專利名稱：成型陶瓷放電容器和除去模芯的裝置、方法和芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如用于金屬鹵化物燈電弧放電容器的陶瓷容器的制備。如圖1所示，用于金屬鹵化物燈的陶瓷容器10具有中空的中間部分12，并具有從中間部分延伸的兩個(gè)中空毛細(xì)管14。在電弧放電容器中，中空的中間部分12是電弧放電室，毛細(xì)管14密封地接受延伸到電弧放電室的電極。在燈中，容器10由透明或半透明的陶瓷材料如氧化鋁或氧氮化鋁制成。
背景技術(shù)：
成型這種容器的普通方法是由幾個(gè)單獨(dú)部分形成該容器。例如，在需要多次燒結(jié)的過(guò)程中，通過(guò)3到5個(gè)單獨(dú)陶瓷件的組裝，可將圓柱中心部分與兩個(gè)毛細(xì)管的端部分連接。
在燈中，容器形狀是燈性能中的因素。一種改進(jìn)是具有橢圓形狀的“凸出”設(shè)計(jì)，例如由短的圓柱部分分開(kāi)的兩個(gè)半球。上述的普通方法不適合于制備這種容器形狀。凸出容器由兩件套的注入成型過(guò)程制備，在該過(guò)程中兩半部分分別模制，然后焊接在一起，例如，如Zaslavsky等人的美國(guó)專利No.6,620,272。雖然通常由這種方法生產(chǎn)的容器是可接受的，但它們具有如圖1所示的可見(jiàn)的中心接縫5。
成型整體容器的另一個(gè)已知的方法是使用熱塑性材料的芯的凝膠鑄造方法，該芯通過(guò)熔融除去。在這種方法中，將液體懸浮液加入到外模和模芯間的空間。液體懸浮液包括懸浮在含有交聯(lián)化學(xué)試劑的液體介質(zhì)中的陶瓷粉末。在注模前將活化劑或催化劑加入到液體懸浮液中以引發(fā)交聯(lián)過(guò)程，并且懸浮液在交聯(lián)的完成中固化。從外模中移走成形的容器，然后加熱以熔融模芯并通過(guò)在容器壁上的開(kāi)口排出容器。
這種方法的問(wèn)題是交聯(lián)形成容器所需要的滯留時(shí)間根據(jù)材料的選擇從幾分鐘到幾小時(shí)變化。較長(zhǎng)的滯留時(shí)間對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)需要更多的模具和更多空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足。
為此，本發(fā)明提供新的成型單件中空陶瓷容器的方法，用于成型容器的模制的芯和裝置，和用于從模制的容器中除去芯的裝置，其中用于限定容器中空室的模制芯是壓制的、水溶性粉末，由水沖洗出容器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供新的成型陶瓷容器的方法包括壓制水溶性粉末；在模具中懸掛壓制粉末的模型；向模具中注入陶瓷成型混合物形成放電容器；并通過(guò)用水沖洗容器溶解壓制粉末模型的步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供用于成型具有放電室和兩個(gè)毛細(xì)管的電弧放電容器的新的芯，其中芯包括具有放電室形狀的水溶性粉末的模制芯，和從模制芯延伸的兩個(gè)毛細(xì)管形成用針。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供新的用于成型陶瓷容器的裝置，包括含有壓制粉末模型的外模。
考慮以下附圖和優(yōu)選實(shí)施方案的描述，本發(fā)明的這些和其它的目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本發(fā)明領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)陶瓷容器的剖面圖。
圖2是本發(fā)明優(yōu)選模制芯的剖面圖。
圖3是模制陶瓷容器的剖面圖，說(shuō)明使用本發(fā)明模制芯用于成型容器的另一方法和裝置。
圖4是提供用于溶解本發(fā)明模制芯的水的蓄水池的圖示。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖2和3，本發(fā)明包括新的成型具有中空室22的陶瓷容器20的方法、用于制造容器20的模制芯24，和用于成型容器20的裝置(如圖3所示)。用于限定容器20的中空室22的模制芯24是壓制的、水溶性粉末，由水沖洗出容器。通常，適合于本發(fā)明的粉末包括那些水溶性的、在高于形成容器的注入的陶瓷成型混合物的溫度下是熔融的、并且在注入成型過(guò)程中保持它們形狀的粉末。更具體的，壓制的粉末的熔點(diǎn)應(yīng)高于作為陶瓷成型混合物主要成分的聚合物和/或蠟的熔點(diǎn)以避免在容器成型過(guò)程中熔化模制芯24的表面。
典型的陶瓷成型混合物包括混合有蠟粘結(jié)劑或其它熱塑性材料的氧化鋁粉末。在陶瓷成型混合物中的組分，特別是有機(jī)物，不應(yīng)該溶解模制芯或引起模制芯表面的凹痕或粗糙。另外，模制芯應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度以承受注入成型過(guò)程的壓力以避免破碎、腐蝕和破裂。形成模制芯24的可除去的水溶性粉末理想的是低成本的，因?yàn)榉勰﹥?yōu)選使用一次并且容易成型為理想的具有適當(dāng)?shù)谋砻婀鉂嵍?最小限度的接縫或毛邊)的芯幾何形狀。合適的粉末包括淀粉、蔗糖、乳糖、果糖、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖結(jié)合劑和聚乙二醇蠟粉末。
一旦壓制成限定容器中空室的形狀，水溶性粉末可具有1.2到1.6gm/cc的密度和1到6N/mm2的徑向抗壓強(qiáng)度。這些值由直徑約13mm、高約5到6mm的測(cè)試片在5000磅負(fù)荷下壓制測(cè)得。在這些密度和強(qiáng)度范圍之外的值也是可以接受的，只要壓制的粉末在使用中保持它的形狀并且可用水溶解。市售粉末的顆粒尺寸通常是可接受的(典型的中值粒徑小于幾百微米)，例如，在制藥產(chǎn)品中使用的市售的賦形劑。
水溶性的、在高于注入陶瓷成型混合物溫度下是熔化的、在使用過(guò)程中保持其形狀的適合的市售粉末的例子包括PharmaTMDC 93000直接可壓縮的淀粉、SorbogemTM山梨糖醇、SorbidexTM山梨糖醇、CarbowaxTM8000聚乙二醇蠟粉末、EmdexTM葡萄糖結(jié)合劑、DiPacTM糖、SugarTabTM糖、MannogemTM甘露醇和DCLTM11或15乳糖。
可將潤(rùn)滑劑或脫模劑加入到粉末中或壓制模具表面的芯中，以提高壓實(shí)性并且從模具中脫模。當(dāng)形成電弧放電容器時(shí)，在一些制藥片劑壓制(0.25到1.0重量％)中使用的硬脂酸鎂適合于本發(fā)明。硬脂酸和其它相似的潤(rùn)滑劑也是可接受的。一些例如山梨糖醇、聚乙二醇和淀粉的材料，在沒(méi)有添加劑時(shí)也很好脫模，然而其它例如甘露醇、葡萄糖結(jié)合劑和糖，當(dāng)通過(guò)浸漬在硬脂酸的甲醇飽和溶液中，在工具上涂覆硬脂酸脫模劑層時(shí)，更好脫模。
當(dāng)選擇使用的產(chǎn)品時(shí)，溶解形成模制芯24的壓制粉末的模型所需要的時(shí)間是要考慮的因素。較長(zhǎng)的溶解時(shí)間意味著需要更多的芯的溶解位置(dissolving station)和每個(gè)單元更長(zhǎng)的制備時(shí)間。例如，測(cè)試表明，當(dāng)粉末是SorbogemTM山梨糖醇、SorbidexTM山梨糖醇或EmdexTM葡萄糖結(jié)合劑時(shí)，用于150瓦特的電弧放電容器的壓制粉末的模制芯在少于10分鐘內(nèi)溶解，而由CarbowaxTM8000聚乙二醇蠟粉末制得的模制芯需約25分鐘溶解。
另一個(gè)考慮因素是溶解的模制芯是否會(huì)在容器內(nèi)表面留下污染殘余物或以其它方式污染容器的陶瓷。在電弧放電容器中，在電弧放電室內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)是重要的，污染物的引入可改變管中發(fā)出光的性質(zhì)。污染物通過(guò)在燒結(jié)容器時(shí)摻雜到陶瓷中也可影響陶瓷的性能，例如強(qiáng)度或半透明度。例如，當(dāng)硬脂酸鎂作為潤(rùn)滑劑時(shí)在容器內(nèi)表面殘留少量的鎂。然而，在多晶氧化鋁放電容器中，鎂是常用的摻雜物，這不會(huì)構(gòu)成這種容器的污染物。硬脂酸潤(rùn)滑劑不會(huì)留下無(wú)機(jī)殘余物。
在溶解中膨脹(例如那些快速溶解的粉末)或釋放氣體(例如釋放CO2的抗酸的粉末)的粉末應(yīng)避免，因?yàn)檫@些粉末會(huì)損害模制容器，或在后者的情況下，在試圖溶解模制芯時(shí)限制流入容器的水流。
再次參考附圖2和3，用于成型陶瓷容器20的方法和裝置包括步驟將水溶性粉末壓制成容器放電室的形狀；在外模26中懸掛壓制粉末的模型(模制芯24)；向外模26中注入陶瓷成型混合物28形成放電容器20；和優(yōu)選通過(guò)用水沖洗容器20來(lái)溶解壓制粉末模型(模制芯24)。如圖2所示，模制芯24優(yōu)選具有貫穿的孔32以促進(jìn)壓制粉末的溶解。可以在模制芯壓制中通過(guò)使用調(diào)整壓力工具或模具來(lái)形成孔32，或可通過(guò)鉆孔后形成孔。
如圖3所示，該方法也可包括步驟在形成模制芯24的壓制粉末模型中插入針30以方便將模制芯24懸掛在外模26中。針30也可用于限定從容器延伸的毛細(xì)管(如圖1中毛細(xì)管14)的內(nèi)徑?？稍谀Ｖ菩?4相對(duì)兩側(cè)用于兩個(gè)針的凹槽內(nèi)設(shè)置針30?？?2的兩端可形成用于接受針30的凹槽。
外模26是分開(kāi)的用具，具有上面33和下面35部件的主體，允許移走模制容器。分模線的定位并不關(guān)鍵。例如，成型用具分模線能沿著容器的長(zhǎng)度方向或環(huán)繞主體最大直徑定位。當(dāng)使用針30形成毛細(xì)管時(shí)，在針抽出過(guò)程中通過(guò)在用于支撐毛細(xì)管端的模具中加入脫模板36可方便針30從毛細(xì)管的移走。在針抽出過(guò)程中脫模板釋放毛細(xì)管張力以避免在與容器主體連接處折斷毛細(xì)管。針30可安裝在回縮板38上以方便成型后的針的抽出。陶瓷成型混合物通過(guò)墊板25上的口31注入模具。
在形成模制容器后，壓制粉末的模型可通過(guò)移走針30；然后通過(guò)孔32沖洗水來(lái)溶解壓制的粉末的模型。貫穿壓制粉末模型的孔32通過(guò)促進(jìn)水的沖洗提高了粉末的溶解速度?？椎闹睆讲皇顷P(guān)鍵，但理想的是足夠大到允許水流過(guò)，并且理想的是小于或等于針的直徑(已經(jīng)發(fā)現(xiàn)0.028英寸直徑的孔是適合的)。
如圖4所示，在優(yōu)選的方法中，在水溶解模制芯24的步驟可以通過(guò)將仍然含有模制芯24的模制容器20(剖面圖中所示的最左邊容器)浸入到蓄水池40中來(lái)完成，蓄水池40在低于水52的水平面的蓄水池40下面部分具有開(kāi)口46。在這個(gè)實(shí)施方案中，模制容器由插入開(kāi)口46的第一毛細(xì)管14a定位，并與蓄水池40外部聯(lián)系。蓄水池40中的水進(jìn)入浸沒(méi)在蓄水池水中的第二毛細(xì)管14b以至于水流經(jīng)模制芯24的孔32，并攜帶溶解的粉末從第一毛細(xì)管14a排出到容器50，如圖4箭頭所示?？稍陂_(kāi)口46處設(shè)置密封件44，例如O型或其它墊圈類型，以密封模制容器20。蓄水池40還可接受多個(gè)容器20。
每個(gè)容器適合的水流速度是約每分鐘1升。水可再返回蓄水池進(jìn)行再循環(huán)直到對(duì)溶解的粉末飽和?？梢约訜崴蕴岣叻勰┤コ俣?，盡管高溫(例如高于40℃)可對(duì)模制容器有不利影響。為了提高通過(guò)模制容器20的水流，容器50可與蓄水池40成對(duì)使用并與真空源44連接，從而對(duì)第一毛細(xì)管14a抽真空。
可使用其它的溶解和沖洗粉末的方法，例如容器的靜態(tài)浸沒(méi)或重復(fù)的浸漬，但發(fā)現(xiàn)這些方法并沒(méi)有上述使用蓄水池通過(guò)模制芯中的孔沖水的方法有效。
在從容器中去除模制芯后，容器的進(jìn)一步處理可以是常規(guī)的。例如，與其它陶瓷容器使用的相似的去粘結(jié)劑、預(yù)燒和最終燒結(jié)步驟。除非有相反的說(shuō)明，本文中的陶瓷放電容器指的是未處理狀態(tài)也就是在粘結(jié)和燒結(jié)前的模制陶瓷容器，。
盡管在前面說(shuō)明書(shū)和附圖中已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施方案，但應(yīng)該理解為根據(jù)說(shuō)明書(shū)和附圖，本發(fā)明由以下權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.一種成型陶瓷容器的方法，包括步驟(a)將水溶性粉末壓制成容器的室的形狀；(b))在外模中懸掛壓制粉末的模型；(c)向外模中注入陶瓷成型混合物以成型容器；和(d)通過(guò)用水沖洗模制容器來(lái)溶解壓制粉末的模型。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)還包括形成完全貫穿壓制粉末模型的孔，和溶解步驟(d)包括通過(guò)該孔沖水以溶解壓制粉末的模型。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中溶解步驟(d)還包括在蓄水池中浸沒(méi)模制容器的步驟，通過(guò)孔的與蓄水池外聯(lián)系的第一端，使蓄水池中水進(jìn)入浸沒(méi)在蓄水池水中的孔的第二端以至水從孔第二端流入并攜帶溶解的粉末從第一端排出。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中水溶性粉末選自淀粉、蔗糖、乳糖、果糖、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖結(jié)合劑和聚乙二醇蠟。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中壓制粉末模型具有1.2到1.6gm/cc的密度。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中壓制粉末模型具有1到6N/mm2的徑向抗壓強(qiáng)度。
7.一種成型陶瓷電弧放電容器的方法，包括步驟(a)通過(guò)將水溶性粉末壓制成容器電弧放電室的形狀來(lái)形成模制芯；(b)在外模中懸掛模制芯和兩個(gè)毛細(xì)管形成用針；(c)通過(guò)向外模中注入陶瓷成型混合物以形成室和兩個(gè)毛細(xì)管；(d)從毛細(xì)管中取出針；和(e)通過(guò)用水沖洗模制容器來(lái)溶解模制芯。
8.如權(quán)利要求7的方法，其中模制芯具有貫穿的孔，并且毛細(xì)管形成用針各自插入孔的一端，和溶解步驟(e)包括通過(guò)孔沖水以溶解模制芯。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中溶解步驟(e)還包括在蓄水池中浸沒(méi)容器的步驟，該容器具有從蓄水池下面部分開(kāi)口延伸的第一毛細(xì)管，并使蓄水池中水進(jìn)入浸沒(méi)在蓄水池水中的第二毛細(xì)管以至水從孔第二毛細(xì)管流入并攜帶溶解的模制芯從第一毛細(xì)管排出。
10.如權(quán)利要求7的方法，其中水溶性粉末選自淀粉、蔗糖、乳糖、果糖、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖結(jié)合劑和聚乙二醇蠟。
11.如權(quán)利要求9的方法，其中溶解步驟(e)還包括對(duì)第一毛細(xì)管應(yīng)用真空源。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中水溶性粉末選自淀粉、蔗糖、乳糖、果糖、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖結(jié)合劑、和聚乙二醇蠟。
13.一種用于成型具有放電室的陶瓷放電容器的芯，芯包括壓制的模制芯、水溶性粉末，所述的模制芯具有放電室的形狀。
14.如權(quán)利要求13的芯，還包括兩個(gè)從模制芯延伸的的毛細(xì)管形成用針。
15.如權(quán)利要求13的芯，其中所述水溶性粉末選自淀粉、蔗糖、乳糖、果糖、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖結(jié)合劑和聚乙二醇蠟。
16.如權(quán)利要求13的芯，其中所述的模制芯具有1.2到1.6gm/cc的密度。
17.如權(quán)利要求13的芯，其中所述的模制芯具有1到6N/mm2的徑向抗壓強(qiáng)度。
18.如權(quán)利要求13的芯，其中模制的芯具有貫穿的孔。
19.如權(quán)利要求18的芯，還包括兩個(gè)從模制芯延伸的毛細(xì)管形成用針。
20.一種用于從具有兩個(gè)毛細(xì)管的模制陶瓷放電容器中除去具有貫穿孔的水溶性芯的裝置，裝置包括在下面部分具有開(kāi)口的蓄水池、適合接收第一毛細(xì)管的開(kāi)口和在蓄水池中足以浸沒(méi)第二毛細(xì)管并使水流經(jīng)該孔并溶解水溶性芯的水。
21.如權(quán)利要求20的裝置，其中容器與蓄水池下面部分成對(duì)使用，和真空源與容器連接。
22.如權(quán)利要求21的裝置，其中開(kāi)口具有用于密封模制容器的密封件。
23.如權(quán)利要求20的裝置，其中蓄水池具有多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口適合接收模制容器的第一毛細(xì)管。
全文摘要
成型陶瓷容器的方法，包括壓制水溶性粉末、在模中懸掛壓制粉末的模型、向模中注入陶瓷成型混合物、和通過(guò)用水沖洗模制容器來(lái)溶解壓制的粉末。用于制備具有放電室和兩個(gè)毛細(xì)管的電弧放電容器的芯包括具有放電室形狀的水溶性粉末、和優(yōu)選兩個(gè)從模制芯延伸的毛細(xì)管形成用針。用于除去模制芯的裝置包括優(yōu)選通過(guò)容器沖水和溶解模制芯的蓄水池。
文檔編號(hào)B28B7/28GK1846959SQ20061007937
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者J·V·利馬, J·T·奈爾, V·E·佩雷茨 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司