Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus abbindenden Werkstoffen. Die Herstellung von Bauteilen, wie Plat ten, Rohren oder dergl. aus abbindenden Werkstoffen, beispielsweise Zement oder dergl., gegebenenfadlo im Gemisch mit pul verigen, körnigen oder faserigen Füllmitteln organischer oder anorganischer Natur, leidet insbesondere daran, dass die so hergestellten Teile eine verhältnismässig geringe Anfangs festigkeit aufweisen und daher lange einge schalt oder gepresst, mindestens aber sehr forgfältig behandelt werden müssen.
Ab gesehen davon, besitzen die so hergestellten Bauteile verschiedene Nachteile, z. B. sind sie für Gase und Flüssigkeiten mehr oder weniger durchlässig, haben muhe Ober flächen, werden chemisch leicht angegriffen usw. Gegebenenfalls sind @dah-er besondere Zerfahren nötig, um sie einigermassen zu dichten oder ihre Oberfläche zu glätten oder sie chemisch widerstandsfähiger zu machen.
Diese Nachteile werden durch. das Ver fahren gemäss Erfindung beseitigt, bei wel chem dem abbindenden Stoff ein in der Wärme plasti@sche@s Bindemittel beigemischt und die so.erhaltene Masse in der Wärme zum Bauteil verdichtet und abgebunden wird. Zum Abbinden benötigtes Wasser kann der Pressmasse zugesetzt werden. Man erhält aber dichtere Bauteile, wenn die Masse ohne Wasserzusatz gepresst und erst hernach abgebunden wird. Es ist besonders vorteil; haft, den Bauteil unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur abzubinden.
Es wird dadurch nicht nur Zeit erspart, sondern auch ein gleichmässigeres Abbinden erzielt.
Weiter ist es vorteilhaft, das wärme plastische Bindemittel in sehr feiner Ver teilung auf die andern Stoffe aufzubringen, was nach irgendeinem der bekannten Ver fahren erfolgen kann.
Das wärmeplastische Bindemittel gibt dem Bauteil gleich nach der Formung eine verhältnismässig grosse Anfangsfestigkeit. Es verleiht ihm auch nach dem Abbinden eine glatte und glänzende Oberfläche. Weiter macht es ihn, da es die Poren wenigstens teilweise ausfüllt, verhältnismässig gas- und flüssigkeitsdicht. Es kann je nach dem zu erwartenden chemischen Angriff gewählt werden und schützt den Bauteil besonders gut, weil es eine dichte Oberflächenschicht erzeugt und gleichmässig durch den ganzen Bauteil hindurch verteilt ist.
Dadurch wird die Angriffsfläche selbst dann stark herab gesetzt, wenn die Oberflächenschicht an irgendeiner Stelle verletzt wird.
Das neue Verfahren vereinfacht daher nicht nur .die bekannten Herstellungsverfah ren dadurch, dass mit Hilfe des Bindemittels sofort ein Bauteil mit verhältnismässig grosser Anfangsfestigkeit entsteht, sondern es ver bessert gleichzeitig auch die Eigenschaften der hergestellten Bauteile in bezug auf Dichtigkeit, Oberflächenbeschaffenheit und auch chemischen Angriff, insbesondere letz teren durch entsprechende Wahl des Binde mittels.
Der nach dem Pressvorgang anfallende Bauteil, dessen Festigkeit im wesentlichen durch das zugesetzte Bindemittel erzielt wird, kann noch vor dem Abbinden bearbei tet, beispielsweise gebohrt, gedreht, gefräst, geschliffen, z. B. auch mit Gewinden ver sehen werden.
Der prozentmässige Zusatz an Bindemit teln kann etwa 8 Volumenprozente betragen, aber auch darunter und darüber liegen. So kann z. B. eine der vielen möglichen Press- iriassen aus Zement, Asbestfasern und Benzyl- zellulose mit den Volumprozenten 78,5, 13,5 und 8 bezw. den Gewichtsprozenten 85, 12 und 3 bestehen.
Das Bindemittel, in diesem Falle die Benzylzellulose, kann nach irgendeinem der bekannten Verfahren dem Zement und den Asbestfasern beigemischt bezw. diese mit ihm, überzogen werden.
Das Pressen kann beispielsweise in ge heizten Pressformen durch hydraulisches Pressen oder zur Herstellung von Rohren, beispielsweise in geheizten Strangpressen erfolgen.
Es kann aber auch beispielsweise in kalten, sogar gekühlten Formen erfolgen, in welche die heisse, teigfl:üssige Pressmasse ge- presst, beziehungsweise gespritzt wird.
Natürlich ändern :ich die Volumen und Gewichtsprozente des Bindemittels bei den verschiedenartigen Zusammensetzungen der Pressmasse. Sie lassen sich ohne weiteres durch Versuche feststellen und finden ihre untere Grenze im Bindevermögen,cles Binde mittels, das dem Bauteil die Anfangsfestig keit verleihen muss.
Bei Verwendung von Bauteilen für elektrotechnische, chemische und elektro chemische Z,#\ ecke werden an sie, wegen des gleichzeitigen Auftretens verschiedenartiger Beanspruchungen wie durch Wärme, mecha nische, elektrische und chemische Kräfte, grosse Anforderungen gestellt, denen die aus einem abbindenden Stoff, beispielsweise Zement, gegebenenfalls im Gemisch mit Füll mitteln, hergestellten Bauteile nur in ge ringem Masse gewachsen sind.
Man hat daher zu besonderen Verfahren gegriffen, um derartige Bauteile, z. B. durch Imprägnieren, durch Überzüge oder dergl. vor chemischen Angriffen zu schützen, also für den Verwendungszweck geeignet zu machen, was jedoch nur in geringem lUasse gelungen ist.
Nach einer beispielsweisen Ausführungs form des erfindungsgemässen Verfahrens werden, um dem Rechnung zu tragen, Bau teile aus abbindenden Stoffen dadurch den genannten Beanspruchungen angepasst, dass ein wärmeplastischer Stoff in einer Menge und derart feinen Verteilung zugegeben wird, dass jedes Stoffteilchen mit einer, wenn auch äussert dünnen Filmschicht überzogen und die Pressmasse unter Anwendung derart hohen Druckes und hoher Temperatur ge- presst wird,
dass alle Poren von dem wärme plastischen oder härtbaren Bindemittel aus gefüllt und die Oberfläche durch eine dichte Bindemittelhaut gebildet wird. Ein derartig hergestellter Bauteil ist dann vollständig dicht und porenfrei und dieser Zustand bleibt erhalten, wenn er nachher unter er höhtem Druck und erhöhter Temperatur ab gebunden wird. Als abbindender Stoff käme z. B. Zement in Betracht. Im übrigen eignen sich wärme plastische Stoffe auf oder Grundlage der Zel lulosen, Kohlenwasserstoffe, Naturasphalte und dergl., z. B.
Benzinzellulose, darüber- hinaus hä.rtbare Stoffe auf der Grundlage der Kunstharze, wie von Phenol. Auch lassen sich Gemische der genannten Stoffe, ebenso wie solche aus abbindenden Stoffen ver wenden.
Es ist wichtig, dass in der Pressmasse,das Bindemittel nicht nur fein verteilt, sondern auch weitgehend lösungsmittelfrei ist, da sonst beim Austritt des Lösungsmittels Poren zurückbleiben würden. Falls also zur Her stellung der feinen Verteilung Lösungsmittel verwendet wird, ist dieses vorher auf be kannte Art zu entfernen. Ebensowenig soll ,der Pressmasse vor idem Pressen das Wasser zum Abbinden zugesetzt werden, falls man besonders dichte Bauteile erhalten will,, da durch. den Wasserzusatz Hohlräume ent stehen können.
Nach der Pressung wird der Bauteil, der infolge des Bindemittelzusatzes. schon eine verhältnismässig grosse Festigkeit besitzt und vollkommen dicht ist, zweckmässig unter er höhtem Druck und erhöhter Temperatur ab gebunden.
Durch geeignete Wahl des Bindemittels, des abbindenden Stoffes und gegebenenfalls der Füllmittel, ist es so fast immer möglich, den Bauteil den Anforderungen gerecht zu machen.
Infolge,der feinen Verteilung des Binde mittels sind die Bauteile erheblich beständig gegen physikalische Zustandsänderungen und chemische Angriffe, denen das Bindemittel oder der abbindende Stoff allein nicht ge wachsen wäre.
Der Bauteil bleibt nach dem. Abbinden infolge des starren Zementgerippes auch bei solchen Temperaturen formbeständig und fest, bei denen z. B. ein wärmeplastisches Bindemittel selbst wieder plastisch und zäh flüssig wird und keine Festigkeit mehr aufweist.
Die feine Verteilung des Bindemittels . kann soweit getrieben werden, dass sogar Lösungsmittel für das Bindemittel dieses selbst bei höheren Temperaturen nur allmäh lich herauslösen können, während Weich- machungsmittel auch bei Anwendung höherer Temperaturen nur wenig in die Poren ein- @dringen können. Derartig hergestellte Bau teile können daher in Weichmachungsmitteln für das Bindemittel jahrelang selbst bei höheren Temperaturen verwendet werden.
Die Bauteile besitzen als nicht nur die ihren Einzelbestandteilen, nämlich dem ab bindenden Stoff, dem Bindemittel und gege benenfalls Odem Füllmittel, gemeinsamen Eigenschaften, wie z. B. bei gewöhnlichen Temperaturen eine grosse Festigkeit, voll kommene Gas- und Flüssigkeitsdichtigkeit, eine glatte, glänzende Oberfläche, gute Wärme- und Stromisolierung und in chemi scher Hinsicht Widerstandsfähigkeit, son dern weisen infolge der feinen Verteilung der Einzelbestandteile diese Eigenschaften auch noch bei höheren Temperaturen auf, bei denen dem einen der verwendeten Stoffe eine bestimmte Eigenschaft bereits mangelt,
wie z. B. dem Zement die Widerstandsfähigkeit in chemischer Hinsicht oder dem Bindemittel, z. B. der Zellulose, die Formbeständigkeit.
Der prozentmässige Zusatz an Binde mitteln kann innerhalb einer untern und einer obern Grenze verschieden gewählt wer den, je nach dem Zweck, dem das Bindemit tel dienen soll. Soll der Bauteil flüssigkeits- und gasdicht werden, dann kann der Ge wichtsprozentsatz des Bindemittels auf etwa 6 bis 12% und auch darüber gehalten wer den. Soll er dazu noch besonders gut isolie- a ren, so können die Gewichtsprozente auch bis. zu<B>30</B> % und mehr betragen.
Natürlich ändern sich .diese Gewichts prozente bei den verschiedenen Bindemitteln. Sie lassen sich ohne weiteres durch Versuche feststellen und finden ihre untere Grenze bei dem Prozentsatz, der ausreicht, um alle Poren zu füllen und ihre obere Grenze an dem Abbindevermögen des abbindenden Stoffes, z, B. der Zementteile.
Als Beispiele seien in Gewichtsprozenten folgende Pressmassen angeführt: 92% Zement und 8% Benzylzellulose oder 80.'r, Zement, 11ö Asbestfasern und 9 % Zellulose für gas- und flüssigkeit:sdielite, isolierende, laugenfeste Bauteile.
Als Beispiel für einen besonders gut isolierenden und chemisch beständigen Bau teil sei benannt eine Masse mit r0% Zement, <B>15%</B> Asbest und<B>15%</B> Benzylzellulose.
Beispielsweise werden die einzelnen Be- siandteite nach irgendeinem der bekannten Verfahren mit -dem Bindemittel, z. B. der Benzylzellulose, überzogen und die so erhal tene Pressmasse beispielsweise in beheizten Pressformen durch hydraulische Pressen oder zur Herstellung von Rohren beispielsweise in beheizten Stranbpres,#en bepresst. Das Pressen kann aber auch beispielsweise in kalten, sogar gekühlten Formen erfolgen, in welche die heisse,
teigflüssige Pressmasse ge- presst bezw. gespritzt wird, in denen ,sie sich dann ohne weiteres ablöst.
Um bei Verwen dung geheizter Pressformen ein etwaiges An kleben des Pressteils an den heissen Wänden zu verhindern, werden diese zweckmässig vor Einbringen der Masse mit einer geeigneten abstossenden Flüssigkeit eingerieben. Bei Verwendung von Benzy lzellulose als. Binde mittel eignet sich für diesen Zweck z. B. Paraffinöl.
An Stelle dessen kann aber auch dünnes Papier in die Pressform eingelegt werden, das sieh leicht nach der Pressung vom Presslinb ablösen lässt. Nach der Pressung i wird der Pressteil ausgeworfen und schon ein wenig Abkühlung genügt, um ihm eine ver hältnismässig grosse Festigkeit zu geben. Die Pressung kann aber auch beispielsweise in einer kalten oder gekühlten Form vorgenom men werden,
in welche die teigflüssige heisse Pressmasse unter hohem Druck einbepresst bezw. bespritzt wird.
Diese Bauteile eignen sich insbesondere als Bauteile für elektrische und elektroly tische Apparate oder dergl.
Bei der Herstellung dichter Bauteile, die aus einem abbindenden Stoff, wie z. B. Zement oder derbl., gegebenenfalls im Ge- misch von körnigen, pulverigen oder faserigen Füllmitteln organischer oder anorganischer Natur und einem wärmeplastischen Stoff auf der CTrundlabe der Zellulosen, Iiohlenwasser- ,toffe, Naturasphalte oder der,-I., beispiels- w-eisc Benzvlzellulose usw.
oder härtbaren Bindemitteln auf der Grundlage der Kunst- harze, beispielsweise von Phenol oder dergl. bestehen und unter hohem Druck und erhöh- ier Temperatur ,dicht bepresst werden, be reitet es grosse Schwierigkeiten, diese Bau teile nachträglich abzubinden.
Ist schon der Pressmasse vor der Pressung Wasser beigegeben worden, so wird der Bau teil weniger dicht; ausserdem bereitet es auch hier Sehwieribkeiten, weiteres Wasser dem abbindenden Stoff zuzuführen.
Das allgemein übliche Abbindeverfahren führt bei einem derartig dicht herbestellten Bauteil überhaupt zu keinem Erfolg. Selbst bei einem monatelan\.ren Lie",en in Wasser von<B>100'</B> C bindet nur die Oberflächen sehielit in Stärke von Bruchteilen eines Millimeters ab.
Je dichter der Baustoff ist, eine um so höhere Temperatur uud ein um so höherer Druck müssen angewendet werden, um ihn abzubinden. Schon bei 8 Gewichtsprozenten Zellulose müssen Temperaturen von 100 und 150 und darüber und Drücke bis zu 5 at und mehr angewendet werden.
Unter diesen Umständen werden die Bauteile dann in etwa einer Woche bis zu -einer Tiefe von etwa 10 3l:illinieterii abbinden. Temperatur, Druck und Zeitdauer hängen dabei nicht nur von der Höhe des Bindemittelanteils, sondern in besonders starkem Masse von seiner Vertei- h:n- ab. Je feiner das Bindemittel verteilt ist, um so dichter wird der Bauteil und um so länger dauert das vollständige Abbinden.
Die Abbindezeitdaucr wird durch Erhöhung der Temperatur verkürzt, während es ander- .seits auch eine untere Temperatur gibt, unter der ein Abbinden überhaupt nicht mehr ein tritt, wenn der Bauteil dicht ist. Diese liebt bei etwa über 100 C.
Nach dem Abbinden zeigt er an seiner Oberfläche niederbesetzte Schlammteile, die z. 73. tdurch Abbürsten leicht entfernt wer den können, wonach eine glatte und glän zende Oberfläche zutage kommt. Der Druck kann durch Zugang eines Gases, z. B. Ein führen komprimierter Luft in den Abbinde kessel, erhöht werden, er kann auch ernied rigt werden, wenn an Stelle von Wasser mit einer Lösung von z. B. Chlornatrium in Wasser oder einer alkalischen Lösung ab gebunden wird.
Jedenfalls hat man es durch diese verschiedenen Mittel in der Hand, auf einfache Weise den Abbindeprozess zu regeln.
Während des Abbindens ist es zweck mässig, zur Vermeitdung von Rissbildungen die Temperatur konstant zu halten.
Die so hergestellten Bauteile eignen sich besonders zur Verwendung als Bauteile für elektrische und elektrolytische Apparate, wie Batterien oder,dergl.
Zur Herstellung von Bauteilen können die nach dem vorliegenden Verfahren her gestellten Einzelteile in der Wärme aneinan- dergepresst werden.
Dabei ist es. vorteilhaft, bei der gleichen Temperatur den Pressdruck, mit dem die Ein- zelteile aneinandergepresst werden, kleiner zu halten als den Druck, mit dem die Einzel teile hergestellt wurden..
Die Bauteile wachsen dann an den Trenn flächen zusammen und man kann beispiels weise durch Aneinanderpressen vieler Ringe beim Abbinden ein Rohr erzeugen, das auch an den Trennflächen der Einzelringe voll kommen dicht ist.
Die .einzelnen Bauteile können gegebenen falls auch unter Einfügung von Bauteilen aus Metall oder andern Werkstoffen zusam- mengepresst werden, so dass sie gut aneinan der anliegen. Beim Abbinden verwachsen die Trennflächen miteinander und werden voll kommen dicht. Ein Zusammenwachsen der Bauteile mit Metallteilen findet zwar nicht statt, aber auch diese Trennflächen halten vollkommen dicht.
Die Verwachsung der Bauteile unter einander ist vermutlich darauf zurückzufüh ren, dass diese sich beim Abbinden, insbeson- dere bei erhöhter Temperatur ausdehnen und an Stellen, wo ihnen kein Widerstand ent gegentritt, also bei den kleinen Unebenhei ten, in diese hineinwachsen. Das wärme plastische Bindemittel wird. dabei beiseite gedrängt, so dass sich die Zementkörner der einzelnen Bauteile an den Trennflächen be rühren und abbinden können. Die Verlänge rung, die ein derartig zusammengesetzter Körper beim Abbinden erfährt, beträgt etwa l % seiner Länge.
Zur Erleichterung des Verfahrens kön nen die Trennflächen der einzelnen Bauteile vor dem Zusammenbau mit einem Lösungs mittel für das Bindemittel behandelt, bei spielsweise gestrichen oder gespritzt werden.
Durch Einschalten nachgiebiger Glieder, z. B. von Federn in der Spannvorrichtung, kann dafür gesorgt werden, dass die Aus dehnung unter dem eingestellten Gegendruck erfolgen kann, andernfalls würde der Körper gestaucht werden.
Derartig verwickelt aufgebaute Körper, die aus vielen Hunderten von Einzelheiten bestehen können, z. B. Filterpressen, Tröge für Batterien, elektrische und elektrolytische Zellen, haben sich nach dem Abbinden ale vollkommen gas- und flüssigkeitsdicht er wiesen und diese Eigenschaft auf die Dauer beibehalten.
Das Verfahren erspart also nicht nur die Dichtungen, die in jedem andern Fall zwi schen die einzelnen Bauteile gelegt werden müssen, sondern erzeugt eine Dichtigkeit, die auf die Dauer mit besonderen Dichtun gen nicht erzielt werden kann.
Die Körper bleiben sogar bei stark wech selnden Temperaturen und den damit ver bundenen Ausdehnungen und Verkürzungen dicht, was durch Einschalten federnder Ver spannungen auch dann auf die Dauer gesi chert werden kann, wenn im Körper enthal tene, z. B. metallisch federnde Einlagen, Gas- oder Flüssigkeitsdrücke oder dergl. ihn auseinanderzudrücken suchen.
Bei der Herstellung von Bauteilen aus abbindenden Stoffen, beispielsweise Zement, gegebenenfalls im Gemisch mit Füllmitteln, wie Körnern, Fasern, Pulvern organischer oder anorganischer Natur, beispielsweise Asbestfasern und einem wärmeplastischen Stoff auf der Grundlage der Zellulosen, Foh- lenwasserstoffe, Naturasphalte oder dergl- beispielsweise Benzy lzellulose oder härtba.ren Bindemitteln auf der Grundlage der Kunst harze, beispielsweise von Phenol oder der-,I., ist es wichtig,
dass jedes einzelne Stoff teilchen von einer Bindemittelhaut überzogen ist, bevor die Pressmasse in die geheizte Form gebracht wird. Weiter ist. es vorteilhaft, wenn die Pressmasseteilchen eine möglichst kugelige Form erhalten, damit die Press- masse sich leicht über die Form verteilt und beim Pressen übermässige Drücke an einzel nen Stellen vermieden werden.
Dies lässt sich dadurch erreichen, dass das Bindemittel mit Hilfe eines Lösungsmittels gleichmässig über den abbindenden Stoff, z. B. Zement, gegebenenfalls im Gemisch mit Füllmitteln verteilt wird. Die Verteilung kann gegebenenfalls durch Rühren und Wärme beschleunigt werden. Hierauf wird unter allmählichem Entzug des Lösungs mittels, beispielsweise durch Vakuum, ge gebenenfalls unter erhöhter Temperatur, und durch eine geeignete mechanische Behand lung ,dafür gesorgt, dass die Pressmasse sich allmählich zu mehr oder weniger kugeligen Teilchen zusammenballt.
Abgesehen von dem gleichmässigen tfiber- zug und der kugeligen Gestalt hat diese Ar beitsweise den Vorteil, dass durch Einstellen eines, bestimmten Vakuums und einer be stimmten Temperatur die Gleichmässigkeit der Pressmasse festgelegt werden kann. Auch können bestimmte kleine Lösung smittelreste, wenn es für,den Pressvorgang vorteilhaft ist, in der Pressmasse zurückgehalten oder auch praktisch ganz entzogen werden.
An einem der vielen möglichen Ausfüh- rungsbeispiele soll nun das Verfahren be schrieben werden.
In eine gugelmühl:e werden beispiels weise 92 Gewichtsteile Zement und ss Ge wichtsteile Benzylzellulose eingebracht und unter Zuhilfenahme eines Lösungsmittels für das Bindemittel, z. B. 10 Gewichtsteilen Benzol, vermahlen. Die Mahlung kann unter erhöhter Temperatur, z.
B. bei<B>100'</B> C er folgen, um eine besonders feine Verteilung der Zellulose in möglichst kurzer Zeit zu er halten. Nach kurzer Zeit ist eine gleich , i--e Verteilun- erreicht und das Benzol m ä13 n n wird allmlhlich durch eine Wasser3tra.hl- pumpe abgesaugt und zur Wiederverwen dung kondensiert. Dann wird die Mühle ab gestellt und die Masse entnommen.
Die Zementteile sind nun mit einer ganz feinen Zelluloseschicht überzogen und in grosser Anzahl zu ku#"elförinioen Teilchen vereinigt. Diese Masse wird in die Pressform ein gebracht.
Der Pressvorgang kann z. B. in geheizten Pressformendurch hydraulische Pressen oder in geheizten Strangpressen, beispielsweise zur Herstellung von Rohren, vorgenommen werden. In letzterem Falle kann die Masse laufend zugegeben und der herausgedrückte Rolirstrano in bestimmten Längen ab geschnitten werden.
In unserem Falle wird eine Pressform ver wendet. Infolge der kugelförmigen Gestalt verteilt sich die Masse ziemlich leicht, auch in verwickelteren Formen. Die Pressform ist auf etwa l:30 bis<B>1,50'</B> geheizt, wodurch das Bindemittel unter Einwirkung eines starken Druckes, der viele, hundert at pro am' be tragen und hydraulisch erzeugt werden kann, plastisch wird. Unter der Einwirkung der Temperatur und des Druckes backt die hasse in etwa einer Minute zum fertigen Pressling zusammen.