Anwendungsmöglichkeiten überkritischer Fluide zur Entfernung organischer Prozesshilfsmittel aus keramischen Grünkörpern

Abstract

Unter Verwendung eines paraffinbasierten Modellbindersystems wurden über Spritzgießen Formkörper aus Al2O3 hergestellt. Zunächst wurden die optimalen Extraktionsbedingungen für den reinen Modellbinder ermittelt. Es ergab sich die typische parabolische Abhängigkeit der Löslichkeit von der CO2-Dichte, wobei am Scheitelpunkt der Parabel die optimalen Extraktionsbedingungen vorliegen. Für das hier verwendete System ergab sich für diesen Punkt eine CO2-Dichte von 0,55 g cm-³. Diese Ergebnisse wurden auf spritzgegossene Al2O3-Probestäbchen (Dicke: 10 mm, Feststoffanteil: 60 Vol.-%) übertragen. Der extrahierbare Anteil dieses Binders (14 Gew.-%) konnte innerhalb von 6 Stunden nahezu vollständig entfernt werden. Die Enbinderungsrate erreichte Werte bis zu 0,75 mm h-1, die jedoch wegen der gefundenen t 0,5-Abhängigkeit für das Eindringen der Entbinderungsfront mit zunehmender Bauteildicke abnimmt. Die Vorteile des geschilderten Verfahrens bestehen in der Rückgewinnung der Binder und ihrer Wiedereinsetzbarkeit im Prozeßkreislauf. Die Nachteile, die bei einer konventionellen thermischen Entbinderung auftreten (Zeitdauer, Fehleranfälligkeit) können stark reduziert oder völlig vermieden werden. Die Extraktion mit überkritischen CO2 stellt somit ein unkonventionelles Verfahren zum Entbindern spritzgegossener keramischer Formteile dar.