DE1483702A1 - Herstellungsverfahren fuer poroeses Sintermaterial - Google Patents

Description

• Herstellungsverfahren für porösen Sintermaterial. Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für Sintermaterial aus Metallen oder Nichtmetallen, in dem eine gewiinschte Anzahl von kugelförmigen Poren oder Poren beliebiger geeigneter anderer Form jeglicher Größe an jeder beliebigen Stelle im Innern oder an der Oberfläche enthalten sind, und es ist ein Hauptzweck der Erfindung, solche porösen Sintermaterialien herzustellen, die für verschiedene Zwecke benutzt werden können und alle Anforde- rungen bei ihren verschiedenen Zwecken bezüglich Wärmewiderstandsfähigkeit, Wärmeisolation, Stärke, leichtem Gewicht, geringen Kosten usw. erfüllen. Es wird gefordert, daß Metallsinterwerkstoffe, die für Lagerlegierungen, als Katalysatoren für chemische Reak- tionen, Filter usw. verwendet werden, porös sein müssen und zu diesem Zweck werden kleine Poren zwischen kornförmigen Teilchen der zu sinternden Materialien durch V@ränclerung der Teilchenkorngröße und des angewendeten Druckgrades erzeugt. Wenn diese Poren aber zu klein sind, dann besteht die Möglichkeit, daB sie im Verlaufe des Slnterns verschwinden, und daher war es bisher äußerst schwierig, poröse Sinter- materialien mit den gewünschten kugelförmigen Poren in geeigneter Größe und Widerstandsfähigkeit herzustellen. Weiterhin werden selbst bei nichtmetallischen Sinter- materialien, wie etwa feuerfesten Steinen und gewöhnlichen Ziegelsteinen, zur Verbesserung ihrer adiabatisehen und wärmehaltenden Eigenschaften, Poren angebracht, was durch zwei bekannte Verfahren erreicht wird. Eines davon besteht darin, Sägemehl in den Ton zu mischen und die Mischung bei einer hohen Temperatur zu sintern, um das eingemischte Jägemehl nach dem Verformen der-Ziegelsteine zu verbrennen, wodurch winzige Poren in den gesinterten Ziegelsteinen gebildet werden, während das andere Verfahren darin besteht, ein Blähmittel einer anorganischen Substanz wie etwa einem tonerdeartigem Blähmittel in den Ton zu mischen und die Mischung zu sintern. Die Poren innerhalb der Ziegel!. steine, die durch Einmischen von Sägemehl gebildet werden, erhalten unbestimmte Formen alt spitzen Winkeln, die eine Beanspruchungskonzentration bewirken können, so daß nicht nur die Widerstandsfähigkeit der Ziegel auerordentlich verringert wird, sondern es wird auch der Schmelzpunkt der Ziegel in dem Maße gesenkt, wie die einen Rockstand bildende Asche des verbrannten Sägemehles Alkalimetalle enthält, wie etwa Kalium, die mit dem Ton und den feuerfesten Materialien reagieren, so daß demgemäß die Feuerfestigkeit der so erzeugten Ziegel wesentlich gesenkt wird. In den Ziegeln, die durch Zumischung eines anorganischen Blähmittels hergestellt werden, wie etwa tonerdeartige Blähmittel, reagiert dieser anorganische Teil wie etwa Tonerde mit Ton und feuerfesten Materialien und senkt dadurch deren Feuerfestigkeit sehr stark, es sei denn, daB das tonartige Blähmittel zusammen mit dem gleichen Tonerdeerzeugnis verwendet wird, d.h. daß lediglich ein tonerdeartiges Produkt der gleichen Beschaffenheit wie das tonerdeartige Blähmittel verwendet wird.
• Da übliche Sduzdformen kaum wärmehaltende Eigenschaften haben, war es weiterhin normale Praxis, Sägemehl oder Fasern hinzuzufügen, um ihre wärmehaltenden Eigenschaften zu verbessern. Dies kann jedoch nicht als zufriedenstellend bezeichnet werden. Um in diesem Falle die maximalen Warmhalteeigenschaften zu erzielen, ohne die Widerstandsfähigkeit der Sandformen zu verringern, sollten sie mit einer Anzahl von kugeligen Poren innerhalb der Formen selbst versehen sein, und diese Anforderungen sind bei den üblichen Sandformen niemals erftlllt worden. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Körner aus expandiertem Kunststoff, wie etwa expan- diertem Polystyrol oder ähnlichen Substanzen davon, wie beispielsweise expandiertem Polyäthylen, hart expandiertem Polyurethan und expandiertem Vinylchlorid einer Substanz hinzugefügt werden, beispielsweise einem sinterbaren Metall oder Nichtmetall mit einer höheren Feuerfestigkeit als der der Kunststoffe, und verformt und gesintert werden, um poröse Sintermaterialien zu ergeben.
• Gemäß der Erfindung und besonders wenn die genannten expandierten Kunststoffe verwendet werden, liegen die Produktionskosten der porösen Sintermaterialien äußerst niedrig im Vergleich zu gewöhnlichen Kunststoffen. , Beispielsweise wird Polystyrol ungefähr um das Sehhzigfache seines Volumens expandiert, um das Endprodukt zu ergeben, so daß durch Verwenden der expandierten Kunst- stoffe die Kosten sehr niedrig sind; die Verwendung der expandierten Kunststoffe ist sehr vorteilhaft im Vergleich zu nicht expandierten Kunstharzkörnern, und die Gaserzeugung ist viel geringer, wodurch das Auftreten von Rissen vermieden wird.
• Es gibt zwei Verfahren, wonach die expandierten Kunststoffe hinzugefügt und mit Körnern oder Pulvern von Metallen oder Nichtmetallen gesintert werden, um poröse Sintermaterialien zu erzeugen. Eines der Verfahren besteht darin, eine Mischung von vorher expandierten Kunststoffen und getrennt hergestellten zu sinternden Metallen oder Nichtmetallen, beispielsweise gekörnte Pulver aus Ziegeleaterialien und hinzugefügtem Sand zusasmen mit eines geeigneten Bindemittel zu kneten und die so geknetete Mischung in jede beliebige gewünschte Form zu bringen und danach die Formen bei einer Temperatur von 150°C bis 20000C zu sintern, je nach den zu sinternden Metal- len oder Nichtmetallen.
• Das andere Verfahren besteht darin, eine Mischung von noch nicht expandierten expandierbaren Kunststoffen und Körnern oder Pulvern von Metallen oder Nichtmetallen, die gesintert werden sollen, zu kneten und danach die Kunststotk zu expandieren, indem die in Formen gegossene Mischung bei einer Temperatur von 500C bis 120°C, je nach den zu expandierenden Kunststoffen, erhitzt wird, und dadurch die geknetete Mischung in der Form infolge der Expansion der expandierten Kunststoffe zu formen und schließlich das Formstück herauszunehmen und bei einer Temperatur von 150°C bis 20000C zu sintern.
• Anläßlich dieses Slnterns sind die Formen der ausgebilde- ten Poren gemäß der Erfindung genau die gleichen wie die der vermischten Körner der Kunststoffe, so daß, wenn es erwünscht ist, den gesinterten Erzeugnissen eine genügende Stärke zu geben, dieser Zweck durch die Wahl kugelförmiger Körner der zu expandierenden Kunststoffe leicht trreicht werden kann. Ebenso kann die Anzahl, Form und Lage der Poren innerhalb des Sintermaterials durch die Verwendung expandierter Kunststoffe frei gewählt werden.
• Wenn die so hergestellten porösen Sintermaterialien von Metallen oder Legierungen, beispielsweise in Lagermetallen, verwendet werden, hat eine Anzahl von inner- halb des Metallsintermaterials gebildeten Poren die Neigung, die Menge des darin aufgenommenen Schmieröls zu erhöhen, so daß die Lebensdauer des Lagers beträchtlich verlängert werden kann, was wiederum weittragende Auswirkungen innerhalb der Industrie haben wird. Da. auch die Kosten der expandierten Kunststoffe äusserst gering sind, werden die Kosten der Anlagen hierfür ebenfalls sehr ver- ringert; außerdem wird durch Ausnutzung der Möglichkeit, die Poren an jeder beliebigen gewünschten festen Stelle zu konzentrieren, beispielsweise eine Anordnung der Poren nur an der mit der Welle in Berührung liegenden Oberfläche eines Lagers vorgesehen, so daß die restlichen Teile den Lagers keine Poren aufweisen, um die Widerstandskraft die- ser Teile beizubehalten, während der mit Poren versehene Teil des Lagers mit einem Schmiermittel getränkt wird.
• Das gleiche Ergebnis kann mit Sintermaterialien erzielt werden, die hauptsächlich aus einem Oxyd bestehen und für Filter und Katalysatoren verwendet werden können. Weiterhin ergibt sich bei feuerfesten Steinen und gewöhliehen Ziegelsteinen, die nach der Erfindung hergestellt sind, auf Grund der Tatsache, daß die Erzeugnisse eine Anzahl kugelfärmiger Poren aufweisen, gebildet durch ku- gelförmige Teilchen des mit dem feuerfesten Steinmaterial oder normalen Ziegelmaterial zu verknetenden Kunststoffs, eine wesentlich größere Stärke als die von Steinen her- kömmlicher Art mit ungleiehmUigen Foren. Da die Körner der expandierten Kunststoffe außerdem vollständig im Ver- lauf des Sinterns verbrannt werden und keine Fremdkörper hinterlassen, bleibt die den feuerfesten Steinen eigene Feuerfestigkeit unverändert und da die Erzeugnisse ausgezeich- nete adiabatisehe und wärmehaltende Eigenschaften haben, wenn sie für verschiedene Arten der Ofenauskleidung oder adiabatische Einrichtungen verwendet werden, wird nicht nur stark an den Baukosten durch Verringerung des Verbrauches an Stei- nen gespart, sondern der Ofen kann auch gewichtsmäßig wesentlich leichter ausgetUhrt werden. Wenn weiterhin die porösen Sintermaterialien für Steigerwarmhalteformen verwendet werden, kann eine beträchtliche Erhöhung der Produktionsgeschwindig- keit an Rohblöcken errreicht werden.
• Die nichtmetallischen Sintermaterialien gemäß der Erfindung werden also unter Verwendung der vorteilhaften Merkmale in geeigneter Weise zur Herstellung von formschönen Keramikwaren hoher (Lualität, elektrischen Isolatoren, Kacheln und gesinterten Widerständen, wie Siliziumkarbid, und feuer- festen Steinen oder gewöhnlichen Ziegeln benutzt, wobei es auch weite Anwendungsgebiete für Metallsinter gibt, so daß die Auswirkungen für die Industrie durchaus bemer -kenswert sind.
• Die Merkmale der Sintermaterialien, die durch das Verfah- ren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, können wie folgt zusammengefaßt werden: 1. - Die Sintermaterialien unterliegen kaum einer RiBbildang oder Brüchen.
• 2. - Der Wärmeexpansionskoeffizient ist sehr gering.
• 3. - Das Gewicht ist niedrig, und es erfolgt keine Verformung bei hohen Temperaturen infolge des Eigenge- wichts.
• 4. - Die Produktionseinrichtungen sind sehr einfach.
• 5. - Die Zeit, die erforderlich ist, um die Sintermaterialien nach ihrem Verformen zu trocknen, kann stark ab- gekürzt werden.
• 6. - Die Arbeitsweise ist sehr einfach.
• 7. - Die Kosten der Einrichtung werden verringert, und die. Produktionskosten der porösen Slntermaterialien sinken. B. - Da die Steine nach der vorliegenden Erfindung in ihren Wärmehalteeigenschaften überragend sind, kön- nen mit einem aus solchen Steinen hergestellten Auf- bau Sonderausgaben t Ur Heizzwecke eingespart werden.
• 9. - Die Keramikmaterialien nach der vorliegenden Erfindung sind sicher gegen Risse, sie sind fest und leicht.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s or ü c h e _._ =s'asss@x x=:aaca=a 1.) Verfahren zur Herstellung eines porösen Sintermaterials, dadurch gekennzeichnet, daB Körner eines expandierten Kunststoffes (Harz) oder verdampfbaren Kunststoffes (Harz) in ein Material hineingemischt werden, das eine höhere Feuerfestigkeit hat als die der Kunststoffe (Harze) und die Mischung verformt und gesintert wird, um vollständig zu verdampfen und/oder die genannten Kunststoffe (Harze) zu verbrennen, wodurch dem genannten Sintermaterial Porosität verliehen wird. 2.) Verfahren zur Herstellung eines porösen Sintermsterials, dadurch gekennzeichnet, da8 Pulver oder Körner oder Klumpen eines sinterbaren Metalls oder Nichtmetalls wie etwa einem Oxyd mit Körnern eines expandierten Kunststoffes (Harz) oder verdampfbaren Kunststoffes (Harz) vermischt werden und da-nachdie Mischung verformt und gesintert wird. 3.) Verfahren zur Herstellung eines porösen Sintermaterials, dadurch gekennzeichnet, daB Körner oder Pulver oder Klumpen von feuerfesten Steinen oder gewöhnlichen Steinen mit Kör- nern eines expandierten Kunststoffes (Harz) oder verdampfbaren Kunststoffes (Harz) gemischt werden und danach die Mischung verformt und gesintert wird. 4.) Verfahren zur Herstellung eines porösen Sintermaterials nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß expandiertes Polystyrol oder ein ähnliches Material, beispielsweise expan- diertes Polygthan, hart expandiertes Polyurethan oder expan- diertes Vinylchlorid als ein expandierter Kunststoff (Harz) verwendet werden, um einem sinterbaren Metall oder Nichtmetall hinzugefügt zu werden. 5.) Verfahren zur Herstellung einen porösen Sintermaterials nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dap expandiertes Polystyrol oder ein ähnliches Material, beispielsweise expan- diertes Polyäthan, hart expandiertes Polyurethan oder expan* diertes Vinylohlorid als expandiertes Kunststottmaterial (Harz) verwendet werden, die einem feuerfesten Stein oder einen ge- wöhnlichen Ziegelstein beigeftigt werden. 6.) Verfahren zur Herstellung eines porösen Sintermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß expandierbares Polystyrol oder ein ähnliches Material, beispielsweise expandierbares Polyäthan, hart expandierbares Polyurethan oder expandierbares Vinylchlorid zu einer Substanz vermischt werden, deren Feuerfestigkeit höher ist als die der genannten expandierbaren Kunststoffe (Harz) und die Mischung auf eine Temperatur von 50°C bis 1206C nach dem Verformen-erhitzt wird, um das genannte expandierbare Kunststoffmaterial (Harz) zu expandieren und weiter bei einer Temperatur von 150°C bis 2000°C gesintert wird. 7.) Ein beliebiges gesintertes Erseuipsis, daäureb gekenn-»lohmt, da& es nach einen beliebigen des rorbespbendea Ansprüche hergestellt wird.