DE3014861C2

DE3014861C2 - Verfahren zur Herstellung von Steatiten

Info

Publication number: DE3014861C2
Application number: DE19803014861
Authority: DE
Inventors: Nikolic Arandjelovac Ruza
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-17
Filing date: 1980-04-17
Publication date: 1984-07-12
Also published as: DE3014861A1; YU91179A; PL223508A1; YU40556B; PL125510B1

Description

Die Zusammensetzung von Steatltmassen, wie seit nahezu 50 Jahren von der Mehrzahl von Herstellern dieses elektrokeramischen Isolierungsmaterials angewendet wird, variiert meistens Innerhalb der folgenden Grenzen:

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80 bis 90% Talkum (roh oder gebrannt)
5 bis 15% tonartiges Material (Ton, Bentonit,

Kaolin)
5 bis 10% Schmelzmittel (von Erdalkall- oder

Alkali-Art)

Die Mehrzahl der Hersteller verwendet als Grundausgangsmaierial zur Herstellung von Steatlten granuläre Varietäten von Talkum (Speckstein) und die Verwendung von blättrigen Varietäten Ist beschränkt wegen der sehr deutlich ausgeprägten Orientierung (Lamlnierung) bei der Verformung der Produkte. Lagerstätten an gutem Speckstein sind sehr selten und deshalb Ist der Preis von Speckstein erheblich höher als der Preis von üblichem Talkum. Außerdem sind diese Lagerstätten in den meisten Fällen Im Besitz großer Gesellschaften, welche den Verkauf der Produkte kontrollieren.

Ein erheblicher Nachteil bei der Herstellung von Steatlten besteht bis zum heutigen Tage in der Anwendung einer überwiegenden Menge einer basischen Komponente - Talkum -, die, da sie ein natürlicher Rohstoff Ist, In Ihrer chemischen Zusammensetzung nicht Immer gleichmäßig Ist, so daß die technologischen Eigenschaften von Steatltmassen gleichfalls unterschiedlich sind. Um eine konstante und gleichmäßige Produktion aufrecht zu halten, und um ein Produkt mit vorgegebenen Grenzen an Toleranzen und mit bestimmten technischen Eigenschaften zu erhalten, Ist es erforderlich, alle Stufen In dem technologischen Prozeß genau zu überwachen, oder erhöhte Investitionen für die Homogenisierungsanlagen für große Mengen an Talkum vorzunehmen. Das Verhältnis von Talkum zu den anderen Komponenten beträgt annähernd 6:1, so daß die Menge der anderen Komponenten In der Rezeptür Im Durchschnitt nur 15 bis 20% ausmacht und zu gering ist. um die möglichen Variationen zu kompensieren Ils genügt auch nicht, die Orientierung von Talkum In der Formgebungsphase, die Ursache für das Auftreten von Deformationen und Rissen Ist, zu unterdrücken. Die Menge an sogenannten »Texturzerstörern« kann durch Wirbrennen eines Teils des Talkums erhöht werden, aber dadurch wird gleichzeitig der Abrieb der Matrizen erhöht und das ist unbefriedigend beim Trokkenpresscn, wozu man häufig sehr kostspielige Werkzeuge benötigt.

Ein weiterer Nachteil, der bei der bisherigen Herstellung von äteatiten auftritt, besteht in der verhältnismäßig geringen Plastizität der Masse, well einerseits die Verwendung an lonartigen Materialien dadurch begrenzt 1st, daß mar. eine gewisse Menge an Magnesiumoxid einbringen muß, um dadurch die hohe Qualität von SteatUprodukten sicherzustellen, und andererseits es auch erforderlich ist, gewisse Mengen an Erdalkalloder Alkalischmelzmitteln zuzugeben. Drittens Hegt dieser Nachteil auch infolge der chemischen Zusammensetzung der bisher verwendeten tonartigen Produkte vor.

Aus diesen Gründen kann man erkennen, daß Steatitmassen üblicher Zusammensetzung hinsichtlich der Rezeptur nur in sehr geringem Umfang verändert werden können.

Der Nachteil der bisher bei der Herstellung von speziellen Steatiten verwendeten Verfahren Ist die Anwendung von freiem BaCOj, das zur Gruppe der Blutgifte gehört, und das gemäß neuerer Erkenntnisse auch Lungenkrebs verursachen kann.

Aus DD-PS 5 484 Ist die Herstellung Magneslumslllkat-enthaltender keramischer Erzeugnisse bekannt, bei dem man natürlich vorkommendes Magnesiumhydrosllikat durch ein thermisch vorbehandeltes Gemisch von MgO und SlO₂ Im stöchlometrlschen Verhältnis des Metasillkats verwendet. Zur Verbesserung der schmlerlg-plastlschen Beschaffenheit wird freies MgO in einer Menge von 1 bis 4% zugesetzt.

Aus DD-PS 23 714 Ist es bekannt, einen hydrothermal hergestellten synthetischen Speckstein mit hoher Plastlflzlerungsfählgkeit und definierter chemischer Zusammense'zung bei der Herstellung von Magnesium-Silikaten zu verwenden. Mit der Verwendung von synthetischen Rohstoffen für Steatltwerkstoffe befassen sich Aufsätze In »Slllkattechnlk« 1956, VEB Verlag Technik Berlin, S. 425 bis 427 und »Paiatzky«, Technische Keramik, VEB Verlag Technik Berlin, 1954, S. 37.

Aufgabe der Erfindung Ist es, bei einem Verfahren zur Herstellung von Steatlten, bei dem Talkum teilweise oder vollständig durch synthetische Magneslumslllkate der Zusammensetzung MgO · SiO₂ bis 2MgO · SIO₂ ersetzt wird, den Anteil an'Magneslumslllkaten zu erniedrigen, um dadurch eine größere Manipulationsmöglichkeit bei der Rezeptierung des Steatlts zu erhalten. Verbunden mit dieser Aufgabe 1st es, die Möglichkeit zu haben, größere Mengen an Tonkomponenten geeigneter Zusammensetzung anzuwenden.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Patentansprüchen gelöst.

1. Man kann reine synthetische Steatltmassen mit einer außerordentlich großen Plastizität herstellen, die aufgrund von nicht vorhandener Tellchenorientlerung naßverpreßt, plastisch verformt oder auch gegossen werden können.

2. Man erhält auf diese Weise Massen zum Trockenpressen, die In Ihrem Verhalten sich nicht wesentlich oder merklich von Steatltmassen auf Basis der besten Specksteine unterscheiden, und zwar Indem man das Verhältnis von Talkum gegenüber den anderen Komponenten auf bis zu 1 : 1 erniedrigt und dadurch die Orientierung der Talkumteilchen erniedrigt. Anstelle von Speckstein können übliche billigere Talkumsorten, die die Grundvoraussetzun-

gen für die Herstellung von Steatiten haben, verwendet werden. Dabei übersteigt der Anteil an abrasierenden Komponenten nicht 20% und dadurch wird kein abnormaler Verschleiß der Matrizen verursacht.

3. Man kann auf diese Weise die Giftigkeit von Bariumsteatit eliminieren. Indem man das Barium In Form von Silikat im Laufe der Synthese von Magnesiumsilikat bindet.

4. Man erzielt eine größere Flexibilität in der Zusammensetzung, und dadurch kann man die Massen besser den gewünschten Bedingungen anpassen, Indem man die Rohmaterialien oder die Arbeltsbedingungen verändert.

5. Durch Vermeiden des überwiegenden Einflusses einer Komponente wird sichergestellt, daß eine größere Produktionsstabilität e^rzlelt wird, und daß man unabhängig wird von den Herstellern von Talken. Auch haben solche Länder, die nicht über eigene Talkumvorkommen verfügen, und die Magnesit haben oder Magnesiumoxid aus Seewasser gewinnen, die Möglichkeit, Steatlt erfolgreich herzustellen. Indem sie maximal 50% an Importiertem Talkum für das Trockenpressen brauchen, während bei anderen Verfahren Steatite hergestellt werden können, die nicht notwendigerweise auf Importierten Rohstoffen beruhen.

6. Man kann eine gewisse Erniedrigung der Produktionskosten bei der Herstellung von Steatiten erwarten, wenn man die Herstellung von Magnesiumslllkat entsprechend rationalisiert. Die Produktionskosten für Steatite nehmen ab, wenn die Zusammensetzung von Magnesiumsilikat In der Nähe von Förstern liegt.

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Synthetische Magneslumslllkate mit der Zusammensetzung Enstatlt bis zu Forsterit können am einfachsten hergestellt werden aus einer Mischung aus Magnesit und Quarzsand, gegebenenfalls unter Zugabe von Barlumkarbonat, durch Naßvermahlen und Filtrieren, worauf man dann Körper einer gewünschten Dimension In einer Vakuumpresse herstellt und diese dann trocknet und in Tunnel- oder anderen öfen brennt. Gemäß einem weiteren Verfahren kann man die Ausgangsmaterialien in Suspension mit einer erniedrigten Menge an Wasser mahlen. Indem man einen Elektrolyt zugibt, worauf man dann sprühtrocknet und die so erhaltenen Granulate brikettiert oder ohne weitere Formgebung In feuerfesten Kassetten, die mit einem Inerten Material bestrichen sind, brennt.

Durch Auswahl der Zusammensetzung, der Kornfreiheit und der Brennbedingungen kann man ein synthetisches Magneslumslllkat herstellen,- das so wenig wie möglich freie Magnesia enthält. Gebrannte Magnesiumsilikate werden in Mühlen für feste keramische Rohstoffe zerkleinert. Die Mahlzelt für Stearltmassen hängt von der Feinheit der Vermahlung von Magneslumsillkaten ab.

Wird das Magnesiumsilikat in der Steatitmasse fein gemahlen, und übersteigt die chemische Zusammensetzung In der Masse selbst nicht die Grenzen der handelsüblichen Steatite, so erhält man homogene, feinkörnig strukturierte Scherben, die spannungsfrei sind und daher gute Qualitäten ergeben.

Bei richtiger Auswahl der chemischen Zusammensetzung ist das Brennintervall der Steatltmassen auf Basis von synthetischen Magnesiumsilikaten nicht kleiner als 30° K, was als befriedigend gilt.

Steatltmassen, die in ihrer Zusammensetzung synthetische Magneslumslllkate enthalten, verhalten sich in allen Phasen des technologischen Verfahrens gut, und man kann die gleichen Werkzeuge und Anlagen verwenden, wie man sie zur Herstellung von Steatiten auf Basis von Specksteinen verwendet.

Je nach der Auswahl der Schmelzmittel ist es möglich, alle Arten von Steatiten gemäß DIN 40685 zu erhalten.

Beispiele
(Anwendung des Verfahrens)

1. Eine Steatitmasse zum Naßverpressen, Gießen und zur plastischen Verformung:

Synthetische Magnesiumsilikate der Zusammensetzung:

MgO SiO₂ : 2MgO · SlO₂

1:1 55 bis 70%

(mit Zugabe von Barium im Falle
von speziellen Steatiten)
Tonartiges Material (Ton, Bentonit, Kaolin) 15 bis 25%

Schmelzmittel (ausgenommen Barlumkarbonat), Quarz 5 bis 15%.

Die Masse wird vorbereitet und hergestellt gemäß der üblichen Steatlt-Technologle. Für das Naßpreßverfahren Ist charakteristisch, daß die Menge der Additive und der Schwund erheblich niedriger sind als bei einer gleichen Masse, die nur auf Basis von Speckstein hergestellt wurde. Der Werkzeugverschleiß ist nicht größer als Im Falle des Naßverpressens von Porzellannaßpreßmassen.

Es Ist auch eine automatische Naßverpressung möglich.

2. Eine Steatitmasse für das Trockenpressen: Synthetisches Magneslumslllkat der Zusammensetzung:

2MgO ■ SlO₂ mit der Zugabe von Barium

oder ohne dessen Zugabe 15 bis 20%

Talkum 45 bis 55%

Tonartiges Material (Ton, Bentonit,

Kaolin) 15 bis 25%

Schmelzmittel (ausgenommen BaCO₁) 0 bis 10%.

Das Granulat zum Trockenverpressen wird nach dem Sprühtrocknungsverfahren hergestellt, wodurch man ein Granulat mit üblichem Schüttgewicht erhält. Bei richtiger Auswahl der Additive und unter optimalen Preßbedingungen gelingt eine bessere Druckübertragung als bei Massen auf Basis von Speckstein. Verpreßte Produkte haben eine befriedigende Trockenbruchfestigkeit und können deshalb leicht nachverarbeitet werden. Die Formen halten über 500 000 Preßvorgänge aus.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Steatlten, bei dem Talkum tellweifc oder vollständig durch synthetische Magnesiumsilikate der Zusammensetzung MgO · SlO₂ bis 2MgO ■ SiO₂ ersetzt wird, d a durch gekennzeichnet, daß synthetische Magnesiumsilikate, die durch Auswahl der Zusammensetzung, der Kornfreiheit und der Brennbedingungen so wenig wie möglich freie Magnesia enthalten, verwendet werden.

2. Verfahren zur Herstellung von Steatlten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steatltmassen mit 15 bis 25% tonartiger Materialien plastifiziert werden.