DE1571532A1 - Poroese keramische Koerper und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

1 BERLIN 33 8 MÜNCHEN 27

Augiiit· ViMorli-Strulio C5 Df. -Ing. HANS RUSCHKE P,e-,_>on.iüor SltaQo 2 ^Pdl-^Anw-"' Α⁰ Di ρ I-1 η g. H EI N Z A G U LA R . ^M-^MwM ^f₀U Tolutun. 0311/52Z¹JiJ " ^a Tolofon: 0311/JS S S

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Bariin Want ?4ni Λ Γ »7 'Ι Γ Q *) München 662 77

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1! Mk f. HanJol u. Industrie Droidnor Bank

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Borlin31 Dop.-Ka-iSO LeopolcJstraBe

Kto. 32 7008 K.J. SJ 51 j

Tologriimin-Adioaso: Tolo.jfamm-Adtosse: Quadratur Berlin Quadratur München The Ilaoger PotterieB, Inc._t Dundee» Illinoiu, V..>t.A. Poröee kerooiaohe Körper und Verfnhren zu Ihrer ITerotellung

Die Erfindung betrifft poröae Kernoikkörper und aun diesen Keraaikkörpern hergestellte Verbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung dieser porösen Keramikkörper.

Insbesondere betrifft die Erfindung poröae Keramikkörper, die die folgenden Mineralbestandteile enthalten: AluminiuMoxydj uillciundioxyd als Tektosllikatj sowie Lithiumoxyd, NatriuBOxyd, Calolunoxyd» Ütrontiumoxyd oder Bariueoxyd oder eine KoabInation dieser Oxyd·, wobei ηindestens eines dieser Oxyde als Tektoeilikat vorliegt.

Erfindungagemäß wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Keramikkörper vorgeschlagen, das dadurch gekenneeichnet ist, daß »an ein Gemisch herstellt, dos Llthiunoxyd, Natriuaoxyd, Kaliunoxyd, Berylliuaioxyd, Magnesiumoxyd, Caloiueoxyd, ütrontiueoxyd oder Bariuaoxyd oder ein·

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BAD

n; tion lieaer Gxyde, aowie Lithiumcarbonate Natriumcarbonat, Magneijimnearbonnt, üalciumcarbonat, "trontiumcarbonat oder Lariuxacnrbonat o'ler eine Kombination diener • 'arbonnte, sowie Mliciumdioxyd und Aluninii;moxyd enthält; daß man diese» Gemisch auf eine erhöhte Temperatur innerhalb den iereichs von etwa 760 - 14H2°n erhitzt! und daß man dan Gemisch ho dann abkiihlt, wobei nan einen poröuen Keramikkörper mit vorbejjtimmter MineralzuaammenoetzunF erhält; wobei 't.indestens oiner der !'ineralbeatandteile aln Tektosiliknt ist, das άαν> äquivalent von T.ithiuinoxyd, Hatriumoxyd, ^palciucioxyd, otrontiuwoxyd oder Bariuaoxyd oder einer Kombination dieser Oxyde enthält und viobei die gesamte Men^e den oiliciiuodioxyde in " orni elneu Tektoailikata vorliegt.

Die V.rfindunft und ihre Vorteile werden in folgenden unter iiezugnaiune auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen

?ig. 1 ein oeitenaufriß eines erfindungngeraüß hergestellten FilterkHrpere ist, der als Beispiel für einen erfindungBgemäfl herstellbaren porösen Keramikkörper dient %

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der geregelten Porosität einer Ausftlhrungsform der erfindongegewäß hergestellten porösen Keramikkörper und der bei ihrer Herstellung angewendeten Kndbrennteeperatur zeigt,

Flg. 3 eine graphische Darstellung, die die Größe

«09887/0870

BAD - j.

der Poren in einem erfindungagemäß hergestellten porofrem ''erai'ilck(>rpor und ihre Verteilung in Abhängigkeit vori der -''orengröße zeigt,

*"ig. 4 ernc graphische ""ara teilung, die die Veziehung zwischen der riegefc^tifkeitamod¹)! und der Porösität einer, crfindungager.liB hergestellten poröorn Keramikkörper« isei.-t, und

^T"ig. 5 eine- grnphiache Bars teilung int, die die PezieJ-nm^ svinchen ieir Z'laotizitätomodul hei beanspnichiung und der Porosität einen erfind hergestellten !"eranikkBrpers zeipt.

Γ.Π besteht heute eine beträchtliche Nachfrage nnoh Gerenständen -»απ zell^Brrigen tjrw. pc rf η en Materialien, die eine v/eoentliche ' ä und eine wesentlichr Teotfindirkcit gegenüber clieninchen Reagenzien aufv^eistn. Für bestimmte ι nwendungnzwecke muß der Gegenstand eine verhältniamäßig komplizierte Cei?t^rtit aufweisen, und di«- fertigen Gegenatände dürfen in ihren AbmeßBungen nur i bweichungen innerhalb einen verhSltninmäüig engen Toleranzbereichs zeigen. Kin Beispiel eines solchen Gegenatanden wird in Fig. 1 gezeigt, wo ein Tilterkegel 1Ü zur Verwendung beim ^viltrieren von sauren oder basischen Lösungen gezeigt wird, die entweder heiß oder kalt sein können. Der lilterkegel 10 weist eine in Fig. rechte gezeigte abgerundete üpitze 11 auf, von der sich in der Figur in Richtung nach links ein kegelförmig nach außen

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BAD ORtGJNAL

erwelternder Abschnitt 12 erstreckt, der nit einen in Richtung nach links sich kegelförmig verengenden Abschnitt 13 in Verbindung steht. Dieser Abschnitt 13 steht seinerseits sit einem in Fichtung nach links sich kegelförmig erweiternden Abschnitt 14 in Verbindung, der in einen Verbindunesflansch 15 endet, der den Abschluß dee Filterkegels bildet und mit einer Vielzahl von öffnungen 16 versehen ist,die zur Befestigung des Filterkegels 10 auf einer 1iltriennanchine dienen. Bei der Verwendung kann der Filterkegel 10 raschen Temperaturveränderungen unterworfen nein und cuß dehrr eine hohe Kärneschockbeständlgkeit aufweisen. Ub »uf die mit ihn zu verbindende Filtriernaechine zu passen, muß der Filterkegel 10 eine vorbestimBte Gestalt aufweisen und Abmessungen innerhalb eines verhältnlsaäßig engen Toleranzbereichs besitzen. KrfindungsgemäB besteht der Filterkegel 10 aus porösem Keraniknaterial und kann eine Porosität entsprechend 60 Vol.-< aufweisen, wodurch Flüssigkeiten ein leichter Durchetritt gestattet wird.

ErfindungDgemäß wurde nun gefunden, daß sich derartige Filterkegel 10 in vorteilhafter Weise als poröse Keramikkörper herstellen lassen, die Mineralarten enthalten, die als wesentliche Bestandteile das Äquivalent eines oder mehrerer Alkali bzw. .Hrdalkalioxyde der aus Lithiuaoxyd, Natriusioxyd, Kaliumoxyd, Berylliuaoxyd, Magnesiumoxid, CaloiUMOxyd, Strontiunoxyd und Bariumoxyd bestehenden Gruppe sowie üiliciumoxyd und Ali»iniuaoxyd enthalten} wo-

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BAD ORIGINAL

bei mindestens eine der Kineralnrten ein TektoBllikat ist, dna nlndeetena ein Alkali- bzw. Erdalkalioxyd der aue Lithiianoxyd, Natriumoxyd, Calciueoxyd, Strontiunoxyd und Bariuraoxyd bestehenden Gruppe enthält j und wobei die gennpite Menge des diliciunoxyds in Fora eines Tektosillkatn vorließt. Es wird weiter bevorzugt ,daß in den porösen reranikkörpern praktisch die gesamte Menge der Alkalibzw. Erdalkalioxyde und die genante ?*enge des Aliiminiumoxyde, die nicht in Fora von Tektosilikaten vorliegt, in dein Keramikkörper in Form von Korund, Periklaa oder eines Alkali- bsw- Erdalkalialuminate enthalten ist.

Insbesondere weisen die porösen Keramikkörper der Erfindung eine struktur aus einem oder mehreren Tektosilikaten auf, die ein physikalisch poröses dreidimensionales Netswerk bilden, wobei die Struktur bisweilen außer den Tektosilikaten noch andere Minereibestandteile aufweist, die in das dreidimensionale Netzwerk der Tektosilikate physikalisch eingebaut sind. Zu den erflndungsgenäB brauchbaren Tektosilikaten gehören u.a. Feldspat, die Feldspatoide (Feldspät· mit su geringem Siliciuegehalt) sowie der Quars. Als Feldspäte aa brauchbarsten sind der Lithiumfeldspat der Foreel Ii₂O-Al₂O₃*6SiO₂ » der Kaliumfeldspat der Fomel K₂OAl₃Oy6SiO₂ (Orthoklas), der ITatriuafeldspat dtr Forael Na₂O-Al₃O₃.6SiO₂ (Albit), Caloiuafeldepa» d«r Forael CaO-Al₂O₃-2SiO₂ (Anorthit), otrontiumfeldapat der Forael ärO-Al₂0₃"2S10₂ und Barium-

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BAD

feldspat der Forael BaO.Al₂O₃.2GiO₂ (Celaian). Ale FeIdspatoide (Feldspate nit au geringem .Jiliciuagehalt haben uich am brauchbarsten erwiesen der Carnegieit der Fomel O-Al₂O₃*2JiO₂ , der Kaliophyllit der Formel K₂O-Al₂O₅*

, der Leucit der Fomel K₂O-Al₂O₃-^iO₂, der Calciuagehlenit der Forael 2CaO"Al₂O₃*JiO₂ und der Ctrontiuegehlenit der Fomel 2ürO'Al₂O₃*^iO₂ . Bei den anderen Mineralbestandteilen, die physikalische innerhalb der Tektosilikatstruktur verteilt sein können, handelt es eich üb Aluminate und Oxyde· Als Aluminate sind brauchbar Lithiunaluninat der Fomel Li₂O* 5Al₂O₃ , Seryllluaalualnat der Fomel BeO-Al₂O₃ (Chrysoberyll), Magnesiunaluainat der Forael MgO'Al₂O₃ (üpinell), Caloiunaluainat der ?omel CaO-Al₂O₃ und Bariuaaluminat der Fomel BaO-Al₂O₃ . Die erfindungsgesäB brauchbaren Oxyde sind Periklae der Foreel MgO und KorunduB der Fomel Al₂O₃.

Der weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen die folgenden speslellen Beispiele» dl· jedoch in keiner Weise als Begrenzung des Erfindungebereiche aufsufaeeen sind.

Beispiel 1

Die folgenden Bestandteile wurden in dea angegebenen Gewi cn te verhältnis miteinander vemiechti

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BAD

Tabelle I	Gew · -?7
Bestandteil	12,0
/27 Kaolin	18,0
Töpferton, Tennessee / 1	3,0 '
Talk / 2778	5,0
"Feldspat F-4	18,0
Dolomit "A-A"	44,0
Tafelförmige Tonerde /61

100,0

Der / 27 - Kaolin wurde in der Fora verwendet, wie er erhalten wurde. Dieser Kaolin wiee die in der folgenden Tabelle unter der Spalte "Vor dem Glühen" angegebene ungefähre Zusammensetzung auf· Nach dem Glühen, um die organischen Sjubs-tansen sowie das gebundene V'asaer zu entfernen, wies der Kaolin die in der folgenden Tabelle unter der Spalte "Nach dem Glühen" angegebene Zusammensetzung auf:

Tabelle II

	Vor den	Gew. s':
^27 Kaolin	0,42	Glühen Nach dem Glühen
K2O lind Ha2O	1,27	0,49
TiO2	0,29	1,47
Fe2O3	39,30	0,34
Al2O3	44,86	45,63
SiO9	86,14	52,07
C-	13.86	100,00
GlUhrerluet	100,00
	909887/0870
	BAD ORIGINAL

I O / -8-

Der Tennessee tf 1-Töpferton wurde ebenfalle In der Fora verwendet, wie er erhalten wurde. Dieser Töpferton wies die in der folgenden Tabelle linke unter "Vor dee Glühen¹* angegebene Zusammensetzung auf. Nach den Glühen, ua die organischen Substanzen sowie das gebundene Wasser zu entfernen, hatte der Ton die In der Tabelle rechts unter "Nach den Glühen" angegebene Zusammensetzung·

Tabelle III

Gew.-^ Töpferton, Tennessee / 1

K₂O MgO CaO

Vor den Glühen	Nach den Glühen
0,73	0,83
0,77	0,87
0,18	0,20
0,15	0,15
34,00	38,61
0,80	0,91
49,90	56,62
1,58	1f79
88,11	100,00
11.89

TiO₂

Glühverlust

100,00

Der// 2778 - Talk wurde ebenfalls in der Fora verwendet, wie er erhalten wurde. Dieser Talk wies die in der folgenden Tabelle links unter "Vor dea Glühen" angegebene ungefähre Zueaameneetzungauf. Mach dea Glühen, tat die organischen Materialien sowie das gebundene Wasser «u entfernen, hatte der Talk die in der folgenden Tabelle recht· unter "Fach dea Glühen" angegebene Zueaaaensetsungs 909887/0870

	Tabelle IV	Vor dem Glühen	Nach dem Glühe
jf 2778-Ialk	0,22	0,25
K2O	0,98	1,11
Na2O	0,27	0,31
Fe2O3	1.1-3	1,28
Al2O3	10,80	12,26
CaO	23,77	26,99
MgO	50.90	57.80
UiO	88,07	100,00
	11.93
GlUhverludt

100,00

Der Feldspat F-4 wurde ebenfalls in der Form verwendet, wie er erhalten wurde. Dieser Feldspat wies die in der folgenden Tabelle unter "Vor dem Glühen" angegebene ungefähre Zusammensetzung und nach den Glühen, üb die organischen Substanzen und das gebunden· Wasser zu entfernen, die in der rechten Tabellenspalte angegebene Zusammensetzung aufι

Tabelle V

	Gew.-It	Nach den Glüh·;
Feldsvat P-4	Vor am Glühen	2,71
Na2O	2,70	10,61
K2O	10,60	0,20
CaO	0,20	17,34
Al2O3	17,30	0,07
P#2°3	0,07	69.06
UiO9	68.93	100,00
	98,80
GlühTerluet	0.20

100,00

909887/0870 ^{BAD 0RfGINAL}

Der Dolomit "A-A" wurde ebenfalls in der Fora verwendet, wie er erhalten wurde, und wies die folgende Zuaaamensetxung auf:

Tabelle YI Dolonit "A-A" Gew.-»·

CaCO₃ 54,45

MgCO₃ 40,65

Treeolit (CaOOMgO^iJiU₂) 4,60

Al₂O₃ 0,20

100,00

Die tafelförmige Tonerde #61 enthielt 99,5 < Alualniuaoxyd und wurde ebenfalls in der Form verwendet, wie eie erhalten wurde.

Daß in Tabelle I angegebene Gealsch der Bestandteile wurde naQ vermählen, wobei Natriuasilikat zur Verbeaaerung der Fließfähigkeit dea Gemisches in einer Menge von etwa 0,2 i der Auagangsfeatstoffe xugesetst wurde· Während des Veraahlena wurde eine auareiohende Menge Wasser zugegeben, un den Wassergehalt des Gemisches auf 45 Gew.-^ zu erhuhen. Daa Mahlen wurde solange fortgeeetit, Dia auf eines Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,044 ma nur noch eine Spur des Peatatoffnaterlala zurückgehalten wurdet daa auf des Sieb zurückgehaltene Material wurde verworfen. Der auf diese Weise erhaltene Keraalksolillcker wurde dann in eine Jorm gegossen, die die allgemeine Gestalt des ?ilterkegels 10 von Fig. 1 aufwies, jedoch etwas

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BAD ORiGlNAt

Abmessungen hatte, um den während des Verbrennens des endgültigen Prennene auftretenden Schrumpfungen Rechnung zu tragen. Die auf diese Weise erhaltene "GrUnware", d.h. die ungebrannten Formkörper, wurden dann bei irsigebungsbedingungen getrocknet und waren dann zum Vorbrennen fertig.

Die "GrUnkörper", d.h. die ungebrannten Formkörper, wurden dnnn in einen Ofen bei Umgebungstemperatur eingebracht. Die Temperatur des Ofens wurde mit einer Geschwindigkeit von 139°C je Ctunde so lange gesteigert, bis die !!ndbrenntenperatur von 1010⁰C erreicht wnr. Danach wurde die wärmezufuhr unterbrochen und der Ofen über einen Zeitraum von mehreren Stunden auf Rauntenperatur abkühlen gelassen. Die atxf diese Weise erhaltenen Formkörper hatten die gesamte Menge dea v/assers verloren, und die Carbonate hatten sich vollständig zu den entsprechenden Oxyden zersetzt. Das Magnesiumcarbonnt hatte ^efee sich praktisch vollständig bei einer Temperatur von etwa 700⁰C zu Hagnesluaoxyd und Kohlendioxyd und das Calclumoarbonat praktisch vollständig bei einer Temperatur von etwa 825⁰C zu Calciumoxyd und Kohlendloxyd zersetzt. Da die einzelnen Calciumcarbonat- und Magneslumcarbonat-Tellchen klein und in der ganzen Masse des GrUnkörpers gleichmäßig verteilt sind, wird das bei der Zersetzung der Carbonate entstehende Kohlendioxyd ebenfalls gründlich In der ganzen Hasse des Grlinkörpern dlspergiert und bildet klein·, voneinander ge-

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BAD ORIGINAL

trennte Zellen, die gleichmäßig verteilt sind und «Ine praktisch gleichmäßige Größe aufweisen. EeIa weiteren Erhitzen verbinden sich die Kohlendioxydsellen untereinander ,und gegebenenfalls kann ein Teil des- Kohlendioxyds zur Oberfläche des Grünkörpers gelangen. Als Ergebnis der Kohlendioxydentwlcklung und des Entweichet» des Kohlendioxyds, was bein Brennen gleichmäßig über die ganze Masse des Formkörper stattfindet, bilden sich über die ganze Masse des Fonücörpers Zellen von gleichmäßiger Größe und geldmäßiger Verteilung, wobei die Zellen offen und untereinander verbunden sind, eodaß ein einziger, aus eines einheitlichen Gänsen bestehender Durchgang durch den Formkörper entsteht. Da etwa 1/5 der Ausgangematerialien, bezogen auf Trockengewicht, Carbonate sind, weist der vorgebrannte Keramikkörper eine hohe Porosität von etwa 60 i> seines Volumens auf.

Der vorgebrannte Keramikkörper beultet tine geringe Härte und kann dementsprechend unter Verwendung gewöhnlicher Werkzeuge leicht spanabhebend bearbeitet werden. Durch sorgfältige Berechnung ist es »öglioh, des vorgebrannten Keramikkörper solche Abmessungen zu verleihen, daß der fertig gebrannte Filterkegel 10 Abmessungen mit einer solchen Genauigkeltsgrense aufweist, wie sie bisher auf den Keramikgebiet nicht erreicht werden konnte· Der größere Teil der Schrumpfung de« Grunkörper· findet während des Vorbrennens statt, da in dieser Stufe das gesamte Wasser entfernt wird und sich während dieser Stufe samtliehe

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_B*D ORIGINAL

Carbonate zersetzen. Die weitere Schrumpfung des vorgebrannten Keramikkörpero bei der Herstellung des Keramikkörper β (allgemein) bim. des Filterkegels 10 (speziell) ist der Porositätsänderung praktisch direkt proportional, wie ausführlich weiter unten beschrieben wird« Diese weitere Schrumpfung kann durch geeignete Wahl der Temperatur beim Nachbrennen bzw. endgültigen Brennen geregelt werden und ist in hohem Maße vorbeotimnbnr. Eine sorgfältige Formgebung und Bearbeitung des vorgebrannten Keramikktirpers führt dementsprechend zu in hohen Maße vorherbeatinnnbaren Kndabmeasungen des fertig gebrannten Filterkegels 10.

Nach dem endgültigen Bearbeiten und Formen des vorgebrannten Keramikkörper!» wird der Formkörper erneut in einen Ofen von Umgebungstemperatur eingebracht. Die Temperatur des Ofens wird dann alt einer Geschwindigkeit von 139⁰C Je Stund· so lange gesteigert, bis die Endbrenntemperatur von 1332⁰C erreicht ist. Sodann wird die Wärmezufuhr für den Ofen abgeschaltet und der Ofen innerhalb von mehreren Stunden auf Räumt «aperatür abkühlen gelassen· Der Filterkegel 10 weist dann eine Porosität von etwa 50 YoI.-^ auf, wobei es sich um eine Ylelzahl von offenen Zellen handelt, die über die ganze Nasse dea Filterkegela 10 verteilt und alle untereinander verbunden aind, eodaß ein einziger, aus einem einheitlichen Gänsen bestehender Durchgang durch den gansen Körper dea Filterkegela 10 vor-

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liegt. Die Poren stehen in säet Hohen Bereichen des VilterkegelB sowohl untereinander aIo nuch mit den Oberflächen des Filterkegels an einer Vielzahl von Punkten in Verbindung. Sie verschiedenen Teile des Durchgänge» sowie deren Zellen weisen eine verhältnismäßig gleichmäßige Größe auf und verleihen den Filterkegel 10 über seinen gesamten Körper eine echte kapillare Porosität. Dl· Härte des fertig gebrannten Filterkegels 10 1st wesentlich größer als diejenige des vorgebrannten Körpers, läßt jedoch gegebenenfalls noch eine weitere Forngebunc unter Verwendung geeigneter Werkzeuge ^u · Der Filterkegel 10 let gegenüber raschen Temperaturachwnnkungen höch3t beständig und gegenüber den meisten korrodierenden Chemikalien inert, sodaB er für seinen beabsichtigten Zweck in ausgezeichneter Welse geeignet ist.

Die nach den obigen Beispiel 1 hergestellten porösen Keramikkörper weisen hervorragende physikalische Eigenschaften auf, wie z.B. einen Biegefestigkeitsaodul von 336 kg/cm², einen Elastizität seodul von 2,51 x 10⁵ kg/oa² und eine spezifische Dichte von etwa 1,45.

Die erhaltenen porösen Xeraalkkörper wurden durch übliche Röntgenstrahlenbeugungsanalyse auf Ihren uehalt an den einzelnen Mineralbestandteilen untersucht. Dl· porösen Keramikkörper wurden zunächst bis auf eine solch· Feinheit genahlen, daß die Teilchen durch ein Sieb alt «lner lichten Maschenweite von 0,074 am hindurchgingen. Dl· auf dl···

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ORIGINAL

ID/ -15-

se hergeetellte Probe wurde unter Verwendung tinea von der North American Philips Company, Inc. hergestellten Röntgenanalyaeinstrumentes, daß mit 35 kVA-und 18 raA betrieben wurde, unter Verwendung einer Kupferanode und eines K-Nickelfliters untersucht. Dna erhaltene Beugungsdiagramm wurde mit den ALiTM-wtandarddiagramirien für die verschiedenen Minerale verglichen, um zu bestimmen, welche Mineralbestandteile vorlagen. Es wurde gefunden, daß die nach dem obigen Beiapiel 1 hergestellten porösen Keramikkörper die Minerale Anorthit, Orthoklas, Albit, üpinell, Korund und Quarz enthielten. Nach dem Brennen des aus den in Tabelle I angegebenen Bestandteilen hergestellten Keramikkörper wiesen die erhaltenen porösen Keramikkörper die folgende Zusammensetzung auf (berechnet in Γοπη der Oxyde):

Tabelle VII

	Chemische Zusammensetzung in Gew.-«'	Nach dem Brennen	üapiriBche Zusammen-
Oxyd	Vor dem Brennen	6,93	Setzung
GaO	6,07	5,13	0,464
WgO	4,49	0,58	0,476
κ2ο	0,51	0,61	0,023
Ha2O	0,53	63,14	0,037
Al2O3	55,29	0,27	2,310
Fe2O3	0,24	22,87	0,0063
SiO2	20,03	0.47	1,425
TiO2	0,41	0.022

100,00

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BAD ORlGINAt

Bei der Berechnung der Verteilung der verschiedenen Oxyde auf die in den porösen Keramikkörpern von Beispiel 1 enthaltenen ^Mineralarten wurden das ΓβρΟ, und das TlOp ebenso wie die gesamte ?*enge des SiOp den Tektosilikaten zugerechnet. T^rnter den l·eldopatoineralarten betrug das Verhältnis , ausgedrückt in Mol- , von Kaliurafeldopat (Orthoklase) zu Natriumfeldapat (Albit) zu Oalciunfeldepat (Anorthit) 2,52 t 3,74 : 93,74. Von den vorhandenen Mineralarten machen die Feldapäte 49,09 T^ol-¹*', der Spinell 19,99 Mol-"', der Korund 27,63 Mol-*' und der Quarz 3,29 MoI-^ der porösen Keramikkörper von Beispiel 1 aus.

Inter Verwendung der gleichen Auagangsbeetandteile wie in Beispiel 1, jedoch unter Anwendung verschiedener üengenverhältniuue, können noch andere Mineralarten In den poröuen Keraaikkörpern erzeugt werden. Dae folgende Eeiapiel beuchreiot die Herstellung derartiger poröser Keramikkörper.

freispiel 2

Die folgenden Betitandteile wurden in den wie folgt angegebenen Gewichtsverhältnissen miteinander vermischt:

Tabelle VIII

Eeatandteil Gew.-ff

//27-Kaolin 16,00,

/f 600-Kaolin 16,00

Tafelförmige Tonerde fl 61 Dolomit "A-A"
Talk φ 211ti

909887/0870 100,00

BAD

34	,00
32	• 50
1	,£0

I)er ^ 600-Kaolin wurde in der Form verwendet, wie er erhalten wurde, und wie» die in der folgenden Tabelle unter der ,,palte "Vor der Glühen" angegebene» ungefähre Zusammensetzung auf. Nach den Trennen, um die orpaninchen Materialien sowie dna gebundene './anaer zu entfernen, wiea der Kaolin die in der folgenden Tabelle unter der Jpalte "flach dem Glühen" angegebene Zufiammemretzting auf.

Tabelle IX

	Gew.-C	Nach den Glühen
fi 600-Kaolin	Vor den Glühen	0,23
K2O und Ha2O	0,20	0,57
CaO	0,50	0,57
MgO	0,50	1.41
I1IO2	1,23	0,13
:e2o	0,11	42,63
Λ j ι J	37,14	54,46
oi02	47,46	100,00
	67,14
Glühverlust	12.86

100,00

Me Seetandteile des in der obigen Tabelle VIII angegebenen Gemisches wurden wie in Beispiel 1 gemahlen, zu einem Schlicker verarbeitet und wie oben vorgebrannt und gebrannt· Der einzige Unterschied in Vergleich au Beispiel 1 war der, daß die Endbrenntemperatur 1366⁰G betrug. Die erhaltenen porösen Keramikkörper hatten eine Porosität von etwa 46 Vol.-i* und aeigten hervorragende physikalische Eigtn-

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BAD ORIGINAL

schäften, wie z.B. eine Zugfestigkeit von 91,5 kg/o» , einen Biegefest igkeitnodul von 352 kg/cm , einen ElastizitätSBodul von 1,54 χ 10⁵, eine Iaod-Kerbechlageähigkeit von 0,0331 cm'kg/2,54 ca und eine spezifische Dichte von etwa 1,45.

Bei der Untersuchung der genttß vorliegenden Beispiel 2 erhaltenen porösen Keraeikkörper nach den oben unter Beiepiel 1 angegebenen üblichen Röntgenstrahlenbeugungeverfahren wurde gefunden, daß die nach Beispiel 2 erhaltenen porösen Keraaikkörper die fflnerale Anorthit, Orthoklas, Albit, Spinell und Calciuealueinat enthielten. Nach de« Brennen wies dor aus den Bestandteilen der Tabelle VIII erhaltene poröse Keramikkörper die folgende Zusammensetzung (ausgedrückt in Fora der Oxyde) auf»

	Tabelle X	Nach dta Glühen	Eaplrlach· Zusammensetzung
		12,812	0,5065
Oxyd	Cheelsohe Zusammensetzung	8,923	0,4890
CaO	Vor de» Glühen	0,066	0,0016
WgO	10,354	0,082	0,0029
K2O	7,210	57,168	1,240
Na2O	0,053	0,127	0,00176
Al2O3	0,066	20,327	0,751
Ft2O3	46,217	0,495	0,0137
SiO2	0,103
Ϊ1Ο2	16,427
CO2	0,400
GlUhverlust	14,687
4.483

100,000 100,000

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BAD

Pei der Berechnung der Verteilung der verschiedenen

Oxyde auf die in den porösen Kernaikkörpern von Beispiel 2 enthaltenen Mineralnrten wurden das Fe₂O-^ und dnn TiO₂ den Tektosilikaten zugerechnet. Unter den Feldspatarten betrug das Verhältnis - ausgedrückt in Mol-"'· ~ von Kaliumfeldepat (Orthoklas) zu Natriumfeldspat (Albit) zu Calciumfeldapat (Anorthit) 0,22 «0,41 : 99,37· Von den vorhandenen Mineralarten machen die Feldspate 50,0 KoI-¹*', der Upinell 32,5 Mol-«' und die Calciumaluminate 17,6 Mol*-*' der poröeen Keramikkörper von Beispiel 2 aus.

V¹Ie oben dargelegt, kann die Poroeität dir fertig gebrannten Filterkegel 10 innerhalb eines beträchtlichen Bereiche von etwa 60 VoI.-'-' bis herab zu etwa 6 ^c' oder sogar noch darunter geregelt und variiert werden. Fig. 2 zeigt eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Poroeität der gemäß Beispiel 2 erhaltenen Filterkegel 10, ausgedrückt in '* ihres Volumens, und der Endbrenntemperatur in ⁰C erläutert. Ira allgemeinen nimmt die Porosität mit zunehmender Bndbrenntemperatur ab. So weisen die porösen Keramikkörper von Beispiel 2 bei einer Brenntemperatur von 1349⁰C eine Porosität von 50 f und beim Brennen bei einer Temperatur von 1399⁰C eine Poroeität von nur 34 £ auf. Ee ist anzunehmen, daß die Porositätsänderung eine direkte Folge von iJmkristallioationen, die in dem Keramikkörper stattfinden, sowie von Schrumpfungen des Keramikkörpers und der in ihm vorhandenen Durchgänge ist. Die Porositätsänderung ist weiterhin eine Funktion der Bndbrenntemperatur und ist dieser Kndbrenntemperatür praktisch proportional, d.h. je 909887/0870 bad original

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niedriger die ündbrenntemperatur liegt» desto weniger .Jchrumpfung findet statt, und je höher die Endbriüfiteraperatur lieft, deato großer ist die ochnuapfung. Buroh Regelung der .-.ndbrenntemperatur können also sowohl die Porosität alß auch die .chrumpfung geregelt werden; und umgekehrt nuß die ^vJidbrenntet"peratur bekannt sein» wenn der vorgebrannte poröse Keramikkörper genau spanabhebend bearbeitet werden soll, dnmit der Tilterkegel 10 die gewüneehten Endabmeeoungen erhält·

In Fig. 3 der Zeichnungen wird der Größenbereich der in den porösen Keramikkörpern von Beispiel 2 enthaltenen Poren sowie die Größenverteilung der verschiedenen Poren angegeben. Aus der graphischen Darstellung von Flg. 3 ißt ersichtlich, daid die Größe von Poren von etwa V²/4. Radius bis etwa HyU Radiua reicht, wobei die größte Zahl der Poren einen Hadius von etwa Tu aufweist. Bei weitem der größte Teil sämtlicher Poren weint einen Radius Innerhalb des Bereichs von etwa 3-12/6 auf, sodaß die Größe der Poren des porösen KerauikkörperH innerhalb eines verhältnisfrößig engen Größenbereichs liegt. Die in Fig. 3 aufgetragenen Daten wurden unter Anwendung des "QueokBilbereindringverfahrene" erhalten, bei dem eine Probe des porösen Keraffiiknaterials in eine Prüfkammer von bekanntem Volunen gebracht wird, die vorher evakuiert worden ist. In die PrUfkanaaer wird Quecksilber eingeführt und auf die Prüfkasaer Druck in bekannten Inkreeenten angewendet. Die Voluaenände-

^9098B7/n87°

runden innerhalb der Prüfkammer werden aufgezeichnet und die inkrementeilen Volumenänderungen (dV) in Abhängigkeit von den inkrementellen Druckänderungen (dp) aufgetragen. Aus dieser Kurve lassen sich die '''erte des Ve rt ei lungefaktors, D ,'/μ/ccB , berechnen·

In Fig. 4 wird eine graphische Darstellung gezeigt, die die Beziehung zwischen dem Biegefestigkeitsmodul (Bruchmodul) und der Porosität der nach Beispiel 2 hergestellten porösen Keramikkörper wiedergibt. Die Daten von Fig. 4 wurden erhalten» indem ütäbe des porösen Keramikmaterials mit einer Größe von 10,16 cm χ 1,27 cn x 0,635 cm hergestellt wurden. Der zu prüfende Stab wurde an beiden linden gehalten und in der Mitte von oben her eine Belastung angewendet) hierbei wurde ein Tischmodell einer "Instron"-Maschine verwendet. Der Kreuzkopf wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,508 cm pro Minute herabgelassen und die Durchbiegung dee PrüfStabes automatisch aufgezeichnet. Die Kurve von Pig. 4 ist eine Auftragung des Biegefestigkeitsmodule in kg/cm gegen die Porosität, ausgedrückt in VoI-^ des porösen Keramikkörper. Aus dieser Kurve ist ersicht-Hch, daß der Biegefestigkeitsmodul von 352 kg/cm bei einer geringen Porosität allmählich bis auf ein Maximum von etwa 597 kg/cm bei einer Porosität von etwa 20 # zunimmt, wo-

2 nach ein« rasche Abnahme auf etwa 176 kg/cm eintritt, wenn sich die Porosität welter auf 50 # erhöht.

In Fig. 5 ist der Elastisitätsmodul bei Biegebeanspruchung für dl· nach Beispiel 2 hergestellten porösen

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Keramikkörper in abhängigkeit von ihrer Porosität aufgetragen. Die Verte für den KlaBtizitätsaodul bei Biegebeanepruchung wurden auf Grund des gleichen PrUfversuche ermittelt, wie er zur Bestiraeung der Daten für den Biegefestigkeltsmodul angewendet worden war, und zwar alt Hilfe folgender Gleichung!

ν L³B

^b T?

Dabei bedeutet K. den l'laotizitätsaodul bei Biegebeanapruchung, L den Abstand zwiechen den Auflagepunkten dee Prllfatabee, m den Anstieg der L 5 paiinungs-Dehnung»-Kurve für den Prüfetab, b die Breite des Prüfstabee und d die Tiefe der Dicke des Prüfetabee in der Richtung der Anwendung der Belastung. Aus der Kurve von ?ig. 5 ist ereichtlich, daß der Ulastizitätsaodul «it sunehaender Porosität allmählich von einen Wert von 1,94 χ 10 kg/cm bei etwa 3 * Porosität auf einen Wert von etwa 0,035 x 10⁵ kg/cn² bei 55 < Porosität abnimmt·

Ir allgetjeinen verleiht das Aluainiueoxyd in den ZusaBaenaetzungen der Beispiele 1 und 2 des Endprodukt Härte und Festigkeit und erhöht weiterhin die Beständigkeit gegenüber raschen Teeperaturachwankungen. Das Aluainiueoxyd ist an der Bildung der in den fertig gebrannten porösen Keramikkörper^ enthaltenen Feldspäte, des Spinelle, der Calciuealueinate und des Korunde beteiligt. Das allieiuadioxyd hilft bei der Aufrechterhaltung der Gestalt des Kera-

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mikkörpers während dee ^interne, Wenn der Anteil an äiliciumdioxyd in der Zusammensetzung wesentlich vermindert wird, ist es erforderlich, die Endbrenntenperatur herabzusetzen. Weiterhin bildet da» '«Üliciumdioxyd die sehr wichtigen Tektosllikate in den fertig gebrannten porösen Keramilekörpern und iat insbesondere an der Bildung der Feldspäte und des Quarzes beteiligt, die in den fertig gebrannten Feramikkörpern enthalten sind· Das Oalciumcarbonnt und das Magnesiumcarbonat erzeugen die Porosität, und dae aus diesen Carbonaten entstehende Calciumoxyd und Magneeiumoxyd bildet zusammen mit dem in den ursprünglichen Bestandteilen bereits enthaltenen Calciumoxyd und Wagnesiunoxyd einen Teil des Flußmittels. \ eiterhin sind das Calciumoxyd und das tfagnesiumoxyd an der Bildung bestimmter der erwünschten Mineralarten beteiligt, ähnlicht an der Bildung des opinells sowie der Calciumaluminate, die in den fertig gebrannten porösen Keramikkörpern vorhanden sind. Das in den ursprünglichen Bestandteilen vorhandene Natriumoxyd, das Kaliumoxyd und das Eieenoxyd dienen ebenfalls als Flußmittel, obgleich der Gehalt an diesen Bestandteilen gering ist. Vfeiterhin sind diese Oxyde an der Bildung der Tektosilikate beteiligt , und insbesondere an der Bildung der Peidspäte In den nach den obigen Beispielen 1 und 2 hergestellten porösen Keramikkörpern· In den einzelnen Beispielen werden mehrere Kaoline verwendet, um die Gießeigenschaften des Üchlickera zu verbessern und um weiterhin

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ein· genauere Regelung der Schrumpfung während dea Verbrennens dea OrünkOrpera su ermöglichen. Der In den Zusamnenaetsungen enthaltene Talk dient ebenfalls der Verbesserung der GieQeigenaohaften dea Keraaikschliokera.

Aue Beispiel 2 und insbesondere der Tabelle VIII iat ersichtlich, daß die Kaoline 32 * oder praktisch 1/3 der Gewichtsmenge der geaasten Zusammensetsung ausmachen, während die Tonerde 34 ¥> oder ebenfalle etwa 1/3 der Oewiohtsmenge der geaasten Zusammensetzung und der Dolomit etwa 32,5 # oder ebenfalls 1/3 dea Gewichte der geaeaten Zusammensetzung ausmachen. Ea wmrde gefunden, daß das Mengenverhältnis zwischen den verschiedenen Kaolinen variiert werden kann, ohne dafi der Erfindungebereich verlassen wird. Weiterhin wurde gefunden, daß auch die Gesamtmenge an Tonerde und die Gesamtmenge an Kieselsäure sowie die Geaamt-Benge der Carbonate in ähnlicher Weise variiert werden kann· Aus Tabelle X von Beispiel 2 1st ersichtlich, daß der Gesamtgehalt an Aluminiumoxid vor dem Brennen etwa 46 i> beträgt. Ea wurde gefunden, daß dieser Wert bei der Herstellung der porösen Keramikkörper von Beispiel 2 von etwa 44 $> bis etwa 57 < variiert werden kann. Das Siliciumdioxid, das in Beispiel 2 etwa 16 Gew.-^C der gesamten Zuaammensetcung ausmacht, kann in seinem Gewichteanteil von etwa 8 < bis etwa 25 "f> variiert werden. Die Menge an Caloiumcarbonat und Magneaiumcarbonat, die Eusamaen etwa 32,5 ^ dea Gewichte der Zusammensetzung ausmachen, kann von etwa 25 £ bis etwa 39 % variiert werden. Weiterhin kann auch das

^909887/0870 Β«, ORIGINAL

Mengenverhältnis von Calciuaoarbonat zu Magnesluaoarbonat wesentlich verändert werden* ohne daß der Erfindungeberelch verlassen wird. In den fertig gebrannten Keraaikaaterial sind die verbleibenden Bestandteile ebenfalls über entsprechende Bereiche variabel. Diese Bereiohe betragen, ausgedrückt in Font der Oxyde, für Aluainiuaoxyd etwa 51 -66 *, für Siliciumdioxid etwa 11 - 26 * und für Caloiueoxyd und Magnesiuaoxyd etwa 16 - 28 #·

Ib allgeaeinen Bussen die Materialien bis auf eine solche Teilchengröße geaahlen werden, daß seatliehe Teilchen durch ein Sieb Bit einer lichten Maschenweite von 0,053 BB hindurchgehen, und können weiter bis auf eine solche Teilchengröße gemahlen werden, daß säatliohe Teilchen durch ein Sieb Bit einer lichten Masohenweite von 0,037 bb hindurchgehen· Es ist weiterhin wünschenswert, daß die tafelförmige Tonerde bis auf eine Teilchengröße vorgeaahlen wird, die nur geringfügig größer als die für die Mischung der Bestandteile gewünschte Teilchengröße Ist. Wenn das Gemisch der Materialien e.B. auf eine solche Teilchengröße geaahlen werden soll, daß die Teilohen durch ein Sieb alt einer lichten Masohenweite von 0,044 bb hindurchgehen, wird die tafelförmige Tonerde vorsugsweise auf eine solche Teilchengröße vorgeaahlen, daß die Teilohen durch ein Sieb alt einer lichten Masohenweite von 0,048 aa hindurchgehen. Das während des Mahlens sugegebene Hatriuaeilikat hilft ebenfalls bei der Ersielung einer gleichmäßigen Teilchengröie der Materialien.

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BAD ORfGINAt

WIs oben bsrsits erwähnt, wird Tor und während des Mahlens gewöhnlich eine ausreichende Menge Wasser sugegeben, dafi in den Schlicker ein Wasssrgshalt¥ τοη etwa 45 Gew.-4> vorliegt. Es versteht sich jedoch, daß der Wassergehalt beträchtlich variiert werden kann. Wenn nan s.B. den Schlicker duroh SprltsguS in eine porös· Fon gießen will, braucht dsr Wassergehalt des Schlickere nur 20 i» su betragen« Zur Herstellung des Grünkörpers kann irgendeines der Üblichen Verfahren angewendet werden, wie s.B. OiβBen, PrefiverforBung, Spritsgufl und dgl··

In besonders vorteilhafter Weiss lassen sich die GrUnkörper erfindungsgesäß duroh sin verbessertes trockenes Pre»verfahren herstellen. Bei der Durchführung des verbesserten Trockenpresverfahrens werden die Bestandteile wie in Beispiel 1 mo geaahlsn, daß säatllohs einseinen Teilchen der Bestandteile die erforderliche Größe aufweisen. Sas Geaisoh dsr Bestandteile wird dann entwässert und getrocknet, wonach etwa 0,2 Gew.-fC eines Trooksnschsiiemittele biw. Schliohteeittels , wie s.B· des unter dssi Warsnseiohen "Helowax" verkauften Produktes, hinsugegeben werden. Die Bestandtsils mit dssi einverleibten TrooksnsohsiisrBittel werden denn su Körnern Mit einer Teilchengröße entsprechend einer lichten Slebaasohenwelte in der Größenordnung von 0,42 bsi bis 2,00 bsi gefonst, wobei eine bevorzugte Teilehen-» größe einer lichten Slebmascheaweite von 0,84 bsi eeteprioht, wonach die KBrner in eins Fom der gewünschten Gestalt gebraoht werden· Sodann wird ein beträchtlicher Druok in der

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BAD ORIGINAL

Größenordnung von 7 - 262 kg/cn und vorzugsweise von 141 kg/o* angewendet, üb den Grünkörper auszuformen. Nach der Herateilung des GrUnkörpers nach des Trockenpreßverfahren wird er In der in Beispiel 1 angegebenen Weise gebrannt·

Gelegentlich ist es bei der Formung der vorgebrannten Keramikkörper erwünscht, ihnen eine zueätBliche Mechanische Festigkeit EU verleihen, die Glätte der gebildeten Oberfläche während des For«ens «u verbessern oder drastischere Formlinge- und spanabhebende Bearbeitungsverfahren anwenden EU können. Gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsfora des erfindungsgenäßen Verfahrens wird in die Poren des vorgebrannten Keramikkörpers ein synthetisches organisches plastisches Hare, wie z.B. ein Polyäthylenharz, eindringen gelassen, um die Durchlässe praktisch zu füllen und dem vorgebrannten Keramikkörper auf diese Weise eine wesentliche zusätzliche Festigkeit zu verleihen. Dies gestattet eine drastischere Behandlung der vorgebrannten Körper, ohne daß die Gefahr unerwünschter Beschädigungen besteht· Bein Nachbrennen bzw. endgültigen Brennen der vorgebrannten Keramikkörper mit dem in ihnen enthaltenen Polyäthylenharz zersetzt eich das vorhandene Polyäthylenharz vollständig, und die Rückstände entweichen aus den Poren und offenen Zellen innerhalb des Keramikkörpers, sodaß ein fertig gebrannter Keramikkörper erhalten wird, der eine bessere geformte bzw. bearbeitete Oberfläche und die gleiche gewünsch-

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Bad

te Porosität im Vergleich zu Keraaikkörpern aufweist, bei denen In die Durchgänge der vorgebrannten Keramikkörper kein Polyäthylen einverleibt worden iet·

Das Brennen des Grünkörpers nuß bei einer Temperatur nindentenn oberhalb der Zersetzungeteraperatur der in ihn enthaltenen Carbonate durchgeführt werden. Wenn es eich bei einer, der hauptsächlich vorhandenen Carbonate ua Cnlciuncarbonot handelt, muß daß Brennen dee Grünkörpere bei einer Temperatur oberhalb von 825⁰C durchgeführt werden und wird vorzugsweise bei einer Temperatur oberhalb von etwa 871⁰C oder darüber ausgeführt. Die Verbrennteeperatur sollte unterhalb der Tenperatur liegen, bei der die Materialien einen hnrten keramischen Körper zu bilden beginnen. In Falle der obigen Beispiele 1 und 2 wird das Verbrennen vorzugsweise bei einer Tenperatur unterhalb von etwa 1093⁰C durchgeführt. Der bevorzugte Bereich für die Verbrenntemperatur beträgt etwa 982 - 1038⁰C.

■Das Nachbrennen bzw. endgültige Brennen des Keramikkörpera nuß bei einer solchen Temperatur stattfinden, daß Rieh seine Härte erhöht, danit er eine gute Festigkeit und andere erforderliche physikalische Eigenschaften erhält. In allgemeinen ist hierzu ein Brennen bei einer Teaperatur von mindestens oberhalb etwa 1093⁰C erforderlich, und in ^ralle der obigen Beispiele 1 und 2 brennt man vorzugsweise oberhalb einer Temperatur von mindestens etwa 1260°C· Danit nach dem endgültigen Brennen des Keranikkörpere ain-

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BAD ORIGINAL

destena noch das gewünschte Mindestmaß an Porosität vorhanden ist, darf die Brenntemperatur nicht zu hoch liegen» da sich sonst bei der Schmelztemperatur des kernmischen Materials die offenen Zellen vollständig schließen. Eq wird daher bevorzugt, daß die Endbrenntemperatur im Falle der Beispiele 1 und 2 Mindestens unterhalb 1482⁰C liegt. Der bevorzugte Temperaturbereich für das endgültige Brennen betragt etwa 1316 - 1427⁰C.

In einen Filter besitzen die nach den obigen Beispielen 1 und 2 hergestellten Keramikkörper Eigenschaften, die denjenigen verschiedener bisher verwendeter poröser Keramikkörper überlegen sind. Bo weisen die erfindungsgemäß hergestellten Körper eine gleichmäßigere Porosität auf, die sich über die ganze Masse des Körpers erstreckt, besitzen eine überlegene Beständigkeit gegenüber raschen Temperaturschwankungen und sind selbst gegenüber heißen korrodierenden Chemikalien sowie gegenüber Erdölprodukten und Gasen praktisch vollständig inert. Die porösen Keramikkörper sind als unterlage für Fultriermedlen oder als poröse Einsätze in bestimmten Spezialflammeneinheiten brauchbar.

Es wird angenommen, daß die erfindungsgemäß hergestellten porösen Keramikkörper ein poröses Tektoailikatgerüst aufweisen, sodaß die Keramikkörper die gewünschte Porosität besitzen, und daß weiterhin in diesem Gerüst isolierte Mengen anderer Mineralarten, wie z.B. Korund, iJpinell, Perlklaa, Calciuaaluuinate und dgl., verteilt sind.

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SAD ORiGSNAL

Man kann eich vorstellen» daß das Tektosilikatgerüst dreidimensional ist und sich praktieoh durch die garne Kasse des pcröeen Keramikkörper erstreckt und in dieser dreidiaentionalen Jtruktur die anderen vorhandenen Mineralarten kombiniert· Es ist weiterhin anzunehmen, daß die ungewöhnlichen Eigenschaften der nach den obigen Beispiel 1 hergestellten porösen Keramikkörper auf die Tatsache surUcksuführen sind, daß das in ihnen enthaltene Tektosilikat» wobei es eich in wesentlichen um Anorthit handelt» ein cähea und hartes Material ist» und daß die anderen In de« Tektoailikat verteilten Mineralarten» nämlich der Korund und der Spinell» swel der härtesten» chemisch beständigsten und mechanisch festesten Minerale sind» die man kennt. Der Anorthit bsw.die anderen Tektosilikate umgeben und binden die anderen vorhandenen Mineralarten» wie z.B. den Korund und den opinell, praktisch vollständig und bilden ein dreidimensionales üystem» das porös ist» in dem jedoch die anderen Mineralarten xu einem einsigen» festen Körper einzementiert sind. Weiterhin kann die Bindung «wischen des Tektoailikat und den anderen Mineralarten sowohl chemisch als auch physikalisch sein» da sich an den Oberflächen des Tektosillkats sowie an den Oberflächen der anderen Mineralarten unabgesättigte Bindungen befinden» die sur Verbindung dieser verschiedenen Mineralarten untereinander dienen können.

In den nach den obigen Beispielen 1 und 2 hergestellten porösen Keramikkörpern machen die Tektosilikate vorsugs-

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BAD ORIGINAL

"S b/

weiße raindesten£3 etwa 30 Hol-'"-' aus, eäaait für den porösen Keramikkörper ein ausreichende« Oerüst erhalten wird. Die in dein Fb'rper enthaltenen Aluminates, -wie 2.B. die Oalciumaluninate und der opine 11, können bis zn etwa 30 Mol-?·* des'porösen ICeramikkörpers \inä die-Fineraloxyde, wie z.B. Korund und Periklas, bis zn etwa 50 Mol-*' de^r) porösen Keramikkörper ausmachen. Durch eine wesentliche Erhöhung der in den Gemisch der Ausgengsmaterinlien enthaltenen Menge an Calciunoxyd kenn pian erreichen, daß in den erhaltenen porösen Keramikkörper eine geringe Menpe nn freiem Oalciumoxyd enthalten ist. Es ist jedoch erforderlich, daß die Menge an freiem Caloiumoxyd auf weniger als etwa 5 FoI-" des porösen Reramikkörpers begrenzt wird, um zu gewährleisten, daß sich Beine physikalische Festigkeit nicht übermäßig verschlechtert.

Außer den in den obigen Beispielen 1 lind 2 verwendeten Alkali- und Erdalkalioxyden können erfindungscemäß andere Alkali- und Erdalkalioxyde verwendet werden, wie z.B. Lithiumoxyd, Perylliumoxyd, i'trontiutioxyd und Bsriunoxyd. In ähnlicher v/eiee ist es möglich, andere Carbonate zu verwenden. Andere geeignete Carbonate sind u.a. Lithiumcarbonate -Natriumcarbonat, ütrontiuncarbonat und Bariumcarbonat. Ins fol nden weröen zusätzliche Beispiele für orfindungsgemäß hergestellte poröse Keramikkörper angegeben. In den Beispielen 3 bis 8 wird im wesentlichen nur ein einziges Alkali- bzw. lürdalkalioxyd verwendet.

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BAD ORlQfNAL

Beiapiel 3

Me folgenden Beetandteil· wurden la den folgenden Gewichteanteilen alteinander vereisoht» Beetandteil

20	#50
23	t55
20	•30
22	ft?

Tafelförmige Tonerde # 61 / 600-Kaolin Tenessee-Töpfertön

SiO₂ , "Microsil"-Kieselerde

100,00

Sie obigen Bestandteile wurden nach den Verfahren ven Beispiel 1 vereischt. Ee wurde ein örünkörper gegossen und das oben beschriebene Brennverfahren angewendet, tat den erhaltenen Grünkörper bei einer Endbrenntenperatur von 1010⁰C zu brennen. Der gebrannte Körper wies die folgende Zusammensetzung auf:

Oxyd	Chenieche Zusammensetzung in Gew.-'/	Snpirisohe ZueaaiienBetaun/f
Li2O	8,38	1,00
AIqO-J	41,20	1.93
LiO2	50,42	• 4,00
	100,00
Der erhaltene	poröse Keramikkörper besaß	eine Porosität von

27 Vol.-< und eine Biegefestigkeit von 279,5 kg/on². Die Untersuchung des porösen Keramikkörpers von Beispiel 3 durch übliche Röntgenstrahlenbeugungsanalyse zeigte, daß er 65,0 Mol-?'· Lithiumfeldepat (Li₂O-Al₂O₃.6SiO₂ ), 12,5 MoI-^ Quarz (SiO₂), 17,5 MoI-?" Korund (Al₂O₃ ) und 5,0 MoI-^

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BAD ORIGINAL

Lithlunaluninat (M₂O · 5AIgO^) enthielt. Ea 1st an auflehnen, daß der Llthiumfeldepat und der Quarz ein dreidimensionales Tektosilikat-Netswerk bilden, das porös ist und in physikalisch und chemisch gebundener Form die anderen Mineralarten, näralich den Korund und das Lithiumaluainat, verteilt enthält.

Beispiel 4

Die folgenden Bestandteile wurden in den folgenden Gewiohtsverhältnissen miteinander vermischtχ Bestandteil Gew.-^

Fa₂CO₅ 15,30

Tafelförmige Tonerde /61 16,00

i 600-Kaolin 18,20

Tennessee-Töpfertön 15,90 SiO₂, "Microsil^M-Kieselerde 34,60

100,00

Die obigen Bestandteile wurden nach dem Verfahren τοη Beispiel 1 vermischt, zu einem Grünkörper vergossen und nach dem angegebenen Standardverfahren gebrannt, wobei die erhaltenen Grünkörper bei einer Kndbrenntemperatur von 816⁰C gebrannt wurden. Sie gebrannten Körper hatten die folgende Zusammensetzung: Oxyd

Chemische Zusammensetzung in Gew.-55	Enpirieche Zubannensetzung
10,10	1,00
31,70	1,84
58.20	6,00

100,00

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DIe erhaltenen porösen Keramikkörper hatten ein· Porosität von 23,5 Vol.-i* und besaßen eine Biegefestigkeit τοη 112 kg/o» . Die Untersuchung der porösen Keramikkörper von Beispiel 4 durch Übliche Röntgenstrahlenbeugungsanalyee zeigte, daß sie 44,5 Mol-# Carnegieit (Na₂O-Al₂O^Al₂O₅-2SiO₂ ein Feldapatoid, d.h. ein Feldspat «it su geringe« Silieiundioxydgehalt, 44,1 KoI-^ Quer« und 11,4 MoI-* Korund enthielten· Kb ist anzunehmen, daß der Carnegieit und der Quars ein dreidimensionales TektosilikatgerUat bilden, das porös ist und in physikalisch und chemisch gebundener For» die andere Mineralart, näelich den Korund, verteilt enthält.

Beispiel 5

Die folgenden Bestandteile wurden In den folgenden Mengenverhältnisεen vermischt:
Pestandteil

Calciuiacarbonat 43,2 TafelfBrnige Tonerde # 61 14,2

/ 600-Kaolin 18,2

Tennecaee-Töpferton 15,8 SiO₂, "tficro8il"-Kieselerde β,6

100,00

Die obigen Bestandteile wurden nach dem Verfahren von Beispiel 1 vermischt, su einen Grünkörper vergossen und unter Anwendung des beschriebenen allgeneinen Brennverfahrene gebrannt, wobei der erhaltene Grünkörper bei einer Endbrennt es pera tür von 1O93°C gebrannt wurde. Der gebrannte

Körper hatte die folgende Zuearaensetsungs

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BAD ORIGINAL

Oxyd	Chemische Zusammensetzung in Gm.-X
CaO	32,0
Al2O3	34,5
SiO2	100,0

-35-

Empirische ZusapiB ens ätzung

1_tOOO 0,666

Der erhaltene porös« Keramikkörper hatte eine Porosität von 43,3 YoI.-?* und eine Biegefestigkeit von 96,7 kg/cm . Die Untersuchung dee porösen Keramikkörpers von Beispiel 5 nach dem üblichen ROntgenBtrshlenbeugunpsverfahren zeigte, daß er 5,0 MoI-^ Caleiumfeldspat (Anorthit, CaO-Al₂O^*2SiO₂)» 72,8 Mol-?* Caleiumgehlenit (2CaO-Al₂O₅-SiO₂ , ein FeIdepatoid), 18,6 Mol-$ Quarz und 3,6 4 Korund enthielt. Eb ist anminehnen, daß der Calciunfeldspat, der Calolumgehlenit und der Quarz ein dreidimensionales Tektosilikatgerüet bilden, das porös ist und in physikalisch und chemisch gebundener Form die andere Mineralart, n&nlich den Korund, verteilt enthält.

Beispiel 6

Die folgenden Bestandteile wurden in den folgenden Mengenverhältnissen miteinander vermischt* Bestandteil Gew.-^

CaCO₃

Tafelförmige Tone "ajf61 # 600-Kaolin Tennessee-Töpferton , "Microsil»-Kieselerde

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BAD ORIGINAL

Die obigen Beotandteile wurden naoh des Verfahren von Beispiel 1 vereischt. Ks wurde ein Grünkörper gegossen und das oben beschriebene allgemeine Brennverfahren angewendet, üb den erhaltenen Grünkörper bei einer Bndbrenntemperatur von 1093⁰C zu brennen. Der gebrannte Körper geigte die folgende Zusammensetzung»

Chemische Zusammensetzung Empirische Oxyd gew.-^ Z us em ens et sung

GaO 16,5 1»00

Al₂O₃ 51,5 1,73

32,0 1,87

100,0

Die erhaltenen porösen Keramikkörper hatten eine Porosität von 31,4 Vol.-* und eine Biegefestigkeit von 272 kg/om². Die Untersuchung der nach Beispiel 6 erhaltenen porösen Keramikkörper durch Ubliohe Röntgenstrahlenbeugungsanalyse zeigte, da8 sie eine Spur Calclumfeldspat (Anorthit), 44,2 Μο1-# Calciuagehlenit, 28,9 Mol-i< Quarz und 26,9 Mol-Korund enthielten. Es wird angenommen, daß der Calciunfeldspat, der Calciumgehlenit und der Quarz ein dreidimensionales Tektosilikatnetzwerk bilden, das porös ist und in physikalisch und chemisch gebundener Form die andere Mineralart, nämlich den Korund, verteilt enthält.

Beispiel 7

Die folgenden Bestandteile wurden in den folgenden Mengenverhältnissen miteinander vermischt:

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BAD ORIGINAL Beatandteil Gew.-?'

SrCO₃ 25,3

Tafelförmige Tonerde /61 42,6

#600-Kaolin 10,9

Tennessee-Töpfertön 18,9 SiO₂ , «MicroBil"-Kleselerde 2,3

100,0

Sie obigen Bestandteile wurden nach den Verfahren von Beispiel 1 vermischt. Ee wurde ein Grünkörper gegossen und das oben beschriebene allgemeine Brennverfahren angewendet, um den erhaltenen Grünkörper bei einer Endbrenntemperatur Ton 1154⁰C au brennen· Der gebrannte Körper wies die folgen· de Zusammensetzung auf t

Oxyd	Chemische Zusammensetzung in Gew.-^	Empirisch· Zuaammensetsung
SrO2	19,60	1,000
Al2O3	60,15	3,050
SiO2	20,25	1,725

100,00

Die erhaltenen porösen Keramikkörper hatten eine Porosität von 34,0 Vol.-9$ und eine Biegefestigkeit von 272 kg/cm · Die Untersuchung der porösen Keramikkörper von Beispiel 7 nach dem beschriebenen Röntgenstrahlenbeugungsanalyseverfahren zeigte, daB sie 20,3 Mol-:* Strontiumfeldspat (SrO-Al₂O₃-2SiO₂), 23,7 M0I-9S Strontiumgehlenit (2SrO-Al₂O₃-SiO₂ , «in Feldspatoid), 14,2 MoI-* Quarz und 41,8 Mol-# Korund enthielten. Es ist anzunehmen, daß der

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BAD ORIGINAL

Strontiumfeldspat, der Strojntiuagehlenit und der Quars ein dreidimensionales Tektosilikatnetzwerk bilden, das porös iat und in physikalisch und chemisch gebundener ?orm die andere Mineralart, d.h. den Korund, verteilt enthält·

Beispiel 8

Sie folgenden Bestandteile wurden in den folgenden Mengenverhältnissen vermischtj

Bestandteil Qew.-9&

BaCO₃ 36,2

Tafelförmige Tonerde tf 61 30,9

^600-Kaolin 11,6

Tennessee-Töpfertön 20,2 LJiO₂ , "Microeil^-Kleselerde 1,1

100,0

Sie obigen Bestandteile wurden nach dem Verfahren von Beispiel 1 vermischt. Bs wurde ein Grünkörper gegossen und das oben beschriebene allgemeine Brennverfahren angewendet, wobei der erhaltene GrUnkörper bei einer Kndbrenntemperatur von 1154⁰C gebrannt wurde. Der gebrannte Körper wies die folgende Zusammensetsung aufι

Oxyd	Chemische Zusai in Gew.-54	mensetsung	Empirische Zusammensetzung
BaO	32,35		1,00
Al2O3	48,10		2,26
SiO2	19,55		1,60

100,00

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BAD ORIGINAL

Die erhaltenen porösen Keramikkörper hattan eine Porosität von 29,5 Vol.-?' und eine Biegefestigkeit von 231 kg/cm « Die Untersuchung der nach Beispiel 8 erhaltenen porösen Keramikkörper nach dein oben beschriebenen allgemeinen RöntgenstrahlenbeugusigBenalyseverfahren ergab, daß sie 64,6 YoI-? Bariuüfeldßpat (Ββ0·Α1₂0^·2310₂ » Celsian), 9,6 Mol-?' Bariumaluiainat (BaO-Al₂O^ ) und 25,9 Mol-*'' Korund enthielten· Es wird angenommen, daß der Bariumfeldspat ein dreidimensionales Tektosilikatnetzwerk bildet, das porös ist und in physikalisch und chemisch gebundener Form die anderen Mineralarten, d.h. den Korund und das Bariumaluminat, enthält.

Ks folgen nun Beispiele für die erfindungsgemäße Herstellung von porösen Keramikkörpern, die zwei Alkall- bzw. Erdalkalioxyde enthalten.

Beispiel 9

Die folgenden Bestandteile wurden in den folgenden Kengenverhältnissen vermischt:

Bestandteil Gew.-<*'

Feldspat-F4 35,65

OaCO₃ 25,70

(Tennessee-Töpf ertön 7,65

Tafelförmige Toner*«* #61 31.00

100,00

Die obigen Bestandteile wurden unter Anwendung des in Beispiel I beschriebenen Verfahrene vermischt. Es wurde ein Grünkörper hergestellt und das oben beschriebene allgemeine

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BAD ORIGINAL

Brennverfehren angewendet, tat den erhaltenen Grünkörper bei einer Bndbrenntemperatur von 1093⁰C »u brennen. Die erhaltenen gebrannten Körper seigten die folgende Zusammensetzung!

Oxyd	Chemische Zueaj in Gew.-**	mienaetsung	Empirische ZusammenaetKumc
K2O	5,93		0,177
CaO	16,36		0,823
Al2O3	45,26		1,250
SiO2	32.45		1,530

100,00

Die erhaltenen porösen Keramikkörper wiesen eine Porosität γόη 36,5 VoI.-^ auf. Sie Untersuchung der nach Beispiel 9 erhaltenen porösen Keramikkörper durch die beschriebenen üblichen Röntgenetrahlenbeugungsmnalyseverfahren ergab, daß sie 37,8 Mol-# Kaliuafeldapat (K₂O-AIgO₃-6SiO₂ , Orthoklas), 43,6 Mol-9i Caloiuagehlenit (2CaO-Al₂O₃-SiO₂), 17,6 Mol-^S Korund und 1,2 Mol~£ Quars enthielten. Ks wird angenoasen, dafi der KallunfeldBpat, der Calciungehlenit und der Quarz ein dreidimensionales Tektoeilikatnetswerk bilden, das porös ist und in physikalisch und chemisch gebundener Form die andere Mineralart, d.h. den Korund, verteilt enthält.

Beispiel 10

Die folgenden Bestandteile' wurden in den folgenden Mengenverhältnissen vermischt*

9 09887/0870

BAD ORIGINAL Beatandteil

BaCO₃ 31,0

MgCO₃ 10,1

Tenneeaee-Töpferton 30,4

/ 600-Kaqlin 9,6

!Tafelförmige fonerde / 61 18,9

100,0

Die obigen Beetandteile wurden nach den Verfahren von Beispiel 1 vermischt. Ee wurden Grünkörper gegossen und es wurde das oben beschriebene allgemeine Brennverfahren angewendet, im die erhaltenen Grünkörper bei einer Endbrennteaperatur von 1093⁰C zu brennen. Sie gebrannten Körper hatten die folgende ZusaauiensetBungs

Cheaiache Zusammensetzung Empirische Oxyd in 0ew.-# Zusammensetzung

MgO 6,0 0,433

BaO 30,0 0,567

Al₂O₃ 48,0 1,173

SiO₂ 16,0 0,773

100,0

Die erhaltenen porösen Keramikkörper hatten eine Porosität von 48,3 Vol.-?·' und eine Biegefestigkeit von 67,9 kg/cm Die Untersuchung der naoh Beispiel 10 erhaltenen porösen Keranikkörper naoh des oben beschriebenen üblichen Röntgenetrahlenbeugungaanalyaeverfahren zeigte, daß sie 49,4 MoI-^ Bariuafeldapat (BaO'Al₂O₃*2SiO₂ , Celaian), 11,4 MoI-^ Bariuealualnat, 25*4 MoI-^ Korund und 13,8 MoI-^ Periklaa enthielten. Ea ist ansuneheen, dafi der Bariuafeldspat ein

909887/0870

BAD ORIGINAL

dreidiitenslonales Tektosillkatnetiwerk bildet, das porö» ist und in physikalisch und ohealsoh gebundener Pom die anderen Mineralarten, d.h. das Bariuaaluainat, den Korund und den Periklas, enthält.

Peiepiel 11

Die folgenden Bestandteile wurden in den angegebenen Mengenverhältnissen vermischtι

Bestandteil Gew.^

CaCO₃ 22,3

₃ 11,9

/ 600-Kaolin 10,5

Tennessee-TOpfertön 14,0 Tafelförmige Tonerde / 61 41,3

100,0

Die obigen Bestandteile wurden nach dea Verfahren ron Beispiel 1 vermischt. Es wurden GrUnkörper gegossen, die nach dea oben beschriebenen allgemeinen Brennverfahren unter Anwendung einer Endbrennteaperatur von 1093⁰C gebrannt wurden. Die gebrannten Körper wiesen die folgende Zuaaeaen-8etsung auf:

Oxyd	Chemische Zuaai in Gew.-^	laensetsung	Empirische lus ana ens et sung
CaO	15,0		0,735
SrO	10,0		0,265
Al2O3	60,0		1,620
SiO2	15.0		0,685

100,0

909887/0870

BAD

I \J I J yj O i.

Die erhaltenen porösen Keramikkörper hatten eine Porosität von 34,9 Vol.-;' und eine Biegefestigkeit von 219 kg/cm · Die Untersuchung der nach Beispiel 11 erhaltenen porösen Keramikkörper durch das übliche Röntgenstrahlenbeugungsanalyseverfehren zeigte, daß sie 60,6 Mol-$ eines Gemisches bzw· einer Kombination von Calciisngehlenit und Strontiumgehlenit,33,8 Mol-$ Korund und 5,6 Mol-# Quarz enthielten. Es ist anzunehmen, daß der Calciumgehlenit und der Strontium' gehlenit sowie der Quarz ein dreidimensionales Tektoslllkatnetzwerk bilden, das porös ist und in physikalisch und chemisch gebundener Form die andere Mineralart, d.h. den Korund, verteilt enthält.

Beispiel 12

Sie folgenden Bestandteile wurden in den folgenden Mengenverhältnissen vermischt :

Bestandteil Gew. -4

CaCO₃ 19,0

BaCO₃ 13,B

Tennessee-Töpfertön 14,3

/ 600-Kaolin 10,6

Tafelförmige Tonerde / 61 42,3

Die obigen Bestandteile wurden nach dein Verfahren von Bei« spiel 1 vermischt Ee wurden Grünkörper gegossen, die nach dem oben beschriebenen allgemeinen Brennverfahren unter Anwendung einer Endbrennteisperatur von 1093⁰C gebrannt wurden. Die gebrannten Körper hatten die folgende Zusammensetzung:

909887/0870

SAD

CaO BbO

Chemische ZuaasaensetEung in Gew.-*	Eapirieohe Z us ej« ease
12,5	0,732
12,5	0,268
60,0	1,935
15,0	0,820

100,0

Die erhaltentη poröaen Keramikkörper wiesen ein· Porosität von 37,1 Vol.-?' und «in« Biegefestigkeit τοη 149 kg/ee auf· Die Untersuchung dar nach Belaplel 12 hergestellten porusen Keramikkörper nach deei üblichen Röntgenetrahlenbetieuageenalyeererfehren selgte, daB ala 28«5 Hol-* Bariumfeldeeat (Calaian), 30,3 Hol-* Calciuaifahlanlt, 8,7 MoI-* Caloluealuainat und 32,5 KoI-V Korund enthieltau. Sa wird ancanoaaen, daß der Barluafeldapat und dar Calciuegehlenit ein dreidieeneionalee Tektoallikatnatzwerk bilden, daa poröa iet und In physikalisch und cheeiech gebundener Fon die anderen Mineralarten, d.h. daa CelcluBaluninat und den Korund, enthält.

Die obigen Beispiele 1 und 2 erIHutern die Verwendung ▼on 4 Alkali- baw. Krdalkalioxyden in de· portteen Keraaiikkörper. Das folgende Beispiel 13 erläutert ebenfalls die Verwendung von 4 Alkali- bsw. Erdalkalioxyden in den porösen Keraaikk»rpern der Erfindung, während daa Beispiel 14 die Verwendung von 5 Alkali- bsw. Erdalkalioxyden beeohreibt.

BeIeplel 13

Die folgenden Beetendteile wurden in den folgenden MengenrerhHltnieeen veraisohti

909887/0870

Beatandteil Gew.-?£

BaCO₃ 7,72

DoIoBIt¹¹A-A" 6,62

MgCO₃ 6,77

BeO 2,22

Tenneasee-Töpferton 31,00 Kieselerde 0,67 Tafelförmige Tonerde /61 45,00

100,00

Die obigen Bestandteile wurden nach den Verfahren von Beispiel 1 Temischt. Ee wurden GrUnkörper gegossen, die nach den oben beschriebenen allgemeinen Brenhverfahren bei einer Endbrenntemperatur τοη 1154⁰C gebrannt wurden. Die gebrannten Körper hatten die folgende Zusammensetzung:

	Chemische Zuaai in Gew.-#	im ens et sung	Empirische Zueaamens et sun«
WgO	8,50		0,415
BeO	4,00		0,315
CaO	3,96		0,131
BaO	10,22		0,139
Al2O3	56,60		1.940
SiO2	16,72		0,548

100,00

Die erhaltenen porösen Keramikkörper wiesen eine Porosität

ο von 39,0 Vol.-# und eine Biegefestigkeit von 105,5 kg/ca auf. Die Untersuchung der nach Beispiel 13 erhaltenen porösen Keramikkörper durch übliche Röntgenstrahlenbeugungsanalyse

9098 8 7/08 7 0

ergab, daß ale 19,9 Mol-< Barluafeldspat (Oelsian), 10,5 Mol-f Caloiuagehlenit, 8,2 Ηο1-ϊ<· Quarz, 23,8 Berylliuaaluadnat (BeO-Al₂O₅ , Chrysoberyll), 15,8 Ferlklae und 21,9 MoI-* Korund enthielten. Se ist ansunehaen, dafi der Bariuafeldspat und der Caloiuagehlenit sowie der Quars ein dreidimensionales lektosllikatnetawerk bilden, daa porüa iat und in phyaikaliech und chenisoh gebundener >ora die anderen Mineralarten, d.h. daa Berylliueialueinat, den Periklas und den Korund, enthält·

Beispiel 14	in den folgenden
Die folgenden Beetandteil« wurden
Mengenverhältnissen veraleohts	Gew,-^
Bestandteil	2,13
BeO	7,37
BaCO5	4,76
BrCO5	6,72
Doloeit "A-A"	9,33
MgCO5	37,45
Tennessee-TBpfertön	9,19
/ 600-Kaolin	21,75
Tafelförmige Tonerde / 61	1,30
Kieaelerde

100,00

Die obigen Beatandteile wurden nach de* Verfahren von Beispiel 1 verflacht· Ee wurden GrUnkörper gegossen, die nach dem oben beschriebenen allgeeeinen BrennTerfahren unter Anwendung einer Endbrennteaperatur von 1154⁰C gebrannt wur-

909887/0870

den. Die gebrannten Körper netten die folgende setxung:

Cheaisohe Zusiuinentetsung in Gew.-^	Empirische Zusmnenaetsun^
8,50	0,435
3,00	0,250
2,96	0,110
0,15	0,110
4,80	0,095
54,10	1,100
18,49	0,785

100,00

Die erhaltenen poröeen Keramikkörper hatten eine Porosität τοπ 40,0 VoI.-^ und eine Biegefestigkeit von 107 kg/on · Die Untersuchung der nach Beispiel 14 hergestellten porösen Keramikkörper nach den beschriebenen üblichen Röntgenstrahlenbeugungsanalyseverfahren ergab, daß sie 16,1 Mol-?' Bariunfeldspat (Celolan), 8,0 MoI-^t Calciuegehlenit, 7,0 MoI-⁰' Strontiuagehlenit, 23,3 MoI-^ Quar«, 1β,1 Mol-?i Bariumaluminat (Chrysoberyll)« 15,9 MoI^ Periklas und 11,5 Wol-^C' Korund enthielten. Es ist anzunehmen, daß der Bariumfeldspat, der Calciungehlenlt, der Strontiuagehlenit und der Quarz ein dreidimensionales Tektosllikatnetzwerk bilden, da« porös 1st und in physikalisch und cheelsch gebundener Font die anderen Mineralarten, d.h. das Bariumaluminat, den Perlklae und den Korund, enthält.

Verbunderceugnls·· alt ungewöhnlichen und vorteilhaf-

909887/087O

BAD ORIGINAL

ι \j ι ι w α

ten Eigenschaften können hergestellt werden, tndea «an in die Durchgänge der nach den Beispielen 1-14 hergestellten porösen Keramikkörper andere Materialien einbringt, die eine gewünschte Eigenschaft verleihen können. , enn die Verbunderzeugniaee su Isoliereweoktn verwendet werden sollen, kann ein flüeoiges Material verwendet werden, um die Durchgänge innerhalb dee keramischen porösen Körpers zu füllen. ¹^enn die Verbunderxeugnieee andererseits als Lagerelemente dienen sollen, können die Durchgänge alt .Schmiermitteln gefüllt werden j insbesondere können viskose oder halbfeste Materialien und ochalenalttel, wie z.B. ochnlerfette oder Schwerraetallseifen als Sohaiereittel in die Durchgänge der erfindungsgenäß hergestellten porösen Keramikkörper eingebracht werden, wobei nan Verbunderzeugnisse erhält, die als Lagerelemente brauchbar sind. Z.B. wurde ein nach Beispiel 2 hergeetell«ter poröser Keramikkörper in einen Behälter gebracht, der eine Dispersion von Kohlenstoff in eine« flüchtigen Träger enthielt. Der Träger mit den darin diepergierten Kohlenstoff wurde durch Kapillarwirkung in den porösen Keramikkörper gesogen, und bein Abdampfen des flüchtigen Trägers wurde der Kohlenstoff In den Durchgängen des porösen Keranlkkörpers abgeschieden. Ein weiterer poröser Keramikkörper, der nach Beispiel 2 hergestellt worden war, wurde in einen Fehälter gebracht, der eine Lösung einer Bchwernetallself· In eine« flüchtigen Träger enthielt. Die Lösung wurde In die kapillaren Durchgänge des porösen Keramikkörper gesogen} bein Abdaapfen des flüch-

9 0 3-887/0870

fcigen Trägere wurde die ^ohwornetallaeife In den Durchgängen des poröeen Keramikkörper abgeschieden, aodaß ein Yerbunderzeugnis erhalten wurde, das als Lagerelement brauchbar war.

In die Durchgänge der erfindungagemäß hergestellten porösen Keramikkörper können auch die verschiedensten festen Materialien eingebracht werden, ura Verbunderzeugnlase lait vorteilhaften Eigenschaften zu erhalten· Eine bevorzugte Klaeae derartiger fester Materialien aind die synthetischen organischen plastischen Harze. In allgemeinen können sämtliche beliebigen Harze verwendet werden, vorausgesetzt, daß au Irgendeiners Zeitpunkt während der Herstellung dos Harzes die verschiedenen Bestandteile dee Harnes bzw. die verschiedenen Verbindungen, die unter Bildung des Harzes reagieren, flüssig sind und eine ausreichend niedrige Viskosität aufweisen, sodaß sie in die kapillaren Poren des porösen Keremikkörpers entweder bei Atmosphärendruck oder unter Vajfcuun oder unter erhöhten Druck gezogen werden können. In beatlasten Fällen ist ee wünschenswert» daß die Bestandteile, die das gehärtete Harz bilden, keine flüchtigen Nebenprodukte bilden, aodaß das innerhalb der Poren dee leraßikkörpers gebildete feste Harz in dem Keramikkörper eine kontinuierliche Phase bildet, die ihrerseits in dem porösen Keramikkörper als zweiter kontimiierHoher Phase diapergiert ist. Geeignete Beispiele für brauchbare synthetische organische Harze sind diejenigen, die Io allgemeinen beim "Einbetten" von verschiedenen Bauteilen, wie z.B. elek-

9 0 9 8 8 7/0870

trlschen Bauteilen» verwendet werden, wie z.B. die Kpoxyhnrae, die Polyesterharze und die Siliconharze. Andere Unrze können ebenfalls verwendet werden, wie z.B. die unter dem Warenzeichen "Teflon" erhält Hohen Fluorkohlenatoffharze sowie die Folyurethanharze· Geeieche der obigen Harze können in bestlamten Fällen ebenfalls mit Vorteil verwendet werden, um den gehärteten Harzen Innerhalb des Verbunderzeugnisses beetin«te gewünschte Pigenechaften elnzuverleiben.

Ia allgenelnen sind sun Imprägnieren der porösen Keramikkörper der Erfindung alt den Harzen sämtliche der obeu beschriebenen bzw· angedeuteten Verfahren brauchbar. Besonders geeignet let das Arbeiten unter Vakuum oder unter Druck, wodurch das Harz in die kapillaren Durchgänge innerhalb des porösen Keraaikkörpere gepreSt wird.Bestlernte Harse, wie x.B· die Epoxyharze und die Polyurethanharse, die an den wandungen der Durchgänge dea porö3en Keramikkörper fest haften, verleihen den erhaltenen Yerbunderzeugniseen eine ungewöhnliche sueätsliche Festigkeit und insbesondere eine zusätzliche ochlagfestigkeit und Biegefestigkeit.

Als spezielles Beispiel für das Imprägnieren eines «rfindungsgeeäfl hergestellten KeraaikkörperB nit einen geeigneten organischen plastischen Harz wurde ein nach dea obigen Beispiel 1 hergestellter Keramikkörper in ein Gefäß gebracht, das ein Gemisch von geringer Viskooität enthielt, dae das unter dea v/arenseichen "^RL-2774" erhältliche flüssige Epoxyharz in Mischung ait einem Hydroxylgruppen enthalten-

9 0 9 8 8 7/0870

den aliphatischen Amin, dae unter dem Warenzeichen "ZZLB-0814" erhältlich ist, ala llärtungemittel enthielt, wobei die Beetandteile in nahezu stöchioaetriechen Konzentrationen vorlagen und eine Viskosität von nur etwa 400 c? bei 25⁰O tufwiesen. Das Haragetnisch wurde rasch in dem Keramikkörper absorbiert» , und nach 30 Minuten war da» Harzgemisch zu einer zweiten kontinuierlichen Phase «ungehärtet, die die Poren der ersten kontinuierlichen Phase, die von den kerairischen "aterial gebildet wird, vollotändig ausfüllte.

In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse der Imprägnierung von anderen erfindungsgeciäß hergestellten Feramikkörpern nach den oben beschriebenen Ieprägnierungsverfahren angegeben:

Biegefestigkeit (kg/cm²)

Peispiel	Porosität in Vol.-'	Keramisches Material allein	Imprägniertes keramisches ftfttisrial
3	27,0	279	787
4	23,5	112	547
5	43,3	96,7	768
6	31,4	273	800
7	34,0	272	84ö
8	29,5	231	740
10	48,3	67,9	397
11	34,9	219	825
12	37,1	149	765
13	39,0	1P5,5	724
14	40,0	107	564

909887 /087Ü

BAD ORSGiNAL

/.us den Daten der vorstehenden Tabelle let ersiohtlioh, dnß eich durch das Imprägnieren der porösen Keramikkörper ihre BiegefeFtißkelt wesentlich erhöht. Dan gehärtete Epoxy-

harz selbst weist eine Biegefestigkeit von 9β5 kg/o* und einen Elast isitätstaodul von 0,303 χ 10^p kg/ca auf·

tfogar Metalle oder Metallegierungen können in die poröaen Keramikkörper der Krfindung eingebracht werden» vorausgesetzt, daß das Metall bssw. die Metallegierung «inen schmelzpunkt unterhalb des Erweichungspunktes des Keraaikkörpers aufweist. Pevorzugte Metalle zur Einverleibung in die Durchgänge der Keramikkörper aind die spezifisch leichten yetfllle wie /.luBiinium und beetinate Aluminiualegierungen piit hohen wiliciuKgehalt, die beil? Schmelzen bei Temperaturen gut unterhalb des Erweichungspunktes der Keramikkörper schmelzen mit ungewöhnlich geringer Viskosität liefern» wodurch eine leichte Abscheidung innerhalb der Keramikkörper möglich int. Beim Abkühlen füllt die Metallegierung die Durchgänge in dem Keramikkörper vollständig aus» eodafl eine zweite kontinuierliche Phase gebildet wird, die die Durchgänge der ersten kontinuierlichen Phase, die von dem keramischen Material gebildet wird, volletändig auefüllt· Andere Metalle, die bei niedrigen Temperaturen Schneisen, wie z.B. Blei, Zink und deren Legierungen, können ebenfalls zur Füllung der Durchgänge in den porösen Keramikkörper« verwendet werden.

Der kapillare Charakter der Durchgänge inn»rii»lb 4*r

909887/0870

BAD

Keramikkörper ermöglicht die Rinbringung einer großen Zahl der verschiedensten FUllsubstanzen in die Durchgänge· Außer den oben angegebenen speziellen Besepturen können synthetische organische plastische Harze einverleibt werden, die Füllstoffe» wie z.B. Glasfasern und dgl·, enthalten. In seitlichen Fällen bildet der poröse Keramikkörper eine erste kontinuierliche Phaee und das Füllesterial in den Durchgängen Innerhalb dee porösen Keramikkörpers eine zweite kontinuierliche Phase, die innig mit dem keramischen Material verbunden let und sich durch die ganze Masse des Verbunderzeugnlsees erstreckt·

Weitere· besonders brauchbare Gegenstände werden erhalten» wenn Bau auf den Oberflächen der Durchgänge der erfindungsgeoäßen porösen Keramikkörper einen Überzug eines Metalls oder einen überzug eines synthetischen organischen plastischen Harzes abscheidet. Z.E. kann durch stromlose chemische Nickelplattierung auf den Oberflächen der Durchgänge leioht ein lickeluberzug abgeschieden werden» wobei eine im Vergleich zu« Volumen große Kickeloberfläche erhalten wird. Derartige Erzeugnisse sind zur Katalyse der verschiedensten chemischen Reaktionen brauchbar. Andere Überzüge können z.B. unter Verwendung von Palladium» Platin oder Kombinationen von Nickel» Palladium und Platin» entweder allein oder in Verbindung mit synthetischen organischen plastischen Harzen» in ähnlicher Weise aufgebracht werden.

Anstelle der In den Beispielen 1 - 14 verwendeten

909887/Q870

BAD ORSGINAL

KieeelsHure- und TonerdeausgangwRaterialien kennen ander· Auogangsnaterialien für diese Bestandteil· verwendet werden, Insbesondere kann sau andere Kaolinarten und andere Kieselerdearten verwenden. In ähnlicher Weise können andere Carbonatausgangsmaterialien verwendet werden ι alle« diea ist grundeätslbh bekannt· I« allgemeinen ist es wünschenswert, daß die Carbonate in einer Menge augegen sind» die κ indes tens etwa 5 Hol-?' bie etwa 40 MoI-* de· Aus gange ge. rnisohee entspricht.

- Patentansprüche -

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BAD

Claims (1)

1. H 450

   -55-

   PatentansprUchei

   1. Poröeer Keramikkörper, dadurch gekennzeichnet, daß er Mineralarten aufweist, die die folgenden Beatandteile enthalten: Aluminiumoxyd; Siliciuradioxyd als Tektosilikat; sowie Lithiumoxyd, Natriumoxyd, Calciumoxyd, Strontiumoxid oder Bariumoxyd oder eine Kombination dieser Oxyde, wobei mindestens eines dieser Oxyde in Form eines Tektosilikats vorliegt.

   2. Keramikkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Kaliuaoxyd, Berylliumoxyd oder Magnesiumoxyd oder eine Kombination dieser Oxyde enthält.

   3. Keramikkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Porosität von etwa 6-60 Vol«- aufweist.

   4« Keramikkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkali- bzw. Erdalkalioxyde nicht mehr als etwa 5Gew.-# des Körpers ausmachen·

   5. Keramikkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß praktisch die gesamte Menge der Alkali- bzw. Erdalkalioxyde sowie die gesaate Menge dta Aluminiumoxyds über die für die Tektoeilikate erforderlichen Mengen hinaus in Form von Korund, Periklae oder Alkali- b«w. Erdalkalialuminaten oder einer Kombination dieser Mineralarten in de« Keramikkörper verteilt vorlegen.

   909887/0870 .,..„..

   BAD ORIGINAL

   157 I 5 32

   6. Keramikkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper als Minereibestandteile u.a. Caloiumoxyd und Magnesiumoxyd enthält und daß praktisch die geeante Menge des Calciuuoxyds, die gesamte K enge des Magnesiumoxyds sowie die geaaste Menge des Aluminiurnoxyds Über die fUr die Tektosllikate erforderlichen Mengen hinaus in Form von Korund. Periklae, Calciuaaluminaten, Magneeiumaluoinaten oder einer Kombination dieser Mineralarten in den Keramikkörper verteilt vorliegen.

   7. Keramikkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesoate Menge dee Calciueoxyds in Pom eines Tektoeilikate vorliegt} und daß die gesamte Menge des Magnesiumoxyds und die gesaate Menge des Alumlniumoxrds über die für die Tektosilikate erforderlichen Mengen hinaus in Fon von Spinell und Korund in dem Keramikkörper verteilt vorliegen.

   8. Keramikkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesaate Menge des Magnesiumoxyde als Spinell vorliegt und daß die gesaate Menge des Calciumoxyds und die gesamte Menge des Aluminiumoxyds Über die für die Tektosilikate und für den Spinell erforderlichen Mengen hinaus in Fora von Calciumaluminaten vorliegen.

   9· Keramikkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein poröses Gerüst, das Lithiuefeldepat, Natriumfcldepat, Kaliueifeldspat, Calciumfeldspat, Strontium-

   909887/Q870 ORIGINAL INSPECTED

   feldapat, Bari un feldspat, C am «gleit, Calciuagehlenlt, Strontiuagehlenit oder Quart ale Ttktoeilikat enthält, sowie über dieses Gerliat verteilt und in diese« gebunden Korund oder Periklas aufweist.

   10. Keramikkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß daa Tektoailikat alndnutens etwa 30 Mol-:·? des Körpers auawacht und daS dar Korund bsw. dar Periklan bin su etwa 50 Mol-ί daa Körpers auanaohan·

   11. Kerajiikkörper naoh Anapruoh 9» dadurch gakenn- «eiohnet, daß ar Lithiieialueinat, Berylliunaliaiinat, Magneaiuaaluainat, Oalciuaaluainat oder Bariunalioiinmt über daa Gerüat verteilt und in diesen gebunden aufweint.

   12· Keraeikkörper nach Anapruoh 11_f daduroh gekenn- «eichnet, daß daa Alueiinat bie su atwa 50 Mol-^ft' daa Körpera auaeacht.

   13. Keramikkörper naoh Anapruoh 9t daduroh «ekenn- «eichnet, daft ar Spinall über daa Gerüst verteilt und In diese« gebunden aufweist.

   14· Kereaiikkörper naoh Anapruoh 13» daduroh gekennseiohnet, dafi dar Spinall bia au etwa 30 MoI-^ daa Körpers auaaiacht·

   15· Keramikkörper naoh Anspruch 1, daduroh gekennsaiohnat, daft ar ein poröses Gerüst aus Natriuafaldapat, Kallusfeldepat odar Calciuafaldapat ala Tektosllikat sowie

   9 0 9887/0870

   ORIGINAL INSPECTED

   .157 fS32

   .58-

   Hagnesiumaluminat oder Caloiumaluminat übtr dieses Gerüst ▼•rttllt und in ihm gebunden aufweist.

   16. Keramikkörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, da8 das Tektosilikat mindestens etwa 50 MoI-* des Körpers ausmacht, das* daa Magneaiumalumlnat in Pore von Spinell vorliegt und bis su etwa 30 Hol-* des Körpers ausmache und daß das Calelumaluminat bis an etwa 30 KoI-4 des Körpers ausmacht.

   17. Verfahren sur Herstellung eines porösen Keramikkörper·» dadurch gekennzeichnet, dat man ein Gemisch herstellt» das Lithiumoxyd, latrlumoxyd, Kaliumoxid, Berylliumoxyd, Kagnesiumoxyd, Caloiumoxyd, Strontiumoxyd, Bariumoxyd oder eine Kombination dieser Oxyde und Lithiumoarbonat, Kaliumcarbonat, Kacnesiumearbonat, Calciumcarbonat, Strontlumoarbonat, Barlumoarbonat oder eiae Kombination Atmmmr Carbonate und Silioiumdioxyd und Aluminiumoxyd enthält ι dal man dieses aemlsoh auf eine erhöhte Temperatur innerhalb des Bereichs von stwa 760 - 1482⁰C erhitrt; und da· man daa erhaltene Produkt abkühlt, um einen porösen Keramikkörper xu erhalten, der rorbeetimmte Mineralarten enthält; wobei mindeetena eine dieser Mineralarten ein Tektosilikat let, daa daa Äquivalent von Lithiumoxyd, Natrlumoxyd, Caloiumoxyd, Strontiumoxyd oder Bariumoxyd oder einer Kombination dieser Oxyde enthält ι und wobei praktisch die gesamte Menge des Silioiumoxyds eis Tektosilikat vorliegt.

   18.

   909887/0870 ORIGINAL INSPECTED

   1 ο 7 15 3 2

   18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bestandteile in dem Gemisch auf eine Teilchengröße entsprechend etwa 0,037 - 0,053 ram lichter 3iebmaechenweite mahlt, daß man aus diesen Gem inch einen wäßrigen Schlicker herateilt und daß nan aus diesem Schlicker einen Grünkörper gießt, der sodann auf die erhöhte Temperatur erhitzt wird.

   19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daS man die Bestandteile des Gemisches auf eine Teilchengröße entsprechend etwa 0,037 - 0,053 ητη lichter oiebmaschenweite mahlt, daß man die gemahlenen Bestandteile entwässert, daß man aus den gemahlenen Bestandteilen Tabletten mit einer Größe entsprechend einer lichten Hiebmaschenweite von etwa 0,42 - 0,84 em herstellt und daß man diese Tabletten in trockenem Zustand unter einem hohen Druck bis zu etwa 281 kg/cm zu einem Grünkörper verpreßt.

   20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß praktisch die gesamte Menge der Alkali- bzw. Erdalkalioxyde, die als solche oder in Torrn von Carbonaten zugegeben worden sind, sowie die gesamte Menge des Aluniniumoxyds

   die
   über die für/Tektosilikate erforderlichen Mengen hinaus in Torrn von Korund und/oder Alkalialuminaten in dem Keramikkörper verteilt vorliegen.

   21. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß praktisch die gesamte Menge der Alkali- bzw. Erdalkali-

   909887/0870

   BAD ORiGINAL

   oxyde, die ale solche oder in Form von Carbonaten zugegeben worden sind, sowie das Aluoiniuuoxyd über die für die Tektoailikate erforderlichen Mengen hinaus in Fore von Korund, Periklas, Alkalialiaeinaten oder einer Kombination dieser Mineralarten in den Keramikkörper verteilt vorliegen.

   22. Verfahren nach Anspruch 17 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Geniech auf eine Temperatur von etwa 871 - 1093⁰C erhitzt wird.

   23· Verfahren nach Anspruch 17 - 21, dadurch gekenn«. zeichnet, daß das Gemieoh auf eine Temperatur von etwa 982 - 1482⁰C erhitzt wird.

   24. Verfahren nach Anspruch 17 - 21, dadurch gekennzeichnet, daS das Geniech auf eine Temperatur von etwa 1038 - 1482⁰C erhitet wird.

   25. Verfahren nach Anspruch 17 -21, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch auf eine Temperatur von etwa 871 - 1482⁰C erhitzt wird.

   26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis der Bestandteile derart ist, daß in den poröeen Kerasikkurper die gesamte Meng· des Caloiumoxyds, das als solches und/oder als Carbonat zugesetzt «orden iet, in Torrn eines Tektosilikats vorliegt j und dafl dl· gesamte Menge des Magnesiumoxid», das als solch·· und/oder al· Carbonat zugesetzt worden 1st, und dl· gesamte Meng·

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   dea Aluminiumoxydo Über die für die Tektosiliknte erforderlichen Mengen hinaus als Spinell und Korund in dem Keramikkörper verteilt vorliegen,

   27. Verfahren nach .Anspruch 25# dadurch gekennzeichnet, daß die Mengenverhältnisse der Bestandteile derart sind, daß in den porösen Keramikkörper die gesamte Menge dea Nagneaiumoxyds, das als solches und/oder nie Oarbonat zugesetzt worden ist, in Form von Spinell vorliegt ι und daß die gesarate Menge des Calciumoxyds, das als solches und/oder als Carbonat zugesetzt worden ist, und die gesamte Menge des Aluminiumoxyds über die für die Tektosilikate sowie den Spinell erforderlichen Mengen hinaus in Form von. Calciumaluminaten vorliegen.

   - Zeichnungen -

   H 450 Dr.U/Vr

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