CS207314B2

CS207314B2 - Method of making the porous shaped objects

Info

Publication number: CS207314B2
Application number: CS295872A
Authority: CS
Inventors: Bernd Wuestefeld
Original assignee: Bernd Wuestefeld
Priority date: 1971-05-03
Filing date: 1972-05-02
Publication date: 1981-07-31
Also published as: DE2121574A1; DE2121574B2

Abstract

Cellular silicate based acoustic and thermal insulating material comprises alkali silicates mixed with ground crystalline silicate in a wt. ratio of 2-6:1 together with 15% water (w.r.t. the dry material). The mixt. is heated to 140-500 degrees C at const. vol. and without passing into the vapour phase to develop the reaction prod. The prod. has equal porosity with regularly formed cells, to prior art material, but increased compressive strength acoustic insulation properties and fire resistance. It can be machined and cut readily and will accept nails and screws. It can be readily bonded with mortar, lime, plaster cement and concrete.

Description

Předložený vynález se týká způsobu výroby porézních tvarovaných předmětů, při kterém se na silikátový materiál působí křemičitany alkalických kovů a vodou, reakční produkt se vysuší, rozmělní a zahřívá popřípadě po přidání přídatných látek.The present invention relates to a process for the production of porous shaped articles, wherein the silicate material is treated with alkali metal silicates and water, the reaction product is dried, ground and heated optionally after the addition of additives.

Je již známo dost postupů výroby napěněných produktů ze silikátů a skla. Ale známé postupy vyžadují buď komplikovanou předběžnou úpravu použitých látek, jako jsou postupy tavení a rozpuštění, jinak vlastnosti produktů, jako je pevnost za tlaku a stálost za mrazu, velmi zaostávají. Je již též známo, že lze vyrábět porézní hmoty z křemičitanů alkalických kovů a plniv, jako je křemen, kysličník hořečnatý, slída, azbest, čedič a moučky z dalších minerálů, přičemž se směsi zahustí a potom tak zahřívají, že v důsledku rychlého odpařování vody dojde k napěnění silikátu. Do uvedených směsí se přidávají též látky, ze kterých se vyvíjejí plyny, jako je například karbid křemíku, to se zřetelem na zvýšení počtu pórů. Uvedené postupy se však vyznačují podstatnými nedostatky, protože takto vyrobené tvarované předměty mají nedostačující pevnost v tlaku a vyznačují se i chemickou nestálostí vůči vodě, pokud obsahují nepatrný podíl plniva; na druhé straně při vysokém obsa- hu plniva nemají rovnoměrnou pěnov-tou strukturu.There are already many known processes for making foamed silicate and glass products. However, the known processes require either complicated pretreatment of the substances used, such as melting and dissolving processes, otherwise the properties of the products, such as compressive strength and freezing stability, lag far behind. It is also known that porous masses can be produced from alkali metal silicates and fillers such as quartz, magnesium oxide, mica, asbestos, basalt and flour from other minerals, whereby the mixtures thicken and then become so hot that due to the rapid evaporation of water the silicate foams. Gases such as silicon carbide, for example, are also added to the compositions to increase pore numbers. However, these processes are characterized by significant drawbacks, since the shaped articles thus produced have insufficient compressive strength and are also characterized by chemical instability to water if they contain a minor proportion of filler; on the other hand, at a high filler content they do not have an even foamed structure.

Všechny uvedené nedostatky jsou odstraněny postupem podle tohoto vynálezu, záležejícím v tom, že se mísí s křemíčitany alkalických kovů krystalický silikátový materiál v rozmělněné formě ve váhovém poměru 2 až 6 : 1, a směs,obsahující při přepočtu na sušinu asi 15 % podle váhy vody, se zahřívá v uzavřené nádobě až do dokončení reakčního průběhu na 140 až 500 °C za konstantního objemu celé soustavy kromě fáze par.All these drawbacks are overcome by the process according to the invention of mixing crystalline silicate material in comminuted form in a weight ratio of 2 to 6: 1 with an alkali metal silicate, and a mixture containing, on a dry weight basis, about 15% by weight of water , is heated in a sealed vessel until the reaction is complete at 140-500 ° C under a constant volume of the entire system except the vapor phase.

Tvarované předměty, připravené podle tohoto vynálezu, se vyznačují vyšší pevností v tlaku za stejné objemové váhy, lépe izolují v důsledku rovnoměrnější pěnovité struktury, dobře izolují z hlediska zvuků, a v případě požáru se chovají lépe, než normální pěnová skla. Lze je zpracovávat jakýmkoli. způsobem, například stříháním, šroubováním, sbíjením hřebíky, vrtáním, řezáním pilou, frézováním a broušením. Pojivová schopnost s maltou, vápnem, sádrou, cementem a betonem je velmi dobrá.The shaped articles prepared according to the invention are characterized by higher compressive strength at the same volumetric weight, better insulated due to a more uniform foam structure, good sound insulation, and behave better than normal foam glass in case of fire. They can be processed by any. in a manner such as cutting, screwing, nailing, drilling, sawing, milling and grinding. The bonding ability with mortar, lime, gypsum, cement and concrete is very good.

Za jednoho provedení postupu podle tohoto vynálezu se provádí reakce za konstantního objemu se zahrnutím plynné fáze. Změny stavu, které mohou probíhat v určité směsi látek při zahřívání za jejich vlastního tlaku par, jsou závislé na stupni napl207314 není nádoby, tj. na poměru objemu nádoby k objemu použitého množství látek, nebo· je-li posléze uvedený objem dán, na objemu ' soustavy, popřípadě objemu nádoby. Stavy, jimiž může procházet směs daného· složení a množství za různých, ale konstantních objemů, jsou různé.In one embodiment of the process of the present invention, the reaction is performed at a constant volume with the inclusion of a gas phase. State changes that may occur in a mixture of substances when heated under their own vapor pressure are dependent on the degree of the container being filled, ie the ratio of the volume of the container to the volume of the quantity of substances used, or of the system or volume of the container. The conditions through which a mixture of a given composition and amount can pass through different but constant volumes are different.

Nyní se ukázalo, že nejvýhodnějším postupem je způsob, kdy vzniká reakční produkt, který se po odvodnění za teploty mezi 140 až 500 °C a po· rozmělnění na jemnost moučky plní do forem, a v těch se zahřívá na teploty 700 až 9θ0 °C, a dá se tak snadno napěnit za vzniku tvarovaných předmětů s nejlepší možnou pěnovitou strukturou bez přísady pěnivých činidel. Zmíněný nejvýhodnější postup je dán určitým stupněm plnění nádoby reagující látkou. Tento efekt je využíván v dále uvedených příkladech · použití. Je pozoruhodný zvláště tím, že látka při reakci neztrácí odpařováním žádnou vodu. Po dvouhodinové době působení se otevře nádoba za teploty reakce, a zjistí se, že za uvedené teploty vážením, že nedošlo k žádné ztrátě.It has now been shown that the most preferred process is to produce a reaction product which, after dewatering at a temperature between 140-500 ° C and after grinding into the fineness of the meal, is filled into molds and heated to 700-9 ° C. and thus can be easily foamed to form shaped articles with the best possible foam structure without the addition of foaming agents. Said most preferred procedure is given by a certain degree of filling of the vessel with the reactant. This effect is used in the examples below. It is noteworthy in particular that the substance does not lose any water during the reaction. After a two-hour treatment period, the vessel is opened at the reaction temperature, and it is found that by weighing there is no loss at that temperature.

Jako výchozí materiál se používá s výhodou silikátová moučka z minerálů, jako je čedič, porfyr a nefelinový sienit, ale hodí se rovněž dobře i další práškované, vláknité nebo lístečkovité silikátové anorganické hmoty či minerály. Křemičitany alkalických kovů lze doplnit borita-ny, fosforečnany a dalšími látkami, tvořícími sklo, přičemž ono množství vody, které je nutné pro reakci, se vnáší do reakční směsi použitím hydrátů uvedených solí.Silicate flour from minerals such as basalt, porphyry and nepheline sienite is preferably used as the starting material, but other powdered, fibrous or foliar silicate inorganic materials or minerals are also well suited. The alkali metal silicates may be supplemented with borates, phosphates and other glass-forming materials, the amount of water required for the reaction being introduced into the reaction mixture using the hydrates of said salts.

Za reakční teploty 200 °C platí pro směs 100 g čediče, 40 g křemičitanu sodného (NažSiOs. 5 HžOj a 15 g kyseliny borité jako nejlepší stupeň plnění · množství látky 570 gramů na litr objemu nádoby. Tlak par, který je v uzavřené nádobě na konci reakčního postupu, činí asi atmosféru, tzn., že v nádobě není skoro přetlak. Protože se při menším stupni plnění odpařuje voda, což lze stanovit z váhového úbytku po otevření reakční nádoby za reakční teploty na konci reakční doby, tedy při menším stupni plnění vzniká větší tlak par · v soustavě, nemůže se jednat při reakci o zákonitou rovnováhu v soustavě. V důsledku toho vzniká při nejlepším postupu nestabilní, případně metastabilní produkt, vyznačující se zvláště po dodatečném odvodnění a jemném semletí zvýšením · obsahem energie. Po odvodnění rovněž za teploty · 200 °C v otevřené nádobě obsahuje předprodukt ještě asi 2,5 % vody; za teploty nad 700 °C začíná být viskózní.At a reaction temperature of 200 ° C, a mixture of 100 g of basalt, 40 g of sodium silicate (Na 2 Si 5 SiO 2 and 15 g of boric acid) is the best filling rate of 570 grams per liter of vessel volume. Since the water evaporates at a lower filling stage, this can be determined from the weight loss after opening the reaction vessel at the reaction temperature at the end of the reaction time, i.e. at a lower filling stage. As a result of the higher vapor pressure in the system, it cannot be a system equilibrium reaction, resulting in an unstable or metastable product, best characterized by an increase in energy content, especially after additional dewatering and fine grinding. temperature · 200 ° C in open container still contains about 2.5% water; it becomes viscous at temperatures above 700 ° C.

Ukázalo· se, že produkty po odvodnění reakčních produktů z nejlepších postupů při zahřívání na teplotu · napěnění získávají pěnovitou strukturu, která je změnou teploty napěnění —30 st. Celsia, tedy například v rozmezí 720 až 780 st. Celsia, nebo změnou výdrže v časovém rozmezí 10 až 30 minut jen velmi málo ovlivňována. Průměr bublinek v napěněném předmětu · činí v uvedených rozmezích času i teploty 1 až 2 mm. Při zahřívání nad · uvedené rozmezí času a · teploty lze dosáhnout i větší struktury, popřípadě i větší variaci ve velikosti bublinek, což je účelné pro zvukovou izolaci. V důsledku nepatrného ovlivnění pěnovité struktury výdrží lze vyrobit tvarované předměty s větší tloušťkou, než jak je tomu u. obvyklého pěnovitého skla, tj. je možno prodloužením výdrže vynutit pěnění uvnitř předmětu i u silných a tlustých tvarovaných předmětů. Přísada nepatrných množství, například 0,1 až 5 % sloučenin s nízkým povrchovým napětím, jako je kysličník titaničitý nebo vanadičný, do výchozí směsi je výhodná, protože za nižšího povrchového napětí je možno snížit reakční teplotu i teplotu napěnění. Dále se tím síla stěn bublinek zmenší, a napěněný produkt je tedy lehčí. Objemová váha tvarovaných předmětů, vyrobených za použití postupu podle tohoto vynálezu, činí asi 0,2 g/cm³, a lze ji snížit přidáním sloučenin, snižujících povrchové napětí, až na 0,15 g/cm³.It has been shown that after dewatering the reaction products of the best practice of heating to the foaming temperature, the products have a foam structure which is a change in the foaming temperature of -30 ° C. Celsius, for example between 720 and 780 degrees Celsius. Celsius, or by changing the stamina over a time range of 10 to 30 minutes, little is affected. The diameter of the bubbles in the foamed article is 1 to 2 mm within the indicated time and temperature ranges. By heating above the time and temperature ranges mentioned above, a larger structure or a larger variation in bubble size can be achieved, which is useful for sound insulation. Due to the slight impact on the foamed structure of the holdings, shaped articles with a greater thickness than conventional foamed glass can be produced, i.e. by extending the hold time, foaming can be forced inside the article even with thick and thick shaped articles. Adding tiny amounts, for example 0.1 to 5% of low surface tension compounds, such as titanium dioxide or vanadium pentoxide, to the starting mixture is advantageous, since under lower surface tension both reaction temperature and foaming temperature can be reduced. Furthermore, the wall thickness of the bubbles is thereby reduced and the foamed product is therefore lighter. The bulk density of the shaped articles produced using the process of the present invention is about 0.2 g / cm ³ , and can be reduced by adding surface tension reducing compounds up to 0.15 g / cm ³ .

Počet bublinek na cm³ ve tvarovaném předmětu lze snížit bez změny velikosti bublinek, a pevnost v tlaku tvarovaného předmětu se tím dá současně podstatně zvýšit, jestliže se do odvodněného produktu podle tohoto vynálezu přimíchávají minerální látky, jako je například práškovaný čedič až do 20 % podle váhy. Takto dosažené hodnoty pevno-sti v tlaku jsou podstatně vyšší, a mohou se dále zvyšovat snížením počtu bublinek až na rozsah pevnosti v tlaku cihel. Ale · izolační schopnost cihel je tím daleko překonána. Přidáním keramických barev lze docííit barevné efekty, jako u barevných glazur.The number of bubbles per cm ³ in the shaped article can be reduced without changing the size of the bubbles, and the compressive strength of the shaped article can thereby be substantially increased when minerals such as powdered basalt up to 20% are added to the dewatered product of the invention. Scales. The compressive strength values thus obtained are substantially higher and can be further increased by reducing the number of bubbles up to the compressive strength range of the bricks. But · the insulating ability of bricks is far surpassed. By adding ceramic colors, color effects can be achieved, as with color glazes.

Příklad lExample 1

100 g melafyru se semele až na velikost částeček 0,1 až 1 mm, a moučka se smísí s 40 g hydrátu metakřemičitanu sodného (NazSiOs. 5 H2O j a 15 g kyseliny borité. · Z této směsi se vnese 570 g do nádoby obsahu 1000 ml, nádoba se uzavře, vyhřeje se i s obsahem na 200 °C, a na této teplotě se vše udržuje 2 hodiny. Reakční produkt obsahuje při 200 °C veškerou · vodu, která byla do směsi vnesena hydrátem a kyselinou boritou, a tu lze vypudit následujícím postupem odvodnění v otevřené nádobě za teploty 200 °C až na · obsah 2,5 %. Sušený produkt, rozmělněný na velikost částeček 0,1 až 1 mm, se plní do kovové formy, vyložené grafitovou kaší, zahřívá se 30 minut na 750 °C, načež se během 2 hodin pomalu chladí.100 g of melaphyr are ground to a particle size of 0.1 to 1 mm, and the meal is mixed with 40 g of sodium metasilicate hydrate (Na 2 SiO 5. 5 H 2 O and 15 g of boric acid). The reaction product contains all the water which has been introduced into the mixture with hydrate and boric acid, and this can be expelled by the following: by dewatering in an open vessel at a temperature of 200 ° C to a content of 2.5% The dried product, ground to a particle size of 0.1 to 1 mm, is filled into a metal mold lined with graphite slurry, heated to 750 ° for 30 minutes C, then cool slowly over 2 hours.

P říkl ad 2Example 2

Podle postupu z příkladu 1 se směs 100 g čedičového prášku, 40 g pentahydrátu metakřemičitanu sodného, 15 g kyseliny boříte a 10 g kysličníku titaničitého zahřívá 2 hodiny na 175 °C za stupně plnění 580 g na litr objemu nádoby. Po vysušení a rozmělnění na velikost částeček nejvýše 0,5 mm následuje zahřívání reakčního produktu na 800 °C, což se přeruší za 30 minut, načež následuje ochlazení na teplotu místnosti během 2 hodin, v odlehčovací peci. Získá se tím předmět s jemnými bublinkami o průměru bublinek 2 mm.According to the procedure of Example 1, a mixture of 100 g of basalt powder, 40 g of sodium metasilicate pentahydrate, 15 g of boric acid and 10 g of titanium dioxide was heated at 175 ° C for 2 hours at a filling rate of 580 g per liter of vessel volume. Drying and comminution to a particle size of not more than 0.5 mm is followed by heating the reaction product to 800 ° C, which is discontinued in 30 minutes, followed by cooling to room temperature over 2 hours, in a relieving furnace. This gives an object with fine bubbles with a bubble diameter of 2 mm.

Příklad 3 g sušeného reakčního produktu podle příkladu 1 se smísí s 20 g práškovaného čediče, a směs se zahřívá v kovové formě na 800 °C. Získá se tím porésní tvarovaný předmět s největší velikostí pórů o průměru 2 mm a s velmi vysokou pevností v tlaku.Example 3 g of the dried reaction product of Example 1 is mixed with 20 g of powdered basalt, and the mixture is heated in metal form to 800 ° C. This results in a porous shaped article having a largest pore size of 2 mm diameter and a very high compressive strength.

Jeden ze způsobů provádění postupu podle tohoto vynálezu slouží k výrobě porésních tvarovaných předmětů z vápenné malty, a záleží v tom, že se do sušeného reakčního produktu přidává vápenná malta, a případně vypuzovací činidla. Takto· vyrobené tvarované předměty se liší od podobně připravených tvarovaných předmětů, jako jsou lehčené tvárnice z vápna a písku a tvarované předměty z naplyněného betonu vyšší pevností v tlaku. Reakční produkty podle tohoto vynálezu kromě toho urychlují postup tvrzení.One method of carrying out the process of the present invention is to produce porous shaped articles from lime mortar, which comprises adding lime mortar, and optionally stripping agents, to the dried reaction product. The molded articles so produced differ from similarly prepared molded articles such as lightweight lime and sand blocks and glazed concrete molded articles with higher compressive strength. In addition, the reaction products of the present invention accelerate the curing process.

Jsou již známé postupy zlepšující počátek tuhnutí a postup tvrdnutí malty, popřípadě urychlující reakci mezi složkami pojivového činidla malty. Tak je možno .připravit z vápenné malty stavební kameny, tzv. vápenopískové cihly; přitom se vyhasí směs páleného vápna a písku, ze směsi se vylisují cihly, které se potom vystaví v uzavřeném kotli tvrzení působením přehřáté vodní páry po dobu 8 až 10 hodin za tlaku 8 atm. Přitom vzniká kyselý křemičitan vápenatý, stmelu.jící zrníčka písku. Pevnost vytvrzeného předmětu z malty je tím větší, čím je předmět hustší, tj. čím menší jsou dutiny v tomto předmětu. Aby se to pokud možno zcela vyloučilo, je nutná póly-(hetero-) disperse.Methods for improving the onset of setting and the setting of the mortar, possibly accelerating the reaction between the components of the mortar binder, are already known. Thus, building blocks, so-called lime-sand bricks, can be prepared from lime mortar; a mixture of calcined lime and sand is extinguished, the bricks are pressed from the mixture, which are then subjected to a curing in a sealed boiler by superheated steam for 8 to 10 hours at a pressure of 8 atm. This produces acidic calcium silicate, which grinds the grains of sand. The strength of the cured mortar article is the greater the denser the object, i.e. the smaller the cavities in the article. In order to avoid this as far as possible, a (hetero-) dispersion is required.

Protože však naopak se zřetelem na lepší tepelnou izolaci je třeba v vápenopískových cihel zvětšit dutiny v řečené stavebnině, je pro lehké vápenopískové cihly nutné podstatně lepší tmelení zrníček písku větší tvorbou kyselého křemičitanu vápenatého. Byly zde již pokusy dosáhnout toho zvýšením tlaku a teploty v kotli, kde se provádí vytvrzování, ale lze to provést jen do určitého stupně, a ten je se zřetelem na pevnost lehkých vápenopískových cihel v tlaku neuspokojivý.However, since, in view of better thermal insulation, cavities in said building material need to be increased in lime sand bricks, a considerably better cementing of the sand grains by the larger formation of acidic calcium silicate is necessary for light lime sand bricks. There have already been attempts to achieve this by increasing the pressure and temperature in the curing boiler, but this can only be done to a certain degree, and this is unsatisfactory in light of the compressive strength of the lightweight sand-lime bricks.

Nyní bylo nalezeno, že se přidáním reakčních produktů, připravených podle tohoto vynálezu, zvyšuje pojivová schopnost maltových směsí a v důsledku toho i pevnost v tlaku formovaných předmětů, vyrobených z takových směsí vápenné malty. Postup tvrzení směsí vápenné malty se jako takový ještě dále podstatně urychlí, činí-li množství přidaného reakčního produktu, přepočteno na .podíl vápna, jen 2 až 5 %. Další zvýšení až na 10 % podílu vápna vyvolá ještě. větší urychlení. Zvláště je výhodné semlít reakční produkt na jemný prach. Směsi malty s přísadou silikátových reakčních produktů jsou lepšími směsmi malty, a mohou se použít na všech v úvahu přicházejících úsecích práce. Vždy se · přitom podstatně zkrátí počátek tuhnutí, jakož i doba tvrzení.It has now been found that the addition of the reaction products prepared according to the present invention increases the binding ability of the mortar mixtures and, consequently, the compressive strength of the molded articles made from such lime mortar mixtures. As such, the curing process of lime mortar mixtures is substantially further accelerated when the amount of reaction product added, based on the lime fraction, is only 2 to 5%. A further increase up to a 10% lime fraction provokes yet. greater acceleration. It is particularly preferred to grind the reaction product to a fine powder. Mortar mixtures with the addition of silicate reaction products are better mortar mixtures, and can be used in all possible areas of work. The setting time and the curing time are always significantly reduced.

Je také možno přidávat navíc křemičitany, rozdrcené a rozemleté na prášek, které byly získány rozpuštěním křemičitanových materiálů ve vodném roztoku křemičitanů alkalického kovu s následujícím odpařením roztoku do sucha.In addition, it is also possible to add silicates, crushed and ground to a powder, obtained by dissolving the silicate materials in an aqueous alkali metal silicate solution followed by evaporation of the solution to dryness.

Příklad 4Example 4

Vyhasí se vodou směs zQuench the mixture with water

300 g .písku300 g. Sand

150 g páleného vápna a.150 g of quicklime and.

g silikátového reakčního produktu, ze směsi se vylisují cihly, které se vystaví v uzavřeném kotli účinku přehřáté páry po dobu 2 až 5 hodin za tlaku 8 atm.g of a silicate reaction product, the bricks are compressed from the mixture and subjected to superheated steam in a closed boiler for 2 to 5 hours at a pressure of 8 atm.

P ř í k 1 a d 5Example 1 a d 5

Směs podle příkladu 4 se vyhasí vodou, vlije do forem, po přidání hliníkového prášku, tvořícího. póry, se roztočí, tím hmota zhoustne a lze ji řezat pilou z ocelových drátů na libovolné tvary. Takto vyrobené tvarované předměty se tvrdí v propařovací komoře přehřátou párou za tlaku 10 atm a za teploty 180 °C, čímž se docílí konečný trvalý tvar (tj. prostorová stálost) a pevnost. Doba, která je pro provedení tohoto postupu nutná, tj. 10 až 12 hodin, se dá zkrátit o více než 50 .%, a přesto se navíc docílí podstatné . zvýšení pevnosti v tlaku.The mixture of Example 4 is quenched with water, poured into molds, after addition of the aluminum forming powder. pores, it rotates, the mass thickens and can be cut by a steel wire saw to any shape. The shaped articles thus produced are cured in the steaming chamber with superheated steam at a pressure of 10 atm and a temperature of 180 ° C, thereby achieving a final permanent shape (i.e. spatial stability) and strength. The time required to carry out this procedure, i.e. 10 to 12 hours, can be reduced by more than 50%, but still substantial. increase in compressive strength.

Příklad 6Example 6

Maltová směs složeníMortar mix composition

300 g písku,300 g of sand,

140 g vápna g portlandského cementu a g reakčního . produktu tuhne na vzduchu za vzniku kyselého křemičitanu vápenatého za . 24 hodin.140 g of lime g of Portland cement and g of reaction cement. The product solidifies in air to form the acidic calcium silicate in the. 24 hours.

Další forma provádění postupu podle tohoto vynálezu záleží v tom, že se přidávají do výchozího materiálu vícesytné, slabě až nejvýše středně silné kyseliny, obsahující kyslík a odvozené od nekovů, a to asi v ekvimolárním množství ke křemičitanům alkalických kovů a/nebo jemném hydroxidu hlinitému (gelu z hlíny) načež se provede další zpracování tlakovou párou, při kterém se tlak nechá vystoupit až . na nejvýše 12 atm, takže . reakční produkt obsahuje gely křemičitanu hlinitosodného, vznikající za přetlaku 1 atm, a dále krystaly, vznikající za uve deného gelu křemičitanu hlinílosodného - za stoupajícího tlaku, jako je analcim a . zeolity.A further embodiment of the process according to the invention consists in adding to the starting material polybasic, weakly to at least moderately strong, oxygen-containing and non-metal-containing acids, in approximately equimolar amounts to alkali metal silicates and / or fine aluminum hydroxide ( of a clay gel), followed by a further pressure steam treatment in which the pressure is allowed to rise until. to a maximum of 12 atm, so. the reaction product comprises sodium aluminum silicate gels formed at a pressure of 1 atm, as well as crystals formed from said sodium aluminum silicate gel - under increasing pressure, such as analcim and a. zeolites.

Zatímco při předchozím popisovaném způsobu provádění postupu podle tohoto vynálezu se stálá vlhkost během postupu přeměny dosahovala volbou optimálního stupně plnění, dosahuje se při této variantě tvorba křemičitanů hlínitosodných, obsahujících vodu, přidáním vícesytných, slabě až středně silně kyselých kyslíkatých kyselin nekovů v ekvimolárním množství ke křemičitanu alkalického kovu. Přitom se vylučují v závislosti na přetlaku vodní páry křemičitany hlinitosodné ve formě gelů nebo ve formě krystalické.While in the previously described process of the present invention, the constant humidity during the conversion process was achieved by selecting the optimum degree of filling, this variant achieves the formation of water-containing aluminum silicates by adding polybasic, slightly to moderately acidic non-metal oxygen acids in equimolar amounts to the silicate alkali metal. Sodium aluminum silicates are precipitated in the form of gels or in crystalline form, depending on the water vapor pressure.

Místo vícesytné, slabé kyseliny je možno použít zčásti také jemný hydroxid hlinitý (gel z hlíny). Při zahřívání směsi vznikají taveniny o velmi silném snížení teploty tání, což je podmíněno obsahem vody a kyseliny. Tak například má čistý -. křemičitan draselný (K2S12O5) teplotu tání 1015 °C, zatímco přidáním asi 8 - % vody se teplota tání sníží asi na 500 °C, a další přísada kyseliny, například borité, umožňuje další snížení teploty tání až do oblasti použití podle tohoto· vynálezu.Instead of a polybasic, weak acid, it is also possible to use, in part, fine aluminum hydroxide (clay gel). When the mixture is heated, melt forms with a very high melting point decrease, which is due to the water and acid content. So, for example, has a clean -. potassium silicate (K 2 S 2 O 5) melts at 1015 ° C, while the addition of about 8% water reduces the melting point to about 500 ° C, and another additive such as boric acid allows a further lowering of the melting point up to the field of use.

Tavenina, vznikající při postupu podle tohoto vynálezu, je schopná rozpustit větší množství plagioklasů, přičemž se tvoří reakcí s taveninou molekuly NaaO . AI2O3·. . 4 S1O2, a změnou podmínek, například zvýšením přetlaku vodní páry, se dále vylučuje analcim (NaaO . AI2O3.4 S1O2. H2O). Primární krystalický, magmatický analcim je také v · přírodě, i když pravý hydrotermální výskyt je častější.The melt resulting from the process of the present invention is capable of dissolving larger amounts of plagioclase, formed by reaction with the melt of the NaaO molecule. AI2O3 ·. . 4 S1O2, and by changing the conditions, for example by increasing the water vapor pressure, further eliminates the analcime (NaaO. Al2O3.4 S1O2. H2O). The primary crystalline, igneous analcim is also in nature, although true hydrothermal occurrence is more common.

Při této variantě postupu je zde možnost, připravovat měněním podmínek sklovité, porésní tvarované předměty s velmi se lišícími vlastnostmi, totiž celou řadu tvarovaných předmětů s přibývající objemovou váhou a stoupající pevností v tlaku v závislosti na dosaženém přetlaku vodní páry v zařízení, ve kterém se postup provádí a kterého se postup přerušuje, přičemž tlak je právě rozhodující pro obsah zeohtu v reakčním produktu. V závislosti na výši přetlaku vodní páry vznikají křemičitany hlinitostdné ve formě gelů nebo ve formě krystalické. V krystalické formě to jsou zeolity, které mohou vznikat hydrotermálně, tj. z gelů křemičitanů hlinitosodných, nebo primárně přímým vyloučením z taveniny. V gelové formě to jsou křemičitany hlinitosočll·né, které se mohou tvořit jak vyloučením gelů, tak i sklovitým tuhnutím.In this process variant, there is the possibility, by varying the conditions, of producing glassy, porous shaped articles with very different properties, namely a variety of shaped articles with increasing bulk density and increasing compressive strength as a function of the achieved water vapor pressure in the process. The pressure is the decisive factor for the content of zeolite in the reaction product. Depending on the water vapor pressure, aluminum silicates are formed in the form of gels or in crystalline form. In crystalline form, these are zeolites which can be formed hydrothermally, i.e., from sodium aluminum silicate gels, or primarily by direct melt elimination. In gel form, these are aluminosilicate silicates which can be formed both by gel exclusion and by glassy solidification.

Pro tuto variantu postupu podle tohoto vynálezu je důležitá ta skutečnost, že vlastnosti reakčního . produktu jsou podstatně závislé na přetlaku vodní páry, takže i vlastnosti konečných produktů, které jsou závislé na vlastnostech reakčního produktu, lze obměňovat a ovlivnit regulováním přetlaku vodní páry.Important for this variant of the process according to the invention is the fact that the properties of the reaction. The properties of the final products, which are dependent on the properties of the reaction product, can be varied and influenced by controlling the water vapor pressure.

Při výhodných formách provádění postupu podle tohoto vynálezu se kromě křemičitanu alkalických kovů, obsahujících vodu, používají ještě další silikátové -materiály. Jako silikátový materiál se používá s výhodou minerální moučka, bohatá egiriny, přírodní nebo syntetické zeolity a/nebo další. lehce tavitelné křemičitany. Obecně lze však rozumět pod pojmem silikátových materiálů všechny přírodní nebo umělé silikáty, jako jsou silikátové minerály, kvarcity, létavé popílky, vysokopecní strusky a i obyčejný stavební písek. Pokud silikátový materiál neobsahuje hliník, musí se ke směsi, která se používá při této variantě postupu podle tohoto vynálezu jako výchozí materiál, přidávat hydroxid hlinitý, aby totiž v každém případě při reakci vznikly křemičitany hlinitosodné - ve formě gelů nebo ve formě krystalických sloučenin. Reakční produkty se v tomto případě nejúčelněji jemně semelou na prach, protože je tvoří převážně krystaly a nikoli . jako při prvé variantě postupu podle tohoto vynálezu převážně gely.In preferred embodiments of the present invention, in addition to the alkali metal silicate containing water, other silicate materials are used. The silicate material used is preferably mineral flour, rich egirins, natural or synthetic zeolites and / or others. easily fusible silicates. In general, however, silicate materials can be understood as all natural or artificial silicates, such as silicate minerals, quartzites, fly ash, blast furnace slag and even ordinary building sand. If the silicate material does not contain aluminum, aluminum hydroxide must be added to the mixture used as the starting material in this process variant in order to in any case produce sodium aluminum silicates in the reaction - in the form of gels or in the form of crystalline compounds. In this case, the reaction products are most finely ground to dust because they are predominantly crystals and not. as a first variant of the process according to the invention, predominantly gels.

Příklad 7Example 7

Smísí se 500 g bazického minerálu, bohatého na plagioklas (čedič, bytovnit, anorthosit), jemně semletého, s 212 g pentahydrátu - metakřemičitanu sodného a 82 g kyseliny borité, a směs se vyhřeje v uzavřené nádobě obsahu 1,3 litru, vybavené manometrem a tlakovým ventilem, . na 200 °C. Přetlak vodní páry pomalu v nádobě stoupá, a při dosažení předepsaného přetlaku vodní páry se tento stupeň postupu přeruší. Získané produkty se suší při 200 °C, dále se jemně semelou, a v této formě vyhřívají na 700 až 900 °C. Postup se někoMkrát opakuje, přičemž - se postup přerušuje - za různých tlaků. Byly tak získány tvarované předměty - různých pevností v tlaku s lišícími se objemovými vahami, jak je to patrné z další tabulky.Mix 500 g of plagioclase-rich basic mineral (basalt, home furnishings, anorthosites), finely ground, with 212 g of sodium metasilicate pentahydrate and 82 g of boric acid, and heat the mixture in a 1.3 liter closed vessel equipped with a pressure gauge and pressure valve,. at 200 ° C. The water vapor pressure rises slowly in the vessel, and this process step is interrupted when the prescribed water vapor pressure is reached. The products obtained are dried at 200 ° C, finely ground, and in this form heated to 700 to 900 ° C. The process is repeated several times, interrupting the process at various pressures. Thus, shaped articles of different compressive strengths with differing volumetric weights were obtained, as shown in the next table.

Přetlak vodní páry Pevnost v tlaku Objemová váha atm kg/cm² g/cm³ Water vapor pressure Compressive strength Bulk density atm kg / cm ² g / cm ³

0—1 0—1 10—20 10—20 0,15—0,18 0.15—0.18 2 2 25,6 25.6 0,21 0.21 5 5 37 37 0,27 0.27 8,75 8.75 47,5 47.5 0,32 0.32 10,5 10.5 57 57 0,37 0.37 11,3 11.3 65,6 65.6 0,41 0.41 11,6 11.6 73,3 73.3 0,45 0.45 12 12 80 80 0,50 0.50

Příklad 8Example 8

Smíchá se 50 g mletého písku, 20 g penta hydrátu metakře.mičitanu sodného, 7,5 g kyseliny borité a 7,5 g hydroxidu hlinitého (gel z hlíny], a vše se zahřívá v uzavřené nádobě 2 hodiny na 200 °C. Takto získaný reakční produkt se suší potom za teploty 200 °C, semele se a mletým produktem se plní kovová forma. Při zahřátí asi na 950 °C se tvoří napěněná hmota s jeihnými bublinkami, které se chladí v odlehčovací peci pro sklo teploty 500 °C během 2 hodin až na teplotu pod 50 °C.50 g of ground sand, 20 g of sodium meta-magnesium penta hydrate, 7.5 g of boric acid and 7.5 g of aluminum hydroxide (clay gel) are mixed and heated to 200 DEG C. in a closed vessel for 2 hours. The reaction product obtained is then dried at 200 DEG C., ground and filled with a metal mold.When heated to about 950 DEG C., a foamed mass is formed with needle bubbles, which are cooled in a lightweight furnace at 500 DEG C. during 2 hours to below 50 ° C.

Příklad 9Example 9

Smíchá se 82 g kyseliny borité, 212 g pentahydrátu metakřemičitanu sodného a 80 g hydroxidu hlinitého, a vše se zahřívá v uzavřené nádobě na 200 °C. Získá se tak křemičitan hlinitosodný s obsahem kyseliny borité složení mMe20 . AI2O3 . n . S1O2 . pHzO-j -T- q H3BO5. Podmínky pro vznik tohoto reakčního produktu jsou dány určitým alkalickým prostředím, nastavením přidáním kyseliny borité, reakční teplotou, v nádobě a přetlakem vodní páry. Získaný reakční produkt se suší dále za teploty 200 °C, jemně se semele, přičemž při tomto příkladu provedení je pro reakční produkt výhodnou forma gelu, vedoucí ke konečnému produktu s nižší objemovou váhou. Prášek z gelu, získaného jako reakční produkt, se dále zpracovává takto:82 g of boric acid, 212 g of sodium metasilicate pentahydrate and 80 g of aluminum hydroxide are mixed and heated in a sealed vessel at 200 ° C. Sodium aluminum silicate having a boric acid content of mMe20 was obtained. AI2O3. n. S1O2. pH2O-i-T-q H3BO5. The conditions for the formation of this reaction product are determined by the particular alkaline environment, the setting by the addition of boric acid, the reaction temperature, the vessel and the water vapor pressure. The reaction product obtained is dried further at 200 ° C, finely ground, in which case a gel form resulting in a lower bulk product is preferred for the reaction product. The gel powder obtained as the reaction product is further processed as follows:

a) Prášek z gelu se zahřívá bez přísad v kovové formě na 800 °C. Přitom vznikají za napěnění sklovité, porésní tvarované předměty s velmi malou objemovou váhou asi 0,2 g/cm³.(a) Heat the gel powder to 800 ° C without additives in metallic form. This results in the formation of glassy, porous shaped articles with a very low bulk density of about 0.2 g / cm < ^{3 &gt};

b) Prášek z gelu se mísí s čedičovým práškem ve váhovém poměru 1 : 1, a směs se zahřívá na 900 °C v kovových formách. Tímto způsobem se získá napěněná hmota, jejíž složení odpovídá složení normálního skla, totiž 72,2 % podílů, tvořících sklo (SÍO2, B2O3 a AI2.O3), 12,9 % kysličníků dvojmocných kovů (CaO, MgO, FeO) a 14,3 proč. NaaO. Objemová váha napěněné hmoty leží mezi 0,2 až 0,3 g/cm3.b) The gel powder is mixed with basalt powder in a 1: 1 weight ratio, and the mixture is heated to 900 ° C in metal molds. In this way, a foamed composition is obtained whose composition corresponds to that of normal glass, namely 72.2% of glass-forming fractions (SiO2, B2O3 and Al2.O3), 12.9% of divalent metal oxides (CaO, MgO, FeO) and 14, 3 why. NaaO. The density of the foamed material is between 0.2 and 0.3 g / cm 3.

c) Prášek z gelu se mísí s čedičovým práškem ve váhovém poměru 3 : 4. Zahříváním na 900 °C se získá tvarovaný předmět s objemovou váhou asi 0,3 g/cm³.c) The gel powder is mixed with basalt powder in a 3: 4 weight ratio. Heating to 900 ° C yields a shaped article having a bulk density of about 0.3 g / cm ³ .

d) Smícháním prášku z gelu s čedičvvým práškem v poměru 1 : 2 s následujícím zahřátím směsi na 950 °C se získá tvarovaný předmět s objemovou váhou 0,5 g/cm3.d) Mixing the gel powder with the basalt powder in a ratio of 1: 2 followed by heating the mixture to 950 ° C gives a shaped article with a density of 0.5 g / cm 3.

P ř í k 1 a d 10Example 10

Opakuje se postup podle příkladu 9, ale místo čediče se použije minerální materiál, bohatý egirinem. Tvarované předměty, vyrobené ze směsi gelového prášku a práškovaného minerálního materiálu, bohatého na egirin, mají objemovou váhu mezi 0,08 až 0,20 g/cm3. Podobné výsledky se dosahují použije-li se místo mi^nerálního materiálu, bohatého na egirin jiný, snadno tavitelný silikátový materiál.The procedure of Example 9 was repeated, but an egirin-rich mineral material was used instead of basalt. The shaped articles made of a mixture of gel powder and powdered egirin-rich mineral material have a bulk density between 0.08 and 0.20 g / cm 3. Similar results are obtained when another, easily fusible silicate material is used instead of a mineral material rich in egirin.

Vynález se rovněž týká zařízení k zahřívání produktu, získaného reakčním postupem podle tohoto vynálezu, jakož i rozmělněného, a to v kovových formách po dobu až asi do 30 minut za teplot mezi 700 až 900 °C s následujícím ochlazením po dobu asi 2 hodin až na teplotu místnosti.The invention also relates to an apparatus for heating the product obtained by the reaction process of the present invention as well as comminuted in metal molds for up to about 30 minutes at temperatures between 700-900 ° C followed by cooling for about 2 hours to room temperature.

Při postupu podle tohoto vynálezu vznikají tvarované předměty při tepelném zpracování reakčního produktu, získaného popisovaným způsobem, v kovových formách. Zařízení podle tohoto vynálezu má . dovolit hospodárným postupem v měřítku průmyslové výroby tepelné zpracování reakčního produktu při přípravě tvarovaných předmětů. Použití průběžných pecí, jak je to obvyklé při průmyslovém zpracovávání, má tu nevýhodu, že v poměru k - době tepelného zpracování dlouhá doba chlazení (mů že se jednat bez dalšího - o desetinásobek doby, potřebné na chlazení ve srovnání s dobou, potřebnou při - tepelné úpravě] je tře ba používat v poměru k lince tepelné úpravy prodloužené linky ke chlazení, a tím je podobná výroba nehospodárná. Kromě toho má probíhat chlazení pokud možno za optimálních zjištěných podmínek, aby nevzniklo v tvarovaných předmětech žádné - pnutí, což by ovlivnilo trvanlivost tvarovaných předmětů.In the process according to the invention, the shaped articles are formed in the heat treatment of the reaction product obtained in the described manner in metal molds. The device according to the invention has. to allow heat treatment of the reaction product in the preparation of shaped articles by an economical process in scale of industrial production. The use of continuous furnaces, as is customary in industrial processing, has the disadvantage that, in relation to the heat treatment time, the long cooling time (which may be 10 times more cooling time compared to the time required for cooling). In addition, cooling should be used in proportion to the heat treatment line of the extended cooling line, making such a production uneconomical, and cooling should preferably be carried out under optimal conditions to avoid stress in the shaped articles, which would affect durability shaped objects.

Řečený úkol je podle tohoto vynálezu řešen tak, že zařízení obsahuje zvonovou pec s nístějovou deskou, na které je soustava forem, jakož i chladicí poklop, vybavený topnými tělísky, který je nasazen na nístějové desce a dá se sejmout, přičemž je zde •další chladicí poklop, který se dá nasadit na nístějovou desku i sejmout, jehož funkce se volí se zřetelem na žádanou charakteristiku chlazení.According to the present invention, the device comprises a bell furnace with a hearth plate on which the mold assembly as well as a cooling hood equipped with heating elements, which is mounted on the hearth plate and can be removed, there is another cooling device. hatch, which can be placed on the hearth plate and removed, the function of which is selected with respect to the required cooling characteristic.

Podle vynálezu se tedy používá zvonová pec, jejíž konstrukce je v podstatě známá z oboru žíhacích pecí pro dráty, přičemž tato pec nebyla . dosud použita při výrobě sklovitých porésních tvarovaných . předmětů. U takové zvonové pece je možnost umístit pod vyhřívací poklop větší počet forem, takže se dá za . jediného pochodu . vyrobit velký počet tvarovaných předmětů. A je zde zvláštní výhoda, že se dá za pomoci zvláštního chladicího poklopu měnit · charakteristika chlazení v širokém rozmezí, a dá se i nastavit . na optimální průběh. Tak například může tvořit chladicí poklop kovový poklop, umístěný při zahřívání mezi vyhřívací poklop a seskupení forem. Takže tento kovový poklop se zahřívá spolu s formami, čímž chrání formy s tvarovanými předměty při sejmutí vyhřívacího poklopu před rychlým ochlazením nižší teplotou okolí. Tepelná kapacita stavebních dílů, umístěných pod vyhřívacím poklopem, jakož i schopnost přenosu tepla kovového poklopu lze vzájemně tak určit, že pro ochlazení forem na teplotu místnosti jsou nutné 2 hodiny. Jak to již bylo uvedeno, znemožňuje kovový poklop, umístěný při zahřívání mezi vyhřívací poklop a seskupení forem prudké ochlazení tvarovaných předmětů se zřetelem na jejich počáteční vysokou teplotu právě v rozmezí vysokých teplot.According to the invention, therefore, a bell furnace is used, the construction of which is essentially known in the wire annealing furnace, which furnace was not. hitherto used in the manufacture of vitreous porous molded. subjects. In such a bell furnace, it is possible to place a plurality of molds under the heating hatch so that it can be switched on. of a single march. to produce a large number of shaped objects. And there is the particular advantage that the cooling characteristic can be changed over a wide range with the aid of a special cooling hood and can also be adjusted. for optimum performance. For example, the cooling hatch may be a metal hatch positioned between the heater hatch and the mold group when heated. Thus, this metal lid is heated along with the molds, thereby protecting the molds with the shaped articles when the heater lid is removed from being rapidly cooled by a lower ambient temperature. The thermal capacity of the components located below the heating hood as well as the heat transfer capability of the metal hood can be mutually determined such that 2 hours are required to cool the molds to room temperature. As already mentioned, the metal hatch located between the heating hatch and the mold group prevents the molded articles from cooling rapidly due to their initial high temperature just in the high temperature range.

K zamezení pnutí ve tvarovaných předmětech však přesto může být důležité, aby chlazení v nižších rozmezích teplot neprobíhalo příliš rychle, naproti čemuž ochlazování za vyšších teplot může probíhat . rychleji, aby se totiž celková doba, nutná pro ochlazení, příliš neprotahovala. V tomto případě se může s výhodou použít chla · dici poklop, který se nasazuje střídavě s vyhřívacím poklopem, a je z izolujícího materiálu, takže se dá označit jako izolační poklop. Tento izolační poklop nemá tedy při nasazení na seskupení forem po sejmutí vyhřívacího poklopu onu vysokou teplotu seskupení forem, takže působí význačně chladivě na seskupení forem. V důsledku toho se seskupení forem chladí nejprve poměrně rychle, až se dosáhne rovnováha teploty mezi seskupením forem a izolujícím poklopem. Potom následuje se zřetelem na izolační vlastnosti izolujícího poklopu podstatně pomalejší · převod tepla, takže ochlazování v rozmezích teplot, ležících již velmi blízko teplotám okolí, probíhá jen velmi pomalu. Aby při · nasazení studeného izolačního poklopu neprobíhalo příliš rychlé ochlazování tvarovaných předmětů v rozmezí vysokých teplot, lze vybavit izolační poklop topnými elementy, jejichž pomocí lze předehřát izolační poklop na střední teplotu. Je jasné, že volbou teploty předehřátí izolačního poklopu, jakož i materiálu, ze kterého je izolační poklop, lze v ši rokých rozmezích obměňovat charakteristiku chlazení, aby se tak dosáhly nejlepší· možné výsledky, aniž by bylo přitom · nutné používat komplikovaná regulační zařízení, nebo příliš prodlužovat dobu chlazení.However, in order to avoid stresses in the shaped articles, it may be important that cooling in lower temperature ranges does not take place too quickly, whereas cooling at higher temperatures may occur. because the total cooling time does not go too long. In this case, it is advantageous to use a cooling hood which is fitted alternately with the heating hood and is of insulating material so that it can be referred to as an insulating hood. This insulating cover therefore does not have the high temperature of the molding group when deployed on the molding group after removal of the heating hatch, so that it has a remarkably cooling effect on the molding group. As a result, the mold group is first cooled relatively quickly until a temperature equilibrium is reached between the mold group and the insulating lid. Then, with respect to the insulating properties of the insulating cover, a substantially slower heat transfer follows, so that cooling in the temperature ranges which are already very close to the ambient temperatures takes place only very slowly. In order to avoid too rapid cooling of molded objects in the high temperature range when the cold insulation cover is used, the insulation cover can be equipped with heating elements to preheat the insulation cover to medium temperature. It is clear that by selecting the preheating temperature of the insulating cover as well as the material of which the insulating cover is, the cooling characteristics can be varied over a wide range to achieve the best possible results without the use of complicated control devices, or too much cooling time.

Další výhodou zařízení podle tohoto vynálezu je to, že umožňuje velmi racionální výrobu tvarovaných předmětů po šaržích, jestliže při dalším rozvinutí postupu podle tohoto vynálezu se používá větší počet vyhřívacích míst, obsahujících vždy vyhřívací nístěj a chladicí poklop, přičemž se těmto vyhřívacím místům přiřadí společný vyhřívací poklop, pojízdný od jednoho místa vyhřívání ke druhému. · Počet vyhřívacích míst se řídí podle · poměru doby vyhřívání k době chlazení s přihlédnutím ke zbytkovým časům, aby totiž vyhřívací poklop se mohl přemísťovat bez časového zdržování z jednoho místa vyhřívání, na druhé, zatímco se volná vyhřívací .místa ochlazují, zbavují obsahu a nově osazují. Touto úpravou postupu podle tohoto vynálezu se náklady na zařízení podle tohoto vynálezu podstatně snižují, protože z nákladů na zvonovou pec připadá podstatná část právě na vyhřívací poklop, a současně je tím 1 umožněna zvláště racionální práce, protože není třeba ochlazovat vyhřívací zvon, který je bez podstatnějších časových přerušení · v provozu.A further advantage of the device according to the invention is that it allows very rational batch production of shaped articles if a plurality of heating points, each comprising a heating hearth and a cooling hatch, are used to further develop the process according to the invention. hatch, movable from one heating place to another. The number of heating points depends on the ratio of the heating time to the cooling time, taking into account the residual times so that the heating hatch can be moved from one heating point to the other without time delay, while the free heating points are cooled, stripped of contents and newly osazují. By this modification of the process according to the invention, the cost of the device according to the invention is substantially reduced, since a substantial portion of the cost of the bell furnace is attributed to the heating hatch, while at the same time allowing particularly rational work. significant time interruptions · in operation.

Soustava forem, nalézající se na vyhřívacím nístěji zvonové pece, může sestávat z určitého počtu plechových desek, · na nichž jsou nasazeny kovové rámy. Plechové desky tvoří vždy dna forem, jinak ohraničených nasazenými kovovými rámy, a vždy se pokládají · plechové desky horních forem na rámy forem, umístěných pod nimi, takže taková soustava forem je skladbou velmi jednoduchá, a nepotřebuje žádné nákladné díly. Kromě toho mohou mít plechové desky na horní straně a/nebo na spodní straně výčnělky a/nebo výdutě k fixování polohy kovových rámů.The mold assembly located on the bell hearth heating hearth may consist of a number of metal plates on which metal frames are mounted. The sheets always form the bottom of the molds, otherwise bounded by the metal frames fitted, and the upper sheets of the upper molds are always placed on the mold frames placed underneath, so that such a mold assembly is very simple in composition and does not require expensive parts. In addition, the metal plates may have protrusions and / or bulges on the upper side and / or the lower side to fix the position of the metal frames.

Přitom slouží výčnělky nebo výdutě, umístěné na horní straně plechové desky k fixování polohy nasazených kovových rámů, tvořících dohromady s plechovou deskou formy, zatímco výčnělky nebo výdutě na spodní .straně plechových desek slouží k nasazení plechové desky do. správné polohy na rám nejblíže nižší formy.In this case, the protrusions or bulges located on the upper side of the sheet metal plate serve to fix the position of the mounted metal frames forming together with the sheet metal plate, while the protrusions or bulges on the lower side of the sheet metal plate serve to fit the sheet metal plate into. correct position on the frame closest to the lower mold.

Při výrobě tvarovaných předmětů podle zprvu jmenovaného postupu spočívá další potíž v tom, jak vyrobit tvarované předměty s dokonale rovnými spodními stranami. Plyn, unikající při napěňování prášku působením tepla nemůže u dna desky formy bez obtíží unikat, takže tlak vzdouvajících se plynů způsobuje určité zvlnění na spodní straně tvarovaného tělesa. Použití děrovaných den forem není vůbec možné, protože hmota, obsažená ve formě, má za použití teploty viskózní stav, a mohla by tedy prokapat děrami ve dnu. Zařízení podle tohoto vynálezu řeší i tento problém. Řešení záleží v dalším rozvinutí . vynálezu potud, že plechové desky jsou perforovány, a před nanesením minerálního prášku se pokryjí vrstvou písku. Ta nebrání průchodu plynů, vznikajících při napěňování tvarovaných předmětů, ale při průměru děr perforací 1 až 2 mm zadrží zpět viskózní hmotu, obsaženou ve formách za teploty napěňování. Za použití tohoto opatření se tedy získávají tvarované předměty s dokonale rovnými dolními stranami.In the production of shaped articles according to the aforementioned process, another difficulty lies in how to produce shaped articles with perfectly straight undersides. The gas escaping from the foaming of the powder under the effect of heat cannot escape without difficulty at the bottom of the mold plate, so that the pressure of the billowing gases causes some undulation at the underside of the molded body. The use of punched bottom molds is not possible at all, since the mass contained in the mold has a viscous state at temperature and could therefore leak through the bottom holes. The device according to the invention also solves this problem. The solution depends on further development. According to the invention, the sheet metal sheets are perforated and covered with a layer of sand before the mineral powder is applied. This does not prevent the passage of gases produced by the foaming of the shaped articles, but at a perforation diameter of 1 to 2 mm it retains the viscous mass contained in the molds at the foaming temperature. Using this measure, shaped articles with perfectly straight sides are thus obtained.

Použití vrstvy písku má dále ještě tu výhodu, že se zrníčka písku spojují se spodní plochou tvarovaného předmětu za vzniku povrchové vrstvy se zvláště vysokou pevností. Při využití tohoto opatření je zde nutný předpoklad, aby se s formami po nanesení vrstvy písku již nepohybovalo; aby se totiž písek neprosypal otvory ve dnech. Za použití postupů, kdy se formy pohybovaly pecí za využití dopravních prostředků, nebylo podobné opatření vůbec možné.Furthermore, the use of a sand layer has the advantage that the grains of sand join with the bottom surface of the shaped article to form a surface layer of particularly high strength. Using this measure, there is a requirement that the molds no longer move after the sand layer has been applied; so that the sand does not spill holes in the days. Using procedures where the molds were moved through the furnace using means of transport, no such measure was possible at all.

Další podrobnosti a vybavení zařízení podle tohoto vynálezu jsou patrné z popisu příkladů provedení s odvoláním, na výkresy. Význaky, které lze odvodit z popisu nebo z vyobrazení, je možno při jiných formách provedení použít jednotlivě nebo v jakékoli kombinaci většího počtu význaků.Further details and equipment of the device according to the invention will be apparent from the description of the exemplary embodiments with reference to the drawings. The features which may be inferred from the description or drawings may be used singly or in any combination of a plurality of features in other embodiments.

Z výkresů znamenají obr. 1 schéma zařízení podle tohoto vynálezu, obr. 2 svislý řez jednou zvonovou pecí zařízení, obr. 3 pohled shora na soustavu forem ve zvonové peci podle obr. 2, obr. 4 část IV jako jednotlivý celek soustavy forem zvonové pece podle obr. 2, a obr. 5 částečný boční pohled a částečný průřez vhodným chladicím poklopem podle tohoto vynálezu podle další formy provedení.1 shows a diagrammatic view of the apparatus according to the invention, FIG. 2 shows a vertical section through one bell furnace of the apparatus, FIG. 3 shows a top view of the mold assembly in FIG. 2, FIG. 2 and 5 a partial side view and a partial cross-section of a suitable cooling hood according to the invention according to another embodiment.

Zařízení obsahuje . 4 vyhřívací místa 1, obsahující vždy zahřívací nístěj 2 a chladicí zvon 3. Kromě toho je zde pro všechna čtyři vyhřívací místa společný vyhřívací zvon 4. Nad vyhřívacími místy 1 je dopravní zařízení ve formě kolejnice 5 s pojízdnou kočkou 6, umožňující zvednout podle potřeby chladicí zvon 3 nebo vyhřívací zvon 4 z toho kterého vyhřívacího místa 1 a přepravit zvednuté zařízení na další vyhřívací místo.The device contains. In addition, there is a common heating bell 4 for all four heating points. Above the heating points 1 there is a conveying device in the form of a rail 5 with a traveling trolley 6, enabling the cooling coils to be lifted as required. a bell 3 or a heating bell 4 from which heating location 1 and transport the lifted device to another heating location.

Konstrukce vyhřívacího zařízení je blíže znázorněna na obr. 2. Jak je to patrné, obsahuje každé vyhřívací místo jámu 11, na jejímž dnu je podstavec 12, nesoucí v oblasti svého středu na nosičích 13 izolující desku dna 14. Nad touto deskou 14 je konstruována kovová hlava 15, na které spočívá pomocí nosičů 16 nístějová deska 2. Okolo desky dna 14 vedou soustředně kolejnice 17 a 18, sloužící jako dosed pro chladicí poklop 3 a vyhřívací poklop 4. Kolejnice jsou opatřeny těsněními, a v případě potřeby může jimi protékat chladicí voda.The construction of the heater is illustrated in greater detail in FIG. 2. As can be seen, each heater site includes a pit 11, at the bottom of which is a pedestal 12 carrying, in the region of its center on the carriers 13 an insulating bottom plate 14. The head 15, on which the hearth plate 2 rests by means of the supports 16. The rails 17 and 18 concentrically extend around the bottom plate 14, serving as a bearing for the cooling hatch 3 and the heating hatch 4. The rails are provided with seals and cooling water can flow if necessary .

Chladicí poklop 3 je z ocelového·· plechu, a je vybaven na dolním okraji těsnicí lištou 19, dosedající na vnitřní kruh obou izolujících kolejnic, vedoucích okolo izolující desky dna. Podobně obsahuje i vyhřívací poklop 4 na spodním okraji těsnicí lištu 20, dosedající na vnější okruh kolejnic, obklopujících izolující · desku dna. I tato zmíněná těsnění na spodním kraji chladicího poklopu 3 a vyhřívacího poklopu 4 mohou být upravena tak, že jimi v případě potřeby může protékat voda. Na rozdíl od chladicího poklopu 3 je vyhřívací poklop 4 z ohnivzdorného materiálu, a se zřetelem na nutnou tepelnou izolaci má velmi silné stěny. Na vnitřní straně se nalézají topná tělískaThe cooling cover 3 is made of sheet steel, and is provided at its lower edge with a sealing strip 19 abutting the inner ring of the two insulating rails extending around the insulating bottom plate. Similarly, the heater cover 4 comprises at the lower edge a sealing strip 20 abutting the outer circle of the rails surrounding the insulating bottom plate. These seals at the lower edge of the cooling hood 3 and the heating hood 4 can also be provided so that water can flow through them if necessary. In contrast to the cooling hood 3, the heating hood 4 is made of a fire-resistant material and, in view of the necessary thermal insulation, has very thick walls. There are heating elements on the inside

21, umožňující vyhřívání vnitřního prostoru21, allowing the interior space to be heated

22, uzavřeného vyhřívacím poklopem, na teploty až do 1000 °C. Vedení 23 a 24 v podstavci 12 umožňuje v případě potřeby zavedení ochranného plynu do vnitřního prostoru 22, popřípadě dosažení vakua tamže.22, closed by a heating hood, to temperatures up to 1000 ° C. The conduits 23 and 24 in the base 12 allow, if necessary, the introduction of a shielding gas into the internal space 22 or a vacuum there.

Na nístějové desce 2 se nachází seskupení · forem 31, které — jak je to patrné z obr. 3 a 4, sestává ze sledu plechových desek 32 a rámů 33. Rámy z kovu jsou fixovány na plechových deskách 32 pomocí výstupků 34 a 35, uspořádaných v párech · tak, že jeden z nich je vytlačen z desky směrem dolů a druhý směrem nahoru. Posléze spodní plechová deska, ležící na nístějové desce 2 má výstupky 34 vytlačené vzhůru. Výstupky, vyčnívající směrem vzhůru z plechových desek 32, · slouží jako zarážky pro nasazované rámy 33, naléhající svými vnějšími .stranami na konce výstupků, zatímco výstupek, vyčnívající z plechové desky směrem dolů, fixuje plechovou desku k rámu, který je pod ní. Plechové desky 32 jsou v oblasti plochy, ohraničené rámy 33, perforovány malými otvory 36 a průměru asi 1 až 2 mm.On the hearth plate 2 there is a group of molds 31 which, as can be seen from FIGS. 3 and 4, consists of a sequence of metal plates 32 and frames 33. Metal frames are fixed to the metal plates 32 by protrusions 34 and 35 arranged in pairs so that one of them is pushed downwards from the plate and the other is pushed upwards. Finally, the lower metal plate lying on the hearth plate 2 has the projections 34 pressed upwards. The projections protruding upwardly from the metal plates 32 serve as stops for the mounted frames 33, urging their outer sides to the ends of the projections, while the projection protruding from the metal plate downwards fixes the plate to the frame underneath. The metal plates 32 are perforated in the area of the area bounded by the frames 33 by small holes 36 and a diameter of about 1 to 2 mm.

Za provozu se na volném vyhřívacím místu . sestaví na vyhřívacím nístěji · 2 soustava forem 31 tak, že se postupně na plechové desky 32 nasazují rámy 33 atd. Po nasazení rámu 33 na tu kterou plechovou desku se tato pokryje tenkou vrstvou písku 37. A na tuto vrstvu písku přijde potom vrstva 38 minerálního prášku, který se má napěnit. Výška této vrstvy činí asi 20 až 25 ·% z v-ýsky rámu 33. Jakmile je . soustava forem 31 tímto způsobem vybudována, tj. všechny formy jsou nasazeny, pokryty vrstvou písku a naplněny vrstvou minerálního prášku, nasadí se na nístějovou desku pomocí pohyblivé kočky 6 v závěsu držený chladicí poklop 3, přičemž těsnicí lišty 19 dolehnou při snížení poklopu 3 na .odpovídající kolejnice 17 na podstavci 12 vyhřívacího místa. Potom se pomocí kočky 6 přesune vyhřívací poklop 4, který se až do té chvíle nalézal nad jiným vyhřívacím místem, na místo, kam byl již nyní dopraven chladicí poklop a nasadí se na chladicí poklop tak, že konstrukce vyhřívacího místa nyní odpovídá konstrukci podle obr. 2. Potom se nezakresleným způsobem napojí topná tělíska 21 ve vyhřívacím poklopu 4 na zdroj energie, a vnitřní prostor ' 22 · ve vyhřívacím poklopu se vyhřeje na · teplotu 700 ažIn operation, the free heating place. 2, the frames 33, etc. are put on the metal plates 32, and so on. After the frame 33 has been placed on the metal plate, it is covered with a thin layer of sand 37. And on this layer of sand comes a layer 38 of mineral of the powder to be foamed. The height of this layer is about 20-25% of the height of the frame 33. Once it is. The mold assembly 31 is constructed in this way, i.e. all the molds are fitted, covered with a sand layer and filled with a mineral powder layer, the cooling cover 3 is hinged on the hearth plate by means of a movable trolley 6 and the sealing strips 19 abut. corresponding rails 17 on the base 12 of the heating point. Then, by means of the cat 6, the heating hatch 4, which until then was located above another heating point, is moved to the location where the cooling hatch has already been delivered and is mounted on the cooling hatch so that the design of the heating point now corresponds to that of FIG. 2. The heating elements 21 in the heating hood 4 are then connected to the power source in a non-illustrated manner, and the internal space 22 in the heating hood is heated to a temperature of 700 to 700 ° C.

900 °C. Teplota se udržuje 10 až 30 minut; během té doby přejde minerální prášek v soustavě forem 31 do viskčzního stavu, a napění se do žádoucí formy. Vrstva písku 37, nanesená na plechových deskách ' 32 znemožňuje prokapávání materiálu, který je ve formách ve viskózním stavu, otvory 36 na další spodní plechovou desku 32. Kromě toho umožňuje vrstva písku spolu s otvory 36 unikání plynů, vznikajících při napěňování, takže se tyto plyny nemohou vzdouvat na horní straně plechových desek 32. Z . toho důvodu mají tvarované předměty, vyrobené za použití zařízení podle . tohoto vynálezu, dokonale hladkou spodní stranu. Současně se spojuje vrstva písku s tvarovaným předmětem, a tvoří zvláště pevnou, tvrdou, jakož i vzdorující povrchovou plochu. Předpokladem pro použití perforovaných plechových desek 32 ve spojitosti s vrstvou písku 37 je to, že se plechovými deskami po nanesení vrstvy písku již nepohybuje. Jinak by totiž vrstva písku a též nanesený prášek z minerálů natřásáním · formy propadal děrami. Použití neperforovaných plechových . desek vede však s ohledem na tlak vzdouvajících se plynů k nerovnostem na spodní straně tvarovaného předmětu.900 ° C. The temperature is maintained for 10 to 30 minutes; during this time, the mineral powder in the mold assembly 31 becomes viscous and foams into the desired mold. The sand layer 37 applied to the metal plates 32 prevents the material in viscous form from dripping openings 36 onto the other lower metal plate 32. In addition, the sand layer together with the holes 36 allow foaming gases to escape, so that these the gases cannot bleed on top of the metal plates 32. Z. For this reason, they have shaped articles manufactured using the apparatus of FIG. of the invention, a perfectly smooth underside. At the same time, the sand layer is bonded to the shaped object and forms a particularly strong, hard as well as defying surface. A prerequisite for using the perforated metal plates 32 in conjunction with the sand layer 37 is that the metal plates no longer move after the sand layer has been applied. Otherwise the sand layer as well as the deposited mineral powder would shake through the holes. Use of perforated sheet metal. however, with respect to the pressure of the swelling gases, the plates lead to unevenness on the underside of the shaped article.

Jakmile uplyne čas, určený pro zpracování za horka, . sejme se vyhřívací poklop 4 za pomoci kočky 6 ' z toho kterého vyhřívacího místa a přesune se na místo jiné, kde právě popsaným způsobem je připravena soustava forem. Vyhřívací poklop 4 se sníží na tomto místě na předtím nasazený chladicí poklop, načež se na tomto novém místě opakuje právě popisovaný postup. Je jasné, že za použití tohoto postupu může být . vyhřívací poklop nasazen v provozu bez přerušení. Přitom není třeba nikdy vyhřívací poklop ochlazovat, takže pro zařízení podle tohoto vynálezu je nutný poměrně malý energetický příkon.Once the hot time has elapsed,. the hatch 4 is removed with the aid of the cat 6 'from one of the heating points and moves to another location where the mold assembly is prepared in the manner just described. The heating hatch 4 is lowered at this point to the previously installed cooling hatch, whereupon the procedure just described is repeated at this new location. It is clear that using this procedure can be. The heater hatch is used without interruption in operation. In this case, it is never necessary to cool the heating hood, so that a relatively low power input is required for the device according to the invention.

Na vyhřívacím místě, ze kterého byl právě sejmut chladicí . poklop, má soustava forem s formovanými předměty, na témže místě se nalézajícími, jakož i chladicí poklop 3 teplotu, která byla docílena ve vnitřním prostoru 22 vyhřívacího poklopu 4. Protože kolem soustavy forem 31 je chlací poklop 3, nemůže přijít soustava forem s tvarovanými předměty bezprostředně do styku s poměrně chladným vzduchem v okolí, čímž by se příliš rychle ochladila. Vedlo by to ke vzniku pnutí v tvarovaných předmětech, . což by znamenalo tvorbu trhlin ve tvarovaných předmětech. Je proto nutné chladit tvarované předměty poměrně pomalu, během doby asi 2 hodin. Určením velikosti, tloušťky stěn, jakož . i materiálu chladicího poklopu lze regulovat převod tepla na okolí tak, že ke chladnutí tvarovaných předmětů dojde asi za 2 hodiny.At the heating point from which the cooling was just removed. the molding assembly with molded articles in the same location as the molding cover 3 has the temperature reached in the interior space 22 of the heating molding cover 4. Since the molding mold 31 is surrounded by a cooling molding cover 3, the molding molded articles cannot come directly into contact with relatively cool ambient air, which would cool too quickly. This would lead to stresses in the shaped articles,. which would create cracks in shaped articles. It is therefore necessary to cool the shaped articles relatively slowly over a period of about 2 hours. By determining the size, thickness of the walls as well. Even the material of the cooling hood can be used to control the transfer of heat to the environment so that the shaped objects cool down in about 2 hours.

Protože se chladicí poklop 3 při popsaném uspořádání nachází během tepelného zpracování uvnitř vyhřívacího poklopu 4, a vyhřeje se ' proto na stejnou teplotu jako tvarované předměty,. chrání tvarované předměty před prudkým ochlazením i za velmi vysokých teplot. Ale chlazení se dá provádět bez nebezpečí pro tvarované předměty za vysokých teplot mnohem rychleji, než jak je tomu za nízkých teplot. Může být proto účelné chladit rychle tvarované předměty za vysokých teplot a pak ' zpo^í^lit chlazení za nižších teplot. Tato možnost je dána uspořádáním chladicího poklopu 41 podle obr. 5, který se použije místo chladicího poklopu 3 při práci s právě popsaným zařízením. Chladicí poklop 41 podle obr. 5 není z ocelového plechu, ale má ve vnitřní straně tepelnou izolaci 42, ve které jsou topná tělíska 43. Během tepelné úpravy není chladicí poklop 41 na vyhřívacím místě, ale sejme se · před nasazením vyhřívacího poklopu 4 a nasadí se teprve po· provedeném tepelném zpracování místo vyhřívacího. poklopu. V důsledku toho nemá chladicí poklop 41 stejně vysokou teplotu jako právě vzniklé tvarované předměty, ale teplotu podstatně nižší, takže proběhne poměrně rychlé .ochlazení tvarovaných předmětů za současného zahřátí chladicího poklopu, až se ustaví tepelná rovnováho mezi chladicím poklopem a soustavou forem. Potom dochází ke společnému ochlazování, ale to. probíhá se zřetelem k tepelné izolaci 42 pomaleji, než jak je tomu . v případě použití chladicího poklopu 3 z oceli.Since, in the described arrangement, the cooling hood 3 is located inside the heating hood 4 during heat treatment and is therefore heated to the same temperature as the shaped articles. protects shaped objects from rapid cooling even at very high temperatures. But cooling can be done at high temperatures without risk for molded articles much faster than at low temperatures. It may therefore be expedient to cool the rapidly shaped articles at high temperatures and then to lower the cooling at lower temperatures. This possibility is given by the arrangement of the cooling hood 41 according to FIG. 5, which is used instead of the cooling hood 3 when working with the device just described. The cooling hatch 41 of FIG. 5 is not made of sheet steel, but has a thermal insulation 42 inside which the heating elements 43 are located. During heat treatment, the cooling hatch 41 is not at the heating point but is removed before the heater cover 4 is fitted. only after heat treatment has been carried out instead of heating. hatch. As a result, the cooling hood 41 is not as high as the molded articles just formed, but the temperature is substantially lower, so that the shaped articles are cooled relatively quickly while the cooling hood warms up until a thermal equilibrium is established between the cooling hood and the mold assembly. Then it cools down, but that's it. with respect to thermal insulation 42, it proceeds more slowly than it does. in case of use of the cooling cover 3 made of steel.

Teplota, až do které proběhne . rychlejší ochlazení, a od které se potom ochlazování zpomalí, se dá snadno určit tím, že chladicí poklop 41 má určitou počáteční teplotu, která leží pod teplotou zpracování tvarovaných předmětů. Topná tělíska, zabudovaná do tepelné izolace 42, umožňují vyhrát chladicí poklop na jakoukoli žádanou počáteční teplotu. . Rychlost poklesu teploty až na rovnovážnou teplotu mezi chladicím poklopem a soustavou desek je z velké části určena tepelnou kapacitou chladicího poklopu, zatímco. teplota ochlazování po dosažení rovnováhy je ve velké míře ovlivněna tepelnou izolací 42. Obě veličiny je možno rovněž obměňovat, aby se tak . dosáhla žádaná charakteristika chlazení.Temperature until it runs. quicker cooling, and from which cooling will then slow down, can be easily determined by having the cooling hatch 41 at a certain initial temperature that lies below the processing temperature of the shaped articles. The heating elements built into the thermal insulation 42 allow the cooling hatch to be heated to any desired initial temperature. . The rate of temperature drop down to the equilibrium temperature between the cooling hatch and the plate assembly is largely determined by the heat capacity of the cooling hatch, while. the cooling temperature after reaching equilibrium is largely influenced by thermal insulation 42. Both variables can also be varied to do so. the desired cooling characteristic has been reached.

Z předchozího plyne, že pomocí postupu podle tohoto vynálezu, jakož i za použití popsaného zařízení lze vyrobit porézní tvarované předměty vysoké kvality za použití levných výchozích materiálů, a to velmi hospodárně. Je samozřejmé, že vynález není omezen ani popsanými příklady postupu, ani příklady provedení, pokud se zařízení týká, a že Jsou možná vybočení, aniž by se vybočilo z rámce rozsahu tohoto vynálezu.It follows from the foregoing that the process of the present invention, as well as the apparatus described herein, can produce high quality porous shaped articles using inexpensive starting materials, very economically. It goes without saying that the invention is not limited by the described process examples or the exemplary embodiments as far as the device is concerned, and that departures are possible without departing from the scope of the invention.

Claims

the subject of the invention

A process for the production of porous shaped articles, wherein the silicate material is treated with alkali metal silicates and water, the reaction product is dried, ground and heated to a temperature of 700 to 900 ° C, optionally with the addition of additives, characterized in that The metal mixes the crystalline silicate materials in a comminuted form in a weight ratio of 2 to 6: 1, using egirin-rich mineral meal, natural or artificial zeolites and / or other easily fusible silicates as the silicate material, followed by a mixture containing when converted to dry matter by mass, about 15% of water is heated in a closed vessel to a temperature of 140 to 500 ° C, with the processing being carried out at a constant volume of the system, including the vapor phase.

2. The process according to claim 1, wherein an alkali metal borate, boric acid or alkali metal phosphate is added to the starting material in an amount of up to 15% by weight.

3. A process as claimed in claim 1, wherein a vanadium or titanium compound is added to the starting material in an amount by weight of up to 10%.

4. A process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the starting material in which the silicate material and the alkali metal silicate is in a weight ratio of 3.3: 1 is mixed and the treatment is carried out under filling. of the vessel at 540 to 580 g per liter of vessel volume at 200 ° C.

5. A process according to any one of claims 1 to 4, characterized in that lime mortar and optionally a blowing agent are added to the dried reaction product.