Dichte oder ein Raumgewicht von 03 bis 0,7 g/cm³ und eine Porosität von 75 bis 90% auf. Liegt

ίο das Raumgewicht außer obigen Grenzen, so läßt sich Festigkeit und Druckverlust des Filtermaterials nicht in den oben angegebenen Bereichen halten. Liegt die Porosität unter 75%, so wird der Druckverlust größer, die Filterzeit nimmt zu und die Wirksamkeit zum

is Zurückhalten mikrofeiner Feststoffe ist beträchtlich schlechter, da die Filtration der mikrofeinen Feststoffe vom Inneren des Keramikkörpers an die Oberfläche des Körpers wandert, wohingegen bei einer Porosität von über 90% die Festigkkeit des Keramikmaterials gering ist

Obige Faktoren sind für die ^rfindungsgemäßen Filtermaterialien wesentlich. Dies gift ^:nsbesondere fäden Druckverlust zwischen 1,6 und 3 mbar, wodurch erstmals eine sichere und wirksame Entfernung von mikrofeinen Feststoffen in einer Metallschmelze gelingt Selbst wenn jedoch der Druckverlust innerhalb der obigen Grenze liegt, so sinkt die Filtrierleistung in kurzer Zeit, wenn die Schmelze einen großen Anteil von gröberen Verunreinigungen enthält. Soll eine Metallschmelze, enthaltend eine große Menge an groben Feststoffen, wie eine Schmelze aus Aluminiumschrot oder dergleichen, filtriert werden, ist es wünschenswert, die Schmelze zuerst in üblicher Weise vorzufiltrieren und dann erst die Feinreinigung mit dem erfindungsgemäßen Filtermaterial vorzunehmen. Das erfindungsgemäße Filtermaterial wird bevorzugt angewandt zur Entfernung von mikrofeinen Feststoffen aus Metallschmelzen, die nur einen geringen Anteil an groben Feststoffen enthalten.

Selbst wenn bei dem erfindungsgemäßen Filtermaterial ein Druckverlust von < 3 mbar vorhanden ist und n.an eine sorgfältig eingeschmolzene Aluminiumschmelze filtrieren will, ist die Filtrierleistung nur 10 t bei einem Keramikkörper nach der Erfindung mit einer Größe von 600 χ 600 χ 50 mm oder es erfolgt häufig keine Entfernung der Verunreinigungen aus der Schmelze durch Filtrieren. Andererseits können bei einem Keramikkörper mit einem Druckverlust von

< 1,6 mbar einige Hundert Tonnen Schmelze durchgesetzt werden, jedoch ist die Qualität der Gußkörper schlecht und folglich kommt es bei der Herstellung von Blechen zu Nadelstichporenfehlern oder zu einem Bruch bzw. zu Inhomogenitäten hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit bei Metalldrähten. Für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Gußkörpern durch sichere und wirksame Entfernung mikrofeiner Teilchen aus der Metallschmelze ist es wesentlich, den Druckverlust in obigem Bereich zu halten.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Filtei¹-körper wendet man bevorzugt einen Polyurethanschaumstoff mit skelettartiger, netzartiger Struktur an, dessen gesamte Zellenwände vollständig durch Wärme und/oder durch chemischen Abbau entfernt werden. Wird ein derartiger Polyurethanschaumstoff angewandt, erhält man poröse keramische Körper mit einem Druckverlust innerhalb obigen Bereichs, die eine erhöhte Filtriergeschwindigkeit für Metallschmelzen zeigen. Wird ein Polyurethanschaumstoff mit einem

geringen Anteil an Zellenwänden angewandt, so setzt die Struktur des damit erhaltenen Keramikkörpers die Filtergeschwindigkeit für Metallschmelze herab, was im Gegensatz zu der Erhöhung der Filtergeschwindigkeit, die erfindungsgemäß angestrebt ist, steht. Ist die Entfernung überschüssiger Mengen von Keramikaufschlämmung, die in den Polyurethanschaumstoff eingebracht wurden, unzulänglich oder wurde der Überschuß an Aufschlämmung durch Verformen des damit imprägnierten Schaumstoffs entfernt, so kommt es zu einem Verstopfen der untereinander verbundenen Hohlräume in dem keramischen Körper.

Nach der Erfindung enthält der Keramikkörper eine Codieritphase deren Erweichungspunkt < 1250'C ist und die man durch Brennen einer Aufschlämmung aus im wesentlichen Siliciumdioxid oder Kieselsäure. Aluminiumoxid oder Tonerde und Magnesia bei 1300 bis 1500⁰C erhält. Da der erfindungsgemäße Keramikkörper weder Chrom- noch Phosphorverbindungen enthält, kommt es zu keiner Umweltbelastung und uarübcrhinaus besitzt der erfindungsgemäße Körper eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit aufgrund der Oxlic ritphase. Demzufolge vermag der erfindungsgemaße Gegenstand scharfem Temperatiirwechsel zu widerstehen, wenn er auf eine Temperatur nahe der Schmelztemperatur des Metalls vorgewärmt wird und während der Filtration. Darüberhinaus zeichnet er sich durch eine besondere Widerstandsfähigkeit gegenüber chemischen Angriffen durch eine Metallschmelze aus.

In der F i g. I ist ein Keramikkörper nach der Erfindung gezeigt, der hergestellt worden ist unter Verwendung eines Weichschaumstoffs aus Polyurethan, dessen Zellenwände vollständig durch Wärme oder mit Hilfe von Chemikalien entfernt worden sind. Der Schaumstoff wurde mit einer Aufschlämmung, enthaltend S1O2, AI2O) und MgO mit einer Korngröße ί=40μπι imprägniert. Überschüssiger Schlamm, der zu einem Verschließen der Zellen des Schaumstoffs führen würde, wird mit Luft oder dergleichen abgespritzt, dann wird getrockhet und zwischen 1300 und 1500 C gebrannt, wobei sich die Codieritphase bildet. Auf diese Weise erhält man einen Keramikkörper mit im wesentlichen der gleichen Struktur, wie sie der Polyurethanschaumstoff hatte. Ein solches Material unterscheidet sich durch seine Struktur grundlegend von den üblichen Filtermaterialien, z. B. Tonerdegranulat oder Sinterkörper aus Tonerde. Die Hohlräume sind miteinander verbunden und bilden einen Strömungspfad für die Schmelze. Mit anderen Worten entsprechen die miteinander verbundenen Hohlräume 2 des Keramikkörpers 1 den Wandteilchen üblichen Filtermaterials. Jeder Hohlraur.i 2 bildet einen »Käfig« in Form eines Petagonaldodekaeders. deren Seiten die Zellenwand la des Hohlsraums 2 bilden. Der Keramikkörper kann somit nicht nur einen geringen Druckverlust bei hoher Porosität aufrecht erhalten, sondern kann auch größere Mengen an Feststoffen aufnehmen, die darin festgehalten werden.

Wie aus der F i g. 4 hervorgeht, wird der erfindungsgemäße Körper 1 an den Seitenflächen mit einer Keramikplatte 4 — wenn nötig — umgeben und dann in die Öffnung 6 eines Trägers 5 entsprechenden Querschnitts eingesetzt z. B. angepaßt an die Foi m des Körpers, der ein umgekehrter quadratischer Pyramidenstumpf ist Bei der Filtration gelangt die Metallschmelze über die obere Fläche 7 und durch die Hohlräume 2 und verläßt den Filterkörper über dessen untere Fläche 8. während die mikrofeinen Feststoffe aus

der Schmelze in den Hohlräumen 2 festgehalten werden. Natürlich kann das Metall auch an der kleineren Fläche in den Körper eintreten und an der größeren Fläche austreten.

Wie oben bereits darauf hingewiesen, geht man bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Keramikkörper aus von einem skelettartigen netzartigen Weichschaumstoff aus Polyurethan. Der erfindungsgemäße Keramikkörper wird charakterisiert durch eine Porenanzahl von 25 bis 35 /lern (je laufenden cm), ein Raumgewicht von 0,3 bis 0,7 g/cm^J, eine Porosität von 75 bis 90% und einen Druckverliist von 1,6 bis 3 mbar bei Durchgang von Luft mit einer Geschwindigkeit 1 m/s durch einen Körper mit einer Stärke von 1 cm. Der erfindungsgemäße Keramikkörper gestattet ein Zurückhalten von tnikrofeinen Teilchen von mehreren Hundert nm bis zu einigen zehn μηι aus der Metallschmelze. Eine Schmelze von Metallen mit einem Fp<!?00"C. wie Aluminium oder Kupfer, läßt sich sciincii und wirksam mil einer Lineargeschwindigkeit von 0.0033 bis 0.033 m'/cnV ■ s filtrieren. Daraus ergibt sich, daß der erfindungsgemäße Keramikkörper beide Forderungen gleichzeitig erfüllt, nämlich sicheres Abscheiden mikrofeiner Teilchen und wirtschaftliche Filtriergeschwindigkeit aufgrund entsprechend geringen Druckverlustes. Eine mit dem erfindungsgemäßen Keramikkörper filtrierte Schmelze enthält keine mikrofeinen Feststoffe mehr, so daß sich daraus Feinbleche mit ei,rcr Stärke von 20 bis 400 iim oder Feindrähte mit einem Durchmesser von 10 bis 100 μπι fehlerfrei sowohl an der Oberfläche als auch im Inneren herstellen lassen.

Die mikrofeinen Feststoffe werden von dem erfindungsgemäßen Keramikkörper nicht nur an dessen Oberfläche sondern auch in dessen Hohlräumen 2 festgehalten, so daß man einen ungewöhnlich hohen Trenneffekt erhält und die Leistung überraschend hoch ist. Da auch die Festigkeit des Keramikkörpers hoch ist. kommt es mit diesem selbst zu keinen Unzulänglichkeiten, insbesondere können keine gebrochenen Zeüenwände in die Schmelze gelangen. Die Zellenwände widerstehen einem geringen Außendruck bei der Montage des Keramikgegenstandes in der Platte 5 und der Wärmeeinwirkung der Metallschmelze während der Filtration.

Der Druckverlust des erfindungsgemäßen Keramikkörpers ist größer als bei üblichem Filtermaterial (DE-OS 26 13 023). Um nun eine Schmelze mit der gleichen Filterfläche und -geschwindigkeit wie bei üblichem Filtermaterial filtrieren zu können, ist es notwendig, die Schmelze unter einem höheren Druck mit höherer Strömungsgeschwindigkeit durch den Keramikkörper zu führen. Es kommt dabei zu «einem Brechen des Keramikkörpers selbst unter solchen Filtrierbedingungen, wie sie oben erwähnt worden sind. Der erfindungsgemäße Körper läßt somit eine gleiche Filtrierleistung bei gleicher Filterfläche und -geschwindigkeit zu wie bei üblichem Filtermaterial und gewährleistet die sichere Entfernung von mikrofeinen Feststoffen, die von üblichem Filtermaterial nur kaum zurückgehalten werden.

Der erfindungsgemäße Keramikkörper zeichnet sich auch durch sehr hohe thermische Beständigkeit oder Warmfestigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber chemischem Angriff durch die Metallschmelze aus. und zwar aufgrund der Codieritphase, die im wesentlichen aus SiOi AI2O3 und MgO besteht Der erfindungsgemäße Keramikkörper widersteht dem Wänneschock beim Aufgeben der zu

filtrierenden Schmel/.e und während der Filtration, ohne daß er von der Schmelze angegriffen wird.

Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele erläutert.

Vergleichsbeispiel I

i.n Sinne der DE-OS 26 Ii 023 wurde ein Keramikkörper hergestellt, indem als Ausgangssubstrat eine Vielzahl von skelettartigen, netzartigen Weichschaumstoffstücken aus Polyurethan in Form eines umgekehrten quadratischen Pyramidensmmpfes — obere Fläche 593 χ 593 mm, untere Fläche 561 χ 561 mm, Höhe 50 mm — untersucht wurden mit Ausnahme, daß die Porenanzahl in den Schaumstoffen im Sinne der Angaben in Tabelle I variiert wurde. Der Polyurethanschaumstoff wurde mit einer thixotropen Aufschlämmung, enthaltend 47% AI2O3, 13% Cr₂O₁, 3,5% Kaolin, 1% Bentonit und 14,5% kolloidales Aluminiumorthophosphat zugesetzt als wäßrige Lösung in einer äquivalenten Wassermenge imprägniert. Anschließend wurde überschüssige Aufschlämmung abgequetscht; der mit Aufschlämmung imprägnierte Schaumstoff wurde /11 einem Keramikkörper gebrannt, dessen Tigenschaften in Tabelle I angegeben sind.

la be I le I

	1	10	·'	4	M)
	:\2		15	25
Poretian/ahl
je em des		0.26			nicht
Pl'-Schaunistods	0.03		4	nicht	bestimmt
Druckverliisi		X⁷		bestimmt	75
mbar	HS		85	77
Porosität Cr)

Fin Verstopfen der Hohlräume wird sichtbar, wenn die Anzahl der Poren des Polyurethanschaumstoffs mehr als 25 je cm betrag;.

Tabelle 2

Prohe Nr.

Beispiel I

Es wurden zwei netzartige skelettartige Weichschaumstoffe aus Polyurethan angewandt, einer mit 25 Poren je cm und der ander mit 30 Poren je cm. Jeder Schaumstoffkörper war ein umgekehrter quadratischer Pyramidenstumpf, obere Fläche 611 χ 611 mm, untere Fläche 577 χ 577 mm. Höhe 53 mm.

In einen mit Rührwerk ausgestatteten Behälter wurde ein Pulvergemisch von 50 Teilen Cordierit und 50 Teilen Aluminiumoxid sowie ein flüssiges Gemisch von Kieselsol und Wasser 2 : I eingebracht. Nach eintägigem Mischen hatte die Aufschlämmung eine Viskosität von 0,15 Pa ■ s.

Die Schaumstoffprobekörper wurden mit der Aufschlämmung getränkt, überschüssige Aufschlämmung wurde ohne Verformen des Schaumstoffs entfernt und dann das Ganze 24 h bei 70⁰C getrocknet woraufhin mit einer Aufschlämmung einer Viskosität von etwa 0,02 Pa ■ s imprägniert wurde. Nach Entfernen des Überschusses der Aufschlämmung wurde 24 h bei 70° C getrocknet Diese Maßnahmen wurden wiederholt bis eine gegebene scheinbare Dichte des Keramikkörpers nach dem Brennen erreicht war.

Der so imprägnierte und mit Aufschlämmung bedeckte Schaumstoffkörper wurde bei etwa 1350° C gebrannt wodurch man einen Keramikkörper erhielt dessen Eigenschaften in der Tabelle 2 angegeben sind, ohne daß es zu einem Verstopfen m irgendeiner Richtung kam.

Porenzahl je cm des
Pl'-Schaumstoffs
Druck\erlust. mhar
Porosität (%)

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Beispiel 2

Die Prüfkörper 1 bis 7 aus dem Vergleich und Beispiel 1 wurden nun als Filtermaterial angewandt. Eine 500 mm tiefe Wanne wurde mit einer Zuführung für die Metallschmelze versehen. In der Kammer wurde eine ebene Trennwand mit einer Stärke von 60 mm und 350 mm unter der Oberkante der Wanne vorgesehen. In Jer Mitte der Trennplatte befand sich eine abgeschrägte Bohrung, deren obere Fläche 593 χ 593 mm maß und deren Wand einen Neigungswinkel von 17,5° zu der Senkrechten der oberen Räche aufwies. In die Bohrung wurden die Prüfkörper mit Hilfe einer Packung aus Kaolinwolle eingesetzt um ein Ausströmen von Schmelze aus dem Keramikkörper während des Filtrierens zu vermeiden. Die Wanne wurde auf eine gegebene Temperatur in der Nähe der Filtriertemperatur vorgewärmt bevor die Metallschmelze eingeleitet wurde. Dann wurde die Metallschmelze zugeführt und zwar so, daß sie nicht zu direkt auf den Keramikkörper aufschlägt Die Schmelze durchdrang die miteinander verbundenen Hohlräume des Keramikkörpers von der Oberseite zur Unterseite und wurde unten aus der Wanne ausgetragen.

Eine Charge von 22 t einer Aluminiumlegierung 1145 wurde in einem Herdofen eingeschmolzen, wie üblich ein Gasgemisch von Chlor und Stickstoff zugeführt und schließlich aus dem Ofen in die Wanne mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 6,68 kg/cm² · s geleitet, um schließlich zu drei Walzblöcken von je etwa 5 t abgegossen zu werden. Dies ganze wurde wiederholt unter Anwendung der Keramikkörper 1 bis 7 aus dem

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Vergleich und Beispiel 1 als Filtermaterial und ohne Keramikkörper al? Blindversuch.

Die Walzblöcke wurden dann auf Aluminiumfolien, 7 μπι, abgewalzt. Die Anzahl der Nadelstichporen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 0,5 mm wurde an jeder Aluminiumfolie bestimmt und die Ergebnisse in der Tabelle 3 zusammengefaßt.

Tabelle 3

Vergleich

Probe 1 Probe 2 l'rohe 1 Probe -4 Probe

Probe h Probe 7

Anfangsdruck, mbar	Ο	6	10	18	30	30	30	30
Anfangs-I-'ließdruck, mbar	0	0,5	0,5	0,5	kein lluß	kein F-IuU	1.5	Il
iind-Flicßdruck, mbar	0	0,5	0.5	0.5	kein Fluß	kein Fluß	5	28
Anzahl Nadclstichporcn/ 1000 ηι-	6,81	6,54	2.12	2,20	-	-	0.50	0.35

Beispiel 3

Stangen, 0 152 mm, wurden hergestellt nach Filtrieren einer Aluminiumlegierung 6063 entsprechend Beispiel 2. Die Stangen wurden in Scheiben geschnitten und daran die Anzahl der weißen Flecke aufgrund einer anodischen Oxidation bestimmt. Es wurde auch der Schilfer-Test mit einer Form 0 29 mm durchgeführt und die Anzahl der Schilfer je 200 mm visuell ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefaßt.

Tabelle 4

Vergleich

Probe 1

Probe

Probe
6

Probe

Weiße Flecke	42,3	43,7	31,0	19,8	5.5	8,1
Anzahl an Schilfer	20,9	17,2	14.4	6,1	0.6	0,2
(Stringers)

Aus obigem ergibt sich, daß der erfindungsgemäße Keramikkörper schnell, sic*>tr und wirksam mikrofeine Teilchen mit einer Feinheit von einigen Hundert nm bis zu wenigen zehn μπι zurückzuhalten vermag und eine hohe Aufnahmefähigkeit für diese Teilchen besitzt, schließlich eine zufriedenstellende mechanische Festigkeit hat und mit seiner Hilfe die Herstellung von qualitativ hochwertigen Gußstücken möglich ist Der erfindungsgemäße Keramikkörper besitzt seine bevor-

zugte Anwendung beim Filtrieren von Metallschmelzen, aus denen dünne Bleche von maximal 0,4 mm, vorzugsweise Feinfläche von 20 bis 400 μίτι, oder Metalldrähte von maximal 0,1 mm, vorzugsweise 10 bis 100 μπι, hergestellt werden sollen.

Es ist selbstverständlich nicht erforderlich, daß der Keramikkörper ein umgekehrter quadratischer Pyramidenstumpf ist, sondern es lassen sich beliebige Formen herstellen und anwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche; .

1. Poröser Keramikkörper in Form eines dreidimensionalen Netzwerkes mit zellenartiger Struktur, enthaltend eine Vielzahl von untereinander verbundenen Hohlräumen ohne irgendwelchen Verstopfungen in irgendeiner Richtung mit einer scheinbaren Dichte von 03 bis 0,7 g/cm³ und einer Porosität von75bis90%, gekennzeichnet durch eine Porenanzahl von 25 bis 35 Poren je laufenden cm und einen Druckverlust von 1,6 bis 3 mbar bei Durchgang von Luft mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s durch einen Körper mit einer Stärke von 1 cm und enthaltend eine Codieritphase. tS

2. Verfahren zur Herstellung eines Keramikkörpers nach Anspruch 1, Indem ein offenzelliger Weichschaumstoff aus Polyurethan mit einer Aufschlämmung imprägniert und der mit der Aufschlämmung gefüllte Schaumstoff bei 1300 bis 1500⁰C Ns zum vollständigen Ausbrennen des Schaumstoffs gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Weichschaumstoff mit einer Aufschlämmung von SiO₂, AI₂O₃ und MgO imprägniert und die überschüssige Aufschlämmung ohne Verformung des Schaumstoffs entfernt, worauf der gefüllte Schaumstoff gebrannt wird.

3. Anwendung der Keramikkörper nach Anspruch 1 als Filtermaterial für Metallschmelzen.

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