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DE102012004076A1 - Verfahren und Stoffzusammensetzung zur Herstellung keramischer Massen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Werkstoffen und eine dafür geeignete Zusammensetzung der Werkstoffbestandteile für unterschiedliche Anwendungsgebiete. Insbesondere eignen sich die nach diesem Verfahren hergestellten keramischen Werkstoffe für die Anwendung in der Feuerfestindustrie, der Elektronikindustrie, dem Werkzeugbau und in der Medizintechnik. Ausgehend von den bisherigen petrochemischen Bestandteilen von keramischen Massen mit ihren nachteiligen gesundheits- und umweltschädlichen Einflüssen besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Stoffzusammensetzung und eines Verfahrens zur Herstellung von keramischen Werkstoffen, die umweltschonend und gesundheitlich unbedenklich angewendet werden können. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die Verbindung der Grundstoffe in Gestalt von Keramiken und Gesteine mit anorganischen Füllstoffen mittels eines Bindemittels aus biogenen Polymerwerkstoffen erfolgt, die aus epoxidierten Triglycerid, aus Masseanteilen von als Härter und/oder Vernetzer dienenden Polycarbonsäuren und aus Masseanteilen einer als Katalysator dienenden Ascorbinsäure hergestellt werden. Vorteilhaft kommen die in der geschaffenen Stoffzusammensetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten keramischen Massen für feuerfeste Baugruppen, abrasiv wirkende Werkzeuge, Dielektrika in der Elektronikindustrie und Adsorbermaterialien in der Medizintechnik zur Anwendung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Werkstoffen und eine dafür geeignete Zusammensetzung der Werkstoffbestandteile für unterschiedliche Anwendungsgebiete. Insbesondere eignen sich die nach diesem Verfahren hergestellten keramischen Werkstoffe für die Anwendung in der Feuerfestindustrie, der Elektronikindustrie, dem Werkzeugbau und in der Medizintechnik.
  • Die Anwendung von kohlenstoffgebundenen feuerfesten Materialien findet im großen Umfang in metallurgischen Gefäßen wie in Konvertern, Hochöfen, als Gießrinne innerhalb von Stranggußverfahren, in der chemischen Industrie und in der Zementindustrie statt. Dabei werden die unterschiedlichsten anorganischen Materialien wie Korund, Sand, Ton, Quarzit, Schamotte, Magnesia u. a. als temperaturbeständige Materialien eingesetzt. Diese Partikel werden durch ein Bindemittel miteinander verbunden, das einerseits die sog. Grünfestigkeit bei Raumtemperatur sicherstellt und die notwendige Festigkeit bei hohen Temperaturen und den dabei auftretenden kritischen Belastungen garantiert. Als typische Bindemittel kommen z. B. Kohle, Koks, Pech, Teer und synthetische Polymere zum Einsatz. So werden in der DE 37 02 935 C3 Binde- und Plastifizierungsmittel für feuerfeste, kohlenstoffhaltige, wasserfreie, teerhaltige keramische Massen und deren Verwendung beschrieben. Diese Bindemittel werden bei erhöhten Temperaturen unter Sauerstoffausschluss pyrolytisch zu Kohlenstoff umgewandelt, der dann die Bindung der Körnung untereinander ermöglicht. Dazu können die Bindemittel in fester und/oder flüssiger Form, einzeln oder auch gemeinsam zum Einsatz kommen. Bekanntermaßen enthalten diese Stoffe viele aromatische, heterocyclische und kondensierte organische Ringverbindungen, die als toxisch und/oder carcinogen eingestuft werden. Bei starker Erhitzung werden diese Stoffe freigesetzt und stellen ein enormes Risiko für die Gesundheit und die Umwelt dar. Beispielhaft sollen Naphtalene, Anthracen, Fluoranthen, Benzol, Benzopyren genannt werden. Im Datenblatt Nr. 28: PAK, Anthracen, Naphtalin und Fluoranthen des Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung sowie des ÖkopolInstituts für Ökologie und Politik wird die prioritär und proritär gefährliche Einstufung dieser Stoffe gelistet und Naphtalin als cancerogen verdächtig eingestuft. Nach einem Vorschlag der amerikanischen Umweltbehörde EPA werden von mehreren Hundert PAK-Einzelverbindungen 16 repräsentative Verbindungen gelistet und zur Bewertung herangezogen. Phenolharze weisen zwar gegenüber Teer verringerte Emissionswerte für sog PAK's (polyaromatische Kohlenwasserstoffe) auf. Jedoch sind die in unterschiedlicher Konzentration emittierten 16 kritischsten PAK immer noch eine große Gefahr für Mensch und Umwelt. Deshalb gibt es Anstrengungen das Fomaldehyd als mindestens eine der kritischen Komponenten aus der Bindermasse zu verdrängen. Zur Erreichung dieses Zieles wird nach der EP 1 428 852 A1 eine Lösung mit einem formaldehydfreien Bindemittel in Pulverform in Verbindung mit Maleinsäureanhydrid und Olefinen offenbart. Nachteilig ist jedoch, dass der Einsatz von Maleinsäureanhydrid (CAS 108-31-6) als kritisch zu sehen, da es als gesundheitsschädlich, ätzend und Atemwege sensibilisierend nach Sicherheitsdatenblatt gemäß 1907/2006/EG, Artikel 31 (überarbeitet 25.10.2010) eingestuft ist. Auch die erwähnten Phenolharze werden auf petrochemischer Basis hergestellt.
  • Bei den bekannten Anwendungen der keramischen Massen für die Herstellung von abrasiv wirkenden Werkzeugen wie Schleifscheiben, -körper, Honersteinen werden schleifaktive Stoffe wie Normalkorund, Edelkorund, Siliciumcarbid und Diamant in unterschiedlicher Zusammensetzung und Korngröße verwendet. Entsprechend den geforderten Einsatzbedingungen werden die Rezepturen der Schleifscheiben so erstellt, dass sie genau die erforderlichen Eigenschaften aufweisen. Dabei wird die Qualität der Schleifscheiben durch die Härte der Bindung und durch die Art und die Größe der Körnung des Schleifmittels und der Art und Menge der Hilfsstoffe bestimmt. Zusätzliche Additive dienen als Hilfsmittel zur Herstellung von gut benetzten, rieselfähigen Massen und der Einstellung von Endeigenschaften wie z. B. eine erwünschte Porosität. Diese Poren dienen vorrangig der Kühlung und Spanaufnahme. Nach der DE 10 2009 006 699 A1 wird eine kunstharzgebundene Schleifscheibe beschrieben, die aus einer Mischung von Schleifkorn, Bindemittel und Porenbildnern besteht. Als Porenbildner kommen dabei Pflanzensamen zum Einsatz. Beim Einsatz eines Schleifwerkzeuges treten hohe mechanische und thermische Belastungen auf, so dass hohe Ansprüche an die Qualität der Bindung zu stellen sind. Die einzelnen Körner müssen dazu gut umhüllt sein und sollten das Korn solange fixieren bis seine Schneidkanten verschlissen sind und nach Freigabe das neue Korn zum Eingriff kommen kann. Obwohl bei dieser Lösung die Pflanzensamen bis zu 80 Gew.-% des Binders ausmachen, verbleiben mindestens 20 Gew.-%, die auf den Anteil des Kunstharzes fallen. Für kunstharzgebundene Scheiben werden zu diesem Zweck Phenolharze verwendet, die in flüssiger wie auch in pulveriger Form vorliegen. In der Regel wird zuerst dem Korn das flüssige Harz zugegeben, um eine Benetzung zu erreichen und dann erst das Pulverharz hinzu gegeben, das im wesentlichen eine mechanische Stützfunktion erfüllt und der Schleifscheibe die erforderliche Festigkeit verleiht. Die verwendeten petrochemisch hergestellten Phenolharze gehören zur Gruppe der Resole und Novolake, welche den polyzyklischen Aromaten zuzuordnen sind. Die Vernetzung der Harze erfolgt üblicherweise thermisch mittels sogenannter Hexamethyltetraminhärter. Alle vorbenannten Stoffgruppen sind als gesundheitsschädlich und umweltgefährdend einzustufen, nach Sicherheitsdatenblatt gemäß 91/155/EWG – 2001/58/EG (überarbeitet 2006) zu kennzeichnen und die Produktionsreste als Sondermüll zu entsorgen. Zudem können Schleifspäne, welche Temperaturen von 1500–2000°C erreichen, das Bindemittel zersetzen und gefährliche PAK's freisetzen. Im Datenblatt Nr. 28: PAK, Anthracen, Naphtalin und Fluoranthen des Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung sowie des Ökopol-Instituts für Ökologie und Politik wird die prioritär und proritär gefährliche Einstufung dieser Stoffe gelistet und Naphtalin als cancerogen verdächtig eingestuft. Auf Schleifscheiben wird durch das Risk Assessment für Europa direkt verwiesen (S. 15)
  • In der Elektrotechnik und Elektronik werden keramische Massen für die Herstellung von Dielektrika verwendet, welche in der Regel elektrisch schwach- oder nichtleitende, nichtmetallische Substanzen darstellen, deren Ladungsträger im Allgemeinen nicht frei beweglich sind. Ebenso kommen keramische Massen in gesinterter Form u. a. auch für die Herstellung von hoch temperaturbeständigen elektronischen Leiterplatten zur Anwendung. Überwiegend werden in der Elektronikindustrie zur Leiterplattenherstellung kunstharzgebundene Dielektrika in Verbindung mit Glasfasergeweben zur Bewehrung verwendet. Die Leiterplatten dienen als Träger von elektronischen Baugruppen einschließlich ihrer elektrisch leitfähigen Verbindungen. Neben den mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften sind vor Allem die elektrischen Eigenschaften von großer Bedeutung. Bedeutsam für viele Anwendungen sind vorrangig der Durchgangswiderstand, die Dielektrizitätskonstante wie auch der Verlustfaktor im Frequenzbereich von 0 bis 1 MHz. Für diesen Leiterplattentyp, wie auch weitere Ausführungen werden vor Allem Phenolharze und Epoxidharze in den Dielektrika als Bindemittel für die Leiterplattenklassifikationen FR1 bis FR5 bevorzugt. Bei der Herstellung der Leiterplatten wird in der ersten Stufe eines Fließbandprozesses das Grundharz, das Lösungsmittel, der Härter und der Beschleuniger gemischt. Danach erfolgt eine weitere Zugabe von Füllstoffen, Pigmenten, Flammschutzmittel und Flexibilisatoren. In weiteren folgenden Stufen wird das Gemisch auf verschiedene Träger wie Papier, Glasgewebe, Aramidgewebe aufgetragen, um den so erzeugten Komposit in einem Durchlaufofen zu trocknen. Dabei wird das Lösungsmittel verdunstet und das Harz erreicht durch die Wärmezufuhr einen vorpolymerisierten Zustand, bei dem das Harz noch nicht vollständig ausgehärtet ist. Dieser Zustand wird als Prepreg bezeichnet. Der folgende Transport kann problemlos durchgeführt und das Zwischenprodukt zu einem späteren Zeitpunkt endgültig unter Druck und Wärme mit Cu-Folien verbunden und ausgehärtet werden. Weitere Schritte im Fließprozess sind die Strukturierung der Leiterbahnen und die Querkontaktierung der verschiedenen Bahnebenen. Für den Strukturaufbau und der Bindung der oben erwähnten Bestandteile kommen üblicherweise Phenolharze und Epoxidharze zum Einsatz, die aus petrochemisch hergestellten Basisharzen, Härtern und Katalysatoren bestehen, die gesundheitsschädlich und umweltgefährdend sind.
  • Aufgrund dieser Problematik sind auch Versuche bekannt geworden dieses Problem zu beseitigen oder zumindest zu reduzieren. Im Abschlußbericht eines Verbundvorhabens (FKZ: 22006003 u. 22013202, 2003–2005) des Projektträgers Fachagentur nachwachsende Rohstoffe e. V. wird der Versuch beschrieben, Lignin als Ersatz für petrochemische Harze einzusetzen. Die erreichten Ergebnisse entsprachen allerdings noch nicht vollständig den technischen Anforderungen.
  • Ein weiteres Einsatzgebiet gebundener keramischer Massen besteht im Rahmen moderner Schnell-Diagnostikverfahren zur Diagnose genetisch bedingter Krankheiten und für die Identifizierung von Personen. Sie basieren auf der Extraktion von Nukleinsäuren und beruhen allesamt auf demselben Prinzip. Sie werden durch Adsorption an einer Silikagelmembran isoliert, während Proteine und andere kontaminierende Substanzen eliminiert werden. Die Art des Puffers entscheidet dabei, ob DNA oder RNA an die adsorbierende Oberfläche gebunden wird. Diese Membranen ermöglichen es u. a. durch OH-Funktionalisierungen an der Oberfläche und entsprechende Bindepuffer eine Anlagerung von Nukleinsäuren und über nachgelagerte mehrfache Waschprozesse und einem Eluiervorgang das Ablösen dieser Säuren mit einem Eluationspuffer. In einem Folgeprozess erfolgt in der Regel die Vervielfältigung eines bestimmten DNA-Sequenzabschnittes mit der Real Time PCR-Methode. Dabei werden geringste Mengen von DNA nachgewiesen, indem die isolierte DNA gezielt vervielfältigt wird. Um diese Fragmente sichtbar zu machen, werden sie auf ein Gel aufgetragen und durch eine angelegte Spannung durch das Porensystem getrieben. Eine rechnerische und statistische Auswertung führt dann zur Vervielfältigungsrate und dem Ct-Wert als Maß für die Menge der extrahierten Fragmente. Ein niedriger Ct-Wert entspricht einer hohen DNA-Menge. Die Verfahrensweise und die Randbedingungen für das Verfahren sind z. B. ausführlich in der Diplomarbeit, Jana Wobst „Identifizierung von Körperflüssigkeiten und Haut mittels RNA-Markern für den forensischen Anwendungsbereich” Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, 2011 beschrieben. Der Anlagerungs- und Abgabekapazität der Silicagelsiebe kommt dabei eine zentrale Bedeutung für den gesamten Prozess zu. Neben der Aufladekapazität müssen diese Stoffe auch stabil gegenüber Hochsalzlösungen, erhöhten Temperaturen, chaotropen Salzlösungen und Alkoholen sein und den mechanischen Prozessen wie z. B. Zentrifugieren gewachsen sein. In der Praxis haben sich deshalb die Silcagel-Werkstoffe mit hoher OH-Funktionalität, amorpher Struktur und großer innerer Oberfläche bewährt. Zur Herstellung von Silicagel wird Wasserglas mit Säure versetzt. Die dabei entstehenden Gelkugeln werden anschließend gewaschen und getrocknet. Das Silikagel in dieser Form gilt als gesundheitlich unbedenklich. Wesentlich problematischer aus gesundheitlicher und umweltbezogener Sicht ist das Vorprodukt Wasserglas, welches über einen Hochtemperaturprozess bei 1100–1200°C aus Natrium- oder Kaliumsilikaten gewonnen wird. Das Endprodukt ist nach einem Datenblatt (Version 011) der Fa. August Hedinger GmbH&Co.KG, Stuttgart sowohl gesundheitsschädlich (Hautreizungen, schwere Augenschädigungen möglich) wie auch umweltbedenklich, da es nicht biologisch aus dem Wasser entfernt werden kann. Außerdem ist eine Entsorgung über den Hausmüll unzulässig.
  • Auch für die vorstehend beschriebenen Einsatzfelder gebundener keramischer Massen und Kieselgele galt es deshalb eine Lösung zu finden, deren Ergebnis nichtpetrochemisch, gesundheitlich unbedenklich und umweltschonend ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung einer Stoffzusammensetzung und eines Verfahrens zur Herstellung von keramischen Werkstoffen, die umweltschonend und gesundheitlich unbedenklich angewendet werden können. Gelöst wird diese Aufgabe mit der Verfahrenslösung nach den beschreibenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 und der Stoffzusammensetzung nach Patentanspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen des geschaffenen Verfahrens werden durch die Merkmale der Patentansprüche 2 bis 5 und der entwickelten Stoffzusammensetzung durch die Merkmale der Patentansprüche 6 bis 10 beschrieben.
  • Durch die erfindungsgemäße Anwendung biogener Bindemittel zur Herstellung keramischer Massen können verschiedene Keramikarten, Gesteine und andere anorganische Füllstoffe sicher verbunden werden. Die Freisetzung umwelt- und gesundheitsschädlicher polyzyklischer u. a. Verbindungen wird vermieden. Weiterhin wird die Herstellung von keramischen Werkstoffen ermöglicht, die erdölunabhängig vorgenommen werden kann. Ein wesentliches Merkmal der geschaffenen Lösung ist die Einbeziehung des nach der DE 10 2008 063 442 B4 beschriebenen biogenen Polymerwerkstoffs als Bindemittel in den Ablauf des Herstellungsverfahrens und als Bestandteil der Stoffzusammensetzung. Dadurch wird die Verbindung anorganischer Füllstoffe zur Formung fester Verbindungen mit den erforderlichen praxisgerechten technischen und physikalischen Eigenschaften ermöglicht.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:
  • 1: das Diagramm zur Abhängigkeit des Verlustfaktors von der Frequenz (Dielektrika),
  • 2: das Diagramm zur Abhängigkeit der Dielektrizitätszahl von der Frequenz (Dielektrika),
  • 3: das Diagramm zur Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes von der Frequenz (Dielektrika) und
  • 4: das Diagramm zur Abhängigkeit des Ct-Wertes vom prozentualen Bindemittelanteil (Adsorbermaterial).
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Mit dem Ausführungsbeispiel 1 sollen das Verfahren und die Stoffzusammensetzung für die Herstellung von keramischen Massen zur Anwendung für feuerfeste Körper bzw. Produkte beschrieben werden. Die herzustellende keramische Masse, welche die vorgegebenen Anforderungen eines feuerfesten Bauteils erfüllen soll, erfordert die folgende Stoffzusammensetzung:
    91,6% feuerfestes Material (0,045–5,0 mm)
    3,2% biogenes Bindemittel
    5,2% Grahit
  • Dieser Versatz wurde in einem Planetenrührwerk solange verrührt bis eine homogene Masse entstanden war, die leicht formbar, aber unter Druck auch wieder leicht zerfallen konnte (sog. Schneeballtest). Eine Teilmenge wurde dann in eine zylindrische Pressform eingefüllt und mittels einer Presse bei 150 MPa und zweimaligem Entlüften bei Raumtemperatur verdichtet. Dann erfolgte eine Härtung bei 150°C mit einer Aufheizrate von 0,2 grd/min. Nach der Härtung betrug die Dichte 3,01 g/cm3. Die nachfolgende Verkokung in Petrokoks bei Aufheizen auf 1000°C in 10 h und einer Haltezeit von 2 h in reduzierender Atmosphäre führte zu einer Dichte von 2,99 g/cm3 und einem Kohlenstoffrestgehalt von 20% bei einer Festigkeit von 5,7 MPa. Damit ist dieses Material grundsätzlich für Baugruppen, wie z. B. Stopfmassen und Steine in der Feuerfestindustrie geeignet.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Dieses Ausführungsbeispiel beschreibt die Stoffzusammensetzung und das Verfahren zur Herstellung von keramischen Massen für abrasiv wirkende Werkzeuge am Beispiel einer Schleifscheibe. Die keramische Masse, welche die vorgegebenen Anforderungen einer Schleifscheibe erfüllen soll erfordert die folgende Stoffzusammensetzung:
    55,5% Schleifkörnung (Körnung F54: 250–355 um)
    15,1% biogenes Bindemittel
    29,4% Kryolith, Füllstoffe
  • Diese Schleifscheibenmischung wird unter intensivem Mischen zu einer Masse mit guter Homogenität (gleichmäßige Verteilung der einzelnen Komponenten) verarbeitet. Der Mischprozess wird solange durchgeführt bis der Versatz rieselfähig ist, ohne zu trocken und staubbildend zu sein. Dem Fachmann ist bekannt, wann dieser Zustand erreicht wird. Anschließend wird eine definierte Menge der Masse unter äußerst gleichmäßiger Verteilung mit Hilfe von Rakelsystemen in die Preßform eingefüllt. Ein oben und unten eingelegter Gewebekörper dient der Fixierung der Scheibe und trägt zur Stabilität bei. Eine metallische Hülse zur Schleifscheibenaufnahme auf dem Antriebssystem wird zentrisch eingelegt und zusammen mit dem Gewebe verpreßt. Bei 280 bar wird in einer Vertikalpresse innerhalb weniger Sekunden ein grünfester Körper geformt, der transportfähig ist. Dieser so erzeugte Grünling wird bei 100°C über ein Temperaturprofil mit einer Aufheizrate von 0,7 grd/min in 17 Stunden ausgehärtet.
  • Die so erhaltenen Schleifscheiben wurden bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 138 m/s auf Verschleiß bei Trennschnitten an einem X8CrNiTi18.8-Edelstahl getestet. Nach 10 Schnitten wurde eine prozentuale Abnahme des Durchmessers von 22% gemessen. Die technologische Prüfung der Fliehkraftfestigkeit erbrachte ca. 17.000 U/min. Somit konnten technisch brauchbare Schleifscheiben hergestellt werden.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Mit diesem Ausführungsbeispiel werden die Stoffzusammensetzung und das Verfahren zur Herstellung von keramischen Massen für Dielektrika beschrieben. Die Stoffzusammensetzung der keramischen Masse, welche die vorgegebenen elektrischen Eigenschaften eines Dielektrikums für elektronische Anwendungen erfüllt, besteht aus folgenden Bestandteilen:
    88% Al2O3 (Korngröße 43 um)
    10% Bindemittel
    2% Additive
  • Bei der Durchführung des Verfahrens wurde in einem Planetenrührwerk ein homogener Versatz hergestellt und durch intensives Rühren eine gute Verteilung der Einzelkomponenten bewirkt. Diese Masse wurde gleichmäßig in einer zylindrischen Form verteilt und 5 min bei Raumtemperatur und Zwischenentlüftung und 600 bar zu einem zylindrischen Plattenkörper (⌀ = 30 mm, d = 2mm) verpreßt. Die Härtung des Grünlings erfolgte über einen Zeitraum von 2,5 Stunden bei 100°C. Danach wurden die zylinderförmigen Körper mit einem elektrisch hochleitfähigem Material beschichtet und in einem Alpha-Analyzer der Fa. Novocontrol Technologies GmbH, unter Stickstoff vermessen, um Störeinflüsse auszuschalten. Die erhaltenen Messwerte beziehen sich auf obere und untere äquivalente Messingelektrodendurchmesser von 20 mm und variieren zwischen 0 und 106 Hz bei Raumtemperatur.
  • Die Darstellungen der ermittelten Abhängigkeiten des elektrischen Widerstandes, der Dielektrizitätszahl und des Verlustfaktors von der Frequenz wird von den Diagrammen der 1 bis 3 graphisch wiedergegeben.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Nachfolgend werden die Stoffzusammensetzung und das Verfahren zur Herstellung von keramischen Massen für Adsorbermaterialien beschrieben, die insbesondere zur Anwendung in der Medizintechnik geeignet sind. Die Stoffzusammensetzung der keramischen Masse, welche die vorgegebenen adsorbierenden Eigenschaften zur Extraktion von Substanzen wie z. B. DNA erfüllt, besteht aus folgenden Bestandteilen: Ansatz 1:
    94% Al2O3 + SiC (1:2)
    5% Bindemittel
    1% Verarbeitungsadditive
    Ansatz 2:
    91% Al2O3 + SiC (1:2)
    8% Bindemittel
    1% Verarbeitungsadditive
  • In einem Planetenrührwerk wurde ein homogener Versatz hergestellt und durch intensives Rühren eine gute Verteilung der Einzelkomponenten bewirkt. Diese Masse wurde gleichmäßig in eine zylindrische Form geschüttet und 5 min bei Raumtemperatur und Zwischenentlüftung und 30 bar zu einem zylindrischen Körper mit den Abmessungen von ⌀ = 3 mm, h = 8 mm verpreßt. Danach wurde eine Härtung des Grünlings bei 100°C über den Zeitraum von 1 h durchgeführt. Der so erhaltene Prüfkörper wurde mit Aceton gereinigt und in Standardprozessen für die Real-Time-PCR.Messung vorbereitet. Zur Referenz diente das Standardmaterial Silicagel in poröser Form.
  • Das Ergebnis dieser Untersuchungen ist in der Grafik der 4 graphisch dargestellt.
  • Wie aus der Figur erkennbar, zeigen die erzielten Messwerte eine deutliche Anlagerung und Extraktion von DNA in Abhängigkeit von der Bindemittelkonzentration. Somit ist der bislang bekannte Adsorptionseffekt von Keramiken nicht mit den durch den Einsatz des Bindemittels erreichten Adsorptionsvorgängen identisch. Vielmehr wird dieser verstärkt und kann mittels Veränderung des prozentualen Bindemittelanteils gesteuert eingesetzt werden. Damit wird belegt, dass die keramische Masse zur Anwendung für Adsorptionsprozesse (DNA, RNA u. a.) vorteilhaft geeignet ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3702935 C3 [0002]
    • EP 1428852 A1 [0002]
    • DE 102009006699 A1 [0003]
    • DE 102008063442 B4 [0009]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • 1907/2006/EG, Artikel 31 (überarbeitet 25.10.2010) [0002]
    • 91/155/EWG – 2001/58/EG (überarbeitet 2006) [0003]
    • Datenblatt (Version 011) der Fa. August Hedinger GmbH&Co.KG, Stuttgart [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung von keramischen Werkstoffen durch Verbindung der Grundstoffe in Gestalt von Keramiken und Gesteine mit anorganischen Füllstoffen mittels eines Bindemittels, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel biogene Polymerwerkstoffe eingesetzt werden, die aus epoxidierten Triglycerid, aus Masseanteilen von als Härter und/oder Vernetzer dienenden Polycarbonsäuren und aus Masseanteilen einer als Katalysator dienenden Ascorbinsäure hergestellt werden.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von keramischen Massen für feuerfeste Baugruppen a) zu den Mengenbestandteilen von 60–92% feuerfesten Materials und einem Mengenbestandteil von 5–17% Graphit ein Mengenbestandteil von 3–20% des biogenen Polymerwerkstoffs, sowie 0–3% Additive hinzugefügt und verrührt wird, b) danach die Masse bei Raumtemperatur bei mehrmaligem Entlüften bei einem Druck von 150 MPa verdichtet, c) anschließend eine Härtung bei 100–150°C durchgeführt und d) eine nachfolgende Verkokung bei einer Aufheizung auf 1000°C vorgenommen wird.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von keramischen Massen für abrasiv wirkenden Werkzeugen a) zu den Mengenbestandteilen von 40–60% Schleifkörnung und einem [Mengenbestandteil von 16–50% Kryolith, Füllstoffe, Additive ein Mengenbestandteil von 10–24% des biogenen Polymerwerkstoffs hinzugefügt und verrührt wird, b) danach die Masse in eine Pressform eingeführt und bei 250–350 bar zu einem grünfesten Körper geformt wird und c) anschließend der Grünling bei 90–120°C ausgehärtet wird.
  4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von keramischen Massen für Dielektrika a) zu den Mengenbestandteilen von 70–90% Al2O3, SiC, MgO, Sande, sowie Mischungen aus diesen und einem Mengenbestandteil von 0–5% Additive ein Mengenbestandteil von 10–25% des biogenen Polymerwerkstoffs hinzugefügt und verrührt wird, b) danach die Masse bei Raumtemperatur unter einem Pressdruck von 400–700 bar gepresst wird und c) anschließend eine Härtung des Grünlings bei 90–120°C erfolgt.
  5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von keramischen Massen für Adsorbermaterialien a) zu den Mengenbestandteilen von 90–95% Al2O3 + SiC (1:2) und einem Mengenbestandteil von 1–2% Verarbeitungsadditive ein Mengenbestandteil von 4–8% des biogenen Polymerwerkstoffs hinzugefügt und verrührt wird, b) danach die Masse bei Raumtemperatur und mehrmaligen Entlüftungen unter einem Pressdruck von 30 bar gepresst und c) anschließend eine Härtung des Grünlings bei 90–120°C erfolgt.
  6. Stoffzusammensetzung zur Herstellung von keramischen Werkstoffen mit Grundstoffen in Gestalt von Keramiken, Gesteinen und anorganischen Füllstoffen unter Hinzufügung von Bindemittein, dadurch gekennzeichnet, dass den Grundstoffen ein aus epoxidierten Triglycerid, aus Masseanteilen von als Härter und/oder Vernetzer dienenden Polycarbonsäuren und aus Masseanteilen einer als Katalysator dienenden Ascorbinsäure hergestellter biogener Polymerwerkstoff als Bindemittel zugefügt wird.
  7. Stoffzusammensetzung zur Herstellung von keramischen Massen für feuerfeste Baugruppen nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, zu den Mengenbestandteilen von 60–92% feuerfesten Materials und einem Mengenbestandteil von 5–17% Graphit ein Mengenbestandteil von 3–20% des biogenen Polymerwerkstoffs, sowie 0–3% Additive hinzugefügt wird.
  8. Stoffzusammensetzung zur Herstellung von keramischen Massen für abrasiv wirkende Werkzeuge nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Mengenbestandteilen von 40–60% Schleifkörnung und einem Mengenbestandteil von 16–50% Kryolith, Füllstoffe, Additive ein Mengenbestandteil von 10–24% des biogenen Polymerwerkstoffs hinzugefügt wird.
  9. Stoffzusammensetzung zur Herstellung von keramischen Massen für Dielektrika nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Mengenbestandteilen von 70–90% Al2O3, SiC, MgO, Sande, sowie Mischungen aus diesen und einem Mengenbestandteil von 0–5% Additive ein Mengenbestandteil von 10–25% des biogenen Polymerwerkstoffs hinzugefügt wird.
  10. Stoffzusammensetzung zur Herstellung von keramischen Massen für Adsorbermaterialien nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Mengenbestandteilen von 90–95% Al2O3 + SiC (1:2) und einem Mengenbestandteil von 1–2% Verarbeitungsadditive ein Mengenbestandteil von 4–8% des biogenen Polymerwerkstoffs hinzugefügt wird.
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Non-Patent Citations (3)

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1907/2006/EG, Artikel 31 (überarbeitet 25.10.2010)
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