DE962053C

DE962053C - Verfahren zur Herstellung von poroesen keramischen Formkoerpern

Info

Publication number: DE962053C
Application number: DEP30113D
Authority: DE
Inventors: Josef Schneider
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1949-01-01
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1957-04-18

Description

Verfahren zur Herstellung von porösen keramischen Formkörpern Es ist bekannt, poröse keramische Formkörper nach dem sogenannten Ausbrennverfahren herzustellen. Hierbei werden der angeteigten Masse der Ausgangsstoffe organische Substanzen einverleibt, die nach dem »Ausbrennen« Hohlräume hinterlassen. Auf :diese Weise ist es jedoch schwierig, eine einheitliche feine Struktur zu erhalten, wie sie für gewisse Verwendungszwecke notwendig ist. Es ist ferner bekannt, bei der Herstellung von porösen Formkörpern aus hydraulischen Bindemittein Gastreibmittel zur Erzeugung von künstlichen Poren zu verwenden. Die auf diesem Gebiet gesammelten Erfahrungen lassen sich jedoch nicht auf das keramische Gebiet, bei dem unter ganz anderen Bedingungen gearbeitet wird, übertragen. An Stelle des Abbinders in der Kälte bei hydraulischen Bindemitteln zur Herstellung von Baustoffen erfolgt die Verfestigung in der Keramik bekanntlich durch Brennen bei hoher Temperatur, z. B. bei zooo bis 1q.50'.
Weiter ist es bekannt, Ton mit gasabgebenden Stoffen, beispielsweise mit Dolomit; zu vermengen und diese Mischung mit angesäuertem Wasser nur zu befeuchten. Nach dem Trocknen und Erhärten wird die Masse in entsprechenden Öfen gebrannt. Auch nach diesem Verfahren erhält man keine Formkörper mit optimaler Gefügeausbildung und Feuerfestigkeit. -Treibmittel werden weiter bei der Herstellung von- Schleifscheiben angewendet. Es wurden auch Verfahren beschrieben, die es erlauben; unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft in Schleifscheiben von innen nach außen in Richtung des Ra.diusvektors eine Grobkornanreicherung zu erzielen. Schließlich ist es bekannt, Filze Pappen usw. aus Mineralwolle, Asbest, Holzfasern, Wollabfällen usw. unter Zusatz von Treibmitteln herzustellen.
Es wurde nun gefunden, daß man bei Verwendung von Aluminiumoxyd, Kieselsäure und anderen hochfeuerfesten Materialien in. der Ausgangsmischung zu ausgezeichneten keramischen Formkörpern gelangt, wenn man die künstliche Porosität mit sauerstoffabgebenden Mitteln, wie Peroxyden, erzeugt und dabei die Ausgangsmischung auf. einen pÄ Wert im sauren Gebiet; vorzugsweise pg 3 bis q., einstellt, um eine zur Erzeugung der Porosität ausreichende Standfestigkeit und Strukturbeständigkeit der Mischung zu erreichen. Zur Erzielung des gleichen Zweckes hat sich ferner die- zusätzliche Anordnung von Stellmitteln bewährt. Hierfür können zwar auch die -in der Keramik bekannten Stellmittel verwendet werden, bessere Ergebnisse werden jedoch mit organischen Stoffen erzielt, die zur Erhöhung der Viskosität und Bildsamkeit der Mischung beitragen.
Der Zusatz artfremder organischer Stoffe wurde bisher in der Keramik meist als unerwünscht angesehen. Es hat sich jedoch wider Erwarten gezeigt, daß hochmolekulare, vorzugsweise wasserlösliche Substanzen, wie Tylose, Xylose, klebstoffartige Produkte pflanzlicher Herkunft, tierischer Leim, kleberhaltige Stoffe u. dgl., für das Verfahren gemäß der Erfindung sehr gut geeignet sind. Im allgemeinen genügen geringfügige Zusätze derartiger Stoffe bis zu 1 °/o", jedoch kann diese Grenze je nach dem verwendeten Stoff und der gewünschten Beschaffenheit des herzustellenden Formkörpers auch überschritten werden. Zweckmäßig werden die Stellmittel gelöst oder emülgiert in Wasser zugesetzt. Gemäß der Erfindung ist es so z. B. möglich, mit einer Mischung, die im wesentlichen aus Schamotte und Bindeton besteht, zu Formkörpern zu gelangen, deren Raumgewicht bis auf 2,5o g/1 gesenkt werden kann.
Besonders günstige Ergebnisse wurden mit Wasserstoffperoxyd und Säuren erzielt. Hierbei kann die Gasentwicklung auf katalytischem Wege, z. B. durch Zusatz von Metallverbindungen, wie Braunstein, gegebenenfalls auch von Mischungen von Zersetzungskatalysatoren, beschleunigt werden. Zur Beeinflussung der Blasengröße und ihrer Erhaltung können mit Vorteil Stoffe zugesetzt werden, die die Oberflächenspannung herabsetzen und blasenstabilisierend wirken. Hierzu gehören z. B. Seife, Saponin, Albumin u. dgl. Man kann auch Stoffe, wie Blutmehl, verwenden, die neben der Uäsenstabilisierenden Wirkung auch die Zersetzung von Wasserstoffsuperoxyd katalytisch beschleunigen. Auch diese Zusätze bewegen sich in geringen Mengen, im allgemeinen bis zu 1 1/o. Gemäß der Erfindung erfolgt die Gasentwicklung stets in der Ausgangsmischung vor dem Brande.
Die auf diese Weise hergestellten Formkörper können eine sehr vielseitige technische Verwendung finden. So kann man z. B: ausgezeichnete feuerfeste Leichtsteine für die Ofenbautechnik erzeugen, die dank ihrer hohen -Porosität eine sehr weitgehende Wärmeisolierung gewährleisten und sowohl zur Innenauskleidung wie auch zur Hintermauerung der Öfen verwendet werden können.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann man auch Formkörper herstellen mit einer in einer Richtung abnehmenden Porosität., Dies kann insbesondere von Vorteil sein bei feuerfesten Leichtsteinen in der Ofenbautechnik, wobei die dem Feuer zugekehrte Seite die geringere Porosität aufweist. Auch für andere Zwecke, z. B. bei der Herstellung von Filtermassen, eignen sich derartige Formkörper mit abgestufter Po:rosität. Zur Erzielung solcher Körper kann der Treibprozeß in mehreren Arbeitsgängen erfolgen. So kann -z.- B. zunächst eine Schicht der Ausgangsmischung durch einen entsprechend bemessenen Zusatz des Gastreibmittels bis zu einer vorbestimmten niedrigeren Poxosität getrieben werden. Hierauf wird die nächste Schicht aufgebracht, die dank eines höheren Gehaltes an Treibmittel eine höhere Pororsität ergibt. Je nach der gewünschten Abstufung der Porosität im herzustellenden Formkörper kann dieser Vorgang mehrfach wiederholt werden.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Ausgangsmischung einen Gehalt an verhältnismäßig grobem Korn aufweisen. Hierbei kann es sich entweder um einen Teil der Schamotte, Magnesit usw. handeln, oder es können besondere Zuschläge mit gröberem Korn, als es für die übrigen Bestandteile der Mischung verwendet wurde, zugesetzt werden. Bei entsprechender Einstellung der Viskosität der Mischung zeigen diese gröberen Körner das Bestreben, durch die Masse zu Boden zu sinken, und bewirken damit eine Zunahme der Dichte bzw. Abnahme der Pörosität der Sinkrichtung. Dieser Effekt kann durch Zuschläge von gröberem Korn begünstigt werden, das ein höheres spezifisches Gewicht als die Körnung der übrigen Bestandteile der Mischung aufweist, z. B. dicht gebrannte oder geschmolzene keramische Ausgangsstoffe.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung können industrielle Erzeugnisse vielerlei Art hergestellt werden, wie Aufsaugmaterial, Diaphragmen, Trägerstoffe für Katalysatoren, Isolierplatten, feuerfeste Geräte; wie Laboratoriumstiegel usw.
Im folgenden Beispiel wird die Erfindung näher erläutert. Beispiel . Zunächst wird eine Mischung von 250 g Ton, 400 g Schamottekörnung bis z mm und Zoo g Schamottekörnung 3 mm bereitet und mit 95o ccm Wasser, dem 1q. ccm Leim von 21/o zugegeben sind, angeteigt. Anschließend erfolgt die Zugabe von 7 .ccm konz. Salzsäure. Als Treibmittel werden 8,5 ccm einer 35gewichtsprozentigen Wasserstoffsuperoxydlösung eingerührt und die Gasentwicklung durch Zugebe von q. g Braunstein ausgelöst. Die Mischung wird getrocknet und bei 130o° C gebrannt. Da die groben Körner bei der Viskosität der verwendeten Mischung das Bestreben zeigen, zu Boden zu sinken, erhält man nach dem Brande einen. Körper, dessen Porosität nach oben zunimmt und der ein Raumgewicht von 740 g/1 besitzt.
Die auf diese Weise hergestellten Formkörper können mit Vorteil als feuerfeste Leichtsteine Verwendung finden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung von porösen, keramischen Formkörpern aus Schamotte, Magnesit, Aluminiumoxyd, Kieselsäure od. dgl. enthaltenden Materialien durch Treiben mit sauerstoffabgebenden Mitteln und anschließendes Brennen, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse mit Perverbindungen, vorzugsweise mit Wasserstoffperoxyd, getrieben und während des gesamten Treibvorganges auf einem pH-Wert im sauren Gebiet, vorzugsweise auf PR 3 bis 4, gehalten wird. z. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung eines sauren px-Bereichs in- den Massen auch nach Beendigung des Treibens bis zum Brande aufrechterhalten wird. 3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gastreiben mit Hilfe von Wasserstoffsuperoxyd in Gegenwart von Zersetzungskatalysatoren, wie Braunstein od. dgl., erfolgt. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsmischung stellmittelartige Stoffe in geringen Mengen, vorzugsweise hochmolekulare organische Stoffe, wie Tylose, klebstoffartige Produkte pflanzlicher Herkunft, tierischer Leim, kleberhaltige Stoffe u. dgl., zugesetzt werden. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Maßnahmen, wie Gastreiben, in mehreren Arbeitsgängen oder Verwendung eines Anteils von gröberen bzw. spezifisch schwereren Körnern in der Ausgangsmischung, die das Bestreben haben, in der Mischung zu Boden zu sinken, Formkörper mit abgestufter bzw. in einer- Richtung abnehmenden Porosität hergestellt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 404158, 4740.24 572259, 657-157; schweizerische Patentschrift Nr. 164914; britische Patentschriften Nr. 155 076, 275 89o; USA.-Patentschriften Nr. 1 545 559, 2 421 886.