CH623801A5

CH623801A5 -

Info

Publication number: CH623801A5
Application number: CH961076A
Authority: CH
Inventors: Dieter Dr Ing Dipl Ing Hums
Original assignee: Ytong Ag
Priority date: 1975-07-29
Filing date: 1976-07-27
Publication date: 1981-06-30
Also published as: JPS5757423B2; US4119470A; AT373228B; NL7608330A; SE7606407L; DE2533774A1; BE844684A; ATA25176A; SE426235B; JPS5230809A; DE2533774C2

Description

Die Erfindung betrifft eine keramische, insbesondere schnellbranntgeeignete Masse, im wesentlichen bestehend aus einer Kalk- und Tonkomponente und Wasser, sowie ein Verfahren zur Herstellung.der keramischen Masse und ihre Verwendung zur Herstellung von Steinguterzeugnissen.

Steingutmassen für Kalk- oder Feldspatsteingut werden in grossen Mengen zur Produktion von keramischen Gegenständen, insbesondere von Wandfliesen und Geschirrsteingut, hergestellt. Als wesentliche Rohstoffe dienen in der Regel Tone, Quarzmehle, Kalkspat und Flussmittel wie Feldspäte, Syenite usw. Diese Steingutmassen werden bei Temperaturen von etwa 1000-1100°C gebrannt. Dabei müssen sie relativ langsam aufgeheizt und lange gebrannt werden. Eine Ofenreise beträgt etwa 24 Stunden.

Um die langen Brennzeiten abzukürzen, sind in der keramischen Industrie in den letzten Jahren zahlreiche Versuche gemacht worden, schnellbranntgeeignete Massen zu entwik-keln. Die Wandfliesenindustrie in Amerika verwendet schnellbranntgeeignete Massen auf der Basis von Ton-Wollastonit oder von Ton-Talk-Dolomit. In Deutschland und insbesondere auch in Mitteleuropa werden solche Massen nicht verwendet, weil es an geeigneten Rohstoffen bzw. Lagerstätten von Wollastonit und Talk fehlt. Es sind daher Versuche unternommen worden, Wollastonit oder andere Calciumsilikate, z.B. Diopsit, zu synthetisieren und in der keramischen Industrie als Rohstoffe einzusetzen. Die aus synthetischem Wollastonit hergestellten Massen haben sehr gute Schnell-brannteigenschaften. Zu einem nennenswerten Einsatz des Wollastonits in der Wandfliesenindustrie ist es allerdings nicht gekommen, da der synthetische Wollastonit als Rohstoff für die Wandfliesenindustrie zu teuer ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere schnellbranntgeeignete keramische Masse zu schaffen, die sich zur Herstellung von Kalksteingut eignet und deren Rohstoffe billig sind.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine keramische, insbesondere schnellbranntgeeignete Masse, im wesentlichen bestehend aus einer Kalk- und Tonkomponente und Wasser, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie als Kalkkomponente ein aus einem hydrothermal gehärteten, überwiegend Kugelporen aufweisenden hochporösen Kalk-Sand-Produkt gebildetes Produkt enthält.

Die Kalkkomponente wird vorteilhaft im wesentlichen aus einem Gemenge von Kalk, Zement, Quarzsand, Wasser und einem Treib- oder Schaummittel hergestellt. Hierzu werden beispielsweise Kalk, Zement und Quarzsand zunächst in einem Zwangsmischer unter Zusatz von Wasser und Treiboder Schaummitteln chargenweise innig gemischt. Als gasentwickelnde Treibmittel werden z.B. entfettetes Aluminiumpulver, Wasserstoffperoxyd oder Chlorkalk verwendet. Das Gemenge wird vorzugsweise nach dem ersten Abbinden in Druckkesseln gehärtet. Ein für die Zwecke der Erfindung sehr gut geeignetes Gemenge zur Herstellung der Kalkkomponente enthält beispielsweise, bezogen auf die Trockensubstanz:

15 - 30 Gew.-% gebrannten Kalk 3-15 Gew.-% Zement

55-82 Gew.-% Quarzsand einer Korngrösse von 90 Gew.-% kleiner 90 um

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

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65

3

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Insbesondere geeignet ist ein Gemenge, das

20 Gew.-% gebrannten Kalk 5 Gew.-% Portland-Zement

75 Gew.-% Quarzsand einer Korngrösse von 90 Gew.-% kleiner 90 (im enthält.

Die gehärtete Kalkkomponente weist in der Regel Raumgewichte von etwa 0,4 - 0,8 g/cm3 auf und besitzt eine Porosität von etwa 60-90%, wobei das Porengefüge überwiegend aus Kugelporen besteht. Sie ist im wesentlichen aus Quarzkörnern aufgebaut, die über ein Bindemittelgerüst aus Cal-ciumsilikathydraten miteinander verkittet sind, wobei der Quarzkornanteil etwa 60-80 Gew.-% betragen kann. Derartige Produkte sind als Formkörper an sich bekannt und werden unter den Bezeichnungen Gas-, Leicht- oder Schaumbeton gehandelt. Sie haben etwa die folgende chemische Zusammensetzung:

Si02

50

- 55

Gew.-%

CaO

20

- 25

Gew.-%

Fe203

0,5

- 1,5

Gew.-%

Al2Oa

3

- 8

Gew.-%

MgO

2

- 3

Gew.-%

Glüverlust

15

- 20

Gew.-%

Die erfindungsgemässe keramische Masse enthält Steinguttone und die Kalkkomponente in einem Mischungsverhältnis nach Gewichtsteilen von Tonsubstanz: Kalkkomponente von vorzugsweise 95 : 5 bis 40 : 60, insbesondere von 75 : 25 bis 50 : 50. Darüber hinaus enthält die Masse vorzugsweise etwa 6 Gew.-% Wasser und ggf. an sich bekannte Flussmittel wie Feldspäte vorzugsweise zu einem Anteil von 2-10 Gew.-%.

Zur Herstellung der erfindungsgemässen keramischen Masse werden Steinguttone unter Zusatz von etwa 30 Gew.-% Wasser mit der Kalkkomponente vorzugsweise in einer keramischen Kugelmühle eisenfrei vermählen, bis daraus zunächst ein keramischer giessfähiger Schlicker entsteht. Falls erforderlich, können auch Flussmittel, beispielsweise Feldspäte, in Mengen von 2-10 Gew.-% mitvermahlen werden und ausserdem Verflüssigungsmittel vorzugsweise in Mengen von 0,1 - 0,7 Gew.-% zugesetzt werden. Als Verflüssigungsmittel dienen in erster Linie Wasserglas- oder sodaenthaltende Verflüssiger, die beispielsweise unter der Bezeichnung Form-sil bekannt sind. Der Schlicker wird dann bis auf eine Pressfeuchte von etwa 6 Gew.-% getrocknet, vorzugsweise sprühgetrocknet, und die daraus resultierende Masse granuliert.

Die granulierte erfindungsgemässe keramische Masse wird zu einem Rohling verpresst. Die Rohlinge werden wie üblich getrocknet, besitzen eine sehr gute Grünfestigkeit und eignen sich aufgrund ihres günstigen Porengefüges besonders gut zum Aufbringen einer Glasur. Sie werden vorzugsweise im Schnellbranntverfahren bei Temperaturen von 900-1100°C, vorzugsweise bei 1000-1050°C, gebrannt, wobei der Brennzyklus in Zeiten von 1-6 Stunden, vorzugsweise 2-4 Stunden, durchgeführt wird. Die aus der erfindungsgemässen keramischen Masse gepressten Rohlinge sind aber auch ebenso für einen konventionellen Brannt geeignet, was insofern ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Massen ist.

Der gebrannte Scherben hat eine sehr gute Biegefestigkeit, die in allen Fällen den in der DIN 18 155 geforderten Werten entspricht. Die Brennschwindung ist sehr gering und liegt unter etwa 1%. Darüber hinaus besitzt der Scherben eine sehr helle Brennfarbe, die teilweise cremefarben bis hellbraun ist. Ein wesentlicher Vorteil des aus der erfindungsgemässen keramischen Masse hergestellten Scherbens liegt darin begründet, dass er nahezu keine Feuchtigkeitsdehnung besitzt und damit in einer Glasur keine Haarrisse verursacht.

Die erfindungsgemässe keramische Masse ist aufgrund der Verwendung der besonderen Kalkkomponente im Vergleich mit bekannten Calciumsilikaten mit nur geringen Rohstoffkosten belastet. Dabei ist besonders hervorzuheben,

dass als billige Kalkkomponente beispielsweise der Abfall, der bei der Gasbetonherstellung in grossen Mengen anfällt, verwendet werden kann oder Gasbetonprodukte eingesetzt werden können, die auf dem Bausektor keinen Absatz finden. Da bei jeder Gasbetonfertigung grosser Wert auf Gleich-mässigkeit der Zusammensetzung der Rohstoffmischung gelegt wird, ist die Zusammensetzung der gehärteten Produkte nur geringen Schwankungen unterworfen und wegen dieser Gleichmässigkeit der Einsatz derartiger Erzeugnisse zum Aufbau einer keramischen Masse besonders geeignet.

Dennoch lag die Verwendung einer derartigen hochporösen Kalkkomponente keineswegs nahe. Beispielsweise ist diese Komponente auch noch im Feinstkornbereich porös, so dass zu erwarten war, dass beim Pressen der Masse das Gefüge teilweise nur elastisch deformiert wird und nach dem Pressen der Rohling durch die elastische Nachwirkung des Gefüges gelockert wird. Diese Erscheinung ist beispielsweise bei der Verwendung von Glimmer bekannt. Offenbar dringen vorliegend jedoch Tonteilchen in die Poren der Kalkkomponente ein und stützen das Gerüst beim Pressen derart ab,

dass keine beachtliche elastische Verformung auftritt. Desweiteren war zu erwarten, dass die relativ leichte Kalkkomponente bei der Vermahlung aufschwimmt und dadurch eine homogene Vermahlung verhindert wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass keine Mahlbarkeitsprobleme auftreten. Wahrscheinlich sind hierfür ebenfalls die Tonteilchen verantwortlich, die in das Porengefüge eindringen können und das Kalkkomponentenkorn beschweren, so dass keine Entmischungen des Mühlenversatzes auftreten. Darüber hinaus ist bekannt, dass Calciumsilikatphasen schwerwiegende Verflüssigungsprobleme bedingen. Diese Probleme konnten jedoch vorliegend nicht beobachtet werden, ebenso wie auch das aufgrund der Kapillarporosität der Calciumsilikathydratphasen zu erwartende schlechte Trocknungsverhalten der gepressten Formkörper nicht auftrat.

Die Verwendung der hydrothermalgehärteten Kalkkomponente in einer keramischen Masse ist insbesondere deshalb für den keramischen Brand vorteilhaft, weil die Calciumsilikathydratphasen ebenso wie das im Hydrothermalprozess oberflächlich angelöste Quarzkorn und die Tonsubstanz bei Temperaturen um 500-600C eine hohe Aktivierungsenergie besitzen, so dass Festkörperreaktionen begünstigt werden und damit ggf. Sinterhilfen entbehrlich sind. Die Folgen sind schnellablaufende Festkörperreaktionen, und dadurch werden sehr kurze Brennzeiten ermöglicht. Insofern erhält man aus der erfindungsgemässen keramischen Masse gebrannte Scherben mit besonders hohen Festigkeiten und im Gegensatz zu bekannten Kalksteingutscherben mit einer überraschend guten Glasuraffinität, so dass in bezug auf Glanz und Glätte mit nahezu jeder Glasur sehr gute Brennergebnisse erzielt werden können.

Beispiel

Zur Herstellung einer erfindungsgemässen keramischen Masse wurden zunächst 100 kg Steingutton mit 60 kg Wasser in einem Lösequirl dispergiert. Gleichzeitig wurde 1 kg Formsil zugesetzt. Die Dispersion wurde anschliessend mit 100 kg Gasbetonbruch in einer Kugelmühle zwei Stunden eisenfrei vermählen. Der daraus entstandene Schlicker wurde mit Heissluft getrocknet bis auf eine Pressfeuchte von 6 Gew.-% Wasser und granuliert. Das Granulat wurde dann in

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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einer Wandfliesenpresse zu einem Rohling gepresst. Der Rohling wurde in einem Durchlauftrockner bei 110°C getrocknet und dann im Durcfylaufofen bei 1000°C zwei Stunden gebrannt. ' _,

Der gebrannte Scherben war cremefarben und besass eine

Biegefestigkeit von 180 kp/cm2. Auf den Scherben wurde eine Glasur aufgetragen, die bei 950°C eingebrannt wurde. Die Glasurhaftung sowie Glanz und Glätte der Glasur waren einwandfrei. Der Autoklartest ergab, dass keine schädliche 5 Feuchtigkeitsdehnung auftritt.

Claims

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1,5

Gew.-%

AI2O3

1. Keramische, insbesondere schnellbranntgeeignete Masse im wesentlichen aus einer Tonkomponente, einer Kalk-komponente und Wasser bestehend, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Kalkkomponente ein aus einem hydrothermal gehärteten, überwiegend Kugelporen aufweisenden hochporösen Kalk-Sand-Produkt gebildetes Produkt enthält.

2

bis

2. Keramische Masse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalkkomponente ein Raumgewicht zwischen 0,4 und 0,8 g/cm3 und eine Porosität von 60 bis 90% aufweist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3

Gew.-%

Glühverlust

3

bis

3. Keramische Masse nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalkkomponente im wesentlichen aus Quarzkörnern, die über ein Bindemittelgerüst aus Calciumsilikathydraten verkittet sind, aufgebaut ist.

4. Keramische Masse nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Quarzkörnern in der Kalkkomponente 60 bis 80 Gew.-% beträgt.

5. Keramische Masse nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalkkomponente die folgende chemische Zusammensetzung aufweist:

Si02

50

bis

55

Gew.-%

CaO

20

bis

25

Gew.-%

Fe203

0,5

bis

6. Keramische Masse nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalkkomponente ein Produkt, insbesondere ein Abfallprodukt, der Gasbetonherstellung ist.

7. Keramische Masse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Tonkomponente Steinguttone enthält und dass das Mischungsverhältnis Tonkomponente zu Kalkkomponente 95 : 5 bis 40 : 60, vorzugsweise 75 : 25 bis 50 : 50, Gewichtsteile beträgt.

8. Keramische Masse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie 6 Gew.-% Wasser enthält.

8

Gew.-%

MgO

9. Keramische Masse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie 2 bis 10 Gew.-% Flussmittel enthält.

10. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Masse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Steinguttone unter Zusatz von etwa 30 Gew.-% Wasser mit der Kalkkomponente bis zur Bildung eines giessfähigen keramischen Schlickers eisenfrei vermahlt, den Schlicker anschliessend bis zu einer Pressfeuchte von 6 Gew.-% trocknet und das daraus resultierende Produkt granuliert

11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man das Vermählen in einer keramischen Kugelmühle durchführt.

12. Verfahrennach Patentanspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Mühlenversatz Flussmittel in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-% zusetzt.

13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Mühlenversatz Verflüssigungsmittel in einer Menge von 0,1 bis 0,7 Gew.-% zusetzt.

14. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man den Schlicker durch Sprühtrocknung trocknet.

15. Verwendung der keramischen Masse nach Patentanspruch 1 zur Herstellung von Steinguterzeugnissen, dadurch gekennzeichnet, dass man die granulierte keramische Masse zu einem Rohling verpresst, diesen trocknet, glasiert und bei Temperaturen von 900 bis 1100°C in einem Brennzyklus von 1 bis 6 Stunden brennt.

15

bis

20

Gew.-%

16. Verwendung nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass man das Brennen bei Temperaturen von 1000 bis 1050°C, vorzugsweise in einem Brennzyklus von 2 bis 4 Stunden, durchführt.