DE1571360A1 - Verfahren zur Herstellung von Tonprodukten - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORE DlPL.-iNG. GRALFS DR. MANITZ

PATENTANWÄLTE

6010.1965 Γ-^ -¹ njj/wifcU- c

ExpL

Canadian. Patents and Development Limited i r *? 1 O £ Π Administrative Building M58

Montreal Road Laboratory

Montreal Road, Ottawa, Ontario / Canada

Verfahren zur Herstellung von Tonprodukten Priorität! ü_eS.A. vom 8. Okt. ob «ar 1964 (USSN,

Die Erfindung betrifft eia Verfahren zur Herst©Xltaag von Tonprodukten und insbesondere nach diese» Verfahren erzeugte verbesserte Produkte« Wenn. Von Φβη- produkten die Rede ist, so si&t! darunter Br aeugni β se wie Ziegelsteine, Blöcke, Röhren_f Fliesen und feuerfeste Gegenstände beliebiger Form und &rÖß$ Za vesr~ stehen, die aus einem Ton oder zumindest aus einea Gemisch von Stoffen, hergestellt sind, das einen wesentlichen Anteil an Ton enthält·

Bekanntlich besteht eins der ^ebräuchllohsten, gewerbsmäßigen Verfahren zur Srzeugung von Tonprodukten

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darin, daß die Rohmaterialien, die einen wesentlichen Anteil an mindestens einer Tonerde enthalten, zunächst in dem gewünschten, vorher festgesetzten Verhältnis »miteinander vermischt werden und das erhaltene Gemisch dann in feuchtem oder trockenen Zustand zu der erforderlichen Konsistenz zennahlen wird, welche gewöhnlich recht kritisch ist. Nach den Mahlen wird das Gemisch in einer geeigneten Formungevorrichtung in gewünschter Veise geformt} anschließend ist im allgemeinen eine Trocknung der geformten Mischung nötig. Zum Schluß wird das geformte und getrocknete Gemischt gebrannt oder gesintert, wie dieser Vorgans; manchmal bezeichnet wird, um dem Produkt die erforderliche Festigkeit zu geben.

Das Brennen des geformten Gemisches erfolgt gewöhnlich bei Temperaturen, ab etwa IQOQ⁰C, wie sie noraäLerweise beim Brennen von Ziegelsteinen angewandt werden, bis zu Temperaturen Von etwa 135O C oder höher (d.h. 15OO C), wie sie gewöhnlich beim Brennen von hoch feuerfesten Gegenständen benutzt werden. Das Brennen erfolgt normalerweise innerhalb einer recht langen Zeit von etwa 12 bis etwa 48 Stunden· Das erhaltene Produkt besitzt gewöhnlich ein« Druckfestigkeit, von 200 bis 5PO kg/cm², wobei diese Festigkeit in gewissem Maße direkt von der angewandten Brenntemperatur

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abhängt.

Wenn 'man sich die weitverbreitete Anwendung von TonerZeugnissen vergegenwärtigt, erscheint es offensichtlich wünschenswert, das oben beschriebene bekannte Verfahren in einer Weise zu verbessern, die die Erzeugung eines gleich guten oder verbesserten Tonproduktes bei niedrigeren. Kosten gestattet. Erreicht werden könnte dieses Ziel durch ein wirksameres Verfahren mit gewissen Abänderungen wie Herabsetzung der Anzahl der erforderlichen Arbeitsgänge, waiger kritischen Bedingungen bei den einzelnen Ar-

·)
beitsgängen sowie einer der zum Brennen erforderlichen

·) Zeit und Temperatur. Herabsetzung

Zur Verbesserung dieses Verfahrens wurde vorgeschlagen, das Gemisch unter Druck zu formen, während os gebrannt oder gesintert wird» Bei diesem abgewandelten Verfahren wird mit den üblichen Sintertempera türen von 1000⁰C und darüber und bei einem Druck der Größenordnung von fO bis i*K> kg/cm gearbeitet. Auch die Ausgangsmaterlallen werden gewöhnlich bei einer Temperatur von etwa 1000⁰C vor dea Formen kalziniert.

Dieses sogenannte Heißpressen von TonerZeugnissen

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ist ±m wesentlichen eine Abwandlung des Sinteroder Brennvorgangs bei den herkömmlichen, gewerbsmäßigen Verfahren zur Herstellung von Tonprodukten. Diese Abwandlung war aber wegen ihrer Kosten kein besonderer Erfolg beschieden, was' in erster Linie darauf zurückzuführen ist, daß keine geeigneten Ma-,terialien für die Preßformen zur Verfügung stehen, die bei den üblichen Sintertemperawturen von 1000 bis 1500⁰C genügend fest sowie oxydations- und abriebbeständig sind·

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von Tonprodukten sowie nach diesem Verfahren hergestellte verbesserte Produkte.

Ziel der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren zur Erzeugung von Tonprodukten, das gegenüber den bekannten Verfahren insofern eine wesentliche Verbesserung aufweist, als es die üblicherweise angewandten Verfahren, wie die oben beschriebenen, erheblich vereinfacht und außerdem verbesserte Produkte ■it erhöhter Bruchfestigkeit, d.h. erhöhter Festigkeit liefert. Das erfindungsgeaäße Verfahren gestattet die Herstellung von gleichwertigen oder besseren Produkten bei geringeren Kosten ale Ergebnis der Anwendung niedrigerer Temperaturen, kürzerer Brennzeiten und

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gewöhnlich einer Herabsetzung der erforderlichen Arbeitsgänge sowie weniger kritischen Bedingungen bei diesen Arbeitsgängen·

Es wurde gefunden, daß, wenn man natürlichen, nichtkalzinierten Ton, wie er zur Herstellung von Tonerzeugnissen verwendet wird, erhitzt und dadurch bewirkt, daß zumindest eine gewisse Abspaltung von Hydroxylgruppen eintritt, die bei weniger als 1000 C stattfindet, unddeη Ton während dieser Dehydroxylierung Druck aussetzt, das erhaltene Tonerzeugnis ein· gleichwertige oder bessere Qualität besitzt als die nach den bekannten Verfahren erzeugten Tonprodukte·

Daher besteht das erfindungsgeinäße Verfahren in der Herstellung von Tonerzeugnissen aus Materialien, von denen ein Hauptanteil mindestens ein Ton ist· Diese Tone bä. ie big er Herkunft können entweder KaaLiniten, d.h. Porzellanerde (Kaolin), Ballclay und Feuerton oder IllittoneiMtoxr sein, wie sie für Tonerzeugnisse für Bauzwecke, Ziegelsteine, Fliesen usw. verwendet werden· Der Erfindung nach wird das natürliche Rohmaterial in Form eines Tons, wie er nach dem Fördern und Zermahlen anfällt, vermischt mit anderen Zusätzen oder so wi· er ist, in einer Preßform in die gewünschte Form gebracht und dann auf eine Temperatur erhitzt,

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die ausreicht, um Mindestens «ine gewisse Dehydroxylierung des Tons zu bewirken, wobei die erforderliche Temperatur unter 100O⁰C liegt und von dem verwendeten Ton abhängt und die normale Temperatur gewöhnlich im Bereich von 700°C bis 800°C liegt. Dann wird der Ton Druck ausgesetzt, während die Abspaltung der Hydroxylgruppen stattfindet· Anwendung von Hitze und Druck werden dann beendet und es zeigt sich, daß das Produkt, in Abhängigkeit von bestimmten anzugebenden Bedingungen, eine gleiche oder verbesserte Bruch- oder Druckfestigkeit besitzt wie die entspre- ^/

chenden, nach bekannten Verfahren hergestellten Produkte, und auch sonst genau so brauchbar ist. Ferner werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren normalerweise die Größentoleranzen des Fertigerzeugnisses verbessert·

" Das Tonerzeugnis kann erhitzt werden, während es sich noch·in Preßform befindet, es kann aber auch aus der Form entnommen und dann in geeigneter Weise auf die erforderliche Temperatur erhitzt werden. Wenn es in der Preßform verbleibt, kann der Druck leicht während der Dehydroxylierung durch die Form und die damit verbundene Presse angewandt werden. Sonst müssen andere Vorrichtungen zur Druckanwendung vorgesehen sein.

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Normalerweise ist es as bequemsten, das Tonprodukt in einer Preßform zu formen und, während es Druck ausgesetzt ist, auf die erforderliche Temperatur zu erhitzen, worauf dann Warnequelle und Druck abgestellt und das Fertigerzeugnis der For« entnommen wird .

6b zeigte sich überraschenderweise, daß eine brauchbare Druck- oder Bruchfestigkeit erzielg-t werden kann, wenn man eine Temperatur anwendet, die wesentlich unter der üblichen Sinterteeperatur für das verwendete Material liegt. Vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt ist diese Herabsetzung der erforderlichen Temperatur zur Erzielung der nötigen Druckfestigkeit von besonderer Bedeutung, da die bei dem erfindungagemäßen Verfahren geeigneten Preßformen aus Materialien hergestellt werden können, die bei vernünftigen Kosten leicht zu erhalten sind· Außerde« werden die Heizungskosten erheblich herabgesetzt, da waiger Hitze erforderlich ist.

Ferner können, wie bereite oben ausgeführt, die Produkte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Wunsch so hergestwellt werden, daß sie eine viel höhere Bruchfestigkeit besitzen als die nach den herkömmlichen Verfahren erzeugten Produkte·

Ein weiteres signifikantes Merkmal des erfindungβ-

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gemäßen Verfahrene ist die verhältnismäßig kurze Zeitι die, verglichen mit den bekannten Verfahren, zuer Herstellung des Tonproduktes erforderlich ist. Im allgemeinen sind bei den bekannten Verfahren mehrere Stunden, wenn nicht sogar Tage nötig, während das Verfahren der Erfindung normalerweise eine Sache von einigen Sekunden bis einigen Minuten ist, je nachdem welches Verfahren zur Herstellung des Fertigerzeugnisses aus den Rohmaterialien angewandt wird. Die Zeit hängt normalerweise davon ab, wie lange es dauert, um die Materialises se, die das Produkt ergeben soll, auf die gewünafate Temperatur zu bringen, was natürlich außerdem davon abhängt, eine wie groß· Stoff-■enge verwendet wird, welches Material als Rohstoff dient und mit was für einer Wärmequelle gearbeitet wird.

Bei der Durchführung des erfindunsgemäßen Verfahrens können Hitze und Druck in jeder beliebigen Weise zugeführt werden, vorausgesetzt, daß der erforderliehe Druck und die nötige Hitze geliefert Karden, um das Rohmaterial, das das Fertigprodukt ergeben soll, in der nötigen Zeit auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Das Verfahren kann unter Atmosphär'endruok, d.h. an der Luft, durchgeführt werden,und die Preßform sollte so gewählt «ein, daß während des Prozesse*

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gebildete Gase daraus entwachen können, wenn Druck und Hitze, wie im allgemeinen üblich, angewandt werden sollen, während sich das Produkt noch in der Form befeindet.

Wie bereits gesagt, kann das Material zur Herstellung der Tonprodukte in natürlicher Form vorliegen und aus beliebigen Tonen wie Kaoliniten oder fcllliten beliebiger Herkunft bestehen· Nach Belieben können diese Tonerden vor der Ausführung des erfindungsgemaßen Verfahrens mit anderen Füllstoffen und/oder Verstärkung smat er ialien wie Faser-Asbest, Metalldraht usw., Sand und Metallpulver, Diatomeenerde usw. in der üblichen Weise vermischt werden· Obwohl es im allgemeinen so ist, daß die Bruchfestigkeit des nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Fertigproduktes umso geringer ist, je größere Mengen von Nicht-Tonerdestoffen mit dem natürlichen Ton vermischt werden, was im einzelnen von den angewandten Bedingungen abhängt, kann es aber doch möglich sein, andere Eigenschaften des Erzeugnisses durch die Verstärkungszusätze zu verbessern· Das den Ton enthaltende Rohmaterial sollte nicht kalziniert werden, bevor es dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen wird·

Wenn es einmal dem Verfahren unterwarfen worden ist, ist e· sofort zur Verwendung bereit, ohne daß weiter··

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Sintern oder Brennen nötig ist.

Die angewandte Temperatur hängt von dem verwendeten Rohmaterial ab. Die kritische Mindesttemperatür ist die Temperatur, bei der bei dem jeweiligen Ton die Abspaltung von Hydroxylgruppen beginnt· Vorausgesetzt, daß der Druck während der Zeit aufrechterhalten wird, in der die Dehydroxylierungsreaktion ganz oder teilweise abläuft, kann bei diesem Verfahren bei jeder beliebigen Temperatur bis zu 1000 C gearbeitet werden. Da aber normalerweise die Dehydroixylierungsreaktion unter 75O°C sowohl bei Kaolinitals auch bei Illit-Tonen stattfindet und zuende geht, brauchen gewöhnlich keine Temperaturen über 750 C angewandt zu werden.

Wie bereits früher ausgeführt, muß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu formende Tonmaterial zumindest während eines Teils der DehydroxyIierungs- reaktion Druck ausgesetzt werden. Drücke von 35 bis

2 I75O kg/cm oder sogar noch höher· können je nach der bei dem Fertigprodukt gewünschten Bruchfestigkeit angewandt werden. Bei Anwendung genügend hoher Drücke konnten bei dem Fertigprodukt Bruchfestigkeiten bis zu mehr als 3000 kg/cm erzielt werden.

Man nimmt auf Grund der Theorie an, daß bei der Durch-

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führung des erfindungsgemäßen Verfahrens die sehr hohe Reaktionsfähigkeit des Tones während der Dehydroxylierung dahin ausgenutzt wird, daß sich Bindungen zwischen den Teilchen bilden· Man nimmt an, daß die Anwendung von Druck zu einer Erhöhung der Berührungsfläche zwischen den Teilchen führt und daß dadurch die Wahrscheinlichkeit zur Bildung von Bindungen zwischen den Teilchen ansteigt. Wenn man diese Theorie »i als richtig ansieht, so würde das bedeuten, daft bei den erfindungsgenäßen Verfahren nur die Temperatur erforderlich ist, die die Dehydroxylierung des jeweils verwendeten Tons bewirkt. Ferner wurde darauf hingewiesen, daß mindestens während eines Teils der Dehydrolxylierungsreaktion Druck angewandt werden MUß, ubi den gewünschten Effekt zu erzielen·

Die folgen*η Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, insbesondere zur Kenntlichaachung ihrer Vorzüge gegenüber den bekannten Verfahren. Sie sollen ferner aufzeigen, welchen Einfluß auf das Fertigprodukt verschiedene Abwandlungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besitzen.

Beispiel 1 Roher Georgia-Kaolin wurde, wie er gewonnen wird,

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in einem Porzellanmörser mit dem Pistill zerrieben, so daß er ein Sieb mit 100 mesh passierte und dann mittels einer gewöhnlichen, handbetriebenen Presse zu einem zylindrischen Körper von etwa 1 cm Durchmesser und 1 cm Höhe gepreßt.

Das heißpressen wurde in einer Phillips-Induktionsheizanlage unter Verwendung einer Graphitform durchgeführt, die als Suscejbor und als Heißpress-Komponente diente· Die Form wurde in einer Argonatmosphäre auf die gewünschte Temperatur erhitzt und es stellte sich heraus, daß mit dieser Heizanlage bei den verwendeten Rohmaterialproben innerhalb weniger als einer Minute jede beliebige Temperatur bis zu 700°C erreicht werden konnte·

Sine Graphitform wurde leer und mit der zylindrisch geformten Probe darin gewogen und die Differenz dieser beiden Gewichte ergab das Gewicht des verwendeten Materials. Das Ausgangsgewicht der Probe muß ermittelt werden, um den prozentualen Gewichtsverlust berechnen zu können, der während der Bearbeitung des Georgia-Kaolins eintritt. Dann wurde die Graphitform Mit Kolben (frei beweglioh) in eine Pr*«se eingesetzt, " > mit einem Vycor-Rohr umschlossen und die ganze Appa» jratür fünf Minuten mit Argen durehspült·

OfVGANM. INSPECTED '

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Bs wurden zwei verschiedene Versuchsreihen mit Georgia-Kaolin durchgeführt. Bei der ersten Reihe

2 wurde ein Druck von 210 kg/cm bei Beginn des Erhitzens angewandt· Die Temperatur wurde auf die gewünschte Höhe gebracht und 20 Minuten konstantgehalten, Dann wurde die Energiezufuhr abgeschaltet und der Druck aufgehoten· Beim Abkühlen erreichte die Probe innerhalb von zwei Minuten eine Temperatur von etwa 100⁰C. Bei einer zweiten Versuchsreihe wurde die Temperatur der Probe auf die gewünschte Höhe gebracht und 20 Minuten konstantgehalten· Der Druck

von 210 kg/cm wurde dann nach dieser Aufquellperiode^% angelegt und 20 Minuten bei dieser Temperatur aufrechterhalten. Die Probe wurde in der Form auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen. Die Graphitform wurde mit der Probe und nach der Entnahme der Probe gewogen· Die Differenz zwischen diesen beiden Gewichten ergab das Gewicht der Probe nach der Bearbeitung.

Schüttdichte und Bruchfestigkeit wurden bei allen Proben mit einem Instron-Gerät bestimmt·

Die Ergebnisse der Messung der Bruchfestigkeit, die bei Georgia-Kaolin erhalten wurden, sind in der graphischen Darstellung der Figur 1 wiedergegeben,

2
wo die Festigkeit in kg/cm gegen die Heißpreß-

* "soaking" » Einweichen

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temperatur in ⁰C aufgetr^pn ist. Es sind die Ergebnisse beider Versuchsreihen wiedergegeben. Bei der Betrachtung der Figur 1 zeigt sich sofort, daß bei der zweiten Versuchsreihe, wo die Proben Minuten bei der angegebenen Temperatur vor der Anlegung des Druckes zum Aufquellen gebracht wurden, praktisch keine Erhöhung der Bruchfestigkeit erzielt werden konnte· Andererseits kann die Kalt-Bruch-

2 festigkeit von Georgia-Kaolin von 70 kg/cm für dLe unter Erhitzen auf 45O°C gepreßten Proben (wie gezeigt) auf etwa 56O kg/cm für die unter Erhitzen auf 700 C gepreßten Proben erhöht werden, wenn der Druck von Beginn der Erhitzungsperiode an angewandt wird. Venn man dieses Verfahren mit bekannten vergleicht, so zeigt sich, daß beim Sintern gleicher Proben Georgia-Kaolin in einem **fen bei einer Temperatur von 1300⁰C und in einer Zeit von 30 Minuten

2 eine Druckfestigkeit von nur etwa l4O kg/cm erzielt wurde. Von wesentlicher Bedeutung ist hier die bei der Sinterung des Georgia-Kaolins erforderliche hohe Temperatur und die bei dieser hohen Temperatur erzielte verhältnismäßig niedrige Druckfestigkeit·

Die folgende chemische Analyse ist typisch für Georgia-KadLint

sio_a Ai₈O₃ r.₂o₃

38,5 0,7 1,4 13,6 Gewichts

prozent

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Während der bei der Dehydroxylierung von reinem Kaolinit theoretisch mögliche Gewichtsverlust 13«9 Prozent beträgt, lag der experimentell ermittelt« prozentuale Gewichteverlust bei Georgia-Kaolin bei 136 bis 13,7 Prozent·

Aus den Bestimmungen des Gewichtsverlustes muß sich der Grad der Dehydroxylierung bestimmen lassen· Unter der Voraussetzung, daß 13,6 der mögliche Ge» Wichtsverlust bei Georgia-Kaolin ist und «lter Verwendung dieses Wertes als möglichen lOOproxentigen Gewichtsverlust wurde der prozentuale Gewichtsverlust bei allen Proben berechnet· In Figur 2 ist der prozentuale Gewichtserlust ··* für beide Versuchsreihen gegen die Druckfestigkeit der Proben aufgetragen· Wie aufgrund der theoretischen Voraussetzungen für die nach dem erfindungagemäßen Verfahren erzielten, überraschenden Ergebnisse zu erwarten war, ist bei der ersten Versuchsreihe der prozentuale Gewichtsverlust umso höher« je höher die Druckfestigkeit ist· Das scheint darauf hinzuweisen, daß der prozentuale Gewichtsverlust umso höher ist, eine je kräftigere Umsetzung in der Probe stattfindet. Andererseits ist bei der zweiten Versuchsreihe das Fehlen eines Anstiege der Druckfestigkeit auffallend, was darauf hinzuweisen scheint, daß die vermutete Erhöhung der Reaktionsfeähigkeit während

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der Dehydroxylierung sehr kurzfristig ist und anscheinend innerhalb von 20 Minuten fast vollständig verschwindet, wenn bei der zweiten Versuchsreihe vor dem Anlegen des Druckes eine Aufquellperiode eingeschaltet wird·

Beispiel 2

Unter Anwendung des in Beispiel 1 benutzten Verfahrens wurde sowohl bei Kentucky-Ballclay als auch bei Abbotsford-Feuerton eine ähnlich erhebliche Erhöhung der Druckfestigkeit beobachtet, wie in Figur 3 eier Zeichnungen und weiter unten wiedergegeben ist.

Kentucky-Ballclay-heißgepreßt, 10 Minuten (während der Dehydroxylierung) bei 700 C und einem Druck von

2 ο

245 kg/cm -Druckfestigkeit 700 kg/cm .

B.C. Illitton - heißgepreßt, 10 Minuten (während der Dehydroxylierung) bei 65O C und einem Druck von

2 2

2^5 kg/cm - Druckfestigkeit 635 kg/cm .

Beispiel 3

Dieses Beispiel ist insofern von besonderer Bedeutung, als es die optimalen Bedingungen im Hinblick auf Zeit,

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Temperatur und Druck aufzeigt, die erforderlich sind, um das dichteste und festeste Produkt aus einem Feuerton zu gewinnen, wie er gewöhnlich gewerbsmäßig zur Herstellung von feuerfesten Bausteinen verwendet wird. Es wird auch der Einfluß dieser Variablen auf Schüttdichte und Druckfestigkeit des Produktes wiedergegeben.

Das verwendete Rohmaterial war Feuerton aus Sumas Mountain, Abbotsford, British Columbia, Canada, das bei der Analyse die folgenden. Daten liefertet

Tabelle

Chemische Analyse %

Mineralogische Bestandteile

SiO2	- 57	,20	Quartz -	38 %
A12°3	- 28	,40	Kaolin -	52 %
TiO2 Fe2°3	1 2	,82 ,05	Glimmerartige Mineralien und Carbonate -IO %
CaO	0	,80
MgO	0	,50
Alkalien	0	,96
Glüh verlust	9	.00

Verteilung der Teilchengröße (Mikron)

nur Tonfraktion

10 % - über 10 μ 30 % - 1 - 10 μ 6θ % - unter 1 μ

Auch in dieser Versuchsreihe wurde die für Beispiel 1 beschriebene Induktionsheizanlage verwendet, aber zu-

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sätzlich zu der Graphitform wurde eine For» aus hochwarmfestern Werkzeug-Spezialstahl benutzt, um den Temperaturbereich über 950 C und den Druck-

2 bereich über 1750 kg/cm auszudehnen·

Der jeweils verwendete Feuerton wurde in Form eines einzigen Materialstückes erhalten, das etwa fünf Pfund wog. Er wurde in einem Pvorzellanmörser mit dem Pistill zerrieben, so daß er ein Sieb von 100 mesh paseierte und anschließend dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren unterworfen.

Die folgenden Versuchreihen wurden durchgeführt.

(a) Erste Versuchsreihe - Temperatur variabel

Angewandter Druck a 963 kg/cm (konstant) Heißpreßdauer 3 20 Minuten (konstant)

(b) Zweite Versuchsreihe - Zeit variabel

Angewandter Druck » 963 kg/cm (konstant) Temperatur =/+ 3⁰C (konstant) W0~

(c) Dritte Versuchsreihe - Angewandter Druck variabel

Temperatur » 700 + 3 C (konstant) Zeit s 15 Minuten (konstant)

(d) Vierte Versuchsreihe - Temperatur variabel „

Angewandter Druck =« 1050 kg/cm (konstant) Zeit - keine Aufquellzeit

Es wurden Schüttdichte und Druckfestigkeit (in einem Instron-Gerät) aller erhaltenen Produkte unter allen experimentellen Bedingungen bestimmt und die folgenden Ergebnisse erzielt:

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Erste Reihe

Die Ergebnisse, die bei der Messung der Druckfestigkeit für den Feuerton »bei konstantem Druck und konstanter Zeit erzielt wurden, wurden in Figur k als Funktion der Temperatur aufgetragen. In ähnlicher Weise ist die Veränderung der Schüttdichte des Produktes als Funktion der Temperatur aus Figur 5* zu ersehen. Die aus diesen Figuren zu entnehmendes, im allgemeinen lineare Beziehung erweist sich der bei Georgia-Kaoiin unter gleichen Bedingungen sehr ähnlich. Bei Feuerton konnte aber eine Druckfestigkit bis zu

2

I93O kg/cm bei einem angewandten Druck von 9^3 kg/cm

bei einer Temperatur von 75O°C oder darüber erzielt werden, während bei Georgia-Kaolin im Vergleich dazu

eine Druckfestigkeit von 562 kg/cm bei ?OO°C und

2 einem aufgewandten Druck von 245 kg/cm erreicht wurde.

Diese Figuren zeigen auch, daß bei konstanter Zeit . und konstantem Druck Druckfestigkeit und Schüttdichte der Produkte der angewandten Höchsttemperatur proportional sind.

Zweite Reihe

Die Veränderung von Schüttdichte und Druckfestigkeit

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ale Funktion der Zeit bei konstanter Temperatur und konstantem Druck ist in Figur i> wiedergegeben· Es ist aus der Figur zu entnehmen, daß eine maximale Dichte und Festigkeit bei dem Produkt innerhalb von 5 bis 10 Minuten nach Beginn des Prozesses erzielt werden können, da zwischen lOund 90 Minuten nach Beginn des Prozesses praktisch keine Veränderung dieser Ufa-te mehr festzustellen ist. Bei konstanter Temperatur und konstantem Druck werden die Eigenschaften des Produktes also nicht mehr merklich durch die Zeit der Behandlung beeinflußt, wenn natürlich auch die Zelt während der Anwendung des entsprechenden Druckes und der Temperatur ausreichen muß, um das Produkt auf die erforderliche Temperatur zu bringen.

Dritte Reihe

Der Einfluß des angewandten Druckes auf Drudefestigkeit und Schüttdichte der Produkte bei konstanter Temperatur und konstanter Zeit ist aus den Figuren 7 und 8 zu ersehen, die zeigen, daß diese beiden Eigenschaften dem angewandten Druck direkt proportional sind. Dieses Ergebnis zeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, feuerfeste Bausteine oder Ziegel-

"" 2 fteine mit einer Druckfestigkeit bis zu 2800 kg/cm hergestellt werden können, was von besonderer Bedeu-

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tung ist, da dieser Wert weit über dem der gewöhnlichen Handelsprodukte liegt und nötigenfalls bei einer Temperatur nicht über 700 C und in etwa 15 Minuten erreicht werden kann· Von Bedeutung ist auch die hohe Schüttdichte, die wesentlich höher liegt als bei handelsüblichen feuerfesten Scbanottsteinen, deren Schüttdichte normalerweise in der Größenordnung von 2,00 j- 0,1 g/cm liegt.

Vierte Reihe

In der zwei, ten Reihe, in der die Zeit variabel gehalten wurde, wurde gezeigt, daß die maximale Dichte und Festigkeit bei den Produkten innerhalb von 5 bis 10 Minuten erzielt wurde. Um dies noch eingehender zu beweisen, wurden in der vierten Reihe die Versuche ohne vorhergehende Aufquellzeit bei irgendeiner Temperatur durchgeführt. In dieser Reihe wurden die Proben von Beginn des Erhitzens an bei dem angegebenen Druck gepreßt und die gewünschte Temperatur se wurde so schnell wie möglich eingestellt und. die Heizquelle abgestellt, sobald das Produkt die gewünschte Temperatur erreicht hatte. In diesen Versuchen lag die zum Erreichen der gewünschten Temperatur notwendige Zeit bei etwa 1 Minute bei 45O°C, bis etwa 3 Minuten bei 950 C. Die Ergebnisse sind aus den Figuren 9 und

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asu ersehen, und es ergibt sich, daß Proben mit einer Druck- oder Bruchfestigkeit bis zu JldQ kg/cm ohne Aufquellen bei der entsprechenden Temperatur nur durch Erhitzen des Rohmaterials auf 950 C bei einem angewandten Duck von 1050 kg/cm und anschließendes Abkühlen hergestellt werden können. Sogar bei 800°C lag die DruckfestiglfiLt der Probe, die lediglich unter Druk auf die angegebene Temperatur erhitzt und abgekühlt worden war, in der Größenordnung von 2100

2
kg/cm . Daraus ist zu ersehen, daß die wünschenswerten Eigenschaften, die bei den nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Produkten erzielt werden können, von einem Aufquellprozeß bei irgendeiner besonderen Temperatur unabhängig sind.

Zum Vergleich mit der vierten Versuchsreihe wurde eine fünfte Reihe durchgeführt, bei der erst Druck angewandt wurde, als das Produkt die Endtemperatur erreicht hatte. Die Ergebnisse dieses Versuches sind ebenfalls in Figur 9 wiedergegeben, aus der zu ersehen ist, daß, wenn der Druck angewandt wird, nachdem die Probe die Endtemperatur erreicht hat, die überraschenden Ergebnisse der Erfindung nicht erzielt werden und ein Produkt erhalten wird, das eine wesentlich geringere Druckfestigkeit besitzt als ein ähnliches, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Produkt.

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Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verbesserte Tonprodukte innerhalb einer Zeit von etwa 5 bis Minuten unter Anwendung verschiedener Drücke, die

2 normalerweise in der Größenordnung von IO5O _+ 350 kg/cm liegen, und bei im Verglich zu bekannten Verfahren wesentlich herabgesetzten Temperaturen von etwa 700 _+ 300 C hergestellt werden können·

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Claims (1)

1. - 2Ά- -

   P a t e η t" a η G ρ r ü c h. e

   1. /( rfa^rtii i;v.r aux·;:teilung ν·"·:ι. Tonprodukten, απ ;i;rc„ i"'-ia!.i.zt-Jc:.. n/o, '■.. ein ·λ :'■ ;.-:itci.; uemicch das zu-.i.'rles.t ei:.·-·. v;o;x; tlio;-<-t λ-·^ι·-ί.^. r-n jiat'ir-

   r t-ilit:.:'; v;i.r"U, uie av^reiciit, um mindestens eine,- gewisse IiüL"lroz7lienjng de.~ ions zu bewirken,' jedoch unterhalb '.C¹OO⁰C liept, υπ α ;;oß wäiii'f;nd der Dt hydroxyl ie ItUi c des Tons ein Druck aui" dae Gemisch ausgeüit; v/iri,

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicfc.« net, daß die Formung des Gemisches unter Druck erfolgt.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch net, daß die Formung in einer Pressform erfolgt daß das Gemisch gebrannt wird, während es in unter Druck gehalten wird·

   A, Verfahren naeh eta»a der vorhergehenden j,,..^y_n..._T ^ _r dadurch gelcennzeichnef, daß di$ femperatur D -beträgt.

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   5. Verfahren nach einem der vornergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur unter
   800°0 liegt.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß der angewandte Druck bei 35 "bis 1760 kg/cm liegt.

   7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eaolinit-Ton beliebiger Herkunft verwendet

   8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Illit-Ton beliebiger Herkunft verwendet wird.

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   BAD ORIGINAL

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