DD272643A1 - Verfahren zur herstellung von gepressten und schlickergegossenen formkoerpern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung von gepressten und schlickergegossenen Formkoerpern aus tonhaltigen Gemengen und wird in der Keramikindustrie angewendet. Nach dem erfindungsgemaessen Verfahren werden aus 5 bis 80Ma.-% Tone, 5 bis 70Ma.-% Natrium-Calcium-Silicatglas sowie gegebenenfalls Verfluessigern und Presshilfsmitteln Gemenge hergestellt, vermahlen, bei Druecken von 15 bis 200 MPa zu Formkoerpern verpresst und bei Temperaturen von 1 000 bis 1 300 K in 15 Min. bis 50 Stunden gebrannt. Ueberraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch den Einsatz von Phosphorofenschlacke beim Sintern im Temperaturbereich von 1 000 bis 1 300 K eine Brennschwindung 2% auftritt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Herstellung von gepreßten und schlickergegossenen Formkörpern aus tonhaltigen Gemengen und wird in der Keramikindustrie angewendet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt (Schiller, Wiegmann, Liebschwager in Sprechsaal 119 (1986)), daß die Sintertemperaturen traditioneller Keramikmassen durch Substitution eines Teils der tonigen Komponenten durch Silicatglaspulver auf Temperaturen < 1300K gesenk werden können. In den DD-ΡΓ 241896 und DO-PS 251742 werden Gemenge beschrieben, die durch Vorpressen bei Drücken > 40MPa und Sintern bei Temperaturen > 900K die Herstellung dichtgesinterter keramischer Produkte ermöglichen. Der Glasanteil im Gemenge (40 bis 80Ma.-%) bedingt eine starke Schwindung beim Sintern, die in einer Dimension bis zu 15% betragen kann. Diese hohe Schwindung kann durch Zusatz von Glinmer reduziert werden, die Herstellung von Grünlingen mit einer für eine Weiterverarbeitung genügend hohen Roh- bzw. Trockenbruchfestigkei* erfordert aber den bereits erwähnten Mindestpreßdruck> 40MPa. Deshalb kann man dieses Gemenge nicht zur Herstellung von Fliesen, die bei Drücken < 30MPa gepreßt werden, einsetzen.

Bekannt sind auch Lösungen, die spezielle Rohstoffe, wie Wollastonit und Diopsid einsetzen (DE-OS 2435502, DE-PS 2519311, US-PS 3651184) oder Sintertemperaturen > 1300K erfordern.

Der Nachteil glashaltiger Zusammensetzungen beim Sintern liegt in der großen Schwindung, die sich bei geforderten Normgrößen des Sinterkörpers nur durch hohen technologischen Aufwand beherrschen läßt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, aus billigen Rohstoffen bei niedrigen Brenntemperaturen Formkörper mit geringer Schwindung herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren auf Basis tonhaltiger Gemenge zu entwickeln, das beim Brennprozeß < 1300 K eine sehr geringe Schwindung der Formkörper bewirkt und wobei im Volumen der Formkörper ein fest eingebundener kristalline¹" Anteil von größer 10Voi.-% und abgeschlossene runde Poren erzeugt werden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von gepreßten und schlickergegossenen Formkörpern aus tonhaltigen Gemengen gelöst, wobei erfindungsgemäß Gemenge aus 5 bis 80Ma.-% Phosphorofenschlacke, 10 bis 80Ma.-%Tone, 5 bis 70Ma.-% Natrium-Calcium-

Silicatglas, in Form von Abfallglaspulver oder durc'i Mahlung von Sekundärglas erhaltenem Pulver sowie gegebenenfalls Verflüssiger und Preßhilfsmittel vermählen, bei Drücken von 1 ä bis 200MPa zu Formkörpern verpreßt und bei Temperaturen von 1000 bis 1300k in 15 Min. bis 50 Stunden gebrannt; werden.

Vorteilhafterweise werden Gemenge aus 10 bis 60 Ma.-% Phosphorofenschlacke, Ί5 bis 50Ma.-%Ton und 10 bis 50Ma.-% Navrium-Calcium-Silicatglas eingesetzt. Mit Vorteil wird die Phosphorofenschlacke in einer Korngröße von maximal 100μμ und der chemischen Zusammensetzung in Ma.-%; CaO 43,5 bis 48,0, SiO₂ 40,1 bis 16,5, P 0,5 bis 1,6, AI₂O₃ 2,3 bis 3,6, Fe₂O₃ 0,22 bis 0,75 eingesetzt.

Das eingesetzte Natrium-Calcium-Silicatglas hat mit Vorteil eine maximale Korngröße von 100μηη und eine Halbwertskorngröße kleiner 63μηη sowie folgende chemische Zusammensetzung in Ma.-%: SiO₂ 68 bis 76, AI₂O₃ 0,2 bis 2, Alkalioxide 10 bis 17, Erdalkalioxide 5 bis 14, FeO und TiO₂ 0,07 bis 3. Besonders vorteilhaft werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dioTone Guttau, Roßbach, Nischen, Börtewitz, Seilitz, Friedland eirzeln oder in Kombination eingesetzt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltem plattenförmigen Formkörper mit oder ohne Glasur, insbesondere Einbrandbodenfließen und Einbrandwandfliesen zeichnen sich dadurch aus, daß der gebrannte Scherben eine Wasseraufnahme von 0,5 bis 20% und Biegebruchfestigkeiten größer 15 MPa aufweist. Die schlickergegossenen Formkörper verfügen über einen dichtgebrannten Scherben.

Die Herstellung der Formkörper erfolgt durch Schlickerguß oder durch Verprossen über das Sprühgranulat. Sie werden unglasiert oder glasiert im Temperaturbereich von 1000 bis 1300K gesintert. Das als Sprühgranulat oder nach anderen Misch- und Granuliertechniken hergestellte pulverförmige Gemenge läßt sich isostatisch und einachsig bei Drücken von 15 bis 200 MPa zu Formkörpern so verpressen, daß eine ausreichende Roh- bzw. Trockenbruchfestigkeit gewährleistet ist.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch den Einsatz von Phosphorofenschlacke beim Sintorn im Temperaturbereich von 1000 bis 1300K eine Brennschwindung < 2%, auch bei Dichtbrand des keramischen Scherbans, auftritt. Dabei weisen die gebrannten Formkörper einen in einer amorphen Matrix fest eingebundenen kristallinen Anteil von größor 10 Vol.-% auf und enthalten im Giftige noch abgeschlossene runde Poren.

Die Vorteile dr . Verfahrens sind der Einsatz von billigen Rohstoffen bzw. Abprodukten, die niedrigen Brenntemperaturen von 1000 bis 1300K und die erreichte niedrige Brennschwindung < 2%. Es können damit im Einbrandverfahren Formkörper hergestellt werden, die die geforderten mechanischen Kennwerte erreichen bzw. übertreffen.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Rohstoffe: Grüne Flapchenglasbruchstücke der Zusammensetzung in Ma.-%: SiO₂ 68 bis 76, AI₂O₃ 0,2 bis 2, Alkalimetalloxid 10 bis 17, Erdalkalimetalloxid 5 bis 14, FeO, TiO₂ 0,07 bis 2, werden in einer Scheibenschwingmühle 5 Min. lang zu Pulver zerkleinert, durch Siebung wird die Fraktion mit einem Korndurchmesser < 100μπι zur weiteren Verwendung abgetrennt. Mit dem gleichen Verfahren wird eine Fraktion Phosphorofenschlacke mit einem Korndurchmesser < 100 μιη hergestellt. Die Phosphorofenschlacke hat folgende chemische Zusammensetzung in Ma.-%: CaO 43,5 bis 46,5, SiO₂ 40,1 bis 44,3, P 0,6 bis 1,6, AI₂O₃ 2,3 bis 3,6, Fe₂O₁0,30 bis 0,75. Pulverförmig Ton Guttau wird durch ein 250μηι Sieb gesiebt. Aufbereitung und Prüfkörperherstellung: 120g Ton Guttau, 30g Phosphorofenschlacke und 150g grünes Flaschenglas werden trocken in einer Laborkugelmühle unter Zugabe von 300g Mahlkörpern 4 h gemischt. Das entstandene Gemenge wird unter Zusatz von 12 ml wäßriger PV A-Lösung(5Ma.-%) durch ein 500μηι Sieb granuliert. Das Granulat wird bei 200MPa Druckeinachsig zu Grünlingen von 6 χ 6 x 60mm³ verpreßt.

Sintern und Eigenschaften des Sinterkörpers: Die Grünlinge werden bei 1173K1 h lang gesintert. Sie erreichen eine mittlere Biegebruchfestigkeit von 50MPa bei einer linearen Brennschwindung von 1,2%.

Beispiel 2

Rohstoffe: Flachglasbruch der Zusammensetzung in Ma.-%: SiO₂ 68 bis 72, AI₂O₃ 0,2 bis 2, Alkalimetalloxid 10 bis 17, Erdalkalimetalloxid 5 bis 14, FeO, TiO₂ 0,07 bis 2, wird in einer Scheibenschwingmühle 5 Min. lang zu Pulver zerkleinert, im Rüttelsiebturm wird eine Pulverfraktion im Siebkornbereich von 63pm bis 100pm abgetrennt. Durch Siebung wird Phosphorofenschlacke der chemischen Zusammensetzung in Ma.-%: CaO 45,0 tiis 48,0, SiO₂ 43,0 bis 46,5, P 0,5 bis 0,9, AI₂O₃ 2,5 bis 3,2, Fe₂O₃ 0,22 bis 0,62 mit einem Korndurchmesser < 100 pm hergestellt, ebenso wird Ton Roßbach mit einem oberen Korndurchmessorvon 100μ erzeugt.

Aufbereitung: 30gTon Roßbach, 90g Phosphorofenschlacke und 180g Glaspulver werden unter Zugabe von 300g Mahlkörpern 4 h in einer Labork'jgelmühle trocken vermischt. Nach Zugabe von 18 ml Wasser wird dae Gemenge durch ein 500 pm Sieb granuliert. Das Granulat wird bei 200MPa einachsig zu Grünlingen von 6 χ 6 χ 60 mm³ verpreßt. Sintern und Eigenschaften des Sinterkörpers: Die Grünlinge werden bei 1073K 1 h lang gesintert. Sie erreichen eine mittlere Biegebruchfestigkeit von 38MPa bei einer linearen Brennschwindung von 0,3%.

Claims (7)

1 vfahren zur Herstellung von gepreßten und schlickergegossenen Formkörpern aus tonhaltigen ,emengen, dadurch gekennzeichnet, daß Gemenge aus 5 bis 80Ma.-% Phosphorofenschlacke, 10 bis 80 Ma.-% Tone, 5 bis70Ma.-% Natrium-Calcium-Silicatglas, in Form von Abfallglaspulver oder durch Mahlung von Sekundärglas erhaltenem Pulver sowie gegebenenfalls Verflüssiger und Preßhilfsmittel vermählen, bei Drücken von 15 bis 200MPa zur Formkörpern verpreßt und bei Temperaturen von 1000 bis 1300 K in 15 Min. bis 50 Stunden gebrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gemenge aus 10 bis 60Ma.-% Phosphorofenschlacke, 15 bis 50Ma.-%Ton und 10 bis 50Ma.-% Natrium-Calcium-Silicatglas eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Phosphorofenschlacke mit einer maximalen Korngröße von 100 pm und folgender chemischer Zusammensetzung in Ma.-%CaO 43,5 bis 48,0, SiO₂ 40,1 bis 46,5, P 0,5 bis 1,6, AI₂O₃ 2,3 bis 3,6 und Fe₂O₃ 0,22 bis 0,75 eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Natrium-Calcium-Silicatglas mit einer maximalen Kornpröße von 100μιτι und einer Halbwertskorngröße kleiner 63 pm sowie folgender chemischen Zusammensetzung in Ma.-% SiO₂ 68 bis 76, AI₂O₃ 0,2 bis 2, Alkalioxide 10 bis 17, Erdalkalioxide 5 bis 14, FeO und TiO₂ 0,07 bis 3 eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tone Cuttau, Roßbach, Mischen, Börtewitz, Seilitr, Friedland einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.

6. Formkörper mit oder ohne Glasur, insbesondere Einbrandboden- und -Wandfliesen, dadurch gekennzeichnet, daß der gebrannte Scherben eine Wasseraufnahme von 0,5 bis 20% und Biegebruchfestigkeiten größer 15MPa aufweist.

7. Formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Scherben dichtgebrannt ist.