<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von Bauelementen grosser
Abmessung durch Sintern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Bauelementen grosser Abmessung durch Sintern von vulkanischem Gesteinpulver, die ein verhältnismässig kleines Raumgewicht besitzen.
Es wurde gefunden, dass als Bauelemente grosser Abmessung gut verwendbare gesinterte Formkörper hergestellt werden können, wenn ein Ansatz aus feingemahlenem vulkanischem Gesteinpulver und beim Erhitzen SO, schwefelige Säure oder deren Mischung erzeugende Stoffe auf feuchtem Wege in üblicher Weise geformt und in wärmebeständige, vorzugsweise mit einem nicht sinternden Stoff, wie Aluminiumoxyd, bestreute Formen eingelegt wird, wobei gegebenenfalls eine Oberfläche der Form offen bleibt, worauf die Form bis zum Sintern gebrannt und schliesslich die erhaltenen Formkörper stufenweise abgekühlt werden.
Für diese Formkörper wird ein vulkanisches Gesteinpulver verwendet, dessen Korngrösse mindestens zu 500/0, vorzugsweise aber zu 70% unter 200 Jlliegt. Je feiner die Körnung ist, desto gleichmässiger wird die Struktur des hergestellten Formkörpers und das beim Erhitzen erzeugte Gas ist in feinverteilten Gasblasen in den Sinterkörper eingeschlossen. Es hat sich praktisch als sehr vorteilhaft ein Pulvergemisch erwiesen, das zu 70% aus Körnern unter 100 M, zu 25-30% aber aus Körnern zwischen 100 und 200 jn be- steht.AlsSO , schwefelige Säure oder deren Mischung erzeugende Stoffe können verschiedene industrielle Abfallstoffe oder auch Mineralien dienen.
Sehr vorteilhaft kann pyrithaltiges vulkanisches Gesteinpulver zur Anwendung gelangen, wobei das Sintern dann in oxydierender Atmosphäre durchgeführt wird. Ferner können Sulfitablauge und/oder Säureharz bzw. die wässerige Emulsion von Säureharz gebraucht werden ; in diesem Falle können dann die gaserzeugenden Stoffe auch gleichzeitig zur feuchten Herstellung der Formkörper angewendet werden.
Als vulkanisches Gesteinpulver können z. B. die folgenden Gesteine verwendet werden : Dazit, Dazittuff, Riolith, Phonolith oder Trachit. Sehr vorteilhaft ist der Gebrauch von Tuffen, z. B. Dazittuff, weil diese leicht zu feinem Pulver gemahlen werden können.
Nachstehend ist die Analyse einiger der wichtigeren vulkanischen Gesteine angeführt, die bei dem erfindungsgemässen Verfahren mit Vorteil verwendet werden können :
EMI1.1
<tb>
<tb> Dazit <SEP> Dazittuff <SEP> Riolith <SEP> Phonolith <SEP> Trachit
<tb> SiO <SEP> 62,32% <SEP> 68,81% <SEP> 73,82% <SEP> 58,97% <SEP> 55, <SEP> 05%
<tb> A10 <SEP> 16, <SEP> 62% <SEP> 14, <SEP> 61% <SEP> 12, <SEP> 63% <SEP> 20, <SEP> 18% <SEP> 16, <SEP> 32%
<tb> Fe2O3 <SEP> 1,51% <SEP> 1,36% <SEP> 1,63% <SEP> 2,18% <SEP> 4,02%
<tb> FeO <SEP> 2,06% <SEP> 1,26% <SEP> 1,75% <SEP> 1,51% <SEP> 3,46%
<tb> CaO <SEP> 4, <SEP> 62ufo <SEP> 2, <SEP> 21% <SEP> 0, <SEP> 35% <SEP> 1, <SEP> 020/0 <SEP> 6, <SEP> 48%
<tb> Na2O <SEP> 3,53% <SEP> 3,31% <SEP> 0,86% <SEP> 8,45% <SEP> 3,
88%
<tb>
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
<tb>
<tb> Dazit <SEP> Dazittuff <SEP> Riolith <SEP> Phonolith <SEP> Trachit
<tb> K20 <SEP> 1, <SEP> 70% <SEP> 4, <SEP> 61% <SEP> 7, <SEP> 35% <SEP> 4, <SEP> 28% <SEP> 4, <SEP> 55%
<tb> MgO <SEP> 2, <SEP> 30% <SEP> 0, <SEP> 74% <SEP> 0, <SEP> 36% <SEP> 0, <SEP> 12% <SEP> 2,72%
<tb> FeS <SEP> 2, <SEP> 30% <SEP> 2,. <SEP> 80% <SEP> 1, <SEP> 00%
<tb> Rest <SEP> : <SEP> Glühverlust
<tb>
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können Formkörper von 1000 bis 500 kg/m3 Raumgewicht hergestellt werden, oder aber auch Formkörper mit noch geringerem Raumgewicht, die eine genügende Festigkeit besitzen, um als Bauelemente von grossen Abmessungen verwendet werden zu können.
Diese Bauelemente von grossen Abmessungen werden so bemessen, dass sie wenigstens in zwei Dimensionen den Abmessungen einer ganzen Wand oder Teilen derselben entsprechen. So können z. B. Bauelemente von 3 x 4 x 0,30 m hergestellt werden. Man kann aber auch kleinere Bauelemente - mit normierten Abmessungen-herstellen.
Diese Formstücke werden zweckmässig in noch plastisch feuchtem Zustand in Schamotteformen eingelegt und gesintert, wobei eine Oberfläche des Formkörpers offen ist. Das Ausbrennen (Sintern) wird dann so ausgeführt, dass die freie Oberfläche des in der Form befindlichen Formkörpers bis zur Entstehung einer zusammenhängenden Emailschicht erhitzt wird. Der von der Form begrenzte Teil des Formkörpers sintert weniger stark, als seine der Feuerung ausgesetzte freie Oberfläche. Die emaillierte Seite der Bauelemente kann als äussere Wandfläche von Gebäuden dienen und bedarf keines Verputzes ; eine solche Wand widersteht sehr gut der Witterung. Auch auf die innere Seite der erfindungsgemässen Bauelemente muss zumeist kein Verputz aufgetragen werden. sondern sie kann unmittelbar angestrichen werden.
Die Korngrösse der verschiedenen vulkanischen Gesteinpulver, die Menge der gaserzeugenden Materialien, ferner die Temperatur und Zeitdauer des Sinterns wird auf Grund von Vorversuchen so gewählt, dass das erwünschte Raumgewicht und die entsprechende Festigkeit der gebrannten Bauelemente erreicht werden können. So erfolgt z. B. das Sintern im Falle von einem Material geringerer Korngrösse bei niedrigeren Temperaturen. Die Gasbildung und somit die Struktur mit geschlossenen Blasen (Poren) entstehen schneller, als in einem Grundstoff mit gröberen Körnern. Bauelemente von höherer Festigkeit können erzeugt werden, wenn ausser überwiegend feineren Körnern, z. B. zu 70% unter 100/l, eine gewisse Menge gröberer Körner, z. B. zu 25 - 300/0 zwischen 100 und 200 Il, anwesend sind.
Zwecks Herabsetzung der Sintertemperatur können dem vulkanischen Gesteinpulver gegebenenfalls zusätzlich Alkaliverbindungen zugesetzt werden.
Zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens dienen die nachstehenden Beispiele : Beispiel l : 100 kg Dazittuff - Mahlgut mit der oben angegebenen Zusammensetzung, dessen Korngrösse unter 200 p liegt und in dem die Menge der Körner unter 100 tu 70% beträgt, wird mit 40 l Sulfitablauge zu einer plastischen Masse verarbeitet. Dieses Material wird dann in eine Schamotteschablone von 1 x 1,5 x 0,20 m Abmessungen eingelegt und geglättet. Die Schamottewände werden vorher mit alu- miniumoxydhydrathaltigen Dextrinklebemitteln ausgekleidet. Das in die Form eingelegte Material wird in feuchtem Zustand in einen Tunnelofen geschoben und in dem Ofen während 5 h bis auf 12500C erhitzt.
Auf dieser Temperatur wird es 5 h lang gehalten und schliesslich während 10 h langsam abgekühlt. Auf der freien Oberfläche des so erzeugten Bauelementes bildet sich eineEmailleschicht von grün-grauer
EMI2.2
nicht grösser als 2 mm. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist 4 X 10'.
Falls man eine von der beim Ausbrennen (Sintern) entstehenden grün-grauen Farbe abweichende Farbe erzielen will, so soll vor dem Ausbrennen ein Farbstoff (ein färbendes Metalloxyd), z. B. Kobaltoxyd, aufgetragen werden, wobei dann beim Ausbrennen auf niedrigeren Temperaturen ein blaues Email erhalten werden kann. Bei höheren Temperaturen erzeugt das Kobaltoxyd eine schwarze Farbe. Mit entsprechenden organischen Farbstoffen können verschiedene Farben oder Musterungen erzielt werden.
Beispiel 2 :
100 kg gemahlener Dazittuff, dessen Korngrösse mit jener nach Beispiel 1 identisch ist, wird mit 5 kg in Wasser suspendiertem Säureharz vermischt und die so vorbereitete Masse gemäss Beispiel 1 in eine Schamotteschablone gelegt. Das Brennen wird bei 10500C Höchsttemperatur durchgeführt. Man erhält
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
höchstens 2 mm, gross, doch 60% der Poren bleiben unter 1 mm. Der Wärmeausdehnungskoeffizient und die Farbeffekte des erzeugten Materials gleichen jenem gemäss Beispiel 1.
Beispiel 3 :
50 kg gemahlener Dazittuff wird mit 35 kg Phonolithpulver-Mahlgut vermischt. Die Korngrössen sind gleich den unter Beispiel 1 angeführten. Diese Mischung wird mit in WassersuspendiertemSäureharz ver- mischt und geknetet. Das Sintern wird analog dem Beispiel 1 durchgeführt. Die Aufheizzeit beträgt 4 h, die höchste Ausbrenntemperatur erreicht 1000 C. Das Produkt wird während 5 h auf dieser Temperatur
EMI3.2
Bauelemente von grossen Abmessungen können an Bauskeletten einfach befestigt werden ; sie können aber auch als selbsttragende Bauelemente verwendet werden, da sie eine genügende Festigkeit besitzen.
Die äussere witterungsfeste Emailschicht macht auch einen äusseren Wandputz und spätere Reparaturen überflüssig.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Bauelementen grosser Abmessung durch Sintern von vulkanischem Gesteinpulver, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansatz aus feingemahlenem, vulkanischem Gesteinpulver, und beim Erhitzen SO, schwefelige Säure oder deren Mischung erzeugende Stoffe auf feuchtem Wege in üblicher Weise geformt und in wärmebeständige, vorzugsweise mit einem nicht sinternden Stoff, wie Aluminiumoxyd, bestreute Formen eingelegt wird, wobei gegebenenfalls eine Oberfläche der Form offen bleibt, worauf die Form bis zum Sintern gebrannt wird und schliesslich die erhaltenen Formkörper stufenweise abgekühlt werden.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for the production of components larger
Dimensioning by sintering
The invention relates to a method for the production of components of large dimensions by sintering volcanic rock powder, which have a relatively low density.
It has been found that sintered molded bodies which can be used well as components of large dimensions can be produced if a batch of finely ground volcanic rock powder and substances that produce SO, sulfurous acid or a mixture thereof are formed in a moist way in the usual way and in heat-resistant, preferably with a non-sintering material, such as aluminum oxide, sprinkled molds is inserted, with a surface of the mold possibly remaining open, whereupon the mold is fired until sintering and finally the moldings obtained are gradually cooled.
A volcanic rock powder is used for these shaped bodies, the grain size of which is at least 500/0, but preferably 70% below 200 μl. The finer the grain, the more uniform the structure of the molded body produced and the gas generated during heating is enclosed in the sintered body in finely divided gas bubbles. In practice, a powder mixture has proven to be very advantageous which consists of 70% grains under 100 M, but 25-30% grains between 100 and 200 mm. Various industrial substances can be used as SO, sulphurous acid or a mixture thereof Waste materials or minerals are used.
Pyrite-containing volcanic rock powder can be used very advantageously, the sintering then being carried out in an oxidizing atmosphere. Furthermore, sulphite waste liquor and / or acid resin or the aqueous emulsion of acid resin can be used; in this case, the gas-generating substances can then also be used simultaneously for the moist production of the molded bodies.
As volcanic rock powder z. B. the following rocks are used: Dazite, Dazittuff, Riolith, Phonolith or Trachit. The use of tuffs, e.g. B. Dazittuff, because these can easily be ground into a fine powder.
Below is the analysis of some of the more important volcanic rocks that can be used to advantage in the method of the invention:
EMI1.1
<tb>
<tb> Dazite <SEP> Dazittuff <SEP> Riolite <SEP> Phonolite <SEP> Trachite
<tb> SiO <SEP> 62.32% <SEP> 68.81% <SEP> 73.82% <SEP> 58.97% <SEP> 55, <SEP> 05%
<tb> A10 <SEP> 16, <SEP> 62% <SEP> 14, <SEP> 61% <SEP> 12, <SEP> 63% <SEP> 20, <SEP> 18% <SEP> 16, < SEP> 32%
<tb> Fe2O3 <SEP> 1.51% <SEP> 1.36% <SEP> 1.63% <SEP> 2.18% <SEP> 4.02%
<tb> FeO <SEP> 2.06% <SEP> 1.26% <SEP> 1.75% <SEP> 1.51% <SEP> 3.46%
<tb> CaO <SEP> 4, <SEP> 62ufo <SEP> 2, <SEP> 21% <SEP> 0, <SEP> 35% <SEP> 1, <SEP> 020/0 <SEP> 6, < SEP> 48%
<tb> Na2O <SEP> 3.53% <SEP> 3.31% <SEP> 0.86% <SEP> 8.45% <SEP> 3,
88%
<tb>
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
<tb>
<tb> Dazite <SEP> Dazittuff <SEP> Riolite <SEP> Phonolite <SEP> Trachite
<tb> K20 <SEP> 1, <SEP> 70% <SEP> 4, <SEP> 61% <SEP> 7, <SEP> 35% <SEP> 4, <SEP> 28% <SEP> 4, < SEP> 55%
<tb> MgO <SEP> 2, <SEP> 30% <SEP> 0, <SEP> 74% <SEP> 0, <SEP> 36% <SEP> 0, <SEP> 12% <SEP> 2.72 %
<tb> FeS <SEP> 2, <SEP> 30% <SEP> 2 ,. <SEP> 80% <SEP> 1, <SEP> 00%
<tb> rest <SEP>: <SEP> loss of ignition
<tb>
With the process according to the invention it is possible to produce moldings with a density of 1000 to 500 kg / m 3, or else moldings with an even lower density which have sufficient strength to be able to be used as components of large dimensions.
These components of large dimensions are dimensioned so that they correspond in at least two dimensions to the dimensions of an entire wall or parts thereof. So z. B. Components of 3 x 4 x 0.30 m can be produced. But you can also produce smaller components - with standardized dimensions.
These shaped pieces are expediently placed in fireclay molds while still plastically moist and sintered, one surface of the shaped body being open. Burning out (sintering) is then carried out in such a way that the free surface of the shaped body in the mold is heated until a coherent enamel layer is formed. The part of the shaped body bounded by the mold sinters less than its free surface exposed to the furnace. The enamelled side of the building elements can serve as the outer wall surface of buildings and does not require plastering; such a wall resists the weather very well. In most cases no plaster has to be applied to the inner side of the structural elements according to the invention either. but it can be painted immediately.
The grain size of the various volcanic rock powders, the amount of gas-generating materials and the temperature and duration of the sintering are selected on the basis of preliminary tests so that the desired density and the corresponding strength of the fired components can be achieved. So z. B. sintering in the case of a material with a smaller grain size at lower temperatures. The gas formation and thus the structure with closed bubbles (pores) arise faster than in a base material with coarser grains. Components of higher strength can be produced if, in addition to predominantly finer grains, e.g. B. 70% below 100 / l, a certain amount of coarser grains, e.g. B. to 25 - 300/0 between 100 and 200 Il, are present.
In order to lower the sintering temperature, alkali compounds can optionally be added to the volcanic rock powder.
The following examples serve to explain the process according to the invention: Example 1: 100 kg Dazittuff - millbase with the composition given above, the grain size of which is below 200 μ and in which the amount of the grains is below 100 tu 70%, is added with 40 l of sulphite waste liquor processed a plastic mass. This material is then placed in a fireclay template measuring 1 x 1.5 x 0.20 m and smoothed. The fireclay walls are lined beforehand with dextrin adhesives containing aluminum oxide hydrate. The moist material placed in the mold is pushed into a tunnel oven and heated in the oven to 12500C for 5 hours.
It is kept at this temperature for 5 hours and then slowly cooled for 10 hours. A green-gray enamel layer forms on the free surface of the component produced in this way
EMI2.2
not larger than 2 mm. The coefficient of thermal expansion is 4 X 10 '.
If you want to achieve a color that differs from the green-gray color that occurs during burning out (sintering), a dye (a coloring metal oxide), e.g. B. cobalt oxide, are applied, in which case a blue enamel can be obtained when burning out at lower temperatures. At higher temperatures the cobalt oxide produces a black color. Different colors or patterns can be achieved with appropriate organic dyes.
Example 2:
100 kg of ground Dazittuff, the grain size of which is identical to that of Example 1, is mixed with 5 kg of acid resin suspended in water and the mass prepared in this way according to Example 1 is placed in a fireclay template. The firing is carried out at a maximum temperature of 10500C. You get
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
at most 2 mm, large, but 60% of the pores remain under 1 mm. The coefficient of thermal expansion and the color effects of the material produced are the same as in Example 1.
Example 3:
50 kg of ground Dazittuff is mixed with 35 kg of phonolite powder grist. The grain sizes are the same as those given in Example 1. This mixture is mixed with acid resin suspended in water and kneaded. The sintering is carried out analogously to Example 1. The heating time is 4 hours, the highest burnout temperature reaches 1000 C. The product is at this temperature for 5 hours
EMI3.2
Components of large dimensions can easily be attached to building skeletons; however, they can also be used as self-supporting components, since they have sufficient strength.
The external weatherproof enamel layer also makes external wall plaster and subsequent repairs superfluous.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the production of building elements of large dimensions by sintering volcanic rock powder, characterized in that a mixture of finely ground volcanic rock powder and, when heated, SO, sulfurous acid or a mixture thereof, is formed in a humid way in the usual way and in heat-resistant, preferably with a non-sintering substance, such as aluminum oxide, sprinkled molds is inserted, with a surface of the mold possibly remaining open, whereupon the mold is fired until sintering and finally the molded bodies obtained are gradually cooled.