DE1160352B

DE1160352B - Verfahren zur Herstellung ungebrannter Tonkoerper hoher Biegefestigkeit

Info

Publication number: DE1160352B
Application number: DEG30473A
Authority: DE
Inventors: Dr Habil Kurt Stuerzer
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1960-09-10
Filing date: 1960-09-10
Publication date: 1963-12-27

Description

Verfahren zur Herstellung ungebrannter Tonkörper hoher Biegefestigkeit Gegenstand des Patentes 1092 363 ist ein Verfahren zur Herstellung von Tonkörpern hoher Biegefestigkeit durch Behandlung von Ton, vorzugsweise Kaolinton, mit siliciumhaltigen Verbindungen und anschließende Härtung. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ton mit Ammoniumsalzen und/oder amphoteren organischen Stickstoffverbindungen, z. B. Caprolactam, vorbehandelt wird.
Gegenstand des Patentes 1100 537 ist eine Weiterbildung des oben angeführten Verfahrens mit dem Kennzeichen, daß die Vorbehandlung außer mit Ammoniumsalzen und/oder amphoteren, stickstoffhaltigen organischen Verbindungen, wie Caprolactam, auch mit wasserlöslichen, stickstoffhaltigen organischen Derivaten der Kohlensäure, insbesondere Harnstoff, durchgeführt wird. An Stelle von hitzehärtbaren organischen Si-Verbindungen zur Herstellung von Tonkörpern hoher Biegefestigkeit wurden bereits in einem noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Verfahren makromolekulare Epoxydverbindungen bzw. andere härtbare Polyadditionsverbindungen vorgeschlagen.
In Weiterausbildung der Verfahren nach Patent 1092 363 und Patent 1100 537 wurde nun gefunden, daß man Keramika mit wertvollen Eigenschaften erhält, wenn dem derart nachbehandelten Ton härtbare organische Polykondensationsprodukte, wie Phenolhatze oder Melaminharze, zugesetzt werden.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird der zu verwendende Ton mit Ammoniumchloridlösung und entweder mit Caprolactam- oder mit Harnstofflösungen vorbehandelt. Es können bei gleichem Erfolg an Stelle des technisch reinen Caproiactams auch sogenannte Lactamöle bzw. caprolactamhaltige Waschwässer zur Vorbehandlung des Tones herangezogen werden. Der so vorbehandelte Ton wird dann mit Phenol- oder Melaminharzen oder anderen organischen Poiykondensationsprodukten zu keramischen Körpern verarbeitet. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens gegenüber bekannten Verfahren besteht darin, daß Keramika von außerordentlich hoher Festigkeit erhalten werden. Der besondere technische Vorteil des Verfahrens gegenüber der Verwendung von nicht vorbehandeltem Ton als Füllstoff besteht darin, daß größere Mengen Ton in die Masse eingearbeitet werden können. Durch Zusätze von Farbstoffen können gefärbte Produkte erhalten werden, auch können durch Verarbeitung von vorbehandeltem Ton mit einer makromulekularen, härtbaren Komponente und ferromagnetischen Stoffen, wie y-Fe203, Hammerschlag, Eisenpulver oder Eisenfeilicht, Keramika von hoher mechanischer Festigkeit mit ferromagnetischen Eigenschaften hergestellt werden.

In der Tabelle sind die Biegefestigkeiten keramischer Produkte zusammengefußt, welche aus Ton durch Verarbeitung mit Phenolharzen bzw. Melaminharzen und anschließende Aushärtung erhalten worden sind.

Vorbehandlung des Tones Massenzusammensetzung

Härtungs- Biegefestigkeit

bedingungen

37,7 % Ton,

Bei 2001 C getrocknet, nicht vorbehandelt .... 37'7 % Sand, 1 Stunde/200° C 283,5 kg/cm2

17,211/o Phenolharz,

7,4% Wasser

Mit NH Cl -i-- Harnstoff vorbehandelt, auf 37,7 % Ton,

180° C4 erhitzt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 37,7% Sand, 1 Stunde/200° C 447,3 kg/cm2

17,2 % Phenolharz,

7,4 % Wasser

Vorbehandlung des Tones Massenzusammensetzung Härtungs- Biegefestigkeit

bedingungen

Mit NH4C1+ Caprolactam vorbehandelt, bei 37,7 % Ton,

37,7 % Sand,

105° C getrocknet ....................... 17 2% Phenolharz, 1 Stunde/200- C 352,8 kg/cm

7,4 % Wasser

Mit Captrolactam vorbehandelt, bei 105° C ge- 37,79/o Ton,

trocknet . . . . . . . . . : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37,7 /o Sand, 17,2% Phenolharz 1 Stunde/200° C 342,3 kg/cm2

,

7,4% Wasser

36,8 % Ton,

Bei 200° C getrocknet, nicht vorbehandelt .... 36,8 9/o Sand, 1 Stunde/200° C 106,7 kg/cm=

13,2 /o Melaminharz,

13,2% Wasser .

Mit NH C1 + Ca rolactam vorbehandelt, bei 39,7% Ton,

105° C getrocknet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39,79/o Sand, 1 Stunde/200° C 196,0 kg/cm2

13,6 /o Melaminharz,

7,2% Wasser

Mit NH4C1+ Caprolactam vorbehandelt, bei 39,70/0 Ton,

105° C getrocknet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39,7% Sand, 1 Stunde/190° C 192,0 kg/cm2

g 13,601o Melaminharz,

7,2% Wasser

39,8% Ton,

Mit NH4C1-E- Harnstoff vorbehandelt, bei

105° C getrocknet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39,8% Sand, 1 Stunde/170° C 180,0 kg/cm-

10,2% Melaminharz,

10,2% Wasser

Beispiel 1 3350 Gewichtsteile Koalinit-Ton (38 bis 40% A1.03), der bei 200°C getrocknet wurde, werden mit einer Lösung von 2500 Gewichstteilen Harnstoff in 2500 Gewichtsteilen einer gesättigten wäßrigen Lösung von NH.C1 2 Stunden gerührt. Dann wird bis zum Siedepunkt des flüssigen Anteils der Aufschlämmung eine weitere Stunde unter ständigem Rühren erhitzt. Anschließend wird der Ton durch Absaugen von der wäßrigen Phase getrennt und bis zur Gewichtskonstanz bis 180° C erhitzt. Dieser so vorbehandelte Ton wird gemahlen und gesiebt. Die Korngrößenfraktion unterhalb 0,1 mm wird mit einer handelsüblichen wäßrigen Phenolharzlösung (70%ig) weiterverarbeitet.

Man verknetet ein Gemisch aus 370 Gewichtsteilen vorbehandeltem Ton und 370 Gewichtsteilen Sand mit 242 Gewichtsteilen einer 70%igen wäßrigen Lösung eines Phenolharzes. Anschließend wird die erhaltene Masse verformt, 1 Stunde stehengelassen und dann durch 1stündiges Erhitzen auf 200° C ausgehärtet. Die Härtezeit kann durch Zusatz bekannter Härtungsbeschleuniger und unter Anwendung von Druck verkürzt werden. Die erhaltenen keramischen Körper zeigen eine Biegefestigkeit von etwa 450 kg/cm2 nach DIN 51030.
Beispiel 2 64 Gewichtsteile von mit Ammoniumchlorid und Caprolactam vorbehandeltem Ton von einer Korngröße unterhalb 0,1 mm werden mit 58 Gewichtsteilen Sand ebenfalls von einer Korngröße unterhalb 0,1 mm und 6 Gewichtsteilen Berliner Blau innig vermengt. Diese Mischung wird dann mit 35 Gewichtsteilen einer 70%igen Phenolharzlösung angepastet. Aus der auf diesem Wege erhaltenen Masse lassen sich durch Verformung und anschließende Aushärtung durch 1stündiges Erhitzen auf 200° C intensiv blau gefärbte, mechanisch feste Produkte von keramikähnlichem Aussehen herstellen. Die Biegefestigkeit dieser Produkte nach DIN 51030 beträgt etwa 400 kg/cm2.
Anstatt Berliner Blau können auch Chromoxyd, Titanweiß oder andere anorganische Pigmente verwendet werden.
Beispiel 3 45 Gewichtsteile von mit Ammoniumchlorid und Caprolactam gemäß Beispie12 vorbehandeltem Ton werden mit 45 Gewichtsteilen Sand und 45 Gewichtsteilen ;,-Fe,03 innig vermengt. Das Gemisch wird dann mit 90 Gewichtsteilen einer 70%igen wäßrigen Phenolharzlösung angepastet. Aus der auf diesem Wege erhaltenen Masse lassen sich durch Verformung und Aushärtung mit oder ohne Druck während 1 Stunde bei 200° C mechanisch feste Keramika mit ferromagnetischen Eigenschaften herstellen. Ihre Biegefestigkeit nach DIN 51030 beträgt etwa 345 kg/cm2.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-1. Verfahren zur Herstellung von Tonkörpern hoher Biegefestigkeit, wobei der Ton mit Ammonsalzen und/oder amphoteren organischen N-Verbindungen nach Patent 1092 363 oder mit Ammonsalzen und/oder amphoteren organischen N-Verbindungen und mit wasserlöslichen, stickstoffhaltigen organischen Derivaten der Kohlensäure, insbesondere Harnstoff, nach Patent 1100 537, vorbehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem derart nachbehandelten Ton härtbare organische Polykondensationsprodukte, wie Phenolharze oder Melaminharze, zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung des mit Lösungen von mit härtbaren organischen Polykondensationsprodukten angeteigten Tones drucklos oder unter Druckanwendung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zusatz von Pigmenten zur Masse gefärbte Keramika erhalten werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zusatz von ferromagnetischen Stoffen, wie y-Fe203, zur Masse ferromagnetische Keramika erhalten werden.