195742. lajstromszámú szabadalom • Eljárás javított szilárdságú kerámiai szűrők előállítására
2 195742 O kJ A találmány eljárás javított szilárdságú kerámiaszűrők előállítására. Az ipari technológiák fejlődése egyre magasabb minőségi követelményeket állít a felhasználásra kerülő szerkezeti anyagokkal szemben. A gazdaságossággal összefüggő tömegcsökkentési törekvések az öntödéket arra ösztönzik, hogy a különböző fémekből készült öntvények falvastagsága a lehető legkisebb legyen. Ez a törekvés viszont megköveteli, hogy az öntőformába jutó fémoldavék ne tartalmazzon idegen anyagokat, például salakzárványokat. A fémolvadékok szilárd szennyeződéseit, (ilyenek például a salak, az egyéb fémoxidok, stb.) a leghatékonyabban kerámiaszűrők segítségével lehet eltávolítani. A környezetvédelemmel kapcsolatos kérdések előtérbe kerülése arra ösztönzi a gépjármű gyártókat, hogy a motorok, elsősorban a diesel motorok által kibocsátott szennyező anyagok, pl. a korom mennyiségét a lehető legalacsonyabb szintre csökkentsék. Ezekre a feladatokra is legalkalmasabbnak a kerámiaszürők látszanak, kis tömegű és nagy gázótbocsátó képességük miatt. Az ismert kerámiaszürők többnyire úgy készülnek, hogy nyitott cellás rugalmas szerves habanyagot fémoxidokból és valamilyen szervetlen kötőanyagból álló kerámiai iszappal itatnak át, majd az így nyert idomdarabokat szárítják és kiégetik. Az égetés során a szerves hab anyaga elég és gyakorlatilag az eredeti hab negativjának megfelelő kerámiai habot nyernek. Az ismert eljárások fémoxidokként Al; Cr; Zr; Mg; Ti; Si oxidjait, vagy azok kettőnek, vagy többnek a keverékét használják. Szervetlen kötőanyagként aíumíniumfoszfát, vegyületeket elsősorban monoalumíniumfoszfátot vagy alumíniumortofoszfátot alkalmaznak. A 2 027 688. lsz. angol szabadalmi leírás az előzőeknek megfelelő gyártási eljárást ismertet. A kerámiai iszapot szilika, timföld és magnézia meghatározott arányú keverékéből állítják elő. A habanyagot 1300-1500 °C hőmérsékleten égetik ki, a kapott kerámiai habot olvasztott fémek szűrésére használják. A 3 424 504. lsz. NSZK szabadalmi leírás jobb minőségű kerámiai hab előállítására ad megoldást. Az előző eljárástól eltérően timföldből és alumíniumortofoszfátból víz segítségével képez kerámiai iszapot. A nyitottcellás szerves habanyagot (polimerhabot) a kerámiai iszappal átitatja, és az így nyert anyagot szárítja, majd 1676 °C feletti hőmérsékletre hevíti. A hevítés hatására a polimerhab elég, a foszfátok elbomlanak és lényegében szinterkötésű kerámiát kapnak. Ezzel az eljárással egy lényegesen magasabb nyomószilárdságú termék állítható elő, a nyomószilárdság értéke megközelíti a 10 kg/cm2 értéket, míg az 1300 °C körüli égetési hőmérséklet esetén csupán 6- -7 kg/cm2 közötti érték érhető el. Problémát jelent viszont az, hogy az 1600 °C feletti szinterelési hőmérséklet eléréséhez nagy beruházás- és energiaigényű hevitőberendezések szükségesek, a gyártás gazdaságossága romlik, A kerámiaszűrők az ipari technológiákban segédanyagnak minősülnek, ezért nem közömbös azok gyártási költsége. Az előzőekből következik, hogy olyan kerámia szűrökre van szükség, amely olcsón előállítható, de nyomószilárdsága eléri vagy megközelíti a 10 kg/cm2 értéket. A kerámiaszűrök alkalmazási kísérletei során ugyanis azt tapasztaltuk, hogy az 1000-1200 °C közötti hőmérsékleten kiégetett kerámiaszürők nem alkalmasak a nagyobb igénybevételek esetén. A féinszürési kísérleteknél a teljesítményfokozásra irányuló olvadékréteg növelés fémsztatikai nyomása, a belsőégésű motorok kipufogógázainak tisztítása során pedig a nagy impulzusszámú lökésszerű igénybevétel okozta a kerámia szűrő törését. Az alkalmazási kísérletek során arra a következtetésre jutottunk, hogy a kerámiai masszával átitatott szerves habanyag kiégetésekor a szerves habanyag bomlása közben keletkező gázok elroncsolják az előzetes szárítás közben kialakult, de még kellő szilárdsággal nem rendelkező ún. kerámiai hidakat. Feladatunk az volt, hogy olyan megoldást dolgozzunk ki, amely lehetővé teszi az ismert gyártási eljárásból származó kerámia szűrök szilárdságának növelését. Azt találtuk, hogy ha a kerámia szűrőt a kiinduló kerámiai massza készítéséhez használt szervetlen kötőanyag oldattal, nevezetesen monoalumíniumfcszfát oldattal itatjuk át, majd ezt követően az anyagot ismét kiégetjük, a gyártás során elroncsolódott kerámiai hidak nagy része regenerálódik és a kapott kerámiai hab nycmószilárdsága megnövekszik. A műveletet szükség esetén többször is megismételhetjük. A kísérletek során azt is bizonyítottuk, hogy eleve magasabb nyomószilái'dságú kerámiai hab állítható elő, ha olyan szerves habanyagot használunk kiinduló anyagként, amely 1-10 tömegszázalékban tüzállóanyag olvadékából készített szálas anyagot tartalmaz. Szálas anyagként a magas hőmérsékletű technológiákban tűzálló hőszigetelő anyagként általánosan alkalmazott anyagok egyaránt alkalmazhatók. Ezek többnyire alumíniumoxid, aluminiumszilikál, cirkonsziiikát alapúak. Az elemi szálak átlagos vastagsága 7-15 mikrométer között van. A szálas tűzálló anyagok a kereskedelemben Fiber-Flax illetve S1BRAL néven kaphatók. A tüzállóanyag szálakat 1-5 mm hosszúságúra vágva a poliuretán alapanyagba keverhetjük habosítás előtt. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy 8 felismerésünk szerint kezelt kerámia hab riyomószilérdsága - egy kezelés esetén is - ez eredeti 1,5-szeresére növekszik. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
