专利名称：成型陶瓷放电容器和除去模芯的装置、方法和芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如用于金属卤化物灯电弧放电容器的陶瓷容器的制备。如图1所示，用于金属卤化物灯的陶瓷容器10具有中空的中间部分12，并具有从中间部分延伸的两个中空毛细管14。在电弧放电容器中，中空的中间部分12是电弧放电室，毛细管14密封地接受延伸到电弧放电室的电极。在灯中，容器10由透明或半透明的陶瓷材料如氧化铝或氧氮化铝制成。
背景技术：
成型这种容器的普通方法是由几个单独部分形成该容器。例如，在需要多次烧结的过程中，通过3到5个单独陶瓷件的组装，可将圆柱中心部分与两个毛细管的端部分连接。
在灯中，容器形状是灯性能中的因素。一种改进是具有椭圆形状的“凸出”设计，例如由短的圆柱部分分开的两个半球。上述的普通方法不适合于制备这种容器形状。凸出容器由两件套的注入成型过程制备，在该过程中两半部分分别模制，然后焊接在一起，例如，如Zaslavsky等人的美国专利No.6,620,272。虽然通常由这种方法生产的容器是可接受的，但它们具有如图1所示的可见的中心接缝5。
成型整体容器的另一个已知的方法是使用热塑性材料的芯的凝胶铸造方法，该芯通过熔融除去。在这种方法中，将液体悬浮液加入到外模和模芯间的空间。液体悬浮液包括悬浮在含有交联化学试剂的液体介质中的陶瓷粉末。在注模前将活化剂或催化剂加入到液体悬浮液中以引发交联过程，并且悬浮液在交联的完成中固化。从外模中移走成形的容器，然后加热以熔融模芯并通过在容器壁上的开口排出容器。
这种方法的问题是交联形成容器所需要的滞留时间根据材料的选择从几分钟到几小时变化。较长的滞留时间对于大规模生产需要更多的模具和更多空间。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足。
为此，本发明提供新的成型单件中空陶瓷容器的方法，用于成型容器的模制的芯和装置，和用于从模制的容器中除去芯的装置，其中用于限定容器中空室的模制芯是压制的、水溶性粉末，由水冲洗出容器。
本发明的另一个目的在于提供新的成型陶瓷容器的方法包括压制水溶性粉末；在模具中悬挂压制粉末的模型；向模具中注入陶瓷成型混合物形成放电容器；并通过用水冲洗容器溶解压制粉末模型的步骤。
本发明的另一个目的在于提供用于成型具有放电室和两个毛细管的电弧放电容器的新的芯，其中芯包括具有放电室形状的水溶性粉末的模制芯，和从模制芯延伸的两个毛细管形成用针。
本发明的另一个目的在于提供新的用于成型陶瓷容器的装置，包括含有压制粉末模型的外模。
考虑以下附图和优选实施方案的描述，本发明的这些和其它的目的和优点对本发明领域的技术人员是显而易见的。
图1是现有技术陶瓷容器的剖面图。
图2是本发明优选模制芯的剖面图。
图3是模制陶瓷容器的剖面图，说明使用本发明模制芯用于成型容器的另一方法和装置。
图4是提供用于溶解本发明模制芯的水的蓄水池的图示。
具体实施例方式
现在参考附图2和3，本发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的装置(如图3所示)。用于限定容器20的中空室22的模制芯24是压制的、水溶性粉末，由水冲洗出容器。通常，适合于本发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温度下是熔融的、并且在注入成型过程中保持它们形状的粉末。更具体的，压制的粉末的熔点应高于作为陶瓷成型混合物主要成分的聚合物和/或蜡的熔点以避免在容器成型过程中熔化模制芯24的表面。
典型的陶瓷成型混合物包括混合有蜡粘结剂或其它热塑性材料的氧化铝粉末。在陶瓷成型混合物中的组分，特别是有机物，不应该溶解模制芯或引起模制芯表面的凹痕或粗糙。另外，模制芯应具有足够的强度以承受注入成型过程的压力以避免破碎、腐蚀和破裂。形成模制芯24的可除去的水溶性粉末理想的是低成本的，因为粉末优选使用一次并且容易成型为理想的具有适当的表面光洁度(最小限度的接缝或毛边)的芯几何形状。合适的粉末包括淀粉、蔗糖、乳糖、果糖、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖结合剂和聚乙二醇蜡粉末。
一旦压制成限定容器中空室的形状，水溶性粉末可具有1.2到1.6gm/cc的密度和1到6N/mm2的径向抗压强度。这些值由直径约13mm、高约5到6mm的测试片在5000磅负荷下压制测得。在这些密度和强度范围之外的值也是可以接受的，只要压制的粉末在使用中保持它的形状并且可用水溶解。市售粉末的颗粒尺寸通常是可接受的(典型的中值粒径小于几百微米)，例如，在制药产品中使用的市售的赋形剂。
水溶性的、在高于注入陶瓷成型混合物温度下是熔化的、在使用过程中保持其形状的适合的市售粉末的例子包括PharmaTMDC 93000直接可压缩的淀粉、SorbogemTM山梨糖醇、SorbidexTM山梨糖醇、CarbowaxTM8000聚乙二醇蜡粉末、EmdexTM葡萄糖结合剂、DiPacTM糖、SugarTabTM糖、MannogemTM甘露醇和DCLTM11或15乳糖。
可将润滑剂或脱模剂加入到粉末中或压制模具表面的芯中，以提高压实性并且从模具中脱模。当形成电弧放电容器时，在一些制药片剂压制(0.25到1.0重量％)中使用的硬脂酸镁适合于本发明。硬脂酸和其它相似的润滑剂也是可接受的。一些例如山梨糖醇、聚乙二醇和淀粉的材料，在没有添加剂时也很好脱模，然而其它例如甘露醇、葡萄糖结合剂和糖，当通过浸渍在硬脂酸的甲醇饱和溶液中，在工具上涂覆硬脂酸脱模剂层时，更好脱模。
当选择使用的产品时，溶解形成模制芯24的压制粉末的模型所需要的时间是要考虑的因素。较长的溶解时间意味着需要更多的芯的溶解位置(dissolving station)和每个单元更长的制备时间。例如，测试表明，当粉末是SorbogemTM山梨糖醇、SorbidexTM山梨糖醇或EmdexTM葡萄糖结合剂时，用于150瓦特的电弧放电容器的压制粉末的模制芯在少于10分钟内溶解，而由CarbowaxTM8000聚乙二醇蜡粉末制得的模制芯需约25分钟溶解。
另一个考虑因素是溶解的模制芯是否会在容器内表面留下污染残余物或以其它方式污染容器的陶瓷。在电弧放电容器中，在电弧放电室内的化学物质是重要的，污染物的引入可改变管中发出光的性质。污染物通过在烧结容器时掺杂到陶瓷中也可影响陶瓷的性能，例如强度或半透明度。例如，当硬脂酸镁作为润滑剂时在容器内表面残留少量的镁。然而，在多晶氧化铝放电容器中，镁是常用的掺杂物，这不会构成这种容器的污染物。硬脂酸润滑剂不会留下无机残余物。
在溶解中膨胀(例如那些快速溶解的粉末)或释放气体(例如释放CO2的抗酸的粉末)的粉末应避免，因为这些粉末会损害模制容器，或在后者的情况下，在试图溶解模制芯时限制流入容器的水流。
再次参考附图2和3，用于成型陶瓷容器20的方法和装置包括步骤将水溶性粉末压制成容器放电室的形状；在外模26中悬挂压制粉末的模型(模制芯24)；向外模26中注入陶瓷成型混合物28形成放电容器20；和优选通过用水冲洗容器20来溶解压制粉末模型(模制芯24)。如图2所示，模制芯24优选具有贯穿的孔32以促进压制粉末的溶解。可以在模制芯压制中通过使用调整压力工具或模具来形成孔32，或可通过钻孔后形成孔。
如图3所示，该方法也可包括步骤在形成模制芯24的压制粉末模型中插入针30以方便将模制芯24悬挂在外模26中。针30也可用于限定从容器延伸的毛细管(如图1中毛细管14)的内径。可在模制芯24相对两侧用于两个针的凹槽内设置针30。孔32的两端可形成用于接受针30的凹槽。
外模26是分开的用具，具有上面33和下面35部件的主体，允许移走模制容器。分模线的定位并不关键。例如，成型用具分模线能沿着容器的长度方向或环绕主体最大直径定位。当使用针30形成毛细管时，在针抽出过程中通过在用于支撑毛细管端的模具中加入脱模板36可方便针30从毛细管的移走。在针抽出过程中脱模板释放毛细管张力以避免在与容器主体连接处折断毛细管。针30可安装在回缩板38上以方便成型后的针的抽出。陶瓷成型混合物通过垫板25上的口31注入模具。
在形成模制容器后，压制粉末的模型可通过移走针30；然后通过孔32冲洗水来溶解压制的粉末的模型。贯穿压制粉末模型的孔32通过促进水的冲洗提高了粉末的溶解速度。孔的直径不是关键，但理想的是足够大到允许水流过，并且理想的是小于或等于针的直径(已经发现0.028英寸直径的孔是适合的)。
如图4所示，在优选的方法中，在水溶解模制芯24的步骤可以通过将仍然含有模制芯24的模制容器20(剖面图中所示的最左边容器)浸入到蓄水池40中来完成，蓄水池40在低于水52的水平面的蓄水池40下面部分具有开口46。在这个实施方案中，模制容器由插入开口46的第一毛细管14a定位，并与蓄水池40外部联系。蓄水池40中的水进入浸没在蓄水池水中的第二毛细管14b以至于水流经模制芯24的孔32，并携带溶解的粉末从第一毛细管14a排出到容器50，如图4箭头所示。可在开口46处设置密封件44，例如O型或其它垫圈类型，以密封模制容器20。蓄水池40还可接受多个容器20。
每个容器适合的水流速度是约每分钟1升。水可再返回蓄水池进行再循环直到对溶解的粉末饱和。可以加热水以提高粉末去除速度，尽管高温(例如高于40℃)可对模制容器有不利影响。为了提高通过模制容器20的水流，容器50可与蓄水池40成对使用并与真空源44连接，从而对第一毛细管14a抽真空。
可使用其它的溶解和冲洗粉末的方法，例如容器的静态浸没或重复的浸渍，但发现这些方法并没有上述使用蓄水池通过模制芯中的孔冲水的方法有效。
在从容器中去除模制芯后，容器的进一步处理可以是常规的。例如，与其它陶瓷容器使用的相似的去粘结剂、预烧和最终烧结步骤。除非有相反的说明，本文中的陶瓷放电容器指的是未处理状态也就是在粘结和烧结前的模制陶瓷容器，。
尽管在前面说明书和附图中已经描述了本发明的实施方案，但应该理解为根据说明书和附图，本发明由以下权利要求书限定。
权利要求
1.一种成型陶瓷容器的方法，包括步骤(a)将水溶性粉末压制成容器的室的形状；(b))在外模中悬挂压制粉末的模型；(c)向外模中注入陶瓷成型混合物以成型容器；和(d)通过用水冲洗模制容器来溶解压制粉末的模型。
2.如权利要求1的方法，其中步骤(a)还包括形成完全贯穿压制粉末模型的孔，和溶解步骤(d)包括通过该孔冲水以溶解压制粉末的模型。
3.如权利要求2的方法，其中溶解步骤(d)还包括在蓄水池中浸没模制容器的步骤，通过孔的与蓄水池外联系的第一端，使蓄水池中水进入浸没在蓄水池水中的孔的第二端以至水从孔第二端流入并携带溶解的粉末从第一端排出。
4.如权利要求1的方法，其中水溶性粉末选自淀粉、蔗糖、乳糖、果糖、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖结合剂和聚乙二醇蜡。
5.如权利要求1的方法，其中压制粉末模型具有1.2到1.6gm/cc的密度。
6.如权利要求1的方法，其中压制粉末模型具有1到6N/mm2的径向抗压强度。
7.一种成型陶瓷电弧放电容器的方法，包括步骤(a)通过将水溶性粉末压制成容器电弧放电室的形状来形成模制芯；(b)在外模中悬挂模制芯和两个毛细管形成用针；(c)通过向外模中注入陶瓷成型混合物以形成室和两个毛细管；(d)从毛细管中取出针；和(e)通过用水冲洗模制容器来溶解模制芯。
8.如权利要求7的方法，其中模制芯具有贯穿的孔，并且毛细管形成用针各自插入孔的一端，和溶解步骤(e)包括通过孔冲水以溶解模制芯。
9.如权利要求8的方法，其中溶解步骤(e)还包括在蓄水池中浸没容器的步骤，该容器具有从蓄水池下面部分开口延伸的第一毛细管，并使蓄水池中水进入浸没在蓄水池水中的第二毛细管以至水从孔第二毛细管流入并携带溶解的模制芯从第一毛细管排出。
10.如权利要求7的方法，其中水溶性粉末选自淀粉、蔗糖、乳糖、果糖、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖结合剂和聚乙二醇蜡。
11.如权利要求9的方法，其中溶解步骤(e)还包括对第一毛细管应用真空源。
12.如权利要求11的方法，其中水溶性粉末选自淀粉、蔗糖、乳糖、果糖、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖结合剂、和聚乙二醇蜡。
13.一种用于成型具有放电室的陶瓷放电容器的芯，芯包括压制的模制芯、水溶性粉末，所述的模制芯具有放电室的形状。
14.如权利要求13的芯，还包括两个从模制芯延伸的的毛细管形成用针。
15.如权利要求13的芯，其中所述水溶性粉末选自淀粉、蔗糖、乳糖、果糖、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖结合剂和聚乙二醇蜡。
16.如权利要求13的芯，其中所述的模制芯具有1.2到1.6gm/cc的密度。
17.如权利要求13的芯，其中所述的模制芯具有1到6N/mm2的径向抗压强度。
18.如权利要求13的芯，其中模制的芯具有贯穿的孔。
19.如权利要求18的芯，还包括两个从模制芯延伸的毛细管形成用针。
20.一种用于从具有两个毛细管的模制陶瓷放电容器中除去具有贯穿孔的水溶性芯的装置，装置包括在下面部分具有开口的蓄水池、适合接收第一毛细管的开口和在蓄水池中足以浸没第二毛细管并使水流经该孔并溶解水溶性芯的水。
21.如权利要求20的装置，其中容器与蓄水池下面部分成对使用，和真空源与容器连接。
22.如权利要求21的装置，其中开口具有用于密封模制容器的密封件。
23.如权利要求20的装置，其中蓄水池具有多个开口，每个开口适合接收模制容器的第一毛细管。
全文摘要
成型陶瓷容器的方法，包括压制水溶性粉末、在模中悬挂压制粉末的模型、向模中注入陶瓷成型混合物、和通过用水冲洗模制容器来溶解压制的粉末。用于制备具有放电室和两个毛细管的电弧放电容器的芯包括具有放电室形状的水溶性粉末、和优选两个从模制芯延伸的毛细管形成用针。用于除去模制芯的装置包括优选通过容器冲水和溶解模制芯的蓄水池。
文档编号B28B7/28GK1846959SQ20061007937
公开日2006年10月18日 申请日期2006年3月25日 优先权日2005年3月25日
发明者J·V·利马, J·T·奈尔, V·E·佩雷茨 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司