DE387747C - Verfahren zur Herstellung von poroesen Kunststeinen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von porösen Kunststeinen. In der Natur gibt es Gesteine von geringer Dichte und zellenartigem Gefüge, die bei gewöhnlicher Temperatur weder durch Wasser noch durch gewöhnliche verdünnte Säuren oder basische Lösungen angegriffen werden und deren innere gasgefüllte Poren wasserundurchlässig sind. Ein Gestein dieser Art ist der Bimsstein, dessen Stücke im Wasser schwimmen, ohne Wasser in die Poren eindringen zu lassen. obgleich die Dichtigkeit der den Stein bildende Feststoffe höher ist als die des Wassers.
• Die Erfindung hat die Herstellung von Kunststeinen von hervorragend geringer Dichte zum Gegenstand, deren physikalische Eigenschaften mit denen des Bimssteins vergleichbar sind, was das poröse Gefüge, die Wasserundurchlässigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen die vorerwähnten chemischen Mittel anbelangt. Als Ausgangsstoffe für die Herstellung kommen natürliche oderkünstliche- Silikate in Betracht, gegebenenfalls im Beisein von Phosphaten, borsauren und anderen Salzen von bei höherer Temperatur flüchtigen Mineralsäuren. Diese Stoffe müssen so beschaffen sein, daß sie bei erhöhter Temperatur Mineraldämpfe von sich geben und andererseits glasartig werden und bei einer Temperatur, die weit unter der ihrer vollständigen Verflüssigung entsprechendenTemperatur liegt, erweichen.
• Wenn man Stücke eines Silikates natürlicher Beschaffenheit so rasch wie möglich auf Er-Weichtemperatur bringt und einige Zeit auf dieser Temperatur beläßt, ohne sie flüssig werden zu lassen, sieht man, wie die Stücke unregelmäßig aufquellen, wobei große Hohlräume neben fest bleibenden Stellen entstehen.
• Es hat sich gezeigt, daß sich, wenn die zu Korn oder Pulver zerkleinerten, z. B. auf Siebgröße Nr. 30 gebrochenen Stücke des Silikates nach dem Agglomerieren rasch auf Erweichtemperatur gebracht werden, ziemlich regelmäßige Blasen bilden, die die Masse zum Aufblähen bringen und bestehen bleiben, d. h. nicht verschwinden, wenn man, nachdem das Aufquellen den höchsten Grad erreicht hat, die äußere Oberfläche rasch abkühlt. Das Ergebnis ist ein halbverglaster Körper von geringer Dichte wie Bimsstein, der wasserundurchlässig und gegen chemische Einflüsse der angegebenen Art unempfindlich ist.
• Außerdem hat sich ergeben, daß leichte und undurchlässige Kunststeine sich leicht herstellen lassen, wenn man natürliche Silikate mit Zusatz von Phosphaten, borsauren oder anderen Salzen von bei hohen Temperaturen flüchtigen Metallsäuren verwendet. Das Aufquellen geht bei hoher Temperatur leicht vor sich, auch wenn das Gemenge feinst gepulvert und verdichtet worden ist.
• Die Verwendung von Silikaten, welche die Eigentümlichkeit eines sehr großen Abstandes zwischen Erweichungs- und Verflüssigungstemperatur besitzen, zur Herstellung von gesinterten Kunststeinen ist bereits vorgeschlagen, so z. B. für Kaolin (vgl. Patent 1.120g7). Dabei wird aber die Porosität lediglich durch Ausbrennen von Kohlenteilchen erzielt. Es sind auch schon sich aufblähende Stoffe in der Hitze behandelt worden, wie bestimmte Tonsorten (vgl. Patent 321158) oder Borsäure (vgl. Patent 101133) oder andere Salze von bei hoher Temperatur flüchtigen Mineralsäuren (österreichisches Patent 7.171.1, Alaunlösung), und es sind schon Basaltleichtsteine, die mit Blasen durchsetzt sind, so hergestellt worden, daß die Gasblasen von eingeblasenem Gas erzeugt wurden. I`as waren aber alles keine Erzeugnisse von den angegebenen Eigenschaften, im besonderen auch der Wasserdichtigkeit. In keinem dieser Verfahren findet sich auch die Verbindung einer langsamen Vorverbrennung, rasches Ansteigen auf die Erweichungstemperatur und plötzliche Abkühlung nach Erreichung des höchsten Grades der Aufquellung und damit nicht die spezifischen Reaktionen oder Zustandsänderungen, welche von diesen Maßnahmen abhängig sind.
• Als Ausführungsbeispiele sind im nachstehenden zwei Herstellungsverfahren beschrieben, auf die die Erfindung natürlich nicht beschränkt ist. Beispiel 1.
• Als Ausgangsstoff wird Schiefer von Wales oder Angers verwendet, dessen Zusammensetzung mit geringen Schwankungen im Mittel folgende ist

  Kieselerde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53,40

  Tonerde ...................... 26,67

  Eisenoxyd .................... 9,53

  Kalk ......................... o,go

  Magnesium .................... 1,85

  Abbrand (Wasser, organischeStoffe,

  Schwefel, Kohlengas usw.) .... 1,47

  Alkali......................... 3,18

  100,00

  Der Schiefer wird gebrochen und durchgesiebt, z. B. auf Siebgröße 30 oder mittels eines Siebes mit engeren oder weiteren Maschen, was sich ganz nach dem Material richtet. Das so gesichtete Material, das aus feinstem Pulver und Körnchen besteht, wird befeuchtet, in geeigneten Formen gepreßt und nach Trocknung zum Ofen gebracht. Beim Einbringen in den Ofen läßt man zwischen den einzelnen Agglomeraten genügend Zwischenraum, damit sie aufquellen können. Die Erhitzung erfolgt in einer oxydierenden Atmosphäre, um die organischen und schwefligen Bestandteile zu verbrennen. Dann erreicht man rasch Temperaturen von 1 zoo bis z Zoo ° C, die so lange beibehalten werden, bis das Aufblähen der Masse den Höchstgrad erreicht hat. In diesem Augenblick kühlt man plötzlich ab, indem man kalte Luft über die im Ofen befindlichen oder herausgezogenen Stücke streichen läßt. In gewissen Fällen kann man die Stücke, wenn ihr Aufblähen am weitesten vorgeschritten ist, rasch aus dem Ofen ziehen und in angeheizten Formen leicht nachpressen, um ihnen unter Wahrung ihrer porösen Struktur die geometrischen Formen zurückzugeben, die sie beim Aufquellen im Ofen verloren haben könnten.
• Dieses Verfahren ist natürlich nicht auf Schiefer der angegebenen Herkunft beschränkt, sondern auch bei einer großen Zahl anderer Schiefer oder Schieferabfälle mit anderen alkalischen, gegebenenfalls kalkigen Silikatkomplexen wie Basalten, Laven, harten und zähen Tonen usw., anwendbar, die die Eigenschaft haben, unter den angegebenen Umständen aufzuquellen.
• Beispiel 2.
• Zur Herstellung der Leichtsteine benutzt man ein Gemenge verschiedener Stoffe, bestehend aus Kaolinerde, Kieselerde, Feldspat, Phosphat, kohlensaurem Kalk und Magnesium in folgender Zusammenstellung In diesem Falle werden die Stoffe zu Korngröße fein zerrieben, agglomeriert und rasch auf ungefähr 135o ° C gebracht. Sobald das Aufquellen den Höhepunkt erreicht hat, wird, wie oben beim Schiefer beschrieben, weiter verfahren. Eine große Zahl ähnlicher Zusammensetzungen, die Alkalien und bei hohen Temperaturen flüchtige Mineralsäuren, wie Phosphor-, Bor- und dergleichen Säuren, enthalten, zeitigen dieselben Ergebnisse.
• Die in dieser Weise nach den beiden beschriebenen Verfahren oder auf ähnliche Art hergestellten leichten Kunststeine halten ihre Elemente vollständig gebunden. Es tritt ein Freiwerden weder von Kalk noch von Magnesium ein, da das Material einer teilweisen oder völligen Verglasung unterlegen ist. Solche Kunststeine sind kälte-, wasser- und säurebeständig (ausgenommen gegen Flußsäure) und gegen Alkalien fest. Weitere Eigenschaften sind Undurchlässigkeit gegen Wasser und Unempfindlichkeit gegen plötzliche Temperaturschwankungen, bei denen sie weder platzen noch rissig werden. Sie sind dauerhaft und widerstandsfähig und lassen sich leicht behauen. Ihre Oberfläche ist glasig, während das Innere eine Unzahl von isolierten Zellen 'aufweist, die die Dichte vermindern und den Stein leicht machen. Hervorzuheben ist noch die schlechte Leitfähigkeit für Schallwellen, Kälte, Wärme und Elektrizität.
• Das Anwendungsgebiet ist außerordentlich groß. Als Bimssteinersatz und Schleif- oder Poliermittel, als leichtes, widerstandsfähiges, wasserdichtes und schlecht leitendes oder isolierendes Baumaterial, bei der Erstellung von leichten und dabei widerstandsfähigen Bauformen usw. Nach Zerkleinern in Pulver-, Korn-oder Kiesform als Isolierpulver; mit Fettkalk oder Kunstkalkstein zur Herstellung von leichtem Verputz, Mörtel oder Konglomeraten, Puzzolanerden usw. ; mit Zement als Mörtel, Putz, Plattenbelag, Konglomerat, gewöhnlicher oder armierter Beton, armierter Zement, d. h. als Material beim Bau von Bassins, Wassertürmen, Behältern, Sammelräumen, Schiffen (Pontons), Ofen usw. In allen solchen Mörteln und Konglomeraten behält der zerkleinerte künstliche Bimsstein seine ihm eigentümlichen Eigenschaften bei (Leichtigkeit, Wasserdichtigkeit, Dauerhaftigkeit, Rißsicherheit, Stoßfestigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Kälte, Säuren, außer gegen Flußsäure, Basen, schlechte Leitfähigkeit für Schall, Kälte, Wärme und Elektrizität). Ferner halten solche Mörtel und Konglofnerate bei Vorhandensein von Kalk und Zement, ohne zu schmelzen, Temperaturen bis i Zoo ° C aus, wenn sie auf Schiefer in der gegebenen Zusammensetzung aufgebaut sind, und bis i.loo ° C bei Verarbeitung von Kaolingenengen der in der obigen Analyse gekennzeichneten Art.

Claims (3)

1. PATENT-ANsPRÜcHE: i. Verfahren zur Herstellung von porösen Kunststeinen aus Silikaten mit großem Abstand zwischen der Erweichungs- und Verflüssigungstemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß von Silikatkomplexen ausgegangen wird, die außerdem kombinierte Alkalien enthalten, wie z. B. gewisse Basalte und Läven, Schiefer, schieferige Tone u. dgl., und daß diese Stoffe auf Korngröße oder Pulver zerkleinert, agglomeriert, getrocknet, zuerst langsam zwecks Verbrennung der organischen oder schwefligen Bestandteile in einer oxydierenden Atmosphäre, dann rasch auf Erweichtemperatur erhitzt und, wenn das infolge Verflüchtigung gewisser eingeschlossener Mineralstoffe eintretende Aufquellen den Höchstgrad erreicht hat, plötzlich abgekühlt werden, um zuerst das Äußere zur Wahrung der Form erstarren zu lassen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den keramischen Stoffen eine gewisse (kleine) Menge Phosphat, borsaures oder sonst ein Salz von bei hoher Temperatur flüchtigen Mineralsäuren einverleibt wird, worauf das Gemenge zu feinstem Pulver verarbeitet und gemäß Anspruch i weiterverarbeitet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse im aufgequollenen und pastenförmigen Zustand warm eingeformt wird.