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Verfahren zur Herstellung von keramischen Massemischungen Keramische
Massen, bei denen in eine zerkleinerte Grundmasse ein bestimmter Anteil eines Binde-
oder sonstigen Zusatzmittels einverleibt werden soll, werden bisher trocken oder
maß aufbereitet.
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Bei der trockenen Aufbereitung werden die zu vermischenden gemahlenen
oder umgemahlenen Bestandteile in lufttrockenem Zustande miteinander vermengt, und
darauf wird mit Wasser mehr oder weniger stark angefeuchtet, um verformen und gegebenenfalls
brennen zu können.
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Der Nachteil dieser Aufbereitungsart liegt neben vielem anderen hauptsächlich
darin, daß die Verteilung der Binde- oder Zusatzmittel nicht fein und gleichmäßig
genug erfolgt. Infolgedessen ist ein verhältnismäßig großer Anteil an Binde- und
Zusatzstoffen mit viel Wasser zur nachträglichen Verformung der Masse notwendig.
Dies bedingt wiederum ein Schwinden beim Trocknen und Brennen, wodurch die Erzeugnisse
Formveränderungen unterwarfen, also nicht formbeständig sind.
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Bei der Naßaufbereitung werden Grundmasse wie auch Binde- oder Flußmittel
mit viel Wasser vermischt oder gemeinsam zerkleinert oder gemahlen, gegebenenfalls
unter vorheriger Auflösung des Binde- oder Flußmittels in Wasser. Unter Umständen
wird mit Zusatz von Alkalien oder anderen Verflüssigungsmitteln gearbeitet, um eine
einigermaßen homogene Masse zu erzielen; jedoch ist nach dem Mischen oder Mahlen
eine Entziehung von Wasser erforderlich, was zu starker Schrumpfung oder Schwindung
der Formkörper `nährend des Trocknens und Brennens führt, ferner das Verfahren unwirtschaftlich
macht.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die gekörnten Grundstoffe
in der Weise mit dem Bindeton zu vermengen, daß ein Tonbrei erzeugt und mittels
einer Brause auf die Grundmasse gegossen wird. Dieses Verfahren hat ebenfalls den
großen Nachteil, daß eine gleichmäßige Verteilung des Tones selbst durch sehr langes
Mischen nur unvollkommen zu erreichen ist.
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Alle diese Nachteile werden beseitigt, und es Wird eine vollkommen
homogene, formbeständige Masse sowie eine bequeme Verformbarkeit erreicht, wenn
man im Sinne der Erfindung die Bindestoffe, Flußmittel, Mineralisatoren oder andere
Zuschlagstoffe oder Gemische dieser Stoffe, gegebenenfalls .unter Zusatz von Flüssigkeit
oder verschlickernden Substanzen, in Form einer Staub- oder Nebelwolke der zerkleinerten
Grundsubstanz zuführt. Die Bindestoffe u. dgl. können dabei auch durch Druckanwendung
auf die Grundsubstanz aufgespritzt oder aufgeblasen werden.
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Als formbeständig sind hier solche Massen anzusprechen, die in ihrer
äußeren Form sowie ihrer Maßhaltigkeit auch bei höheren Temperaturen oder beim.
Brennen bis zur Gewichtskonstanz praktisch keine Veränderungen erleiden.
Es
sind zwar Mischvorrichtungen für andere Zwecke bekanntgeworden, in denen das zu
mischende Gut durch Schleuderteller, Windräder und Bolzen durcheinander geworfen
wird. Mit dieser Arbeitsweise hat das Verfahren der vorliegenden Erfindung nichts
zu tun, ebensowenig mit der Erzeugung von Formsanden zur Herstellung von Gußformen
für Eisengießereien, wofür früher der Vorschlag gemacht worden ist, Sand mit Ton
in Staub- oder Nebelform zu vermischen.
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Demgegenüber stellt das neue Verfahren, das der Herstellung keramischer
Massemischungen dient, gewissermaßen eine Vereinigung des Naßverfahrens und des
Trockenverfahrens dar; es bringt gleichzeitig die Vorteile beider Arbeitsweisen
zur Geltung, nämlich die weitgehende Zerteilung der Bindemittel usw., die das Naßverfahren
auszeichnet, und die Herabsetzung des Feuchtigkeitsgehalts in der Masse. Mit ihm
wird geringste Trocken- und Brennschwindung, praktisch die Ausschaltung dieser Eigenschaften
der Formkörper erreicht, was gerade auf dem feuerfesten Gebiet von allergrößter
Bedeutung ist.
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Bei gleichzeitiger Verwendung von Flüssigkeit wird der Nebelzustand
aus einer Suspension der festen Binde- bzw. Zuschlagstoffe oder einer kolloidalen
oder echten Lösung dieser Stoffe oder Gemischen solcher Flüssigkeiten unter Verwendung
von Druck allein oder mit Gasen unter Druck erzeugt.
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Beispielsweise stäubt man das in Nebelform überzuführende Zusatzmittel
unter Verwendung von Druckluft oder Wasserdampf oder Druckluft und Wasserdampf mit
Hilfe einer oder mehrerer Düsen auf die Grundmasse im Mischer: Auf diese Weise erfolgt
die Verteilung des Binde- oder Zusatzmittels innerhalb der Grundmasse in einer Gleichmäßigkeit,
wie sie in diesem Maße bei den bisherigen Verfahren nicht erreicht werden kann.
Nur die Nebelform ermöglicht es, jedes einzelne Körnchen der Grundmasse mit einem
hauchfeinen Überzug zu versehen, wobei die verwendete Flüssigkeit nur zum örtlichen
Festhalten des Binde- oder Zusatzmittels an der Grundmasse dient. Durch diese ideale
Verteilung wird ein Maximum an Bindung durch ein Minimum von Bindemitteln erzielt.
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In allen Fällen ist es gleichgültig, ob die Grundmasse in körniger
oder fein gemahlener Form vorliegt.
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Wenn man das Binde- oder Zusatzmittel in einen Schlicker überführt,
ist es beim neuen Verfahren durchaus nicht nötig, Alkalien oder andere Verflüssigungsmittel
zwecks möglichst weitgehender Verteilung zu verwenden. Trotzdem empfiehlt sich utnter
Umständen diese Hilfsmaßnahme, um auch die Flüssigkeitsmengen auf das denkbar geringste
Maß herabsetzen zu können; gegebenenfalls benutzt man auch Zusätze von Schutzkolloiden
und Stabilisatoren.
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Das neue Verfahren ermöglicht also die Herstellung praktisch völlig
homogener Massen, die in ihrem Gehalt an Binde- oder sonstigen Zusatzstoffen wie
auch der notwendigen Flüssigkeitsmenge äußerst gering bemessen werden können, und
zwar so, wie dies bisher noch durch kein anderes Verfahren erreicht wurde. Der Vorteil
liegt klar auf der Hand; denn es werden sämtliche Nachteile, welche die Verwendung
großer Mengen an Binde- oder Zusatzstoffen wie auch Wasser bedingen, auf ein Mindestmaß
herabgesetzt.
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So bleiben die erzeugten Massen zunächst einmal formbeständig, d.
h. sie erleiden praktisch keinerlei Veränderung in der ihnen gegebenen Gestalt und
in den Ausmaßen, gleichgiiltig, auf welche Weise die Formgebung geschieht.
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Ein Wasserentzug der Massen ist auch bei Anwendung höchster Drucke
vor der Formgebung nicht notwendig.
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Die schon obenerwähnte minimale Wassermenge bei der Herstellung der
formbeständigen Massen gestattet, das Fertigfabrikat in kürzester Zeit mit großer
Geschwindigkeit zu trocknen, womit eine erhebliche Ersparnis an Wärmeenergie, !Zeit
und Trockenraum verbunden ist.
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Die den Erzeugnissen eigene Formbeständigkeit bringt es als weiteren
Vorteil mit sich, da ß der sonst beim Trocknen und Brennen durch Schwindung
oder Rissebildung auftretende Ausschuß bedeutend gemindert wird; auch ist es unter
Umständen möglich, die Formlinge in nur schwach gebranntem oder gar rohem Zustande
zu verwenden, was wieder den Vorteil der Brennstoffersparnis ergibt.
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Die nach dem neuen Verfahren hergestellten Erzeugnisse haben ferner
die sehr wichtige Eigenschaft der Temperaturwechsel-Beständigkeit. Infolge der feinsten
Verteilung der geringen Mengen an Binde- oder Zusatzstoffen werden die besonders
bei höheren Temperaturen sich bildenden inneren Spannungen ganz erheblich herabgesetzt
oder fast ausgeschaltet, so daß bei Temperaturschwankungen auch die Spannungsänderungen,
die sich durch Reißen oder Springen der Erzeugnisse äußern, praktisch kaum in Erscheinung
treten. Sowohl die Anheiz- als auch die Abkühlungsgeschwindigkeit beim Brennen kann
infolgedessen stark beschleunigt werden, was gleichbedeutend ist mit Zeitersparnis
bei der Fabrikation.
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Als weiteres Merkmal ist die Dichtigkeit der Erzeugnisse hervorzuheben,
da die einzelnen mit einem ganz dünnen Häutchen von
Bindemittel
eng aneinander gelagerten Körnchen der Grundmasse auch nach dem Brennen ihre ursprüngliche
Lage zueinander beibehalten, ohne daß größere Hohlräume durch Raumverminderung des
Bindemittels eintreten.
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Das neue Verfahren bringt also, abgesehen von der ganz beträchtlichen
Oualitätssteigerung der Erzeugnisse, eine große Reihe bedeutender wirtschaftlicher
Vorteile. Es ist anwendbar sowohl für fein- als auch für grobkeramische Arbeitsweisen.
@ Besondere Bedeutung kommt ihm für die Erzeugung hochfeuerfester Massen zu, z.
B. für die Erzeugung von Ton-, Schamotte-, Silika-, Tonerde-, Magnesitsteinen. Wie
für die Herstellung von keramischen Fertigkörpern, so ist es auch geeignet zur Erzeugung
von keramischen Halbfabrikaten, beispielsweise wenn es gilt, Stoffe nur einer Vorbehandlung
zu unterwerfen, wie es beim Erbrennen von Schamotte, der -Herstellung von gesinterter
Magnesia, dem Brennen von Kieselsäurematerial zwecks Umwandlung der Kieselsäure
in die Tridymitform u. dgl. der Fall ist.
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Selbstverständlich kann man zur Herstellung von Fertigkörpern als
Bindemittel ganz oder teilweise Feinmehl gleicher Art und Herkunft bzw. Vorbehandlung
verwenden, z. B. Schamotte mit fein gemahlener Schamotte oder Sintermagnesit mit
Feinmehl gesinterten Magnesits binden. Gegebenenfalls bedient man sich dabei Verflüssigungsmittel,
wie Alkalien.