DE2344773A1

DE2344773A1 - Herstellung von wollastonitkristallen

Info

Publication number: DE2344773A1
Application number: DE19732344773
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Kubo
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 1973-09-05
Filing date: 1973-09-05
Publication date: 1975-03-27

Description

Rennerle K) ■ Postfach 3160

Kabushiki Kaisha Osaka Packing Seizosho

121, 1-choine, Daikoku-cho, Naniwa-ku,Osaka-shi/Japan

Herstellung von Wollastonitkristallen

Diese Erfindung betrifft Produkte aus Wollastonitkristallen und die Herstellung derselben. Insbesondere betrifft die Erfindung neuartige und nützliche Agglomerate von Wollastonit-Kristallen;geformte Produkte, die aus den obigen Agglomeraten bestehen; wässerige Dispersion der Agglomerate zum Herstellen der geformten Produkte; und ein Verfahren für das Herstellen dieser Wollastonit-Produkte.

509813/0480 - 2 -

Femschreiber Sprechzeit: Bankkonten: Postscheckkonto: Bayer.Hypo!heken-u.Wech?el -Sank Lindau (B) Nr. 273920

Wie im Fachgebiet bekannt, weisen geformte, aus Wollastonit-Kristallen bestehende Produkte ausgezeichnete Eigenschaften auf, die bei hohen Temperaturen von über 1.000°C keine Verschlechterung zeigen. Deshalb wird von den Produkten erwartet, als thermische Isolations-Materialien,feuerfeste Stoffe etc. brauchbar zu sein, aber es ist noch kein zweckmässiges Verfahren zum Herstellen derselben vorgeschlagen worden.

In einem bekannten Verfahren worden geformte Produkte aus Wollastonit-Kristallen hergestellt durch Formen eines Gemisches aus natürlichen oder synthetischen Wollastonit-Kristallen und einem Ton, der als ein Bindemittel in eine gewünschte Form dient und das Brennen des erhaltenen, geformten Körpers. Nach dem obigen Verfahren ist es unmöglich, geformte Produkte von leichtem Gewicht zu erlangen, die z.B. als thermische Isolations-Materialien brauchbar sind und ferner macht das Brennen, welches nach dem Arbeitsgang des Formens ausgeführt werden muss, um ein Produkt mit ausreichender, mechanischer Festigkeit zu erhalten, das Verfahren kompliziert und beeinträchtigt die dimensionale Formfestigkeit des End-Produktes.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat vorher ein Verfahren zum Herstellen von geformten Produkten leichten Gewichtes aus Wollastonit-Kristallen vorgeschlagen, welches

509813/0A80 - 3 -

gekennzeichnet ist durch das Brennen einer leichten, geformten Masse aus Xonotlit-Kristallen, um die Xonotlit-Kristalle zu Wollastonit-Kristallen umzuwandeln. Nach diesem Verfahren macht jedoch der für die Herstellung der geformten Masse aus Xonotlit-Kristallen wesentliche Vorgang des Brennens das Verfahren bezüglich der thermatischen Wirtschaftlichkeit nachteilig und legt Begrenzungen auf die Grosse des geformten Produktes auf, speziell auf seine Dicke, da Schwierigkeiten beim Umwandeln von Xonotlit-Kristallen in Wollastonit-Kristalle gleichmässig durch das Innere des geformten Produktes einer grossen Abmessung oder Dicke verbleiben.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, Agglomerate aus Wollastonit-Kristallen vorzusehen, welche leicht in einem wässerigen Medium dispergierbar sind, um eine wässerige Dispersion davon herzustellen umd welche.eine spezifische Aktivität an den Tag legen, die in der Lage ist, ein geformtes Wollastonit-Produkt von leichtem Gewicht herzustellen, das ausreichende mechanische Festigkeit aufweist, wenn es in der Anwesenheit von Wasser geformt und getrocknet wird, weshalb keine Notwendigkeit besteht, Bindemittel zu verwenden oder einen Brennvorgang bei der Herstellung geformter Produkte anzuwenden.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Herstellungs-Verfahren von Agglomeraten aus Wollastonit-Kristallen

609813/0480 - 4 -

-A-

vorzusehen, die die obigen Eigenschaften aufweisen.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine wässerige Dispersion der Agglomerate aus Wollastonit- Kristallen vorzusehen, welche zu einem geformten Wollastonit-Produkt von leichtem Gewicht hergestellt werden können, das ausgezeichnete mechanische Festigkeit lediglich durch Formen und Trocknen aufweist.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Produktes aus Wollastonit-Kristallen vorzusehen, welches die obigen Nachteile bei den bekannten Verfahren überwindet.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Produktes vorzusehen, das in seinem inneren Durchweg aus Wollastonit-Kristallen gleichmässig besteht und ausgezeichnete mechanische Festigkeit mit der Eigenschaft eines leichten Gewichtes aufweist.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Wollastonit-Produktes mit einer ausgezeichneten mechanischen Festigkeit und einem hohen Grad von dimensionaler Formfestigkeit vorzusehen.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Produktes aus Wollastonit-Kri-

509813/0480

23U773

stallen vorzusehen, das eine gewünschte Form und genaue Abmessungen aufweist.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Produktes aus Wollastonit-Kristallen vorzusehen, welches es bei der Verwendung verschiedener Zusätze möglich macht, die Eigenschaften desselben zu verbessern.

Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung hervorgehen.

Das Agglomerat aus Wollastonit-Kristallen weist in der vorliegenden Erfindung eine im wesentlichen sphärische Schalen-Konstruktion auf, die einen Durchmesser von bis zu 150 /x besitzt und eine Schale enthält und einen davon definierten inneren Raum, wobei die Schale aus Wollastonit-Kristallen hergestellt ist, die wenigstens 50 Gewichts-Prozente ß-Wollastonit-Kristalle enthalten, die dreidimensional miteinander verschachtelt sind.

Nach den Forschungen des Erfinders der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, dass die obigen Agglomerate aus Wollastonit-Kristallen leicht und gleichmässig in einem wässerigen Medium dispergiert werden können, um eine wässerige Dispersion davon herzustellen, und dass die sich daraus -er-

- 6 509813/0480

gebende wässerige Dispersion zu einem geformten Produkt hergestellt werden kann, das ausgezeichnete mechanische Festigkeit aufweist, lediglich durch Formen und Trocknen, ohne Verwenden eines bindenden Materials oder ohne einen darauffolgenden Brennvorgang. Das sich daraus ergebende geformte Produkt besteht aus zahlreichen Agglomeraten, die miteinander verbunden sind. Da ein solches,das geformte Produkt bildende Agglomeration niedriger Fülldichte ist, ist es nach der vorliegenden Erfindung möglich, geformte Produkte leichten Gewichtes aus Wollastonit-Kristallen herzustellen, die über einen weiten Bereich variierende Fülldichten aufweisen unter welchen jene mit einer Fülldichte von weniger

3 3

als 0,45 g/cm , insbesondere weniger als 0_f3 g/cm , als thermische Isolations-Materialien brauchbar sind, überdies können die geformten Produkte aus Wollastonit-Kristallen mit verschiedenen Formen und Abmessungen mit einem hohen Grad von dimensionaler Formfestigkeit erhalten werden, da der Brennvorgang nach dem Formarbeitsgang unnötig ist. Ferner können der wässerigen Dispersion der Agglomerate aus Wollastonit-Kristallen mehrere Zusätze zugesetzt werden, wodurch die Eigenschaften der davon erhaltenen schliessliehen geformten Produkte nach der Art der verwendeten Zusätze verbessert werden können.

Die Agglomerate aus Wollastonit-Kristallen sind in der vorliegenden Erfindung von einer im wesentlichen sphärischen

509813/0480

- 7 - 23U773

Schalen-Konstruktion, die einen Durchmesser von bis zu 150/1 aufweist. Wenn die Agglomerate, Durchmesser von über 150 /i aufweisen, wird die mechanische Festigkeit der davon erhaltenen geformten Produkte verringert. Vorzugsweise sind die Durchmesser der Agglomerate in dem Bereich von 3 - 150/1, wobei der Bereich von 3O - 90 ^u am bevorzugtesten ist. Die Durchmesser von in der Beschreibung und den Ansprüchen angegebenen Agglomeraten werden mittels Besichtigung durch ein optisches Mikroskop bestimmt. Die Schalten-Konstruktion der vorliegenden Agglomerate ist im wesentlichen von sphärischer Form. Dies ist aus Mikrobildern zu ersehen, zum Beispiel aus einem dunkelgrundigen Mikrobild der Agglomerate bei 120-facher Vergrösserung und einem Abtast-Elektronen-Mikrobild der Agglomerate bei einer 600-fachen Vergrösserung. Die Schalen-Konstruktion enthält eine Schale und einen davon definierten inneren Raum. Die Schale ist aus Wollastonit-Kristallen zusammengesetzt, die eng miteinander verschachtelt sind, weist aber eine gute Wasserdurchlässigkeit auf. Das Innere der Schale ist hohl oder weist eine spärliche Verteilung von Wollastonit-Kristallei.· auf. Diese spezifische Struktur kann aus einem Abtast-Elektronen-Mikrobild eines gebrochenen Agglomerates beobachtet werden. Ferner ist aus dem Elektronen-Mikrobild zu ersehen, dass das Agglomerat eine Anzahl von Kristallen aufweist, die von seiner Oberfläche vorstehen. Die die vorliegenden Agglomerate bildenden Kristalle

509813/0480

23U773

— O ""

sind Wollastonit-Kristalle, die wenigstens 50 Gewichts-Prozent beta-Wollastonit-Kristalle enthalten, bezogen auf das Gesamt-Gewicht der Wollastonit-Kristalle. Es wird bevorzugt, dass die Agglomerate aus nur beta-Wollastonit-Kristallen bestehen, aber eine andere Form von Wollastonit-Kristallen, d.h., alpha-Wo1lastonit-Kristalle können in einer Menge von bis zu 5O Gewichts-Prozent enthalben sein, bezogen auf das Gesamt-Gewicht der Wollastonit-Kristalle.

Das Verfahren zur Herstellung der Agglomerate ist in dieser Erfindung nicht kritisch. Glücklicherweise können die Agglomerate aus einer spezifischen, wässerigen Aufschlämmung von Xonotlit-Kristallen leicht hergestellt werden. Eine solche Aufschlämmung ist in unserem Patent-Anm.P 1928337.5offenbart. Zum Beispiel werden die Agglomerate hergestellt durch Trocknen und anschliessendes Brennen der Aufschlämmung bei einer Temperatur von 780 - 1.200°C, vorzugsweise 1.000 bis 1.100 C, um die, die Agglomerate bildenden Xonotlit-Kristalle in Wollastonit-Kristalle umzusetzen. Die wässerige Aufschlämmung von Xonotlit-Kristallen ist dadurch gekennzeichnet, dass nadelähnliche Xonotlit-Kristalle in der Form von zahlreichen Agglomeraten im Wasser dispergiert sind. Die Agglomerate weisen eine im wesentlichen sphärische Schalen-Konstruktion auf, die eine Schale und einen dadurch definierten inneren Raum enthält.

509813/0480

Die Schale ist aus Xonotlit-Kristallen hergestellt, die dreidimensional miteinander verschachtelt sind. Die wässerige Aufschlämmung aus Xonotlit-Kristallen kann zum Beispiel durch Erhitzen unter Rühren einer wässerigen Ausgangs-Aufschlämmung aus kieselhaltigem Material und Kalk unter einem Dampfdruck zubereitet werden. Die Menge des Kalkes relativ zu dem kieselhaltigen Material ist vorzugsweise in dem Molverhältnis von CaO : SiO₃ von zwischen 0,8 : 1 und 1,3 : 1. Die Menge von in der Ausgangs-Aufschlämmung verwendetem Wasser ist in einer solchen Proportion um die wässerige Aufschlämmung aus Xonotlit-Kristallen herzustellen, die ein Gewicht-Verhältnis von Feststoffen zu Wasser von zwischen 1 : 10 und 1: 25 aufweist. Der angelegteDampfdruck ist vor-

2 zugsweise in dem Bereich von 8 bis 50 kg>/cm und die Reaktions- !Temperatur ist die Sättigungs-Temperatur unter einem solchen Dampfdruck.

Die aus Xonotlit-Kristallen bestehenden Agglomerate können hergestellt werden durch Trocknen der somit erhaltenen Aufschlämmung von Xonotlit-Kristallen. Wenn die getrockneten Agglomerate bei einer Temperatur von 780 - 1.200 C, vorzugsweise 1.000 - 1.100°C gebrannt werden, werden die, die Agglomerate bildenden Xonotlit-Kristalle in WollastQnit-Kristalle umgesetzt, um Agglomerate von Wollastonit-Kristallen herzustellen. Es ist festgestellt worden, dass während des

509813/0480

- 10 -

Brennvorganges eine wesentliche Veränderung in der Struktur der Agglomerate nicht stattfindet. Die Form der Wollastonit-Kristalle verändert sich in Übereinstimmung mit der Brenntemperatur und der Brennzeit. Bei einer Brenntemperatur von etwa 780 - 1.100°C werden beta-Wollastonit-Kristalle selektiv gebildet und bei 1.200°C oder höher alpha-Wollastonit-Kristalle. Temperaturen zwischen 1.100⁰C und 1.200°C ergeben ein Gemisch aus beta-Wollastonit-Kristallen und alpha-Wollastonit-Kristallen in einem Verhältnis, welches mit der Brennzeit variiert. Deshalb werden in dieser Erfindung die Brenntemperatur und die Brennzeit geeignet bestimmt.

Die Agglomerate von Wollastonit-Kristallen können leicht in einem wässerigen Medium dispergiert werden, um eine wässerige Dispersion herzustellen, in welcher zahlreiche Agglomerate dispergiert sind. Das zu verwendende wässerige Medium ist gewöhnlich Wasser, aber es kann ein Gemisch aus Wasser mit wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln wie beispielsweise Methanol verwendet werden. Die Agglomerate an sich zeigen keine Aktivität, aber wenn sie in einem wässerigen Medium dispergiert sind, werden die Agglomerate in ihren Innenräumen mit dem wässerigen Medium aufgefüllt, dasr die wasserdurchlässige Schale des Agglomerates durchdringt und eine spezifische Aktivität an den Tag legt,

509813/0480

- 11 -

d.h. ein geformtes Produkt aus Wollastonit-^jKristallen mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit kann erhalten werden lediglich durch Formen und Trocknen der sich ergebenden wässerigen Dispersion. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, dass, wenn die sich ergebende, wässerige Dispersion unter Druck geformt wird, die Agglomerate physisch miteinander in eine geformte Masse verbunden werden ohne zusammenzufallen, weil das wässerige Medium ihre Innenräume ausfüllt und dass beim anschliessenden Trocknen die geformte Masse mit den miteinander verbundenen Agglomeraten getrocknet wird, um ein geformtes Produkt herzustellen, welches einen hohen Grad von mechanischer Festigkeit aufweist. Wenn der Druck bei dem Formvorgang zunimmt, wird das wässerige Medium allmählich von den Agglomeraten entfernt, um eine zusammengepresste geformte Masse zu ergeben. Somit hängt die Fülldichte des geformten Produktes von dem für das Formen angelegten Druck ab. Die Menge des zu verwendenden Wassers ist wenigstens von einem derartigen Ausmass, das erforderlich ist, um die Räume im Inneren der Agglomerate auszufüllen. Gewöhnlich ist die Menge des Wassers 3-25 mal, vorzugsweise etwa 10-15 mal dem Gesamtgewicht des Feststoffes. Einfach durch Formen und Trocknen kann die wässerige Dispersion zu einem geformten Produkt von Wollastonit-Kristallen hergestellt werden, das von niedriger Fülldichte ist und hohe mechanische Festigkeit aufweist. Die wässerige Dispersion braucht nicht notwendigerweise

509813/0480

- 12 -

-12- 23U773

derart zu sein, dass alle Wollastonit-Kristalle darin Agglomerate von bis zu 150 μ Durchmesser bilden, aber sie kann eine gewisse Menge von Agglomeraten enthalten, die grosser als 150 μ sind. Meine Forschungen haben gezeigt, dass wenn die aus Einzelteilen bestehenden Agglomerate von bis zu 150 ^i für wenigstens 40 Gewichts-Prozent aller Wollastonit-Kristalle in der Dispersion verantwortlich sind, die Dispersion ein leichtes und mechanisch festes, geformtes Produkt ergibt, wenn es lediglich geformt und getrocknet wird. Ich habe auch festgestellt, dass besonders gute Ergebnisse mit einer Dispersion erzielt werden, in welcher Agglomerate von bis zu 150 ja. Durchmesser 90 - 100 Gewichts-Prozent aller Wollastonit-Kristalle darin ausmachen. Ferner haben meine Forschungen offenbart, dass, wenn wenigstens 50 Gewichts-Prozent der die Agglomerate bildenden Wollastonit-Kristalle beta-Wollastonit-Kristalle sind, es gleichermassen möglich ist, ein mechanisch festes, geformtes Produkt mit einer niedrigen Schüttdichte einfach durch Formen und Trocknen zu erzielen.

Verschiedene verstärkende Materialien können der wässerigen Dispersion dieser Erfindung zugesetzt werden, um die Eigenschaften des sich ergebenden, geformten Produktes zu verbessern. Um die mechanische Festigkeit des sich ergebenden geformten Produktes zu verbessern, können zum Beispiel anorganische und/oder organsiche Fasern verwendet werden.

509813/0480 -13-

Beispiele von anorganischen Fasern sind Asbest, Basalt-Wolle, Glasfaser, etc. Beispiele von organischen Fasern sind Holzstoff,. Holzpulver, Polyamid-Faser, Polyester-Faser, etc. Diese Fasern werden in einer Menge von etwa 2-25 Gewichts-Prozent verwendet, vorzugsweise etwa 2-15 Gewichts-Prozent, bezogen auf das Gesamt-Gewicht der Feststoffe in der Dispersion. Um dem gewünschten, geformten Produkt ferner verbesserte Wärmebeständigkeit zu verleihen, können Tonerden, wie beispielsweise Betonit, Kaolin, Pyrophyllit, feuerfester,plastischer Ton, etc. zugesetzt werden. Gewöhnlich werden diese Tonerden in einer Menge von etwa 5 - 100 Gewichts-Prozent verwendet, vorzugsweise etwa 8-30 Gewichts-Prozent, bezogen auf das Gesamt-Gewicht der Feststoffe in der Dispersion. Ferner können der Dispersion dieser Erfindung auch Zemente zugesetzt werden in einer Menge von etwa 3-20 Gewichts-Prozent, vorzugsweise etwa 5-15 Gewichts-Prozent, bezogen auf das Gesamt-Gewicht der Feststoffe in der Dispersion, wodurch Oberflächenhärte und Dichte des gewünschten geformten Produktes erhöht werden. Nur ein oder wenigstens 2 dieser verstärkenden Materialien werden verwendet.

Bei dem Herstellen eines geformten Produktes aus der wässerigen Dispersion dieser Erfindung wird die Dispersion zuerst in eine gewünschte Gestalt geformt, wie beispielsweise ein Block, ein Rohr, eine Platte, eine Säule und dgl. gewünschte Form, und getrocknet, um im wesentlichen ungebundenes Wasser zu entfernen. Zum Formen sind verschiedene Formverfahren anwendbar,

509813/0480

- 14 -

23U773

aber das Filterformen wird bevorzugt angewendet. Das Filterformen enthält das Einbringen der vorliegenden Dispersion in eine Matrize, die eine gewünschte Form und eine Anzahl von kleinen Löchern aufweist und das Pressen der Dispersion durch einen Stempel, um überschüssiges Wasser zu entfernen, bis eine selbsttragende Masse gebildet ist. Ferner in dem Fall einer Dispersion, die Holzstoff enthält, wird die Dispersion zu einer dünnen Lage ausgebildet, welche dann mittels einer Papiermaschine zu einem geformten Produkt in Bogenform gepresst und getrocknet wird, um ein Fertig-ErZeugnis zu erhalten. Das Trocknen kann bei atmosphärischem Druck und atmosphärischer Temperatur ausgeführt werden, aber ein verminderter Druck kann angewendet werden, um das Trocknen zu beschleunigen.

Das somit erhaltene, geformte Produkt ist gekennzeichnet durch eine spezifische Struktur, die Agglomerate enthält, welche miteinander verbunden und in der Richtung des zum Formen angewandten Druckes gepresst sind. Die Agglomerate bei dem vorliegenden geformten Produkt werden nämlich infolge des bei dem Formvorgang angelegten Druckes mehr oder weniger in wenigstens einer Richtung gepresst. Da die Agglomerate an sich von beträchtlicher Festigkeit sind, werden sie nicht vollständig zerdrückt, sofern sie nicht einem übermässig

509813/0480 " ¹⁵ "

23AA773

grossen Formdruck ausgesetzt werden. Im allgemeinen hängt die Fülldichte des geformten Produktes hauptsächlich von dem Druck ab, der für das Formen angewendet wird, d.h., ein niedriger Formdruck ergibt eine niedrigere Fülldichte und ein hoher Formdruck eine grössere Fülldichte. Deshalb besteht ein geformtes Produkt, das eine niedrige Dichte aufweist, aus Agglomeraten, welche gepresst aber nicht zerdrückt sind. Tatsächlich wenn die gebrochene Oberfläche eines geformten Produktes mit einer niedrigen Fülldichte vergrössert und durch ein optisches Mikroskop oder abtastendes Elektronen-Mikroskop betrachtet wird, werden die Agglomerate festgestellt, das geformte Produkt zu bilden, da sie miteinander verschachtelt sind. Dies kann auch festgestellt werden durch Betrachten einer Durchstrahlungs-Fotographie, die einen dünnen Abschnitt des geformten Produktes zeigt und im rechten Winkel zur Pressrichtung zum Zeitpunkt des Formens aufgenommen ist. Geformte Produkte mit einer niedrigen Fülldichte von bis zu 0,45 g/cm weisen eine ausreichende mechanische Festigkeit und ausgezeichnete Wärmeisolations-Eigenschaft auf und sind deshalb als ein wärmeisolierendes Material verwendbar. Bei einem geformten Produkt gemäss der vorliegenden Erfindung mit einer hohen Fülldichte mag es schwierig sein, die Agglomerate in einer vergrösserten Fotographie oder Durchstrahlungs-Fotographie zu identifizieren, jedoch beim Beugen durch Röntgenstrahlen weist ein solches geformtes Produkt eine

509813/0480 -16-

besondere Ausrichtung auf, die zeigt, dass die das geformte Produkt bildenden Agglomerate stark in der Richtung des beim Formvorgang angelegten Druckes zusammengepresst sind.

Die Merkmale dieser Erfindung werden aus den im folgenden angegebenen Beispielen offensichtlich gemacht, in welchen sich alle Teile auf das Gewicht beziehen.

Beispiel 1

Zu 1.200 Teilen Wasser wurden 49 Teile ungelöschter Kalk zum Löschen zugesetzt und der sich daraus ergebenden Lösung von gelöschtem Kalk wurden 51 Teile von silicium-haltigem durch ein Sieb einer Maschenweite«· von 325 gebrachter Sand unter Rühren zugesetzt, der 97 Gewichts-Prozent SiO₂ enthält, wodurch eine wässerige Ausgangs-Aufschlämmung erhalten wurde, die gelöschten Kalk und siliciumhaltigen Sand enthält. Die Aufschlämmung wurde in einen Autoklaven gebracht und unter Rühren auf 191 - 198 C und einem Dampf-

druck von 12 - 14 kp/cm vier Stunden lang erhitzt, wodurch eine wässerige Aufschlämmung erhalten wurde, die zahlreiche aus Xonotlit-Kristallen bestehende Agglomerate enthielt. Durch Röntgenstrahlen-Beugung wurden die Kristalle als Xonotlit-Kristalle festgestellt. Ein Dunkelfeld-Mikrobild der sich erhaltenen Aufschlämmung bei einer 120-fachen

509813/0480

- 17 -

23U773

Vergrösserung und ein Elektronen-Mikrobild bei 13000-facher Vergrösserung zeigen, dass die somit erhaltene Aufschlämmung zahlreiche in dem Wasser dispergierte Agglomerate enthielt und die Agglomerate von im wesentlichen sphärischer Form einen Durchmesser von 40 bis 150 u aufwiesen und aus nadelähnlichen Xonotlit-Kristallen hergestellt waren, die dreidimensional miteinander verschachtelt waren.

Die sich daraus ergebende Aufschlämmung wurde dann getrocknet, um getrocknete Agglomerate von Xonotlit-Kristallen zu erhalten. Die gtrockneten Agglomerate wurden in einem elektrischen Ofen bei 1.000 + 10⁰C drei Stunden lang gebrannt, wodurch Xonotlit-Kristalle in beta-Wollastonit-Kristalle überführt wurden, um Agglomerate von beta-Wollastonit-Kristallen herzustellen. Während des Brennvorganges wurden im wesentlichen kein Zusammenbrechen und Schrumpfen der Agglomerate beobachtet. Durch Röntgenstrahlen »«Beugung wurde bestätigt, dass die sich ergebenden Agglomerate aus beta-Wollastonit-Kristallen bestehen.

Die Mikrobilder der Agglomerate sind in den beigefügten Fig.l - 4 dargestellt, worin:

Fig.l ein Dunkelfeld-Mikrobild derselben bei 120-facher Vergrösserung darstellt;

Fig.2 ein Elektronenmikrobild derselben bei 13.000-facher Vergrösserung darstellt;

509813/0480

- 18 -

Fig.3 ein Abtast-Elektronen-Mikrobild derselben bei

600-facher Vergrösserung darstellt und Fig.4 ein Abtast-Elektronen-Mikrobild von einem gebrochenen Agglomerat bei 1.000-facher Vergrösserung darstellt.

Aus den obigen Mikrobildern geht hervor, dass die somit erhaltenen Agglomerate in einer im wesentlichen sphärischen Schalen-Konstruktion sind, die einen Durchmesser von 10 - 150 u aufweisen. Insbesondere Fig. 3 und 4 zeigen,jedes Agglomerat weist eine im wesentlichen sphärische Schalen-Konstruktion auf, die eine Schale und einen davon definierten Innenraum enthält und der Hülse einer Edelkastanie sehr ähnelt. Die Schale ist aus nadelahnliehen beta-Wollastonit-Kristallen hergestellt, die dreidimensional eng miteinander verschachtelt sind.

Die Agglomerate von somit erhaltenen beta-Wollastonit-Kristallen wurden zusammen mit in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Zusätzen in Wasser distergiert, um wässerige Dispersionen herzustellen, die zahlreiche darin dispergierte Agglomerate enthalten. Die Menge von verwendetem Wasser betrug das Zahnfache des Gesamt-Gewichtes der darin enthaltenen Feststoffe.

- 19 509813/0 480

Tabelle 1

Probe Nr.

Ton

Zusätze (Gewichts-Prozent)

Asbest

Glasfaser

Bindemittel

1	Bentonit 17	7	-
2	Kaolin 10	5	-
3	Kaolin 10	5	5
4	Bentonit 10	-	5
5	Bentonit 10	-

2 2

Fussnote: Der Betrag der beigemengten Zusätze ist in Gewichts-Prozent angegeben, bezogen auf das Gesamt-Gewicht der Feststoffe.

Die somit erhaltene Dispersion wurde in eine Matrize mit zahlreichen Löchern gebracht und durch einen Stempel gepresst, um eine geformte Masse herzustellen. Die geformte Masse wurde aus der Matritze entfernt und in einem luftgeheizten Ofen bei 190°C getrocknet.

Ein Abtast-Elektronen-Mikrobild der gebrochenen Fläche des

509813/0480

- 20 -

23U773

getrockneten Produktes zeigt, dass das Produkt aus einer Anzahl von miteinander verbundenen Agglomeraten gebildet war,

Die mechanische Festigkeit und Wärmebestätndigkeit der Produkte sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben:

Tabelle 2

Probe Nach der Herstellung Nach 3-stündigem Brennen

Fülldichte Biegefestig= Koeffizient Biegefestig-(g/cm ) keit (kp/cm ) der linearen keit ₀

Kontraktion(%) (kp/cnT)

1	0.18	4.0	0.2	4.3
2	0.20	6.3	0.1	6.8
3	0.54	34.5	0.4	37.8
4	0.20	7.5	0.0	3.7
5	0.37	23.1	0.3	17.0

Fussnote + : Die Eigenschaften nach dem Brennen sind jene

der Proben Nr. 1-3, die bei 195O°C drei Stunden lang gebrannt wurden und jene der Proben Nr. 4 - 5, drei Stunden lang bei l.OOO C gebrannt.

Beispiel 2

Die auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhaltenen getrockneten Agglomerate von Xonotlit-Kristallen wurden drei Stunden

509813/0480 - 21 -

lang bei 1.150 + 10 C gebrannt. Durch Röntgenstrahlen-Beugung wurde für die sich daraus ergebenden Agglomerate festgestellt, dass eine überwiegende Menge aus beta-Wollastonit bestand und eine kleinere Menge aus alpha-Wollastonit. Dieselben Ergebnisse wie in Fig. 1-4 wurden aus einem Dunkelfeld-Mikrobild, Elektronen-Mikrobild und Abtast-Elektronen-Mikrobild der Agglomerate beobachtet.

Die somit erhaltenen Agglomerate wurden in Wasser dispergiert, zu welchem die in der folgenden Tabelle 3 angegebenen Zusätze beigemengt wurden. Die sich daraus ergebenden Dispersionen wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 geformt und getrocknet, um geformte Produkte mit aer folgenden Tabelle 3 angegebenen physikalischen Eigenschaften herzustellen.

- 22 -

509813/0480

Tabelle

CjD OO

Probe Nr.

6 7

Zusätze (Gewichts-Prozent) Eentonit Asbest

10 17

7 7

Nach der Herstellung

Fülldichte
(g/cm³)

Biegefestigkeit
(kp/cm²)

3.6
14.3

+ Nach dem Brennen

Koeffizient Biegefeder linearen stigkeit Kontraktion (kp/cm )

0.1 0.5

4.5 21.7

Fuss-Note +1 Die Menge der Zusätze ist in Gewichts-Prozent angegeben, bezogen auf das Gesamt-Gewicht der Feststoffe.

4-2 Die Eigenschaften nach dem Brennen sind jene der drei stundenlang bei 1.100°C gebrannten Produkte.

CO

co

Beispiel 3

560 Teilen Wasser wurden 47 Teile ungelöschter Kalk zum Löschen zugesetzt und der sich daraus ergebenden Lösung von gelöschtem Kalk wurden 53 Teile von in 320 Teilen Wasser dispergiertem,siliciumhaltigen Material zugesetzt. Das verwendete siliciumhaltige Material war ein Nebenprodukt, erhalten bei der Herstellung von metallischem Silicium und enthielt amorphe Kieselsäure als ein Hauptbestandteil mit einemSiO₂-Gehalt von 92 Gewichts-Prozent, wobei dessen durchschnittliche Partikel-Grösse 0,2 Ja. betrug. Das Gemisch wurde mit 1.520 Teilen Wasser verdünnt und die sich daraus ergebende wässerige Aufschlämmung wurde in einen Autoklaven gebracht und unter Rühren bei einem Dampfdruck von 12 kp/cm acht Stunden lang auf 191°C erhitzt. Dies ergab eine wässerige Aufschlämmung, die zahlreiche Agglomerate mit einem Durchmesser von 3 - 30 ja. enthielt und aus Xonotlit-Kristallen bestand, die dreidimensional miteinander verscha chtelt waren.

Die sich daraus ergebende Aufschlämmung wurde getrocknet, um getrocknete Agglomerate zu erhalten. Die getrockneten Aggloaerate wurden dann drei Stunden lang auf 1.000°C erhitzt, wodurch Agglomerate von beta-Woilastonit-Kristallen erhalten wurden. Dieselben Ergebnisse wie in Beispiel 1 wurden auf einem Dunkelfeld-Mikrobild,Blektronen-Mikrobild und Abtast-Elektronen-Mikrobild der Agglomorate beobachtet.

- 24 SO9813/O480

23U773

Die somit erhaltenen Agglomerate wurden im Wasser distergiert, welchem in der folgenden Tabelle 4 angegebene Zusätze beigemengt wurden. Die sich daraus ergebenden Dispersionen wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 geformt und getrocknet, um geformte Produkte mit in der folgenden Tabelle angegebenen physikalischen Eigenschaften herzustellen.

- 25 -

509813/0480

Tabelle

CjD OO

+1 +2

Probe Zusätze(Gewichts-Prozent) Nach der Herstellung Nach dem Brennen

Nr.

Bentonit Glasfaser Bindemittel Fülldichte Biege-

(g/cm ) festigkeit (kp/cin )

Koeffizient Biegefestigkeit der linearen (kp/cm ) Kontraktion(%)

10

10 10

6 3 3

0.19 0.19 0.37 15.0

0.2

0.08

0.17

. 3.6

5.1

18.2

Fuss-Note: +1

+2

Die Menge der Zusätze ist in Gewichts-Prozent angegeben, bezogen auf das Gesamt-Gewicht der Feststoffe.

Die Eigenschaften nach dem Brennen sind jene der Produkte, die bei 1.000°C drei Stunden lang gebrannt sind.

- Patent-Ansprüche -

CO

Claims

Patent-Ansprüche

1. Agglomerat von Wollastonit-Kristallen, dadurch gekennzeichnet , dass es eine 'im wesentlichen sphärische Schalen-Konstruktion aufweist, mit einem Durchmesser von bis zu 150 ^u und eine Schale enthält und einen davon definierten inneren Raum, die Schale aus Wollastonit-Kristallen hergestellt ist, die wenigstens 50 Gewichts-Prozent beta-Wollastonit-Kristalle enthalten, die dreidimensional miteinander verschachtelt sind.

2. Agglomerat nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , dass der Durchmesser in dem Bereich von

3 - 150 u liegt.

3. Agglomerat nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , dass der Durchmesser in dem Bereich von 30 - 90 u liegt.

4. Agglomerat nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , dass die Wollastonit-Kristalle nur beta-Wollastonit-Kristalle sind.

5. Wässerige Dispersion zum Herstellen eines geformten Produktes aus Wollastonit-Kristallen, dadurch gekennzeichnet , dass die zahlreichen in Anspruch 1 beanspruchten Agglomerate in Wasser despergiert sind.

- 27 -509813/0A80

6. Wässerige Dispersion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Menge des Wassers wenigstens so gross wie erforderlich ist, um den Innenraum des
Agglomerates aufzufüllen.

7. Wässerige Dispersion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Menge des Wassers in dem
Bereich von 3 - 25mal dem Gesamt-Gewicht der Feststoffe

8. Wässerige Dispersion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Menge des Wassers in dem
Bereich von 10 - 15 mal dem Gesamt-Gewicht der Feststoffe ist.

9. Wässerige Dispersion nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet ,- dass sie ferner wenigstens ein
verstärkendes Material enthält.

10. Wässerige Dispersion nach Anspruch.5, dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner wenigstens eine

der anorganischen und organischen Fasern enthält.

11. Wässerige Dispersion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner wenigstens einen
Ton enthält.

12· Wässerige Dispersion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner wenigstens ein

- 28 -50981 3/0480

23U773

Bindemittel enthält.

13. Verfahren zur Herstellung eines geformten Produktes aus Wollastonit-Kristallen, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem der Ansprüche 5-12 beanspruchte wässerige Dispersion geformt und getrocknet wird.

14. Geformtes Produkt aus Wollastonit-Kristallen, dadurch gekennzeichnet, dass das durch das in Anspruch 13 beanspruchte Verfahren hergestellt ist.

509813/0480

Leerseite