DE2124146A1 - Verfahren zur Herstellung von EIe menten aus anorganischen Schaumstoffen - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von elementen aus anorganischen Sohaumstoxfen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ^lementen (Werkstücken) aus anorganischem Schaummaterial, insbesondere ein Verfahren zur Verhinderung von Riisbildungen in solchen Stoffen, wenn Rohstoffe wie ein Ton enthaltendes Material, Glaspulver oder ieile davon, Schlacke, Flotationsacfälie und ähnliches expandierbares Material vex v/endet weraen.. uerartige Stoffe sind besonders verwendbar als Bauelemente und Isoiationsmaterial. ^ie werden durch .einfüllen von z.B. Iüigelohen, Granulaten oder Pulver in eine Form auf einer Transportvorrichtung oder in eine geföraerte Jj'orm hergestellt. i)ie Kügelcnen künnen ursprünglich ouer nach zurniscüung ein Treinmittei enthalten, das entweuer für sicri oder aurch umsetzung mit dem material Gas beim Schmelzen des iaaterials frei macht, wobei ein sehr virkoser Schaum geoixdet wird, der durch abkühlung lest vviru.

Es sind zwei verschiedene Methoden zur Hersteilung derartiger ocnaumstoife bekannt, vou denen die «ine die ü'üilung in

109849/1235

die i'orin und uanach eine Erhitzung dis zur ^xpan sion betrifft (US-Patentsahrift 1 845 35o und 1 858 499), das andere Verfahren eine allmähliche Einlagerung von kugelscnichten in der Form unter kontinuierlicher Erhitzung (U3-Patentsohrift 1 877 137 und 1 882 o82). Die vorliegende Erfindung ist in Verbindung mit beiden Methoden anwendbar.

Ein besonders geeigneter Schaumstoff der Art, wie er durch diese Verfahren hergestellt werden kann, ist geschäumter Ton. Im folgenden wird die Erfindung an diesem Material näher beschrieben, selbstverständlich ist jedes anorganische Material geeignet, das ähnlich wie Ton zusammengeschmolzen und aufgebläht werden kann.

Jedoch sind derartige Stoffe bisher nicht verwendet, offenbar weil es nicht möglich war, Elemente ohne Rißbildung während -einer ökonomisch vertretbaren Kühlperiode herzustellen, Wie festgestellt werden konnte, sind derartige Elemente seihst naoh einer sehr langsamen Abkühlung gerissen.

Die Erfindung bezieht sich auf den Teil der Herstellung, der die Kühlprobleme und die Herstellung der 2r,dprodukte und Blöcke betrifft und ermöglicht eine überraschend einfache und praktische Lösung dieser Schwierigkeiten.

Wie gesagt ist es notwendig, daß das Material getempert (annealed) wird und die Abkühlung sehr langsam erfolgt, um Rißbildung in den Blocks durch Wärmeausoehnung zu vermeiden, sei es daß der Block ein einfacher Jaustein, eine lange Platte 'oder ein Streifen (string aus geschäumten Ton ist, der aus dem Ofen entnommen wird, oder Teile verwendbarer ^riröise, die aus diesen Platten oder Streifen geschnitten sind, oder kleine Teile, die durch Zerschneiden oder Teilen der 3i;,h-2iten erhalten werden» Das Zerschneiden erfolgt vorzugsweise nacL dec; langsamen Abkühlen des Schauamaterials auf ilanJter.-iper. tür

1 Ö 9 8 4 9 / 1 2 3 5

2124U6

oder bei relativ hoher i'emperatur, wenn das Material mehr oder weniger plastisch ist, vgl. US-Patentschrift 2 o52 324.

Wenn ein .ölock aus geschäumten Ton während der Verfestigung beträchtlich abgekühlt wird, ist/oeim Wärmetransport aus dem inneren Teil des Blocks zur Oberfläche desselben erforderlich, daß die Temperatur relativ schnell zur Oberfläche abnimmt. Der Lühlvorgang kann mathematisch für den folgenden Idealfall und allgemein beschrie Den werden. Ja ine Platte von unbestimmter Länge und Breite und von gleichmäßiger Dicke wird so gekühlt, daß die Temperatur auf jeder Seite der Platte gleich ist und um den gleichen Betrag abnimmt. Wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient und der Koeffizient der Wärmeleitung nicht von derTemperatur abhängen und konstant durch die Dicke L des Blocks sind, ist der Querschnitt durch die Dicke des Blocks parabolisch. Dies kann nach der formel

^l dT

berechnet werden, wobei die X-Achse senkrecht zur Plattenebeneebene ist und angenommen die T-Aohse in dieser ^bene liegt. Bei konstanten Weiten von ^ = Koeffizient der Wärmeleitfähigkeit, ^ = Dichte und a = spez.Wärme und dT/dt = Kühlrate in Gr/. en pro '.eiteinheit ergibt siah die Gleichung:

-¥■

im praktischen tfall, wenn der Block eine begrenzte Breite und Länge hat, beeinflussen die Oberflächen der vier Kanten das Temperaturprofil so, daß es an allen 6 Oberflächen steiler als das parabolische Profil wird.

Beim geschäumten !Eon steigt der wärme-Koeffizient mit dem x-amper-vituraiiBtieg entsprechend dem v· arme transport durch AUL/ctrai iunr in den fellen. Dies f"hrt auch su einem flacheren iG..iperaturprofil im mittleren x'eii ues Blocksund einem stei-

1098 A 3/1235

2124H6

leren an den Oberflächen im Vergleich zu dem parabolischen Profil, insbesondere bei höheren Temperaturen.

Wenn ein Block aus viskosem Material wie geschäumtem i'on über einen i'emperaturabschnitt abgekühlt wird, bei dem die-Viskosität unbegrenzt steigt, ist der Block solange spannungsfrei, als die Temperaturverteilung unverändert ist. Wenn die Temperatur in einem Raumteil des Blocks in dem Intervall &T geändert ist, bewirkt der Wärmeausdehnungskoeffizient </. eine Änderung der linearen Dimensionen des Teils durch den . Faktor 1 +dLi> T. Wenn diese Änderung verhindert wird, tritt * eii.e Spannung ein, die proportional der dimensionalen Änderung ( 1 +^^T) des Materials verglichen mit dem spannungslosen Zustand ist. Demgemäß ist die mechanische Spannung in jedem Teil des Blocks mit symmetrischer Temperaturverteilung proportional der Differenz zwischen der Temperatur im Blockteil und der Temperatur, bei der der Teil spannungsfrei ist. Um einen Ausgleich sicher zu stellen muss die -durchschnittsspannung in dem freien Block = 0 sein.

Dies bedeutet, daß Spannungen in einem geschäumten Tonblock auftreten, bei dem ein völliger l'emperaturausgleicn nach dem Kühlen erfolgt ist. Diese Spannungen sind proportional diesen _ Temperaturgradienten, oder sie hängen mit anderen Worten von dieser Temperaturverteilung ab, die während der Verfestigung vorliegt. Wenn der endgültige Temperaturausgleich stattfindet, d.h. wenn die äußeren Oberfläcnen die liaumtemperutur erreicht haben, und auch die inneren Teile des Schaums? auf diese Temperatur abgekühlt sind, treten Kiße auf, weil die restlichen Spannungen, die.nach dem gesamten ^emperaturausgleichJSTeiben, dadurch hervorgerufen sind, daß die inneren Teile des -Blocks eine höhere Temperatur als die äußeren Teile nach beendigter Verfestigung haben. Die restlichen Spannungen treten demgemäß auf, weil die inneren Teile einige Grade mehr abgekühlt werden müßen als die äußeren Teile nach der Verfestigung und schrumpfen daher relativ stärker, ^ie Wirkung ist dreidimensional. 109849/1235

2124H6

Gemäß der Erfindung werden derartige Missbildungen durch Zerschneiden ader Teilen des Blocks zu irgendeinem Zeitpunkt in dem Temperaturintervall verhindert, in dem die Viskosität zu hoch für Spannungen ist, um im Material durch innerliche Flüsse ausgeglichen zu werden, begrenzt auf das Zeitintervall ab dem die heißeste Zone des Blocks Verfeiötigungstemperatur erreicht hat, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ihre kälteste Zone ^andternperatur hat, jedoch vor dem Temperaturausgleich, wobei die Temperaturverteilung zwischen den verschiedenen Zonen des Blocks im wesentlichen unverändert während der Kühlung duroh das besagte Verfestigungsintervall gehalten wird, worauf die kühlung bis zum Ausgleich der Handtemperatur fortgesetzt werden kann. ^üandtemperatur entspricht zumeist Raumtemperatur.

Im folgenden wird die Erfindung näher erklärt und illustriert. Angenommen es liegt ein eindimensionaler Block vor, d.h. eine unbestimmt lange Platte von gleichmäßiger Dicke. Wenn der Block noch etwas viskos ist, wird ein Spannungsausgleich während der Kühlung auftreten, während ein Ausgleich nicht langer stattfindet, wenn der ganze Block verfestigt ist. Wenn der Block im gleichen Maße und gleichmässig von beiden Seiten gekühlt wi d, hat das Temperaturprofil die -⁰OrHi einer Parabel und wenn die äusseren Oberflächen Raumtemperatur erreicht haben, wird ein Temperaturausgleich beginnen. Bevor jedoch ein derartiger Temperaturausgleich stattfindet, muß das Zerschneiden des Block gemäß der Erfindung stattfinden, damit sichergestellt ist, daß eine fortgesetzte Zusammenziehung innerhalb d'is Blocks nicht zu ^ißbiidu^gen führen kann. Derartige Rißbildungen sind die -U'olge einer Spannungsverteilung entsprechend der J-'empe rat urvert eilung während der Verfestigung, unter· Druckspannung in den Oberflächenschichten, zwei neutrale · Ebenen parallel ;ur Oberfläche und Dehnungsspannung im mittleren Teil des Blocks, en.sprechend der Summe der Druokspannurigen.

In S¹Ig. 1 ist ein Abschnitt durch einen eindimensionalen mit einer annähernd parabolischen Temperaturverteilungskurve

70 9849/1235

ORIGINAL 4NSPECTEO

gezeigt, wooeiciJ Bereiche mit Druckspannungen, a spannungsfreie ebenen und s Bereiche mit Dehnungsspannungen bedeuten. Das zumeist verwendete Material, z.B. geschäumter i'on, verträgt höhere Druckspannungen als Uehnungsspannungen, und durch Brüohe infolge thermaler Restspannungen erscheinen solche Brüche als fiiße innerhalb des Blocks, bezeichnet mit ö.

In Fig. 2 ist das Teilen oder aufschneiden gemäß uer Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen gezeigt. Da die angenäherte Parabel an den Au^eni'läcnen am steixsten ist, wir6 ψ dies stark zu einer Spannung beitragen und RiSe werden gebildet, wenn keine Schritte zu ihrer Verhinderung unternommen werden. Wenn diese äußeren Schichten erfindungsgemäß entfernt werden, werden die Spannungen wesentlich reduziert und Riße vermieden, Gewöhnlich wirct das Schaummatariai aus dem Ofen in Form eines unendlichen Blocks mit rechteckigem Querschnitt .entnommen, der in geeignete Längen geschnitten ist. Wenn das Schneiden beendigt ist, wobei der Schaum noch plastisch war, werden wenigstens alle Trier seitlichen Oberflächen sauber beschnitten. Vorzugsweise weraen aie äußersten dchichten von allen sechs überflächen entfernt.Sine weitere Verringerung von Spannungen wird erreicht durch Schneiden entlang von Abschnitten, welche senkrecht zu zwei der seitlichen Oberflächen verlaufenden, vgl. die gebrocnenen iiinien von Fig. 2, -ί-Ίβ äusseren entfernten uberflächen sina mit f bezeichnet« Die Aufteilung einschließlich der -entfernung uer vier seitlichen Oberflächen führt zu einer bemerkenswerten Ausschaltung des Zuschusses zu üen ^estspannungen, welche die x'emperatiirverteilung zur xiängeuid Breite waluenu der Verfestigung bewirkt hat, sodaß die Blöcke nur eins Eestspannung besitzen^ die eier xemperaturverteixung im Verxauf uer uicke entsprechen,, wenn zusätzlich das Material von den anderen zwei oberflächen befreit 1st, d.h. wenn aie ursprüngliche ^icke reduziert ist j wird eine weitere Verringerung der opannung ersielt« Wenn Material von den vier Seiu-enflachen entfernt wird, ,iedooß Boden und Oberteil unbexiandelt bleiben, können die

1 09849/123B ommL _{ΙΝ5ΡΕστεο}

2124H6

Rescspannungen zu ^o-6o> behoben werden, bei weiterer entfernung der Boden- und Kopfiluchen werden zusätzlich 1o-2ofo der Re st spannungen behoben, -^ies hangt natürlioh davon ab, wieviel xaaOerial entfernt ist. uabei bleioen etwa 4o^ an Spannungen im Vergleich zu denen eines umbearbeitenden Blocks, der vor Durchführung des Bescheidens dem Temperaturausgleich unterworfen wird. Für relativ große Werkstücke mit einer Große von z.B. 2.7ο χ 1.2ο χ ο,25 m ist es zweckmäßig, soviel Material von den seitlichen Oberflächen zu entfernen, als wenigstens der Hälfte der Blockdicke, vorzugsweise der ganzen Blockdicke entspricht.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform des Schneidens beispielhaft geneigt. Sei es, daß die zwei großen Oberflächen unbehanuelt bleiben,oder nicht, wird eine wesentliche Verringerung der Spannungen erreicht, wenn durch die Wärmeverteilungsparabel entlang ilbenen geschnitten wird, die parallel zu den großen Oberflächen liegen. Oft ist es vorzuziehen, entlang übenen zu schneiden, die zu allen Seiten des Blocks parallel sind.

Das Sohneiden per Hand erfolgt mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs, wenn der Block eine Oberflächentemperatur erreicht hat, die eine Handhabung erlaubt. Daa Sohneiden kann in einer Reihe von Abschnitten erfolgen, vorausgesetzt, daß es beendigt ist, bevor der Temperaturausgleich soweit fortgeschritten ist, daß eine Hißbildung stattfindet.

iis kann gelegentlich vorkommen, daß kurzzeitige Spannungen Rißbildungen nach dem erfindungsgemäßen Schneiden verursachen, wenn das Schneiden durchgeführt wird, sofern das Kühlen bei einer besonders hohen Temperaturdifferenz zwischen den mittleren und äusseren Teilen des Blocks erfolgt, wobei die Sohnittbereiohe exuem Temperaturschock unterworfen werden. Wenn jedoch die geteilten Abschnitte gegeneinander in Stellung gebracht sind, könncj-nach dem oohneidevorgang diese Abschnitte

109849/1235

nioht zu schnell auskühlen, wodurch derartige Schocks vermieden werden. Die Blöcke können dann in dieser Verfassung wie üblich gelagert werden, beispielsweise einige Tage in einem Lagerhaus oder im Freien. In diesem Falle verbleiben die geteilten -Elemente vorzugsweise in ihreu ursprünglichen lage, ohne daß sie daraus während des Transportes zum Lagerplatz verändert werden.

Gewöhnlich wird brüchiges Schaummaterial durch Sägen oder Zermahlen geformt, die's ist jedoch insofern nachteilig, als die Werkzeuge durch das keramische Material bald abgenützt wird.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist ein mit den obigen Nachteilen nicht verbundenes Verfahren zum Teilen von -Blöcken aus einem starren aufgeblasenen 1/iaterial, zum Planieren von Oberflächen solcher Blöcke, zum Bilden von Mustern in den Überflächen und Löchern in den blöcken. Wenn ein starres brüchiges Schaummaterial einer lokalen Druckspannung unterworfen -wird, die die Druckkraftfestigkeit des Materials überschreitet, d.h. wenn ein Zylinder fest in das Material gepreßt wird, wird die Schaummasse lokal zerbrochen. Das zerbrochene Material kann in den Po^en bleiben und braucht nicht entfernt zu v/erden. Folglich entstehen im Schainnmaterial um den Zylinder herum keine beträchtlichen Spannungen. Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, da.Q das spezifisahe Volumen des Schaummaterials sehr stark durch das Vermählen reduziert werden kann, im Gegensatz zu Flüssigkeiten und festem massiven Stoffen, die einen hohen volumetrischen Elastizitätsmodul haben und daher ihr Volumen durch zusammenpressen wenig verändern. ^>±e Erscheinung tritt z,B. praktisch auf, wenn man i^ägei in Holz einschlägt, das ein elastisches und aufgelockertes Material darstellt, oder in geschäumten i'on oder ähnliches brüchiges Material.

Das i^jhenomen wird in vorliegenden Fall zur .bildung eines geschäumten -blocks aus brüchigem Sahaummaterial mit jtiilfe

109849/1235

2124H6

eines gesteuerten lokalen Zermahlen des üohaummaterials benutzt. Während der ^x'ormung werden ein oder mehrere Werkzeuge in das bchaummaterial mit einer Kraft gepresst, die die Druckkraftfestigkeit des Materials überschreitet und mit einer Bruohfläohe, welohe vervielfacht durch diese"Druckkraftfestigkeit eine geringere Kraft begrenzt, als die Kraft, welche ausreichend hohe Dehnungsspannungen über die Dehnungsspannung des Schaummaterials bewirkt, ausserhalb der lokalen. Teile des Schaummaterials, die zerbrochen werden.

Das Verfahren wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben:

Pig. 4 zeigt im Prinzip ein rundes Hahiwerkzeug 41_f das einen Hohlraum 42 in einem Werkstück 43 aus keramiaahem Schaummaterial bildet. Das Werkzeug 41 kann eine beliebige Form haben, praktisch wird im allgemeinen ein runder, quadratischer oder rechtwinkeliger Querschnitt gewählt. Das Werkzeug 41 kann aus einer jieihe von Hammerns mit bestimmter iiubiänge bestehen, welche entlang der Oberflächen bewegt werden. Die Berührungsfläche zwischen dem Werkzeug und dem Schaumstoff soll vorzugsweise unter 5j° der Fläche liegen, die¹ gebildet werden soll, damit das Werkstück 43 nicht zerstört wird.

Fig. 5 zeigt das Teilen eines geschäumten %t -rialstuoks mit Hilfe eines oder mehrerer zylindrischer Mittel 51, beispielsweise Scheiben, die in die Oberfläche des Werkstückes unter ■Fortbewegung eingedrückt werden, um einen oder mehrere Schlitze 52 im Block 53 zu bilden. Die Scheiben 51werden ziemlich lange eingepresst, wenn der Block eine beträchtliche Dicke besitzt. Ausserdem zeigt Fig. 5 die Möglichkeit zur Bildung eines Musters in anliegenden Seitenflächen von •'-'lementen aus brüchigem Sohaummaterial die nach dem Prinzip von Zun e und Nut vereinigt werden sollen.

-B¹Ig. b zel '⁴Q die Verkleinerung der Bicke und Planierung eines ι Schaummaterials mit Hilfe einer Anzahl umlaufender Scheiben :

109849/1235

-1ο-

oder Räder 61, die auf Achsen montiert sind, welche parallel der "betreffenden Oberfläche 62 eines Blocks b3 angeordnet sind. Scheibe 61, die über ülock 63 gerollt wird, kann mit dämmen Zähnen oder Spitzen ausgebildet sein, um die iiontakcf lache zum Block 63 zu verringern. Ein Gleiten zwischen dem Werkzeug und dem Schaummaterial ist nicht beabsichtigt, da üies unnötig abnutzt.

Fig. 7 zeigt ein Perforieren eines Sohaummaterials mit Hilfe eines massiven oder rohrförmigen Werkzeugs 71, das axial in ψ einen Schaumlfcörper 73 gepresst wird. Die Höhlung kann noch weiter getrieben werden, um den Körper 73 zu teilen.

In solchen fällen iut es sehr zweckmäßig ein Werkzeug zu ver- ' wenden, das aus einer Anzahl von parallel in einer Heihe ange_T , ordneten Spitzen oder Stiften besteht, welche wiederholt in das Objekt eingestochen werden, jeaesmal an einer neuen stelle und so eng aneinander} daß das Objekt schließlich geteilt wird. Öfters ist es vorteilhaft, das Einstoßen abzubrechen, bevor das Objekt völlig durchbrochen ist. üs kann dann später auseinander gebrochen werden. Wenn das Objekt eine beträchtliche Dicke nat, wird es stufenweise unter konstantem Bewegsn aes v/erkzeugs bearbeitet,,

Sofern das aerraahlene ±aat=rial während eier x»earoeitung des Werkstücks entfernt werden soll, kann ciies mit Hilfe von Pressluft erfolgen»

τ weiteren Erläuterung des Verfahrens wird im folgenden beispielhaft ein Öbargesbetriefc beschrieben.: Als Rohmaterial diente ein Katurton, enthaltend -^isenoxyde

. (beispielsweise 4-8 Gewichtsprozente;, sowie ei .ige organische Verunreinigungen (beispielsweise entspreoliend einem ö-u-ehalt von etwa o_?5 &Qw<,?°)_a Der χ'οη bläht innerhalb 1o Minuten auf, .wann trockene Kugelohen (pelletsj von 7-9 rara β in einem Ofen bei 1130 - 115o°G gebracht werden,

109849/1235

ORIGINAL INSPECTED

2124U6

Der ofen wurde elektrisch beheizt, kann jedooh für aas Verfahren auch mit rteiaöl beheizt werden. Der ofen kann am Kopf :ur x-ntnahme des .Behandlungsgutes geöffnet werden. Der Boden des Ofens bestand aus aünnen feuerfesten Platten. Unter diesen xlatten waren Kühikanäle für Kaltluft angeordnet, unter den Platten eine Warmeisolation, üb ir uen ilatcen befand sioh eine Gus-sform, bestehenu aus iokeren hitzeresjsbenten l/iauersteinen, uie mit einem ^leitmittel bedeokt waren, um zu verhindern, daß der .block an den Seiten anhafcet. Vor beginn des Prozesses wurde der Ofen auf 12oo° angeneizt und mehrere btunjen bei dieser xemperatur gehalt an, um stabile .Bedingungen zu erhalten. i>ann wurde eine erste Schicht von getrockneten i'onkugeln mit einem durchmesser von 7-9 mm in aen Ofen eingefüllt. Mit Hilfe einer Vorrichtung wurde eine einzige Schicht von zügeln gebildet.

Hierbei fiel die Temperatur ctes Ofens beträchtlich, sie wurde aber dann wieaer auf 12oo° in etwa 1o ^inuten gebracnt. Die Tonkugeln blähten auf und schmolzen zu einem geachäumten Material mit einer Dicke von 2,5 bis 3,ο cm zusammen. In diesem ^eixpunkt wurae eine neue bahiaht von ^ugeln eingefüllt und dieser Vorgang mit Intervallen von io Minuten wiederholt. Um die Porenstruktur zu stabilisieren erfolgte eine Kühlung von unten etwa um die Zeit, wenn die vierte Kugelschicht in den Ofen eingefüllt war. Liach dem Einfüllen von 1o Kugelschichten, d.h. etwa nach 1oo Minuten, war der Block 6ox8o cm groß und 2o-3o am dick. Die dichte des Blocks konnte zwischen o,3o und <i.4o g/am variieren. In. diesem Zeitpunkt konnte die i'emperatur am Kopf des Ofens 11 ^o - 118o° sein und am Boden 7oo - 8oo°, je nach dem Kühleffekt von unten. Mach Entfernung der Gußform wurde der Block in eine elektrisch beheizte Kühlkammer gebracht, der Kühlgrad konnte programmiert werden.

Während der ersten 6 Stunden wurde die Temperatur in der Kühlkammer auf etwa 68o° gehalten, was der Verfestigungstemperatur entspricht. Wenn die Temperatur in der Mitte des Blocks

109849/1235

beispielsweise 5o Grad hoher liegt, als die Temperatur an den Oberflächen des Blocks, wird die Temperatur in der Kühlkammer 4o°/h gesenkt, entsprechend annähernd 8o° höherer Temperatur in der Mitte des Blocks als auf der Oberfläche. Nach 2 1/2 Stunden fiel die Temperatur in der Mitte des Blocks von etwa 73o° auf 63o° und es ist sicher, daß der Block im Inneren verfestigt und frei von Spannungen war. .Von jetzt an war die Temperaturdifferenz zwischen dem Innern des Blocks und der Oberfläche, beispielsweise bei 1oo° gesteigert, oder um soviel, als möglich ist, ohne Spannungen vor dem ^'ormen, k was zu Hissen führt, entsprechend der Anwendung eines gesteigerten Kühlgrades. Genauer gesagt ist es möglich, einen höheren Kühlgrad anzuwenden, als dem Kühlgrad entspricht, der den Block absolut spannugsfrei während der fortgesetzten Kühlung erhält. Bei einem Kühlgrad von 35°/h in diesem Augenblick (63o° in der Blookmitte) wird der Kühlgrad während der fortgesetzten Kühlung proportional der Wärmeleitfähigkeit des Materials gehalten. Das bedeutet, daß der Kühlgraü etwa annähernd folgende Größen hat: 25° A bei 5oo°; 22°/h bei 4oo°; 15⁰A bei 3oo°; 15°A ^bei 2oo° und 13°A bei 1oo°, bezogen auf die Temperaturen in der Mitte des Blocks. Bei Anwendung des im obigen geschilderten Verfahrens ist es möglich, rißfreie Blöcke in einer Kühizeit von weniger als 36 dtunden zu erhalten.

In einem Fall, bei dem dieses Verfahren nicht angewandt 'wurde konnte man die Hißbildung hören infolge des Auftretens dauernder Spannungen, nachdem der Block aus der Kühlkammer entnommen war und während der Temperaturausgleich stattfand, ^ie Temperatur in der Blockmitte wurde dann sofort gemessen (durch ein loch, da^ bei einer ^locktemperatur von 7oo° gebohrt war). °ie lag 25° höher als die Oberflächentemperatur. üin derartiger Hörtest zur Feststellung, ob der Kühlt emperatuF-

grad zu hoch ist, ist an einem Block beim Auskühlen anzustellen.

109849/1235

2124H6

-Uie -Blöcke werden aus der Kühlkammer herausgenommen, wenn die Oberfl"iohentemperatur 25-4o und die Temperatur in der Blockmitte 7o - 1oo° betrug. Das Zerschneiden der .Blöcke erfolgte, bevor die Temperaturdifferenz zwischen Mitte und Oberfläche unter 5o° gesunken war. Zum Schneiden auf genaue Dimensionen wuruen etwa 5 cm der 4 Baken abgeschnitten, der .Block in eier .bange halbiert und 1 oder 2 cm der Ober- und Untarflache abgetrennt. Bin Rohstück von 8o x 6o x 28 cm ergab so 2 Blöcke von 7o χ 25 x 25 am.

Es ist natürlich nicht notwendig, ganz genau die im obigen angegebenen ivühlgrade einzuhalten. Wichtig ist, aass dabei keine vorläufigen Spannungen auftreten, die so hoch sind, daß sie au Rissen führen, und daß die schnellstmögliche Kühlung erreicht wird durch Einhalten des Kühlgrades proportional der Wärmeleitfähigkeit des Materials zu jeder Zeit. Es ist leiciit festzustellen, wie hoch der Kühlgrad als funktion der Temperatur, beginnend mit einem bestimmten Kühlgrad sein soll. Bin Block wird einfach mit einem konstanten Kühlgrad gekühlt und die j-'emperaturdiff erenz zwischen der -Blockmitte und der Oberfläche bei verschiedenen Temperaturen gemessen.-Die Temperaturdiff-.-renz ist dann annähernd umgekehrt proportional der wärmeleitfähigkeit des materials. Wenn ein anderer Bloak gekühlt werden sol-1, wird ein Kühlgrjd gewänlt, der zu irgend einem Zeitpunkt umgekehrt proportional der erwähnten x'empera* turdifferenz ist. Entsprechend der Veränderung der Wärmeleitfähigkeit (abhängig von der Höhe der Teraper.tur) durch den jJlock bei hohen i'emperaturen, gibt diese Arbeitsweise zwar kein absolut korrektes Resultat, dies ist aber später leicht zu korrigieren.

Im obigen ist das Verfahren im Chargenbetrieb beschrieben, es kann jedoch auch kontinuierlich betrieben werden, nierzu werden die Blöcke auf if'ürderhunuen aufgebaut und dabei durah eine,. Tunnelofen unter -üesohiokungseinrichtungen solange ge- ;„eit. _;fc, bis der Block eine ausreichende nicke besitzt.

1098-49/1235

Förderhunde können Seitenwände mit einem bestimmten Gleitwinkel haben, die wie eine Ji'orm wirken, sodaß d?r fertige Block leicht vom Forderhund entnommen werden icann. -.s ist jedoch zweaianäßig,. keine Seilwinde zwischen uen ./agen anzuordnen, sodaß das Sohaummatsriai aus dem ofen als koncinuierisoher Strang mit rechtwinkeligem -uurchmesser kommt, wenn ein -block aus einem wa.ven entnommen werden soll, wird der Strang zweckm'ißig genau zwischen zwei 'Hagen zsr^chni.ten. ii'ine Sand schicht am V/a,₃enkopf und ;.n J,en Seitenw"'.. -o ^u verhindert ein Anhaften aer Blöcke am .agsn. Der band Kann an verschiedenen Stellen auf jeder Seite des Ofens zug-geben werden, ggf. an denselben Stellen, an denen aas auszusohaumende material in den Ofen gebracht wird. Vorteilhaft Kann, das Schneiden durch lokalen Zermahlen erfolgen. An irgendeiner Stelle, beispielsweise zwischen dem uritten und vierten kiugabepunkt kann eine verstärkxe kühlung des -^ordern und es erfolgen", wooei der Block von unten gekühlt wird. Hierdurch wird der Block ausreichend stabil, sodaß er zur idihlkammer gebrannt werden kann. Die üünlicammer kann ebenTalis als i'unnelofen mit !Förderhunden ausgebildet sein, zweckmäßig ^rweise liegen die ulöoke aufrecht in den beider hund en. Der genaue Kuhlgrad bei jen verschiedenen Temperaturen wird üaduroh erhalten, daß man der ±dihika..im ;r einen entsprechenden iem^eraturdurchschnitt gibc, der durch umlaufende Kuhlluft mit genauer temperatur zwischen den blöcken an jeder dtelie aufrecht erhalten wird.

■"•"aohdern uie Blöcke auf eine geeignete ^andnabungstemper, tür abgekühlt sind, werden sie aus der i.ühlitammer entnommen und zugeschnitten.

Das kontinuierliche Venahren ist naturgemäß leichter zu kontrollier η als der ^hargenbetriec. uisroei müssen die bedingungen an den verschiedenen runkcen gehaixen werden. .Jedocn ist es beim Chargenbetrieb not. endig, die -bedingungen

109849/1235

212AU6

-15-remper.itur usw.) als Ji'unkition der ^eit zu regulieren.

^v'ie Dereits ausgeführt ist das erläuterte veriahren besonders zur .Bildung von ivörpern aus geschäumten i'on geeigne ü.

1098^9/1235

Claims (1)

1. Patentansprüche

   /f.^Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus anorganischemWirkosem Schaummaterial, das aus einem Material, enthaltend Ton, Glaspulver oder Teile davon, Schlacke, Flotationsrückständen oder ähnliches verschäumbares Material, besteht, durch Erhitzen des Materials bis zum Schmelzen und Ausdehnen ' unter Bildung eines Blocks, folgendes Kühlen und Yerringer-ung des Formats durch Schneiden und Aufteilen des Blocks,dadurch gekennzeichnet, dass von der Zeit an, in welcher der innere Teil des Blocks sich verfestigt hat bis zur Verringerung des Formats die Temperaturdifferenzen zwischen den verschiedenen Zonen des Blocks so ausreichend konstant gehalten werden, dass keine Rißbildungen auftreten können.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formatverringerung erfolgt, nachdem oder wenn Raumtemperatur erreicht ist·

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formatverringerung durch Entfernung der ausseren Schichten des Blocks, wen-igstens von seinen 4 Seitenflächen erfolgte

   4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneiden des Blocks zur ^ormatverringerung durch parallele Schnitte an 2 Seitenflächen erfolgt.

   5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äussersten Schichten des Blocks entfernt werden und der Block entlang paralleler Ebenen nach allen Seinten geteilt wird.

   -17-1 09843/1235

   2124M6

   b. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Teilung das Blocks dieser mit Hilfe von lokaler Vermahlung des Schaummaterials zugerichtet wird, wobei ein oder mehrere Werkzeuge in das Schaummaterial mit einer Kraft gepresst werden, die die Druckkraftfestigkeit des Materials übersteigt, und in einem Vermahlungsbereich, der vermehrt durch die Druckkraftfestigkeit eine geringere Kraft bestimmt als die Kraft, welche eine ausreichende Dehnungsspannung bewirkt, um die Dehnungs-spannung des Schaummaterials zu übersteigen, ausserhalb der lokalen Teile des Materials, die zermahlen werden.

   7. Verfahren nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß die Zurichtung mit Hilfe einer Anzahl Hammer mit kontrollierter Schlaglänge erfolgt,

   8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zurichtung mit Hilfe von einer oder mehreren runden zylindrischen Rollen erfolgt, die gegen ein oder mehrere Seiten des Materials gerichtet sind, um die Dimensionen des Blocks zu verringern und eine oder mehrere Seiten/zu planieren, /des Blocks

   9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zurichtung mit'Hilfe von einer oder mehreren zylindrischen Scheiben erfolgt, die in die Oberfläche des Schaummaterials unter Bewegung gepresst werden.

   10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zurichtung mit Hilfe eines massiven oder rohrförmigen Werkzeugs erfolgt, dass axial in den Block geprasst wird«

   11. Verfahren nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zurichtung die äussersten Schichten des Blocks an allen leiten entfernt werden.

   -18-1UÜ849/1235

   12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daaa zur Zurichtung der Block entlang mehrerer Ebenen aufgeteilt wird, die parallel zur größten überfläche verlaufen.

   13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet;, daß die Rollen mit überragenden '!!eilen zur Verringerung der Kontaktfläche mit üem Schaummaterial und zur Vermahlung der Oberfläche ausgestattet sind, um einen gewünschten Aushub zu bilden β

   14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben unter Hin- und Herbewegung gegen die Oberfläche des Blocks bewegt werden.

   15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug durch den Block unter Bildung einer Anzahl von Löchern gepresst wird, die in einer Reihe zur Teilung des Blocks liegenο

   16. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug aus mehreren in einer Reihe angeordneten Stäben besteht, die wiederholt in den Block gestoßen v/erden und zwar jedesmal an einer neuen Stelle und so eng zueinander, dass der Block schließlich geteilt v/ird₀

   17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe fast völlig durch den Block gestoßen v/erden, •der endgültig durch Brechen des restlichen Teiles geteilt wirdo

   18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermählen mit Hilfe von Rollen erfolgt, die mit Spitzen ausgestattet sind.

   -19-1 Üy849/1235

   19. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vermahlungsbereich weniger als 5$ der zu bearbeitenden Oberfläche ist ο

   20. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Block mechanisch zur Teilung bearbeitet wird, wenn seine Aussenflächen eine Temperatur erreicht haben, die eine manuelle Behandlung ermöglichte

   21 ο Verfahren nach Anspruch 1 oder 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeteilten Stücke des Blocks an den Schnittflächen aneinander gedrückt und dann als ein einziger Block gelagert werden, bis der Temperaturausgleich erfolgt ist.

   22. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geteilten Stücke in ihrer ursprünglichen Lage gehalten werden, ohne dass sie während des Transportes zum Lagerplatz verlagert werden.

   23· Verfahren nach -Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung einer bestimmten Menge des Materials von den Seitenflächen des Blocks entsprechend der Hälfte der Blockdicke erfolgt.

   Der Patentanwalt

   109849/1235