203217. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kerámiatestek előállítására
1 HU 203 217 A 2 ság, így pl. az extrudálhatóság javulásában, a szerszámkopás visszaszorításában, a nyerstermék repedezési hajlamának és a selejteződés minimalizálásában nyilvánul meg, s mindemellett a kerámiák porozitása szabályozhatóvá válik, így széles termékskála előállítására nyűik lehetőség. Ki kell egyúttal emelnünk, hogy az adjuvánssal kezelt massza könnyen elválik a formától anélkül, hogy azon érdemleges részecskevisszamaradás keletkezne, a nyerstermék deformációval szembeni ellenállása pedig megnő, így a formázott test alakstabüitása még abban a nyers állapotában is javul, amely egyben a késztermék mérettartásának is alapjává vált. Fentiek alapján a találmány módot ad különleges rendeltetésű, egyszerű vagy bonyolult külső és belső geometriai alakzattal rendelkező kerámiatestek előállítására, így pl. a tér legalább egy kitüntetett irányában átmenő furatokkal, kapilláris méretű pórusokkal ellátott termékek gyártására, ahol az átmenő furatokat elválasztó falak vastagsága igen csekély. A szerszám kialakításától függően az 1 cm2-re eső kapilláris furatok száma tág határok közt, például 4 és 81 között változhat, a cellák falvastagsága pedig minimálisan 0,1 mm is lehet. Gyakori a 0,9 mm-es falvastagság is, mint maximális méret. Az így kialakított testek a kitüntetett irányra merőleges külső keresztmetszet, valamint a benne elhelyezkedő kapillárisok alakja az igényektől függően pl. háromszög, kör, négyzet, sokszög, illetve ezek bármelyikének tetszőleges kombinációja lehet. A találmány szerinti eljárással ettől eltérő egyéb speciális alakzatok, profüzatok is kialakíthatók. Az egyes profilok sémáit az 1. ábra 1/a-tól 1/k-ig terjedő vázlatain mutatjuk be, mint általában lehetséges alakokat. Az ezideig szokásos sajtolási, fröccsöntési, illetve extrudálási eljárásokkal készülő termékek falvastagsága zömében 1 mm feletti. Az ennél vékonyabb falvastagság elérése - nevezhetjük akár ún. szupervékony falnak - a hagyományos módon igen nagy nehézségekkel járt az eddigiekben használatos anyagok feldolgozása mellett, vagy többnyire sikertelen volt. Az alkalmazott ún. termoplasztikus eljárások - így a termoplasztikus sajtolás, fröccsöntés vagy termoplasztikus extrudálás hátránya, hogy a kapott formatestekben a kívánt falvastagság nem érhető el, mert a massza nem eléggé képlékeny, viszkozitása eléggé jelentős. Ezenkívül igen hátrányos, hogy a termoplasztikus tulajdonságokkal rendelkező szerves segédanyagok, mint amilyen pl. a paraffin, méhviasz, eltávolítása a formázott testekből rendkívül nehézkes, bonyolult műveletet igényel. Az ún. hidegalakító eljárásokkal készült testek esetében kedvezőbb a helyzet, mert elmarad a termoplasztikus eljárásoknál ismert bonyolult deparaffinálási művelet. Mindezen tűi az eddigi különböző szerves adalékokkal elérhető masszaképlékenység, valamint a nyersszilárdság sem tette lehetővé a mind vékonyabb falvastagság elérését. Ugy anis a falvastagság csökkentésével egyidejűleg a termék nyersszüárdságával szembeni követelmények nem csökkentek. így minimális falvastagság elérésével maximális szüárdságot kellene biztosítani ahhoz, hogy a termék még a képlékeny fázisban is ön tartó legyen, ne roskadjon össze. Kísérleti munkánk során arra a megállapításra jutottunk, hogy a szupervékony falvastagság eléréséhez a testet a kiindulási alapanyagok szemcseméretének lehetőleg egy kvázi többrétegű halmaza építse fel. Ezt pedig úgy érhetjük el, hogy a kiindulási alapanyag keverékének maximális szemcseméretét a kívánt cellafal vastagságától függően 1 és 100 mikron között tartjuk. A maximális szemcseméreten kívül a kellő szüárdság eléréséhez fontos szerep jut az alapanyagok szemcseméret-eloszlásának is. Kedvezőnek mutatkozik az, ha a szemcseméret eloszlásának Gauss-féle görbéje nem éles, hanem lehetőleg az átlagtól jóval kisebb és nagyobb szemcsék is találhatók legyenek benne megfelelő arányban. A szűk szemcsefrakciókkal, a kvázi monodiszperz rendszerekkel végzett vizsgálataink során a termék nyersszilárdsága - azonos adalékanyagok esetén is - kedvezőtlenebbül alakult, mint a jól felépített vegyes szemcseszerkezetű rendszerek esetében. Fentiekben taglalt feltételek mellett kulcsfontosságú a követelményeknek megfelelő adjuvánsok bevitele a rendszerbe. Összehasonlító vizsgálataink során megállapíthattuk, hogy a hidegen alakító eljárásoknál használatos eddigi adalékok, mint amilyen a gumiarábikum, a karboximetil-cellulóz (CMC), valamint az etüén-glikol, ölein különböző kombinációi lényegében az 1 mm-es határig, tehát az 1 mm falvastagságig kielégítő mértékben használhatók. A vékonyabb tartományba eső falvastagság biztosításához azonban már nem voltak megfelelőek, tehát pl. már a 0,9 mm-es falvastagság elérése problematikus, és különösen érvényes ez a mérethatár alsó, azaz a 0,1 -0,3 mm-es tartományra. Megvizsgáltuk azt is, hogy az adjuváns bevitelekor csupáncsak az egyik komponens használatánál mit mutat a próbakeverék feldolgozhatósága, így plasztikussága. Ezt a tulajdonságot kedvezőbbnek találtuk, mintha csak a korábbi ismert, pl. gumiarábikum, vagy a CMC került adagolásra. A termékek nyersszüárdsága is kedvezően alakult, de a masszáink extrudálhatósága nem volt jó, mert a szerszámon nem csúszott megfelelően egyetlen minta sem. Ennélfogva az így nyert kerámiatestek számos hibahelyet tartalmaztak. A masszák alakíthatósági, feldolgozási tulajdonságainak számottevő, ún. szignifikáns javítására az adjuváns másik komponensére, annak jelenlétére is szükség van. Tapasztalataink szerint így már a különböző masszák kitűnően alakíthatóvá váltak és a speciálisan kiképzett különböző profüzatú szájnyflásokon keresztül sajtolva jó nyersszilárdságú és kellően vékonyfalú termékek előállítására ezáltal mód nyűik. A találmány további részleteit az alábbi kiviteli példákkal szemléltetjük. 1. példa Malomba mérünk 150 kg őrlőtestet (Al-oxid) és 19 kg alfa-timföldet átlag 80 p, szemcsenagysággal. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 65 60 4
