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Verfahren zur Gestaltung magerer keramischer Massen Die bisher bekannten
Verfahren zur Formgebung keramischer Arbeitsmassen sind bedingt durch die innere
Reibung der zu verformenden Masse. Die innere Reibung ist ihrerseits ,abhängig vom
Wassergehalt und dann Gehalt der Masse an bildsamen Bestandteilen wie Ton oder Kaolin.
Höherer Tonsubstanz- und mäßiger Wassergehalt bedingen die üblichen, auf der Bildsamkeit
des Tons beruhenden Formgebungsverfahren, wie Drehen, Eindrücken in Formen, Pressen
im endlosen Strang usw. Erhöhter Wasserzusatz oder Zusatz alkalischer Elektrolyte
zu bildsamten verformbaren Massen verleihen .diesen eine so starke Beweglichkeit,
.daß sie selbst fließen und wie ;alle Flüssigkeiten den zu ihrer Verfügung stehenden
Raum ausfüllen und sich dadurch von selbst den Feinheiten einer Hilfsform. anschmiegen.
Hierauf beruht bekanntlich das keramische Gießverfahren.
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In. den Fällen jedoch, in denen sowohl die Feuchtigkeit der Massen
wie ihr Gehalt an bildsamen Bestandteilen ,gering ist, sind derartige, keramische
Massen auf den geschilderten üblichen Wegen nicht mehr verformbar. Die innere Reibung
der Massen wird so groß, daß es der Anwendung erheblicher, meist mechanischer Kräfte
bedarf, um das Kennzeichen der Flüssigkeit, nämlich das Ineinanderflneßen der Einzelteilchen,
hervorzurufen. In der Regel tritt dies bei Massen mit weniger Aals 2o bis 300/0
Bindemittel ein. Die Verformung ruß dann gewöhnlich bei kleineren Körpern im Wege
des Pressens und Stanzens, bei größeren, wie sie insbesondere in der Schamotteindustrie
vorkommen, durch Schlagen, Einstampfen oder gar durch hydraulisches Pressen bewirkt
werden, wenn man nicht, wie dies bereits vorgeschlagen wurde, die gewöhnlichen Bindemittel
Ton oder Kaolin durch solche mit besonders hohen. Kolloi:dgehaiten, beispielsweise
Bentonit ioder ähnliche Mineralien, wie Ehrenhergit, Damonterollth und Montmiorillonit,
ersetzt.
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Derartige magere Massen haben. in neuerer Zeit !eine besonders große
Bedeutung erlangt, weil bei ihnen die .besonderen. Eigenschaften ,der Magermittel
naturgemäß besser zur Auswirkung gebracht werden können, als ,lies bei Massen. reit
höheren Tonsubstanzgehalten möglich ist. Es braucht nur an die Herstellung höchstfeuerfester
Masseen mit Mullit, Siliciwmcarbid, Korund; Zirkonoxyd oder ähnlichen Stoffen, ferner
an die mechanisch hochwertigen Massen mit großem Specksteingehalt, und nicht zuletzt
an die raumbeständigen, nicht nachschwindenden Schafmottemassen mit 8o bis 95 %
Schamottekern erinnert zu werden. Bei diesen Massen kann beispielsweise das Bindemittel
(Kaolin oder Ton) mit Hilfe alkalisch wirkender
Elektrolyte bei
verhältnismäßig geringem Wassergehalt in .den Zustand einer tropfbar flüssigen Aufschwe:mmung
überführt werden.
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Indessen ist die Verformung so mageren, Massen außerordentlich schwierig,
und. es.. kann insbesondere bei mageren Massen mit grobkörnigem Magermittel kaum
erreicht werden, Mager- und Bindemittel vollständig gleichmäßig zu, durchmischen;
zumal beispielsweise Alkalizusatz die Bildsamk eit des Bindetons bekanntlich stark
herabsetzt. Ungleichmäßige Verteilung beider Mischungsbestandteile b:ewfirkt aber
ungleichartige, Zusammensetzung und damit ungleichartige Eigenschaften an den verschiedenen
Stellen des Erzeugrässes. So ist häufig eine beträchtliche Unsicherheit bei derartigen
Erzeugnissen gegenüber (elektrischen, thermischen und mechanischen Beanspruchungen
die Folge.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein von den bisher bekannten verschiedenes
Verfahren zur Gestaltung magerer keramischer Massen .mit über 8 5 % Magermitteln,
durch das die geschilderte innere Ungleichartigkeit solcher Massen vermieden wird.
Dies wird erreicht durch Ausnutzung einer ,an sich bebekannten Erscheinung, der
sog. Thixotropie, wodurch eine außerordentlich leichte Verformung erzielbar ist
unter Erreichung von Erzeugnissen mit überragenden Eigenschaftswerten.
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Unter Thixotropie versteht man eine kolloidchemische Erscheinung,
die sich darin äußert, daß bestimmte gelartige Systeme, beispielsweise Eisenoxydhydratgel.
und Aluminiumoxydhydratgtl, Gelatine, Bentonit u. a., durch heftiges Schütteln und
Rühren in den Solzustand, bei Aufhören- dieser Bewegung aber wieder zurück in den
Gelzustand überführt werden.
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Erfindungsgemäß wird nun bei mageren Massen, beispielsweise bei hochfewerfesterf
Scham.ottemassen, so vorgegangen, daß die bildsamen Bestandteile der Masse mit so
viel Wasser versetzt werden, daß eine tropfbar flüssige Aufschwemmung entsteht.
Dieser Aufschwemmung werden nunmehr Stoffe, wie Bentonit, Aluminium- oder Eisenhydroxydgel
a.dgl., zugesetzt, die eine thixotropie Ansteistenfung des Schlickers bewirken,
die durch heftige mechanische Erschütterung jederzeit wieder aufhebbar ist. Diese
Stoffe brauchen in nur so, kleiner Menge angewandt zu werden, daß sie die chemische
Zusammensetzung des keramischen Erzeugnisses kaum beeinflussen. Gelegentlich ist
zwar schon sein Zusatz kleiner Mengen Bento,nit empfohlen worden. Indessen bezweckt
dieser eine Ausnutzung des großen Wasserbindungsvermögens des Bentonits zur Schwindungserhöhu@ng,
nicht aber thixotroper Erscheinungen zur Gestaltung keramischer Massen.
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Die versteifte Aufschm-emmung des plasti-.schen Bindemittels wird
;nun mit dem Mager-;Ä44ittel ;auf trockenem Wege vermischt. Die rüttelnde Bewegung
der Mischmaschine bewirkt eine Wiederverflüssigung des versteiften gelartigen Bindemittels,
wobei während der Dauer .dieses auf diese Weise hervorgerufenen Solzustandes die
einzelnen Teilchen des Magermittel:s von dem Bindemittel vollständig gleichmäßig
eingehüllt werden. Nach dem Entfernen aus der Mischmaschine, also nach Aufhören
der heftigen mechanischen Bewegung, wird die Masse wieder steif; sie hat krümelige
oder bröckelige Beschaffenheit und. läßt sich nur noch durch Rütteln, Schlagen,
Stampfen oder ähnliche Erschütterungen verursachende ,gebräuchliche Verfahren verformen.
Zweckmäßig erfolgt die Verformung unter gleichzeitiger Anwendung einer zweiten,
andersartigen Erschütterung. Bringt man diese Masse nunmehr in die Form ein und
setzt die Form bzw. die Masse starken mechanischen Erschütterungen aus, beispielsweise
indem man die Form rüttelt oder die Masse mit einem schnellschlagenden Preßluftstampfereinstampft,
so erfolgt wieder genau wie bei dem Mischvorgang eine thixotrope Verflüssigung des
versteiften Bindemittelgels. Beim Rüttelverfahren schmiegt sich die Masse von selbst
den Feinheiten der Hilfsform an, während beim Stampfverfahren durch die Verflüssigung
der versteiften Bindemittelaufschwemmungeine völlig dichte Lagerung der Magermittel
in dem Farmling stattfindet, daneben aber auch das Bindemittel in vollkommener Weise
in die Poren, Ecken und Vorsprünge des Magermittels eindringt und auf diese Weise
eine mit anderen Mitteln nichterreichbare völlig gleichartige Verbindung vorn Magermttel
und Bindemittel hervorruft. In dem Zeitpunkt, in dem die Stoßbewegung des Stampfers
oder die Rüttelbewegung der Form wieder zum Stillstand kommt, erfolgt wiederum das
thixotrope Ansteifen des Breies; und der Formling kann sofort aus der Form entfernt
werden.
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Die Vorteile des Verfahrens liegen in der bedeutenden Zeitersparnis
und der dadurch bedingten Herstellungsbeschleunigung, ferner in der Unabhängigkeit
der Fertigung von gelernten Hilfskräften. Durch dieses Verfahren wird bei mageren
Massen -eine vollständig gleichmäßige Umhüllung jedes Magermittelteilchens mit einer
Bindemittelschicht selbst bei: Anwendung sehr geringer Bindemittelmengen und damit
-eine auf anderem Wege nicht in gleichem Maße zu erreichende Gleichförmigkeit in
chemischer, mechanischer, thermischet
und gegebenenfalls auch elektrischer
Hinsicht gewährleistet. Die Formlinge benötigen infolge ihres ;geringen Wassergehaltes
keiner besonderen Trocknung, auch überhaupt keiner Vorsichtsmaßregeln beim Brennen.