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Verfahren zur Herstellung feuerfester keramischer Erzeugnisse In dein
Patent 487 110 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schamottesteinen beschrieben,
bei dem zunächst aus Ton durch Zugabe von Elektrolyten und Wasser eine gießflüssige
Masse bereitet wird, die dann in solchem Verhältnis mit der Schamotte vermischt
wird, daß eine durch Schlagen, Stampfen, Pressen o. dgl: zu verformende Masse entsteht,
die nach Verformung gegebenenfalls zu trocknen und zu brennen ist.
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Bei diesem Verfahren erfordert die gesonderte Herstellung des gießflüssigen
Bindemittelschlickers einen erheblichen Aufwand an Mischarbeit,, um auch die notwendige
Gleichmäßigkeit des Gießschlickers zu er-. zielen und die häufig verbleibenden Tonknötchen
völlig zu zerteilen.
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Diese Arbeitsweise wird nach der Erfindung ganz erheblich verbessert
und abgekürzt; und zwar dadurch, daß außer den Organen der Misch- oder Rührvorrichtungen
auch noch die Gesamtmenge der körnigen Magerungsstoffe zerteilend und aufspaltend
auf den Ton wirken. Die vorliegende Erfindung stellt also eine weitere Ausgestaltung
des Verfahrens nach Patent 487 i i o dar; es wird auch hierbei auf Massen
hingearbeitet, die durch Schlagen, -Stampfen, Pressen o. dgl. zu verformen sind
und die mit Elektrolyt verflüssigten Ton oder andere tonerdehaltige Bindestoffe
in geringen Mengen enthalten.
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Zur Durchführung des neuen Verfahrens wird nicht wie nach dem Patent
487 110 von einem gießbaren Tonschlicken ausgegangen, sondern von dem körnigen
Magerungsstoff. In Frage kommt hierfür in erster Linie Schamotte, aber auch Quarzit
oder andere hochkieselsäurehaltige Stoffe, Korund, Sillimanit, Mullit, Cyanit, daneben
auch noch Magnesit, Chromit, Siliciumcarbid, allgemein feuerfeste Oxyde; Carbide,
Spinelle u. dgl.
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Zu diesen Magerungsstoffen werden zunächst Elektrolyte gegeben und
dann erst neben Wasser die benötigte geringe Menge von Ton oder sonstigen tonerdehaltigen
Bindestoffen. Die Vermischung von Magerungsmitteln mit Elektrolyt kann etwa in der
Weise erfolgen, daß erst Magerungsmittel und fester Elektrolyt trocken vermischt
werden, worauf das Gemisch angefeuchtet wird, oder aber auch, daß man die Magerungsstoffe
zunächst in an sich bekannter Weise mit Wasser befeuchtet und dann den Elektrolyt
in fester oder in gelöster Form zusetzt. Der Bindestoff wird dem Gemisch Magerungsmittel-Elektrolyte
zugeführt und das Ganze, gegebenenfalls
unter Beigabe der zur Formgebung
nötigen - Wassermengen, gut durchgemischt. Jedenfalls soll die Reihenfolge immer
die sein:- -etst4 M'agerungsstoff, da,@ Elektrolyt und zuletzt Bindestoff. @r;"`',,
Besonders vorteilhaft ist die Arbeitst@`zs daß das Trockenmischen der einzelnen
kömiponenten in der vorher angegebenen Reihenfolge erfolgt und das notwendige Wasser
erst während des Vermischens zugesetzt wird. Hierbei ist es möglich, mit den Geringstmengen
an verflüssigend wirkenden Agenzien einerseits, Wasser andererseits auszukommen
und auch gleichzeitig die notwendige Mischarbeit auf ein Geringstmaß herabzusetzen.
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Die Menge der verwendeten Elektrolyte (Soda, Wasserglas, Natronlauge,
Ammoniak u. dgl.) ist bei diesem Verfahren ebenso wie nach dem Patent 487 110 sehr
klein; sie beträgt höchstens i bis 1i/2 % des Bindetons, der wiederum nur einen
geringen Teil der Gesamtmasse ausmacht; auf die Gesamtmasse bezogen, sind also nur
Bruchteile eines. Pro-- zents an Elektrolyt vorhanden. Die Feuerfestigkeit der aus
solchen Massen gefertigten Erzeugnisse wird natürlich durch derart geringe Mengen
von Elektrolyten in keiner Weise beeinflußt.
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Neben den Elektrolyten können der Masse noch -geeignete hochmolekulare
organische Zusatzstoffe, Schutzkolloide u: dgl. zugegeben werden, z. B. Saponine,
Humussäuren, Dextrin usw., und-zwar entweder in fester, aber fein verteilter Form,
z. B. durch Aufstäuben auf die trockenen Magerungsmittel, oder gelöst in dem zum
Befeuchten dienenden Anmachewasser oder der Elektrolytlösung.
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Zur Abstimmung des Verhältnisses der einzelnen Komponenten wird -man
zunächst einige Probeversuche vornehmen, denn je nach der Art bzw. Korngröße des
verwendeten Stoffes, ferner je nach den Eigenschaften des verwendeten Magerungs-
bzw. 'Bindestoffes kann dies Verhältnis bzw. die Menge und Art der zu verwendenden
verflüssigend wirkenden Agenzien in weiteren Grenzen schwanken. Immer wird aber
das Verhältnis Magerungs-Stoff : Bindestoff unter etwa 7 5 : z 5 liegen,
und die Menge der verflüssigend wirkenden Agenzien wird allgemein nur Bruchteile
eines Prozents betragen. .
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Neben der Verwendung von Ton als Bindestoff ist auch an andere zur
keramischen Bindung geeignete Stoffe zu denken, so beispielsweise an Kaolin, auch
an andere Kochtonerdehältige Stoffe, wie Tonerde, Bauxit u. dgl., oder aber an von
Natur unplastische Stoffe, die durch entsprechende Feinung in gewissem Grade bildsam
gemacht worden sind.
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Die Einmischung der verflüssigend wirkenden Agenzien kann gegebenenfalls
auch stufenweise erfolgen, da es sich meistens um sehr geringe Mengen handelt. Man
wird also zunächst einen Teil der körnigen unplastischen @@toffe; vorzugsweise den
feinsten, mit den üssigend wirkenden Agenzien vermischen, ;e= es mit, sei es ohne
Wasserzusatz, und das :Gemisch dem Rest der Magerungsstoffe einverleiben.
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Die körnigen Magerungsstoffe werden, wie üblich, in verschiedenen
Körnungen angewandt, und zwar vorzugsweise in solcher Abstimmung, daß die dichteste
Lagerung der Körnungen allein - ohne Bindemittel --,erzielt wird. Diese Arbeitsweise
hat den Vorteil, daß man mit Geringstmengen an Bindemitteln zu arbeiten in der Lage
ist und trotzdem ein dichtes Erzeugnis erhält.
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Gewöhnlich wird man die Abstimmung der Hauptkomponenten, Magerungsstoffe,
Bindestoffe und Wasser, derart wählen, daß ununmittelbar -das formfertige Gemisch
anfällt. Unter Umständen kann es aber zweckmäßig sein, zur Erleichterung der Mischarbeit,
die möglichst. in kräftig gebauten, energisch wirkenden - Mischschnecken oder Mischapparaturen
durchzuführen ist, der Masse eine größere Menge Wasser zuzusetzen, als an sich zur
Formgebung nötig wäre, und später vor der eigentlichen Verformung das überschüssige
Wasser wieder zu entfernen.
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Die Formarbeit selbst kann auf hydraulischen Pressen oder sonstigen
Verformungsmaschinen erfolgen, auch durch Hand oder maschinelle Stampfung o. dgl.
vorgenommen werden. Besonders :günstig ist die Verwendung von Preßluftstampfern,
und zwar von solchen, die eine sehr rasche Aufeinanderfolge der Druckstöße ermöglichen.
Diese Arbeitsweise hat -den besonderen Vorteil, daß beim Arbeiten mit Geringstmengen
Bindemittel trotzdem ein absolut gleichmäßiges und dichtes, Erzeugnis erzielt wird,
das gerade die besonders schätzenswerte Eigenschaft der Temperaturwechselbeständigkeit
in hohem Grade aufweist. Es kommt noch dazu, daß diese Arbeitsweise technisch besonders
leicht durchführbar ist und daß selbst die Herstellung kompliziertester Formkörper
so überaus leicht gelingt.
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Ari die Verformung schließt sich der übliche keramische Brand, gegebenenfalls
nach einer bestimmten Trockenzeit. Das Trocknen dürfte aber in den meisten Fällen
unnötig sein, da das neue Verfahren es ermöglicht, mit ganz geringen Mengen an Bindestoff
und Wasser zu arbeiten, so daß auch unmittelbares Brennen keine besonderen Schwierigkeiten
bereitet.
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Die anzuwendenden Mengen sind beispielsweise 44o kg dicht -gebrannte
Schamotte, 37,5 kg Trockenton (feuerfester Bindeton mit
etwa 38
ojo Tonerde), z5 kg Wasser, 0,3 kg eines Elektrolyten oder eines Gemisches von Elektrolvten.
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Die hergestellten Formlinge besitzen schon im grünen Zustand eine
erhebliche mechanische Festigkeit; daneben ist die Trocken-und Brennschwindung außerordentlich
gering. Es ist also möglich, auf das Brennen auch gänzlich zu verkichten und die
Formlinge ungebrannt an den Verbraucher zu liefern. Zweckmäßig wird man bei dieser
Arbeitsweise solche Magerungsmittel wählen, die völlig raumbeständig sind bzw. raumbeständig
gebrannt wurden.