DE1059826B

DE1059826B - Formable material using kieselguhr

Info

Publication number: DE1059826B
Application number: DED17923A
Authority: DE
Inventors: Ulrich W Doering; Arthur Von Huels
Original assignee: ULRICH W DOERING
Current assignee: ULRICH W DOERING
Priority date: 1954-06-02
Filing date: 1954-06-02
Publication date: 1959-06-18

Description

Ausformbarer Werkstoff unter Verwendung von Kieselgur Vorliegende Erfindung betrifft einen Werkstoff, der zu feinen und detaillierten Formstücken und Abdrücken ausgeformt ist bzw. sich zu solchen ausformen läßt. Er ist dadurch gekennzeichnet, daß die als wesentlicher und überwiegender Bestandteil dienende Kieselgur nach dem Brennen noch einen Glührückstand von mehr als 60/0, vorzugsweise mehr als 8%. aufweist. Der Werkstoff ist weiterhin außerordentlich leicht. Seine Oberfläche kann in der verschiedenartigsten und feinsten Weise bearbeitet werden. Seine Gestehungskosten sind pro Volumeinheit sehr gering. Durch sein geringes spezifische Gewicht ist er sehr ausgiebig, wodurch selbst große Formstücke billig und mit leichter Ausführung hergestellt werden können. Sein Zusammenhang ist gut, seine Zerbrechlichkeit sehr gering. Für besondere Zwecke lassen sich ihm sogar elastische und daher zerbrechliche Eigenschaften geben.Formable material using diatomaceous earth Invention relates to a material that can be used to create fine and detailed fittings and impressions is formed or can be formed into such. He is by it characterized in that the serving as an essential and predominant component Kieselguhr still has an ignition residue of more than 60/0 after firing, preferably more than 8%. having. The material is still extremely light. His Surface can be processed in the most varied and finest ways. Its production costs are very low per unit volume. By its little specific Weight it is very extensive, making even large fittings cheap and lighter Execution can be made. Its cohesion is good, its fragility very low. For special purposes it can even be made elastic and therefore fragile Give properties.

Es ist bereits bekannt, zur Herstellung wärmeisolierender Formlinge eine Gießmasse zu verwenden, die überwiegend aus einer üblichen Kieselgur, aus Asbestfasern sowie Leim als Bindemittel besteht. Zu dem gleichen Zwecke ist auch bereits die Verwendung von Cellulosefasern, z. B. Rohpapiermasse, als Zusatz zu einer aus Gips bestehenden Masse bekannt. Bei Verwendung üblicher Kieselguren treten nicht die oben bezeichneten vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere die feine Verarbeitbarkeit, die Fähigkeit, feindetaillierte Abdrücke zu ergeben, auf.It is already known for the production of heat-insulating moldings To use a casting compound, which predominantly consists of a common diatomaceous earth, from asbestos fibers as well as glue as a binding agent. For the same purpose, the Use of cellulose fibers, e.g. B. raw paper pulp, as an additive to a plaster of paris existing mass known. When using common diatomaceous earth, the the advantageous properties described above, in particular the fine workability, the ability to produce finely detailed prints.

Als Anwendungsgebiete seien genannt die Herstellung kunstgewerblicher Gegenstände, wie Plastiken, Reliefe, Plaketten, Broschen, künstlerische Behälter und Dosen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Herstellung von Köpfen, Büsten und ganzen Figuren mit glatter, nachbearbeitbarer Oberfläche. z. B. Schaufensterpuppen. Ein drittes großes Anwendungsgebiet ist die Herstellung von stabilen, wenig oder kaum zerbrechlichen Spielwaren. Weitere Anwendungen betreffen Spiegelumrahmungen, technische Behälter, formschlüssige Umhüllungen, Einkapselungen oder Überkappungen aus anderem Material, z. B. Blech, bestehender Gegenstände, Formen und Zwischenformen für die Gießerei.Areas of application are the manufacture of handicrafts Objects such as sculptures, reliefs, plaques, brooches, artistic containers and cans. Another area of application is the production of heads and busts and whole figures with a smooth surface that can be reworked. z. B. Mannequins. A third major application is the production of stable, little or hardly breakable toys. Further applications concern mirror frames, technical containers, form-fitting casings, encapsulation or capping of other material, e.g. B. sheet metal, existing objects, shapes and intermediate shapes for the foundry.

Nach der Erfindung wird eine Kieselgur verwendet, die einen verbleibenden Glühverlust in trockenem bzw. in frischem Zustand nach dem Brennen von mehr als 6% aufweist, zweckmäßigerweise sogar von mehr als 8%. Gleichzeitig oder statt dessen kann die Kieselgur, da das Ausgangsmaterial und die Herkunft durchaus verschieden sein kann, auch dadurch definiert werden, daß der verbleibende originäre Fettgehalt, sogenanntes Diatomeenfett, etwa 1,51/o und mehr, möglichst sogar 2% und mehr beträgt. Eine derartige Kieselgur weist gegenüber den üblichen Guren in bezug auf Ausformbarkeit, vor allem auch in bezug auf die relativ geringen Mengen der benötigten, sehr viel teureren Hilfsstoffe ganz neue und verbesserte Eigenschaften auf.According to the invention, a diatomaceous earth is used, the one remaining Loss on ignition in the dry or in the fresh state after firing of more than 6%, expediently even more than 8%. At the same time or instead the kieselguhr can, since the starting material and the origin are quite different can also be defined by the fact that the remaining original fat content, so-called diatomaceous fat, about 1.51 / o and more, if possible even 2% and more. Such a kieselguhr has compared to the usual Gures with regard to formability, especially with regard to the relatively small quantities required, a great deal more expensive excipients have completely new and improved properties.

Die genannte Kieselgur wird nun zu einem Werkstoff verarbeitet, wobei sie 75 °/o und mehr, unter Umständen mehr als 83 % des Volumens der trockenen Gesamtmasse ausmacht. Selbst mit einem derartig hohen Anteil an Kieselgur nach der Erfindung lassen sich brauchbare Werkstoffe leicht herstellen. Der Werkstoff weist weiterhin ein Bindemittel und einen weiteren, zweckmäßigerweise Faserstruktur aufweisenden Hilfsstoff auf. Als Bindemittel sind alkylisierte Cellulosen (Celluloseäther) in wäßriger Lösung bzw. Emulsion oder polymerisierte Vinylester, und zwar vorzugsweise in einer wäßrigen Emulsion bzw. Dispersion, z. B. Polyvinylazetat, besonders geeignet, und zwar zu 16% und vorzugsweise weniger des Gesamtgewichts. Auch Leim und Kleister können notfalls verwendet werden. Wenn man Binder, wie das genannte Polvvinylazetat, verwendet, die ein etwas elastisches oder zähes Endprodukt ergeben, wodurch dem Werkstoff Bruch- und Splitterfestigkeit verliehen wird, hat man den weiteren Vorteil, daß man die Menge des Hilfsstoffes beschränken oder ihn unter Umständen sogar ganz weglassen kann.Said diatomaceous earth is now processed into a material, whereby they are 75 per cent and more, possibly more than 83 per cent, of the volume of the total dry matter matters. Even with such a high proportion of kieselguhr according to the invention usable materials can be easily produced. The material continues to show a binder and a further, expediently having fiber structure Auxiliary on. Alkylated celluloses (cellulose ethers) are used as binders aqueous solution or emulsion or polymerized vinyl ester, preferably in an aqueous emulsion or dispersion, e.g. B. polyvinyl acetate, particularly suitable namely to 16% and preferably less of the total weight. Also glue and paste can be used if necessary. If you use binders, such as the said polyvinyl acetate, are used, which result in a somewhat elastic or tough end product, whereby the Material is given fracture and splinter resistance, one has the further advantage that the amount of the adjuvant can be limited or, under certain circumstances, even entirely can omit.

Der Zusatz an Binder wird zweckmäßig auf unter 12% für Polvvinyl- und Poly-Butadien- bzw. Isoprenbinder und auf unter 7,5% für Methylcellulose und verwandter Binder begrenzt. Es kann ferner ein sogenanntes Weichmachungsmittel, Trikresolphosphat oder Dibutylphthalat in einem gegebenenfalls 40 bis 60°/o betragenden Anteil zugesetzt werden.The addition of binder is expediently below 12% for polyvinyl and poly-butadiene or isoprene binders and below 7.5% for methyl cellulose and related binder limited. It can also contain a so-called plasticizer, Tricresol phosphate or dibutyl phthalate, optionally 40 to 60% Proportion can be added.

Außer dem Binder wird zweckmäßigerweise ein weiterer Hilfsstoff, und zwar ein solcher von Faserstruktur, verwendet. Hierzu eignet sich Papiermasse, Holzschliff, gesponnene und zerkleinerte Cellulose usw., vor allem jedoch auch wegen ihrer Billigkeit eine zweitverarbeitete Papiermasse, die man durch Auflösen und Zerkleinern von gebrauchtem Papier erhält. Im Zusammenwirken mit den obengenannten Bindern ist nämlich nur eine kurze Faserlänge erforderlich und sogar unter dem Gesichtspunkt vorliegender Erfindung durchaus erwünscht. In weiterer Verbesserung werden die Fasern ganz oder weitgehend zu feinen Fibrillen aufgelöst, indem man die Fasermasse in Kollergängen ausgiebig behandelt, sie in Walzwerken bis zur Erreichung der gewünschten Aufspaltung quetscht oder chemisch die Fasern auflöst. Durch Auflösung in Fibrillen wird die Binde-und Halterungsfähigkeit gegenüber den Kieselgurteilchen infolge enormer Vergrößerung der haftfähigen Oberflächen sehr verbessert, wobei die ge nannten Binder den Fibrillen trotz ihrer Feinheit genügend Festigkeit verleihen. Es gelingt im Zusammenwirken mit den erwähnten Bindern, den Faserstoffgehalt trotz verbleibender guter Wirkung desselben auf 15 bis 250/e, vorzugsweise auf nur 10 bis 200ia, des Gesamttrockengewichtes herabzusetzen.In addition to the binder, a further auxiliary, namely one with a fiber structure, is expediently used. Paper pulp, wood pulp, spun and shredded cellulose, etc. are suitable for this purpose, but above all, because of its cheapness, a second-processed paper pulp, which is obtained by dissolving and crushing used paper. In cooperation with the abovementioned binders, only a short fiber length is necessary and even entirely desirable from the point of view of the present invention. In a further improvement, the fibers are completely or largely dissolved into fine fibrils by treating the fiber mass extensively in pan mills, squeezing it in rolling mills until the desired split is achieved, or chemically dissolving the fibers. By dissolving into fibrils, the ability to bind and hold the kieselguhr is greatly improved as a result of the enormous enlargement of the adhesive surfaces, the binders mentioned giving the fibrils sufficient strength despite their fineness. In cooperation with the binders mentioned, it is possible to reduce the fiber content to 15 to 250 / e, preferably to only 10 to 200%, of the total dry weight, despite the remaining good effect of the same.

Unabhängig von den den Binder emulgierenden Mitteln empfiehlt sich ein weiterer Zusatz von Benetzungsmitteln. etwa von Fettalkoholsulfonaten, Naphthylsulfonsäuren usw. Zwecks besserer Verarbeitbarkeit empfiehlt es sich, ein Gleitmittel, wie Leinöl, Rizinusöl, aber auch andere filmbildende Öle und Fette, wie sogar hochwertiges Motorenöl oder sogenanntes Obenschmieröl, zu etwa 0,3 bis 1,5% des Gesamtgewichtes zuzusetzen. Die Gleitmittel werden hierbei in einem vor dem Zusetzen bereits mit Wasser, gegebenenfalls unter Zuführung von Stabilisatoren emulgierten Zustand eingetragen.Regardless of the agents emulsifying the binder, it is recommended another addition of wetting agents. about fatty alcohol sulfonates, naphthyl sulfonic acids etc. For better workability it is advisable to use a lubricant such as linseed oil, Castor oil, but also other film-forming oils and fats, such as even high-quality motor oil or so-called top lubricating oil, about 0.3 to 1.5% of the total weight. The lubricants are in this case already mixed with water, if necessary entered emulsified state with the addition of stabilizers.

Um eine Kieselgur der erwähnten Eigenschaften zu erhalten, wird die Rohkieselerde bei entsprechend niedrig eingestellten Temperaturen gebrannt. Statt in Kalzinationsöfen empfiehlt es sich, das Brennen in Meilern vorzunehmen. Weiterhin wird die Brenndauer entsprechend bemessen, ebenso wie natürlich die Verschiedenartigkeit des Ausgangsmaterials, Anteil und Art der Beimischungen in Betracht gezogen werden müssen. Es läßt sich jedoch eine Fertigkieselgur der genannten Eigenschaften einwandfrei erhalten. Beachtenswert ist, daß diese ausschlaggebenden Eigenschaften bisher gar nicht beachtet wurden und sogar für viele Zwecke gar nicht erwünscht wären. Übliche Kieselguren, es sei denn, man verwendete sie für minderwertige Zwecke als Zuschlag zu groben Isolationsmassen, werden hoch gebrannt und weisen daher restfierende Glühverluste in der Größenordnung von nur 3,40/0 oder sogar von 0,310/0 und Diatomeenfett nur noch in Spuren auf.In order to obtain a diatomaceous earth with the properties mentioned, the Raw silica burned at correspondingly low temperatures. Instead of in calcination furnaces it is advisable to carry out the firing in piles. Farther the burning time is measured accordingly, as well as, of course, the diversity the starting material, the proportion and type of admixtures must be taken into account have to. However, a ready-made kieselguhr with the properties mentioned can be used without any problems obtain. It is noteworthy that these decisive properties have so far been the case were ignored and even would not be desirable for many purposes. Usual Diatomaceous earth, unless used as an additive for inferior purposes Insulation masses that are too coarse are burned up and therefore show residual glow losses on the order of only 3.40 / 0 or even 0.310 / 0 and diatomaceous fat only still in traces.

Für Zwecke der Erfindung kann sogar ohne Brennprozeß das Diatomeenfett im wäßrigen Verfahren mittels Laugen verseift werden, darauf oder statt dessen kann die Rohkieselerde durch Säureeinwirkung ausgebeizt werden, hierauf wird sie einer kräftigen Oxydation, etwa mittels Salpetersäure, Chlorkalk oder Wasserstoffsuperoxyd, unterworfen. Im übrigen wird sie bei diesem wäßrigen Verfahren gereinigt, gesiebt, gegebenenfalls gemahlen, wobei letzteres jedoch nicht zu weit getrieben wird.For the purposes of the invention, the diatomaceous fat can even be used without a burning process be saponified in the aqueous process by means of alkalis, on or instead of it The raw silica is pickled by the action of acid, then it becomes one strong oxidation, for example using nitric acid, chlorinated lime or hydrogen peroxide, subject. Otherwise it is cleaned, sieved, optionally ground, but the latter is not taken too far.

Bei der Verarbeitung der gemischten Rohstoffe wird zweckmäßigerweise in schwach alkalischer Lösung gearbeitet.When processing the mixed raw materials, it is expedient worked in weakly alkaline solution.

Der Werkstoff nach vorliegender Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß der gesamte Herstellungs- und auch der Verarbeitungsprozeß in kaltem Zustand ohne jede Erhitzung vorgenommen werden kann. Die Trocknung und Verfestigung kann selbstverständlich durch Erhitzung beschleunigt werden. Die Bestandteile werden zweckmäßigerweise mittels Rührwert: oder Mischmaschine in üblicher Weise ohne Druck gemischt. In weiterer Verbesserung des Herstellungsprozesses werden jedoch anschließend an diese Mischung oder sogar von vornherein bereits die Bestandteile unter starkem Druck miteinander in Verbindung gebracht und noch weitergemischt. Dies geschieht z. B. durch Auspressen aus einem Druckzylinder oder mittels einer rotierenden Schnecke, der die Ausgangsmaterialien kontinuierlich und in Mischung zugeführt werden. Das Auspressen erfolgt durch eine starke Siebplatte mit entsprechend bemessenen Öffnungen.The material according to the present invention has the further advantage that the entire manufacturing and processing process is cold can be done without any heating. The drying and solidification can can of course be accelerated by heating. The ingredients will expediently by means of a stirrer: or mixing machine in the usual way without pressure mixed. However, in further improvement of the manufacturing process will be subsequently to this mixture or even from the outset already the ingredients under strong Pressure brought into connection with one another and further mixed. this happens z. B. by pressing out of a pressure cylinder or by means of a rotating screw, to which the starting materials are fed continuously and in a mixture. That It is pressed out through a strong sieve plate with appropriately sized openings.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Material that can be used to create fine or detailed fittings or impressions can be molded, characterized in that it is an essential component Contains diatomaceous earth and this is in such a state that it still has a weight-wise Loss on ignition of about 6% - and preferably more than 8%.

2. Material according to claim 1, characterized in that, in addition to diatomaceous earth, it has a Binder and preferably a further, expediently having fiber structure Auxiliary material, in particular second-processed paper pulp in the amount of 15 to 30%, preferably from only 10 to 20% of the total dry weight.

3. Material according to one of the preceding claims, characterized in that besides kieselguhr as an essential component only after expulsion of the dish and After polymerization or solidification, binders that take on a fiber structure themselves, for example a moderately polymerized vinyl ester, preferably in the form of an aqueous one Emulsion or dispersion, is added.

4. Material according to one or more of the preceding claims, characterized in that the proportion of diatomaceous earth is more is more than 75%, preferably more than 83%, of the volume of the total dry mass.

5. Material according to one or more of the preceding claims, characterized through a processed kieselguhr, whose remaining original fat content (diatomaceous fat) is more than 2%.

6. Material according to one or more of claims 1 to 5, characterized by a binder based on polyacrylate or polymethacrylate, preferably in an aqueous emulsion.

7. Material according to one or more of the claims 1 to 6, characterized by a binder on the basis of polymerized Butadiene and isoprene, preferably in an aqueous emulsion. B. Material after a or more of the preceding claims, characterized in that 16 0i & and preferably less of the total weight of binders are added. 9. Material according to one or more of claims 1 to 8, characterized by a alkylated cellulose (cellulose ether) in aqueous solution or emulsion as a binder. 10. Material according to one or more of Claims 1 to 9, characterized in that that the content of methyl cellulose is preferably 7.5% and less of the total weight and that of the polyvinyl ester, etc. is 121 / o and less. 11. Material according to one or more of the preceding claims, characterized in that Plasticizers are added to the binders as required. 12. Material according to one or more of the preceding claims, characterized in that he lubricants such as linseed oil, castor oil, other film-forming oils and fats, such as especially also high-quality motor oil or so-called top lubricating oil, to about 0.3 to 1.5 % of the total weight, in a preferably already with water, if necessary contains emulsified state with the addition of stabilizers. 13. Material according to one or more of the preceding claims, characterized by an independent from the agents emulsifying the binder further addition of wetting agents, about fatty alcohol sulfonates or naphthyl sulfonic acids. 14. Method of manufacture of a material according to one or more of Claims 1 to 13, characterized in that that one without a firing process in the aqueous process by means of saponification in alkalis and / or Pickling through the addition of acids and preferably oxidation using nitric acid, Chlorinated lime or hydrogen peroxide obtained, otherwise purified in the usual way, sieved, optionally ground kieselguhr is used. 15. Method of manufacture a mass according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that that the processing is carried out in a weakly alkaline solution. 16. Procedure for the production of a material according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that a mixing of the components by means of a stirrer without Pressure is applied to the mixture causing an intimate connection of the constituents under strong pressure, for example by pressing out of a pressure cylinder or by means of a rotating screw, for example through a strong sieve plate. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 546 273, 858 079; British Patent No. 459,777; Kunststoff-Taschenbuch, 9th edition, pp. 110/111; Chemistry Lexicon by R ö m p p, 2nd edition, p.240, right column, paragraph 1, and p.277, right column, para. 2.