DE3246602A1

DE3246602A1 - Wasserhaltige haertbare formmassen auf basis von anorganischen bestandteilen, daraus hergestellte formkoerper und verfahren zur herstellung der formmasse

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Publication number: DE3246602A1
Application number: DE19823246602
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Chem.Dr. 5300 Bonn Zoche
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Huels Troisdorf AG
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1984-06-20
Also published as: JPH0445471B2; JPS59116163A

Description

Wasserhaltige härtbare Formmassen auf Basis von an-
organischen Bestandteilen, daraus hergestellte Formkörper und Verfahren zur Herstellung der Formmasse Die Erfindung betrifft fließfähige bzw. preßbare wasserhaltige Formmassen auf Basis von alkalihaltigen anorganischen Bestandteilen, welche durch Gießen oder Pressen in Formen und Erwärmen Formkörper bilden, sowie das Verfahren zur Her stellung solcher Formmassen und die daraus herstellbaren Formkörper.
Es ist bekannt, fließfähige wasserhaltige Formmassen auf synthetischem Wege aus anorganischen Stoffen herzustellen )und durch Härten in der Wärme hieraus Formkörper zu bilden, wobei als wesentliche Bestandteile Alkalilaugen, Alkaliwasserglas-Lösungen, Metakaolin sowie gegebenenfalls bestimmte Füllstoffe verwendet werden (französische Patentanmeldungen 79.22041 und 80.18970).
5 Hierbei müssen ganz bestimmte Molverhältnisse von SiO2, von A1203, der Alkalihydroxide und des Wassers eingehalten werden, wobei Alkalilaugen und Alkaliwasserglas als Härter für eine Mischung aus Metakaolin, Alkaliwasserglas und Füllstoffen dienen. Nach diesem Stand der Technik spielt der sogenannte Metakaolin d.h. ein reaktionsfähiges Aluminiumsilikat der ungefähren Summenformel Al203 2 Sir2, das durch Erhitzen von Kaolinit auf ca. 800 °C erhalten wird, eine besondere Rolle als aktive Komponente zur Bildung ein polymeren Alumosilikat-Gerüstes. Metakaolin ist auch der einzige feste Bestandteil, abgesehen von ggf. anwesenden Füllstoffen, sowie die einzige Quelle für den Gehalt an Aluminiumoxid. Die entstandenen Formkörper nach dem Stand der Technik weisen eine besonderes dreidimensional es anorganisches Polymergerüst aus Alkalialumosilikaten auf.
Diese Formmassen nach dem Stand der Technik erfordern nach dem Vermischen der Ausgangsstoffe eine erhebliche Reifezeit d.h. eine Wartezeit, bis das Formgießen und die Bildung des Formkörpers durch Erwärmen vorgenommen werden kann. Erst nach dem Reifen können diese Formmassen gegossen werden und bilden dann durch Erwärmen einen festen Formkörper aus.
Diese Formkörper müssen im Regelfall als Füllstoff Glimmerpulver enthalten, um Rißbildung und Schwindung zu vermeiden Nachteilig ist weiterhin, daß nur Metakaolin von ganz bestimmter Herkunft, der offenbar einer ganz bestimmten Tempe raturbehandlung ausgesetzt war, die Herstellung der fließfähigen Formmasse und eine solche Herstellung der Formkörper gestattet.
Zudem entstehen nur dann geeignete fließfähige Formmassen, wenn bei der Vermischung der Ausgangsstoffe eine bestimmte Reihenfolge der Zugabe eingehalten wird.
Es bestand daher die Aufgabe, teure und schwer beschaffbare Ausgangsstoffe zu vermeiden,- die Beschränkung der Vermischbarkeit der Bestandteile zu beseitigen , nach Möglichkeit den teuren Glimmer als Füllstoff zu ersetzen, sowie leichte verarbeitbare Formmassen und verbesserte Formkörper herzustellen.
Es wurde gefunden, daß diese Ziele durch Verwendung einer vergleichsweise geringen Anzahl von einfach beschaffbaren Rohstoffen erreichbar sind.
Gegenstand der Erfindung ist eine wasserhaltie härtbare Formmasse aus anoranischen Bestandteilen in fließfähiger oder pressbarer Verteilung mit gegebenenfalls enthaltenen Anteilen von Füllstoffen, cl a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß die Formmasse 1,3 bis 10 Gew.-Teile Oxidgemisch mit Gehalten von amorphem SiO2 und Aluminiumoxid 0,7 bis 2,5 Gew.-Teile K20 bzw. 0,55 bis 1,5 Gew.-Teile Na2O je Gew.-Teile gelöstes SiO2, Wassergehalte bis zum Erreichen der Fließfähigkeit bzw.
Preßbarkeit und gegebenenfalls Füllstoffgehalte bis zur Grenze der Fließfähigkeit enthalten wobei das Oxidgemisch gegebenenfalls teilweise durch ungelöstes SiO2 aus einer amorphen dispers-pulverförmigen wasserhaltigen Kieselsäure ersetzt ist, K20 bzw. NaO2 aus Alkalihydroxid, dessen wässriger Lösung und/oder einer wässrigen Lösung von Alkalisilikaten und gelöstes SiO2 aus einer wässrigen Lösung von Alkalisilikaten stammt.
Erfindungsgemäß wird in überraschender Weise der Gehalt von Metakaolin d. h. vorgebildetesxAluminiumsilikat als Bestandteil des anorganischen Polymergerüstes vermieden.
Es wurde vielmehr gefunden, daß die Oxide SiO2 und Aluminiumoxid des Oxidgemischs trotz ihrer Unlöslichkeit in Alkalien in der Lage sind, eine anorganische Gerüststruktur zu bilden.
Das amorphe SiO2 des Oxidgemischs, mindestens teilweise auch das Aluminiumoxid des Oxidgemischs und, soweit anwesend, das ungelöste SiO2 der amorphen wasserhaltigen Kieselsäure werden als die reaktiven und steinbildenden festen Bestandteile der Formmasse angesehen, während die Füllstoffe nicht aktiv an der St einbildung teilnehmen.
Diese festen Bestandteile der Formmassen bilden mit den Alkalien irnd dem gelösten Silikat-Anteil des Alkaliwasserglases im gehärteten Formkörper ein Alkalipolysilikat, in dem offenbar auch teilweise Si durch Al ersetzt sein kann, das als strukturbildender Bestandteil die Füllstoffe umgibt. Der durch Erwärmen gehärtete Formkörper ist frei von Hrdraewasser.
Zwar war aus der US-PS 1 587 057 bekannt, geschmolzene Kieselsäure (silica) oder Quarz von stückiger Form zu mahlen und mit Lösungen von Alkalisilikat zu einer Paste anzurühren, die beim Stehenlassen oder Erwärmen zu Formkörpern erstarrt, worauf durch anschließende zeitraubende Behandlung mit konzentrierter Chlorwasserstoffsäure aus den gebildeten Silikaten Kieselsäure in Freiheit gesetzt wird und der Uberschuß von Chlorwasserstoffsäure durch wiederum zeitraubende Behandlung mit fließendem Wasser beseitigt oder mit Ammoniumhydroxidlösung neutralisiert wird, worauf erneut getrocknet werden muß.
Die vorliegende Erfindung hebt sich hier von durch andersartige Bestandteile und die direkte Verwendbarkeit der alkalihaltimen Formkörper ohne jede Nachbehandlung ab.
Die Mengenverhältnisse sind in weiten Grenzen variierbar und nur durch die Fähigkeit beFren7t, aus der wasserhaltigen gießbaren oder preßbaren Formmasse durch Erwärmen zu einem steinartigen Formkörper zu erhärten.Im Reoelfalle sollen jedoch in den erfindungsgemaßen Formmassen 1,5 bis 7,5 Gew.-Teile, vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-Teile, sehr bebevorzugt 3,2 bis 5,5 Gew.-Teile Oxidgemisch bzw. teilweise Si02 aus amorpher wasserhaltiger Kieselsäure und 0,7 bis 2,5 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,8 bis 1,6, sehr bevorzugt 0,85 bis 1,4 Gew.-Teile K20 oder die hierzu äquivalenten Mengen 0,50 bis 1,5, vorzugsweise 0,55 bis 1,2 Gew.-Teile Na2O oder sowohl K20 als auch Na20 in entsprechenden äquivalenten Anteilen je Gewichtsteil gelöstes SiO2 aus Alkalisilikat-Lösungen enthalten sein.
Soweit neben K>O auch NavO vohanden ist, soll die Gesamtmenge der Alkalien entsprechend ihren Äquivalentmenrr>en rien für K20 benannten Gewichtsteile entsprachen.Das un-elöste SiO2 stammt aus dem amorphes SiO enthaltenden Oxidgemisch sowie gegebenenfalls aus amorpher, dispers-pulverförmiger wasserhaltiger Kieselsäure, welche beispielsweise durch Fällung erhältlich ist.
Der Anteil von K2O und/oder Na20 kann aus Alkalisilikat-Lösungen, welche gewöhnlich als Alkaliwasserglas bezeichnet werden oder ganz bzw. teilweise aus festem Kaliumhydroxid und/oder Natriushydroxid oder deren Lösungen stammen.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensweg des Herstellverfahrens kann das Alkaliwasserglas durch Auflösen der amorphen dispers-pulverförmigen wasserhaltigen Kieselsäure in oder mit Alkalihydroxid oder dessen wässrigen Lösungen ganz oder teilweise erhalten werden, wobei der ungelöste Anteil an SiO2 jedenfalls als amorphes SiO2 enthaltendes Oxidgemisch und gegebenenfalls teilweise als amorphe dispers-pulverförmige wasserhaltige Kieselsäure zuzusetzen ist. Der Wassergehalt der Formmassen, welcher bei Anwesenheit von amorpher dispers-pulverförmizer wasserhaltiger Kieselsäure aus deren Wassergehalt bzw. deren Feuchte, @dem Wassergehalt der Alkalisilikat-Lösung sowie gegebenenfalls bei Verwendung von Alkalihydroxid-Lösungen aus diesen stammt, wird empirisch bestimmt und soll nicht höher sein als die Fließfähigkeit der Formmasse bzw. die unter Druck erfolgende Verpressung von preßfähigen Formmassen erfordert, wobei auch gegebenen- falls vorhandene inerte Füllstoffe bezüglich der Fließfähig keit zu berücksichtigen sind. Im allgemeinen wird der Wassergehalt 20 bis 65 Gew.-% Wasser, bezogen auf die aktiven d.h. steinbildenden Bestandteile, d.h. ohne Berücksichtigung der Füllstoffe betragen, wobei Wassergehalte von 26 bis 58 Gew.-% bevorzugt sind. Die Untergrenze und die Obergrenze des Wassergehalts ist durch die Härtbarkeit zu steinartigen Formkörpern sowie die'Verpreßbarkeit gegeben.
Größere als notwendige Wassergehalte vermindern die Wirtscaftlichkeit und Festigkeit der Formkörper.
Das in der Formmasse und dem Formkörper enthaltene Alkali kann auf einem Gehalt an K20 oder Na20 oder beiden Alkalioxiden basieren. K20 ist als alleiniger oder überwiegender Bestandteil bevorzugt, obgleich auch der Alkaligehalt vollständig aus Na20 bestehen'kann, wobei jedoch eine längere Härtezeit und schlechtere physikalische Eigenschaften der hergestellten Formkörper auftreten können.
Als wässrige Lösungen von Alkalisilikaten sind bevorzugt die bekannten stark alkalischen wässrigen Lösungen von Alkaliwasserglas d.h. von im Schmelzfluß erstarrten glasigen wasserlöslichen Alkalisilikaten, welche durch Zusammenschmelzen von Quarzsand und Alkalicarbonaten bzw. -hydroxiden in stark wechselnden Mengen von SiO2 und Alkalioxid erhalten werden. Bei Molverhältnissen von 1,5 bis 5 Mol sir,, vorzugsweise 2 bis 4 Mol SiO2, je Mol Alkalioxid sind bei Wasserglaslösungen 28 bis 43 Gew.-%ige, bei Natronwasserglaslösungen bis 60 Gew.-%ige wässrige Lösungen üblich, wobei die wasserärmeren Lösungen bevorzugt sind.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine wässrige Lösung von Alkalisilikat auch durch Auflösen der amorphen, dispers-pulverförmigen wasserhaltigen Kieselsäure in Alkalihydroxid-Lösungen oder gegebenenfalls durch Zugabe vo festem Alkalihydroxid unter Verflüssisung beim Rühren erhalten werden. Die amorphe Kieselsäure geht häufig in exoehermer Reaktion in Lösung, so daß während der Herstellung einer solchen Alkalisilikat-Lösung erforderlichenfalls zu kühlen ist. Eine Filtration oder Riniun ist trotz der häufig erheblichen Gehalte von Verurreinigungen bei Einsat amorpher wasserhaltiger Kieselsäure für die Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich. Sc hergestellte Alkalisilikat-Lösungen weisen bei gleichem Alkali/SiO2-Verhältnis vielfach nicht gleiche Fließfähigkeit bzw. Viskosität wie handelsmäßige Alkalisilikat-Lösun gen von der Art des Wasserglases auf, vermutlich weil das SiO2 nicht als die gleiche Art oder Verteilung von Oligosilikaten vorliegt. In überraschender und vorteilhafter Weise hat die so hergestellte Alkalisilikat-Lösung trotz de Vorhandenseins von Verunreinigungen gute Eigenschaften als Bestandteil der steinbildenden Formmassen.
Das Oxidgemisch mit Gehalten von amorphem SiO2 und Aluminiumoxid hat stark wechselnde Gehalte beider Oxide, deren gemeinsamer Anteil häufig 75 bis über 90 Gew.-% des Oxidgemischs beträgt, wobei aber auch geringere Gehalte als 75 Gew.-% und höhere Gehalte sonstiger Oxide möglich sind. Das Oxidgemisch ist wasserfrei. Es besteht ausschlieRlich oder ganz überwiegend aus Gemischen von Oxiden.
Solche Oxidgemische entstehen typischerweise bei industriellen Hochtemperatur-Schmelzprozessen als Stäube und wilden zunächst eine Dampf- oder Gasphase, aus der sie beim Abkühlen als feinverteilter Staub abgeschieden werden.
Häufig entsprechen die Oxidgemische nicht der Zusammensetzung des industriellen Schmelzprodukts.
Im Röntgenogramm finden sich keine Hinweise auf kristallihes SiO2, während Al203 kristallin zumindest zum Teil als g -Al203 (Korund) und in wechselnden Anteilen als alkalihaltiges ß-Al203 vorliegt. Eisenoxide können anwesend sein, z.B. als Fe203. Erdalkalien, besonders CaO, sind gegebenenfalls in geringen Mengen anwesend. Geringe Anteile von Fluoriden, P205 oder ZrO2 können in Abhängigkeit vom äeweiligen Schmelzprodukt vorkommen.
Die Oxidgemische können 7 bis 75 Gew.-% SiO2 und 12 bis 87 Gew.-% Al203 enthalten, wobei hohe SiO2-Gehalte oder hohe Al203-Gehalte je nach Art des Schmelzprozesses, jedoch auch bei demselben Schmelzprozeß am Beginn oder Ende einer "Ofenreise" auftreten können. Geeignete Oxidgemische entstehen bei Schmelzprozessen der Herstellung verschiedener Korund-Typen, des Mullits gegebenenfalls auch bei der Herstellung von elementarem Silicium, Ferrosilicium oder -bei -der Metallverhi*tung.
Kennzeichnend für die Verwendbarkeit der Oxidgemische gemäß der Erfindung ist die Unlöslichkeit in Alkalihydroxid-Lösungen bei Herstellung der Formmasse und die Reaktionsfähig keit mit wässriger Alkalisilikat-Lösung in wasserhaltigen Formmassen als steinbildender Bestandteil der Formkörper -bei den Temperaturen der Härtung.
Die amorphe dispers-pulverförmige wasserhaltige Kieselsäure liegt als lagerfähiges und rieselfähiges Pulver, filterfeucht oder als breiiges Gel vor.
Der Wassergehalt kann 20 bis 60 Gew.-% oder gegebenenfalls mehr betragen, wobei die Trockensubstanz zu 85 bis 100 Gew.-% analytisch als SiO2 bestimmt wird, neben insbesondere kleineren Anteilen von Aluminiumoxid, Eisenoxid, Metallfluoriden, ggf. Ammoniumfluorid sowie Glühverlust.
Solche amorphen dispers-pulverföraigen wasserhaltigen Kieselsäuren werden im allgemeinen durch Fällung aus wässrigen Lösungen erhalten, beispielsweise bei der Gewinnung und Reinigung mineralischer Ausgangsstoffe der Aluminiumindustrie beispielsweise bei der Umsetzung von H2SiF6 zu Alkalifluoriden oder Kryolith oder auch aus anderweitig erhaltenen wässrigen Silikatlösungen. Bei diesen in zahlreichen industriellen Prozessen abzutrennenden amorphen wasserhaltigen Kieselsäuren kommt es fbr den hier beschriebenen Verwendungszweck nur darauf an, daß wasserhaltige Kieselsäuren H.h. hydratisierte nichtoxidische Kieselsäuren in amorpher; feinverteilter und in beschriebener Weise reaktionsfähiger Form vorliefflen.
Füllstoffe können in Mengen bis zu 1000 g, vorzugsweise bis 400 g, je 100 q der steinbildenden Komponenten in der Formmasse enthalten sein. In sehr vorteilhafter Weise sind erfindungsgemäß sehr vielfältige Füllstoffe, vorzugsweise anorganische Stoffe in gemahlener oder verteilter Form möglich, beispielsweise Gesteinsmehle, Basalte, Tone, Feldspäte, Glimmermehl, Glasmehl, Quarzsand oder Quarzmehl, Bauxitmehl, Tonerdehydrat Abfälle der Tonerze-. Bauxit-- ; - @@@@@@@@@@@@@@@@ n oaer soruntlnoustrie, Aschen, Schlacken,Mowie zahlreiche weitere inerte und nicht wasserlösliche mineralische sowie gegebenenfalls organische Materialien. Die Füllstoffe bild mit den reaktionsfähigen steinbildenden Anteilen der Masse einen guten Verbund, sind aber im eigentlichen Sinne keine Reaktionspartner.
Überraschenderweise benötigen die Formmassen gemäß der Erfindung nach der Herstellung keine Reifezeit.
Durch Fehlen der Reifezeit ist unmittelbar nach der Herstellung der Formmasse und der Formgebung die Härtung zu Formkörpern durch Erwärmen möglich.
Die Formmassen sind bei genügendbnWassergehalten fließfähig und gießbar oder bei geringeren Wassergehalten unter Anwendung von Preßdruck formbar.
Bei fließfähigen Formmassen kann eine Anhärtung durch Erwärmen in der Form, bis eine genügende "Grünfestigkeit" erreicht ist, die das Entformen gestattet, erfolgen. Die Formmassen der Erfindung erlauben somit in vorteilhafter Weise eine Kostenersparnis durch frühzeitige Entformbarkeit, wobei sich eine Aushärtung in der Wärme bis zum Erreichen der jeweils besten physikalischen Eigenschaften anschließen kann. Die Aushärtung fließfähiger Formmassen in der Form ist ebenfalls möglich. Bei aus Preßmassen unte Druck hergestellten Preßkörpern kann stets die Härtung in wirtschaftlicher Weise nach der Entformung erfolgen.
Die Temperatur der Rärtungsvorgänge und die Härtungszeiten sind erheblich von der Zusammensetzung der Formmasse und gegebenenfalls von Art und Menge der Füllstoffe abhängig.
Die Härtungstemperaturen liegen jedoch höchstens bei 200 0C und ermöglichen damit den Vorteil der Energieersparnis gegenüber zahlreichen traditionellen Erzeugnissen z.B. der Baukeramik.
Die Temperaturen der Härtung liegen allgemein bei 50 bis 200 °C. Soweit die Anhärtung in der Form erfolgt, sind Temperaturen von 50 bis 150 °C, vorzugsweise 60 bis 90 0C erforderlich. Nach der Entformung kann cich ge,ebenenfalls eine weitere Härtung bei 80 bis 2 °C anschließen. übliche Härtungszeiten liegen zwischen 0,1 md 5 Stunden.
Der erforderliche Preßdruck liest bei der Verpreßunz äe nach Konsistenz der Formmassen im Bereich von 10 bis 50C bar.
Bei der Härtung erfolgt im Regelfalle kein Wasserverlust.
Die Trocknung erfolgt ohne Hilfe technischer Maßnahmen von selbst bei der Lagerung an Luft.
Eine Einfärbung ist möglich und unterliegt wegen der geringen Temperatur bei der Härtung keinen Einschränkungen.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen nach dem Patentanspruch 3 sowie das Verfahren zur Herstellung von Forakörpern aus den erfindungsgemäßen Formmassen gemäß den Anspruch 5 und gegebenenfalls gemäß Anspruch 6.
Die Herstellung der Formmassen erfolgt durch Einrühren der festen Bestandteile in die flüssigen Bestandteile, wobei für gute Durchmischung mit Hilfe eines Rührers gegebenenfalls durch Kneten Sorge zu tragen ist. Erforderlichenfalle werden die festen Bestandteile in Pulverform in Portionen oder über längere Zeit zugegeben und homogen verteilt. Die Komponenten können in beliebiger Reihenfolge miteinander vermischt werden.
Die Formkörper erreichen durch die Härtung Biegebruchfestigkeiten im Bereich von 250 bis 350 kg/cm2 oder gegebenenfalls mehr, d.h. Werte wie bisher nur durch die aufwendigen Prozesse bei der Herstellung keramischer Platten oder Klinker bzw. bei Schieferplatten erhältlich.
Die Druckfestigkeit der Formkörper ist hoch Die Formkörper ermöglichen eine sehr gute Formtreue und geben jede Einzelheit der Form genau wieder, so daß auch sehr dünne Formkörper, vorgegebene Oberflächenstrukturen, Aussparungen und Hinterschneidungen maßgenau wiedergegeben werden.
Die Neigung zur Rißbildung und Formschwindurig ist sehr gering, so daß besonders auch Formkörper von großen Dimensionen und großflächige flache Formkörper herstellbar sind.
Die Formkörper sind bohrbar und ermöglichen, soweit gewollt, eine nachträgliche Bearbeitung der Oberfläche durch z.B. Schleifen, Fräsen oder Polieren.
Diese Eigenschaften ermöglichen die Verwendung der Formkörper für zahlreiche technische Verwendungszwecke die bisher hocherhitzten z.B. keramischen Formkörpern vorbehalten sind. Eine weitere Verwendung ist als hochwertige Formkörper im Bereich des Rochbaus vorgesehen, beispielsweise als Platten für die Verkleidung und/oder den Aufbau von Wänden oder für die Deckung von Dächern, z.B. in der Art von Schieferplatten, Klinkern, Bekleidungen o.ä., wobei im Gegensatz zu bekannten Materialien besonders durch die hohe Biegebruchfestigkeit auch dünne Formkörper von größeren Abmessungen als bisher verwendbar sind, beispielsweise Verkleidungselemente von der Größe mehrerer Schieferplatten, Klinkern od. dgl.
In den Beispielen ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen gezeigt und anhand dieser noch näher erläutert.
Beispiele: In den folgenden Beispielen wurden für Gießmassen und Preßmassen die folgenden Ausgangsstoffe verwendet: Kaliumsilikatlösung I (Kaliwasserglas): 26,6 Gew.-% SiO2 14,5 Gew.-% K20 und 58,9 Gew.-% H20 Kaliumsilikatlösung II (Kaliwasserglas): 25,0 Gew.-% SiO2 13,6 Gew.-% K20 und 61,4 Gew.-% H20 Natriumsilikatlösung (Natronwasserglas): 29,2 Gew.-% SiO2 8,8 Gew.-% Na2O und 62,0 Gew.-% H20 wasserhaltige disperse Kieselsäuren: I II SiO2 Gew.-% 40,5 45,0 H20 " 54,1 50,1 NH3 " 4,0 4,2 F " 1,0 0,6 ,andere " 0,4 0,1 Amorphes SiO2 enthaltende Oxidgemische: III IV V VI VII VIII IX SiO2 Gew.-°% 24,5 22,9 22,6 32,9 9,4 71,8 7,4 Al2O3 II 64,2 68,0 59,2 60,4 78,1 14,2 85,7 Fe203 " 3,3 5,0 3,2 0,2 2,6 3,8 0,3 Na20 1,5 2,5 3,9 2,6 4,3 1,8 3,3 K20 II 0,6 0,3 0,5 0,1 0,7 1,2 0,6 Gliihverlust " 2,4 1,1 3,2 2,9 1,3 2,7 2,1 Rest " 3,5 0,2 7,4 0,9 3,6 4,5 0,6 Beispiele 1 bis 8 (Gießmassen) Aus den folgenden Komponenten wurden gießfähige Formmassen herestellt, indem das KOH im Alkaliwasserglas unter Rühren gelöst wurde, die Mischung auf Raumtemperatur abgekühlt wurde und mit einer trockenen Vormischung aus dem Oxidgemisch, den Füllstoffen und gegebenenfalls wasserhaltiger amorpher Kieselsäure intensiv mit einem Vibrationsrührer vermischt wurden. Die erhaltene thixotrope Formmasse bilde unter Vibration eine gießfähige Masse, die unter Vibration in Formen gefüllt wurde.
Die mit der Gießmasse gefüllten Formen wurden bei 80 0C 2 Stunden in feuchter Atmosphäre gehärtet. Danach wurde entformt und an der Luft getrocknet.
Die Biegebruchfestigkeit (DIN 51030) wurde nach Härtung und dreitägiger Trocknung an der LuSt gemessen.
Die Formkörper waren rißfrei, wiesen keine Schwindung auf und zeigten eine genaue Abbildung auch kleiner Einzelheiten der verwendeten Formen.
Beispiel 9 Herstellung von Kaliwasserglas Aus 567 g KOH (89, Gew.-% g), 346 g Wasser und 920 g eine amorphen dispers-pulverförmigen wasserhaltigen Kieselsäure der genannten Zusammensetzung II wird durch Lösen der KOH in der angeführten Menge Wasser unter Selbsterwärmen und Zugabe der genannten Menge der Kieselsäure in Portionen in einer Stunde unter Rühren und Erwärmen auf 110 0C die Kieselsäure zu 1,8 kg Kaliumsilikat-Lösung der Zusammensetzung 23,7Gew.-% K2O, 23,2 Gew.-% SiO2 und 52,8 Gew.-% H2O gelöst.
Es entsteht eine was bräunliche, leicht getrübte Lösungen Das so hergestellte Kaliwasserglas wird anstelle von handelsmäßigem Kaliwasserglas der Beispiele 1 bis 8 eingesetzt: Beispiele 1 2 3 4 5 6 7 8 Kaliumsilikatlösung I Gew.-Teile 50 - 50 50 50 - 50 50 Kaliumsilikatlösung II " - 55 - - - - - -Natriumsilikatlösung " - - - - - 50 - -KOH-Lösung 50 Gew.-% in H2O " 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 - 12,5 21 NaOH-Lösung 50 Gew.-% in H2O " - - - - - 10 - -SiO2-Oxidgemisch III " - - 70 - - - 70 -" " IV " 70 60 - - - 35 - -" " V " - - - - 90 - - -" " VI " - - - - - - - 60 " " VII " - - - 50 - - - -Quarzsand, Korngr. # 0,2 mm " 134 - 99 160 140 183 138 Quarzmehl, " # <40 µm " 40 - 30 48 31 55 - 41 Kaolin, trocken, gemahlen " - 72 - - - - - -Ton, trocken, gemahlen - - 40 - 25 - 25 -Basaltsand,Korngr. # 0,09-0,6 mm " - - - - - - 146 -Basaltmehl," #<0,09 mm " - - - - - - 44 -Biegebruchfestigkeit (kg/cm2) 270 220 230 180 230 200 110 150 Beispiele 10 11 12 13 14 15 16 17 Kaliumsilikatlösung Beisp. 9 Gew.-Teile 50 50 50 50 50 50 50 50 KOH-Lösung 50 Gew.-% in H2O " - - - - - 8 - 2 SiO2-Oxidgemisch III " 50 50 - - - - 40 -" " IV " - - 45 - - - - -" " VI " - - - - - - - 55 " " VII " - - - 50 - - - -" " VIII " - - - - 50 - - -" " VIII " - - - - - 40 - -" " IX " - - - - - 40 - -wasserhaltige, disperse Kieselsäure I " - - - - - - 10 -Quarzsand, Korngr. # 0,2 mm " - - 69 81 76 139 92 44 Quarzmehl, Korngr. #<40 µm " - - 20 25 23 41 28 13 Kaolin, trocken, gemahlen " - 29 - - - - - -Basaltmehl, Korngr. #<0,09 mm " 54,5 - - - - - - -Biegebruchfestigkeit (kg/cm2) 230 200 240 180 290 260 350 330 Beispiele 18 bis 21 (Preßmassen) Die Herstellung der Preßmasse erfolgte entsprechend den Angaben in den Beispielen 1 bis 8, wobei doch ein feuchtes Pulver entsteht, das nicht durch Vibration gießfähig wird. Das Pulver wird in Formen gefüllt und unter 240 bar Druck zu 10 mm dicken Platten verpreßt. Die so gepreßten Platten werden ohne Härtung entformt und bei 80 0C 2 Stunden gehärtet. Die Formkörper sind rißfrei und formtreu und können gebohrt und mittels einer Trennscheibe ohne Splittern der Ränder geschnitten werden.
Beispiel @ 18 19 20 21 Kaliumsilikatlösung I Gew.-Teile - 50 - - -Kaliumsilikatlösung " - 50 50 50 Beispiel 9 KOH-Lösung 50 % in HpO II 10 4 - -SiO2-Oxidgemisch IV " 60 60 0 60 Quarzsand, Korngr.# 0,2mm " 308 - - -Quarzmehl, Korngr.#<40 µm " 92 - - 145 Kaolin, trocken, gemahlen " - 128 - -Ton, trocken, gemahlen " - - 110 -Biegebruchfestigkeit (kg/cm2) 150 130 160 180

Claims

Patentansprüche: 1. Wasserhaltige härtbare Formmassen aus anoranischen Bestandteilen in fließfähier oder pressbarer Verteilung mit gegebenenfalls enthaltenen Anteilen von Füllstoffen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Formmasse 1,3 bis 10 Gew.-Teile Oxidgemisch mit Gehalten von amorphem SiO2 und Aluminiumoxid 0,7 bis 2,5 Gew.-Teile E20 bzw. 0,55 bis 1,5 Gew.-Teile Na2O je Gew.-Teile gelöstes Si02, Wassergehalte bis zum Erreichen der Fließfähigkeit bzw.

Preßbarkeit und gegebenenfalls Füllstoffgehalte bis zur Grenze der Fließfähigkeit enthalten wobei das Oxidgemisch gegebenenfalls teilweise durch ungelöstes SiO2 aus einer amorphen dispers-pulverförmigen wasserhaltigen Kieselsäure ersetzt ist, K20 bzw. NaO2 aus Alkalihydroxid, dessen wässriger Lösung und/oder einer wässrigen Lösung von Alkalisilikaten und gelöstes SiO2 aus einer wässrigen Lösung von Alkalisilikaten stammt.
2. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung von wässriger Lösung von Alkalisilikaten diese ganz oder teilweise durch Auflösen von amorpher dispers-pulverförmiger wasserhaltiger Kieselsäure in Alkalihydroxiden oder deren wässrigen Lösungen hergestellt werden.
3. Verfahren zur Herstellung von Formmassen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine fließfähige oder pressbare Masse mit Gehalten von 1,3 bis lOGew.-Teilen Oxidgemisch mit Gehalten von amorphen Si02 und Aluminiumoxid oder gegebenenfalls zum Teil SiO2 aus wasserhaltiger amorpher Kieselsäure und 0,7 bis 2,5 Gew.-Teilen K20 bzw. 0,55 bis 1,5 Gew.- Teilen Na20 je 1 Gew.-Teil gelöstes SiO2, sowie gegebenenfalls Füllstoffen, durch a) Einmischung eines Siliciumdioxid und Aluminiumoxid enthaltenden Oxidgemischs und gegehenenfalls teilweise von amorpher wasserhaltiger Kieselsäure in wässrige Alkalisilikat-Lösung, die gegebenenfalls mit festem oder gelöstem Alkalihydroxid versehen wird oder b) Auflösen von amorpher wasserhaltiger Kieselsäure in - wässriger Alkalihydroxid-Lösung zu wässriger Alkalisilikat-Lösung und Zugabe des Oxidgemischs und gegebenenfalls weiterer Mengen von ungelöstem SiO2 aus amorpher wasserhaltiger Kieselsäure oder c) Vermischen von amorpher wasserhaltiger Kieselsäure mit Alkalihydroxid oder dessen wässriger Lösung und Reaktion des zu lösenden Anteils der Kieselsäure zu Alkalisilikat-Lösung und Zugabe des Oxidgemischs hergestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Auflösen von amorpher wasserhaltiger Kieselsäure in Alkalihydroxid oder dessen Lösungen eineAlkalisilikat Lösung vor der Zufügung der weiteren Komponenten der Formmasse hergestellt wird.
5. Formkörper, hergestellt durch Gießen oder Pressen in Formen aus Formmassen entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 4 und Härten bei 50 bis 200 °C.
6. Formkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anhärtung bei 50 bis 150 °C, nach Erreichen der erforderlichen Festigkeit eine Ausformung und darauf eine Aushärtung bei 80 bis 200 oC erfolgt.