DE1471196A1 - Keramischer Stoff zur Herstellung von poroesen keramischen Koerpern - Google Patents

Description

Dundee, 111.« USA.

Keramischer Stoff zur Herstellung von porösen keramischen Körpern.

Die Erfindung; betrifft keramische Zusammensetzungen bzw. Stoffe und insbesondere poröse, gegebenenfalls mit einer j?*iillung versehene keramische Körper sov/ie Verfahren zur Herstellung derartiger Körper.

?3ei aen bislang zur Verfügung stehenden zellförmigen, porösen keramischen Körpern waren die Zellen im allgemeinen geschlossen und nicht geöffnet,.so daß diese Körper praktisch undurchlässig waren. 3ei der Herstellung der bisher bekannten zellförmigen porösen keramischen Körper hatte es sich als schwierig erwiesen, die gewünschte Größe, Verteilung und gegenseitige Verbindung der Zellen sowie die für gewisse Anwendungszwecke notwendige Hervorbringung gewünschter spezieller äußerer Abmessungen durch Einstellung dieser Abmessungen während des Gießens und Brennens der Körper einzuhalten. Außerdem war es schwierig, die

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Körper nach dem Brennen wegen ihrer Ili-irte und Brechbarkoit nachträglich in eine bestimmte ibrrn zu bringen*.

Demgegenüber schafft ei ie üirfincuiK; einen keramischen Stoff zur Herstellung von porösen keramischen Körpern, der dadurch gekennzeichnet iat, daß er aus einem Gemisch von etwa 44 bis etv/a 5Y Gew.-;j i'oneroe, etwa, 8 bis etwa 25 G-ew.-;-.i Kieselerde und etwa 2-j bia etv/a yj Qevi.-/> Kalzium- und/odor llagnesiumkarboiiat besteht.

Außerdem schai'i't ale Erfindung einen aus de:.'! vor^enanii+.: η keramischen Stoff hergestellten bearbeitbarer keramischen Körper, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine Vielzahl eiiJheitlich über ihn verteilter, durch IJrhitzon auf eine Temperatur von etv/a b70 bis etv.'a Ί100 0 /jebildetor offener Zellen von Kapiliar^röJe aufv·eist, cie unLer Bilduii., von Dui-chgi'.ngen ui.tereinander verbunden sine , v/elclie von jedem Bereich des Körpers zu einem anderen bereich desselben verlaufen und an der Oberfläche des Körpers enden.

Weiterhin schafft die iirfinuung einen porösen keramischen Teil, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einem zellförmigen Körper mit einer Vielzahl einheitlich über ihn verteilter, offener Zellen von Kapillargröße besteht, aie unter Bildung von Durchgängen untereinander verbunden sind,

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welche von jedem Bereich des Körpers zu einem anderen Bereich desselben verlaufen und an der Oberflache des Korpers enden und dem Körper eine tatsächliche Porösität verleihen.

aus diesen keramischen Körpern bzw. Teilen lassen sich erfindungsgemäß zusammen mit eineÄ Füllkörper Verbundkörper herstellen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Füllkörper im keramischen Körper bzw. Teil angeordnet ist und denken Durchgänge praktisch vollständig ausfüllt, wobei der keramische Körper eine erste feinverteilte Phase im Verbundkörper und der Füllkörper eine zweite feinverteilte Phase im Verbundkörper bildet, welche innig mit der ersten feinvcrteilten Aase verbunden und vereinigt ist.

Schließlich betrifft die Erfindung auch noch ein Verfahren aur Herstellung eines keramischen Stoffs zur Ausbildung von porösen keramischen Körpern, das dadurch gekennzeichnet

vorgenannten
ist, daß die keramischen Stoffe innig miteinander vermischt

vei'den.

Dieses Verfahren ist speziell dadurch gekennzeichnet, daß uie keramischen Stoffe erhitzt und das Gemisch anschlies- ::end unter Aujbilduiig eines porösen keramischen Körpers !lit einer Vielzahl darin verteilter offener Zellen von

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Ϊί

Kapillargröße abgekühlt wird, die unter Ausbildung von Durchgängen untereinander verbunden eind| welche von jedem Bereich des keramischen Körpers zu einem anderen Bereich desselben verlaufen und an der Oberfläche des keramischen Körpers enden.

Die Durchführung und Arbeitsweise der Erfindung sowie weitere Ziι le unJ Vorteile derselben ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen»

Big. 1 eine Seitenansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten und die Merkmale der Erfindung aufweisenden Filterkerns und

t Fig. 2 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs

zwischen der eingestellten Porösität einer Aus— führungsform eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten keramischen Teils und der Fertigbrenntemperatur desselben.

Es besteht heutzutage ein großes Bedürfnis nach zellföriaigen, porösen keramischen Stoffen mit großem thermischen Schock— widerstand und großer Widerstandsfähigkeit gegen chemische Reagenzien. Bei gewiesen Anwendungsgebieten muß der Gegen— stand auch in eine verhältnismäßig komplizierte Form ge- /

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ORIGINAL INSPECTED

bracht v/erden und nach endgültiger Fertigstellung verhältnismüiiig engen dimehsionsmäßigen Toleranzen genügen. In Pig. ist ein Beispiel für einen solchen Gegenstand in Form eines zum filtern von heü3en oder kalten, sauren bzw. basischen Lösungen verwundbaren Filterkerns 10 dargestellt, der gemäß dieser Figur an seinem rechten linde eine stumpfe Spitze 1.1 aufweist, von der aus sich rückwärts ein sich kegelförmig erweiternder Abschnitt 12 erstreckt. An den Abschnitt 12 schließt sich ein einwärts zusammenlaufender kegelförmiger Abschnitt 13 an, der seinerseits in einen kegelförmigen Abschnitt 14 übergeht, welcher in einem auswärts gerichteten, mit mehreren Öffnungen 16 versehenen Befestigungsflansch Vj endet. Die öffnungen 16 dienen sur Befestigung des Filterkerns 10 an der zugehörigen Filteranlage. Im. Betrieb kann der Filterkern 10 schnellen TemperatürSchwankungen unterworfen werden und muß daher eine große Yfiderstandsfähigkeit gegen thermischen Schock besitzen. Zwecks Anpassung an die zugehörige Ausrüstung muß die Form des Filterkerns genau an vorgegebene Maße angepaßt sein. Erfindung3gemäß ist der Filterkern 10 porös und besitzt eine Porösität bis zu 60 Vol.-#, so daß Fluiden leicht durch ihn hindurchtreten können.

Es wurde gefunden, daß ein äußerst brauchbarer Stoff zur Herstellung des Silterkerna 10 durch Mischen, von etwa 44

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bis etwa 57 Gew.-'/έ Tonerde, etwa 8 bis etwa 2'i Gew.-¹/» Kieselerde ui,d etwa 25 bis etv/a ;>9 Gew.-,ο eines KalKiuni- oder Magnesiuiakarbonats hergestellt v/erden kann, wobei ein bevorzugter Ansatz aus etwa 50 Gew.-yo Tonerde, etwa 16 Gew.-^ Kieselerde, etwa 18 Gew.-/S Kalziumkarbonat und etwa 17 Gev/.-/o Magnesiumlcarboiiat besteht, üieses Gemisch wird dann auf eine Teilchengröße im Bereich von etwa 400 bis etwa 270 Maschen, vorzugsweise weniger als 325 Maschen, gemahlen, wobei der Mahlprozeß vorzugsweise in feuchtem Zustand erfolgt.

Aub diesem Gemisch wird dann durch Gießen oder dergl. Behandlung des gemahlenen Stoffs ein "grüner" Körper gebildet, der bei einer Temperatur im Bereich von etwa 870 bis etv.'a 1100°0 und vorzugsweise von etwa 980 bis etwa 104O⁰C vorgebrannt wird, wobei alles w'as^er ausgetrieben wird und alle Karbonate zersetzt werden. Der sich durch diese Behandlung ergebende vorgebrannte keramische Körner weist eine Vielzahl gleichmäßig über den Körper verteilter offener Zellen von Kapillargröi3e auf, die unter Bildung von Durchgärigen untereinander verbunden sind, v/o lohe von jedem Bereich des Körpers zu einen beliebigen anoeren Bereich desselben verlaufen und an seiner Oberfläche enden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die offenen Zellen unter Ausbildung eines einzigen ELn-

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hcitsdurchgangs untereinander verbunden, der sich durch den Körper erstreckt und einheitlich über diesen, verteilt ist. Genauer gesagt, weist der vorgebraimte Körper eine Porosität in der Grüßenordnung von etwa 57-70 Gew.-'/S auf und besitzt

Einheiten eine Härte von etwa 2,5 bis etwa 5,5 der Mohs-Härteskala, so daß er leicht mittels herkömmlicher Werkzeuge in eine gewünschte i\>rm gebracht werden kann. In dieser HerstellungBBtuie ist der Körper wegen der Entfernung deB Wassers und der Karbonate aus dem "grünen¹¹ Körper merklich zusammengeschrumpft, so daß jede weitere Schrumpfung in bekanntem und einstellbarem Maß erfolgt und durch das weitere Erhitzen des vorgebrannten KÖrperB eine gute Einstellung der Abmessungen des fertiggebrannten Körpers durch sorgfältige Einstellung der Abmessungen des vorgebrannten Körpers erzielt werden kann.

Der vorgebraimte Körper wird anschließend bei einer Temperatur von etwa 1260 bis etwa 148O⁰O und vorzugsweise etwa 1515 bis etwa 143O⁰O fertiggebrannt, wobei sich ein keramischer Teil mit einer Vielzahl einheitlich über seinen Aufbau verteilter offener Zellen von Kapillargröße ergibt, die unter Bildung von Durchlässen untereinander verbunden sind, welche von jedem Bereich des Teils zu einem beliebigen anderen Bereich desselben verlaufen und an der Oberfläche des Teils enden, wodurch eine tatsächliche Kapillarporösitäü

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durch den keramischen Teil ausgebildet wird. Bei ;.'."> i' bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die offenen Zellen alle unter Bildung eines einzigen Einheitsaaroaiasses untereinander verbunden, der den gesamten keramischen Teil durchzieht. Die Porösität des gebrannten keramischen Teils kann durch Wahl der Brenntemperatur eingestellt warden. Je niedriger die Br ei χι tempera tür ist, um so höher ist die Porösität, und umgekehrt, so dai3 dom gebrannten keramischen Teil eine Porösität von etwa 6 bis etwa 60 Vol.-^ verliehen werden kann. Die Abmessungen des gebrannten keramischen Körpers können ebenfalls durch Wahl der Brenntemperatur sorgfältig eingestellt und vorausgesagt v/erden, da die zwischen dem vorgebrannten keramischen Körper und dem fertiggebrnnnten keramischen Teil auftretende Schrumpfung der Porösitätsänderung proportional und der Brenntemperatur umgekehrt proportional ist, d.h. bei niedrigeian Brenntemperaturen tritt eine geringere und bei höheren Brenntemperaturen eine stärkere Schrumpfung auf.

Die Härte des fertiggebrannten keramischen Teils ist eine Punktion seiner Porösität und kann in der Mohs-Skala über dem Wert 9 liegen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit geringer Porösität von 10 Vol.-# beträgt die Härte beispielsweise 9,6. Andererseits liefert die Erfindung auch Teile bzw. Körper mit großer Porösität Γ

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' und geringerer Wirte von beispielsweise 5*0 Einheiten der Mona-Skala. Der Erweichungspunkt der erfindungsgemäßen keramischen !teil· liegt bei etwa 1655°C. Es hat sich gezeigt, daß diese Teile äußerst widerstandsfähig gegen thermische» Schock und chemische Korrosion sind.

Eörper al· aue* 4er fertlffebranate» keramischen Teile

führt zu gewissen wichtigen Vorteilen hinsichtlich Herstellung und Verwendung» s*4epi«l»areise könne» die gänge de· vorgebrannten keramische» Korpers mit einen Material» beispielsweise ein«« organischen, plastische» Kunstharz gefüllt werden« da» dem Körper während seiner formgebung Strukturfestigkeit verleiht und anschließend durch das Brennen des vorgebrannten keramischen Körpers bei der Fertigbrenntemperatur vollständig entfernt und ausgebrannt wird, wodurch der fertiggebrannte keramische Teil die gewünschte Porösität erhält. Ebenso können die Durchgänge des fertiggebrannten keramischen Teils zwecks Hervorbringung eines zusammengesetzten Teils mit gewünschten Eigenschaften mit verschiedenen Stoffen angefüllt werden. So kann der keramische Teil bei gewissen Isolieranordnungen mit einer Flüssigkeit, beispielsweise V/asser, angefüllt werden, das zwecke Ableitung von lärme durch den Teil hindurchgedrückt wird. Andererseits können die Durchgänge

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dee fertiggebrarmten keramischen Teils, falls dieser Stoff aur Herstellung einea Lagera verwendet werden soll, mit •inem geeigneten Schmiermittel, wie Kohlenetoff oder einen Bett oder einer schweren Metallaeife, gefüllt werden. WkM Bmuaweck· könne» die -Uurchgäne· dea fertiggebrannten

teile mit «imam orgeeAeehem, »1··U«ehern ttfc*ra odfi» «it •is·» Ν» tall gefüllt virdtt, dea··· tcho»lapufikt unter d«a Irweiohungepunkt da· MaramLaohen Zeil· liegt. Auf dieae Weise wird luutbbüiigig vom der Art <·# leiluatafiÄle «im einfeaitliehsr, auaacaaeÄgeaetzter Stoff erzeugt, in welchem dar keramische Körper eine erste feinverteilt· Rifta· bildet, welch· in ihr·» Airchgängen •ine eng mit dieaer ersten fhaae verbundene und gebundene zweite feinverteilt· fhase enthält.

Die folgendem apeziellen Beispiele dienen zu* weiteren Erläuterung der Erfindung, wobei jedoch ausdrücklich betont wird, daß diese Beispiele lediglich erläuternden Charakter besitzen und die Erfindung in keiner Weise beschränken •Ollen.

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Beispiel 1

Zvocks Herstellung des später in Tabelle 6 .öefiiiierteii GreiuiRCue3 wurde zunächst unter der Bezeichnung; "V/hitetex" erhältliches kalziniertes Kaolin folgender ZusaiuensetBunc beschafft:

Tabelle 1:	"Whitetex"-Kaolin	Gew. -/3
K2O + lTa?0	1,25
TiO2	0,75
Fe2O5	0,25
Al2O3	54,oo
SiO	43.75
	100,00

Weiterhin v.'urde Kaolin Nr. 27 be.'-charft, dessen Zusamraensetzun« in der linken Spalte der folgenden Tabelle angegeben

dae

ist und i ach dem Brennen zwecks Dntiernuiif: der organischen Bestandteile und des (jebuiidenen Wassers die in der rechten Spalte dieser Tabelle angegebenen Zusammensetzung besitzt:

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Tabelle 2:	Gew.-J	Vor dem Brennen	i
Kaolin Kr. 27	S 0,42	Nach dem Brennen
	1,27	0,49
i:oC H- Na, 0 C ι	0,29	1,47
TiO2	39,30	0,34
Fe2O3	44.8b	45,63
Al2O3	86,14	52.07
SiO9	13.86	100,00
C.	100,00
Brennverlust

Weiterhin wurde Kaolin 600 bocchaiTt, desoen Zusammensetzung

in der linken Spalte der folgendan Tabelle angegeben ist das

und nach dem brennen zwecks Entfernung der organischen Bentandteile und des gebundenen Wassers die in der rechten Spalte dieser Tabelle angegebene Zusammensetzung besitzt: Tabelle 3:

Kaolin Ur. 600 Gew.-S

	Vor dem Brennen	Lach dem Brennen
K2O +Na2O	0,20	0,23
GaP	0,50	0,57
HgO	0,50	0,57
TxO2	1,23	1,41
Fe2O3	0,11	0,13
Al2O3	37,14	42,63
SiO2	47.46	54.46
	87,14	100,00
Brennverlust	12.66
	100,00

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Weiterhin wurden 99,5/» Aluiuiniumoxyd enthaltende Tonerde- >.c\l"eln lir. 61 nov/ie Dolomit mit folgender Zusammensetzung beschallt;
libelle 4ϊ

Dolomit A-A Gew.-/»

54,45 40,55 4,60 0,20

100,00

Tremolit (0·0.31*0.4310_ο)

Weiterhin wurde Talkum ir. 2778 beschafft, deiaen Zusammensetzung in der linken Spalte der folgenden Tabelle an£e-

dae

ceben ist und nach dem Brennen zv/ecks Entfernung der organischen Bestandteile unu des gebundenen '.Yaasera die in der rechten Spalte dieser Tabelle angegeben· Zuaammonaetzun^ besitzt»
Tabelle 5:

Talkum Hr. 2778

Gew.-i

	Vor dem Brennen	Mach dem Brennen
K2O	0,22	0,25
Na2O	0,98	1,11
Pe2O5	0,27	0,31
AIpO^	1,13	1,28
	10,80	12,26
KgO	23,77	26,99
SxO9	50.90	57.eo
C.	88,07	100,00
Breiinverluat 11,93
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	-14-
100,00
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Aus den angegebenen sechs Stoffen wurde nach folgendem Schema ein Gemisch hergestellt:

Tabelle 6:

Bestandteil Gew.-/6

Sr. 27

Kaolin Nr. 600 Tonerdetafeln Kr. 61 Dolomit A^A
Talkum ITr. 2778

12	,00	,00
4	,00
16	,00
54	,00 er»
1.50
100

Dieses Gemisch wurde in feuchtem Zuetand gemahlen uixi zwecks Verbesserung seiner Fließfähigkeit mit etwa 0,2 ,Ό Hatriumsilikat, bezogen auf dae Gewicht der Au3£i-.i,es-i!¹estbeatandteile versetzt. 7/ührend des LalileiiG wurde soviel Wasser zugesetzt, daiä der Waaser^ehalt des Gemischs auf 45 Gew.-/5 anstieg. Das kahlen wurde solange fortgesetzt, bis nur eine Spar der iestbestaxi-ütoile von einem 525—Masehen-Sieb zurückgehalten vnj.rcie. Dieser zurückgehaltene Anteil wurde entfernt. Der auf diese »/eise hergestellte kc-rt-Jiische SchlaiUii. wurde in eine etwa ei ie Fora aes'in !'ig. 1 dargestellten Filterkorns 10 besitzende Gießform ge£Os:;en, deren Abmessungen je< och größer waren als die ^ev^hiscn te Filterkerngrüiie, um die wfUirend des Vororennons und des Ferti^- brennens zu erwartende So·irui.ipfun£j auszubleichen. Der auf

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diese Weine hergestellte "grüne" Körper wurde in üblicher './eise auf Umgebungsfeuchtigkeit getrocknet, um für das VorbreiJioii fertig zu sein.

dieser grüne körper würde nunmehr bei Raumtemperatur in einen Ofen eingebracht, densen Temperatur im Lauf von etwa 1p Minuten auf 101O⁰O erhöht wurde. Lach dieccr Zeit wurde dem Ofen keine weitere Energie zugeführt und der sich in ihm befindliche vorgebrannte Körper in Verlauf von wiederum etwa 15 loinuten auf Raumtemperatur abgekühlt. Dieses schnelle Abkühlen des vorgebrannton.Körpers wird durch dessen hohe Widerstandsfähigkeit gegen thermischen Schock möglich. In diesem Zustand ist alles Wasser aus dem keramischen Korper entfernt und sind die Karbonate vollständig unter Ausbildung der entsprechenden Oxyde abgebaut. Das hagnesiumkarboiiat wird bei einer Temperatur von etwa 70O⁰C ui:d dL.s Kalsiiuiokarboiiat bei einer Temperatur von etwa l25°C vollständig abgebaut, wobei sich das Magnesiumkarbonat in Liagi.esiuiioxyd und Kohlendioxydgas Und das Kalziumkarbonat in Kalziumoxyd und Kohlendioxydgas zersetzt. Da die jjinz el teilchen des Kalziumicarbonats und des Liagnesiumkarbonats klein und gleichinciuig über den grüi.en Körper verteilt sind, ist das durch din Zersetzung beim Erhitzen ,•%-ebildete Koiiltaidioxydgas ebenfalls gi-ündlich über den jr u^en Körper verteilt und bildet einheitlich verteilte Einzelzeilen praktisch einheitlicher Gröi3e. Bei der weiteren

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Erhitzung des gebildeten Kohlendioxydgases wandert dieses von Zelle zu Zelle weiter und schließlich an die Oberfläche, des grünen. Körpers. Diese einheitliche Entwicklung und dieses einheitliche Entweichen des Kohlendioxydgases durch den Körper beim Brennen desselben bringt Zellen einheitlicher Größe und einheitlicher Verteilung im gärigen Körper hervor, welche offen und untereinander verbunden sind, um im wesentlichen einen einzigen einheitlichen Durchgang· durch den Körper zu bilden. Wenn etwa ein Drittel des Ausgangsstoffe, bezogen auf Trockenbasis, aus Karbonaten besteht, besitzt der vorgebrannte keramische Körper eine hohe Porosität von etwa 60 Vol.-jfc. Seine Härte entspricht etwa 3 Einheiten der kohs-Skala.

Durch diese Härte von etwa 3 Mohs-Einheiten kann der vorgebrannte keramische Korper lexcht unter Verwendung normaler

/ei ^. ..cxterbearbeitet v/erden, wobei ihm durch sorgfältige Berechnung solche Alir-. r i.ur^-r r H-U^ tr v.crden körnen, daß der aus ihm hergestellte fertiggebrannte Filterkern 10 Abmessungen besitzt, welche engere Hers teil u^a» Toleranzen aufweisen als dies bei der Erzeugung von keramischen Gegenständen im allgemeinen erreichbar ist. Insbesondere wird der größte Teil der Schrumpfung des grünen Körpers während des Vorbrennens ausgeschaltet, da bei diesem Schritt bereits alles Wasser und alle Karbonate entfernt werden. Die nun folgende Schrumpfung dee vorge-

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brannten keramischen Körpers bei der Herstellung des endgültigen keramischen Teils bzw. Filterkerns 10 ist, wie später noch genauer beschrieben v/erden wird, der Porösitätsünderung proportional und läßt sich durch die Wahl der Fertigbrenntemperatur einstellen. Diese Schrumpfung läßt sich weitgehend vorauabestimmen, so daß eine sorgfältige !formgebung und Bearbeitung des vorgebra^) hon keramischen

End Körpers zu sehr genau vorausbeatimmbaren abmessungen des

l'Gi'tiggebrannten Filterkerns 10 führt.

Nach der Fertigbearbeitung und -formgebung des vorgebrannten keramischen Körpers wird dieser erneut in den Ofen eingebracht und im Verlauf von 15 Minuten auf eine Temperatur von 1366⁰C erhitzt. Im Anschluß hieran wird der Ofen und damit der fertiggebrannte Filterkem 10 im Verlauf von ebenfalls etwa 15 Minuten auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Die Porösität des auf diese Yfeise hergestellten Filterkerns 10 beträgt etwa 46 Vol.-# und wird durch eine Vielzahl von über den Filterkern 10 verteilter offener Zellen erreicht1 die alle unter Ausbildung eines einzigen Einheitsdurchgangs untereinander verbunden sind, welche sich durch den Filterkernkörper erstrecken, so daß der Einheitsdurchgang von jedem Bereich des Filterkerns 10 zu einem beliebigen anderen Bereich desselben verläuft und an men-, reren«Stellen der Filterkernoberfläche endet.. Die einzelnen Abschnitte des Durchgangs und die in ihm enthaltenen Zellen

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besitzen verhältnismäßig gleichmäßigen Querschnitt und verleihen dem Filterkern 10 über seinen ganzen Körper eine tatsächliche Kapillarporösit;it. Der Filterkern 10 besitzt eine Harte von etwa 5,5 Einheiten der Mohs-Skala, so daß seine endgültige Formgebung mittels normaler Werkzeuge vorgenommen werden kann. Der auf diese Weise hergestellte Filterkern 10 besitzt eine hohe V."iderstandsl'ihigkeit gegen thermischen Schock und ist gegenüber den meisten korrodierenden Chemikalien inert, so daß er für den beabsichtigten Zv.'eck äußeret gut geeignet ist.

Der poröse Stoff des den Fiiterkern 10 bildenden keramischen Teils besitzt außerordentlich günstige otruktureiiigenschaften, beispielsweise eine Zerreißfestigkeit von 91»4 kg/cm , einen liiegefestigkeitsmodul von 351 _f5 kg/cm , einen Elastizitätsmodul von 153,2 x 10 kg/cm und einen Izot-Kerbschlagwert von 1,26 m.kg/m (0,24 foot, pounds/inch). Das spezifische Gewicht des keramischen Stoffs beträgt etwa 1,45.

Ausgangs—

Das in der Tabelle 6 aufgeführte Material hat vor bzw. nach dem Brennen folgende Zusammensetzung:

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Tabelle 7:	Vor	Al2O5	Gew. -i»	dem Brennen
Bestandteil	SiO2	dem Brennen Nach	50,10
CaGO^	48,51	16,00
MgGO5 K2O + Ha2O	15,49	18,27
GaO	17,70	13,63 0,21 .
Iv-g.O	13,20 0,20	0,45
¥e2°3	0,44	0,90
TiO9	0,87	0,09
d.	0,09	0.55
Brennverlust	0,34	100,00
	96,84
3,16

100,00

Nach dem Vorbrennen des grünen Körpers haben sich alle Karbonate zersetzt und sind alles gebundene V/asser und alle organischen Substanzen entfernt, so daß sich für den vorgebrannten Körper, ausgedrückt in Einheiten der Oxyde der Bestandteile, folgende Zusammensetzung ergibt:

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Tabelle 8:	idteil
Bestai
SiO2	■
CaO
MgO	Na2O
K2O +
TiO2

Gew.-58,62 18,72 12,52

9,38

0,25

0,10

0.41 1.00,00

Der fertiggebrannte Filterkern 10 hat praktisch die in Tabelle 8 angegebene Zusammensetzung, doch sollen die in dieser Tabelle angegebenen Bestandteile nicht die tatsächlich im Filterkern 10 enthaltenen Verbindungen angeben.

Wie bereits erwähnt, läßt sich die Porösität de3 fertiggebrai.iiten Pilterkeni3 10 innerhalb eines weiten Bereichs von etwa oO Vol-70 bis zu etwa 6 VoI.-^ oder noch weniger einstellen bzw. verändern. Die in Fig. 2 dargestellte Kurve gibt den Zusaiiirucnhang zwischen der in Volumenprozent ausgedrückten Porosität des Pilterkerns 10 und der Fertigbrenntemperatur (in Einheiten von Grad Celsius) an. Im allgemeinen nir.mit die Porösität mit zunehmender Pertigbrenntciu tr:i^J- r : , --.^oi sioli Ivei8pielaweise beim Brennen

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bei 135O⁰C ein Filterkern 10 mit einer Porösität von 50/6 und beim Brennen' bei HOO⁰G ein Filterkern 10 mit einer Porosität von nur 34$ ergibt. Es wird angenommen, dai- diese Änderungen in der Porösität unmittelbar auf Rekristallisationen, welche im keramischen i'eil auftreten, sowie auf einem Schrumpfen des Körpers und der sich in ihm befindlichen Durchgänge beruhen, wobei dieses Schrumpfen während des Fertigbrermens ebenfalls eine Funktion der Temperatur ist und praktisch proportional zur Fertigbrermtemperatur ist. iiit anderen V/orten tritt eine umso geringere Schrumpfung auf, je niedriger die Brenntemperatur ist, während sich der Schrumpfungsgrad bei höherer .Brenntemperatur erhöht. -%rch die Wahl der i)'ertigbrem..temporatur kann daher sov/olil die Porösität als auch die Schrumpfung eingestellt werden. Umgekehrt mud daher die Fertlgbrenntemperuturbekannt sein, falls der vorgebrannte keramische Körper im Hinblick auf die gewünschten Endabiaessungen des Filterkerns 10 genau bearbeitet v/erden soll.

Im allgemeinen verleiht das in der Zusammensetzung enthaltene Aluminiumoxyd dem Endprodukt Härte und Festigkeit und erhöht dessen Widerstandsfähigkeit gegen thermischen Schock. Da das Siliziumoxyd die Form des Körpers während der Sinte-.rung aufrecht erhält, muß die endgültige Brenntemperatur

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nur herabg^ setzt werden, falls der Silir-iumoxydanteil in der Zusaiamense czung erlieblioh "verringert wird. Das Kalziumkarbonat und das IvLagnesiumkarbouat gewährleisten die gewUntichte Porösität, während das sich hieraus ergebende Kalziumoxyd und Ivlagnesiumoxyd zusammen mit den in den Ausgangsstoffen enthaltenen Kalzium- und Liagncsiumoxyden einen Teil des Flusses bilden. Ebenso dienen die in den Ausgangsstoi'xen enthaltenen Natrium- und Kaliumoxyde sowie Eisenoxyde trotz ihres geringen Gehalts als i'luiSmittel bzw. Zuschlagmaterial. Bei dem angegebenen speziellen Beispiel wurden zwecks Verbesserung der GieiJeigenschaften des Schlamms und zur ErmÖgiichung einer besseren EiiLstellung der Sehi'umpfung während des Vorbrermens des grünen Körpers drei verschiedene Kaolin—Sorten verwendet. Das in der Zusammensetzung enthaltene Talkum verbessert ebenfalls die GieiJeigenschafteh des !ceramischen ochlaiamc.

Aus Tabelle 6 ist ersichtlich, daß die in der Zusammensetzung enthaltenen Kaoline j?2/£ oder etwa ein Drittel des Gesamtgewichts der Zusammensetzung ausmachen, während die Tonerde etwa 34/ oder ein Drittel und das Dolomit 32,5'^ oder ebenfalls ein Drittel des Gewichts der Zusammensetzung ausmachen. Es hat sich gezeigt, daß die Verhältnisse der drei verwendeten Kaolin-Sorten untereinander geändert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung

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verlassen wird, 'weiterhin kann die Gesamtmenge an 'fonerde, Kieselerde und Karbonaten ebenfalls jeweils für sich geändert werden. Aus Tabelle 7 int ersichtlich, daß der Gesa^itgehalt an Alumiriiunioxyd des keramischen Stoffs vor iem Brennen etwa 50,1/0 betrügt. Us hat sich gezeigt, daß uieser Anteil im Hahnen der Erfindung in einem Bereich von etwa 44 bis etwa 5'I/o geändert werden kann. Das bei dem angegebenen speziellen Beispiel in einer luenge von etwa 1b/o des Gewichts der Gesamt-Zusaimiensetzung vorhandene Siliziumoxyd kann in einem Bereich von etwa ö-25>6 variiert werden, währ end die zusammen etwa 51,9/° des Gewichts der Zusammensetzung ausmachendG_nKalzium- und Hagnesiumkarbonate in einem Bereich von etwa 25 bis etwa 39/' schwanken können. Weiterhin kam das Verhältnis von Kalziumkarbonat zu Magnesiumkarbonat in weiten Grenzen geändert werden» ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Ebenso können die im fertiggebrannten keramischen Stoff verbleibenden Bestandteile in entsprechenden Bereichen schwanken, wobei diese Bereiche, ausgedrückt als Oxydäquivalente der Bestandteile, für das Aluminiumoxyd etwa 51 bis etwa 66-fo, für das Siliziumoxyd etwa 11;ί bis etwa 2Cfi und für das Kalzium- oder Idagnesiumoxyd etwa 16-28?ί betragen.

Im allgemeinen müssen die Stoffe auf eine Größe vermählen

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werden, daß sie alle durch ein 270-Masehen-Sieb hindurchgehen, und können weiter auf eine Siebgrüüe von 400 Maschen vermählen werden. Es empfiehlt sich, daß die Tonerdetafeln vorab auf eine Größe von nur wenig über der gewünschten Endgröße gemahlen v/erden. Wenn also beispielsweise die Stoffe auf eine Siebgröße von 525 Maschen vermählen v/erden sollen, werden die Tonerde tafeln vorzugsweise auf eine Siebgröße von 300 Maschen vorgemahlen. Das wahrend des Iüahlprozesses zugegebene Natriumsilikat unterstützt die Ausbildung einheitlich großer Teilchen.

Wie bereits erwähnt, wird vor und während des Mahlens soviel V/asser zugegeben, daß normalerweise ein Schlamm mit einem Wassergehalt von 45 Gew.-^ entsteht, doch kann dieser Gehalt erheblich verändert .werden, (,um beisxjiels— weise der Schlamm durch Spritzguß in einer porösen Po-ν ι gegossen werden soll, braucht der Wassergehalt des Schlamms nur 20$ zu betragen. Der grüne Körper kann auf beliebige .lexse, beispielsweise durch Gießen, Pressen, Pormgießen usvv. in die gewünschte Form gebracht werden.

Durch Änderung der Zusammensetzung der Ausgangsstoffe läßt sich eine mehr oder weniger große Porösität des vorgebrarnten keramischen Stoffs erzielen, welche in der Größenordnung' von etwa 40 bis etwa 60 Vo1.-$ liegt. Die Härte des vorge-

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brannten keramischen Körpers kann ebenfalls dur::h geeignete Auswahl der Ausgangsstoffe in einem Bereich von etwa 2,5 bi3 etwa 5,5 Einheiten der Mohs-Ilär te skala variiert v/ordon.

Gelegentlich ist es bei der Formung der vorgebrannten keramischen Körper erwünscht, diesen zusätzliche mechanische Festigkeit zu verleihen, die wahrend der Formgebung erzielte Oberflächenglätte zu verbessern oder die Verwendung von schärferen Form- und Behandlungsverfahren zuzulassen. Zu diesem Zweck wird bei einer bevorzugten Ausführungform der Erfindung ein organisches, plastisches Kunstharz, beispielsweise ein Polyäthylenh£irz, in diclbren des vorge- branrrfcen leer«»ηί β ohr?η Körpers eingebracht, viicnes dessen i>urchgänge praktisch vollständig ausfüllt und diesem dadurch eine merkliche zusätzliche Stärke verleiht. Hierdurch kann der vorgebrarmte Körper ohne Gefahr einer Beschädigung schärfei· behandelt werden. Beim endgültigen Brennen des das Polyäthylenharz enthaltenden vorgebraimten keramischen Körpers zersetzt sich das Polyäthylen vollständig und der Rückstand entweicht aus den Poren und offenen Zellen des Körpers, wobei sich ein vollständig gebrannter keramischer Teil ergibt, dessen Oberfläche besser geformt bzw. behandelt iat und der dieselbe gewünschte Porösität besitzt, als wenn das Polyäthylen nicht in die Kirchgänge dee vorgebrannten keramischen Körpers eingebracht worden wäre.

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Das Brennen des grünen Körpers muli bei einer mindestens oberhalb der Zersetzung temperatur fies Kalziumkarbonats von etwa 82S⁰G liegenden Temperatur erfolgen und findet vorzugsweise oberhalb von i37O°G' statt. Die Vorbrenntemperatur sollte jedoch unterhalb derjenigen Temperatur liegen, bei v/elcher die Stoffe einen sehr harten keramischen Körper bilden, so daß das Vorbrennen vorzugsweise bei einer Temperatur unterhalb 1100⁰G durchgeführt v/ird. Der bevorzugte Arbeitsbereich liegt bei etv/a 9öO bis etwa 1040°C,

Das Fertigurennen mutJ bei einer Temperatur erfolgen, bei der die Härte des Körpers zunimmt, um eine gute Strukturfestigkeit sowie andere Struktureigenschaften zu gewährleisten. Im allgemeinen ez'fordert dies eine "Brenntemperatur

etwa ₀
von mindestCUIsV^-1260 G. Um beim i^ertigbrennen des keramischen Körpers wenigstens eine Mindestporösitat aufrechtzuerhalten, darf die Brenntemperatur nicht zu hoch gewählt werden, da sich, die offenen Zellen bei der Schmelztemperatur des keramischen Stoffs vollständig schließen. Aus diesem Grunde wird die Temperatur beim Fertigbrennen unte /halb mindestens 148O⁰G gehalten. Der bevorzugte Arbeitsbereich für das fertigbrennen liegt bei etv/a 1315 bis etv/a 143O⁰G. Es braucht keine besondere Sorgfalt angev/andiVwerden, sowohl den grünen Körper als auch den vorgebrannten Körper auf die gewünschte Brenntemperatur zu bringen. Ebenso braucht

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beim Abkühlen des vorgebrannten Körpers oder des fertiggebraimten keramischen Teils keine besondere Vorsicht ange^ wandt zu werden, da beide Körper weitgehend gegen thermischen Schock uneiaprindlich sind.

Bei Verwendung in einem Filter zeichnet sich der erfindungs-

keramischc
gemäße/Stoff durch verbesserte Eigenschaften gegenüber vielen bisher hierfür verwendeten porösen feuerfesten Stoffen aus, indem er eine einheitlichere lOröriVrit besitzt, welche sich vollständig über den ganzen Körper erstreckt, eine größere Unempfindlichkeit gegen thermischen Schock besitzt und selbst gegen heiße korrodierende Chemikalien einschließlich l^Jetroleunprodukteii und Gasen praktisch vollständig inert ist. Ebenso hat es sich gezeigt, daß sich der erfindungsgeiuäße keramische Stoff als Stütze fur andere Piltermedien oder als poröser Einsatz für gewisse speziolle Feuerungsanlagen verwenden läßt.

Durch Einbringen von Fremdstoffen, welche dem zusammengesetzten Körper gewünschte Eigenschaften zu verleihen vermögen, können Körper mit ungewöhnlichen Lierkmalen hergestellt werden. V/emi der keramische Stoff beispielsweise für Isolationszwecke verwendet ,worden soll, können die sich in ihm befindlichen Durchgänge mit einer Flüssigkeit e^^gefüllt werden. Andere: ;. ■ :;."'.:_ ' ' _:- v?^v viskose oder halbfeste _: Stoffe, wie Fett oder ein schweres Metallseifen-Schmiermittel,

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- 2ö -

zum Ausfüllen der Durchgänge vcrvendet werden, falls der zusammengesetzte Korper als ein Lagerelement ν emv end et v/erden soll. Ein gemäß Beispiel 1 hergestellter keramischer Teil wurde in einen .Behälter eingebracht, in welchem Kohlenstoff in einem flüchtigen Träger oispergiert war. Die Lüijurj.fr wurde durch Kapillarwirkung in den keramischen Körper eingesogen und der Ko hl (¹IiS to ff in den Durchgängen abgesetzt, als deiⁿ flüchtige Träger verdampfte. In ähnlicher Weise wurde ein anderer gemäß Beispiel 1 hergestellter keramischer Teil in eine in einem flüchtigen Träger dispergierte schwere Metallseife eingebracht, wobei die Lösung ebenfalls in die Kapillardurchlässe eingesogen wurde und die Seife beim Verdampfc π dos flüchtigen Trägers über ('lic. Durchgänge des keramischen Teils verteilt wurde.

In den Durchgängen der gemäß Beispiel 1 hergestellten keramischen Teile köi.i..en auch verschiedene Peststoffe, vorzugsweise organische, j^lastische Kunstharze eingebracht v;erden. Im allgemeinen kann jedes Harz verwendet werden, das in eitlem Formulierungszustand zusammen mit seinem Härtungsmittel oder den zwecks Ausbildung des festen Harzes reagierenden Bestandteilen flüssig ist und eine so geringe Viskosität besitzt, daß ee in die im keramische^. Stoff ausgebildeten Kapillarporen entweder bei Atmosphärendruck oder im Vakuum oder bei erhöhtem Druck hineingezogen werden

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kann. In manchen Fällen ist es erwünscht, daß die das gehärtete Harz bildenden Bestandteile unter Hervorbringung von nicht flüchtigen Nebenprodukten reagieren, so daß sich das in den Poren des zusammengesetzten Stoffs befindliche feste Harz in einer durchgehenden zweiten Phase im Innern der durch den keramischen Stoff gebildeten ersten durchgehenden Phase befindet. Brauchbare organische Kunstharze sind beispielsweise diejenigen Harze, welche beim^MPotten" verschiedener Elemente, z.B. elektrischer Schaltelemente, verwendet werden, so zum Beispiel Epoxyharze, Polyesterharze und Silikonharze. Auch können Harze, beispielsweise aas Pluo rkohl ens to ff harz "Teflon" und die Polyiirethanharze verwendet werden. Ebenso, ergeben sich bei verschiedenen Anwendungszwecken Vorteile bei Verwendung von Mischungen dieser Harze, um den sich im Innern des zusammengesetzten Stoffs befindlichen erhärteten Harzen besondere gewünschte Eigenschaften zu verleihen.

Im allgemeinen.können alle bisher zum Imprägnieren von Körpern mit Harzen verwendeten Verfahren in zufriedenstellender Weise zum Imprägnieren des erfindungsgemäßen keramischen Stoffs verwendet werden. Als besonders brauchbar haben sich die Vakuum- und Druckverfahren erwiesen, welche das Harz in die Kapillarporen des keramischen Stoffs gewaltsam hineindrängen. Gewisse Harze, wie die Epoxy- und Polyurethanharze, welche fest an den Porenwänden des

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keramischen Teils haften, verleihen dem hierdurch erhaltenen zusammengesetzten Teil ungewöhnliche zusätzliche Stärke und besondere J?es tigkeit gegen Prall und Biegung, wenn sie in das errin-iungsgemäße keramische Material eingebaut werden.

Als Beispiel fär die Imprägnierung eines nach dem erfindungsge::iäüen Verfahren hergestellten keramischen utiicks mit einem organischen, plastischen Kunstharz sei angeführt, da,3 ein gei.iü-j Beispiel 1 hergestellter keramischer j-'oil in einen Behälter eingebracht v/iin'e, der eine iiieurigvis-· kose Mischung aus der unter der Bezeichnung "i£KL-2774" im Handel erhältlichen flüssigen Epo:ryzusau].;ense tzuiig und einem unter dem IT amen "ZZLB-O8I4" ini iä.ndel erhältlichen, hjdroxyaliphatischen Amin-Härter enthielt, -tieren bestandteile in praktisch stöchiometrischer Konzentration vorhanden waren und die eine Viskosität von nur 4OO c-t bei 25 C besaß. Diese Harζmisοhung wurde schnell vom keramischen Stoff absorbiert, ttach 50 Minuten hatte die Harzmischuiif.; abgebunden und bildete eine die Poren der durch den keramischen Stoff gebildeten ersten !"einverteilten Phase vollständig ausfüllende zweite feinverteilte x^a.e.

In die Durcri^.'r.nge der gemäß Beispiel 1 hergestellten keramischen Teile Hunnen selbst Metalle odoir Lletallegierungen

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eingebaut werden, sofern diese einen unterhalb des Erweichungspunkts des keramischen Teils liegenden Schmelzpunkt besitzen. Vorzugsweise werden hierfür Leichtmetalle, wie Aluminium, und gewisse stark silikonhaltige Aiuminiumlegierungen verwendet, die beim Sciunelzen auf weit unter dem Erweichungspunkt des keramischen Stoffs liegenden Temperaturen eine ungewöhnlich niedrige Viskosität besitze n, so daß sie leicht i;u Innern des keramischen Teils abgesetzt werden können. 3eiin Abkühlen füllt dann die erwärmte Metalllegierung die im keramischen Teil ausgebildeten Durchgänge vollständig aus. Darüberhiiiaus köra:eii auch andere, bei niedrigen Tempern.türen schmelzende Metalle, wie Blei, Zink

oder deren Legierungen, zum Ausfüllen der Durchgänge des keramischen Teils verwendet worden.

Der Kapillarcharakter der im erfiivjungsgemäßen keramischen uii ausgebildeten Durchgänge erlaubt das Einbringen einer großen hJnigfaltigkeit von Füllstoffen in den ^rchgängen, so daß die organischen, plastischen Kunstharze zusätzlich zu den vorgenannten speziellem Foriiuliorur.gnn auch noch Rillmittel, wie Glasfasern oder dergl., enthalten können. 3ei Ye I¹Y/ei .'dung derartiger Füllmittel bildet oer keramische Anteil des zusammengesetzten Körpers eine erste feinverteilte Hia.se und der in den Durchgangen des keramischen Körpers abgesetzte Füllstoff eine zweite feinverteilte

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BAD

Phase im zusammengesetzten Körper, welche innig mit dem Verbundkörper vereinigt ist und diesen vollständig durchzieht.

Koch ein anderer besonders brauchbarer Gegenstand läßt sich durch Ablagerung von Metall3chiehten oder organischen, plastischen Kunstharzschichten auf den Oberflächen der Durchgänge der gemäß Beispiel 1 hergestellten keramischen Teile erzielen. Beispielsweise kann auf den Oberflächen der Airchgänge durch elektrolose chemische Nickelplattierung leicht ein Nickelüberzug aufgebracht werden, wodurch zur Katalyse verschiedener chemischer Umsetzungen im Verhältnis zum Volumen des Körpers ein großer Oberflächenbereich geschaffen werden kann. In ähnlicher Weise können Überzüge aus Palladium, Platin oder Verbindungen von Nickel, Palladium oder Platin, entweder für sich oder zusammen mit organischen, plastischen Kunstharzen, aufgebracht werden.

Anstelle der einen Teil der in Tabelle 6 angegebenen Zusammensetzung gemäß Beispiel 1. bildenden drei Kaolin-Sorten können zur Herstellung der Zusammensetzung auch andere Tonerde- und Kieselerde-Quellen verwendet werden. Insbesondere können das "Whitetex"-Kaolin sowie das Kaolin Nr. durch "Edgar Plastic"-Kaolin ersetzt v/erden, welches folgende Zusammensetzung besitzt:

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Tabelle 9: Bestandteil Gew.-^

SiO₂ 45,91

Al₂O₅ 38,71

^e₂O₅ 0,42

TiO₂ 0,34

GaO 0,09

MgO 0,12

Na₂O 0,04

K₂O 0,22

Brennverlust 14t15

100,00

Das folgende Beispiel erläutert die Verwendung von "Edgar

Plastic"-Kaolin ausanmen mit Kaolin Nr. 27:

Beispiel 2

Bestandteil Gew.-';

Kaolin Nr. 27	16,5
"Edgar Plastic"-Kaolin	16,5
Tonerde tafeln Nr. 61.	34,0
Dolomit A-A	33,0

100,0

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Ein grüner Körper wurde,wie in Beispiel Ierläutert, hergestellt und anschließend bei ciiu-r Temperatur von 13<j5°C gebrannt. Der hierdurch hergestellte keramische Stoff besaß eine Porösität von 42,2 Vol.-/a und zeichnete sich durch die vorstehend im Zusammenhang mit dem Pi^odukt von Beispiel 1 angegebenen sonstigen wünschenswerten physikalischen Eigenschaften aus und konnte zur Herstellung der im einzelnen in Beispiel 1 erläuterten verschiedenen Gegenstände verwendet werden.

Die in Beisjjiel 2 angegebene Kaolin-Zusa; lmensetzung läßt sich weiterhin dadurch abwandeln, daiS anstelle von Kaolin Nr. 27 ein "English Gliina"-Kaolin folgender Zusammensetzung verwendet wurde:
Tabelle 10:

Gew.-/o 46,b7

3ö,44 0,45

Bestandteil

TiO lügO GaO

0,01 0,01

0,29

Brennverlust

0,58

12,65 100,00

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im folgenden Beispiel wurde das in Tabelle 10 näher gekennzeichnete "English China"-Xaolin verwendet:

■ßeispiel 3 Bestandteil Ge\v.-/j

"English Ghina"-Kaolin 16,5

"jidgar Plastic-Kaolin" 16,3

xonerdeplatten Nr. 61 '~)i\ ,0

Dolomit A-A 33»O

100,0

Nach dem in einzelnen im Beispiel 1 erläuterten Verfahren wurde ein grüner Körper aus der vorstehenden Zusammensetzung gebildet, der bei einer Temperatur von 1532°G gebrannt wurde. Der hierdurch erhaltene keramische·Stoff besaß eine Porösität von 39,2 Vol.-fo und zeichnete sich durch alle die vorstehend im Zusammenhang mit Beispiel 1 erwähnten wünschenswerten physikalischen Eigenschaften aus '0.1,6. konnte zur Herstellung der im einzelnen im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschriebenen verschiedenen Gegenstände verwendet werden.

Anstelle des im Handel erhältlichen "English China"-Kaolins kann dieses zwecks Entfernung der als "Brei.jnverlust"

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bezeicliiieten Stoffe kalziniert werden. Ein typisches Bei spiel für einen Ansatz mit kalziniertem "English China"-Kaolin ist folgender:

Beispiel 4 Bestandteil

"English Ghina»-Kaolin,

kalziniert 8,0 "English Ghina»-Kaolin,

natürlich ,8,0

"Edgar Pla8tic"-Kaolin 16,0

Tonerdetafeln Hr. 61 34,0

Dolomit A-A '33,0

Talkum. 1.0

100,00

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde ein grüner Körper der obigen Zusammensetzung hergestellt und bei einer Temperatur von 135O⁰C gebrannt. Der hierdurch erhaltene keramische Stoff besaß eine Porösität von 46,9 Vol.-# und zeichnete sich durch die für den keramischen Stoff gemäß Beispiel 1 angegebenen wünschenswerten physikalischen Eigenschaften aus und war für die Herstellung der vorstehend im Zusammenhang mit Beispiel 1 angegebenen verschiedenen Produkte verwendbar.

-37-BAD ORIGINAL

-57-' 1471136

Wie bereits erwähnt, kann das Verhältnis von Tonerde zu Kieselerde ebenfalls in großem Umfang variiert werden, so daß der 'Tonerdeanteil in der Zusammensetzung zwischen etwa 44 bis etwa 57 Gew.-i^ und der Kieselerdeanteil der Zusammensetzung zwischen etwa 8 bis etwa 25 Gew.-^ schwanken kann. Im folgenden Beispiel wurde ein hoher Tonerde-Anteil von etwa 57 Gew.-';6 Tonerde und ein niedriger Kieselerde-Anteil von etwa 8 Gew.-^ Kieselerde verwendet. Der Hest wurde durch Dolomit ergänzt:

Beispiel 5 Bestandteil Gew.-^

• ⁿWhitetexⁿ-Kaolin 5,93

Kaolin Nr.. 27 1,27

Kaolin Nr. 600 8,00

Tonerdetfefelm: Nr. 61. 49,70

Dolomit A-A 35,10

1.00,00

Diese Bestandteile wurden gemäß Beispiel 1 vermischt und dann bei 137O⁰O gebrannt. Der auf diese Weise hergestellte keramische Stoff besaß eine Porösität von etwa .und zeichnete sich durch die im Zusammenhang mit Beispiel 1 angegebenen wünschenswerten Eigenschaften aus. Im Vergleich

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hierzu enthält die Zusammensetzung des folgenden Beispiels

nur wenig Tonerde und viel Kieselerde, genauer gesagt

bildete die Tonerde etwa 44 Gew.-/5 und die Kieselerde etwa 25 Gew.-^ der Zusammensetzung:

Beispiel	6	Gew.-56
Bestandteil		20,00
"V7hitetex"-Kaolin		5,77
Kaolin Nr. 27		22,10
Kaolin Nr. 600		21,13
Tonerdetafeln Nr.	61	31,00
Dolomit A-A		100,00

Diese Bestandteile wurden gemäß Beispiel 1 vermischt und das sich ergebende Gemisch gegossen und bei einer Temperatur von 137O⁰G gebrannt. Der hierdurch erhaltene keramische Stoff besaß eine Porosität von etv/a 40 Vb 1.-/5 und zeichnete sich durch die anhand des gemäß Beispiel 1 hergestellten Erzeugnisses erläuterten übrigen wünschenswerten Eigenschaften aus.

Aus den vorstehenden Beispielen ist ersichtlich, da!3 der Tonerde- und Kieselerde-Anteil der Zusammensetzung in

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weitem Hahmen geändert werden kann, wobei inabesondere der Tonerdegehalt zwischen'etwa 54 und etwa 5Ί "ß> des Gewichts der Zusammensetzung und der Kieselerdegehalt etwa B bis etwa 25 io des Gewichts der Zusammensetzung ausmachen kann.

Anstelle des in Beispiel 1 als Quelle für das Karbonat verwendete Dolomit? das aus einem Gemisch' aus Kalziumkarbonat und kagiiesiumkarbonät besteht, können auch andere Karbonatquellen verwendet werden. Insbesondere kann anstelle des in Beispiel 1 angegebenen Gemisches aus Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat auch Kalziumkarbonat allein verwendet werden. Das folgende Beispiel bezieht sich·auf die Verwendung eines etwa 99»8 Gew.-^ Kalziumkarbonat enthaltenden Kalks anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Dolomite:

Beispiel 7 Bestandteil Gew.-y6

"English Ghina"-Kaolin, kalziniert 8,25

"English Gliina"-Kaolin, natürlich 8,25

"Edgar Plastic"-Kaolin 16,50

Tonerdetafeln Kr. 61. 34,00

Kalk, gemahlen 27,20

Magnesiumoxyd 5_f80

100,00

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Diese Bestandteile wurden bei einer Temperatur von 135O⁰C gebrannt. Der auf diese Y/eise erhaltene keramische Stoff besaß eine Porosität von 12,5 Vol.-?S und besaß die anhand des gemäß Beispiel 1 hergestellten keramischen Stoffs erläuterten wünschenswerten Eigenschaften und ließ sich für die Herstellung der in Beispiel 1 angegebenen verschiedenen Produkte verwenden.

Wenn in derselben Zusammensetzung ein Gemisch aus Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat verwendet werden soll, können anstelle des gemäß Fig. 1 verwendeten Dolomite auch andere Quellen für diese Stoffe verwendet werden. Insbesondere kann das Kalziumkarbonat aus dem in Beispiel 7 angegebenen Kalk und das Magnesiumkarbonat aus Magnesit erhalten werden, welches die folgende Zusammensetzung besitzt: Tabelle 11«

Bestandteil	Gew.-^
GaO	0,55
MgO	45,33
Pe2O3	0,89
Al2O5	0,89
Brennverlust	49,50
unlöslicher Bückstand	2.94

1.00,00

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Beim folgenden Beispiel diente Kalk als Quelle für dats Kalziumkarbona.t- und Magnesit als Quelle für das Magnesiumkarbonat:

Beispiel 8

Bestandteil	Gew. -fo
"English. China"-Kaolin,
kalziniert	8,25
"English China"-Kaolin,
natürlich	8,25
"Edgar Piastic"-Kaolin	16,5o
Tonerdetafeln Nr. 61	54,00
Kalk, gemahlen	20,60
Magnesit	12.40
	100,00

Aus dieser Zusammensetzung ~τ\.?\■.· j.-ri'S !3¹Ir_x? 1 1 ein grüner Körper gebildet, der anschließend bei 1400⁰G gebrannt wurde. Der hierbei erhaltene keramische uxojlx besaß eine Porösität von 58 Vol.-$ und zeichnete sich durch alle wünschenswerten physikalischen Eigenschaften aus, die vorstehend im Zusammenhang mit Beispiel 1 angegeben sind, und ließ sich darübei^hinaus zur Herstellung der im einzelnen in Beispiel 1 beschriebenen Produkte verwenden.

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Das Kalziumkarbonat und das kagreniumkarbonat der keramischen Zusammensetzung lassen sich weiterhin auch durch eine Zusammensetzung aus Kalk, Magnesit und uolom.it hervorbringen, In den .folgenden Beispielen sind aui" diese '/eije in Anaatz gebrachte bevorzugte Zusanmensetzuiigen erläutert:

Bestandteil

"English China"-Kaolin, kalziniert "English Ghina"-Kaolin, natürlich »Edgar Piastic"-Kaolin Tonerdetafeln Lr. 51 Dolomit A-A Kalk, gemahlen Magnesit, 'gemahlen Talkum Hr. 2778 Brenntemperatur Porösität, ^

Die in diesen beiden Beispielen angegebenen Bestandteile wurden nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 hergestellt und vermischt und die hieraus gebildeten grünen Körper bei de* angegebenen Temperatur gebrannt, wobei sich keramische Stoffe der angegebenen Porösität ergaben. Diese Stoffe besaßen die für den keramischen Stoff gemäß Beispieli angegebenen wünschenswerten physikalischen Eigenschaften

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Beispiel 9	Beispiel 10
; ti ,25	β, 25
8,25	ο,25
16,50	16,50
54,00	'^4,25
24,50	16,25
4,50	y,io
3,00	5,40
1 ,00	1,00
135O0O	135Q°C
52,1	54,1

und waren weiterhin zur Herstellung der im einzelnen in Beispiel 1 beschriebenen Produkte brauchbar.

Anstelle des in Beispiel 1 als Quelle für das Karbonat verwendeten Dolomite und des in Beispiel 8 verwendeten Kalka kann als einzige Quelle für das Karbonat auch Magnesiumkurbonat in Form von Magnesit verwendet werden, wie sich aus dem folgenden Beispiel ergibt:

Beispiel 11 Bestandteil Gew.-^

»English Ohina"-Kaolin, kalziniert 8,25·

"English China"-Kaolin, natürlich 8,25 "Edgar Plastic"-Kaolin 16,50

Tonerdetafeln Hr. 61 34,00

Kalziumoxyd, gemahlen 6,70

Magnesit, gemahlen 26,3,0

100,00

Ein grüner Körper dieser Zusammensetzung wurde nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt und bei einer Temper ratur von. 155O⁰G gebrannt. D^er hierdurch.erhaltene kera- ι mische Körper besaß eine Porösität von etwa 60 Vol.-^6. Der gebildete keramische Stoff besaß die vorstehend anhand

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des keramischen Stoffgeiaisches von Beispiel 1 erläuterten wünschenswerten Eigenschaften und ließ sich zur Herstellung der in Beispiel 1 erlautex-ten verschiedenen Produkte verwenden.

Die Konzentration der Karbonate in der Zusammensetzung kann in einem weiten Bereich schwanken, wobei darauf hingewiesen sei, daß die Porosität des erhaltenen keramischen Stoffs sowohl eine Funktion des Karbonatgehalts als auch der Brenntemperatur ist. Insbesondere ist die Porosität für eine vorgegebene Brenntemperatur etwa proportional der Karbonatkonzentration in der keramischen Zusammensetzung. Die bei der Durchführung der Erfindung brauchbare Karbonatmenge schwankt zwischen etwa 25 bis etwa 39' Gew.-$ der Zusammensetzung. Das Beispiel 7 erläutert eine Zusammensetzung mit niedrigem Karbonatgehalt, wobei speziell Kalziumkarbonat verwendet wurde. Es können jedoch auch hähere Karbonatanteile in der Größenordnung von 39fo verwendet werden. Im folgenden Beispiel wird eine größere Karbonatmenge verwendet, wobei Dolomit als Quelle für das,,:.. Karbonat dient» . .■

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ORIGINAL INSPECTED

Beispiel 12 Beataridteil Gew.-

»Whitetex»-Kaolin 12,00

Kaolin Nr. 27 3,46

Kaolin Nr. 600 13,30

Tonerdetafeln Nr. 61 32,24

Dolomit A-A 39,00

1.00,00

Diese Bestandteile wurden nach, dem Verfahren gemäß Beispiel 1 vermischt und der hieraus hergestellte grüne Körper bei einer Temperatur von 1370 C gebrannt. Die Porosität des auf diese. Weise erhaltenen keramischen Stoffs betrug etwa ^lj4- VoI.-^. Dieser Stoff besaß die anhand von Beispiel 1 erläuterten übrigen wünschenswerten Eigenschaften und ließ sich sur Herstellung der im einzelnen in Beispiel 1 angegebenen Produkte gut verwenden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung neuartige keramische Stoffe, verbesserte keramische Körper und gefüllte keramische Teile schafft, wobei die Verfahren zu ihrer herstellung alle die eingangs ι. χ ige;y ebenen Ziele und Vorteile erreichen. Obwohl vorstehend 'gewisse bevorzugte Beispiele für die Erfindung zum Zweck

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BAO ORIGINAL 909815/0370 ,

der Erläuterung beschrieben worden sind, sind die gemachten Angaben selbstverständlich innerhalb gewiccer Tfrensen abänderuar, ohne daß dc\:iurcli der HaIi: cn .'er iJrfin'lunj verlassen vird, i/elcher alle derartigen Änderungen und Abwandlungen mit umfassen soll..

BAD ORIGlMAL 909815/0370

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Keramischer Stoff zur herstellung von porösen keramieohen Körpern, dadurch gekennzeichnet , daß er aus einem Gemisch von etwa 44 bis etwa 57 Gew.-# Tonerde, etwa θ bis etwa 25 Gew.-# Kieselerde und etwa 25 bis etwa 39 Gew.-S^ Kalzium- und/oder Magnesiumkarbonat besteht.

   2. Keramischer Stoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

   er

   net, daß/tfwa 14 bis etwa 22 $> Kalziumkarbonat und etwa 11 bis etwa 17 # Magnesiumkarbonat enthält.

   3. Keramischer Stoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeiohnet, daß die Teilchengröße aller Bestandteile in der Größenordnung von etwa 400 bis etwa 270 Maschen liegt.

   4. Keramischer Stoff nach Anspruch 3» daduroh gekennzeichnet, daß die Teilchengröße aller Bestandteile kleiner ist ale etwa 325 Maschen.

   5. Keramischer Stoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß er etwa 50 $> Tonerde, etwa 16 % Kieselerde und etwa 32 ί» Karbonat enthält.

   6. KeramiBoher Stoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß er etwa 24 bis etwa 40 Gew.-^

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   —2."

   Kaolin, etwa 27 bis etwa 42 Gew.-^ Tonerde und etwa 25 bis etwa 4vf^Dolomit enthält.

   7» keramischer Stoff nach Anspruoh 6, dadurch gekennzeichnet, daß er etwa gleiche Teile dieser Bestandteile enthält.

   8. Aus dem keramischen Stoff nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellter bearbeitbarer keramischer Körper, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vielzahl einheitlich über ihn verteilter, duroh Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 870 bis etwa 1100⁰O gebildeter offener Zellen von Kapillargröße aufweist, die unter Bildung von Durchgängen untereinander verbunden sind, welche von jedem Bereich des Körpers zu einem anderen iereioh desselben verlaufen und an der Oberfläche des Körpers enden.

   9. Keramischer Körper nach Anspruoh 8, dadurch gekennzeiohnet, daß seine Härte etwa 2,5 bis etwa 3,5 Einheiten der Moha-Här teskala beträgt.

   1Φ. Keramischer Körper naoh Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß er auf eine Temperatur im Bereich von etwa 980 bis etwa 104-0⁰O erhitzt worden ist und eine Härte von etwa 3 Einheiten der Mohe-Skala besitzt·

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   »3

   11. Bearbeitbarer keramischer Körper, dadurch gekennzeiohnet, daß er aus einem zellförmigen9mit einer "Vielzahl einheitlich über ihn verteilter, offener Zellen von Kapillargröße besteht, die unter Bildung von Durchgängen untereinander verbunden sind, welche von jedem Punkt des Körpere zu einem anderen Punkt desselben verlaufen und an der Oberfläche des Körpers enden, dieser Stoff im wesentlichen das Gewichtsäquivalent von etwa 51 bis etwa 66 $> Aluminiumoxyd, etwa 11 bis etwa 26 $> Siliziumoxyd und etwa 16 bis etwa 28 $> Kalzium- und/oder Magnesiumoxyd enthält und der keramische Körper eine Pcrösität von etwa 50 bis etwa 70 ^vol.-# und eine Härte von etwa 2,5 bis 3*5 Einheiten der Mohs-Skala besitzt, so daß er leicht mitteile normaler Werkzeuge bearbeitet werden kann*

   12. Keramischer Körper naoh Anspruoh 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff etwa 59 # Aluminiumoxyd, etwa 19 # Siliziumoxyd, etwa 12 # Kalziumoxyd und etwa 9 $> Magnesiumoxyd enthält und eine Porösität von etwa 60 $> und eine Hgrte von etwa 3 Einheiten der Mohs-Skala besitzt.

   13. Poröser keramischer Teil, dadurch gekennzeichnet, daß er «aus einem zellförmigen Körper mit einer Vielzahl einheitlich über ihn verteilter, offener ^zeilen von

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   Kapillargröße "besteht, die unter Bildung von Durchgängen untereinander verbunden sind, welche von Jedem Bereich des Körpers zu einem anderen Bereich desselben verlaufen und an der Oberfläche des Körpers enden und dem Körper eine tatsächliche Porösität verleihen·

   14. Poröser keramischer Teil nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet daß er das Gewichtsäquivalent von etwa 51 bis etwa 66 # Aluminiumoxyd, etwa 11 bis etwa 26 # Siliziumoxyd und etwa 18 bis etwa 28 $ Kalzium- und/oder Magnesiumoxyd enthält und der zellförmige Körper eine Porösität von etwa 6 bis etwa 60 Vol.-# besitzt,,

   15· Poröser keramischer Teil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß er das Gewichtsäquivalent von etwa 59 $> Aluminiumoxyd, etwa 19 # Siliziumoxyd, etwa 13 1> Kalziumoxyd und etwa 9 # Magnesiumoxyd enthält und eine Porösität von etwa 34 bis etwa 58. VqI.-56 besitzt·

   16· Poröser Keramischer Teil nach einem der Ansprüche 13 - 15» dadurch gekennzeichnet, daß er eine Härte von etwa 2,5 bis etwa 3,5 Einheiten der Mohs-Skala "besitzt,

   17· Poröser keramischer Teil nach einem der Ansprüche 13 15, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Härte von mehr als etwa 5,0 Einheiten der Mohe-Skala besitzt.

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   18. Poröser keramischer Teil, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem zellförmigen Körper mit einer Vielzahl einheitlich über ihn verteilter, offener Zellen von KapüLargröße besteht, die unter Bildung von Durchgängen untereinander verbunden Bind, welche von jedem Punkt des Körpers zu einem anderen Punkt desselben verlaufen und an der Oberfläche des Körpers enden, und der Körper im wesentlichen aus einem G-emisoh von

   . Kaolin, Tonerde, Kalzium- und/oder Magnesiumkarbonat zusammengesdtet ist, das auf eine Temperatur von etwa 1260 bis etwa 1480⁰C erhitzt worden ist«

   19. Poröser keramischer Teil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Härte von mehr als etwa 5,0 Einheiten der Mohs-Skala besitzte

   2Oe Porösejp keramischer Teil naoh einem der Ansprüche 18'. oder 19» dadurch gekennzeichnet, daß er aus etwa bis etwa 57 Gew.-# Tonerde, etwa 8 bis etwa 25 $> Kieselerde und etwa 25 bis etwa 39 Gew.-^ Kalzium- und/ oder Magnesiumkarbonat besteht und eine Porösität von etwa 6 bis etwa 60 Vol.-# besitzte

   ο Poröser keramischer Teil nach einem der Ansprüche 18 - 20,' dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem-G-emisOh von etwa 32 Gew.-# Kaolin, etwa 34-

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   ^onerde und etwa 33 Gew.-^ ^olomit besteht, die auf eine Temperatur von etwa 1332 bis etv/a HOO⁰C erhitzt worden sind, und seine Porösität etwa 34 bis etwa 58 Vol.-# beträgt.

   22. Poröser keramischer Teil nach Anspruch 21, daduroh gekennzeichnet, daß seine Porösität umgekehrt proportional zur endgültigen Brenntemperatur ist, wobei eine Porosität von etwa 58 $> einer Brenntemperatur von etwa 1332⁰C und eine Porosität von etwa 34 ?6 einer Brenntemperatur von etwa HOO⁰C entspricht.

   23. Verbundkörper aus dem keramischen Körper bzw. Teil nach einem der Ansprüche 8 bis 22 und einem •füllkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper im keramischen Körper bzw. Teil angeordnet ist und dessen Durchgänge praktisch vollständig ausfüllt, wobei der keramische Körper eine erste feinverteilte Phase im Verbundkörper und der Füllkörper eine zweite feinverteilte Phase im Verbundkörper bildet, welche innig mit der ersten feinverteilten Phase verbunden und vereinigt ist.

   24· Verbundkörper naoh Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper eine Flüssigkeit ist.

   25. Verbundkörper nach Anspruch 23, daduroh gekennzeichnet, daß der Füllkörper ein Schmiermittel ist·

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   26. Verbundkörper naoh Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper ein organisches, plastisches Kunstharz ist·

   27p Verbundkörper naoh Anspruoh 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper ein Metall mit einem unter dem Erweichungspunkt des keramischen Körpers liegenden Schmelzpunkt ist.

   28β Verbundkörper aus einem keramischen Körper bzw. Teil naoh einem der Ansprüche 8-22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände seiner Durchlässe mit einem kata-Iytischen Material überzogen sind.

   29. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Stoffs zur Ausbildung von porösen keramischen Körpern, . . daduroh gekennzeichnet , daß die keramischen Stoffe nach einem der Ansprüche 1-7 innig miteinander vermisoht werden.

   3Oe Verfahren naoh Anspruoh 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe durch Mahlen innig miteinander vermisoht werden.

   31. Verfahren zur herstellung eines porösen keramisohen

   Körpers, daduroh gekennzeichnet, daß die keramischen Stoffe naoh einem der Ansprüche "1-7 erhitzt und

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   das Gemisch anschließend unter Ausbildung eines porösen keramischen Körpers mit einer Vielzahl darin verteilter offener Zellen von Kapillargröße abgekühlt wird, die unter Bildung von Kirchgängen untereinander verbunden sind, welche von jedem Bereich des keramischen Körpers zu einem anderen Bereich desselben verlaufen und an der Oberfläche des keramischen Körpers enden.

   32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch auf etwa 870 bis etwa 1480⁰C erhitzt wird.

   33o Verfahren nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch auf etwa 870 bis exwa 1100⁰G erhitzt wir€.

   34. Verfahren nach Anspruoh 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch auf etwa 1260 bis etwa 1480⁰C erhitzt wird.

   35» Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der S|pff zunäohst unter Ausbildung eines vorgebrannten Körpers auf eine Temperatur von etwa 870 bis etwa 1100⁰C erhitzt wird und der vorgebrannte Körper mit Hilfe normaler Werkzeuge bearbeitet wird, um ihm eine vorbestimmte ^orm zu geben, und anschliessend zwecks Ausbildung eines fertiggebrannten Körpers

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   auf eine Temperatur von etwa 1260 "bis etwa erhitzt wird.

   36β Verfahren nach Anspruch 35» dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erhitzung des Stoffs im erstgenannten Temperaturbereich ein vorgebrannter Körper gebildet wird, dessen Härte etwa 2,5 bis etwa 3»5 Einheiten der Mohs-Skala beträgt, und dieser vorgebrannte Körper im zweitgenannten Temperaturbereich erhitzt wird, wobei ein fertiggebrannter Körper mit einer Härte von über 9 Einheiten der Mohs-Skala entsteht,,

   37« Verfahren nach einem der Ansprüche 31 - 36 dadurch gekennzeichnet, daß in die den keramischen Körper durchsetzenden ^Durchgänge nach einem oder beiden der-genannten Erwärmschritte ein Füllstoff eingebracht wird,,

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