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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

M 162858 KLASSE 80 ö.

JACOB STAUDT in BONN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. August 1903 ab.

Es ist bereits bekannt, künstliche Steine in der Weise herzustellen, daß ein Gemisch von Sand und Kreide unter Zusatz von 25 Prozent Leinölfirnis unter Umrühren zu einem feuchten Pulver verarbeitet, in Formen gepreßt und acht Tage lang bei einer Temperatur von 100 bis 150⁰C. getrocknet wird.

Dieses Verfahren liefert trotz der äußerst lange währenden Erhärtungsdauer nur Formlinge von mäßiger Härte und geringer Festigkeit und Zähigkeit und muß sich der Natur des Trockenprozesses entsprechend (der eigentlich in einem Erhärten des Bindemittels durch chemische Umwandlung besteht und sich naturgemäß von außen nach innen vollzieht), auf die Herstellung von Formungen von kleineren Dimensionen und auf die Anwendung hervorragend leicht erhärtender Bindemittel, nämlich der fetten Firnisse, beschränken.

Kürzt man aber bei diesem Verfahren die Erhitzungsdauer wesentlich ab, so erhalten die Formlinge äußerlich eine harte Kruste, bleiben aber im Innern noch weich; auch zeigt sich die äußere Kruste, namentlich bei Verwendung eines hohen Prozentsatzes an Bindemitteln, rauh und blasig, während die Formlinge selbst ihre Gestalt verloren haben und aufgetrieben sind. Wählt man andererseits höhere Temperaturen, so verschlimmern sich diese Übelstände nur, und man kommt auch bezüglich der Erhärtung zu keinem besseren Resultat.

Den Gegenstand der vorliegendenErfmdung bildet nun ein Verfahren, nach dem es gelingt, solche Kunststeine von weit größerer Härte, Festigkeit und Zähigkeit in wesentlich kürzerer Zeit zu erzeugen, ohne daß die erwähnten Übelstände auftreten. Das Verfahren gestattet ferner die Herstellung von Formungen größerer Dimensionen, sowie die Anwendung aller derjenigen öligen und fettartigen Bindemittel, die die Eigenschaft besitzen, in dünnen Schichten unter Einfluß von Luft und Wärme sich durch einen chemischen Umgestaltungsprozeß in feste Massen zu verwandeln. Es sind dies vorzugsweise diejenigen. Fette und Öle sowie deren Firnisse, die aus Glyzeriden der Fettsäuren bestehen, außerdem noch die den Fetten verwandten Fettsäureverbindungen der Gruppe der tierischen und pflanzlichen Wachsarten und endlich die schweren Harzöle.

Das Verfahren besteht darin, daß die zur Erhärtung der Bindemittel führenden chemischen Vorgänge schon vor der Formgebung eingeleitet und so weit durchgeführt werden, als die Notwendigkeit, die Mischung formbar zu erhalten, es zuläßt.. Bewirkt wird dies dadurch, daß man die Massenmischungen, die aus den Bindemitteln und den sich in mehr oder weniger fein ge-

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(2. Auflage, ausgegeben am 22. August igoS.)

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mahlenem Zustand befindenden Füllstoffen bestehen und ein feuchtes Pulver darstellen, bei geeigneten Temperaturen dem Einfluß der Luft aussetzt, wobei deren lockere pulverartige Beschaffenheit die Einleitung und Fortführung der dabei stattfindenden chemischen Vorgänge begünstigt. Dies Verfahren unterscheidet sich \vesentlich von dem schon bekannten Ansteifen von Ölkitt durch einfaches Lagernlassen der zu festen Kuchen zusammen gekneteten Massen. Hierbei erstarrt die äußere Rinde zu einer bröckligen Masse, während das Innere unverändert bleibt. Durch erneutes Kneten kann zwar eine geringe Ansteifung erzielt werden, aber diese kann niemals sehr weit gehen, weil ein größerer Prozentsatz der erstarrten Rinde den Zusammenhalt des Kittes aufheben würde. Eine andere bekannte Art der Ansteifung von Kitt beruht auf der chemischen Wechselwirkung zwischen entsprechend gewählten Füllstoffen und Bindemitteln. Diese Reaktion zwischen festen und zähflüssigen Stoffen verläuft indessen außerordentlich träge, so daß die Ansteifung eine tage- und wochenlange Lagerung nötig macht, während bei dem vorliegenden Verfahren schon in wenigen Stunden eine sehr weit gehende Ansteifung erreicht wird. Es gelingt auf diese Weise, die Massemischungen ohne Beeinträchtigung der Formbarkeit derart für die endgültige Erhärtung nach dem Formen vorzubereiten, daß diese auch bei Formungen größerer Dimensionen unter Anwendung genügender Erhitzung schon in 12 bis 24 Stunden gleichmäßig durch die ganze Masse hindurch erfolgt, und die auf diese Weise hergestellten Erzeugnisse sich trotz der kurzen Herstellungsdauer durch große Härte, Festigkeit und Zähigkeit vorteilhaft auszeichnen.

Die chemischen Vorgänge, die bei dem Verfahren eine Rolle spielen, lassen sich wegen des allmählich stattfindenden Übergangs der Bindemittel aus dem flüssigen in den festen Zustand am besten als ein Ansteifen der Massenmischungen bezeichnen.

Dieser Ansteifungsprozeß kann bei der Anwendung sogenannter leicht trocknender Öle als Bindemittel, wie z. B. Leinöl und dessen Firnissen, wenn diese nicht in zu großer Menge zugesetzt werden, schon bei gewöhnlicher Zimmertemperatur (15 bis 20⁰) vorgenommen werden und vollzieht sich alsdann in 12 bis 24 Stunden. Durch Anwendung geeigneter höherer Temperaturen wird er, selbst bei größeren Bindemittelzusätzen, entsprechend beschleunigt. Bei den sogenannten nicht trocknenden Ölen sowie den festen Fetten und Wachsarten wird die Ansteifung in allen Fällen zweckmäßigerweise bei mehr oder weniger starker Erwärmung vorgenommen. Die zur Ansteifung geeignete Temperatur und Zeitdauer sind für verschiedene Arten von Bindemitteln verschieden und müssen für jeden Fall durch Versuche festgestellt werden..
Beispielsweise ergab sich für:

Leinölfirnis . 60 bis 8o° u. 2 bis 3 Stunden,

rohes Leinöl 80 - ioo° - 3 - 4 - ,

Rüböl .... 90 - iio° - 4 - 5 - ,

Robbentran 100 - 120⁰ - 5 - 6 - ,

Talg .... 110 - 130⁰ -6-7 - ,

Palmöl ... 120 - 140⁰ - 7 - 8

Wie schon erwähnt, muß der Ansteifungsprozeß unterhalb einer gewissen Grenze unterbrochen werden, damit die Formbarkeit der Mischungen gewahrt bleibt. Wie sich aus vorstehenden Beispielen ergibt, findet der Eintritt dieses Zeitpunktes für verschiedene Bindemittel zu verschiedenen Zeiten und bei verschiedenen Temperaturen statt. Im allgemeinen kann der richtige Zeitpunkt daran erkannt werden, daß sich ein stechender Geruch der Mischungen bemerkbar macht. Alsdann muß der Prozeß unterbrochen werden, es würde sonst eine teilweise Zersetzung des Bindemittels eintreten und die Mischungen ihre Formbarkeit verlieren und bald in einen harten, sandigen Zustand übergehen. Bei Anwendung geeigneter Vorsicht, insbesondere gegen das Anbrennen der Mischungen, läßt sich die zur Ansteifung nötige Zeitdauer für die verschiedenen Bindemittel durch weitere Steigerung der Ansteifungstemperaturen über die in obigen Beispielen angegebenen hinaus noch wesentlich abkürzen. Beispielsweise gelingt es dann, Mischungen aus Füllstoffen und gut trocknenden Ölen bei Anwendung von Temperaturen von 140 bis 150⁰ schon in 15 bis 20 Minuten genügend anzusteifen. Sobald der richtige Grad der Ansteifung erreicht ist, bilden die Mischungen sowohl in heißem als in abgekühltem Zustande lockere pulverförmige Massen, die sich nicht mehr feucht anfühlen, sich unter Druck aber doch noch leicht zu festen Körpern vereinigen lassen. Die festen Fette verhalten sich dabei gerade so wie die Öle, und die mit solchen hergestellten Mischungen werden nicht etwa no durch Abkühlung fest. Man kann daher die Mischungen sowohl heiß als in abgekühltem Zustand verarbeiten und braucht ein Herabsetzen der Temperatur während des Formens nicht als nachteilig zu befürchten. Da sich abgekühlte Massen leichter verarbeiten lassen als heiße, wird man sogar bis zu gewissem Grade eine Abkühlung vornehmen.

Die festen Fette und Wachsarten werden vor dem Vermischen mit den Füllstoffen ge-

schmolzen und letztere entsprechend angewärmt. Da die Ansteifungstemperaturen der festen Fette und Wachsarten über deren Schmelzpunkt liegen, so können sie vor dem Ansteifen als Flüssigkeiten und in bezug auf ihr Verhalten als identisch mit den Ölen angesehen werden.

Durch starkes Kochen der sogenannten trocknenden Öle, mit oder ohne Zusatz ge-

ίο wisser Chemikalien, entstehen· bekanntlich Firnisse von mehr oder weniger zähflüssiger Beschaffenheit, die als Bindemittel angesehen werden können, deren Ansteifungsprozeß schon unabhängig von den Füllstoffen bis zu einem gewissen Grad eingeleitet ist. Je nach ihrer Beschaffenheit müssen diese Firnisse, um sie mit den Füllstoffen mischen zu können, mehr oder weniger stark verdünnt werden. Man verwendet dazu leicht flüchtige Zusätze, die beim Erwärmen wieder verdunsten, , ehe der eigentliche Ansteifungsprozeß des Bindemittels in Verbindung mit den Füllstoffen bis zum gewünschten Grade vollendet wird.

Als Füllstoffe lassen sich bei dem vorliegenden Verfahren Rohmaterialien der verschiedensten Art in mehr oder weniger fein gemahlenem Zustande verwenden, d. h. im allgemeinen alle Stoffe, die sich fein genug mahlen lassen oder sich bereits in genügender Feinheit vorfinden, sofern sie in Wasser nicht oder sehr schwer löslich sind, von den angewendeten Bindemitteln nicht zerstört noch so verändert werden, daß ein Formen des angesteiften Pulvers nicht mehr möglich ist, und imstande sind, die zur Erhärtung nötige Temperatur auszuhalten. Im besonderen richtet sich die Wahl der anzuwendenden Füllstoffe nach den Zwecken, denen die herzustellenden Formlinge dienen sollen. Ist die Herstellung von Isolierkörpern für elektrotechnische Zwecke beabsichtigt, so können feiner Quarzsand, Quarzmehl, gemahlener Feld- oder Kalkspat, gemahlenes Glas und

4-5 andere isolierende Stoffe Verwendung finden. Für die Herstellung von Schleif- oder Poliersteinen' wird man als Füllstoffe mehr oder weniger fein gemahlene Rohmaterialien wählen, die Schleif- und Polierzwecken dienen, wie Schmirgel, Karborundum, Polierrot, Wiener Kalk und 'dergl. Will man bunte Kunststeine erzeugen, so wird man Füllstoffe, die die Farbwirkung möglichst wenig beeinträchtigen, wie Quarzmehl, gemahlenen FeIdspat, Kalkspat, hellfarbigen Ton und dergl., mit den bekannten Körperfarben, wie sie z. B. in der Zementplattenfabrikation gebräuchlich sind, in geeignetem Verhältnis mischen. Man kann auch solche Farbmischungen in dünner Schicht durch Zusammenpressen auf Grundmassen, welche der Hauptsache nach aus abgesiebtem Quarzsand bestehen, aufbringen und auf diese Weise farbenprächtige gemusterte Platten herstellen. Sollen die Kunststeine anderen Zwecken dienen, so sind entsprechende andere Füllstoffe zu wählen.

Der Prozentsatz an Bindemittel läßt sich bei Anwendung sehr starken Druckes zum Pressen der Formlinge klein (bis herunter zu 5 Prozent) nehmen, er läßt sich aber auch bei genügend langer Ansteifung bis auf 20 Prozent und mehr steigern. Nötig ist ein so großer Prozentsatz an Bindemittel jedoch nicht, da sich Erzeugnisse von sehr großer Härte und Wasserbeständigkeit bereits bei mittlerem Druck mit 10 bis 15 Volumprozenten an Bindemittel bei Anwendung geeigneter Temperaturen erzielen lassen. Dagegen sind die Temperaturen, die nach dem Formen zur Vollendung der Erhärtung der Formlinge anzuwenden sind, zwar auch in gewissem Grade je nach den Bindemitteln verschieden, jedoch nicht in so weiten Grenzen wie die Ansteifungstemperaturen.

Bei Temperaturen von 110 bis 120⁰ werden die Formlinge zwar schon ziemlich zäh, sind aber dann noch von geringer Härte und an der Bruchstelle saugend. Die sogenannten trocknenden Öle und deren Firnisse ergeben schon bei Temperaturen zwischen 120 und 130° sehr gute Resultate, während andere öle etwas höhere und die festen Fette noch höhere Erhärtungstemperaturert verlangen. Im allgemeinen werden die besten Resultate bei Temperaturen von 150 bis i8o° erzielt. Bei sehr hohen, über 200⁰ hinausgehenden Temperaturen beginnt die Härte wieder abzunehmen, bis schließlich die Bindemittel zerstört werden.

Nach vorstehendem verläuft der Gang des Verfahrens beispielsweise wie folgt:

Die mehr oder weniger dünnflüssigen oder durch Schmelzen oder Verdünnen mit flüchtigen Zusätzen genügend dünnflüssig gemachten Bindemittel werden mit den mehr oder weniger fein gemahlenen Füllstoffen vermischt und zu einem feuchten Pulver verarbeitet. Die feuchten Mischungen werden alsdann unter Luftzutritt auf geeignete, für jedes Bindemittel durch Versuche festzustellende Temperaturen erwärmt (wobei auch etwaige flüchtige Zusätze verdunsten) und dadurch die Bindemittel in Verbindung mit den Füllstoffen so weit angesteift, daß die Masse ein mehr oder weniger trockenes, aber unter Druck noch leicht zusammenhaftendes Pulver darstellt. Hierauf wird die Masse geformt und der Erhärtungsprozeß der Formlinge bei Temperaturen von 120 bis i8o° in 12 bis 24 Stunden vollendet. Die nach

dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Produkte besitzen eine außerordentlich große Widerstandsfähigkeit, Festigkeit, Zähigkeit und Wasserbeständigkeit, die sie für die verschiedenen Zwecke geeignet machen. So können sie beispielsweise je nach der Wahl zweckmäßiger Füllstoffe zu Isolationskörpern für elektrotechnische Zwecke, zu Schleif- tmd Poliersteinen und dergl. verwendet werden.

Claims

Patent-Anspruch: :
Verfahren zur Herstellung von Kunststeinen durch Erhitzen von Formsteinen aus Füllstoffen und Öl, fettem Firnis, Fett oder Wachs bis zu 200⁰, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gemenge von Füllstoffen und Fett oder dergl. als lockeres Pulver, gegebenenfalls unter Erwärmung, der Einwirkung der Luft aussetzt.