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Verfahren zum Erzeugen von weitgehend entlüfteten, in Zusammensetzung
und Gefüge gleichmäßigen, tonhaltigen keramischen Massen Die vorliegende Erfindung
betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zum Erzeugen-keramischerMassen unter Verwendung
von rohem Ton.
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Einem aus den Ausgangsstoffen, die rohe Tone sind oder rohe Tone enthalten,
mittels M:'assers und als Tonverflüssigungsmittel dienenden Ammoniaks hergestellten
Schlick-er werden im selben Arbeitsgang das Ammoniak und die zwischen den Masseteilchen
eingeschlossene Luft entzogen und ein neues Eindringen und Einschließen von Luft
in die entlüftete Masse bis zu ihrer Festigung als plastisch verformbarer Massekörper
verhindert.
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Durch die schnelle Verfestigung des in Zusammensetzung und im Gefüge
gleichmäßigen Schlickers infolge der Ammoniakentzieliung wird auch diese Gleichmäßigkeit
in der verfestigten plastischen Masse erhalten, wobei sich diese Verfestigung infolge
der im selben Arbeitsgang stattfindenden Entlüftung zu einer weitgehendst entlüfteten
Masse vollzieht. Die weitere Verhinderung eines erneuten Lufteinschlusses in diese
angesteifte Masse bei ihrer Festigung zum verformbaren l@Iassekörper bewirkt die
Erreichung einer porenarmen Formmasse zur Herstellung porenarmer, dichter und in
Zusammensetzung und Gefüge gleichmäßiger Gegenstände. Nach dem Verfahren werden
die als Ausgangsstoffe dienenden Tone allein oder zusammen mit anderen mineralischen-
Stoffen mittels Wassers und Ammoniaks, das als Tonv erflüssigungsmittel dient, in
einen Schlicker überführt. Nach inniger Durchmischung des Schlickers wird dieser
in dünnen, obcrfläcl@engroßcn Teilchen in einen untir Lnterdru(k stel:cnden Raum
eingeführt, aus welchem das Ammoniak aus dem Schlicker entweicht und zusammen mit
der Luft abgesaugt wird. In diesem Raum wird hierauf die infolge der Ammoniakentziehung
angesteifte, in kleinen Teilchen vorliegende Masse zu einem zusammenhängenden plastischen
Massekörper gebracht, der dann ausgetragen wird. Diese Masse dient zur Formung von
Gegenständen, die die übliche keramische Behandlung erfahren.
Durch
die Überführung der Tone in sclilickerform mittels Wassers und des als Elektrolyt
tonverflüssigend wirkenden Ammoniaks sowie durch eine innige Durchmischung und Durchrührung
wird eine bis in die feinsten Teilchen gehende vollständige Gleichmäßigkeit des
Schlickers in Zusammensetzung und Gefüge erreicht. Die Beigabe des Ammoniaks ermöglicht
die Verwendung geringer Wassermengen zur Schlickerbildung. Das Verweilen des eingeführten
Schlickers in dem unter Unterdruck stehenden Raum bewirkt ein Ausscheiden des Ammoniaks,
das aus dem flüssigen Schlicker durch Verdampfen entweicht. Die Einführung in dünnen,
großoberflächigen Teilchen, z. B. dünne Fäden, ergibt eine gute Ausscheidung des
Ammoniaks. Diese bewirkt eine Ansteifung des Schlickers. Das ausgeschiedene Ammoniak
wird durch ständige Absaugung aus dem Raum abgeführt. Gleichzeitig wird aber auch
die in der Schlickermasse eingeschlossene Luft, welche später in der Masse Poren
ergibt, frei, die zusammen mit dem Ammoniak abgeführt wird. Es geschieht also gleichzeitig
eine Entlüftung der keramischen Masse.
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Die angefallenen artgesteiften Masseteilchen werden durch Zusammenpressen
oder Zusammenkneten innerhalb des unter Unterdruck und unter ständiger Absaugung
stehenden Raumes zu einem zusammenhängenden Massekörper gebracht. Dadurch wird der
Wiedereinschluß von Luft bei dieser Verdichtung der Masse ausgeschaltet. Die aus
dem Raum zweckmäßig herausgeschobene Masse ist frei von Ammoniak und-- frei von
Luft; es ist eine bildsame, dichte, pornfreie und in allen ihren kleinsten Teilchen,
in Zusammensetzung und Gefüge gleichmäßige Masse. Die daraus geformten Gegenstände
sind ebenfalls gleichmäßig in Zusammensetzung und Gefüge sowie weitgehend porenfrei.
Die blasse läßt sich sowohl von Hand als auch durch Maschinen leicht verformen.
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Es kann ein einziger bestimmter Ton allein in Schlickerform überführt
werden, ebenso aber auch mehrere Tone gleicher oder auch verschiedener Art, insbesondere
Tone gleicher Art, aber verschiedener Zusammensetzung, z. B. verschieden in ihrem
Tonerdegehalt. Dadurch ist es möglich, Schlicker und damit fertige Massen mit einem
ganz bestimmten und immer wieder herstellbaren Tonerdegehalt zu erzeugen, so daß
die aus diesen Massen hergestellten Gegenstände immer die gleiche Zusammensetzung
aufweisen, was bei Ersatz bestimmter verbrauchter Gegenstände durch neuangefertigte
von großer Bedeutung ist. Es kann auch durch Zugabe von Stoffen anderer Art zum
Schlicker die erzeugte Masse in ihren Eigenschaften beeinflußt werden. So kann z.
B. durch Zugabe von Tonerde oder tonerdehaltiger Stoffe der Tonerdegelialt der Masse
bedeutend erhöht werden. Man erhält dann hochtonerdehaltige Massen mit in allen
Teilen gleichmäßiger Zusammensetzung, die dann teure ausländische hochtonerdehaltige
Rohstoffe ersetzen.
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Als tonverflüssigendes Mittel wird Ammoniak verwendet. An Stelle von
Ammoniak können nur solche Stoffe treten, die die gleiche Wirkung hervorrufen und
sich ebenfalls verflüchtigen, ohne ungünstige Nebenwirkung bei der Verflüchtigung
oder durch zurückbleibende Rückstände zu ergeben. Durch die Verwendung von Ammoniak,
das dann wieder entzogen wird, wird eine Verflüssigung des Tones erreicht, ohne
daß die sonst bei anderen Tonverflüssigungsmitteln auftretenden ungünstigen Nebenerscheinungen,
wie z. B. Schmelzpunkterniedrigung o. ä., die durch die dauernde Anwesenheit der
Stoffe im. Ton bedingt sind, eintreten.
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Erforderlich ist eine gründliche und sorgfältige Durchmischung des
Schlickers durch Rührwerke oder ähnliche Einrichtungen. Dadurch wird nicht nur das
Ammoniak, das für sich allein oder vorher mit dem noch erforderlichen Wasser vermengt,
beigegeben werden kann, verteilt, so daß es auf alle Tonteilchen einwirken kann,
es wird auch eine Gleichmäßigkeit der Tonmasse erreicht, so daß auch in ihrer Zusammensetzung
ungleiche Tonschollen verwendet werden können. Entspricht die Zusammensetzung des
Schlickers nicht der gewünschten, so kann durch durch Zugabe von Ton anderer Zusammensetzung
oder sonstiger Zuschlagstoffe die gewünschte Zusammensetzung erreicht werden.
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Die Einbringung des Schlickers in den unter Unterdruck stehenden Raum
geschieht zweckmäßig in dünnen Fäden. Statt solcher Art der Einführung des Schlickers
kann dieser auch in dünnen Streifen oder in flächenförmigen Einströmungen eingeführt
werden. ' Es muß hierbei nur eine möglichst große Oberfläche erzielt werden, so
daß das Ammoniak und die Luft leicht aus der Masse austreten kann. Es kann z. B.
auch ein mechanischer Verteiler angewendet werden, der den Schlicker in feinste
flächenförmige oder feinsttropfenförmige Gebilde o. dgl. bei der Einführung in den
Raum zerteilt. Diese Fäden, Streifen oder sonstigen Raumgebilde müssen einen bestimmten
Weg in dem unter Unterdruck stehenden Raum zurücklegen, um den Austritt des Ammoniaks
zu ermöglichen. So muß z. B. beim Einfüllen in einen unter Unterdruck stehenden
Behälter in dünnen Fäden der Behälter eine bestimmte Höhe erhalten, um einen genügenden
Weg für die fallenden Fäden zu. ergeben, damit auf dieser Wegstrecke das Ammoniak
ausscheidet. Der kürzeste Weg kann jeweils durch einen Laboratoriumsversuch bestimmt
werden. Bei dieser Maßnahme geschieht auch eine gute Entlüftung der Masse. Das Ammoniak,
das aus der Masse
ausscheidet, sammelt sich in dem freien Raumteil
des unter Unterdruck stehenden Raumes und wird durch Absaugen entfernt. Gleichzeitig
wird auch die in der Masse eingeschlossene Luft, die durch die feine Aufteilung
der blasse ebenfalls frei wird, aus dem Raum mit abgesaugt. Neben der Entfernung
des Ammoniaks geschieht also auch gleichzeitig eine Entlüftung der Masse. Aus dem
Ammoniak-Luft-Gemisch wird das Ammoniak wiedergewonnen und dann neuerdings zur Tonverflüssigung
verwendet. So entsteht ein Kreislauf des Ammoniaks, abgesehen von einigen geringen
Verlusten; der Betrieb des Verfahrens wird dadurch wirtschaftlich günstig.
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Die von Ammoniak befreiten und deshalb angesteiften Fäden bzw. Masseteilchen
sammeln sich im unteren Teil des Ammoniakabscheideraumas an. Dort preßt eine Knet-
oder Verdichtungsvorrichtung, z. B. eine Schnecke, sie zu einer zusammenhängenden
blasse. Auch dieser Behälterteil muß unter Unterdruck stehen, damit nicht beim Zusammenpressen
der Masseteilchen wieder Luft eingeschlossen wird. Der Auffangraumteil für die angesteifte
Masse kann aber auch als ein selbständiger mit dem Ammoniakluftausscheidungsraum
in Verbindung stehender Raumteil ausgebildet sein. Die Verdichtungsvorrichtung hat
gleichzeitig den Zweck zu erfüllen, die Masse aus dem unter Unterdruck stehenden
Raum herauszuschieben. Die dichte Masse bildet gleichzeitig einen luftdichten
Ab-'
schluß. Wenn die Ausscheidung des Ammoniaks nicht vollkommen geschieht
und die Ansteifung der Masse ungünstig ist, so kann im Auffangteil des Raumes, wo
sich die Masseteilchen als angesteifte blasse sammeln, noch ein Ausflockungsmittel,
z. B. eine Säure (Schwefelsäure), zugegeben werden. Die Durchknetung der Masse beim
Zusammenpressen der Masseteilchen in diesem Raumteil bewirkt gleichzeitig dann eine
gleichmäßige Verteilung des Ausflockungsmittels. Statt Säure kann auch ein anderes
Ausflockungsmittel verwendet werden.
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Das Verfahren läßt sich für alle keramischen tonhaltigen Massen anwenden,
wobei unter Ton alle Tonerde enthaltenden Stoffe verstanden werden, z. B. auch Kaolin.
Es ergibt sich immer eine dichte, praktisch porenfreie und in Zusammensetzung und
Gefüge vollständig gleichmäßige Masse. Dementsprechend sind die daraus geformten
Gegenstände ebenso porenarm und gleichmäßig im Gefüge und in der Zusammensetzung.
Die 14lasse kann direkt zu Gegenständen verformt werden. Sie kann aber auch vor
ihrer Verwendung zu der Bildung von Gegenständen noch eine Zwischenbearbeitung erfahren,
so z. B. bei der `'er«#eridung für feuerfeste Gegenstände ein Glühen oder Brennen.
Dadurch wird ein Magerungsmittel erzeugt, das dann in der gleichen, aber rohen blasse
eingebunden, einen feuerfesten Stein vollständig gleichmäßiger .Zusammensetzung
und Gefüge ergibt. Alle Teilchen des fertiggebrannten Steines besitzen dann die
gleiche Zusammensetzung, insbesondere ist der Tonerdegehalt gleich und in einer
bestimmten Höhe gehalten, die im vorhinein genau festgelegt werden kann. Das Gefüge
wird gleichmäßig, und der Stein ist dicht, da das Alagerungsmittel und die zur Einbindung
dienende rohe Masse entlüftet ist. Insbesondere sind die aus der nach dem Verfahren
erzeugten Masse hergestellten Steine als Bausteine für Herde und Wannen von SchmeIzöfen,
z. B. Glaswannenöfen, geeignet, da sie eine vollständig gleichmäßige Abnutzung erleiden
und infolge ihrer gleichmäßigen Zusammensetzung, insbesondere gleicher Tonerdegehalt
in allen Teilchen, keine nicht aufgelösten Körnchen in dem Glasschmelzfluß abgeben
können, die bekanntlich die Schlierchen und Einschlüsse im produzierten Glas ergeben,
welche oft erheblichen Produktionsausfall hervorrufen.
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Es ist bekannt, eine gleichmäßige, gießfähige Masse unter Verwendung
von Ammoniak in einem geschlossenen, unter Vakuum stehenden Gefäß herzustellen und
die Gießmasse dann zur Erzeugung von Steinen aus dem Mischgefäß abfließen zu lassen.
In dem hier unter geringem Unterdruck stehenden Mischgefäß wird aber nur die beim
Durchmischen aus der Masse austretende Luft entfernt, nicht aber das Ammoniak, das
zur Erhaltung der Dünnflüssigkeit des Gießschlickers für den nachfolgenden Mischvorgang
in dem Schlicker bleiben muß.
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Auf der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
beispielweise schematisch, dargestellt.
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In dem mit eh?em Rührwerk i ausgestatteten Behälter 2 wird der Schlicker
aus den Ausgangsstoffen unter Zusatz von Wasser und Ammoniak erzeugt. Dabei ist
der Schieber 3 geschlossen. Sobald der Schlicken die richtige Beschaffenheit hat,
wird der Schieber 3 der Überführungsleitung q. geöffnet, ebenso der Schieber 5.
Der Schlicker fließt nun aus dem Behälter 2 in den unter Unterdruck stehenden Raum
6. Nach Austritt aus dem Überleitungsrohr ,l fällt der Schlicker auf eine Verteilungseinrichtung,
welche den Schlicker auf den ganzen Querschnitt verteilt. Die Masse sammelt sich
nun im oberen Teil 7 des Entlüftungsraumes 6 an, verteilt auf die ganze Oberfläche
des Bodens B. Dir schnellere oder langsamere Zufluß des Schlickers wird durch den
Schieber 5 geregelt. Der Boden 8 des Raumes 7 hat eine große Zahl feiner Öffnungen,
g, durch welche der Schlicker hindurchfließt. In dünnen Fäden f ällt dieser in den
Raumteil io des Entlüftungsraumes 6. Auf dem Wege vom Boden 7 bis zum Auffangteil
ii des Raumteiles io gibt der Schlicker das Ammoniak ab. -Gleichzeitig wird eingeschlossene
Luft frei.- Beide
werden durch die Öffnungen 12 abgesaugt. Gas und
Ammoniak gehen durch die Leitung 13 über einen Exhaustor bzw. Ventilator 14 und
weiter durch die Leitung 15 in die Ammoniakwiedergewinnungseinrichtung 16. Das gewonnene
Ammoniak wird dann durch die mittels Ventilen 18 absperrbare Leitung 17 wieder
dem Schlickerbereitungsbehälter 2 zugeführt. Im Auffangteil ii des Entlüftungsraumes
6 sammelt sich die angesteifte Masse in dünnen Fäden an. Im unteren Teil liegt eine
Knetvorrichtung ig, welche die dünnen Fäden zu einem homogenen Massekörper zusammendrückt.
Die Masse wird durch die gleiche Knetvorrichtung ig, die z. B. eine Schnecke sein
kann, aus dem Entlüftungsbehälter 6 bei 2o herausgepreßt. Die bei 2o austretende
dichte Masse und der in dem Raum 7 befindliche Schlicker bilden einen luftdichten
Abschluß des Entlüftungsraumes 6. Wenn der gesamte Schlicker durch den Boden 8 hindurch
ist, wird durch den Schieber 5 der luftdichte Abschluß erzielt. Bei 2o können sich
dann gleich Masseverformungseinrichtungen, z. B. eine Strangpresse usw., anschließen.