DE2621815C3

DE2621815C3 - Verfahren zum Herstellen von Platten aus zusammenpreßbaren mineralischen Substanzen

Info

Publication number: DE2621815C3
Application number: DE19762621815
Authority: DE
Inventors: Joseph Saint-Quentin Aisne Davidovits (Frankreich)
Original assignee: Coordination Et Developpement De L'innovation Sa Cordi Saint-Quentin Aisne (frankreich)
Current assignee: Coordination Et Developpement De L'innovation Sa Cordi Saint-Quentin Aisne (frankreich)
Priority date: 1975-06-03
Filing date: 1976-05-15
Publication date: 1980-08-21
Also published as: FR2346121B2; DE2621815B2; JPS5224219A; FR2346121A2; DE2621815A1; GB1518605A; BE841677R

Description

Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Platten od. dgl. aus zusammenpreßbaren mineralischen Substanzen, dem diese in Form von Pulvern, Partikeln oder Fasern ggf. mit weiteren üblichen Zuschlagstoffen mit Wasser sowie einem mit dem Wasser in der Wärme reagierenden und aushärtenden Bindemittel zu einem Gemisch aufbereitet werden und das Gemisch in Form einer Schicht unter gleichzeitiger Anwendung von mechanischem Druck und Wärme bei einer oberhalb 100⁰C liegenden Temperatur zur Platte verpreßt wird, wobei die Gemischschicht vor dem Verpressen zumindest einseitig mit wenigstens einer wasserdampf- und gasdurchlässigen Zwischenschicht versehen wird und das Wasser im Zuge der Gemischaufbereitung in einer derartigen Menge beigegeben wird, daß es in der Gemischschicht während der gesamten Verpressungszeit bezogen auf die Bindemittelreaktion im Überschuß vorliegt, und wobei das Wasser im Zuge des Verpressens durch Anwendung eines über dem Sättigungswasserdampfdruck liegenden mechanischen Druckes in der Gemischschicht in flüssigem Zustand gehalten wird.

Das Verfahren nach dem Hauptpatent, hat sich in der Praxis bewährt. Man erhält mit ihm in kürzester Zeit Platten, die hervorragende Biegefestigkeitswerte aufweisen. Probleme treten jedoch dann auf, wenn di die herzustellenden Platten eine komplexere Gestalt aufweisen, z. B. mit stärkeren Rippen in Längsrichtung oder rasterartigen Rippen, insbesondere im Querschnitt trapezfärmigen Rippen, versehen werden. Wendet man im Zuge des Verpressens insgesamt einen mechanischen Druck an, der für jedes Volumenelement der Gemischschicht einen über dem Sättigungswasserdampfdruck liegenden mechanischen Druck liefert, wird in bestimmten Volumenelementen der mechanische Druck so hoch, daß das Wasser bis zum Unterschuß verdrängt wird. Die gewünschte Bindemittelreaktion kann dann in diesen Volumenelementen nicht mehr vollständig ablaufen, eben weil das hierfür erforderliche Wasser fehlt Man erhält daher Platten, die partiell unbefriedigende ίο Festigkeitswerte aufweisen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde

anzugeben, wie im Rahmen des Verfahrens gemäß der Hauptanmeldung auch bei komplex gestalteten Platten insgesamt hervorragende Biegefestigkeitswerte erzielbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Gemisch vor dem versehen mit der Zwischenschicht bzw. den Zwischenschichten im kalten Zustand mechanisch vorverdichtet wird. Zweckmäßig wird das >o Gemisch durch Formpressen, Extrudieren oder Walzen vorverdichtet.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, -daß nunmehr auch komplex geformte Platten mit hervorragenden Biegefestigkeitswerten hergestellt j werden können. Bei der warmen Verpressung zur Platte kann nämlich ein insgesamt niedriger mechanischer Druck angewendet werden, so daß eine Wasserverdrängung bis zum Unterschuß unterbleibt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 in perspektivischer Darstellung eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte komplexe i) Platte.

Zu 100 Gewichtsteilen eines aus 50% Kaolinit und 50% Quarz bestehenden Trockentons wurden zumindest 6 Gewichtsteile Ätznatron und 12 Gewichtsteile Wasser zugesetzt. Das derart erhaltene Gemisch wird in 4(i eine Form 11 gemäß F i g. 1 gebracht, deren unterer Teil mit einer 2 cm tiefen Prägung 12 versehen ist. Die Form wird mit dem Gemisch 13 bis zu einer Höhe von 1 cm über der Oberseite der Prägung gefüllt, und auf der derart gebildeten Schicht wird nach Abdecken mit 4^r> einem Papierbogen 14 und einem Metallgitter 15 ein metallischer Druckkolben 16 angeordnet Das Ganze wird nun zwischen die Platten einer Heizpresse gesetzt. Die Temperatur beläuft sich auf 180⁰C und der Agglomerationsdruck auf 25 kg/cm². Nach 3 Minuten -><> wird entformt. Man erhält auf diese Weise eine formgemäß geprägte Platte, deren ebenes Teil 21 und erhabenen Rippen 22 (F i g. 2) die folgenden Meßwerte ergeben:

	Teil 21	Teil 22
pH-Wert	8,5-9	11,5-12
Dichte	2,10	1,50
^Wl Bruchfestigkeit (kg/cm²)	180	65
Röntgend iagramm	Sodalit + Quarz	Quarz + amor pher struktur loser Hof

Es geht daraus hervor, daß in den Rippen 22 sich kein synthetisches Hydrosodalit bildet. Diese Rippen haben

eine geringere Dichte und wurden also weniger zusammengedrückt Die Dichte 1,50 der Rippen 22 entspricht einem Agglomerationsdruck von etwa 7-8 kg/cm². Weil das Gemisch 13 verhältnismäßig wenig plastisch ist (halbtrockenes Pulver), versteht es sich leicht, daß der Verdichtungsdruck sich nicht in die Rippen 22 hat übertragen können, um so mehr als der Druck mittels einer flachen Platte ohne Gegendruck ausgeübt wurde. Bei der betreffenden Agglomerationstemperati"-von 180°C beträgt der Sättigungswasserdampfdruck 10 kg/cm². Der Verdichtungsdruck von 7 — 8 kg/cm² in den Rippen 22 ist also kleiner, so daß das Wasser in den Rippen 22 während des Agglomerationsvorganges im Dampfzustand vorliegt, während es in dem ebenen Teil 21, wo der Agglomerationsdruck tatsächlich 25 kg/cm² beträgt, und also oberhalb des Sättigungsdampfdruckes (10 kg/cm²) liegt, in flüssigem Zustande vorliegt, was die Bildung des Hydrosoalits ermöglicht

Damit die Hydrosodalitbildung an sämtlichen Stellen der Platte stattfindet ist eine gleichmäßige Verteilung des Aggiomerationsdruckes über die Gesamtplatte unbedingt notwendig. Wenn außerdem hohe mechanische Festigkeit verlangt wird, muß der Agglomerationsdruck höher sein, da die mechanischen Eigenschaften mit der Dichte, also mit dem Verdichtungsgrad, zusammenhängen. Da einerseits das zusammengepreßte Material eine genügende Wanderung des Wassers durch Kapillarkräfte gestatten muß und andererseits die für die Verdampfung unentbehrlichen Poren sich nicht verstopfen dürfen, gibt es eine obere Grenze für den bei gleichzeitiger Druck- und Wärmeeinwirkung wirkenden Verdichtungsdruck. Diese obere Druckgrenze schwankt zwischen 25 und 60 kg/cm² je nach der Natur des zusammenzudrückenden Materials und der Beschaffenheit und Größe der Poren der porösen Verdampfungselemente. Es hat sich gezeigt, daß, wenn die betreffenden zusammendrückbaren mineralischen Stoffe im voraus nach der Erfindung kaltgeformt werden, es genügt den Agglomerationsvorgang unter der gleichzeitigen Einwirkung von Druck und Wärme durchzuführen bei einem Druck, der nur etwas größer ist als der für die gewählte Temperatur kennzeichnende Sättigungswasserdampfdruck.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei wesentlich, daß die zusammendrückbaren mineralischen Stoffe kalt vorverdichtet werden und anschließend der eigentliche Agglomerationsvorgang bei einer oberhalb 100° C liegenden Temperatur unter der gleichzeitigen Einwirkung von Druck und Wärme stattfindet, wobei der Agglomerationsdruck zweckmäßig etwas größer ist als der dieser Temperatur entsprechenden Sättigungswasserdruck.

Diese Vorverdichtung kann unter mechanischem Druck in einer geschlossenen Form stattfinden, was je nach den Abmessungen der Form und des Profils des

ίο betreffenden Gegenstandes die Anwendung eines Verdichtungsdruckes bis zu einer Höhe von 400 kg/cm², d. h. eines Druckes ähnlich den beim Zusammendrücken halbtrockener keramischer Pasten angewendeten Drükken, gestattet. Die Vorverdichtung kann auch gemäß dem Extrusionsverfahren stattfinden, was die Herstellung von Gegenständen ermöglicht, die sich wegen ihrer Form nur ganz schwer nach dem einfachen Formpreßverfahren herstellen lassen. Sie kann auch durch Walzen zwischen Zylindern stattfinden, vor allem wenn es sich um die Herstellung von Großplatten handelt. Die vorverdichteten geformten, extrudierten oder gewalzten Gegenstände werden sodann in einer Heizform zwischen den Platten einer Presse angeordnet, wo der mechanische Agglomerationsdruck ihnen die endgültige

2> Form und Größe erteilt. Dies hat zur Folge, daß die Abmessungen der durch Formpressen, Extrudieren oder Walzen vorgedichteten Materialien größer sein müssen als diejenigen der Fertigprodukte um bei der eigentlichen Agglomeration unter der Einwirkung der Wärme

«ι die Entwicklung eines Druckes zu ermöglichen, der höher ist als der Sättigungswasserdampfdruck bei der betreffenden Temperatur. Bei einer Temperatur von 150° C ist dieser Agglomerationsdruck größer als 5 kg/cm². Bei 180° C und 200° C ist er größer als 10 bzw.

j> 16 kg/cm².

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht man somit auch bei komplexen Platten, daß sich innerhalb weniger Minuten Hydrosodalit (Si₂AI₂O₈Na₂ · H₂O) bildet. Diese gut kristallisierte mineralische Substanz entspricht der hydratierten Form des Sodalits, das ein natürliches Feldspatoidmineral ist. Röntgenuntersuchungen haben bestätigt, daß die kristallografische Identität zwischen den unter den erfindungsgemäßen Bedingungen gebildeten syntheti-

4T sehen Hydrosodalit einerseits und der hydratierten Abart des natürlichen Sodalits andererseits vorliegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Platten od. dgl. aus zusammenpreßbaren mineralischen Substanzen, bei dem diese in Form von Pulvern, Partikeln oder Fasern ggf. mit weiteren üblichen Zuschlagstoffen mit Wasser sowie einem mit dem Wasser in der Wärme reagierenden und aushärtenden Bindemittel zu einem Gemisch aufbereitet werden und das Gemisch in Form einer Schicht unter gleichzeitiger Anwendung von mechanischem Druck und Wärme bei einer oberhalb 100° C liegenden Temperatur zur Platte verpreßt wird, wobei die Gemischschicht vor dem Verpressen zumindest einseitig mit wenigstens einer wasserdampf- und gasdurchlässigen Zwischenschicht versehen wird und das Wasser im Zage der Gemischaufbreitung in einer derartigen Menge beigegeben wird, daß es in der Gemischschicht während der gesamten Verpressungszeit bezogen auf die Bindemittelreaktion im Überschuß vorliegt, und wobei das Wasser im Zuge des Verpressens durch Anwendung eines über dem Sättigungswasserdampfdruck liegenden mechanischen Druckes in der Gemischschicht im flüssigen Zustand gehalten wird, nach Patent 25 00 151, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch vor dem Versehen mit der Zwischenschicht bzw. den Zwischenschichten im kalten Zustand mechanisch vorverdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch durch Formpressen, Extrudieren oder Walzen vorverdichtet wird.