DE2241058A1 - Verfahren zur herstellung von einem glaskristallinen poroesen plattenmaterial - Google Patents

Verfahren zur herstellung von einem glaskristallinen poroesen plattenmaterial

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Description

,,.ν. 0 :vi j .ic.ι ο π
Gosudarstvennyj naucno-issledovatel'skij P 44 202/2 institut stekla . 21. August 1972
Moskau/UdSSR L/Br
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON EINEM GLAS- ■ KRISTALLINEN PORÖSEN PLATTENMATERIAL
Die vorliegende Erfindung betrifft die Glasindustrie und kann zur Herstellung von einem festen porösen weißen oder in der Masse gefärbten glaskristallinen Baumaterial für Industriebau, Zivil*» und Landbauwesen verwendet werden. '
Zur Zeit sind verschiedene Verfahren aur Herstellung von porösen Materialien auf Glasbasis bekannt.
So, z.B., ist ein Verfahren zur Herstellung von einem glaskristallinen porösen Material bekannt,, welches darin besteht, daß die feurigflüssigen Schlacken, vorzugsweise Hüttenschlacken, mit Sand und anderen Zuschlagstoffen vermischt werden. Die aufbereitete Masse wird einem Glasschmelzofen sugefüJir'j, in dem die Schmelzung, läute-AO98 10/0579
rung und Homogenisierung de3 Glases vorgenommen werden. Die zur Herstellung vorbereitete Glasmasse wird zu einem 3 bis 5 mm dicken Glasband geformt. Dann wird das Glasband abgekühlt und in kleine Stücke gebrochen, die dann bi3 zur Herstellung eines Glaspulvers mit einer Korngröße bis zu Ί,O mm zerkleinert werden. Mit dem hergestellten Pulver werden die Formen gefüllt, die dann einem Kristallisator-Schäumer zur Wärmebehandlung zugeführt werden.
Im Laufe der Wärmebehandlung wird das Glaspulver bis zur Schmelztemperatur erhitzt, wonach bei einer Temperatur von 900 bis HOO0C, in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des Glases, die Kristallisation des Glaspulvers stattfindet. Vor der Kristallisation von Glas wird es durch die Entwicklung der darin aufgelöster. Gase aufgeschäumt (s., beispielsweise, den UdSSR-Urheberschein Nr. 166470, Klasse CO5 B,19/O8).
Zu den Nachteilen des an sich bekannten Verfahrens gehören dessen Mehrstufigkeit, Zyklizität sowie die Notwendigkeit, komplizierte Ausrüstungen anzuwenden. Außerdem gestattet dieses Verfahren es nicht, eine kontinuierliche Herstellung von glaskristallinemporösen Material in Form eines Bandes im Fließverfahren zu verwirklichen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde » ein Verfahren zur Herstellung von einem glaskristallinen porösen Plattenmaterial zu schaffen, das durch
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technologiGche Arbeitsgänge und Daten gekennzeichnet wird, die es gestatten, den technologischen Prozeß im ganzen zu vereinfachen, dessen Leistung bei einer Verminderung des Verbrauches von Rohstoffen bedeutend zu erhöhen sowie ein poröses glaskristallines Material in Form eines endlosen Bandes herzustellen, das keiner zusätzlichen Arbeitsgänge zur Bearbeitung und Herstellung von einzelnen Erzeugnissen bedarf.
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß man bei der Herstellung eines porösen glaskristallinen Plattenmaterials durch Schmelzen ■ der Glasmasse, deren Verarbeitung, anschließende Formung eines· Bandes aus dieser Glasmasse und Kristallisation des Bandes erfindungsgemäß das Schmelzen der Glasmasse unter gleichzeitigem Aufschäumen derselben bei Temperaturen zwischen I5OO und I53O C durchführt, die aufgeschäumte Glasmasse bei einer Viskosität von 25 bis 60 Poise verarbeitet und das geformte Band einer Kristallisation nach einem zweistufigen Verfahren bei Temperaturen zwischen 650 und 7000G und zwischen 1100 und 11500C und bei Haltezeiten von 0,3-0,5 bzw. 1,0 - 1,5 Stunden bei einer Geschwindigkeit der Tempera turs teig erung zwischen Stufen von 4 bis zu 3° je Minute unterzieht.
Zur Herstellung eines in der Masse gefärbten porösen glaskristallinen Materials kann man Scliwermetalloxyde verwenden, mit denen die Glasmasse gefärbt wird.
Zur Herstellung eines porösen glaskristallinen Mate-
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:cm£5
-4-
rials mit gefärbter Oberfläche werden auf die Oberfläche eines geformten Glasbandes aufgetragen.
Die Wärmebehandlung, die Kristallisation eines Bandes aus porösem Glas kann man auf verschiedene Weise durchführen; besonders bevorzugt wird dabei die Kristallisation des Glasbandes auf einem Gas- und Luftkissen oder auf der Oberfläche eines schmelzflüssigen Metalls.
Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht in "folgendem.
Dadurch,daß das Schmelzet der Glasmasse unter gleichzeitigem Aufschäumen bei einer Temperatur zwischen I5OO und 1530 C durchgeführt wird, wird das Aufschäumen durch unmittelbares Verbrennen des Brennstoffes in der Glasmasse verwirklicht. Darin besteht der Unterschied von dorn bekannten Verfahren, bei dem das Aufschäumen von Glas, das in pulverartigem Zustand verwendet wird, im Laufe der Wärmebehandlung durchgeführt wird. Das Aufschäumen der Glasschmelze wird durch die Erzielung eines hohen Effektes der Bildung vor: geschlossenen Poren gekennzeiclinet. Es gestattet außerdem, den arbeitsintensiven und kostspieligen technologischen Arbeitsgang der Ververmeiden
malilung von Glas zu > den Zeit- und Wärmeaufwand für die Pulverbildung zu reduzieren und ein festeres und leichteres L'aterial zu erhalten. Die Vereinigung der Prosesse des Aufscliäumens und de5 Schmelze η 5 gestattet es auch, dan Zeit- und Wärmeaufwand für die Dampfbildung zu reduzierer, und letzten Endes die Leistung bei der Herstel-
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lung des Materials zu erhöhen.
Die Verarbeitung der Glasmasse bei einer Viskosität von 25 bis 60 Poise ermöglicht die erforderliche Gassättigung und gewährleistet die Bildung von geschlossenen Poren in einer Menge von über 50$.
Die Kristallisation nach einem zweistufigen Verfahren bei Temperaturen zwischen 65O und YOO0C bzw. zwischen 1100 und 11500C und bei Haltezeiten von 0,3 bis 0,5 bzw. 1,0-1,5 Stunden ermöglicht nur die Kristallisation der aufgeschäumten Glasschmelze im gesamten Volumen. Eine solche Kristallisation gewährleistet die Erhöhung der Festigkeit des Materials.
Durch die Vereinigung der Arbeitsgänge zum. Schmelzen der Glasmasse und zum Aufschäumen derselben wird es möglich, unmittelbar aus der Schmelze ein poröses Glasband herzustellen, aus welchem dann durch die genannte Wärmebehandlung ein hochfestes poröses Material in Form eines endlosen Bandes hergestellt wird.
• Nachstehend wird die Erfindung durch konkrete Ausführungsbeispiele und Zeichnungen erläuört. Es zeigen?
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Volumgewichtes, das Gasblasengröße, der Porosität und der Viskosität der Glasmasse von dem S.iOp-Gehalt der Schmelze bei Verarbeitungstemperatüren;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des technologischen Prozesses der Herstellung vom porösemglaskri-
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stallinen Platterjnaterial bei Kristallisation des Bandes auf einen Gas- und Luftkissen;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des technologischen Prozesses der Herstellung vom glaskristallinen Plattenmaterial bei Kristallisation auf der Oberfläche einer Lie tall schmelze.
Es 1st wünschenswert, für die Herstellung vom glaskristallinen porösen ^lattenmaterial ein« Glas Zusammensetzungen im System CaO- LIgO-Al0O^-SiO0 zu verwenden.
Zur Durchführung eine5 kontinuierlichen Schraelzeni. und zum gleichzeitigen Aufschäumen der Glasschmelze kann man Gleichstromkonvererüfen oder Wirbel- und Zyklorglasschmelzkammern verwenden, die sich von den anderen Glasschmelzofen durch eine hohe Intensität der Brennstof [Verbrennung, einen hohen pyronerischen Effekt sowie durch die Möglichkeit unterscheiden, in einem Zyklus die poröse Glasmasse von hoher Qualität zu erhalten. Die «Tärmenutzungszahl dieser Anlagen beträgt 80$ bei Verwendung der Abwärme für die Kristallisation.
Die Glasmasse wird aus einem schüttbaren oder granulierten Glassatz bei einer Temperatur von 1500 bis 153O0C oder aus feurigflüssi^en Schlacken mit Zuschlagstoffen geschmolzen. Es ist wünschensv/ert, solche Glaszusammensetzungen zu verwenden, die ohne zusätzliche Einführung eines Kristallisationskatalysators kristallisieren können.
Die Bildung der feinsten geschlossenen Poren erfolgt
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iri Laufe des Schmelzend durch die Bronns to ff Verbrennung in der Glasschneize. Die saueren Schmelzen werden mit durchsprudelnden Gasen gesättigt, und sie erhalten bei der Kühlung eine poröse Struktur.
Der Grad und der Charakter des Aufschäumens der Glasnasse sind von der Viskosität der Schmelze abhängig, die durch den optimalen SiOp-Gehalt bestimmt wird, was aus der graphischen Darstellung (Fig. 1) zu ersehen ist, worin
I - Kurve der Änderung des Volumgewichtes,
II - Kurve der Änderung des Blasendurchmessers,
III- Kurve der Änderung des Volumgewichtes des Materials, IV - Kurve der Änderung des Viskositätswertes bedeuten.
Der technologische Prozeß der Herstellung von einem glaskristallinen porösen Plattenmaterial wird auf einer Fließstraße verwirklicht, die aus Konverter Λ (Fig. 2,3) zuiiin Schnellen und zum Aufschäumen der Glasmasse, Speicher 2 für die Glasmasse, der mit einen Gasbrenner 3 beheizt wird, Walzmaschine 4, Kristallisator 5f Schleifförderer 6 und automatischem Schneider 7 für das Band 8 aus glaskristallinem Material besteht.
■ Die poröse Glasmasse wird aus den Speicher 2 .zur 'falzmaschine 4 bei einer Temperatur von 1380 bis 1430° geführt. Der SiOp-Gehalt der Glasnasse wird in einer Menge von 55 bis 70 Gevj.fo aufrechterhalten; in diesem Fall werden bei der Verarbeitungstenperatur optimale Be.din-
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gungen in bezug auf die Viskosität von 25 bis 60 Poise (2,5-6,0 Ifs/m ) geschaffen, die es gestatten, geschlossene Poren in der Glasmasse in einer Menge bis zu mit einer Größe von 0,30 bis 0,00 mn: herzustellen, was einen Uatcrial mit einem Voluragewicht von 1,1 bis If4 g/cm"1 entspricht.
Die Kristallisation des geformten Bandes wird im Kristallisator 5 vorgenommen, der in der Zone mit einer Temperatur bis zu 7000C einen metallischen Rollgang 9» und in der Zone mit einer Temperatur von 700 bis 11500C ein Glaskissen 10 (Fig. 2) oder ein Bad 11 (Fig. 3) mit Metallschmelze aufweist.
Die Kristallisation des Bandes wird nach einem zweistufigen Verfahren bei Temperaturen zwischen 560 und 7000C bzv/. zwischen 1100 und 11500C bei llaltezeiten von 0,3-0,5 bzv;. I-i,5 Stunden bei einer Geschwindigkeit der Temperatursteigerung zwischen den Stufen von Λ bis zu 3 C je Minute durchgeführt. Das hergestellte glaskristalline Material enthält hauptsächlich eine kristalline Phase in Form von den kleinsten ",Vollastonitkristallen und eine restliche Glasphase.
LLaη kann das hergestellte Material in einfarbige oder mehrfarbige Töne mit keramischer; Farben auf der Oberfläche nach den Fomen des Borides oder die geschmol- zene Glasmasse mit Schivermetallo:-:;:den (Fe0O17, C^lO, LInO ,
Cro0_ u.a.) färben, bevor sie zu eir.en Band geformt
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Eingabe eing25c:i(j..i cm l'ZÄ.y.../.},,,
y/ird.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials kann man folgende Rohstoffe verwenden: synthetische Rohstoffe (in Form von Oxyden), Sand, Dolomit, Ton,,feurigflüssige und Krätzschlacken sowie verschiedene Gesteinsarten. ·
Beispiel 1. ."·...
Der Glassatz wurde aus folgenden ITäturrohstoffen zubereitet: Sand, Kreide, Dolomit, Ton und Bruchglas. Die Schmelzung der Glasmasse wurde in einer Konverterschmelz-■ kammer 1 (Fig. 2) unter Luftzufuhr bei Temperaturen zwischen 1500 und 152Q0C durchgeführt. Im Laufe des Schmelzten? der Glasmasse wurde diese mit Gas durch die Brennstoffverbrennung in der Schmelze aufgeschäumt.
Der SiOp-Gehalt wurde „in einer Menge aufrechterhalten, die eine Viskosität in einem Bereich von lObis 50 Poise gewährleistete. Die Glasverarbeitung wur^de durch den Speicher 2 bei Temperaturen zwischen 1380 und 14000C vorgenommene Das Glasband wurde in einer Walzmaschine 4 geformt, die mit einer Kleinwalze und einer Großwalse versehen ist. Das hergestellte Glasband hatte eine Breite von 3000 mm, eine Dicke von 20 mm, und es war mit kleinsten geschlossenen Poren.gesättigt·
Die Kristallisation des porösen Glasbandes wurde in einem Kristallisator auf einem metallischen Rollgang 9 bei Temperaturen von 65O0C und HOO0C, bei Haitezeiten von 30 Minuten bzw. Ί Stunde sowie auf einem Gaskissen
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bei HOO0C und einer Ilaltezoit von Λ Stunde durohgeführt. Die Geschwindigkeit der Temperatursteigorung zwischen den Stufen betrug in beiden Fällen 20C je Minute.
ITach der Abkühlung wurde das Band 8 aU3 porösen glaskristallinem Material mittels einer Dlanantsäge in Platten geschnitten.
Beispiel 2.
Das glaskristalline poröse Uaterial wurde nach den Verfahren gemäß Beispiel 1 hergestellt. Zur Herstellung eines blau gefärbten Materials wurde der Glasmasse der Farbstoff COpO, in Pulverform zugesetzt.
Beispiel 3.
Das glaskristalline poröse Material wurde nach dom Verfahren gemäß Beispiel 1 hergestellt. Zur Herstellung des Materials mit einer gefärbten Oberfläche wurde«auf das Glasband vor dessen Einführung in den Kristallisator in einen Fall auf die gesante Oberflüche des Glasbandes, und in einem anderen Fall auf einen Teil der Oberfläche des Glasbandes im Aufspritzverfahren verschiedene üasserglasfarben aufgetragen, die den Farbstoff TiOn enthielten.
Beispiel 4»
Als Rohstoff für die Zubereitung des Glassatzes verwendete man Hüttenschlacke, Quarzsand und . Die Schmelzung des Glases unter gleichzeitigem Aufschäumen
geändert gemäß Eingabe eingegangen am i
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vmrde im Konverter ή (Fi1^. 2, 3) durchsefülirt. Die Schmelzung wurde in einem oxydierenden LIedium-verwirklicht, wodurch der sulfidgebundene Schwefel verbrannt wurde, was tue Herstellung eines weißen glaskristallinen Materials nach der Wärmebehandlung ermöglichte.
Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Material wird durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:
Eigenschaft
Haßeinheit
Kennziffern
Spezifisches Gewicht Volumgewicht Ist-Wert der Porosität Offene Porosität geschlossene Porosität Wasseraufnahme Erweichungstemperatur
Ausdehnungskoeffizient Biegefestigkeit Druckfestigkeit chemische Beständigkeit,
Verluste %
in Wasser
in Lauge I n NaOH
In Säure I η HCl
g/cm5 2,43
g/cm5 1,1-1,4
io 27,1
8,6-
18,5-
0Jo 2,8
0C 900
Vera 54 Ί0'7.
kp/cm11" 600-750,
kp/cm 1500-2000
0,07
Das poröse glaskristalline Material^ das nach dem
geändert gemäß Eingabe eingegangen am ™™iC..^L
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erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, sieht wie natürliche poröse Gesteinsarten aus und kann eine breite Anwendung als TVandverkleidungsmatorial und tragendes Material fttr Außen- und Innenwände, Becken sowie für Einzäunungen finden. Sie mit Wasserglasfarben überzogenen oder in der Masco einfarbig oder mehrfarbig gefärbten Erzeugnisse können eine breite Anwendung für den Innen- und Außen - Ausbau verschiedener Gebäude und Bauten finden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von einem porösen glaskristallinen Material gestattet es, ein festes poröses Material in Form eines endlosen Bandes auf einer mechanisierten Fließstraße herzustellen.
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Claims (5)

P 44 202/2 ν55'*3 "13- 21. August 1972 ZELi-ΠϊΓΠΝ= .;..l.y:<:en L/Br L UIw ί/:·ι.-.·.·::οη '22 PATENTANSPRÜCHE: Zwei'orückenstr. 6
1. Verfahren zur Herstellung von einem glaskristallinen porösen Plattenmaterial durch Schmelzt;a ZMr Glasmasse, deren Verarbeitur^ anschließende Formung eines Bandes aus dieser Glasmasse und Kristallisation des Bandes, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schmelzen der Glasmasse unter gleichzeitigem Aufschäumen ' bei Temperaturen zwischen 1500 und I53O C durohführt, die aufgeschäumte Glasmasse bei einer Viskosität von 25 bis 60 Poise verarbeitet und das geformte Band einer Kristallisation nach einem zweistufigen Verfahren bei Temperaturen zwischen 650 und 7000C bzw. zwischen 1100 und 11500C und bei Haltezeiten von 0,3-0,5 bzw. 1,0-1,5 Stunden bei einer Geschwindigkeit der Temperatursteigerung zwischen den Stufen von Λ bis zu 3°C je Minute unterzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasmasse mit Schwermetalloxyden gefärbt wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g ekennze ichne t, daß auf die Oberfläche des geformten Bandes e aufgetragen werden.
-
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus porösem Glas auf einem Gas- und duftkissen kristalli-
geändert gemäß Eingabe
eingegangen cm .?.*:.Τ:.?ί.
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siert wird.
5. Vorfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus porösen Glas auf der Oberfläche eines schmelzflüosi-Metalls kristallisiert wird.
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