DE680250C - Verfahren zum Herstellen von keramischen Erzeugnissen, insbesondere von Zuendkerzensteinen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von keramischen Erzeugnissen, insbesondere von Zündkerzensteinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von keramischen Gegenständen, insbesondere von Zündkerzensteinen, aus Massen, die vorwiegend aus hochfeuerfesten, unelastischen Stoffen bestehen, durch Formen und Brennen dieser Massen.
• Bei der Verarbeitung derartiger Massen ist die Art der Formgebung wirtschaftlich und fertigungstechnisch von großer Bedeutung und kann auch für die Güte des fertiggebrannten Erzeugnisses entscheidend sein. Es ist bekannt, feingemahlene, reine Oxyde, z. B. Korund, durch Behandlung mit Säuren zu gießfähigen Massen aufzubereiten. Nach dem Gießverfahren können auch solche Massen verformt werden, die einen Zusatz von plastischem Ton oder Kaolin erhalten haben. Ferner ist schon vorgeschlagen worden, Massen aus vorwiegend unelastischen Stoffen zu Formlingen zu verpressen. Dabei sind die Massen, um sie möglichst bildsam zu machen, entweder mit plastisch machenden anorganischen Stoffen, z. B. Ton, vermengt worden, oder man hat ihnen organische Bindemittel, wie Dextrin, zugesetzt, die im wesentlichen als Klebmittel wirken und eine Formung der Masse durch Pressen, Stampfen u. dgl. gestatten. Bei gewissen Gehalten der Masse an organischen Stoffen, z. B. Kunstharz, konnte dabei auf die Verwendung von Anmachwasser verzichtet und Formlinge im Trockenpreßverfahren hergestellt werden.
• Die genannten Verfahren befriedigen aber oft nicht, insbesondere, wenn der Anteil an plastischen Stoffen gering ist und wenn Gegenstände schwieriger Formgebung und massive oder dickwandige Gegenstände hergestellt werden sollen. Beispielsweise läßt sich die Bildung von Lunkern und Rissen an Gegenständen, die nach dem Gießverfahren geformt und dann gebrannt sind, schwer vermeiden. Das Preßverfahren andererseits ergibt meist eine ungleichmäßige Verdichtung der Masse, so daß im beispielsweise zylinderförmigen Preßkörper die Verdichtung an den Enden desselben groß, in der Mitte jedoch gering ist. Diese Umstände wirken sich beim Schwinden der Formlinge während des Trocknens und Brennens ungünstig aus, indem im Innern des Erzeugnisses Spannungen auftreten; die die Temperaturwechselbeständigkeit des Erzeugnisses in Frage stellen. Da ferner das Preßv erfahren nur die Formung einfach gestalteter Körper zuläßt, ist meist eine nachträgliche Formgebung durch Bearbeitung mittels Werkzeugen erforderlich, die beträchtliche Kosten verursachen kann.
• Die Erfindung bezweckt die Vermeidung clei: angeführten Nachteile. Gemäß der Erfindung werden die zu brennenden, rohen Formlinge aus den in Frage stehenden Massen in der Weise hergestellt, daß die keramischen Massen mit geeigneten organischen Bindemitteln, z. B. thermoplastischem Harz, in solcher Menge versetzt werden, daß sie spritzfähig werden und darauf nach dem für Künstharzmassen bekannten Spritzverfahren verarbeitet werden.
• Das für Kunstharzinassen bekannte Spritzverfahren besteht darin, daß eine ein thermoplastisches Harz enthaltende Masse erwärmt wird und in diesem Zustand durch eine enge Düse in abgekühlte Formen hineingespritzt wird, in denen die Mässe die gewünschte Gestalt erhält.
• Die gemäß der Erfindung zu verarbeitende, spritzfähige Masse enthält zwei Gruppen von Stoffen.
• Die erste Gruppe, die den Hauptteil der spritzfähigen Masse bildet, besteht aus dem oder den keramischen Rohstoffen, die ausreichend fein gemahlen und gegebenenfalls innig miteinander vermischt sind. Die Auswahl dieser Stoffe hat nach den bekannten keramischen Grundsätzen zu erfolgen, wobei die Eigenschaften, die das fertige Erzeugnis haben soll, maßgebend sind. Diese Gruppe kann durch einen einzigen hochfeuerfesten Stoff, z: B. Koründ, dargestellt sein oder mehrere nicht plastische Stoffe, z. B. Korund, Erdalkalioxyde, Titanoxyd, enthalten. Aber auch plastische anorganische Stoffe, z. B. Ton, können vorhanden sein. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß Ton zweckmäßigerweise nur in einer Menge bis zu ro% in der Masse vertreten ist, da nur bei solchen geringen' Mengen an plastischen anorganischen Stoffen die Masse während des Spritzvorganges entlüftet werden kann. Bei höherem Tongehalt verschmiert der Ton die Oberfläche des gespritzten Stranges und läßt die Lufteinschlüsse nicht heraus.
• Die zweite Gruppe von Stoffen, aus denen die spritzfähige Masse besteht, enthält die die Spritzfähigkeit der Masse im wesentlichen bestimmenden organischen Stoffe. Der Anteil der spritzfähigen Masse .an diesen Stoffen soll möglichst gering sein, damit die keramischen Bestandteile im gespritzten Körper möglichst dicht aneinanderliegen. Im allgemeinen ist ein Gemisch von Stoffen zu ver-" wenden, das bei Temperaturen um roo° C weich wird, bei niedrigen Temperaturen, beiijelsweise o° C, erhärtet und genügende Bindekraft entwickelt. Die organischen Stoffe sollen sich während des keramischen Brandes verflüchtigen. Sie haben nicht die Aufgabe, mit den keramischen Stoffen der ersten Gruppe zu reagieren, sondern dienen lediglich dazu, diese Stoffe zu einer spritzfähigen Masse zu verbinden, so daß die gespritzten Formlinge genügend fest sind, um, falls nötig, mechanisch überarbeitet und in den Ofen befördert werden zu können. Die während des Brandes sich verflüchtigenden organischen Stoffe hinterlassen Poren im gebrannten Scherben: Eine gewisse Porosität ist meist sehr erwünscht, zumal wenn es sich um thermisch stark beanspruchte Gegenstände handelt. Ein bestimmter Porositätsgrad kann weitgehend beliebig erhalten werden, indem die organischen Stoffe der Art und der Menge nach dem Zwecke entsprechend ausgewählt werden und die Stoffe der ersten Grüppe eine entsprechende Korngrößenabstufung aufweisen und die Garbrandtemperatur beim Brennen der Formlinge richtig eingestellt wird.
• Für die Verflüchtigung der organischen Stoffe der zweiten Gruppe während des Brennens bestehen zwei Möglichkeiten: Die Stoffe können unter Bildung von Oxydationsprodukten herausbrennen, oder sie können in Gasform übergehen, ohne Verbrennungsprodukte zu liefern. Es wurde gefunden, daß die Bildung von Oxydationsprodukten zu Schäden führen kann; die Verbrennung der organischen Stoffe ergibt verhältnismäßig sehr große Gasmengen, die den Formling, da sie im Innern desselben entstehen, sprengen können. Es ist daher zweckmäßig, solche organische Stoffe als Vertreter der zweiten Gruppe zu verwenden; die bei den Temperaturen des i keramischen Brandes, insbesondere denen der Anheizperiode bis 4oo° C, zum größten Teil verdampfen, ohne einer Oxydation zu bedürfen. Auf diese Weise wird erreicht; daß die organischen Stoffe während des Brennens vollständig unter Zurücklassung feinster Poren entweichen und die Sinterung der keramischen Stoffe der Masse während des Garbrandes ungestört und in dem gewünschten Ausmaß stattfinden kann.
• Die organischen Stoffe der zweiten Gruppe müssen mit den anorganischen, keramischen Stoffen der ersten Gruppe innig vermischt werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise in Mischmaschinen, die die Masse reibend und drückend bewegen, z. B. in einem Kollergang mit rotierendem Teller. Wichtig ist, wie schon oben erwähnt, die Entlüftung der Masse während des Spritzvorgangs, damit der gespritzte Formling frei von Lufteinschlüssen erhalten wird. Zu die-5 sem Zweck kann der durch Pressen erzeugte Massestrang in mehrere Stränge geteilt werden und sind diese Stränge wieder miteinander zu vereinigen, bevor die Masse durch die Spritzdüse hindurchgedrückt wird. Selbstverständlich ist die Spritzform, die der Masse die Gestalt des gespritzten Formlings gibt, so auszubilden, daß die verdrängte Luft aus der Form austreten kann. Beispielsweise wird dies dadurch erreicht, daß die Spritzform an 15 geeigneter Stelle geteilt ist, so, daß die Luft durch die Trennfugen entweichen kann. Eine Teilung der Spritzform erweist sich meist schon mit Rücksicht auf die Gestalt des Formlings als notwendig, damit derselbe 20 leicht aus der Form herausgenommen oder ausgestoßen werden kann.
• An dem Beispiel einer vorwiegend Korund enthaltenen Masse wird gezeigt werden, wie die Masse beschaffen sein kann, damit die 25 Erfindung verwirklicht wird. Eine solche Masse ist spritzfähig und ergibt hochwertige elektrische Isolatoren, wenn sie folgendermaßen zusammengesetzt ist: 70 bis 900,10 fein gemahlener Korund einschließlich Zusätzen 30 von bis zu 20'1, Erdalkaliverbindungen, o bis io°/° Ton oder Kaolin, bis zu io°/° Kunstschellack, bis zu io°/° Holzteeröl, bis zu 51/° Weichasphalt.
• Der Kunstschellack wird mit den kerami-35 sehen Stoffen zweckmäßigerweise mittels Trockenmahlung innig vermischt. An Stelle von Kunstschellack oder als teilweiser Ersatz desselben können auch andere thermoplastische Kunststoffe verwendet werden, 40 z. B. polymere Vinylverbindungen, wie die im Handel unter dem Namen Mipolam oder Igelite erhältlichen Erzeugnisse.
• An Stelle von Holzteeröl kann mit Vorteil auch eine wäßrige Teerölemulsion verwendet 45 werden, die durch Destillation von Holzteeröl gewonnen worden ist und sämtliche Übergänge von ioo° C bis 35O° C enthält.
• Als Weichasphalt wird zweckmäßigerweise ein solcher verwendet, der einen Erweichungs-5o Punkt nach Kraemer-Sarnow (vgl. Zeitschrift Die Chemische Industrie, 1903, Nr.26, S.5,5) von nicht mehr als etwa 9o1 C hat. Dieser Weichasphalt kann in dem vorstehend erwähnten Holzteeröl gelöst wer-55 den, bevor er der Masse zugesetzt wird, oder er kann der Masse in wäßriger Aufschwemmung als Bitumenemulsion zugegeben werden. Der Weichasphalt darf kein Alkali enthalten, wenn es sich um die Herstellung hochfeuerfester Gegenstände oder elektrischer Isolatoren handelt.
• Sofern die spritzfähige, Korund enthaltende Masse Wasser enthält, ist es angebracht, dafür zu sorgen, daß der Wassergehalt der Masse vor deren Verspritzung 501, nicht übersteigt.
• Die oben näher angegebenen, Korund enthaltenden Massen werden zweckmäßigerweise derart verarbeitet, daß die Masse auf 8o bis I20' C erwärmt und unter Druck durch eine Düse in Formen, die eine Temperatur von = io° C bis -E- 1q.0° C aufweisen, gespritzt wird.
• Die zur Verspritzung erforderlichen Drucke richten sich nach der jeweiligen Beschaffenheit der zu verspritzenden Masse. Am Ende des Spritzvorgangs, wenn die Verdichtung des Formlings erfolgt, sind die höchsten Drucke anzuwenden; diese liegen im allge-. meinen im Bereich von ioo bis 5oo kg/cm=.

Claims (3)

1. -PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen von keramischen Erzeugnissen, insbesondere Zünd kerzensteinen, durch Formen und Brennen von organische Bindemittel enthaltenden Massen aus überwiegend hochfeuerfesten, unplastischen Stoffen, wie Korund, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Massen mit geeigneten organischen Bindemitteln, z. B. thermoplastischem Harz, in solcher Menge versetzt werden, daß sie spritzfähig werden und darauf nach dem für Kunstharzmassen bekannten Spritzverfahren verarbeitet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine keramische,Masse verwendet wird, die Ton oder tonartige Stoffe bis zu io Gewichtsprozent enthält.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Masse mit solchen organischen Stoffen vermengt wird, die bei den Temperaturen des keramischen Brandes, insbesondere denen der Anheizperiode; zum größten Teil verdampfen, ohne einer Oxydation zu bedürfen. q.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine spritzfähige Masse verwendet wird, die 7o bis 9o% fein gemahlenen Korund einschließlich Zusätzen von bis zu 20°./" Erdalkaliverbindungen, o bis io°/° Ton oder Kaolin, bis zu iog° Kunstschellack, bis zu 5110 Weichasphalt, bis zu io°/° Holzteeröl enthält.