DE3314797A1 - Ansatz zur herstellung von niederschmelzender schaumkeramik sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

• Ansatz zur Herstellung von niederschmelzender
• Schaumkeramik sowie Verfahren zu deren Rerstellung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ansatz zur Herstellung von niederschmelzender Schaumkeramik, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus gemahlenem Glas, aus zerkleinertem Erguss-Gestein, aus Treibmittel, sowie aus Flußmittel besteht.
• Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer niederschmelzenden Schaumkeramik aus den vorgenannten Ansatzinhaltsstoffen.
• Der erfindungsgemäße Ansatz besteht vorzugsweise aus gemahlenem Abfallglas, das mit fein zerkleinerten Erguss-Gesteinen wie z.B. mit Basalt-, Andesit- oder Diabas-Stäuben versetzt ist, wobei dieser Ansatz ferner ein Treibmittel, beispielsweise Siliciumcarbid oder Ruß sowie ein Flußmittel, wie z.B. Borax oder Borsäure enthält.
• Die Gesteinskomponente trägt einerseits zur Verbesserung der mechanischen Produkteigenschaften und andererseits zur Senkung des Massepreises bei.
• Ein beispielhafter Ansatz gemäß vorliegender Erfindung besteht aus 300 kg Glasmehl, 60 kg Basalt (Körnung o,o1 bis o,o9 mm), 3,6 kg Siliciumcarbid (Körnung o,o1 bis o,oo3 mm) und 1o kg Borax.
• Die Aufbereitung des Ansatzes erfordert normalerweise nur einen Arbeitsgang, wenn die Versatzkomponenten in trockenem Zustand vorliegen, d.h. einen Feuchtigkeitsgehalt von höchstens 1 bis 2 ffi aufweisen und die angegebenen Körnungen besitzen.
• Dieser Arbeitsgang besteht in einem homogenen Mischen der trockenen Versatzkomponenten.
• Es hat sich gezeigt, daß die sogenannten Chargen-Mischer fur diese Mischoperation besonders geeignet sind.
• Zum Zwecke der Herstellung von Formkörpern wird eine abgewogene Menge an Pulvermasse in Form offener oder geschlossener Bauweise gefüllt und die Pulverschüttung anschließend plaziert Der Füllungsgrad der Formen beträgt normalerweise zwischen 15 und 25 %, die Schüttdichte liegt etwa bei 1,o g/cm3.
• Die Formen bestehen aus einem hitzebeständigen bzw. feuerfesten Material, da die Pulvermassen in den Formen bei hohen Temperaturen geschäumt wird.
• Als Formenmaterial kommen hitzebeständige Stähle oder keramische Werkstoffe auf der Basis von Chamotte-Masse in Frage.
• Bei großflächigen.. Formen weist der Formenboden Entlüftungsbohrungen (Lochabstand 9 bis lo cm, Bohrungsdurchmeser ca. 2 mm) auf, damit sich zwischen Formenboden und schäumender Nasse kein Gasdruck aufbaut.
• Die Entlüftungsbohrungen werden vorzugsweise mit einem mikroporösen Papier abgedeckt, um ein Zuschäumen der Bohrungslöcher zu vermeiden.
• Die Formen werden ferner vorzugsweise mit einem Trennmittel ausgestrichen, um ein Anbacken der Pulvermasse auszuschließen.
• Im folgenden wird die Zusammensetzung eines solchen Trennmittels angegeben, sie lautet: 35-45 kg kalzinierte Tonerde, körnung o,ol - o,1o mm 0,63 kg Tylose 20 ooo 63 kg Wasser 150 cm3 Schwegozid.
• Bei der Verwendung vqn Formen aus hitzebeständigem Stahl ist ein müheloses Entformen der geschäumten Körper am besten dann durchzuführen, solange die Formen noch sehr heiß sind, d,h.
• zu einem Zeitpunkt, an dem die Formen noch keine wesentliche Kontraktion erfahren haben.
• Bei keramischen Formen kann man dagegen auch im erkalteten Zustand entformen.
• Das Aufschmelzen und Schäumen der Pulvermasse in den Formen erfolgt bei Temperaturen von 730 bis 8000C, Nach einer Aufheizzeit von 1 bis 1,5 Stunden beträgt die Haltezeit bei diesen Temperaturen 2 bis 2,5 Stunden für Schaumkörper die etwa die Abmessung 60 cm x 45 cm x 1o cm besitzen.
• Nach Beendigung des Schäumungsvorganges werden nach einer bevorzugten Ausführungsform die ge- schäumten Körper innerhalb kurzer Zeit, d.h.
• beispielsweise innerhalb von 5 bis io Minuten unter -ihren Erweichungspunkt bis auf 500 bis 5500c abgekülilt, um ein Zusammenfallen der kugelförmigen Zellen zu verhindern.
• Die Abkühlung der 500 bis 5500C heißen Schaumkeramikblöcke auf Raumtemperatur erfolgt zur Erzielung eines riss- und eigenspannungsfreien Produktes sehr langsam, d.h. innerhalb von etwa 1o bis 15 Stunden.
• Die Materialstruktur und die physikalischen Eigenschaften der niederschmelzenden Schaumkeramik, die aus dem erfindungsgemäßen Ansatz bzw. bei Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erhalten wird, nämlich Eigenschaften wie Wasseraufnahme, Dichte, Wärmeleitzahl, Wärmeausdehnungskoeffizient, thermische Schockbeständigkeit und Festigkeit kann der Fachmann aufgrund seines Fachwissens je nach Temperaturführung variieren bzw. bestimmen.
• Ein erfindungsgemäß hergestelltes niederschmelzendes Schaumkeramikprodukt besitzt beispielsweise folgende Eigenschaften: Farbe: grünlichfgrau Materialstruktur: weitestgellend geschlossenzellig Mittlerer Porendurchmesser: 1 - 2 mm Dichte: o,22 - oi28 g/cm3 Wärmeauadehnungskoeffizient: 40 - 9o x 10 7 1/°C bei 100°C.
• Das Wesen vorliegender Erfindung wird ferner im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen weiterhin erläutert: Beispiel 1: 3000 g Abfallgas (Körnung o,o1 bis o,oq mm) werden mit 600 g Erguss-Gestein (Körnung o,ol bis o,o9 mm) und 36 g Siliciumcarbid einer Körnung o,o1 bis o,oo3 mm vermischt und sodann die Pulvermischung in Formen auf 700 bis 9oo°C erhitzt, 1 bis 2 Stunden bei diesen Temperaturen gehalten und anschließend wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. Dabei entsteht ein weitestgehend offenzellig geschäumter Formkörper mit sehr einheitlicher Porengröße und hoher Festigkeit. Der Formkörper ist um so grobporiger und damit um so leichter, je höher die Halte- bzw. Schäumungstemperatur ist.
• Bei Einhaltung des oben genannten Temperaturbereichs von 700 bis 900°C erhält man geschäumte Formkörper mit Dichten von o,15 bis 0,30 g/cm³ bei einer mittleren Porengröße von 5 bis 1 mm.
• Beispiel 2: Es werden die gleichen Mengen an gleichen Komponenten wie in Beispiel 1 beschrieben eingesetzt, wobei diesmal noch ein Zusatz von loo g Borax (Dekahydrat) hinzugefügt wird. Die Aufheiz- Brenn- und Abkühlbedingungen sind die gleichen wie in Beispiel 1 beschrieben.
• Man erhält gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein weitestgehend geschlossenzelliges Material.
• Die chemische Zusammensetzung der solchermaßen hergestellten niederschmelzenden Schaumkeramik ist im folgenden angegeben.
• 60 - 70 Gew,-% SiO2 10 - 15 Gew.- Na2O 5 - 15 Gew.-% OaO o,5- 3 Gew.- K20 1 - 4 Gew.-% MgO 2 - 6 Gew.-% Al2O3 o - 3 Gew.-% B2O 0,5-2,5 Gew.-% Treibmittel (Siliciumcarbid oder Ruß).

Claims (4)

1. P a t e n t a n ff p c h e t Ansatz zur Herstellung von niederschmelzender Schaumkeramik, dadurch gekennzeichnet, daß'sie aus gemahlenem Glas, aus fein zerkleinertem Erguss-Gestein, Treibmittel und Flußmittel besteht.
2. 2. Ansatz zur Herstellung von niederschmelzender Schaumkeramik. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus gemahlenem Abfall glas, Basaltstaub und/oder Andesitstaub und/oder Diabasstaub, ferner Siliciumcarbid und/oder Ruß als Treibmittel sowie aus Borax und/oder Borsäure als Flußmittel besteht.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von niederschmelzender Schaumkeramik, dadurch gekennzeichnet, daß man die Inhaltsstoffe der Ansätze gemaß Anspruch 1 oder Anspruch 2 innig vermischt, in Formen eingibt, bei Temperaturen von 700 bis 900°C schäumt, sodann die eingeschäumten Körper innerhalb kurzer Zeit unter ihren Erweichungspunkt abkühlt und schließlich langsam auf normale Temperatur bringt
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aufschmelzen und Schäumen der Pulvermasse in Formen bei Temperaturen von 700 bis 9oo°C durchfuhrt, die Aufheizung innerhalb von 1 bis 2 Stunden bewirkt und eine Halte zeit bei den vorgenannten Temperaturen von 2 bis 2,5 Stunden einhält, nach Beendigung des Schäumungsvorganges die geschäumten Körper innerhalb von etwa 5 bis lo Minuten unter ihren Erweichungspunkt bis auf einen Temperaturbereich von 500 bis 550°C abkühlt und schließlich die sich anschließende Abkühlung der 500 bis 550°C heißen Schaumkeramikblöcke auf Raumtemperatur innerhalb einer langen Periode von etwa 1o bis 15 Stunden abschließt.