DD155820A1

DD155820A1 - Verfahren zur herstellung von keramischen erzeugnissen

Info

Publication number: DD155820A1
Application number: DD20863178A
Authority: DD
Inventors: Harald Seifert; Dieter Melzer; Peter Lehrmann
Original assignee: Harald Seifert; Dieter Melzer; Peter Lehrmann
Priority date: 1978-10-24
Filing date: 1978-10-24
Publication date: 1982-07-07
Also published as: DD155820B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von keramischen Erzeugnissen, die als Sanitaer- und baukeramische Artikel, Steinzeug, Porzellan sowie korrosions- und waermebestaendige Baustoffe verwendet werden. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die fuer die Herstellung keramischer Erzeugnisse erforderlichen natuerlichen und synthetischen Flussmittel einzusparen und den Einsatz neuartiger Rohstoffe zu ermoeglichen. Gleichzeitig sollen Gesamtenergieaufwand u. Zahl der Prozessstufen fuer die Herstellung der Erzeugnisse vermingert werden. Die traditionell im keramischen Versatz enthaltenen Flussmittel werden durch wasserloesliche Alkali- und Erdalkaliverbindungen ersetzt und die bildsamen Anteile Schlaemmkaolin u. Ton vollstaendig oder teilweise durch Rohton, Rohkaolin und teilgeschlaemmten Kaolin. Dieses Gemisch wird verschlickert, gemahlen, spruehgranuliert durch Pressen geformt und in bekannter Weise gesintert. Als wasserloesliche Alkali oder Erdalkaliverbindungen koennen Laugen oder Salze verwendet werden. Es koennen auf diese Weise keramische Erzeugnisse hergestellt werden, die bezueglich Festigkeit und Weissgehalt die Werte herkoemmlicher Artikel erreichen bzw. ueberbieten.

Description

2 O 8 s 3

Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen

Anwendungsgebiet, der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen, die als Sanitär- und baukeramische Artikel, Steinzeug, Haushalt- und IVirtschaftsporzellan, elektrotechnisches und chemisch-technisches Porzellan sowie korrosions- und wärmebeständige Baustoffe wie zum Beispiel säurefeste Steine und ähnliches verwendet werden können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, daß keramische Versätze in traditioneller Weise aus den Komponenten Schlämmkaolin und/oder Ton, Quarz beziehungsweise Quarzsand sowie Feldspat und/oder Feldspatsand oder feldspathaltige Gesteine zusammengesetzt sind (Haase, T. "Keramik"). In speziellen Fällen können darüber hinaus auch Tonerde (DL-PS 23.685), mullitreicher gebrannter Kaolin sowie Kalk und Dolomit (Haase, T. "Keramik") in den Versatz eingebracht werden. Die Bestandteile Schlämmkaolin und Ton verleihen der keramischen Masse in Verbindung mit einem bestimmten Wassergehalt eine hohe Bildsamkeit, wie sie für die Formgebung zum Beispiel durch Strangpressen erforderlich ist. Während der Formgebung derartiger bildsamer Massen kommt es durch Ausrichten der Teilchen zur Bildung von Texturen. Diese Texturen können in Verbindung mit der Schwindung, die am geformten Artikel während des Trocknens und Sinterns auftritt, zu Deformationen und Rissen im Erzeugnis führen. Des weiteren werden unterschiedliche Werkstoffeigenschaften in verschiedenen Raumrichtungen gemessen.

Die Komponenten Feldspat, Feldspatsand, Kalk und Dolomit haben eine sinterbegünstigende Flußmittelwirkung im Versatz. Gleich-

zeitig sind sie dadurch charakterisiert, daß die Alkalien, Erdalkalien in ihnen in wasserunlöslicher Form vorliegen. An Stelle der genannten natürlichen Flußmittel wurden auch bereits auf synthetischem itfege hergestellte Flußmittel für eine Verwendung im keramischen Versatz vorgeschlagen. Dies betrifft zum Beispiel ein synthetisches Flußmittel mit feldspatähnlichen Eigenschaften, das aus Schlämmkaolin, Alkaliverbindungen unter Zusatz von natürlichem Feldspat oder Feldspatsand durch Pressen, Sintern und nachfolgendes Zerkleinern hergestellt (DL-PS 116.594) und bis zu 60 Gewichtsprozent in einem Porzellanversatz enthalten sein kann. Bei diesem Verfahren ist zu bemängeln, daß für die Synthetisierung des Flußmittels hohe zusätzliche Anlagen- und Energieaufwendungen durch die Prozeßstufen Pressen, Sintern und Mahlen erforderlich sind.

Es wurde:, weiterhin ein Verfahren bekanntgemacht, bei dem unter völligem Verzicht auf die bildsamen Komponenten Ton und Schlämmkaolin keramische Versätze aus Feldspat und synthetischem Mullit sowie gegebenenfalls Tonerde und Zirkonsi.likat aufgebaut sind und diese völlig unplastischen Versätze durch moderne Formgebungsverfahren, wie zum Beispiel durch das isostatische Pressen, geformt werden (DT-OS 1.646.395). Nachteilig wirkt sich dabei aus, daß diese unplastischen Versätze sehr höhe Preßdrücke beziehungsweise den Zusatz teuerer organischer Binde- und Plastifizierungsmittel erfordern, um zu Artikeln mit ausreichend hoher Rohfestigkeit geformt werden zu können. Außerdem sind auch hierbei für die Synthetisierung der unplastischen Komponenten, zum Beispiel des Mullite* anlagen-, kosten- und energieintensive zusätzliche Prozeßstufen erforderlich. Dadurch müssen zum Beispiel zwei Hochtemperaturprozesse betrieben werden - einmal zur Synthetisierung der im nachfolgenden, keramischen Brand an sich entstehenden Phasen wie Mullit und Glasphase und zum anderen der eigentliche keramische Brand zur Herstellung des Erzeugnisses.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei der Herstellung keramischer Erzeugnisse die natürlichen und synthetischen Flußmittel einzusparen sowie andere Rohstoffe einzusetzen, um damit eine Verminderung der für die Herstellung erforderlichen Prozeßstufen und des Gesamtenergieaufwandes unter Beibehaltung beziehungsweise Verbesserung der Eigenschaften der Erzeugnisse zu erreichen.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung keramischer Erzeugnisse mit verbesserten Eigenschaften zu schaffen, wobei Versätze ohne natürliche Feldspäte beziehungsweise ohne gesinterte synthetische Flußmittel bei gleichzeitig vermindertem Gehalt an bildsamen Komponenten verarbeitet sowie die Zahl der Prozeßstufen und die Gesamtenergieaufwendungen gegenüber bekannten Verfahren vermindert werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die natürlichen Feldspäte und/oder synthetischen Flußmittel im Versatz durch entsprechende Gehalte an wasserlöslichen Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen ersetzt und die bildsamen Anteile Schlämmkaolin und/oder Ton vollständig oder teilweise durch Rohton, Rohkaolin und/oder teilgeschlämmten Kaolin ausgetauscht werden, dieses Gemisch verschlickert, gemahlen, durch geeignete Verfahren wie zum Beispiel Sprühtrocknung zu einem Granulat verarbeitet und durch Trockenpressen oder isostatisches Pressen geformt und in bekannter Weise gesintert wird. Dabei können die natürlichen Feldspäte und/oder synthetischen Flußmittel teilweise oder vollständig durch wasserlösliche Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen ersetzt werden. . Ein erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß Rohkaolin oder teilgeschlämmter Kaolin in Anteilen von 5 bis 99,5 Gewichtsprozent in den trockenen Gesamtversatz eingebracht wird. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, den Gehalt an bildsamen Komponenten im trockenen Versatz auf = 40 Gewichtsprozent zu begrenzen, um eine Verbesserung der Preßeigenschaften der Masse zu erzielen. Ein weitere^ erfindungsgemäßes Merkmal ist dadurch gekennzeichnet, daß die Alkali- oder Erdalkaliverbindungen in den keramischen Versatz in fester oder gelöster Form als Salze oder Laugen beziehungsweise deren Gemische eingeführt werden, wobei die Oxidgehalte imtrockenen Gesamtversatz 0,5 bis 15 Gewichtsprozent , vorzugsweise 2-8 Gewichtsprozent ausmachen.

Au sführunqsbeispiele

Die Erfindung soll nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Nach einem ersten Ausführungsbeispiel setzt sich ein erfindungsgemäß aufgebauter Versatz, der in der chemischen Zusammensetzung einer traditionellen Geschirrporzellanmasse entspricht, folgendermaßen zusammen:

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32,5 Gewichtsprozent Rohkaolin 64,8 Gewichtsprozent Schlämmkaolin

2,7 Gewichtsprozent K₀O; welches in Form von KOH oder K₀CO₀

c. 2 3

vorliegen kann

2. Beispiel

Eine quarzreichere Masse ist erfindungsgemäß folgendermaßen zusammengesetzt : ' 97,1 Gewichtsprozent Rohkaolin 2,9 Gewichtsprozent K₀O, welches in Form von KOH oder K₀CO₀

vorliegen kann.

Die Aufbereitung dieser Versätze erfolgt in gleicher Weise durch Anmachen mit Wasser zu einem Schlicker und Feinmahlen in einer Trommelmühle auf Verarbeitungs'feinheit traditioneller Porzellanmassen. Der gemahlene Schlicker wird in einem Sprühtrockenprozeß zu einem preßfähigen. Granulat verarbeitet. Nach dem Trockenpressen beziehungsweise isostatischen Pressen bei einem Preßdruck

von zum Beispiel 100 N/mm und der Sinterung im Schnellbrand (Gesamtbrenndauer 2 - 2,5 Stunden) beziehungsweise Normalbrand (Gesamtbrenndauer 10 - 15 Stunden) bei 1400 Grad Celsius Ausbrenntemperatur erhält man IVerkstoffe mit folgenden Eigenschaften im unglasierten Zustand: Normalbrand: -

Beispiel 1 Beispiel 2

2 Biegefestigkeit (N/mm )	> 60	> 95
Wasseraufnahme (%)	0	0
lineare Brennschwindung (%)	8-10	11
Schnellbrand;
	Beispiel 1	Beispiel 2

Biegefestigkeit . (N/mm ) > 60 88-94

iVasserauf nähme {%) 0 0

lineare Brennschwindung {%) 8 - 10 8-9

$eißgehalt {%) - 79-84

Alle Preßlinge weisen ohne Zusatz organischer Bindemittel im rohen Zustand Bruchfestigkeiten >4 N/mm auf.

Der hohe tVeißgehalt von Beispiel 2, erzielt im Schnellbrand unter oxidierender Athrnosphäre, ist bedingt durch den geringen Schadstoffgehalt der Masse (TiO„ + FepO„ = 0,2 Gewichtsprozent). . " . - 5 -

Claims

. Verfahren zur Herstellung keramischer Erzeugnisse, wobei in bekannter fteise ein Versatz unter Zusatz von Wasser verschlickert, gemahlen, mittels Sprühtrocknung zu einem preßfähigen Granulat und durch bekannte Verfahren des Pressens und Sinterns zu einem keramischen Werkstoff verarbeitet wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Versatz aus natürlichen und/ oder synthetischen aluminiumsilikatischen Stoffen mit wasserlöslichen Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen erzeugt wird.

. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der trockene Versatz aus Rohkaolin oder teilgeschlämmtem Kaolin in Anteilen von 5 bis 99,5 Gewichtsprozent und mit den restlichen Anteilen aus wasserlöslichen Alkali- und/oder Erdalkaliver-. bindungen sowie aus geschlämmten Kaolinen hergestellt wird.

. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die wasserlöslichen Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen in Form von Laugen und/oder Salzen in fester und/oder gelöster Form in den Versatz eingeführt werden, wobei die Oxidgehalte im Versatz 0,5 bis 15 Gewichtsprozent betragen.

. Verfahren nach den Punkten 1, 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß das aus dem Versatz mittels Sprühtrocknung hergestellte Granulat unter gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Temperatur zum keramischen Halbfabrikat oder Enderzeugnis verarbeitet wird.