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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING A CERAMIC MOULDED BODY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/137482
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a ceramic moulded body, comprising the following steps: a) producing a green body containing ceramic material, binding agents and an organic pore forming agent; b) heating the green body to a temperature equal to or higher than the sublimation temperature of the pore forming agent; c) burning the green body to form a ceramic moulded body. According to the invention that the organic pore forming agent is selected from the group consisting of dicarboxylic acids and mixtures of dicarboxylic acids, the sublimation temperature being at least 80 k lower than the decomposition temperature.

Inventors:
CHRISTIANI, Siegbert (Elbvillenweg 2, Dresden, 01139, DE)
WENZEL, Christian (Leipziger Str. 117, Dresden, 01127, DE)
Application Number:
EP2017/052828
Publication Date:
August 17, 2017
Filing Date:
February 09, 2017
Export Citation:
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Assignee:
HERMES SCHLEIFKÖRPER GMBH (Lohrmannstrasse 21, Dresden, 01237, DE)
International Classes:
B24D3/00; B24D3/18; B24D3/34; B24D18/00; C04B35/111; C04B35/63; C04B35/634; C04B35/638; C04B38/06
Foreign References:
EP2540445A12013-01-02
EP2546212A12013-01-16
DE2247103A11974-04-04
US20100159805A12010-06-24
EP0122640A21984-10-24
EP2251143A12010-11-17
EP2540445A12013-01-02
Other References:
PUBCHEM: "malic acid | C4H6O5 - Boiling Point", 17 March 2015 (2015-03-17), XP055365311, Retrieved from the Internet [retrieved on 20170419]
Attorney, Agent or Firm:
KEUSSEN, Christoph et al. (Glawe Delfs Moll Partnerschaft mbB von Patent- und Rechtsanwälten, Postfach 130391, Hamburg, 20103, DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers, mit den Schritten: a) Herstellen eines Grünkörpers enthaltend Keramikmate¬ rial, Bindemittel und einen organischen Porenbildner; b) Erwärmen des Grünkörpers auf eine Temperatur bei oder über der Sublimationstemperatur des Porenbildners; c) Brennen des Grünkörpers zu einem keramischen Formkör¬ per; dadurch gekennzeichnet, dass der organische Porenbild¬ ner ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Dicar- bonsäuren, deren Sublimationstemperatur wenigstens 80 K unterhalb der Zersetzungstemperatur liegt.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sublimationstemperatur bei 160 bis 240°C, vor¬ zugsweise 180 bis 220°C liegt.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenbildner Fumarsäure ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Anteil des Porenbildners am Gesamt¬ gewicht des Grünkörpers in Schritt a) des Anspruchs 1 zwi¬ schen 2 und 60 Gew.-%, vorzugsweise 2 und 50 Gew.-%, wei¬ ter vorzugsweise 10 und 50 Gew.-%, weiter vorzugsweise 10 und 30 Gew.-%, weiter vorzugsweise 15 und 20 Gew.-% liegt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Erwärmen in Schritt b) des An¬ spruchs 1 mit einer Aufheizrate von 2 bis 80°C/h, vorzugs¬ weise 20 bis 60°C/h erfolgt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass vor dem Erwärmen in Schritt b) des An¬ spruchs 1 zusätzlich ein Erwärmen auf eine Temperatur un¬ terhalb der Sublimationstemperatur des Porenbildners, vor¬ zugsweise 30 bis 50°C, erfolgt und der Grünkörper bei die¬ ser Temperatur vorzugsweise für 4 bis 48 h gehalten wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der keramische Formkörper ein Werkzeug aus gebundenem Schleifmittel ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass beim Herstellen des Grünkörpers zusätz¬ lich ein temporäres Bindemittel eingesetzt wird.

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Polyglykole umfasst.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyglykole Polyethylenglykole mit einer Molmasse von 100 bis 20.000, weiter vorzugsweise 200 bis 10.000, weiter vorzugsweise 250 bis 8000 sind.

Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel zusätzlich zur Veresterung fähige Re- aktanten für die Polyglykole umfasst.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenbildner zusätzlich als Reaktant eingesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenbildner als Feststoff in wenigstens zwei unter¬ schiedlichen Partikelgrößenfraktionen eingesetzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die feinere Partikelgrößenfraktion eine Korngröße von 1- lOOpm, vorzugsweise l-30pm und weiter vorzugsweise l-20pm aufweist .

Description:
Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers, insbesondere eines porösen Werkzeugs aus gebundenem Schleifmittel. Werkzeuge aus gebundenem Schleifmittel finden in der Technik umfangreich Verwendung zur Oberflächenbearbeitung. Solche Werkzeuge sind beispielsweise Schleifscheiben, SchleifSegmente, Schleifstäbe oder Honsteine. Zur Herstellung eines solchen Werkzeugs wird ein Schleifmittel (beispielsweise Korund, Siliciumcarbid, Diamant oder CBN einer gewünschten Körnung) mit einem Bindemittel (insbesondere einem keramischen Bindemittel), ggf. Additiven und temporären Bindemitteln zu einer Mischung verarbeitet. Diese wird zu einem Grünkörper der gewünschten Form gepresst. Der Grünkörper wird anschließend bei geeigneten Temperaturen getrocknet, ggf. von Porenbildnern befreit und schließlich keramisch gebrannt.

Abhängig vom Einsatzzweck soll ein solches Werkzeug eine be- stimmte Porosität, meist auch eine bestimmte Porenform, Porengröße und Porengrößenverteilung aufweisen. Es ist daher bekannt, der Mischung einen Porenbildner (meist Naphthalin) zuzusetzen, der im Grünkörper entsprechende Raumanteile einnimmt. Der Porenbildner wird durch Verdampfen, Sublimieren oder auch durch Verbrennen entfernt . Dies kann während der

Aufheizphase des Sintervorgangs oder in einem zeitlich vorge- lagerten Verfahrensschritt bei niedrigeren Temperaturen erfolgen. Insbesondere Naphthalin kann bereits bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen entfernt werden, nämlich durch Sublimation bei ca. 80 °C. Weitere wichtige Vorteile des Naphthalins sind die gute Mischbarkeit mit anderen Rezepturkomponenten sowie die sehr geringe Rückfederung nach dem Pressen, wodurch Risse im Grünkörper vermieden werden. Schließlich wird das Entfernen bei einer relativ niedrigen Temperatur ermöglicht, bei der ohnehin der Schleifkörper getrocknet wird und andere Bestandteile der SchleifScheibenmischung, wie z. B. Bindungskomponenten, noch nicht aktiviert werden.

Nachteilig an Naphthalin als Porenbildner sind dessen toxische und umweltgefährdende Eigenschaften. Durch einen intensiven und typischen Eigengeruch belastet es die Fertigungsstätten sowie über die Abluft auch die nähere Umgebung. Die Aufwendungen für Arbeits- Gesundheits- und Umweltschutz dominieren die entsprechenden Fertigungsschritte im Herstellungsprozess . Weiterhin vermag Naphthalin zusammen mit Luft explosionsfähige Gemische zu bilden. Dementsprechend sind aufwändige und kostenintensive Sicherheitsvorkehrungen erforderlich.

Im Sinne einer Nachhaltigkeit und Ressourceneinsparung wäre es prinzipiell möglich, Naphthalin durch Resublimation aufzubereiten und erneut zu verwenden. Dieses Verfahren ist jedoch unwirtschaf lich, so dass es üblicherweise einer Nachverbrennung zugeführt wird.

Aufgrund der gravierenden Nachteile des Naphthalins wurden zahlreiche Versuche unternommen, dieses durch alternative Porenbildner zu ersetzen. Zum Einsatz kamen dabei beispielsweise Granulate von Nussschalen oder von Kunststoffen, Dextrin, Zellulose, Kohle (Petrolkoks oder Aktivkohle) , Kakaopulver oder auch Wachse. Abgesehen vom Para-Dichlorbenzol, welches ähnliche - positive wie negative - Eigenschaften wie Naphthalin aufweist, weisen diese Alternativen, bezogen auf die unterschiedlichen Fertigungsschritte, erhebliche, zum Teil mehrere der nachfolgend aufgeführten Nachteile auf :

Stoffe bewirken eine Rückfederung nach der Formgebung. Die Grünlinge zeigen unmittelbar nach dem Ausstoßen aus dem Formwerkzeug oder nach kurzer Zeit Risse

Poröse Porenbildner, z.B. Aktivkohle, entziehen der Masse Feuchtigkeit, so dass sich selbst bei einer kurzen Lagerzeit der Mischungen deren Beschaffenheit verändert

Stoffe enthalten Eisenverbindungen, die anorganische Rückstände als rotbraune, harte Flecken im gebrannten Schleifkörper hinterlassen

Schmelzfähige Stoffe können zwar durch Verdampfung der flüssigen Phase (also nicht durch Sublimation) entfernt werden, jedoch sind hierzu deutlich höhere Temperaturen als 80 °C erforderlich. Ähnlich wie beim Naphthalin können sich dadurch explosionsfähige Gemische bilden

Die Möglichkeit des Verdampfens von Stoffen im Brennofen erfordert meist eine verlängerte Haltezeit, welche die Produktivität der Brennanlage deutlich senken kann. Weiterhin können sich bei diesem Verfahren explosionsfähige Gemische bilden sowie Mischungskomponenten vorzeitig aktiviert werden.

Das Verbrennen oder Zersetzen von Porenbildnern im Brennofen kann zu einer derart intensiven Gasentwicklung füh- ren, dass der noch nicht ausreichend feste Grünling wäh ¬ rend des Brandes gesprengt wird.

Das Verbrennen von Porenbildnern bewirkt eine zusätzliche Wärmeentwicklung, welche eine lokale Abweichung von der

Soll-Temperatur verursachen kann.

Insbesondere bei voluminösen Schleifkörpern kann lokal ein Mangel an Sauerstoff bestehen mit dem Ergebnis einer unvollständigen Verbrennung. Dadurch verbleiben im

Schleifkörper schwarze, kohlenstoffhaltige Reste, welche u. a. die Reinheit, Homogenität der Härte und die

Schleifleistungen des Schleifkörpers beeinträchtigen. - Unabhängig von den Bedingungen des Trocknens und Brennens kann die Verwendung von unterschiedlichen Porenbildnern zu veränderten Eigenschaften des Endproduktes führen. So wiesen mit Naphthalin-Ersatzstoffen hergestellte Schleifkörper zum Teil mangelhafte Schleifleistungen und herab- gesetzte mechanische Festigkeiten auf.

Stoffe lassen sich nicht homogen mit der restlichen Schleifkörpermasse vermischen. In EP 2 251 143 AI wird ein Verfahren offenbart, das Wachs als Porenbildner einsetzt und dieses nach Verflüssigung vor dem Brennprozess mittels eines Absorptionsmittels entzieht. Damit werden viele der oben genannten Nachteile überwunden, jedoch ist keine vollständige Entfernung des Wachses aus dem Grünkör- per möglich. Entsprechend reagieren die verbleibenden Restmengen während des Brennvorgangs exotherm und können ohne entsprechende Vorkehrungen den Schleifkörper schädigen. EP 2 540 445 AI offenbart die Verwendung von Oxalsäure als Po renbildner. Diese zersetzt sich beim Erwärmen des Grünkörpers in gasförmige Zersetzungsprodukte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine einfache und pro zesstechnisch gut handhabbare Herstellung eines keramischen Formkörpers ermöglicht und die oben beschriebenen Nachteile vermeidet oder vermindert.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung ei nes keramischen Formkörpers, mit den Schritten: a) Herstellen eines Grünkörpers enthaltend eramikmateri al, Bindemittel und einen organischen Porenbildner; b) Erwärmen des Grünkörpers auf eine Temperatur bei oder über der Sublimationstemperatur des Porenbildners; c) Brennen des Grünkörpers zu einem keramischen Formkörper .

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der organische Porenbild ner ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Dicarbonsäu- ren, deren Sublimationstemperatur wenigstens 80 K unterhalb der Zersetzungstemperatur liegt.

Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendete Begriffe erläutert.

Die Begriffe „keramischer Formkörper", „Werkzeug aus gebundenem Schleifmittel", „Schleifmittel", „Bindemittel" sowie „Grünkörper" werden in der vorliegenden Anmeldung so verwen- det, wie sie dem Fachmann aus dem Stand der Technik geläufig sind.

Bei Keramikmaterial handelt es sich um ein anorganisches Material, das als solches im Sinterprozess weitgehend unverändert bleibt. Beispielsweise kann es sich um Schleifkorn handeln.

Der Begriff Bindemittel umfasst sowohl keramisches Bindemittel zur Herstellung der Keramikbindung während des Sinterprozesses als auch temporäres Bindemittel. Temporäre Bindemittel dienen zum einen der Herstellung bzw. Sicherung der Formstabilität im Zuge der Herstellung, Lagerung und Bewegung des Grünkörpers und zum anderen der Sicherung der strukturellen Integrität im Zuge des Aufheizens zum Entfernen des Porenbildners.

Der Kern der Erfindung liegt in der Verwendung des erfindungsgemäß definierten Porenbildners, der ohne Beeinträchtigung der strukturellen Integrität des Grünkörpers die Herstellung einer definierten Porosität erlaubt.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Dicarbonsäuren haben eine Sublimationstemperatur, die wenigstens 80 K, vorzugsweise 100 K, weiter vorzugsweise 120 K unterhalb der Zersetzungstemperatur liegt .

Dies bedeutet, dass bei einer Erwärmung des Grünkörpers zur Entfernung des Porenbildners dieser ohne Zersetzung sublimiert. Dies hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik, der beispielsweise Oxalsäure verwendet.

Oxalsäure beginnt bei etwa 100 °C zu sublimieren, eine Zersetzung erfolgt ab etwa 150 bis 160 °C. Will man Oxalsäure als Porenbildner praktisch vollständig durch Sublimation ohne Zersetzung entfernen, muss in dem Grünkörper im gesamten Volumen ei- nerseits die Temperatur von etwa 100 °C überschritten werden, andererseits darf sie an keiner Stelle den Bereich von etwa 150 °C überschreiten. Dies bedeutet, dass nur eine sehr langsame Aufheizung stattfinden darf und ein Bereich von etwa 120 bis 130 °C über einen längeren Zeitraum von beispielsweise etwa 24 h gehalten werden muss.

Erfolgt das Aufheizen schneller, kann es aufgrund der geometrischen Gestaltung des Ofens oder des Formkörpers oder aufgrund sonstiger Ungleichmäßigkeiten beim Aufheizvorgang dazu kommen, dass die Zersetzungstemperatur von etwa 150 bis 160 °C bereits lokal überschritten wird und es statt zu einer Sublimation zu einer Zersetzung der Oxalsäure unter Bildung hoher Gasvolumina kommt .

Auch unabhängig von der Geschwindigkeit des Aufheizvorgangs kann es in einem Ofen zu lokalen Temperaturinhomogenitäten kommen, die dazu führen, dass in Teilbereichen des Grünkörpers bereits die Zersetzungstemperatur überschritten wird. Beim Entweichen des im Zuge des Zersetzens erheblichen Volumens kann es zu unerwünschter Rissbildung im Grünkörper kommen.

Bei Sublimation entweichen wesentlich geringere Gasvolumina unter leichter zu kontrollierenden Bedingungen, so dass eine solche Rissbildung vermieden werden kann. Dies ermöglicht die Herstellung eines Grünkörpers mit definierter Porosität ohne Beeinträchtigung der strukturellen Integrität. Die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung eines Porenbildners mit einer Sublimationstemperatur wenigstens 80 K unterhalb der Zersetzungstemperatur stellt sieher, dass auch bei relativ schneller Aufheizung bzw. bei Temperaturinhomogenitäten im Ofen eine unerwünschte Zersetzung unter Bildung hoher Gasvolumina vermieden werden kann. Im Rahmen der Erfindung ist es somit häufig möglich, einen separaten vorgelagerten Schritt zur Entfernung des Porenbildners zu vermeiden und diese Entfernung des Porenbildners im Zuge des Aufheizens in Vorbereitung auf den Sintervorgang vorzunehmen .

Ein durch Sublimation entweichender Porenbildner kann aufgefangen und wiederverwendet werden. Es entstehen keine Zersetzungsprodukte, die toxisch oder aggressiv sein können. Die Sublimationstemperatur des Porenbildners liegt bevorzugt zwischen 160 und 240°C, vorzugsweise 180 und 220°C. Das Entfernen des gasförmig ohne Zersetzung entweichenden Porenbildners kann daher vor Erreichen der eigentlichen Sintertemperatur des Grünkörpers erfolgen.

Der Porenbildner ist im festen Zustand bevorzugt plastisch verformbar und weist keine oder nur eine geringe Rückfederung auf. Auf diese Art und Weise wird vermieden, dass durch eine Rückfederung nach dem Pressen und damit verbundene Volumenver- größerung des Porenbildners der Grünkörper beschädigt wird.

In der Regel sollen Poren in dem Werkzeug möglichst homogen verteilt sein. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, den Porenbildner gleichfalls homogen mit den übrigen Mischungsbestand- teilen des Grünkörpers zu vermischen. Um hier eine unerwünschte Entmischung weitgehend zu vermeiden, ist es bevorzugt, dass die Dichte des Porenbildners ähnlich der Dichte der übrigen Bestandteile des Grünkörpers ist. Bevorzugt kann die Dichte des Porenbildners zwischen 1,3 und 2 g/cm 3 , vorzugsweise 1,4 und 1,8 g/cm 3 liegen.

Erfindungsgemäß ist Fumarsäure als Porenbildner besonders bevorzugt. Fumarsäure hat eine Sublimationstemperatur von etwa 200 °C und zersetzt sich erst oberhalb von 350 °C. Sie kann somit bei der Erwärmung des Grünkörpers sublimieren und unzersetzt unter Bildung verhältnismäßig geringer Gasvolumina entweichen.

Fumarsäure ist lagerstabil und nicht hygroskopisch. Sie lagert daher als Porenbildner kein Hydratwasser an. Dies ist von besonderem Vorteil, da Hydratwasser beim Erwärmen eines Grünkörpers bereits bei Temperaturen ab 50 °C unter Bildung großer Volumina verdampft und zu Rissbildung im Grünkörper führen kann. Die im Stand der Technik beispielsweise verwendete Oxalsäure ist stark hygroskopisch und führt daher bei der Verwendung als Porenbildner regelmäßig dazu, dass große Mengen Hydratwasser mit eingelagert werden.

Fumarsäure ist nicht toxisch und als Lebensmittelzusatzstoff zugelassen. Bei der Verwendung und Verarbeitung müssen daher keine entsprechenden Vorkehrungen getroffen werden. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber anderen im Stand der Technik verwendeten sublimierenden Porenbildnern wie beispielsweise Naphthalin.

Die Zündtemperatur von Fumarsäure liegt mehr als 150 K oberhalb der Sublimationstemperatur. Das Erwärmen des Grünkörpers zum Entfernen von Fumarsäure kann daher gefahrlos erfolgen.

Der Anteil des Porenbildners am Gesamtgewicht des Grünkörpers kann erfindungsgemäß bevorzugt zwischen 2 und 60 Gew.-%, weiter vorzugsweise 2 und 50 Gew.-%, weiter vorzugsweise 10 und 50 Gew.-%, weiter vorzugsweise 10 und 30 Gew.-%, weiter vorzugsweise 15 und 20 Gew.-% liegen. Die erfindungsgemäße Verwendung von sublimierenden Porenbildnern macht die Verwendung hoher Anteile eines Porenbildners beispielsweise im Bereich von 50 Gew.-% oder mehr möglich, ohne dass es beim Entweichen des Porenbildners durch hohe Gasvolumina zu einer Schädigung des Grünkörpers kommt. Dementsprechend können Formkörper mit hoher Porosität hergestellt werden.

Um die bei der Sublimation des Porenbildners entweichenden Gasvolumina kontrolliert und ohne Beeinträchtigung des Grünkörpers freizusetzen, kann es bevorzugt sein, das Erwärmen auf oder über die Sublimationstemperatur des Porenbildners mit einer definierten Temperaturführung vorzunehmen. Bevorzugt ist hier eine Aufheizrate von 2 bis 80°C/h, weiter vorzugsweise 20 bis 60°C/h. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass auch verhältnismäßig schnelle Aufheizung möglich ist, ohne dass die strukturelle Integrität des Grünkörpers beein ¬ trächtigt wird.

Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass vor dem Erwärmen auf oder über die Sublimationstemperatur des Porenbildners zusätzlich ein Erwärmen auf eine Temperatur unterhalb der Sublimationstemperatur des Porenbildners, vorzugsweise 40 bis 90°C, weiter vorzugsweise 30 bis 50 °C erfolgt und der Grünkörper bei dieser Temperatur für einen Zeitraum gehalten wird, der insbesondere das Verdunsten flüchtiger Bestandteile wie Wasser oder Lösungsmittel erlaubt. Bevorzugt liegt dieser Zeitraum zwischen 4 und 48 h. Bei Verwendung eines nicht hygroskopischen Porenbildners wie Fumarsäure kann diese Erwärmung unterhalb der Sublimationstemperatur kurz ausfallen oder ganz unterbleiben .

Der erfindungsgemäß hergestellte keramische Formkörper kann insbesondere ein Werkzeug aus gebundenem Schleifmittel sein. Ebenso denkbar ist eine Ausbildung als keramischer Formkörper für andere insbesondere gewerbliche oder industrielle Zwecke . Bevorzugt ist es, dass beim Herstellen des Grünkörpers zusätzlich ein Bindemittel eingesetzt wird.

Dieses Bindemittel ist ein temporäres Bindemittel und dient dazu, bei der Herstellung und Handhabung des Grünkörpers dessen strukturelle Integrität und Formtreue zu bewahren, bis diese durch das eigentliche Sintern zum keramischen Formkörper gesichert ist.

Im Stand der Technik werden als temporäre Bindemittel beispielsweise Dextrin/Wasser-Systeme eingesetzt. Dieses Bindemittelsystem ist gesundheitlich unbedenklich und kann im Verlauf des Brennprozesses gut entfernt (ausgebrannt) werden, jedoch verändert sich die Festigkeit eines damit gebundenen Grünkörpers abhängig von Luftfeuchte/Wassergehalt, so dass die Lagerung eines mit diesem Bindemittelsystem hergestellten Grünkörpers bei nicht definierter Luftfeuchtigkeit beispielsweise zu Defekten (Trockenrissen) führen kann.

Ebenfalls im Stand der Technik ist Wachs als temporäres Bindemittel bekannt. Ein wesentlicher Nachteil von Wachs ist, dass beim Erwärmen/Ausbrennen zündfähige Gemische entstehen können, so dass aufwändige Schutzmaßnahmen zu treffen sind.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das Bindemittel Polyglykole, bevorzugt Po- lyethylenglykole (PEG) umfasst. Vorteilhafte Molekulargewichtsbereiche für die Polyethylenglykole sind 100 bis 20.000, weiter vorzugsweise 200 bis 10.000, weiter vorzugsweise 250 bis 8000. PEG im Molekulargewichtsbereich bis 600 sind typischerweise flüssig. Ein bevorzugter Bereich solcher flüssiger PEG ist 300 bis 600. Die Erfindung hat erkannt, dass überraschenderweise Polyethy- lenglykole mit den als Porenbildnern verwendeten Dicarbonsäuren ein vorteilhaftes temporäres Bindemittelsystem bilden.

Ein die Erfindung nicht beschränkender Erklärungsversuch für dieses überraschende vorteilhafte Verhalten ist es, dass die endständigen OH-Gruppen der Polyethylenglykole mit den Carboxyl- gruppen unter Esterbildung reagieren und so ein temporäres Bindemittelsystem bilden. Die Bindung (Veresterung) von Säure und Polyethylenglykolen erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur, die unterhalb der Sublimationstemperatur des verwendeten Porenbildners liegt. Beispielsweise verestert Fumarsäure mit Polyethylenglykolen bei etwa 165 °, dies liegt deutlich unterhalb der Sublimationstemperatur von 180 bis 200 °C. Eine ausreichende Veresterung von Fumarsäure kann erfindungsgemäß auch bei niedrigeren Temperaturen, z.B. etwa 90 °C, erreicht werden. Dies erfordert aber, die Temperatur länger zu halten.

Eine solche Veresterung findet insbesondere mit niedermolekularen, flüssigen PEG beispielsweise im Molekulargewichtsbereich 300 bis 600 statt. Das so ab etwa 165 °C gebildete temporäre Bindemittelsystem dient insbesondere der Stabilisierung des Grünkörpers im Zuge des nachfolgenden Entfernens des Porenbildners. Davon zu unterscheiden ist ein noch eine Stufe vorgelagertes temporäres Bindemittelsystem, das bereits im Zuge der Herstellung, Lagerung und Bewegung des Grünkörpers vor dem ersten Aufheizen zur Sicherung der gewünschten Formstabilität und Handhabbarkeit dient. Für diese initialen Bindemittel können im Stand der Technik bekannte temporäre Bindemittelsysteme verwendet werden, die bspw. ebenfalls PEG umfassen. Dabei kommen bevorzugt höhermolekulare, feste PEG wie beispielsweise PEG 6000 zur Anwendung. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Porenbildner somit eine Doppelfunktion ausüben. Im ersten Schritt wird er Bestandteil eines temporären Bindemittels durch Reaktion (Veresterung) mit Polyethylenglykolen. Im zwei- ten Schritt (bei höherer Temperatur) sublimiert der Rest des Porenbildners und wird so aus dem Grünkörper entfernt. Bei einer noch höheren Temperatur vor dem Sintern wird dann das temporäre Bindemittelsystem ausgebrannt. Die Erfindung hat erkannt, dass dieses Bindemittelsystem rückstandsfrei und ohne Bildung zündfähiger Gasgemische ausgebrannt werden kann. Damit der Porenbildner diese Doppelfunktion ausüben kann, muss er in einem hinreichenden stöchiometrischen Überschuss relativ zu den Polyethylenglykolen zugegeben werden. Der im ersten Schritt nicht mit den Polyethylenglykolen reagierte Anteil verbleibt dann als Porenbildner im Grünkörper.

Im Rahmen der Erfindung kann ein Porenbildner wie insbesondere Fumarsäure in zwei unterschiedlichen Partikelgrößefraktionen eingesetzt werden. Eine Fraktion mit kleinen Korngrößen von bei- spielsweise 100 um oder weniger, vorzugsweise l-100um, weiter vorzugsweise 1-30μιτι und weiter vorzugsweise l-20um soll nach Möglichkeit im Grünkörper fein verteilt als Reaktant zur Veresterung mit PEG zur Verfügung stehen. Eine größere, granulierte Fraktion mit einer mittleren Korngröße von beispielsweise 1 mm dient primär zur Porenbildung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert .

Beispiel 1:

Aus folgenden Rezepturen wurden 2 gleiche Schleifkörper der Abmessung 300x20x127 hergestellt. Rezeptur 1 ist ein Vergleichsbeispiel, Rezep- tur 2 erfindungsgemäß. Als keramisches Bindemittel wird in diesem und allen weiteren Beispielen eine Mischung aus 50 Gew.-% Fritte 90158 (Ferro), 25 Gewichtsprozent Ton und 25 Gew.-% Petalit verwendet .

1. Sinterkorund F100 20,8%

Edelkorund F100 62,5%

Keramisches Bindemittel 16,7%

Naphthalin 13,0%

(Pulver ca. 200 um Korngröße)

Dextrinpulver 2,0%

Wasser 2,8%

Dichte nach dem Brand: 1,78 g/cm 3 Elastizitäts-Modul: 29,0 GPa

2. Sinterkorund F100 20,8%

Edelkorund F100 62,5%

Keramisches Bindemittel 16,7%

Fumarsäure 16,1%

(Pulver ca.200um Korngröße)

PEG 300 3,0%

PEG 6000 1,0%

chte nach dem Brand: 1,77 g/cm 3 Elastizitäts-Modul : 29,0 GPa

Die Schleifkörpermasse nach Rezeptur 1 mit Naphthalin als Porenbildner wurde gepresst und anschließend bei 80 °C in einen Trockenofen mit thermischer Nachverbrennungsanlage getrocknet und das Naphthalin entbindert. Anschließend wurden die

Schleifkörper bei einer maximalen Temperatur von 950 °C in einem keramischen Brennofen (Energo-Ofen) gebrannt.

Die Schleifkörpermasse nach Rezeptur 2 mit Fumarsäure als Po- renbildner wurde gepresst und anschließend in einen Härteofen (Reinhardofen) bei einer maximalen Temperatur von 165 °C in 24 h gehärtet/ verestert. Folgende Härtekurve wurde angewendet.

Anschließend wurden die Schleifkörper bei einer maximalen Temperatur von 950 °C in einem keramischen Brennofen (Energo-Ofen) gebrannt. In der Aufheizphase betrug die Aufheizgeschwindig- keit ca. 30-50 °C/h. In der Auf eizphase wurde die Fumarsäure entbindert.

Die mit dem Porenbildner Fumarsäure und Naphthalin hergestellten Schleifkörper wurden auf einem Schleifversuchsstand

(Blohm-Flachschleifmaschine) schleiftechnisch verglichen. Gemessen wurden die Schleifkraft (Diagramm 2), das G-Verhältnis (Diagramm 3) und die Rauheit (Diagramm 4) jeweils in Bezug auf das zerspante Werkstückvolumen.

Die von diesen Schleifkörpern verursachten Schleifkräfte sind annähernd gleich groß.

Das G-Verhältnis des mit Fumarsäure hergestellten Schleifkörpers ist etwas größer und die Schleifkraft etwas geringer.

Auch die Rauheit der Schleifkörper ist als etwa gleich groß zu werten . Insgesamt kann festgestellt werden, dass die Schleifleistung der beiden Schleifkörper als gleichwertig eingeschätzt werden kann .

Beispiel 2 :

Herstellung eines hochporösen Probekörpers (Durchmesser 202, Höhe 100 mm) .

Rezeptur:

Edelkorund F80 88,6%

Keramische Bindung 11,4%

PEG 300 4,0% PEG 6000 3,0%

Fumarsäure 40,0%

(Granulat 500-800um)

Dichte nach dem Brand: 1,39 g/cm 3

Die Rezepturkomponenten wurden homogen vermischt und anschließend gepresst. Danach wurde die Scheibe in einen Trockenofen mit thermischer Nachverbrennungsanlage entbindert. Die Entbin- derungskurve beinhaltete das Aufheizen mit 50°C/h bis 200°C, das Halten der Maximaltemperatur von 200 °C über 48h und das natürliche Abkühlen des Ofens auf Raumtemperatur. Die Festigkeit war danach völlig ausreichend, um die Scheibe auf dem Ofenwagen für den keramischen Brand aufzubauen. Anschließend wurden die Schleifkörper bei einer maximalen Temperatur von 950 °C in einem keramischen Brennofen (Energo-Ofen) gebrannt.