DE68908162T2

DE68908162T2 - Verfahren zur Herstellung von keramischen Produkten, insbesondere von keramischen Federn.

Info

Publication number: DE68908162T2
Application number: DE89107258T
Authority: DE
Inventors: Ryusuke Adachi; Takaji Adachi; Toyoyuki Higashino; Masahiko Nakatani; Suguru Nomura; Shigemi Sato
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2009-04-22
Also published as: DE68908162D1; EP0393226A1; EP0393226B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von keramischen Produkten, auf ein Verfahren zum Herstellen einer keramischen Schraubenfeder und ein Verfahren zum Herstellen von keramischen konischen Scheiben oder Blattfedern.
Keramische Produkte sind im allgemeinen widerstandsfähig gegen Wärme, Korrosion und Abnutzung. Gesinterte keramische Produkte unterliegen jedoch kaum einer plastischen Deformation. Sie sind hart und spröde und extrem schwierig zu bearbeiten. Wenn daher gesinterte keramische Körper in Produkte von gewünschten Formen bearbeitet werden, wird das resultierende Produkt unausweichlich teuer sein aufgrund der Kosten der Bearbeitung der gesinterten keramischen Körper.
Zum Herstellen von keramischen Produkten bei niedrigen Kosten sollten die keramischen Körper so wenig wie möglich bearbeitet werden, sobald sie einmal gesintert sind. Dazu wird eine Mischung von keramischen Materialien zuerst geformt oder geformt und ausgeglüht und dann bearbeitet.
Verschiedene Verfahren zum Formen keramischer Materialien sind benutzt worden in Abhängigkeit von den mechanischen physikalischen Eigenschaften, die keramische Produkte haben sollten, und in Abhängigkeit von den Kosten, zu denen die Produkte hergestellt werden sollten. Unter diesen Verfahren sind: Schleudergießen, Warmpressen, isostatisches Pressen, Spritzgießen, Strangpressen und Abstreifverfahren.
Warmpressen ist in zweierlei Hinsicht vorteilhaft. Erstens kann es geformte Produkte mit großer Genauigkeit in der Abinessung herstellen. Zweitens kann es geformte Produkte mit hoher Effektivität herstellen, somit ist es zur Massenproduktion geeignet. Warmpressen wird jedoch von einigen Problemen begleitet:
(i) Die durch dieses Verfahren geformte Produkte weisen wahrscheinlich keine gleichförmige Dichte auf;
(ii) das Verfahren benötigt sehr harte Stempel;
(iii) die benötigten Stempel für dieses Verfahren sind sehr teuer; und
(iv) ein hoher Druck muß bei diesem Verfahren angewendet werden.
Isostatisches Pressen ist in zweierlei Hinsicht vorteilhaft. Erstens wird ein Druck auf einen Körper einer Keramikmischung gleichförmig ausgeübt, und die resultierenden geformten Produkte haben kaum eine ungleichförmige Dichte. Zweitens reichen Gummigußformen, die billig sind. Isostatisches Pressen ist jedoch in soweit nachteilhaft, daß die geformten Produkte rauhe Oberflächen haben, wie es nicht der Fall beim Warmpressen ist, sie müssen daher einer Oberflächenbearbeitung unterworfen werden.
Aus E. Ryshkewitch u.a.: Oxyde ceramics, general ceramics and academic press, 1985, U.S.A., Seiten 40 bis 43, ist ein Verfahren zum Herstellen keramischer Produkte bekannt. Nach dem bekannten Verfahren wird ein keramisches Pulver mit einer Gummilösung in Xylen als organisches Material gemischt, so daß die Mischung plastisch genug gemacht wird, so daß sie für Formtätigkeiten jeglicher Art geeignet ist. Die geformten Stücke werden getrocknet und schrumpfen folglich. Die getrockneten Stücke behalten Flexibilität, was für ein endgültiges Formen wie das Herstellen von Windungen nützlich ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen keramischer Produkte vorzusehen, die gleichförmig in physikalischen Eigenschaften und genau in den Abmessungen sind, mit einer hohen Effektivität bei niedrigen Kosten, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen verschiedener Arten von keramischen Produkten, wobei jede Art in kleinen Mengen hergestellt wird, wie keramische Federn oder keramische konische Scheiben, die relativ komplizierte Formen aufweisen.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen keramischer Produkte vorgesehen, das die Schritte gemäß Anspruch 1 aufweist. Weiterhin ist gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer keramischen Schraubenfeder vorgesehen, das die Schritte gemäß Anspruch 2 aufweist.
Weiterhin ist gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer keramischen konischen Scheibe oder einer Blattfeder vorgesehen, das die Schritte gemäß Anspruch 3 aufweist.
Die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden jetzt im Detail beschrieben. Diese Verfahren können allgemein in Figur 1 dargestellt werden.
Das keramische Pulver, das bei der Erfindung als Ausgangsmaterial benutzt wird, kann entweder eine Oxidkeramik oder eine Nicht- Oxidkeramik sein.
Die organischen Materialien, die zu dem keramischen Pulver hinzugefügt werden sind solche, die dem keramischen Pulver, das nicht plastisch ist, Plastizität und Formhalteeigenschaft verleihen und die sich zersetzen und entfernt werden von einem umgeformten Produkt, während das umgeformte Produkt gebrannt wird, und daher bleiben sie nicht in dem gesinterten keramischen Produkt. Diese organischen Materialien sind ein Bindemittel, ein Weichmacher, ein Verteilungsmittel und ähnliches. Von ihnen ist bekannt, daß sie die folgenden Funktionen ausführen. Das Bindemittel macht das geformte Produkt ausreichend stark. Der Weichmacher macht die keramische Mischung plastisch und weich. Das Verteilungsmittel verteilt in einem ersten Lösungsmittel die anderen organischen Materialien, die mit dem keramischen Pulver gemischt sind, so daß der notwendige Betrag des Lösungsmittels reduziert wird, der zum Lösen dieser organischen Materialien benutzt werden muß.
Das bei dieser Erfindung benutze Bindemittel ist entweder eines, das in Wasser gelöst werden kann, wie Methylzellulose, Polyvinylalkohol, wasserlösliches Urethan oder ein Copolymer von Polymethacrylat. Andererseits kann es eines sein, das durch ein organisches Lösungsmittel gelöst wird, wie Polyvinylbutyral, Polyacrylat oder Polymethacrylat.
Das erste Lösungsmittel, das bei der vorliegenden Erfindung benutzt wird, ist bevorzugt solch eines, das die organischen Materialien lösen, die dem keramischen Pulver Formbarkeit verleihen, wodurch die organischen Materialien gründlich mit dem keramischen Pulver gemischt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden das keramische Pulver, die organischen Materialien und ein erstes Lösungsmittel in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, wodurch eine Mischung vorbereitet wird. Dann wird die Mischung mittels eines Strangpress- oder Abstreifverfahrens usw. geformt, wodurch ein Produkt einer vergleichsweise einfachen Form wie eine Platte oder ein Draht gebildet wird. Diese geformten Produkte werden getrocknet, wodurch das erste Lösungsmittel von den geformten Produkten entfernt wird und auch ein angemessenes Trockenschrumpfen der Produkte bewirkt wird. Die geformten Produkte, die dem Trockenschrupfen unterworfen worden sind, sind kaum plastisch.
Das bei der Erfindung benutzte zweite Lösungsmittel ist eines, daß das Bindemittel weich macht aber ein schlechtes Lösungsmittel für das Bindemittel ist und doch die plastischen Komponenten der Mischung lösen kann, d.h. den Weichmacher, das Verteilungsmittel und die niedermolekularen Komponenten des Bindemittels. Bevorzugt ist als zweites Lösungsmittel solch eines, das eine kleine Oberflächenspannung aufweist, leicht das geformte Produkt benetzt und von der Oberfläche des Produktes mit einer gesteuerten Geschwindigkeit verdampft. Etliche Lösungsmittel können als das zweite Lösungsmittel benutzt werden, unter denen sind: Alkohol, Keton, aromatisierter Kohlenwasserstoff, aliphatischer Kohlenwasserstoff, alycrylischer Kohlenwasserstoff, chlorierter Kohlenwasserstoff. Diese Lösungsmittel können entweder einzeln oder in Kombination benutzt werden. Trotzdem ist es wünschenswert, daß eine Mischung aus zwei oder mehr dieser Lösungsmittel als das zweite Lösungsmittel benutzt werden. Wenn eine Lösungsmittelmischung benutzt wird, ist es leichter die Geschwindigkeit zu steuern, mit der das zweite Lösungsmittel von der Oberfläche des umgeformten Produktes verdampft. Die Auswahl des zweiten Lösungsmittels hängt hauptsächlich davon ab, was als das Bindemittel benutzt wird.
Wenn das geformte Produkt einer einfachen Form in das zweite Lösungsmittel getaucht wird, tritt das Lösungsmittel in das Produkt durch die in dem Oberflächenbereich des Produktes gebildeten Poren. Das Zwischenteilchenlösungsmittel und das an den Oberflächen der Keramikteilchen adsorbierte Lösungsmittel machen das Produkt ausreichend plastisch. Das zweite Lösungsmittel macht auch das Bindemittel leichter, wodurch das Produkt plastisch wird. Da das geformte Produkt eine ausreichende Plastizität besitzt, sobald es in das zweite Lösungsmittel getaucht ist, kann es erfolgreich umgeformt werden, selbst wenn es ein dünnes Blatt oder ein schlanker Draht ist, in ein Produkt mit einer genauen Größe.
Das zweite Lösungsmittel wird von dem umgeformten Produkt verdampft, wodurch das Produkt getrocknet wird. Während des Trockenvorganges schrumpft das umgeformte Produkt unausweichlich. Das Trockenschrumpfen ist jedoch vernachlässigbar, da das zweite Lösungsmittel ein schlechtes Lösungsmittel für das Bindemittel ist, das heißt ein Bruchteilbetrag des Lösungsmittels ist in dem Bindemittel enthalten. Zusätzlich hält das umgeformte Produkt lange seine Form, da die Weichmacherkomponenten aus dem geformten Produkt heraus gezogen sind, das in das zweite Lösungsmittel getaucht ist. Daher weist das fertige Keramikprodukt eine große Genauigkeit in den Abmessungen auf.
In dem Fall, bei dem Warmpressen benutzt wird zum Umformen des plastisch gemachten Produktes, ist es nicht notwendig, einen hohen Druck auf das Produkt auszuüben oder einen besonders harten Stempel zu benutzen. Weiterhin können die geformten Produkte, die einfache Formen aufweisen, im vollständig getrockneten Zustand gelagert werden, so daß sie in beliebige gewünschte Formen zu jeder benötigten Zeit umgeformt werden können.
Das zweite Lösungsmittel kann eines sein, das eine Verbindung mit Isocyanatgruppen enthält. Das geformte Produkt wird in das zweite Lösungsmittel eingetaucht und plastisch gemacht und danach umgeformt. Das umgeformte Produkt wird dann erwärmt. Als Resultat reagiert die Verbindung mit den Isocyanatgruppen mit den organischen Verbindungen, die funktionelle Gruppen wie Hydroxylgruppen aufweisen, und sie werden gehärtet. Somit werden die organischen Verbindungen nicht weich gemacht, während das umgeformte Produkt erwärmt wird, um sie zu verbrennen. Das umgeformte Produkt kann daher seine Form behalten. In anderen Worten, das Produkt kann eine genaue Größe haben und somit mit einer hohen Ausbeute hergestellt werden.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich, die in Zusammenhang mit den Zeichnungen gegeben wird.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen keramischer Produkte gemäß dieser Erfindung erläutert;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen keramischer Schraubenfedern gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das erläutert, wie eine keramische Schraubenfeder durch das in Fig. 2 gezeigte Verfahren gemacht wird;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen keramischer Becher gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt;
Fig. 5A bis 5C sind Diagramme, die erläutern, wie ein keramischer Becher durch das in Fig. 4 gezeigte Verfahren gemacht wird;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen keramischer konischer Scheibenfedern gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt;
Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die die durch das in Fig. 6 gezeigte Verfahren hergestellte keramische konische Scheibenfeder zeigt;
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen keramischer Uhrengläser gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9A und 9B sind eine Schnittansicht bzw. eine Draufsicht, die das durch das in Fig. 8 gezeigte Verfahren hergestellte keramische Uhrenglas zeigt;
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen von keramischen konischen Scheibenfedern gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung erläutert; und
Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die die durch das in Fig. 10 gezeigte Verfahren hergestellte keramische konische Scheibenfeder zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird jetzt im einzelnen unter Bezugnahme auf einige Ausführungsformen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.

BEISPIEL 1

Keramische Blattfedern wurden durch das in Fig. 2 gezeigte Verfahren hergestellt. Zuerst wurden 100 Gewichtsteile von teilweise stabilisierter Zirkonerde, 4 Gewichtsteile von Methylzellulose, 4 Gewichtsteile von Polyäthylenglycol (mittleres Molekulargewicht: 400), 4 Gewichtsteile von Glyzerin, 0,5 Gewichtsteile von Karbonsäureammoniumsalz und 16 Gewichtsteile von Wasser (als erstes Lösungsmittel benutzt) zusammen gemischt, wodurch eine Mischung vorbereitet wurde. Dann wurde die Mischung in Drähte mit einem Durchmesser von 0,55 mm mittels einer Strangpresse geformt. Diese Drähte wurden getrocknet, bis sie vollständig geschrumpft waren, so daß ihr Durchmesser auf 0,52 mm reduziert wurde. Danch wurden die trockengeschrumpften Drähte während einer Minute oder mehr in einem Bad einer Mischung eines Lösungsmittels (wurde als zweites Lösungsmittel benutzt) eingetaucht, das aus 50 Volumenprozent von Äthylalkohol und 50 Volumenprozent von Isopropylalkohol bestand. Als Resultat wurden die Drähte plastisch bzw. weich. Dann wurde, wie in Fig. 3 gezeigt ist, jeder Draht 2 um einen Dorn 1 gewunden, wodurch er in eine Spule mit einem mittleren Durchmesser von 10,0 mm und eine Länge von 11 mm und acht Windungen, von denen sechs effektive Windungen sind, umgeformt. Weiter wurde der Draht 2, nun in der Form einer Spule, getrocknet, wodurch das zweite Lösungsmittel von ihm entfernt wurde. Der Draht 2 wurde von dem Dorn 1 entfernt. Die in der Spule enthaltenen organischen Verbindungen wurden verbrannt und von der Spule entfernt. Die Spule wurde dann gesintert, wodurch eine keramische Schraubenfeder hergestellt wurde.
Bei diesem Verfahren schrumpft jede Spule aber sehr wenig, nachdem das zweite Lösungsmittel von ihr entfernt worden ist. Da weiterhin die plastischen Komponenten aus den Drähten in dem zweiten Lösungsmittel herausgelöst wurden, während die Drähte in das zweite Lösungsmittel eingetaucht waren, behalten die aus diesen Drähten gemachten Spulen ihre Formen gut selbst nach dem Trocknungsvorgang. Daher war der Unterschied in Größen unter den fertigen keramischen Schraubenfedern ausreichend klein. Als Resultat wurden keramische Schraubenfedern mit einer sehr hohen Ausbeute hergestellt.
Ein Verfahren zum Herstellen von keramischen Schraubenfedern ist bekannt, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung 62-7659 offenbart ist. Bei diesem Verfahren werden ein keramisches Pulver, mit Methylzellulose, ein Tensid, Polyhydridalkohol gemischt, wodurch eine Mischung vorbereitet wurde. Die Mischung wird in Drähte durch Strangpressen geformt. Jeder Draht wird aufgewunden, nachdem sein Feuchtigkeitsgehalt eingestellt worden ist. Die aus dem Draht hergestellt Spule wird getrocknet und gesintert, wodurch eine keramische Schraubenfeder hergestellt wird. Die Erfinder führten dieses herkömmliche Verfahren durch, wodurch keramische Schraubenfedern hergestellt wurden. Sie fanden, daß die Spulen sehr während des Trocknungsvorganges schrumpften und sich voneinander in der Größe deutlich unterschieden. Folglich war die Ausbeute gering. Weiterhin versagten die Spulen beim ausreichenden Einhalten ihrer Form, und es wurde notwendig, die Spulen zu sintern, während sie um den Kern gewunden gehalten wurden.
Im Beispiel 1 wurden Drähte 2 um den Kern 1 gewunden, wodurch sie in Spulen umgeformt wurden. Stattdessen können sie mittels einer drehbankartigen Spulenmaschine gewickelt werden.

BEISPIEL 2

Keramische Becher wurden durch das in Fig. 4 dargestellte Verfahren hergestellt. Zuerst wurden 100 Gewichtsprozent von Aluminiumoxid, 4 Gewichtsprozent von Polyacrylatcopolymer, 4 Gewichtsprozent von Polyäthylenglykol (mittleres Molekulargewicht: 400), 0,5 Gewichtsprozent von Karbonsäureammoniumsalz und 54 Gewichtsprozent von Wasser (als erstes Lösungsmittel benutzt) gemischt, wodurch eine Mischung vorbereitet wurde. Dann wurde die Mischung in 1,0 mm dicke Platten mittels des Abstreifverfahrens geformt. Diese Platten wurden getrocknet, bis sie vollständig geschrumpft waren, so daß ihre Dicke auf 0,6 mm reduziert wurde. Danach wurden die trockengeschrumpften Platten während einer oder mehrerer Minuten in einem Bad einer Mischung eines Lösungsmittels (als zweites Lösungsmittel benutzt) eingetaucht gehalten, das aus 50 Volumenprozent Methylalkohol und 50 Volumenprozent Isopropylalkohol besteht. Als Resultat wurden die Platten plastisch bzw. weich. Dann wurde, wie in Fig. 5A bis 5C gezeigt ist, mittels Warmpressen in Becher 14 umgeformt. Insbesondere wurde die Platte 11, die in das zweite Lösungsmittel getaucht worden ist, auf den Stempel 12 mit einer Ausnehmung 12a gelegt und dann mit einem komplementär zu der Ausnehmung 12a geformten Oberstempel 13 gepreßt und somit in den Becher 14 geformt. Schließlich wurde der Becher 14 von dem Stempel 12 entfernt. Danach wurde der Becher 14 getrocknet, womit das zweite Lösungsmittel von ihm entfernt wurde. Die in dem Becher 14 enthaltenen organischen Komponenten wurden verbrannt und von dem Becher 14 entfernt. Der Becher 14 wurde gesintert, wodurch ein keramischer Becher hergestellt wurde.
Zu Vergleichszwecken wurde das gleiche Material, wie es in Beispiel 2 benutzt wurde, in dem gleichen Verhältnis gemischt wie in Beispiel 2, wodurch eine Mischung vorbereitet wurde, diese Mischung wurde durch das Abstreifverfahren in Platten der gleichen Dicke wie im Beispiel 2 geformt, und der Feuchtigkeitsgehalt dieser Platten wurde wie bei dem herkömmlichen Verfahren eingestellt. Diese Platten wurden in Becher mittels Warmpressen umgeformt. Die Becher wurden getrocknet und soweit geschrumpft, daß Risse in den Bechern auftraten.
Zu Vergleichszwecken wurden ebenfalls die Materialien, wie sie in Beispiel 2 benutzt wurden, in dein gleichen Verhältnis wie im Beispiel gemischt, wodurch eine Mischung vorbereitet wurde. Die Mischung wurde einem Schleudergießen in Becher unterworfen. Das Schleudergießen verfehlte das Formen von Bechern, deren Wanddicke 1 mm oder weniger war.

BEISPIEL 3

Keramische konusförmige Plattenfedern wurden durch das in Fig. 6 dargestellte Verfahren hergestellt. Zuerst wurden die gleichen Materialien, wie die in Beispiel 1 benutzten, in dem gleichen Verhältnis wie in Beispiel gemischt, wodurch eine Mischung vorbereitet wurde. Dann wurde die Mischung mittels einer Strangpresse in Platten mit einer Breite von 50 mm und einer Dicke von 1 mm geformt. Diese Platten wurden getrocknet, bis ihr Schrumpfen vollständig war. Die Platten wurden gestanzt, wodurch Scheiben mit einem äußeren Durchmesser von 40 mm und einem inneren Durchmesser von 30 mm erzeugt wurden. Diese Scheiben wurden in ein Bad einer Lösungsmittelmischung (als zweites Lösungsmittel benutzt) getaucht, das aus 50 Volumenprozent von Isopropylalkohol und 50 Volumenprozent Trichloräthylen bestand. Als Resultat wurden die Scheiben plastisch bzw. weich. Dann wurde jede Scheibe in eine konusförmige Scheibe mittels Warmpressen umgeformt. Die konusförmigen Scheiben wurden getrocknet. Die organischen Komponenten wurden verbrannt und von der konusförmigen Scheibe entfernt. Die konusförmige Scheibe wurde bei 1450ºC gesintert, wodurch eine keramische konusförmige Scheibenfeder hergestellt wurde, wie in Fig. 7 dargestellt ist.
Zu Vergleichszwecken wurde die gleiche Mischung, die wie in Beispiel 1 vorbereitet wurde, pelletisiert und dann wie bei dem herkömmlichen Verfahren einem Warmpressen unterworfen, wodurch sie direkt in konusförmige Scheiben geformt wurde. Es wurde gefunden, daß keine konusförmige Scheibe mit einer Dicke von 1 mm oder weniger durch dieses Verfahren geformt werden konnte.
In Beispiel 3 wurden die Platten gestanzt, wodurch Scheiben geformt wurden, diese Scheiben wurden in das zweite Lösungsmittel eingetaucht und sie wurden in konusförmige Scheiben umgeformt. Statt dessen können die Platten in das zweite Lösungsmittel eingetaucht werden und dann gestanzt werden, wodurch die Scheiben umgeformt werden, die gleichzeitig in konusförmige Scheiben umgeformt sind.
Blattfedern verschiedener Formen können durch das gleiche Verfahren wie Beispiel 3 hergestellt werden.

BEISPIEL 4

Uhrgläser wurden durch das in Fig. 8 dargestellte Verfahren hergestellt. Zuerst wurden die gleichen Materialien wie jene, die in Beispiel 1 benutzt wurden, in dem gleichen Verhältnis wie in Beispiel 1 gemischt, wodurch eine Mischung vorbereitet wurde. Dann wurde die Mischung mittels einer Strangpresse in Platten mit einer Breite von 50 mm und einer Dicke von 2 mm geformt. Diese Platten wurden getrocknet, bis sie vollständig geschrumpft waren. Die Platten wurden in ein Bad einer Lösungsmittelmischung (als zweites Lösungsmittel benutzt) getaucht, das aus 50 Volumenprozent von Äthylalkohol und 50 Volumenprozent von Trichloräthylen bestand. Als Resultat wurden die Platten plastisch bzw. weich. Dann wurde jede Platte in ein Uhrenglas umgeformt, wie in Fig. 9A und 9B gezeigt ist, mittels Warmpressens. Das Uhrenglas wurde getrocknet. Die in dem Uhrenglas enthaltenen organischen Komponenten wurden verbrannt und von dem Uhrenglas entfernt. Das Uhrenglas wurde bei 1450ºC gesintert, wodurch ein keramisches Uhrenglas hergestellt wurde. Das Uhrenglas wurde nicht durch den Sintervorgang verzerrt und die Ausbeute ausreichend hoch.
Zu Vergleichszwecken wurde die gleiche Mischung, wie sie für Beispiel 1 vorbereitet worden war, pelletisiert und einem Warmpressen wie bei dem herkömmlichen Verfahren unterworfen, wodurch sie direkt in Uhrengläser geformt wurde. Es wurde gefunden, daß die durch Warmpressen erhaltenen geformten Produkte eine nicht gleichförmige Dichte zeigten und deformiert wurden, wenn sie gesintert wurden. Keine Uhrengläser mit der gewünschten Form konnten hergestellt werden.

BEISPIEL 5

Konusförmige Scheiben wurden durch das in Fig. 10 gezeigte Verfahren hergestellt. Zuerst wurden 100 Gewichtsteile von Aluminiumoxid, 7 Gewichtsteile von Polyvinylalkohol, 4 Gewichtsteile von Polyäthylenglykol (mittleres Molekulargewicht: 400), 3 Gewichtsteile von Buthylbenzylphthalat, 0,5 Gewichtsteile von Polycarbonsäureammoniumsalz, 2 Gewichtsteile einer auf Wachs beruhenden Emulsion (als Antischaummittel benutzt) und 60 Gewichtsteile von Wasser (als erstes Lösungsmittel benutzt) gemischt, wodurch ein Dickschlamm vorbereitet wurde. Der Dickschlamm wurde in Platten mittels des Abstreifverfahrens geformt. Diese Platten wurden getrocknet, bis das Schrumpfen vollständig war, so daß ihre Dicke auf 0,6 mm reduziert wurde. Danach wurden die Platten gestanzt, wodurch Scheiben mit einem Außendurchmesser von 15 mm und einem Innendurchmesser von 40 mm geformt wurden. Dann wurden diese Scheiben in ein Bad einer Lösungsmittelmischung (als zweites Lösungsmittel benutzt) getaucht, das aus 50 Volumenprozent von Äthylalkohol und 50 Volumenprozent von Trichloräthylen bestand. Somit wurden die Platten plastisch bzw. weich. Dann wurde jede Platte mittels Warmpressen in eine konusförmige Platte umgeformt. Die konusförmige Platte wurde getrocknet. Die in der konusförmigen Platte enthaltenen organischen Komponenten wurden verbrannt und von der konusförmigen Platte entfernt. Die konusförmige Platte wurde bei 1600ºC gesintert, wodurch eine keramische konusförmige Scheibenfeder hergestellt wurde, wie sie Fig. 11 dargestellt ist.
Zu einem Vergleichszweck wurde die gleiche Mischung, wie sie in Beispiel 5 vorbereitet wurde, pelletisiert und dann Warmpressen ausgesetzt, wodurch sie direkt in konusförmige Scheiben geformt wurde, und diese konusförmigen Scheiben wurden getrocknet und gesintert, wie bei dem herkömmlichen Verfahren. Es wurde gefunden, daß die resultierenden konusförmigen Scheibenfedern weder die gewünschte Form noch Größe erreichten.

BEISPIEL 6

Keramische Schraubenfedern wurden durch das in Fig. 2 gezeigte Verfahren hergestellt. Zuerst wurden 100 Gewichtsteile von im wesentlichen stabilisierter Zirkonerde, 4 Gewichtsteile von Methylzellulose, 4 Gewichtsteile von Polyäthylenglykol (mittleres Molekulargewicht: 400), 4 Gewichtsteile von Glyzerin, 0,5 Gewichtsteile von Polykarbonsäureammoniumsalz und 17 Gewichtsteile von Wasser (als erstes Lösungsmittel benutzt) zusammen gemischt, wodurch eine Mischung vorbereitet wurde. Dann wurde die Mischung in Drähte geformt mit einem Durchmesser von 2,0 mm mittels einer Strangpresse. Diese Drähte wurden getrocknet, bis sie vollständig geschrumpft waren, so daß ihr Durchmesser auf 1,9 mm reduziert wurde. Danach wurden die trockengeschrumpften Drähte für eine oder mehrere Minuten in einem Bad einer Lösungsmittelmischung (als zweites Lösungsmittel benutzt) getaucht gehalten, das aus 50 Gewichtsprozent von Trichloräthylen, 20 Gewichtsprozent von Tetrachloräthylen und 30 Gewichtsprozent von T-65 (2,4- Tolylenediisocyanat: 2,6-Tolylenediisocyanat = 65:35 in Molanteilen) bestand. Als Resultat wurden die Drähte plastisch bzw. plastifiziert bzw. weich. Dann wurde jeder Draht 2 um den Dorn 1 mit einem Durchmesser von 15 mm gewunden und in eine Spule umgeformt. Weiter wurde der Draht 2, jetzt in der Form einer Spule auf 80ºC erwärmt. Der Draht 2 wurde von dem Dorn 1 entfernt. Die in der Spule enthaltenen organischen Komponenten wurden verbrannt und von der Spule entfernt. Die Spule wurde dann gesintert, wodurch eine keramische Schraubenfeder erzeugt wurde.
Bei diesem Verfahren reagieren Isocyanatgruppen mit Hydroxylgruppen der Methylzellulose und anderen organischen Komponenten, wenn die Spulen auf 80ºC erwärmt werden, und sie werden gehärtet, so daß die Spulen ihre Formen gut erhalten, während die Spulen zum Verbrennen der organischen Komponenten erwärmt werden. Daher war der Unterschied in Größen zwischen den fertigen keramischen Schraubenfedern ausreichend gering. Als Resultat wurden keramische Schraubenfedern mit einer sehr hohen Ausbeute hergestellt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von keramischen Produkten, gekennzeichnet durch die Schritte:

Mischen von Keramikpulver, organischen Materialien, die dem Keramikpulver Formbarkeit aufprägen und die ein Bindemittel und einen Weichmacher aufweisen, und einem ersten Lösungsmittel, das in der Lage ist, das Bindemittel und den Weichmacher zu lösen, wodurch eine Mischung vorbereitet wird;

Formen der Mischung, wodurch ein Produkt einer einfachen Form gebildet wird;

Trocknen des Produktes;

Eintauchen des getrockneten Produktes in ein Bad eines zweiten Lösungsmittels, das in der Lage ist, den Weichmacher zu lösen und das Bindemittel weich zu machen, wodurch das Produkt plastisch gemacht wird, und

Umformen des plastischen Produktes.

2. Verfahren zum Herstellen einer keramischen Schraubenfeder, gekennzeichnet durch die Schritte:

Mischen des Keramikpulvers, von organischen Materialien, die dem Keramikpulver Formbarkeit aufprägen, und ein Bindemittel und einen Weichmacher aufweisen, und eines ersten Lösungsmittels, das in der Lage ist, das Bindemittel und den Weichmacher zu lösen, wodurch eine Mischung vorbereitet wird;

Strangpressen der Mischung in einen Draht;

Trocknen des Drahtes;

Eintauchen des getrockneten Drahtes in ein Bad eines zweiten Lösungsmittels, das in der Lage ist, den Weichmacher zu lösen und das Bindemittel weich zu machen, wodurch der Draht plastisch gemacht wird; und

Aufwinden des plastischen Drahtes.

3. Verfahren zum Herstellen einer keramischen konusförmigen Scheibe oder Blattfeder, gekennzeichnet durch die Schritte: Mischen von Keramikpulver, organischen Materialien, die dem Keramikpulver Formbarkeit aufprägen und die ein Bindemittel und einen Weichmacher aufweisen, und eines ersten Lösungsmittels, das in der Lage ist, das Bindemittel und den Weichmacher zu lösen, wodurch eine Mischung vorbereitet wird;

Formen der Mischung in ein plattenartiges Produkt;

Trocknen des plattenartigen Produktes;

Eintauchen des getrockneten plattenartigen Produktes in ein Bad eines zweiten Lösungsmittels, das in der Lage ist, den Weichmacher zu lösen und das Bindemittel weich zu machen, wodurch das plattenartige Produkt plastisch gemacht wird; und

Umformen des plastischen plattenartigen Produktes in eine konusförmige Scheibe oder Blattfeder.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

Verbrennen von in dem umgeformten Produkt enthaltenen organischen Komponenten und Sintern des umgeformten Produktes.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Materialien ein Bindemittel, einen Weichmacher und ein Verteilungsmittel aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel mindestens ein Element aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Methylzellulose, Polyvinylalkohol, wasserlösliches Urethan, ein Copolymer von Polymethacrylat, Polyvinybutyral, Polyacrylat und Polymethacrylat besteht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel wie Alkohol, Keton, aromatischer Kohlenwasserstoff, aliphatischer Kohlenwasserstoff, alycrylischer Kohlenwasserstoff, chlorierter Kohlenwasserstoff oder eine Mischung von mindestens zwei dieser organischen Lösungsmittel ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lösungsmittel mindestens eine Verbindung enthält, die Isocyanatgruppen aufweist.