CH490960A

CH490960A - Verfahren zur Herstellung von saugfähigen kapillaraktiven Formkörpern

Info

Publication number: CH490960A
Application number: CH1792069A
Authority: CH
Inventors: Strauss Hermann
Original assignee: Inventa Ag
Priority date: 1969-12-02
Filing date: 1969-12-02
Publication date: 1970-05-31

Description

Verfahren zur Herstellung von saugfähigen kapillaraktiven Formkörpern
Es ist bekannt, dass man aus duroplastischen Kunststoffen, wie z. B. Epoxidharzen, ungesättigten Polyesterharzen, Phenol/Formaldehydharzen, Furanharzen oder ähnlichen und Füllstoffen feste Formkörper aller Art, wie sie z. B. in der Elektro-, Maschinen- und Kunststoffverarbeitungsindustrie usw. verwendet werden, herstellen kann. Es ist auch bekannt, aus diesen Materialien Giessformen herzustellen, die für Abformungen in der Keramikindustrie verwendet werden und die den bisherigen Formen aus Gips, besonders in der Abriebfestigkeit, überlegen sind. Als Füllstoffe sind verschiedenste Materialien genannt worden. Der Struktur nach bestehen die bisher verwendeten Füllstoffe aus grösstenteils körnigen, polygonen Partikeln verschiedenster Korndurchmesser, wie sie z.

B. durch Brechen oder Mahlen erhalten werden. Die für die Verwendung in der Keramikindustrie gestellten Anforderungen, wie grosses Porenvolumen, grosse Luftdurchlässigkeit, gute Saugfähigkeit und gute Abriebfestigkeit, konnten jedoch in keinem der bisher vorgeschlagenen Systeme vereinigt werden.

Es wurde nun gefunden, dass man saugfähige kapillaraktive Formkörper mit durchgehender Kapillarstruktur durch Mischen von härtbaren Bindemitteln mit Füllstoffen sowie gegebenenfalls Hilfsstoffen und anschlie ssender Durchhärtung der Bindemittel herstellen kann, indem man als Füllstoffe sphärische bis elliptische Perlen verwendet. Durch Beschränkung der Korndurchmesser auf enge Bereiche oder Mischung verschiedener Korndurchmesser kann die Kapillarporosität variabel und kontrollierbar eingestellt werden.

Die durch die Verwendung derartiger Füllstoffe erhaltenen Formkörper zeichnen sich gegenüber solchen Formkörpern, die unter Verwendung beliebig geformter Füllstoffe, z. B. von Glassplittern, Quarzsand, Kristallquarzmehl oder anderen Gesteinsmehlen hergestellt worden sind, besonders durch die zuverlässig durchgehende und gleichmässig verteilte Kapillarstruktur, gute und gleichmässige Festigkeit durch optimal viele und gleichartige Berührungs- und Haftstellen und gleichmässige Bindemittelverteilung, bessere Spannungsvertei lung, minimalen Schwund, grössere Kanten- und Abriebfestigkeit und - damit verbunden - längere Gebrauchsfähigkeit und grössere Luftdurchlävsigkeit aus.

Sie sind deshalb besonders in der keramischen Industrie für die Verarbeitung keramischer Massen nach dem Giess-, Dreh-, Press-, und Druckgussverfahren und für die Filtrations-, Oberflächenreaktions- und Grenzflächentechnik geeignet. Durch Einbau in das Bindemittelsystem oder nachträgliche Behandlung der bereits gebildeten Kapillaren mit oberflächenaktiven Hilfsstoffen kann die Kapillaraktivität zusätzlich weitgehend be einflusst und verbessert werden.

Unter Perlen sind abgerundete, z. B. kugeirunde, sphäroide bis ellipsoide feste Partikel zu verstehen. Für die keramische Industrie werden in erster Linie Perlen, insbesondere Glasperlen, mit einem Durchmesser von 5-300 mit, jedoch bevorzugt kleiner als 50 m, u, ver- wendet. Für andere Anwendungen, wie z. B. die Filtrations-, Oberflächenreaktions-und Grenzflächentechnik, können je nach Erfordernis andere Durchmesser bevorzugt werden. Selbstverständlich können die Perlen auch aus anderen Materialien als Glas bestehen.

Als Bindemittel kommen grundsätzlich alle Verbindungen in Frage, die unter Einfluss von Wärme oder Härtungsmitteln in den duroplastischen Zustand übergeführt werden können. Die Vernetzungsreaktion kann durch eine Polyaddition, eine Polykondensation oder Polymerisation erfolgen. Solche Verbindungen sind beispielsweise Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Phenol/Formaldehydharze, Furanharze und ähnliche.

Bevorzugt werden jedoch Epoxidharze verwendet, und zwar vor allem solche, die bei Raumtemperatur flüssig sind und d mit einem basischen Härtungsmittel, z. B. ei- nem aliphatischen oder cycloaliphatischen Polyamin, bei Raumtemperatur gehärtet werden können und Wärmeformbeständigkeiten über 1000 C aufweisen.

Das Mischen der erfindungsgemäss zu verwendenden Ingredienzien erfolgt auf einfache Weise nach üb lichen Methoden, vorzugsweise mit Hilfe geeigneter Apparaturen, wie Zwangsmischer, Kneter usw.

Als Hilfsstoffe kann man zur Verbesserung der Benetzung und Einstellung der gewünschten Konsistenz der Mischung beispielsweise Netzmittel, wie höhere Alkoholsulfonate oder Thixotropierungsmittel, verwenden.

Die nachfolgenden Mischungen und der Vergleich der für die Verarbeitung keramischer Massen wichtigen Eigenschaften in der Tabelle veranschaulichen die Erfindung.

Mischung 1 100,00 Gewichtsteile Glasperlen mit Korndurchmesser von A50 mjt, als Finish SILAN A 1100 (r- Amino-propoxy-triäthoxysilan, Fa. Union Car bide) enthaltend,
6,90 Gewichtsteile flüssiges Epoxidharz (Epoxidäqui valent 141-152, Viskosität bei 250 C etwa
860 cP, unter der Handelsbezeichnung GRILO
NIT GV 31.64 der Fa. Emser Werke AG,
Domat/Ems, Schweiz) und
1,10 Gewichtsteile Triäthylentetramin Härtung bei Raumtemperatur.

Mischung 2 100,00 Gewichtsteile Glasperlen gemäss Mischung 1,
8,60 Gewichtsteile Epoxidharz gemäss Mischung 1 und
1,40 Gewichtsteile Triäthylentetramin Härtung bei Raumtemperatur.

Mischung 3
80,00 Gewichtsteile Kristallquarzmehl (Korndech- messer 30 bis 80 m, u),
17,25 Gewichtsteile Epoxidharz gemäss Mischung 1 und
2,75 Gewichtsteile Triäthylentetramin Härtung bei Raumtemperatur.

Mischung 4 100,00 Gewichtsteile Kristallquarzmehl (Korndurch messer < 50 mit),
8,60 Gewichtsteile Epoxidharz gemäss Mischung 1 und
1,40 Gewichtsteile Triäthylentetramin Härtung bei Raumtemperatur.

Mischung 5
90,00 Gewichtsteile Glasperlen gemäss Mischung 1 und
10,00 Gewichtsteile Phenolharz (Handelsbezeichnung RESINOL CW 6,
Fa. Raschig AG, Ludwigshafen/Deutschland) Härtung während 4 Std. bei 1800 C.

Mischung 6
90,00 Gewichtsteile Kristallquarzmehl (Korndurch messer < 50 m, u) und
10,00 Gewichtsteile Phenolharz gemäss Mischung 5 Härtung während 4 Std. bei 1800 C.

Mischung 7
90,00 Gewichtsteile Glasperlen gemäss Mischung 1,
7,10 Gewichtsteile Furanharz (Handelsbezeichnung RESOFIX 6, Fa. Raschig AG, Ludwigsha hafen/Deutschland) und
2,85 Gewichtsteile Härter P (Handelsprodukt der
Fa. Raschig AG, Ludwigshafen/Deutschland) Härtung während 12 Stadt. bei Raumtemperatur und 4 Std. bei 800 C.

Mischung 8
90,00 Gewichtsteile Kristallquarzmehl (Korndurch messer < 50 mit),
7,15 Gewichtsteile Furanharz, gemäss Mischung 6 und
2,85 Gewichtsteile Härter P gemäss Mischung 7 Härtung während 12 Std. bei Raumtemperatur und 4 Std. bei 800 C.

Mischung 9 100,00 Gewichtsteile Modellgips und 130,00 Gewichtsteile Wasser Härtung bei Raumtemperatur und Trocknung im Ofen.

In der nachfolgenden Tabelle sind' die Werte der Luftdurchlässigkeit, der Wasseraufnahme und der Druckfestigkeit von Proben, die aus den obigen Mischungen hergestellt sind, zusammengestellt.

Luftdurchlässigkeit wasseraurnahme Druckfestigkeit Mischung in Sekunden in Ges. % in kp/cm2
1 3,3 17,7 150
2 4,2 17,95 225
3 keine Luft- 0,65 2170 durchlässigkeit
4 15,5 22,10 175
5 0,5 19,4 275
6 1,0 35 95
7 8,3 16,1 185
8 4,3 36 55
9 45 31,92 10
Für die Prüfung der Luftdurchlässigkeit wurden die aus den Gemischen hergestellten runden Prüfplatten mit einem Durchmesser von 75 mm und einer Dicke von 20 mm als Diaphragma in einen beidseitig verschliessbaren Stahlzylinder eingebracht. Die Berührungsflächen der Diaphragma-Platten mit dem Stahizylinder wurden mit einer Kittmasse abgedichtet. Zur Messung der Luftdurchlässigkeit wurde dann mittels einer Vakuumpumpe der Druck im Stahlzylinder auf der einen Seite auf konstant 50 mm Quecksilbersäule reduziert.

Die nach dem Öffnen eines Ventils auf der anderen Seite des Zylinders erforderliche Ausgleichszeit wurde als Luftdurchlässigkeit in Sekunden definiert. Die gefundenen Resultate liessen sich sehr gut reproduzieren. Die Wasseraufnahme in Gew. % gibt Auskunft über das Poren ; volumen und die Saugfähigkeit, jedoch nicht über die räumliche Anordnung der Kapillaren. Da für die vorgesehenen Verwendungszwecke der erfindungsgemässen Formkörper ausschliesslich durchgehende Kapillaren von Bedeutung sind, ist besonders eine grosse Luftdurchlässigkeit, d. h. nach der benutzten Prüfanordnung geringe Ausgleichszeit, erwünscht.

Die gefundenen Resultate zeigen in eindeutiger Weise die Vorteile der erfindungsgemässen Fornunaterialien gegenüber solchen, die beliebig geformte Füllstoffe, wie Kristallquarzmehl, enthalten. Neben der grösseren Luftdurchlässigkeit werden auch verbesserte Druckfestigkeiten erhalten. Dar über hinaus konnte in Praxistesten eine wesentlich verbesserte Abrieb- und Kantenfestigkeit festgestellt werden.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von saugfähigen kapillaraktiven Formkörpern mit durchgehender Kapillaren struktur durch Mischen von härtbaren Bindemitteln mit Füllstoffen sowie gegebenenfalls Hilfsstoffen und anschliessender Durchhärtung der Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass man als Füllstoffe sphärische bis elliptische Perlen verwendet.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als Füllstoff sphärische bis elliptische Perlen mit einem Durchmesser von 5-300 mu a ver- wendet.

2. ¯ Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Füllstoffe Glasperlen verwendet.

3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bindemittelanteil 8 bis 12 Ges. % beträgt.

4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Bindemittel durch eine Polymerisations-, Polykondensations- oder Polyadditionsreaktion härtbare Verbindungen verwendet.