DE1796260C3

DE1796260C3 - Verfahren zur Herstellung einer schaeumbaren keramischen Masse

Info

Publication number: DE1796260C3
Application number: DE19681796260
Authority: DE
Inventors: Hisamitu Hamamura; Masatomi Otsuka
Original assignee: Otsuka Kagaku Yakuhin KK
Current assignee: Otsuka Kagaku Yakuhin KK
Priority date: 1968-09-27
Filing date: 1968-09-27
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DE1796260B2; DE1796260A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer schäumbaren keramischen Masse auf der Basis von Wasserglas und eines organischen. stickstoffhaltigen Treibmittels.

Fs ist bekannt, Leichtbetonprodukte durch Anwendung der chemischen Reaktion von Aluminiumpulver u. dgl. mit alkalischer Substanz herzustellen. Um die mechanische Festigkeit von Betonerzeugnissen zu erhöhen, ist es bei diesem Verfahren wesentlich, eine derartige chemisphe Reaktion und die Gelatinierung des Betons in einer Form herbeizuführen und dann den gelierten Beton an der Luft oder unter Dampfdruck in einem Autoklav auszuhärten. Nach einem solchen Verfahren besteht jedoch infolge des durch die chemische Reaktion erzeugten Wasserstoffgases die Gefahr der Explosion, und Betonprodukte mit genauen Abmessungen und der gewünschten Form können nicht erhalten werden, da eine merkbare Expansion oder Kontraktion während des Aushärtens unvciTneiubar ist. Das Aushärten .in der Luft erfordert darüber hinaus einen langen Zeitraum zur Herstellung von Produkten mit ausreichender mechanischer Festigkeit, während das Aushärten unter Dampfdruck kornplizierte Arbeitswaisen und großräumige Autoklaven erforderlich macht.

Bei der schnellen Entwicklung vom Hochhäusern in den letzten Jahren ist die Schaffung von leichtgewichtigen Baumaterialien zwingend nötig. Um sei- ehe Erfordernisse zu erfüllen und die Nachteile des bisher bekannten Verfahrens zu überwinden, wurden fortgesetzte Untersuchungen zur Herstellung geschäumter keramischer Produkte durch die Verwendung organischer ..Treibmittel angestellt, aber infolge der hohen Zersefzungsgeschwindigkeit von organischen Treibmittel^ haben sich vieie Schwierigkeiten ergeben. Soweit tekannt, konnten bisher keine erfolgreichen VersucheJtfnter Herstellung geschäumter keramischer Produkte -durch Verwendung organischer Treibmittel durchgeführt werden.

Es ist bereits'feÄkannt, poröse Kunststeine aus Ton und Diazoverbinäangen als Treibmittel herzustellen, wobei Portlandzement, Sand und verschiedene organische Verbindungen, einschließlich Diazoverbindungen vermischt und ohne Erhitzen ausgehärtet werden. Nach emem anderen Verfahren werden WärmeschutzstofTe dadurch hergestellt, daß Wasserglas in wäßriger Lösung, gegebenenfalls unter Zugabe gasbildender Stoffe, rasch erhitzt wird, wobei das Silicat unter Dampfaustritt zu einer feinporigen, locker aufgebauten Masse erstarrt. Diese Masse wird ohne weiteres zu Schrot zerkleinert und ergibt als derartiges Schrot einen wenig hygroskopischen Wärmeschutzstoff von geringer Wärmeleitfähigkeit. Das brüchige geschäumte Produkt besitzt praktisch keine mechanische Festigkeit. Man hat auch schon poröse Produkte aus keramischen Materialien gewonnen, ohne Wasserglas als Binder einzusetzen. Dabei wurden als Binder eingesetzte kohlenstoffhaltige Materialien, wie Epoxyharze oder Phenolharze, carbonisiert und der erhaltene Kohlenstoffrückstand durch Umsetzung mit SiO₂ in Siliciumcarbid überführt. Bei der Carbonisierung tritt Neigung zur Rißbildung und Kontraktion ein. Ferner ist es bekannt, geschäumte keramische Gegenstände unter Anwendung der Umsetzung von saurem Aluminiumphosphat und basischer Verbindungen zur Erzielung der gehärteten Masse herzustellen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine schäumbare organische Treibmittel enthaltende keramische Masse auf der Basis von Wasserglas zu schaffen, aus der geschäumte keramische Produkte mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit und genauen gewünschten Abmessungen durch einfache Arbeitsverfahren erreichbar sind. Ferner sollen gemäß der Erfindung geschäumte keramische Produkte von geringem Gewicht mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit hergestellt werden, die für verschiedene Zwecke anwendbar sind, z.B. als Baumaterialien, thermische oder elektrische Isolationsmaterialien. schallsichere Materialien usw. Dabei sollen in der Verfahrensprodukten keine Risse und Deforma Jonen infolge von expansion oder Kontraktion auftreten.

Gegenstand der Ei findung ist ein Verfahren zur Herstellung einer schäumbaren keramischen Masse auf der Basis von Wasserglas und eines organischen, stickstoffhaltigen Treibmittels, das dadurch gekennzeichnet ist, daß 100 Gewichtsteile pulverisierter keramischer Rohstoff, 40 bis 80 Gewientsteile Wasserglas und 1 bis 10 Gewichtsteile eines organischen Treibmittels auf Stickstoffbasis, das eine Zersetzungstemperatur von 100 bis 25O^1-C aufweist, vermischt und in eine Form e'ngebracht werden und auf eine Temperatur, die von der Zersetzungstemperatur des verwendeterTreibmittel-, bis zu einer" Wert von 300⁰C reicht, erhitzt werden, wobei das Wasserglas ausgehärtet und das organische Treibmittel zersetzt wird, worauf das erhaltene geschäumte Produkt bei einer Temperatur von 800 bis 1600° C gebrannt wird.

Nach der erfindungsgemäßen Arbeitsweise werden schäumbare Massen mit ausgezeichneter Plastizität erhalten, die bei Erhitzen auf die angegebenen Temperaturen unter Gaserzeugung erhärten und somit die gewünschten geschäumten Produkte mit niedrigem spezifischem Gewicht und ausgezeichneter mechanischer Festigkeit ergeben.

Gemäß der Erfindung können als keramische Rohstoffe alle Rohmaterialien verwendet werden, welche im allgemeinen in der keramischen Industrie Verwendung finden. Solche Materialien umfassen z.B.: 1. Nitride, wie BN, Be₃N₂, CrN, SiN, TaN, TiN, ZrN,

usw.; 2. Oxyde, wie Al₂O₁, B₂O₃, BaO, CaO, CoO. Cr₂O₃, FeO, usw.; 3. Carbide, wie B₄C, Be₂C, Cr₃C₂, MoC, SiC, TaC, ThC₂, TiC, WC, ZrC, usw. und 4. Tonmateriälien, wie Kaolin (Al₂O₃ · 2SiO₂ · 2H₂O), Sillimanit (Al₂SiO₅), Baryt (BaSO₄), Quarz (SiO₂), Feldspat (KAlSi₃O₈ · NaAlSi₃ ■ CaAI₂Si₂O₈), Pyrophyllit (Al₂O₃ · 4SiO₂ · H₂O),Ton, Kalkstein(CaCO₃), Talk (3 MgO · 4SiO₂ · H₂O), Dolomit (CaCO₃ • MgCO₃), Wollastonit (CaSiO₃) usw. Von diesen keramischen Rohstoffen sind die kieselsäurehaltigen Materialien erwünscht, die mehr als 50 Gewichtsprozent SiO₂ enthalten, und Tonerdematerialien, die mehr als 50 Gewichtsprozent AI₂O₃ enthalten welche leicht verfügbar sind und feuerfeste Produkte mit geringem Gewicht und von ausgezeichneter mechanischer Festigkeit ergeben. Typische Beispiele von bevorzugten keramischen Rohstoffen sind Quarz, Quarzit, Pyrophyllit, Ton, Kieselerdesand, Tonerde und SjI imanit. Diese keramischen Rohstoffe werden einfach in Form von Pulvern oder in Mischung miteinander verwendet. Die Partikelngröße der keramischen Rohstoffe wird aus einem weiten Bereich in Übereinstimmung mit den gewünschten Verwendungen der Produkte ausgewählt, gewöhnlich ist es jedoch erwünscht, ein Pulver zu verwenden, das mindestens durch ein Sieb mit Sieböffnungen von 0,29 mm hindurchgeht. Die günstigste Partikelngröfl? der keramischen Rohstoffe entspricht einem Durchgang durch ein Sieb mit öffnungen von 0,15 mm, jedoch nicht durch ein Sieb mit öffnungen von 0,05 mm.

Das gemäß der Erfindung verwendete Wasserglas ist eine wäßrige LösüLg dnes Alkalimetallsilicate der Formel M₂O · «SiO₂, worin M ein Alkalimetall darstellt, wie beispielsweise Natrium und Kalium, und η eine Zahl von 2 bis 4 ist. Die Feststoffkonzentration des Wasserglases ist gewöhnlich höher als 17 Gewichtsprozent, und ein Wasserglas mit dieser Konzentration wird vorteilhaft erfindungsgemäß verwendet, wobei eine Konzentration von 30 bis 40 Gewichtsprozent zweckmäßig ist. Das Wasserglas wird im Bereich von 40 bis 80 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des keramischen Rohstoffes, verwendet. Die Verwendung des Wasserglases in geringeren oder größeren Mengen ergibt Produkte von schlechter oder keiner Porosität und niedriger mechanischer Festigkeit.

Um das Aushärten des Wasserglases zu beschleunlgen, wird es, wenn nötig, in Kombination mit wasserlöslichen Salzen der Fluorkieselsäure verwendet. Von diesen Salzen sind Alkali- oder Erdalkalisalze der Fluorkieselsäure, wie beispielsweise Natriumsilicofluorat, Kaliumsilicofluorat, Calciumsilicofluorat uaw. is geeignet. Diese wasserlöslichen Salze werden einfach oder In Mischung im Bereich zwischen 1 und 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Wasserglases, verwendet.

Zur Verbesserung der Druckfestigkeit und Säurebeständigkeit der endgültigen geschäumten Produkte wird das Wasserglas auch in Kombination mit einer wäßrigen kolloidalen Dispersion von Kieselerde oder Tonerde verwendet. Erfindungsgeinäß ist es günstig, kolloide'e Dispersionen mit einer Feststoffkonzentration von 5 bis 20 Gewichtsprozent, die kolloidale Teilchen von i bis 100 μ Durchmesser enthalten, zu verwenden. Solche Dispersionen, z. B. kolloidale Dispersionen von Kieselerde oder kolloidale Dispersionen von Tonerde, sind im Handel erhältlich. Die verwendete Menge Hegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des verwendeten Wasserglases.

Zur Durchführung des erficdungsgemäßen Verfährens werden organische Treibmittel auf Stickstoffbasis verwendet, die sine Zersetzungstemperatur von 100 bis 250⁰C, vorzugsweise 120 bis 200° C, aufweisen. Typische Beispiele dieser Treibmittel sind folgende:

Verbindung

Azodicarbonsäureamid

ρ,ρ'-Oxybisbenzolsulfonylhydrazid

p-TcIuolsulfonylsemicarbazid

Benzolsulfon> lsemicarbazid

Dinitrosopentamethylenleiramin

Strukturformel

H₂N NH₂

H₂NHNO₂S

C-N=N-C

O O

SO₂NHNH₂

CHj-^^^SO₂NHCONHNHi

(V So₂NHCONHNH₂

CH₁ N CH₂

I I

ON-N CH₂ N-NO

Zerselzungstemperatur

(⁰C)

200

160

210

207

204

i 796

Fortsetzung

Verbindung	Strukturformel	Zsrsctzungs- temperatur rc»
p-Tcluolsulfonylhydrazid	CH₃ -^\^y- SO₂NHNH₂	115
Benzoisulfonylbyd.azki	^~V- SO₂NHNH₂	105
Azobiscyclohcsa'¹"'-.* .5	vyT^N==N1vv CN NC	115
	CH₃ γη₃
Azubisisobutyronitril	CH₃-C-N = N-C-CH₃	103
	I I CN CN

Von diesen Treibmitteln reagiert Azodicarbonsäureamid mit alkalischer Substanz. Jedoch ist seine Reaktion mit Wasserglas in der vorliegenden Zusammensetzung so mäßig, daß gewünschte geschäumte Produkte einwandfrei erhalten werden können, soweit die Masse innerhalb einiger Stunden nach der Herstellung geschäumt und ausgehärtet wird. Die Treibmittel werden im Bereich von 1 bis 10 Gewichtsteilen, vorzugsweise 2 bis 6 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile keramische Rohstoffe, verwendet.

Gemäß der Erfindung werden das keramische Material, das Wasserglas und das organische Treibmittel homogen gemischt, um die schau nbare keramische Masse der Erfindung herzustellen. Die Masse liegt in teigiger Form vor und weist Plastizität auf. Die Viskosität der Masse variiert über einen weiten Bereich, je nacf» der Menge und Konzentration des

VcfWcÜucicIi rrÄ5S£rg!ä5£~. Gewöhnlich iSt CS CI-

wiinscht, daß die teigige Masse eine Viskosität von 5OGO bis 2500OcP aufweist, obwohl solche von höherer Viskosität, wie beispielsweise 30 000 cP, oder niedrigerer Viskosität, wie beispielsweise 250 cP, auch erfindungsgemäß verwendr« werden können. Am günstigsten ist eine Masse, die eine Viskosität von 10000 bis 2000OcP aufweist.

Der schäumbaren Masse der ErPnd-.ug werden verschiedene Zusätze beigemischt, wie beispielsweise Verstärkungsmaterialien. Dispersionsmittel für die organischen Treibmittel, Stabilisatoren und Farbstoffe. Die Verstärkungsmaterialien sind z. B. anorganische Fasern, wie Asbest, Basaltwolle, Glasfaser usw.; synthetische Fasern, wie Polyamide, Polyester usw., und Metallpulver, wie Eisen, Kupfer, Nickel usw. Bei der Herstellung von gebrannten Produkten werden solche Substanzen verwendet, die die obigen Eigenschaften aufweisen und sich während des Brennens nicht zersetzen. Die gewünschte Menge der verwendeten Verstärkungsmaterialie;! liegt in dem Berricft von 3 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der keramischen Rohstoffe. Die Dispergiermittel für die organischen Treibmittel umfassen Bentonit und wasserlösliche Salze von Alginsäure, wie beispielsweise Natriumalginat, und werden im Bereich von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der keramischen RohstoTe, verwendet. Die Stabilisatoren umfassen Phloxin, Saponin, Albumin, Polyvinylalkohol, Natriumstearat, Gelatine und Stärke und werden im Bereich von 0,05 bis 1,0 Gewichtsprozent verwendet, bezogen auf das Gewicht der keramischen Rohstoffe.

Zur Herstellung geschäumter keramischer Produkte aus der erfindungsgemäß erhältlichen Masse wird diese in eine Form aus Metall, Gips, Holz u. dgl. gebracht. Die Innenfläche der Form wird mit einem Trennmaterial /ersehen, wie beispielsweise Papier, Gewebe, Beschichiungen aus Siliconharze und fluorhaliigen Harzen ysw. D'o geeignete Menge der in die Form eingebrachten Masse wird in Übereinstimmung mit den gewünschten Eigenschaften und Verwendungen der fertigen Produkte bestimmt, jedoch ist es gewöhnlich erwünscht, daß die Masse 40 bis 80 Volumprozent des inneren Volumens der Form ausfüllt. Die Form kann entweder geschlossen oder offen sein, jedoch wird sie vorzugsweise mit Löchern versehen, damit der von der Masse erzeugte Dampf austreten kann. Die Form wird dann von außen mittels eines geeigneten Heizgerätes, beispielsweise ein iufigeheizter Ofen, elektrischer Brennofen usw., erhitzt Die angewendete Temperatur liegt im Bereich der Zersetzungstempjratur des verwendeten organischen Treibmittels bis zu 300⁰C. Gewöhnlich wird die bevorzugte Temperatur aus dem Bereich von 150 bis 250° C gewähi*. Das Wasserglas beginnt, wenn es der Hitze ausgesetzt wird, auszuhärten, und die Treibmittel beginnen sich zu zersetzen, was gewöhnlich innerhalb etwa 3 bis 15 Minuten beendet ist. Während dieser Zeit ist das Wasserglas in der Masse beinahe ausgehärtet und somit die gewünschte geschäumte Keramik der Erfindung hergestellt. Wenn nötig, wird das Erwärmen für etwa 10 bis 40 Minuten fortgesetzt, um das Wasserglas vollständig auszuhärten und den Wassergehalt auf weniger als 1 Gewichtsprozent zu vermindern. Dann läßt man die Form auf Zimmertemperatur abkühlen, und die somit erhaltenen geschäumten Keramikprodukte werden aus der Form genommen.

Die danach erhaltene geschäumte Keramik weist gewöhnlich eine offene oder halb geschlossene Zellen-

Struktur und ein spezifisches Gewicht von 0,6 bis 1,0 auf. Die Produkte besitzen genügend mechanische Festigkeit und fcuchtigkeitsabsorbiercnde Eigenschaften, so daß sie vorteilhaft auf Gebieten verwendet Werden können, wo leichtes Gewicht und feuchtigkeitsabsorbicrende Eigenschaften erforderlich sind.

Um die mechanische Festigkeit weiter zu verbessern und um ihnen nützliche Eigenschaften zu verleihen, werden die Produkte gebrannt. Die Brenntemperatur wird in Übereinstimmung mit den verwendeten Arten der Keramikrohstoffe bestimmt, aber gevwihni'ch wird eine Temperatur von 800 bis 160CfC angewendet Wenn als keramische Rohstoffe solche verwendet werden, die SiO₂ oder Al₂O, in mehr als 50 Gewichtsprozent enthalten, wird zweckmäßig eine Brenntemperatur von Π 00 bis !200 C angewendet. Durch dieses Brennen können geschäumte Keramikprodukte mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit und nützlichen Eigenschaften, jedoch keiner feuchtigkeitsabsorbierenden Eigenschaft ohne Rißbildung und Deformationen erreicht werden.

Das gebrannte Produkt der Erfindung kann so wie es ist oder nach Verzierung der Oberfläche Tür verschiedene Zwecke verwendet werden. Zur Verzierung der Oberfläche sind verschiedene allgemein bekannte Verfahren anwendbar. Zum Beispiel kann d .· Oberfläche des Produktes durch Auftragen von Glasuren, die gegebenenfalls Farbstoffe enthalten, und anschließendes Einbrennen der Glasur, durch Beschichtung der Oberfläche mit einem härtbaren Harz, wie beispielsweise Epoxyharz. Polyesterharz. Melaminharz, Urethanharz usw_ und anschließendes Aushärten des Harzes oder durch verzierende Ausmeißelungen oder Streichen der Oberfläche verziert werden.

Die gebrannte Keramik der Erfindung besitzt ein geringes Gewicht upd ausgezeichnete Feuerbeständigkeit, sie ist hitze-, wasser- und schallfest und besitz! Wärmeisolierungseigenschaften und hohe mechanische Festigkeit. Sie kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, die solche Eigenschaften erfordern wie beispielsweise Ziegel, Keramikplatten, Deckenmaterial. Wandverkleidungsmaterial und anderes Baumaterial, wärmeisolierendes Material, elektrisch isolierendes Material. Luftfilter, Filter, Katalysatorträger usw. Mh verzierter Oberfläche kann die Keramik «i's Dekorationsplatten für Tische, Spiegel, Toren, Ffrnsehanlagen und andere Innendekorationsmaterialien verwendet werden.

Dia Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, in denen die physikalischen Eigenschaften der Produkte gemäß den folgenden Normen gemessen werden:

Spezifisches Gewicht JISA-95I2

(JIS: Japanische Industrienorm)

Scheinporoshat JIS R-2205

Wassergehalt JIS A-5410

Feuchtigkeits-Absorptions-

eiEenschaft JIS Z-0701

Wasserabsoiption JIS R-2205

^asserSItration JIS A-5410

Biesefesii^eit JIS A-5410

Druckfestigkeit .-... JIS A-5410

Bruchfestigkeit JIS A-5410

Beispiel 1

3 g Benfonit würden mit 350 g eines Gemisches im Verhältnis 1:1 aus 99,72 Gewichtsprozent SiO₂ enthaltendem Quarzitpulver und 62,20 Gewichtsprozent SiO₂ und 29,93 Gewichtsprozent Al₂O₃ enthaltendem Pyrophyllitpulver gemischt, wobei die gesamte Masse durch ein Sieb mit Sieböffnungen von 0,15 mm. jedoch nicht durch ein Sieb mit Sieböff-

w nungen von 0.05 mm hindurchging. Der Mischung wurden 200 g Natriumsilicat in wäßriger Lösung mit einer Feststoffkonzentration von 33,4 Gewichtsprozent. 7 g Natriumfluorsilicat und 7'g Azodicarbonsäureamid zugesetzt, und das erhaltene Gemisch wurde in einem Vakuumkneter homogen geknetet, wodurch eine schäumbare keramische Masse der Erfindung in pastöser Form erhalten wurde.

Die somit erhaltene Masse wurde in eine quadratische höberne Form von 200 χ 200 χ 12 mm gebracht, deren Innenfläche zur Freigabe mit Baumwollgewebe bedeckt war, wurde in einer thermostatischen Kammer 30 Minuten auf 200⁰C erhitzt und dann abkühlen gelassen.

Das aus der Form entnommene geschäumte Pro-

dukt war eine geschäumte, betonähnliche Substanz von 200 χ 200 χ 12 mm, w_.3grauer ^parbe und von feiner halbgeschlossener Zellstruktur.

Das erhaltene Produkt war aufnahmefähig für Flüssigkeit und besaß folgende Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht 0,75 g/cm³

Wassergehalt 0,6 Gewichtsprozent

Scheinporosität 65,6%

Druckfestigkeit 15 kg/cm²

Das erhaltene geschäumte keramische Produkt wurde 4 Stunden in einem ölofen bei 1150° C gebrannt und ein gebranntes Produkt mit den folgenden Eigenschaften erhalten:

Spezifisches Gewicht 0,73 g/cm³

Scheinporosität 63,2%

Hygroskopizität keine

Wasserfiltration 470 l/min/m²

Mit unbewaffnetem Auge
beobachtete Rißbildung ... nicht festgestellt

Diese Substanz eignete sich zur Verwendung als Filterplatte, Luftfilter usw.

Beispiel 2

100 g derselben Mischung aus Quarzit- und Pyrophyllitpulver wie im Beispiel 1 wurden in einem Vakuumkneter mit 65 g Natriumsilicat in wäßriger Lösung mit einer Feststoffkonzentration von 38,5 Gewichtsprozent, 2 g Natriumfluorsilicat und 2 g Azodicarbonsäureamid homogen gemischt, wodurch eine schäumbare keramische Masse der Erfindung erhalten wurde. 100 g der erhaltenen pastösen Masse wurden in eine mit fluorhaltigem Harz ausgekleidete zylindrische Metallform von 80 mm Höhe, 40 mm Außendurchmesser und 8 mm Dicke gebracht und in einem luftgeheizten Ofen 30 Minuten auf 200⁰C erhitzt, um ein geschäumtes Produkt mit Hygroskopizität und den folgenden Eigenschaften zu erzeugen:

Spezifisches Gewicht 0,78 g/cm³

Wassergehalt 0,5%

Scheinporosität 62,7%

Vertikale Druckfestigkeit 155 kg/cm²

309626/61

Das obige geschäumte Produkt wurde dann 4 Stunden in eihem elektrischen Ofen bei 115O⁰C gebrannt. Nach dem Abkühlen wurde das gebrannte Produkt in eine lOgewichtsprozentige wäßrige Ammoniumchloridlösung eingetaucht, um die Ionenaustauschreaktion zu vrüenden, wonach das Produkt mit Wasser gewaschen und getrocknet wurde und ein weißes zylindrisch geschäumtes Keramikprodukt von 40 mm Außendurchmesser, 8 mm Dicke und 80 mm Höhe erhalten wurde. Das fertige geschäumte Keramikprodukt besaß folgende Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht 0.75 g cm³

Scheinporosität 61.8%

Hygroskopizität keine

Wasserabsorption 60,2%

Vertikale Druckfestigkeit 205 kg/cm²

Mit unbewaffnetem Auge
beobachtete Rißbildung ... nicht festgestellt

Dieses gebrannte Produkt war verwendbar für chemische Filter und Katalysatorträger, wie beispielsweise Raschigringe.

Beispiel 3

Eine schäumbare keramische Masse wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß eine Mischung von 180 g Natriumsilicat in wäßriger Lösung mit einer Feststofikonzentration von 33,4 Gewichtsprozent und 20 g einer kolloidalen Kieselerdedispersion an Stelle von 200 g Natriumsilicatlösung verwendet wurde.

Aus der erhaltenen Masse wurde ein gebranntes keramisches Produkt mit geringem Gewicht auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten. Die Eigenschaften des Produktes werden Jm folgenden im Vergleich mit den Eigenschaften des Produktes von Beispiel 1 aufgeführt:

	Betspiel 1	Beispiel 3
Spezifisches Gewicht...	0.73 g/cm³	0,89 g/cm³
Scheinporosität	63,2%	423%
Wasserabsorption	60,2%	173%
Druckfestigkeit	37 kg/cm²	45kg/cra²
Säurebesiändigkeit	3-5%	0,08%

Beispiel 4

ίο

Azodicarbonsäureamid zugegeben und die Mischung in einem Vakuumkneter homogen geknetet wurde, wodurch die gewünschte schäumbare Masse in pastöser Form erhalten wurde.

Die erhaltene Zusammensetzung wurde in eine flache, quadratische Metallform von 300 χ 300 χ 15 mm unter Verwendung von Hartpapier als Trennmittel gegeben und in einem luftgeheizten Ofen zum Schäumen und Aushärten 30 Minuten auf 200'C erhitzt.

to Das aus der Form genommene geschäumte keramische Produkt besaß folgende Eigenschaften:

Nr.

20 1 2 3 4

Menge an

Azodicarbonsäureamid

80
60
40
20

Spc- zifisches	Biege	Druck	Hygro
Gewicht	festigkeit	festigkeit	skopizität
(g/cm³)	(kg/cm²)	(kg/cm²)	(%)
0.5	23,1	11.6	25,3
0.6	25,2	12,8	24,1
0.8	28,4	13,2	20,6
1,0	30,0	16.0	15,0

Jedes geschäumte Produkt wurde in einem elektrischen Ofen bei 1200° C gebrannt, wodurch ein geschäumtes keramisches Produkt mit feiner Inlbgeschlossener Zellstruktur erhalten wurde. Das erhaltene Produkt besaß folgende Eigenschaften:

Nr

1 gebrannt

2 gebrannt

3 gebrannt 4° 4 gebrannt Biegefestigkeit (kg; cm²!

26.5
29.3
32.8
40,6

Druckfestigkeit (kg/cm²)

17,0
27,6
39,8
40,5

Hygroskopizität

0 0 0 0

Zu 100 Gewichtsteilen einer Fritte, die die folgenden Bestandteile enthielt, wurden als ein Farbstoff 5 Gewichtsteile Cadmiumgelb zugegeben, und das Gemisch wurde getrocknet und pulverisiert.

Die Säurebeständigkeit zeigt das verminderte Gewicht der Probe in Prozent nach dem Eintauchen derselben in 10%ige Schwefelsäure bei 20⁰C über einen Zeitraum von 48 Stunden.

700 g Kaolin mit einem SiO₂-Gehalt von 4632 Gewichtsprozent und einem AI₂O₃-GehaIt von 38,54 Gewichtsprozent, 400 g Qnarzit wie im Beispiel 1,100 g Ton mit einem SiO₂-GehaIt von 78,79 Gewichts- 6a prozent und 50 g Sölimanit mit einem Al₂O₃-GeImIt von 61,5 Gewichtsprozent und einem SiO₂-GehaIt von 36,1 Gewichtsprozent wurden in Pulverform mit einer Siebkorügröße von 0,15 mm gemischt, wozu eine wäßrige Lösung von 700 g Natriumsilicat mit einer Feststoffkonzentration von 33,4 Gewichtsprozent, 50 g der kolloidalen Kieselerdedispersion, 20 g Natriumfluorsilicat und eine vorherbestimmte Menge SiO₂

Ai₂O₃

B₂O₃

ZnO

BaO

MgO CaO

Na₂O

K₂0

Bestandteile der Fritte

G;wichtsprozent

... 65.1

.. 3,0

.. 5,0

.. 1,0

.. 1,3

.. 6,4

2,4

Auf die Oberfläche des weißen geschäumten keramischen Produktes von Beispiel 4 wurde das obige Glasurpuiver einer Siebkorngröße von 0,15 mm in einer Menge von 1,5 kg/m² aufgebracht und das Produkt in einem elektrischen Ofen bei einer Temperaturzunahme von 200⁰C pro Stunde erhitzt, etwa 15 Minuten auf 1150° C gehalten, worauf die allmähliche Abkühlung folgte. Somit wurde eine geschäumte keramische Platte 300 χ 300 χ 15 mm mit klarer gelber Glasur erhalten.

Beispiel 5

Eine schäumbare Masse wurde auf dieselbe Weise wie im Beispiel 4 herges illt, in welcher 20 g Azodicarbonsäureamid verwendet wurde.

Eine vorherbestimmte Menge def erhaltenen Zusammensetzung wurde in eine Metallform 100 χ 100 x 8 nun gebracht und 30 Minuten in einem luftgeheizten Ofen auf 200⁰C erhitzt. In der folgenden Tabelle werden die Eigenschaften des erhaltenen geschäumten keramischen Produktes angegeben:

IO

Nr.	Menge der in die Fotm gebrachten Masse	(Volum prozent)	Spe zifisches Gewicht	Biege festigkeit	Druck festigkeit
	te;	46,0	(g/cm^J)	(kg/cm²)	(kg/cm²)
5	70	52,8	0,70	17,6	9,1
6	80	59,2	0,74	18,0	9,4
7	90	66,8	0,83	19,2	10,1
8	100	72,4	0,93	19,9	10,6
9	110	79,1	0,99	20,8	11,0
10	120	1,08	21,2	IU

25

Anmerkung:

Volumprozent der Masse stellen Prozent des Volumens der M asse dar, bezogen auf das innere Volumen der Form.

Beispiel 6

Zu einem Gemisch aus 700 g Pyrophyllit wie im Beispiel I, 400 g Quarzit wie im Beispiel 1, 100 g Ton wie in: Beispiel 4, 50 g Sillimanit wie im Beispiel 4 und 7 g Chromoxydfarbstoff, die sämtlich durch ein Sieb mit SizbÖffnungen von 0,15 mm hindurchgingen, wurden 700 g Natriumsilicat in wäßriger Lösung mit einer Feststoffkonzentration von 33,4 Gewichtsprozent, 5ö g der kolloidalen Kieselerdcdispersion, 20 g Natriumfluorsilicat und 20 g Azodicarbonsäureamid zugegeben, und das Gemisch wurde in einem Vakuumkneter homogen geknetet.

Die erhaltene Masse wurde in eine flache, quadratische Metallform von 300 χ 300 χ 15 mm gebracht, deren Innenfläche mit einem Baumwollstoff zur Freigabe überzogen war, und wurde 30 Minuten in einem luftgeheizten Ofen zum Schäumen und Aushärten auf 200⁰C erhitzt. Das somit geformte, geschäumte keramische Produkt wurde 4 Stunden in einem elektrischen Ofen bei 1200⁰C gebrannt, wodurch ein hellgrünes geschäumtes Halbporzellan-Keramikprodukt mit feinen, halbgeschlossenen Zellstrukturen erhalten wurde. Das fertige Produkt hatte ein spezifisches Gewicht von 0,95 g/cm³, eine Druckfestigkeit von 55 kg/cm² und eine Wasserabsorption von 15,8%.

Beispiel 7

Zu IOC g derselben Mischung aus Quarzit und Pyrophyllit wie im Beispiel 1 wurden 65 g Natriumsilicat in wäßriger Lösung mit 33,4 Gewichtsprozent Feststoffgehalt, 2 g Natriumfluorsilicat und 3 g von jedem in der folgenden Tabelle angegebenen organischen Treibmittel zugegeben, und die Mischung wurde mit einem Vakuummischer homogen geknetet, wodurch neun Arten von schäumbaren Zusammensetzungen erhalten wurden, die verschiedene Treibmittel enthielten.

Jede erhaltene Masse wurde in eine Metallform (100 χ 100 χ 8 mm) bis zu einer Höhe von 6,5 mm eingebracht, wobei die Innenfläche der Form zur leichteren Freigabe mit Hartpapier bedeckt war, und wurde 30 Minuten in einem luftgeheizten Ofen auf eine in der folgenden Tabelle angegebene Temperatur erhitzt.

Das erhaltene geschäumte keramische Produkt wurde 4 Stunden in einem Elektroofen bei 1140⁰C gebrannt. Die Eigenschaften der geschäumten Produkte vor und nach dem Brennen werden in der folgenden Tabelle angegeben:

	Treibmittel	Temperatur	Gerchäumtes Produkt vor dem Brennen	Spezifisches Gewicht	Druckfestigkeit	Geschäumtes Produkt nach dem Brennen	Spezifisches Gewicht	Druckfestigkeit
Nr.		TQ	Dicke	(g/cm³)	(kg/cm²)	Dicke	(g/cm³)	(kg/cm²)
	ADCA	200	(mm)	0,73	9,3	(mm)	0,71	12,1
11	OBSH	200	8	0,72	9,2	8	0,71	12,0
12	TSSC	210	8	0,75	9,6	8	0,73	12,5
13	BSSC	210	8	0,74	9,4	8	0,72	12,2
14	DNPT	210	8	0,73	9,3	8	0,71	12,1
15	TSH	200	8	0,72	9,2	8	0,71	12,0
16	TSH	150	8	0,75	9,6	8	0,72	12,5
17	ACHN	150	S	0,75	9,6	8	0,73	12,5
18	AIBN	150	8	0/75	9,5	8	0,72	12,3
19		8	8

Anmerkung: ADCA Azodicarbonsäureamid.

OBSH ρ,ρ'-Oxy* Kbenzolsulfonylhydrazid. TSSC p-ToluoIsulfonylsemicarbazid. BSSC Benzolsulfonylsemicarbazid.

DNPT Dinitrosopentamethylentetramin.

TSH p-ToluoIsulfbnylhydrazid. ACHN Azobiscyclohexannitril. AIBN Azobisisobutyronitril.

^¹ 65 Feststoffkonzentration, 2 g Natriumfluorsilicat und

Zu 100 g derselben Mischung aus Quarzit und 3 g eines p-Toluolsulfonylhydrazidderivats'zugegebeni

Pyrophyllit wie im Beispiel 1 wurden 65 g Natrium- und die Mischung wurde in einem Vakuumkneter

silicat in wäßriger Lösung mit 23,0 Gewichtsprozent homogen geknetet. 100 g der erhaltenen Masse wur-

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den in eine Metallform von 100 χ 100 χ 8 mm gebracht, deren Innenfläche mit Hartpapier zur Freigabe bezogen war, und wurden 30 Minuten in einem luftgeheizten Ofen auf 200⁰C erhitzt. Das erhaltene geschäumte keramische Produkt wurde 4 Stunden in einem Elektroofen bei 1150° C gebrannt. Das fertige " Produkt von 100 χ 100 χ 8 mm besaß ein spezifisches Gewicht von 0,71 g/cm³ un/¹ eine Druckfestigkeit von 12,0 kg/cm².

Beispiel 9

Zu 100 g derselben Mischung aus Quarzit und Pyrophyllit wie im Beispiel 1 wurden 65 g Natriumsilicat in wäßriger Lösung mit 33,4 Gewichtsprozent Feststoffkonzentration, 2 g Natriumfiuorsilicat und

3 g eines Benzolsulfonylhydrazidderivats zugegeben, und die Mischung wurde in einem Vakuumkneter homogen geknetet. 100 g der erhaltenen Masse wurden in eine Metallform von 100 χ 100 χ 8 mm gebracht, deren Innenfläche zur Freigabe mit Hart papier übe-zogen war, und in einem luftgeheizten Ofen 30 Minuten auf 200⁰C erhitzt. Das erhaltene geschäumte keramische Produkt wurde bei 1120° C

4 Stunden in einem Elektroofen gebrannt. Das somit erhaltene Produkt von 100 χ 100 χ 8 mm besaß ein spezifisches Gewicht von 0,75 g/cm³ und eine Druckfestigkeit von 12,5 kg/cm².

Beispiel 10

Zu 100 g einer Mischung im Gewichtsverhältnis 1:1 aus Quarzit, wie im Beispiel 1, und Baryt mit einem BaSO₄-Gehalt von 98 Gewichtsprozent einer Siebkorngröße von 0,15 mm wurden 60 g Natriumsilicat in wäßriger Lösung mit 33,4 Gewichtsprozent Feststoffkonzentration, 4 g Basalt vvolle und 4 g Dinitropentamethylentetramin zugegeben, und die Mischung wurde homogen geknetet. 85 g der erhaltenen Masse wurden in eine Metallform von 100 χ 100 χ 8 mm gegeben, deren Innenfläche zur Freigabe mit Hartpapier überzogen war, und in einem luftgeheizten

5 Ofen auf 21O⁰C erhitzt.

Das erhaltene geschäumte keramische Produkt wurde bei 1100⁰C 4 Stunden in einem Elektroofen gebrannt. Es wurde ein etwas weiches weißes geschäumtes Produkt von 100 χ 100 χ 7,9 mm mit

ίο einem spezifischen Gewicht von 0,55 g/cm³ erhalten.

Beispiel 11

Es wurde eine schäumbaie Masse auf die gleiche Weise wie im Beispiel 7 hergestellt, wobei 100 g einer Quarzitmischung, wie im Beispiel 1, und Bornitrid als keramisches Rohmaterial sowie 2 g Azodicarbonsäureamid als Treibmittel verwendet wurden. Aus der erhaltenen schäumbaren Masse wurde das gebrannte keramische Produkt mit geringem Gewicht in derselben Weise wie im Beispiel 7 hergestellt. Das erhaltene Produkt besaß ein spezifisches Gewicht von 0,80 g/cm³ und eine Druckfestigkeit von 19,5 kg/cm².

Beispiel 12

Es wurde eine schäumbare Masse in der gleichen Weise hergestellt wie im Beispiel 7, wobei 100 g einer Mischung von Quarzit, wie im Beispiel 1, und SiC als keramischer Rohstoff verwendet wurden und 3 g Dinitropentamethylentetramin als Treibmittel verwendet wurden.

Die erhaltene Masse wurde in dieselbe Form wie im Beispiel 7 gebracht, 30 Minuten auf 210⁰C erhitzt und dann in derselben Weise wie im Beispiel 7 gebrannt. Das sich ergebende Produkt besaß ein spezi-

fischcs Gewicht von 0,75 g/cnr⁵ und eine Druckfestigkeit von 17,5 kg/cm².

Claims

Paten tanspriiche:

1. Verfahren zur Herstellung einer schäumbaren keramischen Masse auf der Basis von Wasserglas und eines organischen stickstoffhaltigen Treibmittels, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Gewichtsteile pulverisierter keramischer Roh-•toff, 40 bis 80 Gewichtsteile Wasserglas und 1 bis 10 Gewichtsteile eines organischen Treibmittels auf Stickstoffbasis, das eine Zersetzungstemperatur von 100 bis 25O⁰C aufweist, vermischt und in eine Form eingebracht werden und auf eine Temperatur, die von der Zersetzungstemperatur des verwendeten Treibmittels bis zu einem Wert von 300⁰C reicht, erhitzt werden, wobei das Wasserglas ausgehärtet und das organische Treibmittel zersetzt wird, worauf das erhaltene geschäumte Produkt bei einer Temperatur von 800 bis 1600^c C gebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brenntemperatur von 1100 bis 1200⁰C angewendet wird.