制备开孔型主体的方法以及使用该方法制备的主体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备开孔型主体的方法以及使用该方法制备的主体。在这方面，该主体可以由金属或陶瓷材料制备。打开孔为十四面体形的孔，其壁用网状板形成。其表面是打开的并形成气孔。因此存在孔规格与气孔规格之间存在不同。
【背景技术】
[0002]根据所谓的有机泡沫浸渍(Schwartzwalder)工艺用于制备金属和陶瓷的开孔型结构或主体的技术是现有技术。在这方面，开孔型聚氨酯泡沫单元优选地涂覆有金属粉末粘合剂或陶瓷粉末粘合剂悬浮液，并随后使用热处理被脱脂和烧结。在脱脂时，有机组分特别地通过热解被排出。
[0003]该技术是建立用于经济制备平面开孔型结构。
[0004]相比而言，适合于浇注的毫米范围内的小尺寸的打开结构或主体在多相催化或合成的领域是特别有利的。它们预先已经机械地或者由一股能量照射而从平面板切割出。
[0005]在这方面，尤其是针对小尺寸的主体出现了大量的努力。例如，对于分成具有IcmXlcmXlcm的尺寸的小部分的开孔型主体的制备，通过切割工艺从板状开孔型半成品得到总面积Im2的10，000个部分。它们可以由相应的烧结板例如通过锯切、线侵蚀、磨料水射流切割以及通过电子束切割或激光束切割得到。这些切割工艺产生了材料损耗并导致在切削边缘处显著的改变，这还会不利地削弱这些表面区域中的孔隙度(porosity)。该处的比表面积(specific surface)会同样地减小，这在用作催化剂或用作分离剂方面是不利的。通过机械切割工艺，开口型主体的网状板的变形出现在机械切割工艺中的切割边缘处，该变形不利地影响性能和表面几何构型。由于在分离中使用热切割工艺，因此已经烧结的材料和表面同样地由热输入而改变。
[0006]其中，假定切割宽度为0.5mm或lmm(该假定的切割宽度出现在该已知的切割中)，由此分别产生了 10%或20%的材料体积损耗。其中，板状金属海绵单元的目标海绵尺寸为0.8cmX0.8cmX0.8cm，分别产生12%或25%的材料损耗。除了直接的材料损耗，还额外有在涂覆和热处理/烧结中产生的工艺时间损耗。另外，需要相应地更多能量用于热处理/
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[0007]切割成具有IcmX IcmX Icm尺寸的10，000个主体的规格对应于200m的总切割长度。其中假定大约I欧元/m的切割成本，则在待切割的半成品中产生200欧元/m2的相应的切割成本。
[0008]这些额外的成本使得小尺寸的开孔型主体的经济制备更加困难。
[0009]另外，制备开孔型主体的特定几何构型是不可能的，或者，利用具有已知可能性付诸巨大的努力和/或投入巨额成本仅仅是可能的。这尤其涉及这种主体，在主体中形成有通道或该主体适合于形成通道。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种开孔型主体，该开孔型主体尽管为小尺寸但也可以经济上有利地制备。
[0011]根据本发明，该目的是通过具有权利要求1的特征的方法实现的。使用该方法制备的主体在权利要求8中限定。本发明有利的实施方式和进一步的改进可以使用在从属权利要求中指出的特征来实现。
[0012]根据本发明的制备的开孔型主体由金属或陶瓷材料形成。它们应当具有标示尺寸，针对该标示尺寸有不大于20mm的最大边缘长度或最大外直径，优选地不大于15mm。因此作为开孔型主体的立方体可以具有边缘长度，该边缘长度的长度为最大20mm或最大15mm0
[0013]其中，根据本发明制备的主体，总外表面具有不规则结构，和/或，然而其并非如现有技术由机械的、剥落的和/或热加工(thermal machining)得到。
[0014]根据本发明制备的主体可以优选用于散装。它们以该形式可以用于合成，或者例如作为颗粒分离器用于分离。在用于合成时，主体可以由至少一种催化活性物质、催化活性化合物和/或催化活性化学成分形成，和/或，在表面上涂覆有至少一种催化活性物质、催化活性化合物和/或催化活性化学成分。利用涂层，开孔型多孔结构的网状板的内部区域还应当尽可能完全地被涂覆。
[0015]用于费舍尔-特罗普歇(Fischer-Tropsch)合成的主体可以由铁、和/或钴、或它们的合金形成，和/或，涂覆有铁、和/或钴、或它们的合金。
[0016]对于其它的催化工艺，主体还可以由镍、铁、钴或它们的合金形成，和/或，涂覆有镍、铁、钴或它们的合金。
[0017]有利地，主体应当具有至少90%的孔隙度，和/或，最大1.5g/cm3的物理密度。
[0018]以下是主体制备中的过程，使得打开的多孔塑料的单个部分以对应于待制备的所述主体的规格的一定规格使用同时考虑到在烧结处理时的收缩，或者，在考虑到在烧结处理时的收缩的同时考虑了待制备的主体的规格和几何设计的具有预定的断点的开孔塑料单元。
[0019]具有开气孔的塑料的部分或开孔塑料单元是用悬浮液来浸润和涂覆，在所述悬浮液中除了液体、有机粘合剂之外，还包含制备所述主体的至少一种粉末材料。
[0020]继此，通过第一热处理排出有机组分。在该热处理之前，可以执行干燥，以便相应地从塑料的部分或从塑料单元得到数个压还(green compact)或一个压还。继第一热处理之后，然后执行烧结，在烧结时得到开孔型主体，其中在第一热处理和/或烧结之前分离设置有悬浮液的多孔塑料的部分，或者，其中在烧结之后，通过作用在预定断点(在烧结之后)处的力来切割由主体形成主体所用的材料制成的塑料单元得到的开孔单元，并从而得到以分离形式存在的主体。
[0021]多孔塑料的部分可以由多孔塑料主体通过切割工艺(例如，用刀片切割或用激光辐射切割)主体得到，并且单独的部分然后浸在各自的悬浮液中以实现涂覆和浸润。在这方面有利的是，将部分一起挤压，使得它们的体积减小，且在随后的再膨胀时气孔打开且规格增大，由此改善将悬浮液吸收到内部中。该过程可以被重复数次。
[0022]在使用塑料单元(该塑料单元优选为板状)时，可以同样地通过一起挤压来协助涂覆工艺。为此可以使用辊子，板状塑料单元在该辊子的缝隙之间被引导。
[0023]在塑料单元上的预限定的预定断点处，网状板应当被维持具有至少0.5mm的厚度。利用分散从而可以得到在机加工、特别是在涂覆/浸润中足够的强度。
[0024]然而，预限定的预定断点还应当具有空隙，利用该空隙可以确保在预定断点区域中的烧结在一起得以避免。为此，该缝隙应当具有至少0.5mm的宽度，优选1.5mm的宽度、从塑料单元的表面开始到多孔塑料单元的板厚度的至少25%的深度。在两个相对设置的表面的预限定的预定断点的形成方面，该深度可以分别达到之前限定的深度的一半。
[0025]塑料单元可以用在本发明中用于主体的制备，在塑料单元中预限定的预定断点已经例如通过使用相应地轮廓成型工具在该塑料单元的制备过程中形成。
[0026]然而，还存在随后在板状塑料单元中形成用于预限定的预定断点的轮廓的可能性，这是由于泡沫材料被去除或剥离。这可以通过切割、通过辐射加热或通过冲孔完成。可以使用切割、锯切、铣削、激光加工、热线使用(电阻加热线)或热压工具。例如，因此网格形、充分地热压工具可以指向塑料单元的表面，从而在预限定的预定断点待形成的区域中的塑料材料得以去除。
[0027]可以使用不同塑料的泡沫塑料单元，但优选聚氨酯。然而在这方面，泡沫塑料应当具有足够的孔隙度以及平均的气孔规格，其还允许用由该泡沫形成的塑料单元的内部中的分散来涂覆/润湿。
[0028]烧结的半成品(在烧结之后在该半成品中形成预定断点)可以通过用于分离的外力的作用转化成单个的相互完全分离的主体。利用非常好以及非常小的预定断点，重力已经足以产生拆开。在这方面，可以在边缘上推动烧结的半成品，然后自由浮动的区域得以简单地脱落(broken off)。然而，一个或多个柱塞还可以被使用，其作用在表面上并在预定断点处产生打断。一个或多个辊子的使用也是可能的，相应的半成品可以移动经过该一个或多个辊子，或者相应的半成品可以在多个辊子之间移动。为此，多个辊子可以围绕彼此未平行排列的轴旋转。由此，垂直于半成品的运动方向排列的预定断点以及以多达最大值90°角度排列的预定断点由此可以同时断掉，并且由此主体可以分离。为此，多个辊子可以形成“弧形”。
[0029]如果使用根据本发明的主体，同时使用单独地涂覆有分散的相应小规格的泡沫塑料的部分，但至少在烧结过程中，涂覆的部分还应当布置用于第一热处理，以便可以避免主体烧结在一起。然而，如果多个主体的烧结在一起不能被避免，则它们应当与彼此分离。
[0030]主体可以以不同的几何构型制备。例如，它们可以制备为圆柱的、三角的或制备为立方体或平行六面体。在使用具有预限定的预定断点的塑料单元制备时，主体可以被获得为至少接近相同的设计和尺寸的立方体或平行六面体。如果该至少接近类似的主体被要求用于特定应用，则这是我们所想要的。
[0031]主体还可以制备为环、环孔(annular ring)、正方形或多边形。例如，如果两个环孔形轮廓星形成为具有不同直径的预限定的预定断点，且在这方面，环状物(annulus)布置在具有较大直径的另一环状物的内部，则圆形的和环形的主体可以在烧结之后得到。这还应用于不同的多边形几何构型，可以制备多边形主体以及相应于该多边形主体依多边形地几何设计成不同的多边形几何构型的主体，以及不同的多边形几何构型的每一个可以呈现为围绕多边形主体的框架主体。这种不同设计的主体可以在烧结之后与切割穿过预定断点之后获得。
[0032]然后通道或形成通道的主体可以使用这种框架或环孔来提供。例如，从而环形或框形的主体可以形成一系列布置中的通道。以该形式，它们可以被布置在管的内部或相