195171. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gipsz öntőformák kialakítására, különösen vastagfalú alumíniumoxid-kerámiák gipszöntéses formázással történő előállítására
Találmányunk tárgyát olyan új gipsz öntőforma összetételre épülő formázási eljárás képezi, amely különösen előnyösen alkalmazható vastagfalú, akár 10-20 kp súlyú, bonyolult alakzatú 90-99,5 tömeg% alumínium-oxid alapanyagú szinterkorund kerámiák gazdaságos előállítására. A technika állása szerint a hagyományos gipsz formákkal csak viszonylag vékonyfalú 1-10 mm vastagságú alumínium-oxid idomtestek készíthetőek, minthogy a vastagabb falú idomtestek előállításakor az alumínium-oxid olyan jelentős mennyiségű vizet tartalmaz, amelyet a hagyományos gipsz forma csak fokozatosan és időben csökkenő mennyiségben bír felvenni, így az alumínium-oxid kristályok a vizes közegből kiülepednek, a kristályszerkezet inhomogén és zsugorításkor repedékeny lesz, valamint jelentős mértékben deformálódik. A felismert probléma megoldására belső maggal ellátott gipszformákat alakítottak ki, de ez nem vezetett jelentős mértékű javuláshoz, mert a gipszforma ekkor is gyorsan telítődik és gyakorlatilag megszűnik vízfelvevőképessége. Ezen jelenség késleltetésére a 2. 402. 779 lajstromszámú USA szabadalom szerinti megoldásban 12% aktív szén bekeverését ajánlják a gipsz öntőmasszába, hogy a kikeményedett gipszforma porozitását megnöveljék. Ezen ismert megoldás hátránya, hogy a kis sűrűségű szenet nehéz egyenletesen szétoszlatni a vizes gipszben, így annak szívóhatása egyenetlen lesz, másrészt a gipsz „beköt” az aktív szén felületére is, így jelentősen csökkenti annak hasznos felületét. A szén adalék mennyiségének növelése a forma mechanikai szilárdságát csökkenti. Felismerték, hogy a gipsz öntőforma vízáteresztő képességének növelése az öntőforma pórusosságának növelésével érhető el előnyösen. Erre mutat megoldást a 3. 518. 338 lajstromszámú USA szabadalom szerinti eljárás, ahol kalciumszulfát anhidridhez ammónium-alumínium-timsó oldatát keverik, majd a gipsz öntőforma-test kíkeményedése után a sót hosszantartó melegvizes áztatással eltávolítják, ezáltal nyitott pórusok keletkeznek az öntőformában. Ezen ismert módszer hátránya, hogy magas égetési hőmérsékletű, tehát lassan megszilárduló speciális gipszet igényel, továbbá az áztatással az öntőforma szilárdsága csökken. Vastagfalú öntőformák előállításakor a kimosásos módszer nem eredményezte a sók teljes mértékű eltávolítását. A technika állását jelenleg — éppen az előzőekben körvonalazott problémák miatt — gyakorlatilag az jellemzi, hogy elkerülik vastagfalú (15-50 mm) idomtestek előállításakor a gipszöntéses formázást, egyéb technológiát, például izo-sztatikus sajtolást, pelltezést, vagy sajtolást vagy brikettezést (lásd a 2.155.443 sz, NSZK OS-t) alkalmazva. 1 2 A vastagfalú idomtestek gipszöntéses eljárással történő előállítás tehát bizonyos mértékben szakmai előítéletek legyőzését is jelenti, mert a felmerült problémák miatt e technológiát szinte kizárólagosan csak a kisebb méretű, egyszerű alakzatú, vékonyfalú kerámia idomtestek előállítására alkalmazzák. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy a gipsz öntőformába nyitott pórusokat, mikrokapillárisokat olymódon előnyös kialakítani, ha a gipszhez hő hatására elbomló adalékanyagokat keverünk. Találmányunk tárgya e felismerés alapján eljárás gipsz öntőformák kialakításához, amelynek során a gipszet hőhatásra (120°C alatti hőmérsékleten) bomló, előnyösen egy vagy több ammónium-só vizes oldatához keverjük közvetlenül, vagy olymódon, hogy a sókat előzetesen részben vagy egészen alumínium-oxid adszorbensre visszük fel és ezt keverjük össze a gipsszel, majd a pépes keverékből ismert módon elkészítjük az üreges öntőformát, amelyet megszilárdulása után 60- -120°C hőmérsékleten addig szárítunk, míg az ammónium-sók elbomlanak, azaz vízgőz, ammónia és szén-dioxid formájában eltávoznak az öntőformából, nagy aktivitású, nyitott pórusos (kapillárisos) gipsz öntőformát hozva létre. Az eljárás során alkalmazott keverési arány — a szárazanyag tartalomra vonatkoztatva — 72-92 tömeg% gipsz, 2-20 tömeg% ammóniumsó és max. 20 tömeg% aluminium-oxid alapanyagú adszorbens. A találmány szerinti eljárás során előnyös, ha 80 tömeg% gipszhez 8 tömeg% ammóniumsót adalékolunk, amely ammóniumkarbonát és/vagy ammóniumhidrokarbonát. Az alumínium-oxid alapanyagú adszorbens célszerűen min. 20 m2/g fajlagos felületű (BET) alumínium-oxid hidrát gammaalu mínium-oxid, vagy max. I300°C hőmérsékleten kialakított alfa-alumínium-oxid, célszerűen ipari timföld. Eljárásunk alkalmazása során, a kerámia idomtestek előállításakor nem csak a gipsz ismert (reverzibilis) vízmegkötő hatását használjuk ki, hanem a gipszformában létrehozott nyitott pórusok, kapillárisok vízadszorpcióját is. Ennek eredményeképpen meggyorsul az öntési idő és vastagabb falú idomtestek készítésére is van mód így, hogy azok nyers sűrűsége eléri az igen kiváló 2,8 g/cm3-es értéket is, ami zsugorítás után — a kémiai összetételtől függően — elméletileg 3,98 g/cm3 értékű is lehet. Eljárásunk alkalmazásával az egyszerű alakzatú, vékonyfalú kerámia idomtesteken túlmenően tehát vastagfalú, nagytömegű,illetve súlyú (10-20 kp), bonyolult alakzatú kerámia idomtestek is előállíthatóak. Az alkalmazott eljárás gazdaságos, mert nem igényel jelentős beruházást, költséges berendezéseket, ül. szerszámokat, ugyanakkor egyenletes szövetszerkezetű, jó minőségű kerá2 195171 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
