DE3610400C2

DE3610400C2 -

Info

Publication number: DE3610400C2
Application number: DE3610400A
Authority: DE
Inventors: Shyuji Ohmiya Saitama Jp Satoh; Tadaoki Urawa Saitama Jp Ogasawara
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1989-02-09
Also published as: US4758538A; KR860007178A; KR900003320B1; DE3610400A1; IT8619914A0; IT1188637B; CA1243049A; CN86102146A; IT8619914A1

Description

Die Erfindung betrifft einen rißfreien, bei 900 bis 1100°C hitzeverschäumten keramischen Körper gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Es ist bekannt, daß geschäumte keramische Körper Eigenschaften wie z. B. Leichtheit, ausgezeichnete Wärmedämmung und hohe Haltbarkeit haben, die die keramischen Körper für eine Anwendung als Baumaterial geeignet machen. Es ist jedoch noch kein Verfahren entwickelt worden, das eine großtechnische Herstellung von für den Gebrauch geeigneten geschäumten keramischen Körpern ermöglicht.

Die geschäumten keramischen Körper müssen bestimmte Bedingungen erfüllen, damit sie als feuerhemmende oder feuerfeste Baumaterialien brauchbar sind. Erstens müssen sie bei den Feuerverhütungs- und Feuerbeständigkeitsversuchen, die in JIS A1 302-1975 und JIS A1 304-1975 festgelegt sind, Temperaturen von 800°C und vorzugsweise von 900°C standhalten. Zweitens müssen sie für praktische Zwecke in Form von großen Platten hergestellt werden können. Wünschenswerterweise wird eine solche große Platte aus keramischem Schaumstoff durch Hitzeverschäumung auf einer Platte oder auf einem Drahtgitter oder in einer Form aus einem hitzebeständigen metallischen Material wie z. B. nichtrostendem Stahl hergestellt. Im Hinblick auf die begrenzte Hitzebeständigkeit des metallischen Materials sollte die Hitzeverschäumungstemperatur nicht mehr als 1100°C und vorzugsweise nicht mehr als 1000°C betragen. Drittens sollten die geschäumten keramischen Körper für die großtechnische Arbeitsweise kontinuierlich herstellbar sein. Um dies zu erreichen, ist es erwünscht, daß durch einen Temperaturunterschied zwischen dem Oberflächenbereich und dem inneren Bereich der hitzegeschäumten Platte auch in dem Fall, daß sie schnell gekühlt wird, keine Risse verursacht werden.

Bei einem geschäumten anorganischen Körper mit einer Mehrschichtenstruktur, der aus vulkanischem Glas unter Verwendung verschiedener Mengen eines Blähmittels hergestellt wird (JA-OS 22 010/1977) und bei einem anorganischen Material, das aus einer Mischung einer Schlacke und einer kieselsäurehaltigen Substanz besteht (JA-OS 65 716/1979), sind beispielsweise Hitzeverschäumungstemperaturen von 1100 bis 1300°C, die außerhalb des Bereichs liegen, der vorstehend in bezug auf die zweite Bedingung erwähnt wurde, erforderlich.

Ein anorganisches Material, das aus einer Mischung von "Shirasu" (ein Eruptionsgestein, das in der Präfektur Kagoshima [Japan] vorkommt, Zusammensetzung siehe Vergleichsbeispiel 2), einer Schlacke und Wasserglas besteht (JA-OS 35 730/1978), enthält eine große Menge Wasserglas, so daß seine Hitzeverschäumungstemperatur auf etwa 1000°C herabgesetzt werden kann. Weil jedoch bis in die Nähe der Oberfläche des Materials Natrium austritt bzw. ausschwitzt, werden die Schaumzellen im Oberflächenbereich groß, während die Schaumzellen im Inneren klein sind. Es ist infolgedessen unmöglich, ein gleichmäßig geschäumtes Produkt zu erhalten.

Aus der DE-OS 33 14 797 ist ein Ansatz zur Herstellung von niederschmelzender Schaumkeramik bekannt, die aus gemahlenem Glas, aus fein zerkleinertem Eruptivgestein, Treibmittel und Flußmittel besteht. Als Eruptivgestein ist Basalt und Andesit sowie Diabas erwähnt. Die niederschmelzende Schaumkeramik besteht aus 60 bis 70 Gew.-% SiO₂, 10 bis 15 Gew.-% Na₂O, 15 bis 50 Gew.-% CaO, 0,5 bis 3 Gew.-% K₂O, 1 bis 4 Gew.-% MgO, 2 bis 6 Gew.-% Al₂O₃, 0 bis 3 Gew.-% B₂O und 0,5 bis 2,5 Gew.-% Treibmittel. Die Schaumkeramik wird dadurch erhalten, daß man den vorstehend erwähnten Ansatz bei Temperaturen von 700 bis 900°C schäumt, sodann den eingeschäumten Körper innerhalb kurzer Zeit unter ihren Erweichungspunkt abkühlt und schließlich langsam auf normale Temperatur bringt. Hierzu wird nach Beendigung des Schäumungsvorgangs der verschäumte Körper innerhalb von etwa 5 bis 10 Minuten unter ihren Erweichungspunkt bis auf einen Temperaturbereich von 500 bis 550°C abgekühlt, und die sich anschließende Abkühlung der 500 bis 550°C heißen Schaumkeramikblöcke auf Raumtemperatur erfolgt innerhalb einer langen Periode von etwa 10 bis 15 h. Dieser spezielle Abkühlungsvorgang soll ein Zusammenfallen der kugelförmigen Zellen verhindern und ein riß- und eigenspannungsfreies Produkt liefern.

Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines geschäumten keramischen Körpers und eines Verfahrens zu seiner Herstellung, der eine hohe Feuerbeständigkeit und gleichmäßig ausgebildete Zellen mit kleiner Zellgröße aufweist, und der auch bei relativ rascher Abkühlung nach der Hitzeverschäumung keine Rißbildung zeigt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie mit dem Verfahren der Ansprüche 2, 12 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 3 bis 11 genannt.

Da die Hitzeverschäumungstemperatur 900 bis 1100°C beträgt, ist der erfindungsgemäße geschäumte keramische Körper für die Anwendung als feuerverhütender Werkstoff oder als feuerfester Werkstoff geeignet, und eine große geschäumte Platte kann sehr leicht hergestellt werden. Des weiteren treten auch während einer raschen Abkühlung nach dem Hitzeverschäumen keine Risse auf, die auf den Temperaturunterschied zwischen dem Oberflächenbereich und dem inneren Bereich zurückzuführen sind, weil der Wärmeausdehnungskoeffizient des als Reaktionsprodukt erhaltenen keramischen Werkstoffs erfindungsgemäß auf ein Mindestmaß verringert werden kann. Die Erfindung ermöglicht eine großtechnische Fertigung, ohne daß ein Hochleistungs-Warmhalteofen angewandt wird. Ferner werden die Erhitzungs- und Abkühlungszeiten verkürzt und die Energiekosten vermindert. Die Produktionsleistung steigt an, und die Fertigungskosten werden herabgesetzt. Da der geschäumte keramische Körper eine kleine gleichmäßige Zellengröße hat, zeigt er auch hohe mechanische Festigkeit.

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert.

In dem im Rahmen der Erfindung verwendeten keramischen Werkstoff beträgt die SiO₂-Menge 64 bis 75 Masse-%. Wenn diese Menge 75 Masse-% überschreitet, überschreitet die erforderliche Verschäumungstemperatur 1100°C, und die Herstellung einer großen Platte, die durch die Erfindung angestrebt wird, wird schwierig. Wenn diese Menge weniger als 64 Masse-% beträgt, wird der Wärmeausdehnungskoeffizient des keramischen Werkstoffs hoch, und während der Abkühlung des hitzegeschäumten Produkts tritt wegen des Temperaturunterschieds zwischen dem Oberflächenbereich und dem Inneren des Produkts eine Bildung von Rissen auf.

Die Al₂O₃-Menge in dem keramischen Werkstoff beträgt 7 bis 14 Masse-%. Wenn diese Menge 14 Masse-% überschreitet, nimmt der SiO₂-Gehalt dementsprechend ab, und die vorstehend erwähnte Schwierigkeit tritt auf. Wenn diese Menge weniger als 7 Masse-% beträgt, muß der Gehalt des Alkalimetalloxids erhöht werden, wodurch leicht eine Rißbildung während der Abkühlung hervorgerufen wird.

Die CaO-Menge beträgt 2 bis 7 Masse-%. Wenn diese Menge 7 Masse-% überschreitet, wird die Hitzeverschäumungstemperatur hoch, und der erhaltene geschäumte keramische Körper hat eine harte und spröde Oberfläche. Wenn diese Menge weniger als 2 Masse-% beträgt, wird die Hitzeverschäumungstemperatur hoch, und ein geschäumter keramischer Körper mit guter Qualität kann nicht erhalten werden.

Die Menge des Alkalimetalloxids in dem keramischen Werkstoff beträgt 10 bis 13 Masse-%. Wenn diese Menge 13 Masse-% überschreitet, besteht die Neigung, daß während der Abkühlung des geschäumten keramischen Körpers eine Rißbildung auftritt. Wenn diese Menge weniger als 10 Masse-% beträgt, wird die Verschäumungstemperatur unerwünscht hoch.

Die in Masse-% angegebenen Mengen von Al₂O₃, SiO₂ und CaO sind Werte, die erhalten wurden, indem Aluminium, Silicium und Calcium in dem geschäumten keramischen Körper durch das Verfahren gemäß JIS R2 212-1955 analysiert wurden.

Der im Rahmen der Erfindung verwendete keramische Werkstoff kann ferner weniger als 10 Masse-% Zusatzstoff enthalten, z. B. Verbindungen von Mg, Fe, Ti und Mn, bei denen es sich um Verbindungen handelt, die in Eruptivgesteinen, Silicasand, Glas und der Alkalimetalloxidverbindung enthalten sind. Als Zusatzstoffe kommen auch Oxide von Bor und Phosphor sowie Talk und Ton in Betracht.

Entsprechend einer ersten Verfahrensvariante zur Herstellung des erfindungsgemäßen geschäumten keramischen Körpers werden 100 Masseteile einer pulverförmigen Mischung, die aus 75 bis 90 Masse-% des Eruptivgesteins, 5 bis 15 Masse-% einer Alkalimetalloxidverbindung und 2 bis 10 Masse-% einer CaO-Verbindung besteht, gleichmäßig mit 0,1 bis 1 Masseteil eines Treibmittels vermischt, und die Mischung wird auf eine Temperatur von 800 bis 1100°C erhitzt und innerhalb von ca. 2 h auf 200°C abgekühlt. Bei diesem Verfahren sollte der SiO₂-Gehalt des Eruptivgesteins mindestens 65 Masse-% betragen. Wenn dieser Gehalt weniger als 65 Masse-% beträgt, können ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, die für Baumaterialien geeignet sind, nicht erhalten werden. Beispiele für die Eruptivgesteine sind Liparit, Rhyolit wie z. B. "Koukaseki" (kommt auf der japanischen Insel Niÿima vor, Zusammensetzung siehe Beispiel 1), Granit und Quarztrachyt und "Shirasu".

Bei einer zweiten Verfahrensvariante zur Herstellung des erfindungsgemäßen geschäumten keramischen Körpers werden 100 Masseteile einer pulverförmigen Mischung, die aus 40 bis 80 Masse-% Eruptivgestein, 5 bis 15 Masse-% einer Alkalimetalloxidverbindung, 2 bis 10 Masse-% einer CaO-Verbindung und 1 bis 40 Masse-% Silicasand besteht, gleichmäßig mit 0,1 bis 1 Masseteil eines Treibmittels vermischt, und die Mischung wird auf eine Temperatur von 800 bis 1100°C erhitzt und innerhalb von ca. 2 h auf 200°C abgekühlt. Bei diesem Verfahren sollte der SiO₂-Gehalt des Eruptivgesteins nicht mehr als 70 Masse-% betragen. Da Silicasand mindestens 90% SiO₂ enthält, beträgt der SiO₂-Gehalt des Eruptivgesteins vorzugsweise nicht mehr als 70 Masse-%, um die Zusammensetzung des geschäumten keramischen Körpers auf den angegebenen Bereich einzustellen. Die Gruppe der verwendbaren Eruptivgesteine ist erweitert, weil die Verwendung von Silicasand den Einsatz von Eruptivgesteinen mit einem niedrigen SiO₂-Gehalt ermöglicht. Beispiele für bevorzugte Eruptivgesteine sind Diorit, Gabbro, Andesit und Basalt.

Bei einer dritten Verfahrensvariante zur Herstellung des erfindungsgemäßen geschäumten keramischen Körpers werden 100 Masseteile einer pulverförmigen Mischung, die aus 40 bis 80 Masse-% Eruptivgestein, 1 bis 10 Masse-% einer Alkalimetalloxidverbindung und 1 bis 50 Masse-% Na₂O und CaO-haltigem Glas besteht, gleichmäßig mit 0,1 bis 1 Masseteil eines Treibmittels vermischt, und die Mischung wird auf eine Temperatur von 800 bis 1100°C erhitzt und innerhalb von ca. 2 h auf 200°C abgekühlt. Bei diesem Verfahren sollte der SiO₂-Gehalt des Eruptivgesteins mindestens 50 Masse-% betragen. Die Eruptivgesteine mit einem niedrigen SiO₂-Gehalt wie z. B. Gabbro und Basalt sind ungeeignet, jedoch kann eine große Gruppe anderer Eruptivgesteine verwendet werden. Glas hat den Vorteil, daß es die Menge der zu verwendenden Alkalimetalloxidverbindung vermindert und die Herstellung des geschäumten keramischen Körpers mit niedrigen Kosten ermöglicht.

Beispiele für die Alkalimetalloxidverbindungen, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden können, sind Natriumoxid; Natriumhydroxid, Natriumcarbonat und Wasserglas, die als Bestandteil Na₂O enthalten, und Kaliumcarbonat und Kaliumhydroxid, die als Bestandteil K₂O enthalten. Diese Alkalimetalloxidverbindungen können einzeln oder in Kombination verwendet werden.

Zu Beispielen für die CaO-Verbindungen, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden können, gehören Calciumoxid; Calciumhydroxid, Calciumcarbonat und Calciumoxalat, die als Bestandteil CaO enthalten, und natürlich vorkommende Materialien wie z. B. Kalkstein, Kalk und Löschkalk.

Im Rahmen der Erfindung kann ein Ton in einer Menge bis zu 15 Masse-%, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 10 Masse-%, zugegeben werden, jedoch sollte die Gesamtmasse des Tons und des Eruptivgesteins 75 bis 90 Masse-% betragen.

Durch die Einmischung des Tons wird die Schmelzviskosität der Mischung erhöht und ein Beitrag zur Herstellung eines geschäumten keramischen Körpers mit einer guten feinzelligen Struktur geleistet. Wenn die Menge des Tons 15% überschreitet, steigt die erforderliche Hitzeverschäumungstemperatur an, und das hitzegeschäumte Produkt zeigt eine hohe Schrumpfung. Beispiele für den Ton sind Bentonit, Terra alba, Flugasche und Kaolin. Sie können entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden.

Es ist auch möglich, eine B₂O₃-Verbindung in einer Menge von höchstens 7 Masse-%, vorzugsweise 1 bis 7 Masse-%, einzumischen. Die Gesamtmenge der B₂O₃-Verbindung und der Alkalimetalloxidverbindung sollte 5 bis 15 Masse-% betragen. Die B₂O₃-Verbindung dient zur Verminderung der Zellengröße des geschäumten keramischen Körpers und macht ferner den geschäumten keramischen Körper unzerbrechlich, weil der Wärmeausdehnungskoeffizient der B₂O₃-Verbindung nicht so hoch ist wie der Wärmeausdehnungskoeffizient der Alkalimetalloxidverbindung. Wenn die Menge der B₂O₃-Verbindung zu groß ist, wird die Zellengröße des geschäumten keramischen Körpers groß, und seine mechanische Festigkeit wird vermindert. Wenn diese Menge zu klein ist, kann die B₂O₃-Verbindung die Wirkung der Verminderung der Zellengröße des geschäumten keramischen Körpers nicht voll zur Geltung bringen. Zu Beispielen für die B₂O₃-Verbindung gehören Boroxid, Borsäure und Borate wie z. B. Natriumborat. Die B₂O₃-Verbindung ist als natürlich vorkommendes Material wie z. B. Borax, Urexit und Colemanit verfügbar.

In den erfindungsgemäßen geschäumten keramischen Körper kann auch Calciumphosphat in einer Menge bis zu 5 Masse-%, vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 5 Masse-%, eingemischt werden. Die Gesamtmenge des Calciumphosphats und der CaO-Verbindung sollte 2 bis 10 Masse-% betragen. Calciumphosphat dient zur Verminderung der Zellengröße des geschäumten keramischen Körpers und zur Erhöhung seiner mechanischen Festigkeit. Wenn die Menge des Calciumphosphats zu groß ist, ist es schwierig, einen geschäumten keramischen Körper mit einem hohen Ausdehnungsverhältnis zu erhalten, und seine mechanische Festigkeit wird herabgesetzt. Wenn diese Menge zu klein ist, bringt Calciumphosphat die Wirkung der Verminderung der Zellengröße des geschäumten keramischen Körpers nicht voll zur Geltung. Das im Rahmen der Erfindung verwendete Calciumphosphat ist geeigneterweise ein normales Salz. Mit dem sauren Salz ist es schwierig, einen geschäumten keramischen Körper mit einer feinen Zellengröße und hoher mechanischer Festigkeit zu erhalten.

Es ist auch möglich, in den erfindungsgemäßen geschäumten keramischen Körper Talk in einer Menge bis zu höchstens 5 Masse-%, vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 5 Masse-%, einzumischen. Die Gesamtmenge des Talks und der CaO-Verbindung sollte 2 bis 10 Masse-% betragen. Talk dient wie die CaO-Verbindung zur Herabsetzung des Schmelzpunkts des geschmolzenen keramischen Werkstoffs und zur Erzielung eines geschäumten keramischen Körpers mit geringerer Härte, der weniger zerbrechlich ist als im Fall der Verwendung der CaO-Verbindung.

In den erfindungsgemäßen Verfahren werden 100 Teile der pulverförmigen Mischung, die ein Eruptivgestein, eine Alkalimetalloxidverbindung usw. enthält, gleichmäßig mit 0,1 bis 1 Masseteil, vorzugsweise mit 0,1 bis 0,6 Masseteilen, eines Treibmittels vermischt. Geringere Mengen des Treibmittels liefern niedrigere Ausdehnungsverhältnisse. Wenn die Menge des Blähmittels weniger als 0,1 Masse-% beträgt, ist der erhaltene geschäumte keramische Körper für die Verwendung als Baumaterial ungeeignet. Mengen von mehr als 1 Masseteil rufen keine größere Wirkung hervor und erhöhen nur die Fertigungskosten. Zu Beispielen für das Blähmittel gehören Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid, Ruß und Carbonate wie z. B. Natriumcarbonat, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat und Dolomit.

Das Eruptivgestein, die Alkalimetalloxidverbindung, die CaO-Verbindung, Glas, Silicasand, Ton, die B₂O₃-Verbindung, Calciumphosphat, Talk, das Blähmittel und andere Bestandteile werden vorzugsweise als Pulver mit einem Teilchendurchmesser entsprechend einer lichten Maschenweite von 74 µm - und darunter verwendet.

Die keramische Ausgangsmischung, die das Eruptivgestein und die anderen Bestandteile enthält, kann in Form eines Pulvers hitzeverschäumt werden. Gewünschtenfalls kann die Mischung vor der Hitzeverschäumung durch eine Granuliervorrichtung granuliert oder zu einer gewünschten Gestalt zusammengepreßt werden.

Die in den erfindungsgemäßen Verfahren angewandte Hitzeverschäumungstemperatur beträgt vorzugsweise 900 bis 1000°C.

Die Zugabe der Na₂O-Verbindung und der CaO-Verbindung dient zur Herabsetzung der für die keramische Ausgangsmischung erforderlichen Hitzeverschäumungstemperatur. Diese Verbindungen setzen gemeinsam die Schmelz- und die Erweichungstemperatur des als Hauptbestandteil verwendeten Eruptivgesteins herab. Die Ausgangsmischung wird nur unter der Bedingung bei einer Temperatur von 800 bis 1100°C geschmolzen und verschäumt, daß sie die vorstehend angegebene Zusammensetzung hat. Wenn der Anteil der Na₂O-Verbindung zu hoch ist, hat der erhaltene geschäumte keramische Körper eine große Zellengröße, und in dem Körper treten während der Abkühlung nach der Hitzeverschäumung Risse auf. Wenn der Anteil der Na₂O-Verbindung zu niedrig ist, ist es schwierig, die Schmelz- und Erweichungstemperatur der Ausgangsmischung herabzusetzen. Die Na₂O-Verbindung allein setzt die Schmelztemperatur nicht so sehr herab, jedoch wird die Schmelztemperatur durch die gemeinsame Verwendung der Na₂O-Verbindung und der CaO-Verbindung synergistisch herabgesetzt. Diese synergistische Wirkung kann nicht hervorgerufen werden, wenn die Menge der CaO-Verbindung außerhalb des angegebenen Bereichs liegt.

Erfindungsgemäß wird die Ausgangsmischung z. B. in einem elektrischen Ofen, einem Drehofen oder einem Tunnelofen hitzeverschäumt. Während der Hitzeverschäumung kann in die Ausgangsmischung zur Verstärkung Metalldraht oder Drahtgeflecht eingebettet werden. Alternativ kann in die Ausgangsmischung eine Montageeinrichtung eingebettet werden.

Die Ausgangsmischung kann auch in Form eines Pulvers, von Granulat oder eines Formkörpers in eine Form, die z. B. mit einem Aluminiumoxidpulver beschichtet ist, hineingebracht werden, wobei sie hitzeverschäumt wird, während sie durch einen Tunnelofen hindurchgeht, und durch eine Presse geformt wird, während sie noch verformbar ist, und wobei das geformte Produkt dann allmählich abgekühlt wird.

Die pulverförmigen Ausgangsverbindungen werden gleichmäßig vermischt, und die Mischung wird in dem Warmhalteofen bei einer Temperatur von 800 bis 1000°C geschmolzen und erweicht, während sie reagiert. Wenn die Mischung eine geeignete Viskosität erreicht hat, zersetzt sich das Blähmittel und verschäumt die Mischung.

Der durch die Erfindung erhaltene geschäumte keramische Körper kann in Plattenform, beispielsweise als Baumaterial wie z. B. als Außenwandplatte, als Eindeckungsmaterial für Dächer oder als Fußbodenbelag, oder in Form eines in einer Form hergestellten Preßkörpers wie z. B. als Dachziegel, Fliesen oder Hohlziegel und Umzäunungsmaterial verwendet werden.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.

In den nachstehenden Beispielen wurden die Biegefestigkeit und die Druckfestigkeit in Übereinstimmung mit den in JIS R5 201-1981 beschriebenen Verfahren gemessen.

Beispiel 1

Als Eruptivgestein wurde "Koukaseki" mit folgender Zusammensetzung verwendet:

SiO₂: 78,7%; Al₂O₃: 12,3%; CaO: 0,85%;
Na₂O+K₂O: 6,7%; Rest: Gesteinsbeimengungen.

Das Pulver aus "Koukaseki" mit einem Teilchendurchmesser entsprechend einer lichten Maschenweite von 49 µm und darunter (83 Masseteile), 9 Masseteile wasserfreie Soda, 5 Masseteile Löschkalk, 3 Masseteile Ulexit und 0,25 Masseteile Siliciumcarbid wurden gleichmäßig vermischt. Die Mischung wurde in einen elektrischen Ofen gebracht, in etwa 30 min auf 970°C erhitzt und etwa 10 min lang bei 970°C gehalten. Danach wurde sie in etwa 2 h auf 200°C abgekühlt und aus dem Ofen herausgenommen.

Der erhaltene geschäumte keramische Körper hatte eine Dichte von 0,65 g/cm³, eine Biegefestigkeit von 0,39 kN/cm² und eine Druckfestigkeit von 1,08 kN/cm².

Der geschäumte keramische Körper wurde geschnitten, und der geschnittene Teil wurde untersucht. Es wurde festgestellt, daß darin Zellen mit einem Durchmesser von etwa 2 mm gleichmäßig verteilt waren.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Pulver aus Andesit mit einem Teilchendurchmesser entsprechend einer lichten Maschenweite von 58 µm und darunter (83 Masseteile), 10 Masseteile pulverförmige, wasserfreie Soda, 4 Masseteile Löschkalk, 3 Masseteile Calciumphosphat und 0,5 Masseteile Siliciumcarbidpulver wurden gleichmäßig vermischt und mit 15 Masseteilen Wasser geknetet. Die geknetete Mischung wurde granuliert, vollständig getrocknet und in einer gleichmäßigen Dicke auf ein Drahtgeflecht gebracht. Das Drahtgeflecht wurde in einen elektrischen Ofen gebracht, in etwa 30 min auf 950°C erhitzt und etwa 30 min lang bei 950°C gehalten. Danach wurde das hitzegeschäumte Produkt in etwa 2 h auf 200°C abgekühlt und aus dem Ofen herausgenommen. Es wurde ein schwarzer geschäumter keramischer Körper mit einer Dichte von 0,4 g/cm³ erhalten. Er wurde geschnitten, und der geschnittene Teil wurde untersucht. Es wurde festgestellt, daß er Zellen mit einem Durchmesser von etwa 7 mm enthielt.

Der erhaltene keramische Körper hatte eine große Zellengröße und ein schlechtes Aussehen und eine ungleichmäßige Festigkeit.

Beispiel 2

Ein Pulver aus "Koukaseki" mit einem Teilchendurchmesser entsprechend einer lichten Maschenweite von 49 µm und darunter (68 Masseteile), 5 Masseteile wasserfreie Soda, 5 Masseteile Bentonit, 25 Masseteile eines Glaspulvers mit einem Teilchendurchmesser entsprechend einer lichten Maschenweite von 49 µm und darunter und 0,3 Masseteile Siliciumcarbidpulver wurden im wesentlichen gleichmäßig vermischt. Die Mischung wurde in einen elektrischen Ofen gebracht, in etwa 30 min auf 980°C erhitzt und etwa 10 min lang bei 980°C gehalten. Danach wurde sie in etwa 2 h auf 200°C abgekühlt und aus dem Ofen herausgenommen. Es wurde ein cremefarbener geschäumter keramischer Körper mit einer Dichte von 0,55 g/cm³ erhalten. Er wurde geschnitten, und der geschnittene Teil wurde untersucht. Es wurde festgestellt, daß er Zellen mit einem maximalen Durchmesser von 2 mm enthielt, die darin gleichmäßig verteilt waren.

Vergleichsbeispiel 2

Als Eruptivgestein wurde "Shirasu" mit folgender Zusammensetzung verwendet:

SiO₂: 65-73%; Al₂O₃: 12-16%; Fe₂O₃: 1-3%;
CaO: 2-4%; Na₂O: 3-4%; K₂O: 2-4%;
Rest: Gesteinsbeimengung, wie MgO, TiO₂, MnO und P₂O₅.

Ein Pulver aus "Shirasu" mit einem Teilchendurchmesser entsprechend einer lichten Maschenweite von 49 µm und darunter (25 Masseteile), 5 Masseteile pulverförmige, wasserfreie Soda, 5 Masseteile Bentonitpulver, 70 Masseteile eines Glaspulvers mit einem Teilchendurchmesser entsprechend einer lichten Maschenweite von 49 µm und darunter und 0,3 Masseteile Siliciumcarbidpulver wurden gleichmäßig vermischt. Die Mischung wurde in einen elektrischen Ofen gebracht, in etwa 30 min auf 970°C erhitzt und etwa 10 min lang bei 970°C gehalten. Danach wurde sie in etwa 2 h auf 200°C abgekühlt und aus dem Ofen herausgenommen. Es wurde ein cremefarbener geschäumter keramischer Körper mit einer Dichte von 0,53 g/cm³ erhalten. Er wurde geschnitten, und der geschnittene Teil wurde untersucht. Es wurde festgestellt, daß er Zellen mit einem maximalen Durchmesser von 1 mm enthielt, die darin gleichmäßig verteilt waren. Dieser geschäumte keramische Körper entwickelte jedoch während der Abkühlung Risse und war außerdem spröde.

Die Analysenwerte der in den vorstehenden Beispielen erhaltenen geschäumten keramischen Körper werden in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt. Das Aussehen dieser geschäumten Körper wird ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt. Das Aussehen wurde organoleptisch beurteilt, indem die Gleichmäßigkeit der Verschäumung bzw. der Zellenbildung, die Bildung von Rissen und das Verziehen bzw. Aufwerfen berücksichtigt wurden, und durch die folgenden Bezeichnungen ausgedrückt:

: ausgezeichnet
×: schlecht

Tabelle 1

Claims

1. Rißfreier, bei 900 bis 1100°C hitzeverschäumter keramischer Körper, bestehend aus mindestens 90 Masse-% eines keramischen Werkstoffes, der SiO₂, Al₂O₃, mindestens ein Alkalimetalloxid aus der Gruppe Na₂O und K₂O sowie CaO enthält und entsprechend weniger als 10 Masse-% Zusatzstoff, der ein Eruptivgestein und ein Treibmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Werkstoff aus 64 bis 75 Masse-% SiO₂, 7 bis 14 Masse-% Al₂O₃, 10 bis 13 Masse-% mindestens eines Alkalimetalloxids aus der Gruppe Na₂O und K₂O und 2 bis 7 Masse-% CaO besteht.

2. Verfahren zur Herstellung des geschäumten keramischen Körpers nach Anspruch 1, durch Erhitzen einer pulverförmigen Mischung, die ein Eruptivgestein und ein Treibmittel enthält, bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Masseteile der pulverförmigen Mischung, die aus 75 bis 90 Masse-% des Eruptivgesteins, 5 bis 15 Masse-% einer Alkalimetalloxidverbindung und 2 bis 10 Masse-% einer CaO-Verbindung besteht, gleichmäßig mit 0,1 bis 1 Masseteil des Treibmittels vermischt werden und die Mischung auf eine Temperatur von 800 bis 1100°C erhitzt und innerhalb ca. 2 h auf 200°C abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eruptivgestein mindestens 50 bis 70 Masse-% SiO₂ enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimetalloxidverbindung Natriumoxid, Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat und/oder Kaliumhydroxid verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als CaO-Verbindung Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumcarbonat und/oder Calciumoxalat verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid, Ruß, Natriumcarbonat, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Dolomit und/oder Wasserglas verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Mischung ferner bis zu 15 Masse-% eines Tons enthält und daß die Gesamtmenge des Tons und des Eruptivgesteins 75 bis 90 Masse-% beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Mischung ferner bis zu 7 Masse-% einer B₂O₃-Verbindung enthält und daß die Gesamtmenge der B₂O₃-Verbindung und der Alkalimetalloxidverbindung 5 bis 15 Masse-% beträgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Mischung ferner bis zu 5 Masse-% Calciumphosphat enthält und daß die Gesamtmenge des Calciumphosphats und der CaO-Verbindung 2 bis 10 Masse-% beträgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Mischung ferner bis zu 5 Masse-% Talk enthält und daß die Gesamtmenge des Talks und der CaO-Verbindung 2 bis 10 Masse-% beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Mischung einen Teilchendurchmesser entsprechend einer lichten Maschenweite von 74 µm und darunter hat.

12. Verfahren zur Herstellung des geschäumten keramischen Körpers nach Anspruch 1 durch Erhitzen einer pulverförmigen Mischung, die ein Eruptivgestein und ein Treibmittel enthält, bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Masseteile der pulverförmigen Mischung, die aus 40 bis 80 Masse-% des Eruptivgesteins, 5 bis 15 Masse-% einer Alkalimetalloxidverbindung 2 bis 10 Masse-% einer CaO-Verbindung und 1 bis 40% Silicasand besteht, gleichmäßig mit 0,1 bis 1 Masseteil des Treibmittels vermischt werden und die Mischung auf eine Temperatur von 800 bis 1100°C erhitzt und innerhalb von ca. 2 h auf 200°C abgekühlt wird.

13. Verfahren zur Herstellung des geschäumten keramischen Körpers nach Anspruch 1 durch Erhitzen einer pulverförmigen Mischung, die ein Eruptivgestein, Glas und ein Treibmittel enthält, bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Masseteile der pulverförmigen Mischung, die aus 40 bis 80 Masse-% des Eruptivgesteins, 1 bis 10 Masse-% einer Alkalimetalloxidverbindung und 1 bis 50 Masse-% Na₂O- und CaO-haltigem Glas besteht, gleichmäßig mit 0,1 bis 1 Masseteil des Treibmittels vermischt werden und die Mischung auf eine Temperatur von 800 bis 1100°C erhitzt und innerhalb von ca. 2 h auf 200°C abgekühlt wird.