ES2271703T3 - Pila de capas inorganicas y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de una pila de capas (18) porosas inorgánicas (1, 10, 15), especialmente capas cerámicas, habiéndose colocada en una de superficies (12, 16), por lo menos una capa activa de una estructura en forma de ranuras (2, 11, 17) mediante mecanizado y la capa activa a continuación se sinteriza, aplicándose la estructura en forma de ranuras (2, 11, 17) de tal manera que por lo menos en un extremo termina en la capa activa, y produciéndose la capa activa por colada de lámina o extrusión, caracterizado porque dos capas activas en las superficies estructuradas (12, 16) forman canales (19) que están cerrados en un extremo (20) se laminan entre ellas y se aplica la estructura en forma de ranuras (2, 11, 17) de tal manera que el otro extremo (4) de la estructura en forma de ranura desemboca en un lado de la capa activa.

Description

Pila de capas inorgánicas y procedimiento para su fabricación.

La presente invención se refiere a una pila de capas inorgánicas, según el preámbulo de la reivindicación 6, y a un procedimiento para su fabricación, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Una pila y un procedimiento para su fabricación de esta clase se conocen, por ejemplo, por el documento WO 00/35561 A.

Por el documento WO 00/35561 A se conoce una capa cerámica y un procedimiento para su fabricación, en la que se produce una capa activa por la colada de hojas y en esta etapa se estampa una estructura antes de una sinterización. La capa estructurada se une además con una segunda capa activa antes de la sinterización, con lo cual se origina un filtro de membrana plana multicanal. La capa estructurada presenta una estructura no plana, que se genera mediante el estampado de la capa con dos funciones de estampado complementarios entre ellos y con ello se ondula por ambos lados.

Además, se conoce también por el documento US-A-5 730 869 una capa cerámica y un procedimiento para su fabricación, transformándose una masa fundida en la forma de una lámina activa no sinterizada y en la que en la capa producida por la colada de la lámina ("Spacer") se coloca una estructura en forma de canal mediante mecanizado. Por la cobertura del Spacer unido con una capa con otra capa se forman canales, que, de este modo, se forman mediante una estructura de tres capas.

Finalmente, el documento DE 100 39 272 C da a conocer un procedimiento para fabricación de un elemento filtrante cerámico mediante la colada de barbotina de cuerpos de apoyo de materiales cerámicos. Para ello se utiliza un cuerpo intermedio como núcleo de colada, que está formado de un material volátil, bajo la influencia de calor, por ejemplo, durante el sinterizado, y una estructura en forma de canales en la que se reproducen los cuerpos de apoyo.

Además, se conoce por el documento DE 43 29 473 C1 una capa inorgánica, que en una de sus superficies presenta canales en forma de semicírculo en sección transversal. La capa inorgánica está configurada porosa y se puede utilizar como capa filtrante. Debido a la realización en forma de semicírculo de los canales, se puede absorber la diferencia presión sin que se presenten tensiones de tracción en la capa. Especialmente si dos capas inorgánicas estructuradas porosas de forma conocida se unen entre ellas, se forman canales colectores del producto filtrado. Sin embargo, estos canales están abiertos por ambos lados, para formar un módulo filtrante se debe cerrar una cara, especialmente desecarse.

Objetivo de la invención

El objetivo de la invención es simplificar en un procedimiento del tipo citado al principio la fabricación de una pila de capas y proponer una correspondiente pila de capas.

Objeto de la invención

Este objetivo, según la invención, se consigue mediante un procedimiento para la fabricación de una pila de capas con las características de la reivindicación 1. Una capa activa es una capa, que contiene partículas, especialmente partículas de cerámica, y que se puede sinterizar en una capa porosa o estanca. Una capa activa se puede mecanizar de forma relativamente fácil, de tal manera que se puede aplicar casi estructuras cualquiera en la superficie de la capa. Mediante el proceso de sinterización se fijan estas estructuras aplicadas.

Mediante una o varias estructuras en forma de canales se pueden configurar, especialmente por la unión con otras capas inorgánicas, cavidades y canales para la evacuación del producto filtrado. Si una superficie estructurada de esta forma se cubre con otra capa, se originan canales, que están cerrados en un extremo. La estructura en forma de canales está aplicada de tal manera que el otro extremo de la estructura en forma de canales desemboca en una estructura de forma de canales o en un lado de la capa activa. Si la estructura en forma de canales termina en el lado de la capa, se puede comentar entonces directamente a un canal, o si el canal se convierte por el recubrimiento con otra capa en un canal, se conecta un canal colector al canal. Esta forma de realización permite una obturación fácil y segura del canal que parte de la capa con el canal colector.

Se prefiere especialmente si la estructura se aplican mediante fresado, corte por láser o estampado. Especialmente es ventajoso el fresado, si la capa inorgánica se puede colocar como capa filtrante. Al contrario del estampado, donde el material se expulsa, en el fresado se quita material. Las zonas de la capa activa no se comprimen antes de sinterizado, de tal manera que permanece una capa activa homogénea, que en el sinterizado se puede comprimir uniformemente. De este modo se pueden evitar faltas de homogeneidad molestas durante el filtrado. Si se realiza el mecanizado mediante fresado, se pueden generar estructuras muy pequeñas o canales, especialmente con secciones transversales libres < 0,4 mm. Tales capas así fabricadas se pueden formar de forma especialmente pequeña y fácil. Mediante la operación de mecanizado de fresado se pueden formar canales en una sección transversal cualquiera y la disposición de los canales en la superficie de la capa inorgánica es aleatoria.

Es especialmente ventajoso si se coloca una estructura en forma de abanico. De este modo se pueden dirigir los canales un canal colector y se puede acelerar la evacuación del producto filtrado.

Especialmente, si la capa activa se ha fabricado mediante colada de láminas, se pueden producir casi cualquier geometría de una capa inorgánica. Si antes de la colocación de la estructura en canales se une una primera capa y una segunda capa activa, estructurando sólo por lo menos uno de las capas, se pueden influir las características de la capa, especialmente sus características de filtrado, mediante la elección de materiales diferentes en las capas o tamaños de partículas, en las capas. Las partículas pueden presentar diferentes formas, por ejemplo, pueden ser esféricas, en formas de plaquitas o de fibras. Mediante la elección del tamaño de partículas se pueden influir la proximidad de la capa inorgánica. Si se produce la capa activa mediante extrusión, entonces en el proceso de extrusión es al mismo tiempo posible aplicar la estructura a la superficie de la capa.

Los materiales cerámicos aplicadas en las capas activas son preferentemente óxidos (mezcla) de metal, carburos, nitruros, boruros, siliciuros y carbonitruros de metales y no metales. Ejemplos de ello son Al_{2}O_{3}, ZrO_{2} parcial o totalmente estabilizado, mullita, cordierita, perovskita, spinela, por ejemplo, BaTiO_{3}, PZT, PLZT, así como SiC, Si_{3}N_{4}, B_{4}C, BN, MoSi_{2}, TiB_{2}, TiN, TiC y Ti(C, N). Se entiende que esta relación no es completa. Por supuesto, se pueden utilizar también mezclas de óxidos o de no óxidos mezclas de óxidos y de no óxidos.

Con otra configuración preferente del crecimiento de sinterizado la primera capa en una capa soporte de poro grueso y la segunda capa en una capa funcional de poro fino. Para ello representa la capa funcional de poro fino la capa filtrante. La capa soporte de poro grueso, soporta la capa funcional de poro fino. En la capa soporte se configuran las estructuras en forma de ranuras. Después del sinterizado se tiene una pila de capas o compuesto cerámico.

Si dos capas activas o pilas de capas en su superficie estructurada entre ellas, se puede realizar los canales de evacuación del producto filtrado de forma simple. Para ello se pueden configurar las estructuras en forma de ranuras sólo en la superficie de una capa o en las superficies de ambas capas. Si las capas, estando unidas entre ellas, se pueden disponer las estructuras en forma de ranuras desplazadas u opuestas. Si se encuentran opuestas los canales obtenidos en la pila de capas se configuran con sección transversal mayor.

En el marco de la invención se incluye también una pila de capas inorgánicas con las características de la reivindicación 6. La capa porosa se puede utilizar como elemento filtrante, y las estructuras en forma de ranuras se pueden utilizar como estructuras colectoras de producto filtrado. El extremo que termina en el lado de la capa, representa una abertura de salida, que se puede unir, por ejemplo, con un canal colector de producto filtrado.

Con una forma de realización alternativa desemboca el otro extremo de la estructura en forma de canales en una cavidad, especialmente en otra estructura tipo ranuras. De este modo se puede unir varias estructuras tipo ranuras en un canal común.

Con una configuración de la invención se ha previsto que por lo menos se forme una estructura de forma de ranuras en una sección transversal en forma de U, rectangular o poligonal.

Con una configuración ventajosa se ha previsto por lo menos una capa de poro fino y una capa de poro grueso, presentando la capa de poro grueso la estructura en forma de ranuras. Para ello, la capa de poro grueso se puede utilizar como capa soporte para la capa de funcionamiento de poro fino, que es la capa filtrante propiamente dicha. La capa de soporte proporciona la toda la pila de capas una elevada estabilidad. Con una forma de realización preferente se fijan la capa con su superficie estructurada a otra capa. Entre la superficie estructurada y la otra capa se forman canales debido a las estructuras en forma de ranuras. Estos canales se pueden utilizar como canales de evacuación del producto filtrado, especialmente si las capas son capas porosas. Las capas unidas entre ellas pueden presentar la misma porosidad o una porosidad distinta y el mismo espesor o distinta.

En un perfeccionamiento preferente se ha estructurado también la otra capa en una superficie y están las dos superficies estructuradas fijadas una con la otra. Mediante esta medida, se pueden generar canales de evacuación del producto filtrado con sección transversal mayor. Los canales de evacuación del producto filtrado así formado están cerradas en un extremo, si en las superficies estructuradas se colocan estructuras en forma de ranuras que termina con un extremo en la capa. Las formas de vaciado conseguidas mediante un estructurado se pueden disponer al montarse las dos capas coincidentes una con la otra o desplazadas.

Los canales configurados entre las capas pueden presentar secciones transversales cualquiera. Sin embargo, son especialmente preferentes aquellos canales con una sección transversal cuadrada, rectangular o poligonal.

Se prefiere especialmente si los canales en la capa o en la pila de capas se unen formando una abertura de salida común. Especialmente, si de las capas se pueden producir elementos filtrantes, se puede tomar esto en los canales de evacuación del producto filtrado mediante una abertura de salida común del elemento filtrante. De este modo es posible una entrada simple para un canal colector de producto filtrante.

Para la capa son imaginables casi cualquier configuración geométrica. Sin embargo, es especialmente preferente, si la capa o la pila de capas se han conformado cuadradas o cilíndricas.

Si en los elementos filtrantes formados de las capas se configuran estructuras muy finas, que se generan especialmente por el prensado de capas pueden generar fácilmente por el prensado de las capas, se pueden realizar elementos filtrantes pequeños y ligeros ahorrando material.

Otras características y ventajas de la invención resultan de la siguiente descripción de los ejemplos de realización de la invención, mediante las figuras de los dibujos que muestran los detalles esenciales de la invención y de las reivindicaciones. Las diferentes características se pueden utilizar posición lados o en una combinación cualquiera en una variante de la invención.

Dibujo

Ejemplos de realización de la capa inorgánica según la invención se han representado esquemáticamente en el dibujo y se explicarán en la siguiente descripción. En el dibujo muestran:

la figura 1, una vista en planta de una capa inorgánica con estructuras en forma de ranuras;

la figura 2, una sección transversal de una capa inorgánica con estructuras en forma de ranuras;

la figura 3, una sección transversal de una capa inorgánica con estructuras en forma de ranuras de otra sección transversal;

la figura 4, dos capas según la figura 3 en estado montado;

la figura 5, una vista en perspectiva de una pila de capas en cuyo interior se ha formado canales.

La figura 1 muestra una vista en planta de una capa inorgánica 1, en cuya superficie se han formado estructuras 2 como ranuras en forma de abanico. Las estructuras en forma de ranuras 2 termina en su extremo 3 en la capa inorgánica 1. Con su otro extremo 4 desemboca en la estructura 2 en forma de ranuras en una cavidad 5, pudiendo ser la cavidad 5 más profunda que las estructuras en forma de ranuras 2. El fondo de las ranuras de las estructuras de forma de ranuras 2 puede también estar alineada con el fondo de la cavidad. La cavidad 5 desemboca en un lado 6 de la capa inorgánica 1.

La figura 2 muestra una sección transversal por una capa inorgánica 10, en la que se han aplicado estructuras 11 en forma de ranuras que discurren paralelas entre sí mediante fresado, presentando las estructuras en forma de ranuras 11 una sección pentagonal. Si tales capas inorgánicas 10 se unen con sus superficies estructuradas 12, entonces se originan en sección transversal 8 canales.

En la figura 3 se muestra una capa mediante una capa inorgánica 15, estando configurados de la superficie 16 estructuras en forma de canales 17, que presentan una sección transversal rectangular.

En la figura 4 se muestra una sección transversal mediante una pila de capas 18, que se ha fabricado de dos capas 15, según la figura 3. Para ello se han unido entre ellas dos capas inorgánicas en su sus superficies estructuradas. De este modo se configuran en sección transversal canales rectangulares 19. Después de la sinterización representa la pila de capas 18 una capa con canales interiores.

En la figura 5 se muestra una vista en perspectiva de la pila de capas 18 de la figura 4. La pila de capas 18 tiene una forma cuadrada y presenta en el ejemplo de realización canales 19 configurados como canales de salida de producto filtrado. Cada uno de los extremos 20 de los canales 19 termina en la pila de capas 18. El extremo opuesto 21 termina en una cara 22 de la pila de capas 18. Estos extremos 21 se pueden unir con un canal colector no representado. Puesto que los extremos 20 terminan en la pila de capas 18 y están separados del lado 23 opuesto al lado 22, no tienen que están cerrados los canales 19 en un extremo. La pila de capas 18 es adecuada debido a que las capas inorgánicas 15 (figura 3 están configuradas porosa para su aplicación como elemento filtrante. El líquido a filtrar se encuentra en el exterior de la pila de capas 18 y fluyen debido a diferencia de presión a los canales 19 desde donde el producto filtrado se evacúa a través de los extremos 21 de los canales 19.

En un procedimiento para la fabricación de una capa inorgánica estructuradas 1, especialmente una capa cerámica, se aplica en la superficie de una capa activa una estructura mediante mecanizado, y la capa activa se sinteriza a continuación. Desde un proceso de sinterizado se pueden laminar dos o más capas y sinterizado conjuntamente. Este procedimiento permite un control exacto sobre la longitud dimensiones de las estructuras.

Claims (11)

1. Procedimiento para la fabricación de una pila de capas (18) porosas inorgánicas (1, 10, 15), especialmente capas cerámicas, habiéndose colocada en una de superficies (12, 16), por lo menos una capa activa de una estructura en forma de ranuras (2, 11, 17) mediante mecanizado y la capa activa a continuación se sinteriza, aplicándose la estructura en forma de ranuras (2, 11, 17) de tal manera que por lo menos en un extremo termina en la capa activa, y produciéndose la capa activa por colada de lámina o extrusión, caracterizado porque dos capas activas en las superficies estructuradas (12, 16) forman canales (19) que están cerrados en un extremo (20) se laminan entre ellas y se aplica la estructura en forma de ranuras (2, 11, 17) de tal manera que el otro extremo (4) de la estructura en forma de ranura desemboca en un lado de la capa activa.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura en forma de ranuras (2, 11, 17) se aplica mediante fresado poco corte por láser o estampado.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se aplica una estructura en forma de abanico (2).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque antes de aplicación de la estructura en forma de ranuras (2, 11, 17) se une una primera capa y una segunda capa, estructurándose por lo menos una de las capas.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la primera capa se sinteriza en una capa soporte de poro grueso y la segunda capa en una capa de funcionamiento de poro fino.

6. Pila de capas, inorgánicas (18) comprendiendo una capa porosa (1, 10, 15) e inorgánica formada por la colada de lámina o extrusión de una capa activa, especialmente capa cerámica, con por lo menos una estructura (2, 11, 17) de ranuras formada en su superficie (12, 16), que termina en un extremo en la capa (1, 10, 15) así como una capa inorgánica, especialmente capa cerámica, caracterizada porque la capa (1, 10, 15) están fijadas en la otra capa con sus superficies estructuradas (12, 16) formando canales (15) están cerrados en un extremo (20), y el otro extremo (4) de la estructura de ranuras (2, 11, 17) termina en un lado (22) de la capa (1, 10, 16).

7. Pila de capas, según la reivindicación 6, caracterizada porque por lo menos una estructura (2, 11, 17) en forma de ranuras está formada en sección transversal en forma de u, rectangular o poligonal.

8. Pila de capas, según la reivindicación 6 o 7, caracterizada porque se ha previsto una capa de poro fino y una capa de poro grueso, presentando la capa de poro grueso la estructura en forma de ranuras (2, 11, 17).

9. Pila de capas, según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque la otra capa está estructuradas en una superficie (12, 16) y las dos superficies estructuradas están fijadas entre ellas.

10. Pila de capas, según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque los canales (19) están unidos en la capa y presentan una abertura de salida común.

11. Pila de capas, según una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizada porque la capa cuadrada o cilíndrica, está configurado especialmente en forma de lámina.