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Verfahren zur Herstellung von in Formen gepreßten Teilen ' aus gemahlenem
Gestein
| Der Gegentand der Erfindung bezieht sich auf ein |
| `'erfahren zur Herstellung von Teilen, die in großen |
| Mrrigein gebraucht wer(leir, und die vorzugsweise aris |
| einet steinartigen ()der keramischen Masse bestehen. |
| Bisher sind solche Teile entweder nach den Regeln |
| der kcramisclnen Indnstrie hergestellt worden, die gc- |
| eigncte, feingemahlene Mineralien mit Wasser auf- |
| schlemmt, in poriise Formen gießt oder von Hand |
| formt, trocknet und brennt; die Sehwindung ist |
| dabei beträchtlich, so (laß solche Teile nicht genau |
| nach Maß hergestellt werden können. Oder es wird |
| zerkleinerte; Gestein finit einem Mörtel gemischt, in |
| Formen aus Holz, Blech oder Gußeisen gefüllt und |
| durch Rütteln, Stampfen oder leichtes Pressen ver- |
| dichtet. Diese Teile müssen längere Zeit in den Formen |
| gelassen werden, da vor deren Herausnahmt die Bindc- |
| inittel wenigstens etwas abgebunden haben müssen, |
oder es muß die Anmacheflüssigkeit teilweise verdunstet sein. Es sind daher für
ein und denselben Gegenstand eine große Zahl vorn Formen erforderlich, wenn viele
gleiche Teile nacheinander hergestellt werden sollen.
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Bci <lern Verfahren nach der Erfindung ist die Bereitstellung von
vielen Formen nicht erforderlich, (la der Herstellungsvorgang mir ganz kurze Zeit
(lauert tind die Teile darin bereits eine beträchtliche Festigkeit aufweisen, so
daß sie in vielen Fällen sofort gebrauchsfertig sind. Nur dann, wenn besondere Anforderungen
gestellt sind, ist eine Nachbehandlung notwendig.
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Der Herstellungsvorgang ist dabei folgender. Soll z. B. ein schüsselartiger
Gegenstand hergestellt werden, der in einer Menge von mehreren tausend Stück gebraucht
wird, so wird, wie in der Zeichnung scheinarisch angedeutet ist, eine Preßform angefertigt,
die
in diesem Beispiel aus einem unteren Teil 2 und einem oberen
Teil 3 besteht (Abb. i). Das untere Teil ist das Negativ der äußeren Gestalt der
Schüssel und das obere Teil das Negativ der inneren Form der Schüssel.Wird in das
untere Preßteil 2 eine abgemessene Menge einer besonders zubereiteten Preßmasse
i gefüllt und das obere Preßteil 3 mit großem Druck in das untere Teil 2 gedrückt,
so verteilt sich die Masse i über den gesamten Hohlraum, der zwischen den Preßteilen
vorhanden ist. Dadurch wird das Fertigerzeugnis 4 geformt (Abb. 2). Soweit bietet
die Herstellung nichts Neues, da sie z. B. der Fertigung von Massenteilen aus Kunstharz
entspricht. Als Preßmasse wird beim Gegenstand der Erfindung ein Gemisch aus feingemahlenem
Gestein, Bindemittel und etwas Flüssigkeit genommen. Derartige Mischungen sind an
und für sich gleichfalls nicht mehr neu; z. B. werden aus ihnen die verschiedenen
Arten aus Kunststeinen hergestellt.
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Demgegenüber ist es aber bisher nicht erkannt worden, daß eine bedeutende
Erhöhung der Festigkeit und eine große Ersparnis an Bindemitteln und Anmacheflüssigkeit
dann erhalten wird, wenn der Preßdruck erfindungsgemäß so weit gesteigert wird,
bis die einzelnen Körner des Gesteins plastisch werden. Diesem Vorgang liegen Erkenntnisse
zugrunde, nach denen durch allseitigen sehr hohen Druck natürliche Gesteine plastisch
verformt werden können, ohne daß ein Bruch auftritt. Auch ist es bekannt, daß feingemahlene
Pulver einen sehr kleinen Fließwinkel aufweisen. Feingemahlene Stoffe nähern sich
demnach in ihrem Verhalten in vielem dem hydraulischen Verhalten von Flüssigkeiten.
In einer Preßform werden diese Eigenschaften durch die Anwesenheit von etwas Flüssigkeit
außerdem noch erhöht.
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Es ist daher ohne weiteres verständlich, daß auf die einzelnen Teile
des gemahlenen Gesteins von sehr kleiner Korngröße, die durch Mischen oder Kneten
von einem Film aus Flüssigkeit und Bindemittel umgeben sind, allseitig hoher Druck
wirkt. Dabei ist es für das Plastischwerden der Gesteinskörner ohne Belang, wenn
noch Luftreste vorhanden sind, da sie unter demselben Druck wie das Gesteinsmehl
stehen.
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Durch den erfindungsgemäßen anzuwendenden hohen Druck werden die Gesteinskörner
plastisch verformt, die Berührungsflächen der Körner unter sich ganz bedeutend vergrößert,
die Poren verkleinert und die Wirkung des Bindemittels erhöht. Die Plastizität ist
so groß, daß die Masse auch verwickeltere Formen gleichmäßig ausfüllt.
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Dabei ist es nun wichtig, daß das Bindemittel überall gleichmäßig
in dem ganzen Gesteinsmehl fein verteilt ist. Entweder ist es außerordentlich fein
zu mahlen, oder noch besser, es wird in einer geeigneten Flüssigkeit gelöst. Wie
bereits erwähnt, muß etwas Flüssigkeit bei der Zubereitung der Preßmasse zugesetzt
werden. Diese Menge muß aber so gering sein, daß auch bei stärkstem Druck nichts
herausgepreßt wird. Läßt das Bindemittel eine derart geringe Flüssigkeitsmenge nicht
zu, so ist mit etwas mehr Flüssigkeit zu mischen, und vor dem Pressen ist die überschüssige
Menge z. B. durch Verdunsten zu entfernen. Der richtige Feuchtigkeitsgehalt ist
dann erreicht, wenn eine lockere, krümelige Grundmasse vorliegt. Auf keinen Fall
darf die Grundmasse vor dem Pressen plastisch oder gar breiig sein.
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Die verschiedenen Gesteine verhalten sich verschieden bei der Verarbeitung.
Weiches Gestein (z. B. Kalkstein) wird bei geringerem Druck plastischer als härteres
Gestein (z. B. Quarz). Kalkstein und Dolomit bieten die Vorteile einer leichten
Zermahlung und der Unschädlichkeit für den menschlichen Organismus. Auch Gemische
aus verschiedenen Mineralien sind gut verwendbar, z. B. solche, die aus mindestens
5o",@" Calcium- und/oder Magnesiumcarbonat usw. bestehen.
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Nach dem Pressen ist die Festigkeit der Gegenstände bereits so groß,
daß sie ohne Gefahr eines Bruches aus der Form genommen werden können. Die Verfestigung
während des Pressens erfolgt sehr rasch, so daß die Abdrücke aus ein und derselben
Form sehr schnell hintereinander in kürzester Preßzeit hergestellt werden können.
Eine nachträgliche künstliche Trocknung ist wegen der wenigen Prozent Feuchtigkeit
oft nicht erforderlich. Di(# verwendete Flüssigkeit richiet sich lediglich nach
dem Bindemittel. Meistens genügt Wasser, manchmal sind aber auch Alkohole, Kohlenwasserstoffe,
chlorierte Kohlenwasserstoffe, Azetone, Ester usw. erforderlich. Um ein Ankleben
der Grundmasse an der Preßform zu vermeiden, ist diese im Bedarfsfalle vorher einzupudern.
Besser ist es, die Form auf etwa 3o bis 6o° anzuwärmen.
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Die gepreßten Teile besitzen genau die Gestalt des Hohlraumes zwischen
den Formteilen. Der Abdruck ist so genau, daß sämtliche Schleifriefen und Kratzer
mit abgebildet werden. Das Aussehen der Gegenstände kann durch Polieren der Preßformen
noch verbessert werden. Auch ein nachträgliches Polieren ist möglich. Genügt die
Farbe des natürlichen Gesteins den Ansprüchen nicht, so können Farbstoffe beim Kneten
der Grundmasse zugesetzt werden. Durch Mischen oder durch Aufeinanderschichten von
verschieden gefärbten Grundmassen können besondere Wirkungen und Muster erhalten
werden. Ein Schwinden der gepreßten Teile findet nicht statt, was für die Maßgenauigkeit
der Gegenstände sehr erwünscht ist.
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Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist es grundsätzlich
gleichgültig, welches Bindemittel genommen wird. Am einfachsten gestaltet sich die
Fertigung, wenn ein Bindemittel gewählt wird, das bei Raumtemperatur wirksam ist,
z. B. Zement, Leim usw. In Flüssigkeit gelöste Bindemittel sind besonders ausgiebig
und sparsam, ganz gleich ob sie organischer oder anorganischer Natur sind. Gute
Erfahrungen wurden mit Wasserglaslösungen gemacht. Die Wahl des Bindemittels richtet
sich vor allem nach den geforderten Eigenschaften des Fertigproduktes. Die Menge
des erforderlichen Bindemittels ist sehr gering, so benötigt man z. B. nur 2 bis
6 ";o trockenes Natriumsilicat und etwa 3 bis 6°," Wasser. Die Festigkeit der damit
hergestellten Gegenstände ist hervorragend.
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Werden Bindemittel verwendet, die erst bei einer mäßigen Wärme von
etwa 8o bis 2oo° wirksam werden, z. B. Bitumen, Asphalte, Kunstharze u. dgl., so
ist ein Anwärmen der Teile nach dem Pressen, welches kalt durchgeführt wird, erforderlich.
Dies ist
möglich, da durch den geringen Prozentsatz an Bindemitteln
die gepreßten Gegenstände auch dann ihre Gestalt b:,ib°halten, wenn sie außerhalb
der Form erwärmt werden. Bei Zusatz dieser Bindemittel in fester Form ist eine Menge
von 2o bis 30"'" erforderlich; wurden sie zuvor in eine Flüssigkeit aufgelöst, so
sind weniger als -2o " " notwendig.
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Außerdem sind auch solche Bindemittel anwendbar, die erst bei Glühhitze
erweichen bzw. flüssig werden. Solche Stoffe sind anorganischer Natur und bestehen
z. B. aus Silicaten, Phosphaten, Fluaten, Fluoriten, Boraten usw. wie Glas, Glasuren
und Emails. Die Art der Zuschläge und die Grundmasse können so gewählt werden, claß
sie in der Glühhitze miteinander reagieren und zusammen den hitzebeständigen Kitt
bilden; <lalle i soll ab--r das gemahlene Gestein in 1>etr:iclitlicltern Überschuß
vorhanden sein. Es kann aber auch eine solche Grundmasse verwendet werden, die nicht
nur ein chemischer Bestandteil des Bindemittels, sondern auch ein chemischer B°standteil
der Glasur ist. Nach dem kalt durchgeführten Pressen des Gemisches aus gemalilen(m
G:stein, Zuschlägen und Flüssigkeit werden dir Preßlinge getrocknet und gebrannt.
Es entsteht dadurch ein Körper, dessen Sclterlmn vollkomrnen dicht ist.
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Häufig ist es nicht erforderlich, daß das glasartige Bindemittel vollkommen
die ganze Grundmasse durchsetzt. Für viele Fälle genügt es, wenn nur die Oberfliictte
mit einer Glasur versehen wird. Für derartige Grundmassen wird dann Wasserglas als
Bindemittel geriontriien. -Nach dem Pressen werden die Teile entweder nach dem Trocken-
oder Naßverfahren mit Email versehen, getrocknet und gebrannt. Meistens genügt eine
Emailschicht, da die Haftfestigkeit groß ist. Ari Stelle einer Ernaillierung genügt
oft auch ein Lackfilrn oder ein anderer Überzug an sich bekannter Art.