DE387747C

DE387747C - Process for the production of porous artificial stones

Info

Publication number: DE387747C
Application number: DEB101136D
Authority: DE
Original assignee: D Organisation Economique SA B
Current assignee: D Organisation Economique SA B
Priority date: 1920-10-07
Filing date: 1921-08-18
Publication date: 1924-01-04

Description

Verfahren zur Herstellung von porösen Kunststeinen. In der Natur gibt es Gesteine von geringer Dichte und zellenartigem Gefüge, die bei gewöhnlicher Temperatur weder durch Wasser noch durch gewöhnliche verdünnte Säuren oder basische Lösungen angegriffen werden und deren innere gasgefüllte Poren wasserundurchlässig sind. Ein Gestein dieser Art ist der Bimsstein, dessen Stücke im Wasser schwimmen, ohne Wasser in die Poren eindringen zu lassen. obgleich die Dichtigkeit der den Stein bildende Feststoffe höher ist als die des Wassers.Process for the production of porous artificial stones. In nature there it rocks of low density and cellular structure that are at ordinary temperature neither by water nor by ordinary dilute acids or basic solutions are attacked and their inner gas-filled pores are impermeable to water. A rock of this kind is the pumice stone, the pieces of which float in the water without Allow water to penetrate the pores. although the tightness of the stone forming solids is higher than that of water.

Die Erfindung hat die Herstellung von Kunststeinen von hervorragend geringer Dichte zum Gegenstand, deren physikalische Eigenschaften mit denen des Bimssteins vergleichbar sind, was das poröse Gefüge, die Wasserundurchlässigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen die vorerwähnten chemischen Mittel anbelangt. Als Ausgangsstoffe für die Herstellung kommen natürliche oderkünstliche- Silikate in Betracht, gegebenenfalls im Beisein von Phosphaten, borsauren und anderen Salzen von bei höherer Temperatur flüchtigen Mineralsäuren. Diese Stoffe müssen so beschaffen sein, daß sie bei erhöhter Temperatur Mineraldämpfe von sich geben und andererseits glasartig werden und bei einer Temperatur, die weit unter der ihrer vollständigen Verflüssigung entsprechendenTemperatur liegt, erweichen.The invention made the manufacture of artificial stones of outstanding quality low density, whose physical properties match those of the Pumice stones are comparable in terms of their porous structure and impermeability to water and resistance to the aforementioned chemical agents. Natural or artificial silicates are used as starting materials for production into consideration, optionally in the presence of phosphates, boric acid and other salts of mineral acids which are volatile at higher temperatures. These substances must be of such a nature be that they give off mineral vapors at elevated temperatures and on the other hand become vitreous and at a temperature well below that of their full Liquefaction temperature is appropriate, soften.

Wenn man Stücke eines Silikates natürlicher Beschaffenheit so rasch wie möglich auf Er-Weichtemperatur bringt und einige Zeit auf dieser Temperatur beläßt, ohne sie flüssig werden zu lassen, sieht man, wie die Stücke unregelmäßig aufquellen, wobei große Hohlräume neben fest bleibenden Stellen entstehen.If you can get pieces of a natural silicate so quickly Bring to soft temperature as possible and at this temperature for some time leaves without letting it become liquid, you can see how the pieces are irregular swell, creating large cavities next to permanent spots.

Es hat sich gezeigt, daß sich, wenn die zu Korn oder Pulver zerkleinerten, z. B. auf Siebgröße Nr. 30 gebrochenen Stücke des Silikates nach dem Agglomerieren rasch auf Erweichtemperatur gebracht werden, ziemlich regelmäßige Blasen bilden, die die Masse zum Aufblähen bringen und bestehen bleiben, d. h. nicht verschwinden, wenn man, nachdem das Aufquellen den höchsten Grad erreicht hat, die äußere Oberfläche rasch abkühlt. Das Ergebnis ist ein halbverglaster Körper von geringer Dichte wie Bimsstein, der wasserundurchlässig und gegen chemische Einflüsse der angegebenen Art unempfindlich ist.It has been shown that when the crushed to grain or powder, z. For example , pieces of the silicate broken on No. 30 sieve can quickly be brought to softening temperature after agglomeration, forming fairly regular bubbles which cause the mass to expand and persist, i.e. do not disappear when the swelling has reached the highest degree , the outer surface cools down quickly. The result is a semi-glazed body of low density such as pumice stone, which is impermeable to water and insensitive to chemical influences of the type specified.

Außerdem hat sich ergeben, daß leichte und undurchlässige Kunststeine sich leicht herstellen lassen, wenn man natürliche Silikate mit Zusatz von Phosphaten, borsauren oder anderen Salzen von bei hohen Temperaturen flüchtigen Metallsäuren verwendet. Das Aufquellen geht bei hoher Temperatur leicht vor sich, auch wenn das Gemenge feinst gepulvert und verdichtet worden ist.It has also been found that lightweight and impermeable artificial stones can be easily produced by using natural silicates with the addition of phosphates, boric acid or other salts of metallic acids that are volatile at high temperatures used. The swelling is easy at high temperature even if that Mixture has been finely powdered and compacted.

Die Verwendung von Silikaten, welche die Eigentümlichkeit eines sehr großen Abstandes zwischen Erweichungs- und Verflüssigungstemperatur besitzen, zur Herstellung von gesinterten Kunststeinen ist bereits vorgeschlagen, so z. B. für Kaolin (vgl. Patent 1.120g7). Dabei wird aber die Porosität lediglich durch Ausbrennen von Kohlenteilchen erzielt. Es sind auch schon sich aufblähende Stoffe in der Hitze behandelt worden, wie bestimmte Tonsorten (vgl. Patent 321158) oder Borsäure (vgl. Patent 101133) oder andere Salze von bei hoher Temperatur flüchtigen Mineralsäuren (österreichisches Patent 7.171.1, Alaunlösung), und es sind schon Basaltleichtsteine, die mit Blasen durchsetzt sind, so hergestellt worden, daß die Gasblasen von eingeblasenem Gas erzeugt wurden. I`as waren aber alles keine Erzeugnisse von den angegebenen Eigenschaften, im besonderen auch der Wasserdichtigkeit. In keinem dieser Verfahren findet sich auch die Verbindung einer langsamen Vorverbrennung, rasches Ansteigen auf die Erweichungstemperatur und plötzliche Abkühlung nach Erreichung des höchsten Grades der Aufquellung und damit nicht die spezifischen Reaktionen oder Zustandsänderungen, welche von diesen Maßnahmen abhängig sind.The use of silicates, which has the peculiarity of a very large gap between softening and liquefaction temperature own, for the production of sintered artificial stones has already been proposed, such. B. for kaolin (see patent 1.120g7). But the porosity is only through Burning out of coal particles achieved. There are already puffing fabrics been treated in the heat, like certain types of clay (see patent 321158) or Boric acid (see patent 101133) or other salts of volatile at high temperature Mineral acids (Austrian patent 7.171.1, alum solution), and there are already Lightweight basalt stones interspersed with bubbles have been manufactured in such a way that the Gas bubbles were generated from blown gas. But I`as were all not products of the specified properties, in particular the water resistance. In neither of these processes is there a connection with slow pre-combustion, rapid rise to the softening temperature and sudden cooling after reaching it the highest degree of swelling and thus not the specific reactions or changes in state which are dependent on these measures.

Als Ausführungsbeispiele sind im nachstehenden zwei Herstellungsverfahren beschrieben, auf die die Erfindung natürlich nicht beschränkt ist. Beispiel 1.The following two manufacturing processes are exemplary embodiments described, to which the invention is of course not limited. Example 1.

Als Ausgangsstoff wird Schiefer von Wales oder Angers verwendet, dessen Zusammensetzung mit geringen Schwankungen im Mittel folgende ist Kieselerde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53,40 Tonerde ...................... 26,67 Eisenoxyd .................... 9,53 Kalk ......................... o,go Magnesium .................... 1,85 Abbrand (Wasser, organischeStoffe, Schwefel, Kohlengas usw.) .... 1,47 Alkali......................... 3,18 100,00 Der Schiefer wird gebrochen und durchgesiebt, z. B. auf Siebgröße 30 oder mittels eines Siebes mit engeren oder weiteren Maschen, was sich ganz nach dem Material richtet. Das so gesichtete Material, das aus feinstem Pulver und Körnchen besteht, wird befeuchtet, in geeigneten Formen gepreßt und nach Trocknung zum Ofen gebracht. Beim Einbringen in den Ofen läßt man zwischen den einzelnen Agglomeraten genügend Zwischenraum, damit sie aufquellen können. Die Erhitzung erfolgt in einer oxydierenden Atmosphäre, um die organischen und schwefligen Bestandteile zu verbrennen. Dann erreicht man rasch Temperaturen von 1 zoo bis z Zoo ° C, die so lange beibehalten werden, bis das Aufblähen der Masse den Höchstgrad erreicht hat. In diesem Augenblick kühlt man plötzlich ab, indem man kalte Luft über die im Ofen befindlichen oder herausgezogenen Stücke streichen läßt. In gewissen Fällen kann man die Stücke, wenn ihr Aufblähen am weitesten vorgeschritten ist, rasch aus dem Ofen ziehen und in angeheizten Formen leicht nachpressen, um ihnen unter Wahrung ihrer porösen Struktur die geometrischen Formen zurückzugeben, die sie beim Aufquellen im Ofen verloren haben könnten.Slate from Wales or Angers is used as the starting material, the composition of which is the following with slight fluctuations on average Silica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.40 Alumina ...................... 26.67 Iron oxide .................... 9.53 Lime ......................... o, go Magnesium .................... 1.85 Burn-off (water, organic substances, Sulfur, coal gas, etc.) .... 1.47 Alkali ...................... ... 3.18 100.00 The slate is broken and sifted, e.g. B. on screen size 30 or by means of a screen with narrower or wider meshes, which depends entirely on the material. The material thus sifted, which consists of the finest powder and granules, is moistened, pressed into suitable molds and, after drying, brought to the oven. When placing them in the furnace, enough space is left between the individual agglomerates so that they can swell. The heating takes place in an oxidizing atmosphere in order to burn off the organic and sulphurous components. Then you quickly reach temperatures of 1 zoo to z zoo ° C, which are maintained until the puffing of the mass has reached its maximum. At that moment one suddenly cools down by blowing cold air over the pieces in the oven or pulled out. In certain cases, when the swelling has progressed furthest, the pieces can be quickly pulled out of the oven and gently re-pressed in heated molds in order to give them back the geometric shapes that they might have lost when they swelled in the oven, while preserving their porous structure.

Dieses Verfahren ist natürlich nicht auf Schiefer der angegebenen Herkunft beschränkt, sondern auch bei einer großen Zahl anderer Schiefer oder Schieferabfälle mit anderen alkalischen, gegebenenfalls kalkigen Silikatkomplexen wie Basalten, Laven, harten und zähen Tonen usw., anwendbar, die die Eigenschaft haben, unter den angegebenen Umständen aufzuquellen.This procedure is of course not specified on slate Origin limited, but also in the case of a large number of other slate or slate waste with other alkaline, possibly calcareous silicate complexes such as basalts, Lavas, hard and tough clays, etc., applicable, which have the property under the stated circumstances.

Beispiel 2.Example 2.

Zur Herstellung der Leichtsteine benutzt man ein Gemenge verschiedener Stoffe, bestehend aus Kaolinerde, Kieselerde, Feldspat, Phosphat, kohlensaurem Kalk und Magnesium in folgender Zusammenstellung In diesem Falle werden die Stoffe zu Korngröße fein zerrieben, agglomeriert und rasch auf ungefähr 135o ° C gebracht. Sobald das Aufquellen den Höhepunkt erreicht hat, wird, wie oben beim Schiefer beschrieben, weiter verfahren. Eine große Zahl ähnlicher Zusammensetzungen, die Alkalien und bei hohen Temperaturen flüchtige Mineralsäuren, wie Phosphor-, Bor- und dergleichen Säuren, enthalten, zeitigen dieselben Ergebnisse.A mixture of different substances, consisting of kaolin earth, silica, feldspar, phosphate, carbonate of lime and magnesium in the following combination is used to produce the lightweight stones In this case, the substances are finely ground to grain size, agglomerated and quickly brought to about 135 ° C. As soon as the swelling has reached its peak, proceed as described above for the slate. A large number of similar compositions containing alkalis and high temperature volatile mineral acids such as phosphoric, boric and the like acids produce the same results.

Die in dieser Weise nach den beiden beschriebenen Verfahren oder auf ähnliche Art hergestellten leichten Kunststeine halten ihre Elemente vollständig gebunden. Es tritt ein Freiwerden weder von Kalk noch von Magnesium ein, da das Material einer teilweisen oder völligen Verglasung unterlegen ist. Solche Kunststeine sind kälte-, wasser- und säurebeständig (ausgenommen gegen Flußsäure) und gegen Alkalien fest. Weitere Eigenschaften sind Undurchlässigkeit gegen Wasser und Unempfindlichkeit gegen plötzliche Temperaturschwankungen, bei denen sie weder platzen noch rissig werden. Sie sind dauerhaft und widerstandsfähig und lassen sich leicht behauen. Ihre Oberfläche ist glasig, während das Innere eine Unzahl von isolierten Zellen 'aufweist, die die Dichte vermindern und den Stein leicht machen. Hervorzuheben ist noch die schlechte Leitfähigkeit für Schallwellen, Kälte, Wärme und Elektrizität.The in this way according to the two methods described or on Light artificial stones manufactured in a similar way hold their elements completely bound. There is no release of lime or magnesium, because that Material is inferior to partial or total glazing. Such artificial stones are resistant to cold, water and acids (except against hydrofluoric acid) and against Alkalis solid. Further properties are impermeability to water and insensitivity against sudden temperature fluctuations, with which they neither burst nor crack will. They are durable and resilient and let yourself easily hewn. Their surface is glassy, while the interior is made up of innumerable isolated ones Cells' that reduce the density and make the stone light. To be highlighted is still the poor conductivity for sound waves, cold, heat and electricity.

Das Anwendungsgebiet ist außerordentlich groß. Als Bimssteinersatz und Schleif- oder Poliermittel, als leichtes, widerstandsfähiges, wasserdichtes und schlecht leitendes oder isolierendes Baumaterial, bei der Erstellung von leichten und dabei widerstandsfähigen Bauformen usw. Nach Zerkleinern in Pulver-, Korn-oder Kiesform als Isolierpulver; mit Fettkalk oder Kunstkalkstein zur Herstellung von leichtem Verputz, Mörtel oder Konglomeraten, Puzzolanerden usw. ; mit Zement als Mörtel, Putz, Plattenbelag, Konglomerat, gewöhnlicher oder armierter Beton, armierter Zement, d. h. als Material beim Bau von Bassins, Wassertürmen, Behältern, Sammelräumen, Schiffen (Pontons), Ofen usw. In allen solchen Mörteln und Konglomeraten behält der zerkleinerte künstliche Bimsstein seine ihm eigentümlichen Eigenschaften bei (Leichtigkeit, Wasserdichtigkeit, Dauerhaftigkeit, Rißsicherheit, Stoßfestigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Kälte, Säuren, außer gegen Flußsäure, Basen, schlechte Leitfähigkeit für Schall, Kälte, Wärme und Elektrizität). Ferner halten solche Mörtel und Konglofnerate bei Vorhandensein von Kalk und Zement, ohne zu schmelzen, Temperaturen bis i Zoo ° C aus, wenn sie auf Schiefer in der gegebenen Zusammensetzung aufgebaut sind, und bis i.loo ° C bei Verarbeitung von Kaolingenengen der in der obigen Analyse gekennzeichneten Art.The area of application is extremely large. As a pumice substitute and abrasives or polishes, as light, tough, waterproof and poorly conductive or insulating building material, when building lightweight and at the same time resistant designs etc. After crushing into powder, grain or Gravel form as insulating powder; with lime or artificial limestone for the production of light plaster, mortar or conglomerates, pozzolan soil, etc.; with cement as Mortar, plaster, paving, conglomerate, ordinary or reinforced concrete, reinforced Cement, d. H. as material in the construction of basins, water towers, containers, collection rooms, Ships (pontoons), furnace, etc. Retains in all such mortars and conglomerates the crushed artificial pumice stone gives it its peculiar properties (Lightness, watertightness, durability, crack resistance, shock resistance, Resistance to cold, acids, except hydrofluoric acid, bases, bad Conductivity for sound, cold, heat and electricity). Furthermore, such mortars hold and conglomerate rates in the presence of lime and cement without melting, temperatures to i Zoo ° C from when built on slate in the given composition and up to i.loo ° C when processing kaolin quantities of the analysis above marked art.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of porous artificial stones from silicates with a large gap between the softening and liquefaction temperature, characterized in that it is assumed that silicate complexes also contain combined alkalis, such as. B. certain basalts and larvae, slate, slate Clays and the like, and that these substances are crushed to grain size or powder, agglomerated, dried, slowly at first to burn off the organic or sulphurous constituents in an oxidizing atmosphere, then quickly heated to softening temperature and, if this occurs as a result of the volatilization of certain trapped minerals Swelling has reached its maximum level, suddenly cooled down first To freeze the exterior to preserve the form.

2. The method according to claim i, characterized indicated that the ceramic materials contain a certain (small) amount of phosphate, boric acid or some other salt of mineral acids which are volatile at high temperature is incorporated, whereupon the mixture is processed into the finest powder and according to claim i is processed further.

3. The method according to claim i and 2, characterized in that that the mass is warm molded in the swollen and pasty state.