DE1571360C - Verfahren zur Herstellung von gebrann ten Tonprodukten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- raturen von 1000 bis 1500° C genügend fest sowie Stellung von gebrannten Tonprodukten durch Heiß- oxydations- und abriebbeständig sind,
pressen. Unter Tonprodukten sind Erzeugnisse wie Ferner ist aus der deutschen Patentschrift 474 415 Ziegelsteine, Blöcke, Röhren, Fliesen und feuerfeste ein Verfahren bekannt, bei welchem das übliche Gegenstände beliebiger Form und Größe zu verstehen, 5 Brennen von feuerfesten Steinen unter Druckanwendie aus einem Ton oder zumindest aus einem Ge- dung durchgeführt wird, wobei jedoch eine Brennmisch von Stoffen hergestellt sind, welches einen temperatur von 1450° C bei einer Belastung von wesentlichen Anteil an Ton enthält. etwa 4 kg/cm² erforderlich ist.

Bekanntlich besteht eines der gebräuchlichsten, Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung

gewerbsmäßigen Verfahren zur Erzeugung von Ton- ίο von gebrannten Tonprodukten sowie nach diesem

produkten darin, daß die Rohmaterialien, die einen Verfahren hergestellte verbesserte Produkte,

wesentlichen Anteil>n mindestens einem Ton ent- Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich

halten, zunächst in dem gewünschten, vorher fest- dadurch aus, daß ein geformter Körper aus natür-

gesetzten Verhältnis¹''¹ miteinander vermischt werden lichem Ton in einer Form auf eine Temperatur unter

und das erhaltene ,Gemisch dann in feuchtem oder 15 1000° C bei Aufrechterhaltung eines Druckes auf

trockenem Zustand zu der erforderlichen Konsistenz den Körper erhitzt wird.

zermahlen wird, welche, gewöhnlich recht kritisch Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung ist. Nach dem Mahlen wird das Gemisch in einer von gebrannten Tonprodukten durch Heißpressen geeigneten Formungsvorrichtung in gewünschter weist gegenüber den bekannten Verfahren insofern Weise geformt; anschließend ist im allgemeinen eine 20 eine wesentliche Verbesserung auf, als es die üblicher-Trocknung der geformten Mischung nötig. Zum weise angewandten Verfahren, wie die oben beschrie-Schluß wird das geformte und getrocknete Gemisch benen, erheblich vereinfacht und außerdem vergebrannt oder gesintert, wie dieser Vorgang manch- besserte Produkte mit erhöhter Bruchfestigkeit, d.h. mal bezeichnet wird, um dem Produkt die erforder- erhöhter Festigkeit liefert. Das erfindungsgemäße liehe Festigkeit zu geben. 25 Verfahren gestattet die Herstellung von gleichwer-Das Brennen des geformten Gemisches erfolgt tigen oder verbesserten Produkten bei geringeren gewöhnlich bei Temperaturen ab etwa 1000° C, wie Kosten als Ergebnis der Anwendung niedrigerer sie normalerweise beim Brennen von Ziegelsteinen Temperaturen, kürzerer Brennzeiten und gewöhnlich angewandt werden, bis zu Temperaturen von etwa einer Herabsetzung der erforderlichen Arbeitsgänge 1350° C oder höher (d. h. 1500° C), wie sie gewöhn- 30 sowie weniger kritischen Bedingungen bei diesen lieh beim Brennen von hoch feuerfesten Gegen- Arbeitsgängen. ~~

ständen benutzt werden. Das Brennen erfolgt nor- Es wurde gefunden, daß, wenn man natürlichen, malerweise innerhalb einer recht langen Zeit von nichtkalzinierten Ton, wie er zur Herstellung von etwa 12 bis etwa 48 Stünden. Das erhaltene Produkt Tonerzeugnissen verwendet wird, erhitzt und dadurch besitzt gewöhnlich eine Druckfestigkeit von 200 bis 35 bewirkt, daß zumindest eine gewisse Abspaltung von 500 kg/cm², wobei diese Festigkeit in gewissem Maße Hydroxylgruppen eintritt, die bei weniger als 1000° C direkt von der angewandten Brenntemperatur ab- stattfindet, und den Ton während dieser Dehyhängt. droxylierung Druck aussetzt, das erhaltene Ton-Wenn man sich die weitverbreitete Anwendung erzeugnis eine gleichwertige oder bessere Qualität von Tonerzeugnissen vergegenwärtigt, erscheint es 40 besitzt als die nach den bekannten Verfahren eroffensichtlich wünschenswert, das oben beschriebene zeugten Tonprodukte.

bekannte Verfahren in einer Weise zu verbessern, Daher besteht das erfindungsgemäße Verfahren in die die Erzeugung eines gleich guten oder verbesser- der Herstellung von Tonerzeugnissen aus Materialien, ten Tonproduktes bei niedrigeren Kosten gestattet. von denen ein Hauptanteil mindestens ein Ton ist. Erreicht werden könnte dieses Ziel durch ein wirk- 45 Diese Tone beliebiger Herkunft können entweder sameres Verfahren mit gewissen Abänderungen wie Kaoliniten, d.h. Porzellanerde (Kaolin), Ballclay Herabsetzung der Anzahl der erforderlichen Arbeits- und Feuerton oder Mittöne sein, wie sie für Tongänge, weniger kritischen Bedingungen bei den ein- erzeugnisse für Bauzwecke, Ziegelsteine, Fliesen zelnen Arbeitsgängen sowie einer Herabsetzung der usw. verwendet werden. Der Erfindung nach wird zum Brennen erforderlichen Zeit und Temperatur. 5° das natürliche Rohmaterial in Form eines Tons, wie Zur Verbesserung dieses Verfahrens wurde vor- er nach dem Fördern und Zermahlen anfällt, vergeschlagen, das Gemisch unter Druck zu formen, mischt mit anderen Zusätzen oder so wie er ist, in während es gebrannt oder gesintert wird. Bei diesem einer Preßform in die gewünschte Form gebracht abgewandelten Verfahren wird mit den üblichen und dann auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, Sintertemperaturen von 1000° C und darüber und 55 um mindestens eine gewisse Dehydroxylierung des bei einem Druck der Größenordnung von 70 bis Tons zu bewirken, wobei die erforderliche Tempe-140 kg/cm² gearbeitet. Auch die Ausgangsmaterialien ratur unter 1000° C liegt und von dem verwendeten werden gewöhnlich bei einer Temperatur von etwa Ton abhängt und die normale Temperatur gewöhn-1000° C vor dem Formen kalziniert. lieh im Bereich von 700 bis 800° C liegt. Dann wird Dieses sogenannte Heißpressen von Tonerzeug- 60 der Ton einem Druck ausgesetzt, während die Abnissen ist im wesentlichen eine Abwandlung des spaltung der Hydroxylgruppen stattfindet. Anwen-Sinter- oder Brennvorgangs bei den herkömmlichen, dung von Hitze und Druck wird dann beendet, gewerbsmäßigen Verfahren zur Herstellung von und es zeigt sich, daß das Produkt, in Abhängigkeit Tonprodukten. Dieser Abwandlung war aber wegen von bestimmten anzugebenden Bedingungen, eine ihrer Kosten kein besonderer Erfolg beschieden, was 65 gleiche oder verbesserte Bruch- oder Druckfestigkeit in erster Linie darauf zurückzuführen ist, daß keine besitzt wie die entsprechenden, nach bekannten Vergeeigneten Materialien für die Preßformen zur Ver- fahren hergestellten Produkte, und auch sonst genaufügung stehen, die bei den üblichen Sintertempe- so brauchbar ist. Ferner werden nach dem erfin-

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dungsgemäßen Verfahren normalerweise die Größen- liegen und aus beliebigen Tonen wie Kaoliniten oder

toleranzen des Fertigerzeugnisses verbessert. Illiten beliebiger Herkunft bestehen. Nach Belieben

Das Tonerzeugnis kann erhitzt werden, während können diese Tonerden vor der Ausführung des eres sich noch in der Preßform befindet, es kann aber findungsgemäßen Verfahrens mit anderen Füllstoffen auch aus der Form entnommen und dann in geeig- 5 und/oder Verstärkungsmaterialien, wie Faserasbest, neter Weise auf die erforderliche Temperatur erhitzt Metalldraht usw., Sand und Metallpulver, Diawerden. Wenn es in der Preßform verbleibt, kann tomeerde usw., in der üblichen Weise vermischt der Druck leicht während der Dehydroxylierung werden. Obwohl es im allgemeinen so ist, daß die durch die Form und die damit verbundene Presse Bruchfestigkeit des nach dem erfindungsgemäßen angewandt werden. Sonst müssen andere Vorrich- io Verfahren hergestellten Fertigproduktes um so getungen zur Druckanwendung vorgesehen sein. ringer ist, je größere Mengen von Nicht-Tonerde-Normalerweise ist es am bequemsten, das Ton- stoffen mit dem natürlichen Ton vermischt werden, produkt in einer Preßform zu formen und, während was im einzelnen von den angewandten Bedingungen es Druck ausgesetzt ist, auf die erforderliche Tempe- abhängt,' kann es aber doch möglich sein, andere ratur zu erhitzen, worauf dann Wärmequelle und 15 Eigenschaften des Erzeugnisses durch die Verstär-Druck abgestellt und das Fertigerzeugnis der Form kungszusätze zu verbessern. Das den Ton enthaltende entnommen wird. Rohmaterial sollte nicht kalziniert werden, bevor es

Es zeigt sich überraschenderweise, daß eine dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen wird, brauchbare Druck- oder Bruchfestigkeit erzielt Wenn es einmal dem Verfahren unterworfen worden werden kann, wenn man eine Temperatur anwendet, 20 ist, ist es sofort zur Verwendung bereit, ohne daß die wesentlich unter der üblichen Sintertemperatur weiteres Sintern oder Brennen nötig ist.
für das verwendete Material liegt Vom wirtschaft- Die angewandte Temperatur hängt von dem verliehen Gesichtspunkt ist diese Herabsetzung der er- wendeten Rohmaterial ab. Die kritische Mindestforderlichen Temperatur zur Erzielung der nötigen temperatur ist die Temperatur, bei der bei dem je-Druckfestigkeit von besonderer Bedeutung, da die 25 weiligen Ton die Abspaltung von Hydroxylgruppen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeigneten beginnt. Vorausgesetzt, daß der Druck während der Preßformen aus Materialien hergestellt werden Zeit aufrechterhalten wird, in der die Dehydroxyliekönnen, die bei vernünftigen Kosten leicht zu er- rungsreaktion ganz oder teilweise abläuft, kann bei halten sind. Außerdem werden die Heizungskosten diesem Verfahren bei jeder beliebigen Temperatur erheblich herabgesetzt, da weniger Hitze erforderr 30 bis zu 1000° C gearbeitet werden. Da aber normalerlich ist weise die Dehydroxylierungsreaktion unter 750⁰C

Ferner können, wie bereits oben ausgeführt, die sowohl bei Kaolinit- als auch bei Illittonen statt-

Produkte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren findet und zu Ende geht, brauchen gewöhnlich

nach Wunsch so hergestellt werden, daß sie eine viel keine Temperaturen über 750° C angewandt zu wer-

höhere Bruchfestigkeit besitzen als die nach den 35 den.

herkömmlichen Verfahren erzeugten Produkte. Wie bereits früher ausgeführt, muß das nach dem

Ein weiteres signifikantes Merkmal des erfindungs- erfindungsgemäßen Verfahren zu formende Tongemäßen Verfahrens ist die verhältnismäßig kurze material zumindest während eines Teiles der Dehy-Zeit, die, verglichen mit den bekannten Verfahren, droxylierungsreaktion Druck ausgesetzt werden, zur Herstellung des Tonproduktes erforderlich ist. 40 Drücke von 35 bis 1750 kg/cm² oder sogar noch Im allgemeinen sind bei den bekannten Verfahren höhere können je nach der bei dem Fertigprodukt mehrere Stunden, wenn nicht sogar Tage nötig, wäh- gewünschten Bruchfestigkeit angewandt werden. Bei rend das Verfahren der Erfindung normalerweise eine Anwendung genügend hoher Drücke konnten bei Sache von einigen Sekunden bis einigen Minuten ist, dem Fertigprodukt Bruchfestigkeiten bis zu mehr als je nachdem, welches Verfahren zur Herstellung des 45 3000 kg/cm² erzielt werden.

Fertigerzeugnisses aus den Rohmaterialien angewandt Man nimmt auf Grand der Theorie an, daß bei wird. Die Zeit hängt normalerweise davon ab, wie der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lange es dauert, um die Materialmasse, die das Pro- die sehr hohe Reaktionsfähigkeit des Tones wahrend dükt ergeben soll, auf die gewünschte Temperatur der Dehydroxylierung dahin ausgenutzt wird, daß zu bringen, was natürlich außerdem davon abhängt, 50 sich Bindungen zwischen den Teilchen bilden. Man eine wie große Stoffmenge verwendet wird, welches nimmt an, daß die Anwendung von Druck zu einer Material als Rohstoff dient und mit was für einer Erhöhung der Berührungsfläche zwischen den Teil-Wärmequelle gearbeitet wird. chen führt und daß dadurch die Wahrscheinlichkeit

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen zur Bildung von Bindungen zwischen den Teilchen

Verfahrens können Hitze und Druck in jeder be- 55 ansteigt. Wenn man diese Theorie als richtig ansieht,

liebigen Weise zugeführt werden, vorausgesetzt, daß so würde das bedeuten, daß bei dem erfindaangs-

der erforderliche Druck rand die nötige Hitze geliefert gemäßen Verfahren nur die Temperatur erforderiMi

werden, um das Rohmaterial, -das das Fertigprodukt ist, die die Dehydroxylierung des jeweils verwendeten

ergeben soll, in der nötigen Zeit auf die gewünschte Tons bewirkt. Ferner wurde darauf hingewiesen,

Temperatur zu bringen. Das Verfahren kann unter 60 daß mindestens während eines Teils der Dehydroxy-

Atmosphärendruck, d. h. an der Luft, durchgeführt tierungsreakfion Druck angewandt werden muß, »m

wenden, und die Preßform sollte so gewählt sein, daß den gewünschten Effekt zu erzielen,

während des Prozesses gebildete Gase daraus ent- Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung

weichen können, wenn Druck und Hitze, wie im all- der Erfindung, insbesondere zur Kennth'chmachung

gemeinen üblich, angewandt werden sollen, während $s ihrer Vorzüge gegenüber den bekannten Verfahren,

sich das Produkt noch in (der Form befindet Sie sollen ferner aufzeigen, welchen Einfluß auf das

Wie bereits gesagt, kann das Material zur Her- Fertigprodukt verschiedene Abwandlungen bei dem

stellung der Tonprodukte in natÜEÜcher Form vor- erfindungsgemäßen Verfahren besitzen.

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rjDi) !ah:ii.cii..-. ... ■ τ>·₆· ;,..,...; i; kannten vergleicht, so zeigt sich, daß beim Sintern

laäaJ^il ;:};;s'i .:: .:. :. P: :,.: :.;.:■ gleicher Proben -^Georgia-Kaolins in einem Ofen bei

■:ü Roher« nGeörgia-Kaölin wurde,' wie er gewonnen einer" Temperatür von 1300⁰C und in einer Zeit

wird;r;ift^:einem.:P.orzellanmörser mit dem Pistill zer- von 30 Minuten'eine Druckfestigkeit von nur etwa

riebeHi:.'SGrdaß'.^?er;ein Sieb mit 0,15 mm passierte, 5 140 kg/cm² erzielt wurde. Von wesentlicher Bedeu-

urid dann j mittels 'einer-gewöhnlichen, handbetriebe- tuog -ist hier■'■ die bei der Sinterung des Georgia-

nemlfr£8se!z»'einem zylindrischen Körper vöii etwa Kaolins erforderliche hohe Temperatur und die bei

ilixmiiDurchmesser:und lern Höhe gepreßt. ·- dieser hohen Temperatur erzielte verhältnismäßig

!t;iä>as)iiipißpressen würde in einer Phillips-Induk- niedrige Druckfestigkeit.

tionsheizanlagetinter,Verwendung einer Graphitform ίο -Die folgende chemische Analyse ist typisch für

duTchgeführtj'idieals Suszeptor uhd,als Heißpreß- Georgia-Kaolin:
komponente diente. Die Form wurde in einer Argönaöpospfaäre· auf !die "gewünschte Temperatur erhitzt,

junges stellte steh .'heraus, daß mit dieser Heizanlage SiO₂ .,, 45,8 Gewichtsprozent

•befe-rden verwendeten Rohmaterialproben innerhalb 15 Al₂O₃ 38,5 Gewichtsprozent

wenigerifalsveiner-Minute jede beliebige Temperatur ■ _o /-» η τ/- · u*

bis^^Oß^erreicht werden konnte ; ^FeA · 0,7 Gewichtsprozent

.riEineilGTaphitform-'wurde leer und mit der zylin- TiO₂ 1,4 Gewichtsprozent

drisch- geformteni-Prob^ darin gewogen, und _;die _{H Q 13 6Gewichtsprozent}

iOMerenz dieser: beiden -Gewichte ergab das Gewicht 20 *
des verwendeteniiMaterials.-Das Ausgangsgewicht

der Erebe;atnuß:;eraiittelt werden, .um den prozen- Während der bei der Dehydroxylierung von reinem

tualenix'Gewichtsverlust berechnen zu können, der Kaolinit theoretisch mögliche Gewichtsverlust 13,9%

währeittdiderr-Bearbeitung des Georgia-Kaolins ein- beträgt, lag der experimentellermittelte prozentuale

Mtfc.Blannrwuräe :die Graphitform mit Kolben (frei 25 Gewichtsverlust bei Georgia-Kaolin bei 13,6 bis

bßwegHcn.).v ireneine .Presse eingesetzt, mit einem 13,7%.

¥ycor^Rohs !umschlossen und die. ganze Apparatur Aus den Bestimmungen des Gewichtsverlustes

&!Minuten)aaötiArgon/durchspült. muß sich der Grad der Dehydroxylierung bestimmen

■imEsriwur'äenüzwei: verschiedene Versuchsreihen mit lassen. Unter der Voraussetzung, daß 13,6 der mög-

Geargia«JK;aolirL· durchgeführt. Bei·der ersten Reihe 30 liehe Gewichtsverlust bei Georgia-Kaolin ist und

!würde eia;Druck: von 210 kgfcm² bei Beginn des unter Verwendung dieses Wertes als möglichen

■Eirhitzens::angewandt. .Die Temperatur wurde auf die 100%igen Gewichtsverlust wurde der prozentuale

geiaränsdiie Höhegebracht-und 20 Minuten konstant Gewichtsverlust bei allen Proben berechnet. In

gehaltenbi>ann;iwüfde' die Energiezufuhr abgeschaltet Fig. 2 ist der prozentuale Gewichtsverlust für

und der Druck aufgehoben. Beim Abkühlen erreichte 35 beide Versuchsreihen gegen die Druckfestigkeit der

B Pjxabe innerhalb von 2 Minuten eineuTemperatur Proben aufgetragen. Wie auf Grund der theoretischen

etwa;t;160? G.. Bei einer zweiten Versuchsreihe Voraussetzungen für die nach dem erfindungs-

dedie Temperatur der Probe auf die gewünschte gemäßen Verfahren erzielten, überraschenden Ergeb-

Jriöh&vgebrachti.und 20 Minuten konstant gehalten. nisse zu erwarten war, ist bei der ersten Versuchs-

iDej Dnjfik von; 210 kg/cm² wurde dann nach dieser 40 reihe der prozentuale Gewichtsverlust um so höher,

AmfqupHpeiiode:: (»soaking« = Einweichen) angelegt je höher die Druckfestigkeit ist. Das scheint darauf

aiad;i21&iaMiriiiten. :bei: dieser Temperatur aufrecht- hinzuweisen, daß der prozentuale Gewichtsverlust

jarhalteow'Die Eröbe.wurde in der Form auf Zimmer- um so höher ist, eine je kräftigere Umsetzung in der

{tempsamtur :abkühlen .gelassen. Die: GrapMtform Probe stattfindet. Andererseits ist bei der zweiten

wurde mit der Probe und nach der. Entnahme. der 45 Versuchsreihe das Fehlen eines Anstiegs der Druck-

;Rrofee'}geHSOgen;:;Die Differenz zwischen diesen bei- festigkeit auffallend, was darauf hinzuweisen scheint,

idem.iitewichtöni; ergab das Gewicht der Probe nach daß die vermutete Erhöhung der Reaktionsfähigkeit

$©£iiBearb.eitüng;;;; :>; γ ^; ·: -.'■. ; :' während der Dehydroxylierung sehr kurzfristig ist

lßbSchüttdichtemnd; Bruchfestigkeit wurden bei allen und anscheinend innerhalb von 20 Minuten fast voll-

fBfbbeffiibestimmt../ - : "^ 5° ständig verschwindet, wenn bei der zweiten Ver-

•mDiesErgebriisse der Messung der Brüchfestigkeit, suchsreihe vor dem Anlegen des Druckes eine Auf-

di£Obei!iGeoEgia-iKaolin^: erhalten wurden^ sind in der quellperiode eingeschaltet wird.

^äphischenrDärsteirung der Fig. 1 wiedergegeben, *

ffl^idiS" Festigkeit'.in. kg/cm² gegen die Heißpreß- ' · · ' Beispiele '""'

,tesinpEratJäiiDia ?.C'aufgetragen ist. Es sind tue Er- 55

■geinnissäribeider Versuchsreihen wiedergegeben: Bei Unter Anwendung des im Beispiel 1 benutzten

idareBetrachtungxler. Fig^'l zeigt sich sofort, daß bei Verfahrens wurde sowohl bei Kentucky-Ballclay als

iderüzweiten Versuchsreihei wo die Proben 20 Minuten auch bei Abbotsford-Feuerton eine ähnlich erheb-

iheiiideDiangegeberien Temperatur vor der Anlegung liehe Erhöhung der Druckfestigkeit beobachtet, wie

-des7Drückesaum!Aufquellen gebracht wurden, prak- 60 in Fig. 3 der Zeichnungen und weiter unten wieder-

rtiscftuikeineb (Erhöhung: der Bruchfestigkeit erzielt gegeben ist.

werden konnte. !Andererseits kann die Kalt-Bruch- Kentucky-Ballclay —- heißgepreßt, 10 Minuten

]fßstigkeitaOn;Georgiä-iKaolin von 70 kg/cm² für die (während der Dehydroxylierung) bei 700°.C und

lunteKiEshitzeni.äuf -450° <3: gepreßten Proben (wie einem Druck von 245 kg/cm² ^- Druckfestigkeit

igeaeigt) auf'.etwa 560 kg/cm² für die unter Erhitzen 65 700 kg/cm². . ;_:

aiifüßOfii&gepreßten .Proben erhöht werden, wenn B. C. Illitton — heißgepreßt, 10 Minuten (wäh-

iddr Druck yori! Beginn der Erhitzungsperiode an an- rend der Dehydroxylierung) bei 650° C und einem

gewandt wird^iWenri mariüdieses Verfahren mit be- Druck von 245 kg/cm²—Druckfestigkeit 635 kg/cm².

Beispiel 3

Dieses Beispiel ist insofern von besonderer Bedeutung, als es die optimalen Bedingungen im Hinblick auf Zeit, 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, Kanada, das bei der Analyse die folgenden Daten lieferte:

Tabelle

Mineralogische Bestandteile

Quartz 38%

Kaolin 52%

Glimmerartige Mineralien

und Carbonate 10%

Chemische Analyse

SiO₂ 57,20%

Al₂O₃ 28,40%

TiO₂ 1,82%

Fe₂O₃ 2,05%

CaO 0,80%

MgO 0,50%

Alkalien 0,96%

Glühverlust 9,00%

Auch in dieser Versuchsreihe wurde die für Beispiel 1 beschriebene Induktionsheizanlage verwendet, aber zusätzlich zu der Graphitform wurde eine Form aus hochwarmfestem Werkzeug-Spezialstahl benutzt, um den Temperaturbereich über 950° C und den Druckbereich über 1750 kg/cm² auszudehnen.

Der jeweils verwendete Feuerton wurde in Form eines einzigen Materialstückes erhalten, das etwa 5 Pfund wog. Er wurde in einem Porzellanmörser mit dem Pistill zerrieben, so daß er ein Sieb von 0,15 mm passierte und anschließend dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren unterworfen.

Die folgenden Versuchsreihen wurden durchgeführt: "

Verteilung der Teilchengröße

nur Tonfraktion

10% über 10 μ

30% 1 bis 10 μ

60 % unter 1 μ

40

45

(a) Erste Versuchsreihe
Temperatur variabel

Angewandter Druck 963 kg/cm²

(konstant)

Heißpreßdauer 20 Minuten

(konstant)

(b) Zweite Versuchsreihe
Zeit variabel

Angewandter Druck 963 kg/cm²

(konstant)

Temperatur 700 ± 3° C

(konstant)

(c) Dritte Versuchsreihe
Angewandter Druck variabel
Temperatur 700 ± 3° C

(konstant)

Zeit 15 Minuten

(konstant)

(d) Vierte Versuchsreihe
Temperatur variabel

Angewandter Druck 1050 kg/cm²

(konstant)

Zeit keine

Aufquellzeit

Es wurden Schüttdichte und Druckfestigkeit aller erhaltenen Produkte unter allen experimentellen Bedingungen bestimmt und die folgenden Ergebnisse erzielt:

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60 Erste Reihe

Die Ergebnisse, die bei der Messung der Druckfestigkeit für den Feuerton bei konstantem Druck und konstanter Zeit erzielt wurden, wurden in F i g. 4 als Funktion der Temperatur aufgetragen. In ähnlicher Weise ist die Veränderung der Schüttdichte des Produktes als Funktion der Temperatur aus F i g. 5 zu ersehen. Die aus diesen Figuren zu entnehmende, im allgemeinen lineare Beziehung erweist sich der bei Georgia-Kaolin unter gleichen Bedingungen sehr ähnlich. Bei Feuerton konnte aber eine Druckfestigkeit bis zu 1930 kg/cm² bei einem angewandten Druck von 963 kg/cm² bei einer Temperatur von 750° C oder darüber erzielt werden, während bei Georgia-Kaolin im Vergleich dazu eine Druckfestigkeit von 562 kg/cm² bei 700° C und einem aufgewandten Druck von 245 kg/cm² 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 als Funktion der Zeit bei konstanter Temperatur und konstantem Druck ist in Fig. 6 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 10 und 90 Minuten nach Beginn des Prozesses praktisch keine Veränderung dieser Were 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 Zeit 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 Druckfestigkeit und Schüttdichte der Produkte bei konstanter Temperatur und konstanter Zeit ist aus den Fig. 7 und 8 zu ersehen, die zeigen, daß diese beiden Eigenschaften dem angewandten Druck direkt

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proportional sind. Dieses Ergebnis zeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren feuerfeste Bausteine oder Ziegelsteine mit einer Druckfestigkeit bis zu 2800 kg/cm² hergestellt werden können, was von besonderer Bedeutung 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 Schamottsteinen, deren Schüttdichte normalerweise in der Größenordnung von 2,00 +0,1 g/cm^s liegt.

Vierte Reihe

In der zweiten 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 wurde so schnell wie möglieh eingestellt und die Heizquelle abgestellt, sobald dos Produkt die gewünschte Temperatur erreicht hatte. In diesen Versuchen lag die zum Erreichen der gewünschten Temperatur notwendige Zeit bei etwa 1 Minute bei 450° C, bis etwa 3 Minuten bei 950° C. Die Ergebnisse sind aus den Fig. 9 und 10 zu ersehen, und es ergibt sich, daß Proben mit einer Druck- oder Bruchfestigkeit bis zu 3160 kg/cm² ohne Aufquellen bei der entsprechenden Temperatur nur durch Erhitzen des Rohmaterials auf 950° C bei einem angewandten Druck von 1050 kg/cm² und anschließendes Abkühlen hergestellt werden können. Sogar bei 800° C lag die Druckfestigkeit der Probe, die lediglich unter Druck auf die angegebene Temperatur erhitzt und abgekühlt worden war, in der Größenordnung von 2100 kg/cm². Daraus ist zu ersehen, daß die wünschenswerten Eigenschaften, die bei den nach dem erfindungsgemäßen 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 F i g. 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.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verbesserte Tonprodukte innerhalb einer Zeit von etwa 5 bis 10 Minuten unter Anwendung verschiedener Drücke, die normalerweise in der Größenordnung von + 350 kg/cm² liegen, und bei im Vergleich zu bekannten Verfahren wesentlich herabgesetzten Temperaturen von etwa 700 + 300° C hergestellt werden können.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gebrannten Tonprodukten durch Heißpressen, dadurch gekennzeichnet, daß ein geformter Körper aus natürlichem Ton in einer Form auf eine Temperatur von unter 1000° C bei Aufrechterhaltung eines Druckes auf den Körper erhitzt wird. - ~

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ton vor dem Formen Faserasbest, Metalldraht, Sand, Metallpulver oder Diatomeen-Erde zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper auf eine Temperatur zwischen 450 und 800° C erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck von 35 bis 1760 kg/cm² angewandt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kaolinitton beliebiger Herkunft verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Illitton beliebiger Herkunft verwendet wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen