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Verfahren zur Herstellung von porösen Gegenständen Es ist bekannt,
daß gewöhnliche, handelsübliche Wasserglaslösung beim Erhitzen ihre Volumen vergrößert
und schließlich eine poröse Masse bildet. Diese poröse Masse besitzt indessen den
Nachteil, daß sie eine sehr geringe mechanische Festigkeit aufweist. Cberdies ist
sie gegen Dampf nicht beständig, unter dessen Einfluß sie vielmehr zerfließt. Infolge
dieser Nachteile besitzen derartige poröse Materialien bis heute keinerlei Handelswert.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird eine poröse, zellenartig zusammengesetzte
Masse von hinreichender mechanischer Festigkeit gewonnen, die gegen Feuchtigkeit
beständig ist und gleichzeitig hervorragende Eigenschaften als Wärmeisolator sowie
vorzügliche dielektrische Eigenschaften besitzt und überdies feuerfest ist. Dieses
vorteilhafte neue Ergebnis wird dadurch erreicht, daß als Ausgangsmaterial eine
besondere Form von Alkalisilikat benutzt wird, das fest, kollodial, löslich und
wasserhaltig ist. Ein derartiges Produkt ist beispielsweise in der britischen Patentschrift
1i 95911914 beschrieben. Man gewinnt es dadurch, daß man neutrales geschmolzenes
Wasserglas in Gegenwart von Wasser in einer Maschine mahlt, in der mit Hilfe von
Flintsteinen oder anderen schweren Stoffen unter ständigem Rühren eine zerkleinernde
Wirkung ausgeübt wird. Nach diesem Verfahren wird eine konzentrierte, nicht alkalische
Lösung gewonnen, die zu einem harten, glasigen, wasserhaltigen, kolloidalen, festen
Körper erstarrt. Die so erhaltene Masse ist selbst in kaltem Wasser löslich und
unterscheidet sich in ihren physikalischen Eigenschaften weitgehend sowohl von dem
als Ausgangsmaterial verwendeten Silikatglas, das für alle praktischen Zwecke als
unlöslich bezeichnet werden kann, als auch von einem Material, das durch Auftrocknen
einer handelsüblichen Wasserglaslösung gewonnen wird.
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Das nach dem oben beschriebenen Verfahren gewonnene Ausgangsmaterial
wird nun gemäß der Erfindung in einem geeigneten Ofen unter schwachem Druck auf
eine Temperatur etwa zwischen Zoo und 500' erhitzt. Indessen können auch
Temperaturen unter 20o° angewendet werden. Je höher die Temperatur gewählt wird,
um so größer ist die Widerstandsfähigkeit des erzielten Endproduktes gegen Feuchtigkeitsaufnahme.
Die Temperatur darf aber jedenfalls nicht so hoch liegen, daß das Material schmelzen
kann. Die angegebene Temperatur wird etwa a bis 8 Stunden aufrecht erhalten. Dies
hängt von der gewünschten Volumenvermehrung ab.
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Obgleich das Ausgangsmaterial für gewöhnlich in fester, zusammenhängender
Form
angewendet wird, kann es auch Pulverform besitzen. Das Pulver
bildet bei der Erhitzung eine zusammenhängende, zellenartig zusammengesetzte Masse,
deren Korngröße von der Feinheit des verwendeten Pulvers abhängt. Es können auch
andere Formen des Ausgangsmaterials verwendet werden.
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Wie bereits oben erwähnt, wird das Ausgangsmaterial in der Weise gewonnen,
daß man eine konzentrierte Lösung fest werden läßt. Dies erfolgt in verhältnismäßig
kurzer Zeit, sogar bei Zimmertemperatur. Wenn das Ausgangsmaterial in der gleichen
Fabrik hergestellt wird, in der das Ausdehnungsi verfahren gemäß der Erfindung stattfindet,
so kann dadurch Zeit gespart werden, daß man die konzentrierte Ausgangslösung unmittelbar
in den Ofen bringt, ohne das Festwerden abzuwarten. Durch die anfängliche Erhitzung
wird der Wasserüberschuß schnell ausgetrieben und das so gebildete feste Ausgangsmaterial
beginnt bei weiterer Erhitzung sich auszudehnen.
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Wenn Platten oder Blätter hergestellt werden sollen, so wird das in
der Form befindliche Material mit einer mit einem Gewicht beschwerten Platte bedeckt,
die ein Dickwerden der Masse verhindert und während der Volumenvergrößerung Druck
darauf ausübt. Die Dichte des Endproduktes kann verschieden sein, je nach dem angewandten
Druck.
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Bei der Herstellung von geformten Gegenständen wird naturgemäß die
Größe des vom Ausgangsmaterial in derForm eingenommenen Raumes durch die beim Endprodukt
gewünschte Dichte bestimmt. Die Temperatur, bis zu der die Erhitzung getrieben werden
soll und die Zeit, während der das Material bei dieser Temperatur gehalten werden
soll, werden durch einen Vorversuch bestimmt, um sicher zu sein, daß die Form vollständig
ausgefüllt wird. Die Form besitzt zweckmäßig geeignete Luftlöcher, um den entwickelten
Gasen und Dämpfen das Austreten zu ermöglichen.
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Füllmittel, wie Kohlenklein, Baumwoll-oder Asbestabfälle oder Bimssteinpulver
können dein Material während seiner Herstellung einverleibt werden, ebensö Verstärkungen,
wie Drahtnetz, ausgearbeitetes Metall u. dgl., können in dem Material eingeschlossen
werden. In all diesen Fällen wird vorzugsweise das Ausgangsmaterial in Form von
Pulver angewendet, wie oben angegeben, um das Einverleiben von Füllmitteln oder
die richtige Lagerung der Verstärkungen zu erleichtern.
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Im wesentlichen dasselbe Verfahren wird bei der Herstellung von Pulver
mit Zellstruktur angewendet. Nur wird hierbei die Temperatur rasch höher getrieben,
um eine raschere Ausdehnung des Silikates zu bewirken und ein Erzeugnis zu gewinnen,
das entweder von selbst zerfällt oder so zerreiblich ist, daß es leicht zerkleinert
werden kann.
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Eine vorteilhaftere Ausführungsform des Verfahrens bei der Herstellung
von Pulver besteht darin, die Vorerhitzung so weit zu treiben, daß nicht alles Wasser
ausgetrieben wird, jedoch beim schnellen Erhitzen eine heftige Ausdehnung einsetzt.
Dieses grobe Material mit Zellenstruktur wird dann in einer Mahlvorrichtung zerkleinert,
und es ergibt sich ein Pulver, daß, wie gefunden wurde, verhältnismäßig leicht ist.
Das Pulver wird dann weiter bis zu der gewünschten Temperatur erhitzt, etwa bis
5oo°, und wird die ganze Zeit über in lebhafter Bewegung gehalten, bis die Ausdehnung
vollendet ist. Hierbei wird das überraschende Ergebnis erzielt, daß das Pulver im
Durchschnitt sein Gesamtvolumen auf ungefähr das Vierfache des Volumens des Ausgangsmaterials
vergrößert hat. Das Verfahren zur Herstellung des Pulvers kann in einem Drehofen
ausgeführt werden. In diesem Fall ist die Erhitzung nicht auf Temperaturen bis 500°
beschränkt, vielmehr kann die Temperatur mit gutem Erfolg bis 750 oder selbst bis
Soo° gesteigert werden, da all diese Temperaturen beträchtlich unterhalb des Schmelzpunktes
des Materials liegen.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben angegebenen Ausführungsformen
beschränkt. Es können beispielsweise verschiedene Mittel zur Regulierung der Größe
und der Schnelligkeit der @ Ausdehnung verwendet werden. Bei der Herstellung von
Platten oder anderen geformten Gegenständen kann die Formgebung in geschlossenen
Gießformen erfolgen, die mit Gewichten beschwert oder in irgendeiner Weise dicht
geschlossen sind, derart, daß indessen die notwendige Ausdehnungsmöglichkeit gesichert
ist.
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Einige Anwendungsgebiete des neuen Materials sind bereits oben erwähnt.
Außer der Anwendung, die sich aus den wärmeisolierenden und den elektrischen Strom
nicht leitenden Eigenschaften des Materials ergeben, sei noch erwähnt, daß die offene
Zellenstruktur des Materials es als Trockenmittel zur Behandlung von Luft oder anderen
Gasen vorzüglich geeignet macht. Ferner ist das Material verhältnismäßig schwer
schmelzbar. Es kann an Stelle von Asbest für verschiedene Zwecke verwendet werden,
beispielsweise zum Formen der sogenannten Radianten, die bei Gasfeuerungen angewendet
werden.
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Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung aerwendet man zweckmäßig
ein Ausgangsnaterial mit einem hohen Siliciumgehalt, bei
spielsweise
ein Material, das 3.i 2 bis 4. Teile SiO., auf z Teil Na-,0 enthält. Die vorliegende
Erfindung hat nichts zu schaffen mit unbehandeltem Silikatglas, das bei gewöhnlicher
Temperatur in Wasser praktisch völlig unlöslich ist, und ebensowenig mit den sogenannten
Silikaten, die einen großen Teil von Natriumcarbonat oder Natriumhydroxyd enthalten.