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Verfahren zur Herstellung eines porösen, aus Kalziumhydrosilikat bestehenden
Kunststeinmaterials Bekannt sind Verfahren zur Herstellung poröser Kunststeinmaterialien,
die aus Kalziumhydrosilikat bestehen. Das Kalziumhydrosilikat wird dabei durch Umsetzung
von Kalk mit Kieselsäure gebildet. Hierbei werden entweder einem mit verhältnismäßig
geringem Wasserzusatz angesetzten - Gemisch von Kalk und kieselsäurehaltigen Stoffen
besondere porenbildende Zusätze, z. B. Metallpulver, beigeeben, oder es wird die
Erkenntnis nutzbar gemacht, daß sich durch reichliche Wasserbeigabe und nachherige
Dampferhärtung zahlreiche, ursprünglich mit Wasser gefüllte Hohlräume bilden lassen,
die dem fertigen Stein ein geringes Raumgewicht bei guten Isoliereigenschaften verleihen.
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Der Vorteil des letzteren Verfahrens liegt in seiner Einfachheit,
da keine besonderen porenbildenden Zusätze erforderlich sind. Bei der Bildung der
Hohlräume durch reichlichen Wasserzusatz, der nach der Erhärtung wieder ausgetrieben
wird, ist dafür Sorge zu tragen, daß die Kieselsäureteilchen im flüssigen Kalk so
lange in der Schwebe bleiben, bis die chemische Umsetzung zu Kalziumhydrosilikat
einen gewissen Grad erreicht hat. Denn erst das Kalziumhvdrosilikat verleiht der
Masse die erforderliche Festigkeit. Dieses In-der-Schwebe-Bleiben hat inan bisher
auf zwei verschiedenen Wegen erreicht. Der eine, aber verhältnismäßig sehr kostspielige
Weg bestand darin, daß man die Kieselsäure in flüssiger Form (als Wasserglas) zugab.
Der andere Weg bestand in der Verwendung v on,Kieselgur. Da jedeDiatomee der Kieselgur
für sich einen abgeschlossenen Hohlraum bildet, braucht man bei Verwendung der Kieselgur
keine besonderen Vorkehrungen zu treffen, um die Kieselsäure bis zur erfolgten Bildung
des Kalziumhydrosilikats in der Flüssigkeit in der Schwebe zu halten. Nachteilig
ist jedoch hierbei, daß man wegen der großen Porosität der Kieselgur einen ganz
beträchtlichen Wasserüberschuß (um z. B. eine gießfähige Masse zu erhalten, etwa
das 3,5fache der festen Substanz) anwenden muß. Aus diesem großen Wasserüberschuß
ergibt sich zwar eine entsprechend gute Porosität, aber auch eine recht geringe
Festigkeit. Die geringe Festigkeit derartiger Massen ist auch dadurch begründet,
daß die Hohlkörperform der Diatomeen stets erhalten bleibt. Denn selbst wenn die
gesamte Kieselsäure der Kieselgur zu Kalziumhvdrosilikat umgeformt wird, so besteht
doch das erhaltene Produkt immer aus Kalziumhydrosililathohlkörpern. Das damit erhaltene
Material ist daher lediglich für Isolierungszwecke, nicht aber für statisch beanspruchte
Bauteile geeignet.
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Nach der Erfindung wird die Kieselsäure in der Form eines Mehles von
Ouarz oder ähnlichen vorwiegend aus Kieselsäure bestehenden Gesteinen beigegeben.
Bei genügend
feiner Mahlung bleiben die Gesteinsteilchen nach bekannten
physikalischen Gesetzen ebenfalls lange genug in der Flüssigkeit in der Schwebe,
besonders auch deshalb, weil Kalk bei reichlicher Wasserzugabe eine sehr voluminöse
Masse bildet. Gegenüber dem bekannten Verfahren, nach welchem Wasserglas verwendet
wird, erzielt man mit dem neuen Verfahren eine sehr erhebliche Verbilligung, u.
a. auch dadurch, daß bei der Gewinnung anfallender, sonst nicht verwendbarer ganz
feiner Sand hier gut brauchbar ist. Gegenüber dem erwähnten Kieselgurverfahren ergibt
sich der Vorteil, daß man jetzt nicht mehr an einen einzelnen sich in der Natur
vorfindenden Ausgangsstoff, die Kieselgur, gebunden ist, und ferner, daß man wesentlich
höhere Festigkeiten erzielen kann, weil die entstehenden Kalziumhydrosilikatkörperchen
nicht etwa hohl, sondern massiv sind. Das Verfahren nach der Erfindung vereinigt
. somit die Vorteile der Verwendung billigster Rohstoffe, der einfachen Ausführbarkeit
und der Erzielung leichter und dabei fester Kunststeine.
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Die Eigenschaft des Kalkes, bei reichlicher Wasserzugabe eine voluminöse
Masse zu bilden, ist bei der Herstellung hochporöser Wärmeschutzmassen bekannt.
Insbesondere wird sie bei Verfahren ausgenutzt, die die Bildung von Gips aus zwei
Komponenten unter starkem Wasserzusatz zum Gegenstande haben. Die Festigkeit des
Endproduktes bleibt aber bei diesen Verfahren nur gering.
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Nach dem neuen Verfahren werden Kalk und Quarzmehl o. dgl. zweckmäßig'
in solchem Verhältnis gemischt, daß beide Bestandteile möglichst vollkommen zur
Bildung von Kalziumhydrosilikat ausgenutzt werden. Ein Überschuß an Quarzmehl würde
das Raumgewicht des Steines vergrößern, ohne eine wesentliche Vergrößerung der Festigkeit
zu ergeben. Der Wasserzusatz wird je nach dem gewünschten Grade der Porosität und
damit der Druckfestigkeit geregelt. - Mit steigendem Wasserzusatz nimmt die
erreichbare Festigkeit ab, während die Porosität zunimmt. Die Höchstgrenze des Wasserzusatzes
ist dadurch festgelegt, daß das kieselsäurehaltige Material in der Mischung bis
zum Beginn der Erhärtung in der Schwebe bleiben muß, um gleichmäßig darin verteilt
zu sein.
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Das Mischungsverhältnis, das- zweckmäßig anzuwenden ist, wird sich
mit den Eigenschaften der verwendeten Stoffe, besonders mit der Mahlfeinheit des
Quarzmehles und der Voluminösität der Kalksorte, etwas ändern.- Als zweckmäßiges
Mischungsverhältnis ergaben sich z.B. in einem speziellenFalle q.o Gewichtsteile
gelöschter Kalk auf 6o Gewichtsteile Quarzmehl. Dabei konnten auf ioo Gewichtsteile
feste Masse bis etwa Zoo Gewichtsteile Wasser zugesetzt werden.
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Die innige Mischung von plastischer bis gießbarer Konsistenz wird
nach der Formgebung in an sich bekannter Weise zur Erhärtung der Einwirkung von
hochgespanntem Wasserdampf ausgesetzt und hiernach getrocknet. Dabei wird das überschüssige
Wasser unterBildung vonHohlräumen ausgeschieden.
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An Stelle des Kalkes können auch Oxyde von anderen basenbildenden
Metallen, an Stelle des Quarzmehles auch Mehle anderer vorwiegend aus Kieselsäure
bestehender Gesteine treten. Die Reihenfolge der Mischung von Kalk, Quarzmehl oder
ihrer Vertreter und Wasser ist gleichgültig.