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Verfahren zur Herstellung von tongebundenen feuerfesten Erzeugnissen
Die Eigenschaften der Tone und Kaoline lassen sich bekanntlich mechanisch durch
geeignete Aufbereitung und chemisch durch bestimmte Zusätze beeinflussen. Die bekannten
Mittel sind weitgehende Zerteilung bis zur größten Feinheit und Veränderung der
Konsistenz von Tonsuspensionen mittels Elektrolyten nach verschiedenartigen Verfahren.
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Bekannt ist ferner die Veränderung der Toneigenschaften durch Zusatz
von Bentonit oder gleichgearteten Stoffen. Bildsamkeit und .damit zusammenhängende
Eigenschaften werden durch Bentonite verbessert" Feuerfestigkeit und Druckerweichungdagegen
entsprechend beeinträchtigt. Nicht unbekannt ist auch der Einfuß kolloidähnlicher
Stoffe, wie beispielsweise Aluminiumhydroxyd, auf Tonsuspensionen.
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Ausgehend von idemGedanken, daß man die bei Verwendung von Bentoniten
erniedrigte Feuerfestigkeit durch Beimischen von Aluminiumhydroxyd wieder ausgleichen
oder gar noch verbessern könne, erwiesen nun entsprechende Versuche; daß durch Zusatz
dieser beiden Bestandteile und von Wasser das Volumen derartig behandelter wäßriger
Tonsus:pensnonen unter Beibehaltung ihrer Konsistenz erheblich vergrößert werden
kann. Aus technischen und wirtschaftlichen Grün-,den werden als Zusätze Mischungen
von bis 5 % : Bentonit mit bis 5 °/a A12 0s als Aluminiumhydroxyd, beides
bezogen auf den trockenen Ton bzw. Kaolin, angewandt. Diese Zusätze bewirken in
Ge#bIeten, die im Vorvers.uch jeweils ermittelt werden müssen, Völumenverrrlehrungen,
idie, bei Beachtung gleichbleibender Konsistenz, größer sind, als additiv nach der
Einzelwirkung von Bentonit bzw. Aluminumhydxoxyd zu erwarten-wäre. Eine genaue Begrenzung
der Gc@biete, innerhalb deren die Volumenvermehrungen stattfinden, kann nicht gegeben
werden, da ,diese gleichzeitig durch die Eigenart und den Zerteilungsgrad -des Tones
bzw. Kaolins sowie durch die Eigenschaften der Zusätze beeinflußt werden.
Diesen
Effekt zu verwerten, ist Zweck des vorliegenden Verfahrens.
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Beispielsweise ist für die Herstellung poröser Steine oft ein möglichst
großes wirksames Volumen des Bindetones erwünscht. Dieses. wird erreicht durch die
erfindungsgemäßen Zusätze, welche die Tonsuspensionen auch bei Volumenvermehrungen
von 5o% und mehr in ihrer Konsistenz in keiner Weise beeinflussen: -Das Wesen des
erfindungsgemäßen Vor-Banges beruht darin; .daß gleichzeitig eine Verteilung des
Bindemittels Ton oder Kaolin auf ein größeres Volumen und eine Vermehrung der Bestandteile,
welche die Bildsamk eit günstig beeinflussen, hervorgerufen wird. Dadurch, @daß
Bentonit oder gleichgeartete Stoffe itnd Aluminiumhydroxyd gemeinsam als weitestgehend
kolloidähnlich verteilte Stoffe wirken, ist ferner die Möglichkeit gegeben, Verbindungsbildung
in der Phase des Bindemittels und an den Grenzflächen von Bindemittel und Magermittel
zu fördern. In diesem Zusammenhang sei z. B. die Bildung von Mullit erwähnt, welche
bekanntlich für die Güte feuerfester Produkte eine große Rolle spielt.
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Andererseits ist auch bei beispielsweisemageren, zur Herstellung dichter
Steine geeigneten Massen mit gegebenenfalls ausgewählten Körnungen, die nur sehr
geringe Bindetonmengen enthalten, erwünscht, diesen ein .für .die Verarbeitbarkeit
bestes Maß an Bildsämkeit und Porenanfüllung mit Bindemittel zu verleihen. Dieses
wird nach vorliegendem Verfahren durch die Einstellbarkeitder Volumenvermehrungdes
mit Wasser angemachten Bindemittels erreicht.
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Bei Verfahren, welche für magere, krüinelige Massen eine Tonverflüssigung
mittels Elektrolyten vorsehen, arbeitet man bisher bekanntlich insofern in entgegengesetzter
Richtung, als man .durch die Verflüssigung mit einem Minimum an Wasser, d. h: mit
geringstem Suspensionsvolumen, eine optimale Dispersion und Bindefähigkeit- .des
Bindemittels erreicht.
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Zwecks besserer Verteilung setzt man jedoch Wasser zu; das aber, wenn
dadurch die Massen zu feucht werden; wieder entzogen werden muß.
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Die Verarbeitung der erfindungsgemäß hergestellten Massen erfolgt
je nach ihrem Magerurngsgrad und ihrer Bilds,amkeit auf Strangpressen, Schlagpressen,
durch Handformen, Schlagen, Pressen und Stampfen oder andere geeignetg, an sich
!bekannte ähnliche Verfahren.
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Die Angabe"daß dem Verfahren Bedeutung für jeden möglichen ,Magerungsgrad
zukommt, besagt ganz allgemein, :daß es nicht allein auf die Menge des in der Masse
verwendeten Magermittels, wie beispielsweise Schamotte, Schiefer, Kapseln, Korund,
Sillimanit, Mullit oder- ähnliche Stoffe, ankommt, sondern daß gleichfalls der Brenngrad
des Mager-; mittels, d.. h. beispielsweise Schrühbrand; Schwachbrand oder Scharfbrand,
den Magerungsgrad mitbestimmt. Damit soll zum Ausdruck gebracht werden, daß die
Wahl jeglicher Art von Magermittel, welche zur Herstellung feuerfester oder höchstfeuerfester
Erzeugnisse mit Ton= oder Kaolinbindting Verwendung: finden können, für das vorliegende
Verfahren vorgesehen ist.
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Die Art und Weise, in welcher die erfindungsgemäßen Bestandteile zugesetzt
werden, kann in jeder beliebigen Reihenfolge vor oder während der Masseherstellung
erfolgen, z. B. erst zur ganzen Menge oder zu einer Teil-. menge des Magermittels,
zur gesamten oder zu einer Teilmenge des Bindemittels, zu bestimmten Körnungen .des
Magermittels uni in jeder sich daraus ergebenden @otnbinationsmöglichkeit. , Das
Zumischen der erfindungsgemäßen Bestandteile kann .durch sofortige einmalige oder
stufenweise- Zugabe oder durch Vorrichtungen, welche eine feinste mechanische Verteilung
der Zusätze bewirken, erfolgen.
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Die Wirkung der genannten Zusätze ist" allerdings eine bedingte. Sie
tritt je nach dem Charakter des Bindetones oder Kaolinen mehr oder minder stark
rin. Ein praktisch flußmittelfreier Kaolin wird kaum in der geschilderten Art beeinflußt
werden, ein flußmittelarmer Kaolin etwas besser, ein mittelmäßiger Bindeton schon
deutlich und ein ausgesprochener Bindeton sehr auffällig. Sehr wahrscheinlich bestehen
hier Zusammenhänge zwischen chemischer Konstitution un_d Wasserbedarf je nach Art
der Komplexbelegung und verwandter Erscheinungen.
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Auch das Alter des verwendeten Aluminiumhydroxydes und die natürlichen
Eigenschaften des zugesetzten Bentonits sind von großem Einfluß auf .die beabsichtigte
Wirkung. Mischungen von jüngstem Aluminiumhydroxyd mit höchst duellfähigem Bentonit
(z. B. Na-Bentonit) geben bessere Effekte als entsprechende Mischungen von bereits
gealtertem Aluminiumhydroxyd mit- wenige quellfähigem Bentonit (z. B. Ca-Bentonit):
Körniges Tonerdehydratgbt dementsprechend praktisch: gar keinen Effekt der geschilderten
Art und nur einen geringen in Mischung mit Bentoniten, welcher aber in diesem Falle
fast ausschließlich .durch die Eigenschaften der Bentonite .bestimmt wird: Die vorstehend
beschriebenen Wirkungen können schließlich noch dadurch verbessert werden, --daß
man eine Verflüssigung der verfahrensmäßig
hergestellten Suspensionen
durch Elektrolyte bewirkt. Bekanntlich besteht .die Möglichkeit, Tonsuspensionen,
nachdem sie zur Verflüssigung Elektrolytzusatz erhalten r haben, zwecks Verteilung
des dispengierten Tones auf ein größeres Volumen, Wasser zuzusetzen. Dabei entstehen
jedoch gegebenenfalls zu feuchte Massen, denen man das Wasser vor,der Verformung
dann wieder. entziehen muß: Dieses ist nach vorliegendem Verfahren nicht nötig;
vielmehr wind durch die geschilderten verfahrensmäßigen Zusätze und dadurch, daß
man -außerdem eine Verflyissigung durch Elektrolyt bewirkt,, eindoppelter Effekt
erzielt:-,erstens wird das Volumen der Suspension vermehrt, ohne die Menge fühlbaren
Wassers, welche die Verformungsfähigkeit beeinträchtigen würde, zu vergrößern; zweitens
wirkt .der Zusatz von Elektrolyt auch bei Iden verfahrensmäßig volumenvermehrten
-Suspensionen in bekannter Weise, so daß man, ohne erst Wasser wieder entziehen
zu müssen, sofort Massen .erhält, die mit guter Bildsamkeit verarbeitbar sind.
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Das durch den Elektrolyten feinst zerteilte Bindemittel erfährt also
eine weitestgehende Einhüllung in,die kolloiden hochvoluminösen Mischungen von Aluminiumhydroxyd
und Bentonit, so daß Bindefähigkeit, Reaktionsvermögen und Gleichmäßigkeit des Gefüges
in der.-: denkbar günstigsten Weise :beeinflußt werden.
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Ein längeres Stehenlassen der wäßrigen Suspensionen der Bindemittel
mit oder ohne ,die .erfindungsgemäßen Zusätze und Elektrolyten oder der Zusätze
allein mit oder ohne Elektrolyten wird erforderlichenfalls noch als vorteilhaft
empfohlen.
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Das Verfahren ist damit grundsätzlich verschieden von dem Verfahren,der
amerikanischen. Patentschrift 1459 357, 'die nur die nuellfähigkeit und Volu-menvermehrüng
von Bentonit zur Regulierung der Schwindung mehrschichtiger Steine. als Schutz begehrt.
In 'diesem Verfahren werden bedeutend geringere Volumenvermehrungen verwertet als
nach unserem Verfahren. Das Neuartige unseres Verfahrens beruht darin, daß durch
die gleichzeitige Anwendung von Bentonit-(-Aluminiumhydroxyd Volumenvermehrungen
erzielt werden,, welche die mit Bentonit ohne weitere Zusätze erreichbaren um ein
Mehrfaches übertreffen und die im übrigen je nach Eigenart des verwendeten Tones
oder Kaolins sowie der Zusätze aus Bentonit und Aluminiumhydroxyd, besonders aber
dem Alterungsgrad des letzteren., um ein Mehrfaches größer sind, als zu erwarten
ist.
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- Das. gleiche gilt im Hinblick auf die -deutsche Patentschrift 551
323, Klasse 801), Gruppe 12. Diese hat zum Gegenstand ein Verfahren, welches Ton-
oder Kaolinsuspensionendurch Elektrolytzusatz feinste Disp.ersitüt verleiht, um
mit Hilfe derartig weitgehend kolloidisierter Bindemittel eine frühzeitige.Sillim`anitreaktionzubegünstigen.
Die Patentschrift spricht zwar auch von der. Verwendung von Tonendehydrat oder :anderen
hochtonerdehaltigen Stoffen in Verbindung mit, dem erwähnten elektrolytverflüssigtem
Bindeton, jedoch ist in keiner Weise darin die Erkenntnis offenbart oder eine Arbeitsregel
gegeben, nach der- das Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet. Es ist darin nicht
zum Ausdruck gebracht, da.ß Tonerdehydroxyd allein .oder in Verbindung mit Bentonit
wegen der hochviscosen Beschaffenheit Volumenvermehrungen bewirkt, sondern lediglich
von Tonerdehydrat, welches im Handel normalerweise nur in körniger, kristallähnlicher
Struktur zu ,beziehen ist, die Rede. Auch im Vergleich zu diesem bereits bekannten
Verfahren bietet das neue Verfahren die Möglichkeit einer weit größeren Verteilungsfähigkeit
von Tön und Kaolin, zumal dann, wenn außer den erfindungsgemäßen volumenvermehrenden
Zusätzen eine Vergrößerung der durch diese bereits in einem erheblich größeren Volumen
eingehüllten freien aktiven Tonoberflächen durch Elektrolytzusatz erfolgt.
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Bei geeigneter Kombination !der erfindungsgemäßen Zusätze, 'welche
gemeinsam die charakteristische Volumenvermehrung und die Verflüssigung bewirdcen,
eröffnen sich neue Anwendungsgebiete, die einen technischen Fortschritt in. Hinsicht
auf die Gestaltung des Gefüges und der Güte feuerfester Erzeugnisse;.@die mit Ton
oder Kaolin gebunden und ungebrannt oder nach üblichem Fabrikationsbrand beim Verbraucher
Verwendung finden, ermöglichen.