DE1571210C - Geformte und durch Brennen verfestig te keramische Korper aus einer Masse auf der Basis von Granit und Alkalisilikat sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft geformte und durch Brennen verfestigte keramische Körper, die aus einer Masse auf der Basis von Granit und Alkalisilikat hergestellt und feuerfest sind, gute Wärme- und Elektroisoliereigenschaften, hohe mechanische Festigkeit, insbesondere Schlag- und Stoßfestigkeit, sowie ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit haben und somit für zahlreiche Zwecke verwendbar sind, insbesondere beispielsweise für die Herstellung von Griffen und Stielen für Kasserollen, Schmorpfannen, Kochgeschirre, Küchengeräte und -geschirr, insbesondere solche, die auf das Feuer gesetzt werden, Brennerköpfe, Bauplatten, Verkehrsschilder, Grenzsteine, Kilometersteine; Bordsteine, und Isolatoren für elektrische Leitungen.

Keramische Körper auf der Basis von Granitpulver sind bereits in den französischen Patentschriften 873 275, 876 280, 1 281 242, 1 310 707 und in der Zusatzpatentschrift 82 480 beschrieben. Hierbei wird Granitpulver mit einem Alkalisilikat, wie beispielsweise auch Wasserglas, mit oder ohne weitere Zusätze abgebunden. Mit dem Produkt des erstgenannten Patents werden gute Ergebnisse erzielt, doch ist sein Verhalten in Wasser unbefriedigend und kann verbessert werden, wenn es mit einem beliebigen Isolierlack überzogen oder imprägniert wird. Die Ergebnisse mit dem Produkt des französischen Patents 1 281 242 sind im allgemeinen ebenfalls gut, besonders wenn es einer Abschlußbehandlung in Form des Auftragens eines Metall- oder Kunststoffüberzuges unterworfen wird. Das gemäß den französischen Patenten 1310 707 und 82 480 geformte Produkt, das wie die bisher genannten Produkte aus Granit und Alkalisilikät gegebenenfalls mit Zusatz von Siliciumdioxyd agglomeriert wird, ..hat in gewissem Maße die erforderlichen Festigkeits- und Isoliereigenschaften und kann leicht nach dem für Blech und Gußeisen üblichen Verfahren emailliert werden. Die Emaillierbarkeit wird noch verbessert, wenn feuerfeste Stoffe, beispielsweise Titanoxyd oder Aluminiumoxyd, der zu formenden Mischung zugesetzt werden. Aus der deutschen Patentschrift 182107 sind Tonwaren aus gekörntem Glas, Quarz und plastischem Ton bekannt, und die französische Patentschrift 480 285 nennt als harten Zusatzstoff neben Basalt auch Granit.

Bei allen Vorstehend genannten Verfahren und Produkten wird ein Gemisch des pulverförmigen Granits und der anderen festen Bestandteile mit einer Natriumsilikatlösung in einer Menge, die zur Bildung eines leicht zu verarbeitenden Breies genügt, hergestellt. Diese Menge beträgt etwa 20 Gewichtsprozent. Der Brei oder der Teig wird unter Druck geformt und dann getrocknet, und wenn die trockenen Formteile abgebunden haben, erhalten sie den Metalloder Emailleüberzug, der durch Brenner nach den üblichen Methoden fixiert wird.

Die beschriebenen Produkte auf Basis von Granitpulver haben mittelmäßige Eigenschaften hinsichtlich Wärmebeständigkeit und mechanischer Festigkeit. Sie eignen sich für die Elektroisolierung bei Spannungen in der Größenordnung von 200 bis 300 V, jedoch sind die Eigenschaften aller dieser Produkte schwankend. Außerdem ist ihr Quellen in Wasser immer sehr störend, und eine Frostbeständigkeit ist praktisch nicht vorhanden.

Es wurde nun gefunden, daß geformte und durch Brennen verfestigte keramische Körper auf Granitbasis, deren mechanische Festigkeit, Wärmeschock-¹I beständigkeit und Wärmeisoliereigenschaften den obengenannten Produkten weit überlegen sind, und die eine Elektroisolierung bis 40 000 V ermöglichen sowie ausgezeichnete Frostfestigkeit und ausgezeichnete Beständigkeit gegen Quellen in Wasser haben, hergestellt werden können, wenn Alkalisilikat als Konsistenzmittel der Paste und Glaspulver als Bindemittel verwendet werden. Diese Produkte lassen sich

ίο außerdem durch Glasieren mit den in der keramischen Industrie verwendeten Emaille- und Schmelzglasurmassen überziehen und können bearbeitet, insbesondere gebohrt und gesägt werden.

Die geformten und durch Brennen verfestigten keramischen Körper, die aus einer Masse auf der Basis von Granit und Alkalisilikat hergestellt sind, sind dadurch gekennzeichnet, daß die Masse zusätzlich Glaspulver als Flußmittel und Ton als Plastifizierungsmittel enthält. Die Masse zur Herstellung dieser Körper ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 60 Gewichtsprozent Granit einer Körnung von 0,1 bis 0,25 mm Durchmesser, 5 bis 13 Gewichtsprozent Wasserglas von 38° Be, 10 bis 25 Gewichtsprozent Glaspulver und 0 bis 25 Gewichtsprozent fettem Ton besteht. Dieses Gemisch wird unter Druck verformt, und die geformten Körper werden auf eine Temperatur erhitzt, die mindestens der

■ Erweichungstemperatur des Flußmittels entspricht. Zur Herstellung des Produkts mischt man Granitpulver, Ton und Glaspulver und gibt Natriumsilikat in einer solchen Menge zu, daß eine Paste oder ein Teig gebildet wird, der für die Formgebung geeignet ist. Nachdem kalt gepreßt worden ist, können die Formteile mit Emaille oder Schmelzglasurmasse überzogen und in den Ofen gegeben werden. Hier tritt eine Verglasung ein, durch die gleichzeitig die Bestandteile des Gemisches agglomeriert werden und die Emaille eingebrannt wird.
Es ist auch möglich, zweimal zu brennen, wobei man das geformte Produkt brennt, um die Verglasung sicherzustellen, dann die Glasurmasse aufbringt und bei einer Temperatur von etwa 1000 bis 1050⁰C brennt.

Wenn das Gemisch von Granitpulver, Silikat, Ton und Glaspulver auf die Erweichungstemperatur von Glas gebracht wird, tritt eine Verglasung des Glaspulvers ein, die die Konsistenz und den Zusammenhalt des Endproduktes sicherstellt. Während bei der Herstellung der bekannten Produkte das Silikat das Bindemittel darstellt und die Agglomerierüng der Granitteilchen bewirkt, dient beim erfindungsgemäßen Produkt die erfindungsgemäß verwendete Silikatlösung ausschließlich zur Einstellung der Konsistenz des Teiges, ohne die Aufgabe des Bindemittels

!55' ■ zu erfüllen. Nicht das Silikat, ■ sondern das "in den erweichten oder geschmolzenen Zustand gebrachte Glas verursacht die Agglomerierung. Das Silikat gewährleistet somit die Konsistenz und die Bindung der Körner, insbesondere beim Formen, bis das Glas seine Rolle als eigentliches Bindemittel übernimmt. Das kalt geformte Produkt nimmt die in der Tonwarenindustrie üblichen Glasurmassen sehr gut an, und die Glasur oder das Email haftet einwandfrei auf den Formteilen ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen und ohne daß die in der Glasiertechnik so gefürchtete Rißbildung durch Hitzeeinwirkung eintritt.
Die auf diese Weise hergestellten Produkte haben

eine besonders hohe Schlag- und Stoßfestigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit. Sie sind viel weniger zerbrechlich als Tonwaren und Keramik. Sie sind ausgezeichnete Elektro- und Wärmeisolierstoffe und widerstehen aufeinanderfolgendem Gefrieren und Tauen. Da sie aus Granitabfällen erhalten werden, ist ihr Herstellungspreis besonders niedrig. Sie eignen sich somit vorteilhaft für zahlreiche Zwecke, für die Keramik ungeeignet ist.

Die Korngrößenverteilung, Art und Mengenanteile der Bestandteile werden je nach den gewünschten Eigenschaften der mehr oder weniger großen Härte und der Isoliereigenschaft festgelegt.

Für die Zwecke der Erfindung werden vorzugsweise nicht zerbröckelnde, glimmerreiche Granite gewählt. Je feiner das Korn, um so weniger widersteht das Endprodukt starkem Temperaturwechsel. Körnungen von 0,1 bis 0,25 mm Durchmesser gewährleisten außer den anderen genannten Eigenschaften sehr gute Schlag- und Stoßfestigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit. Ein viel feineres Korn bis etwa 0,06 mm Durchmesser ergibt eine mittelmäßige Beständigkeit gegen starken Temperaturwechsel und gute mechanische Festigkeit mit den anderen genannten Eigenschaften.

Fetter Ton in einer Menge von 0 bis 25 %> vorzugsweise etwa 20 Gewichtsprozent des Gemisches wird verwendet, um die weichmachende Wirkung dieses Materials auszunutzen und dem ungebrannten Produkt eine höhere Festigkeit zu verleihen. Der Feuchtigkeitsanteil wird so gewählt, daß die Konsistenz von Formsand erhalten wird. Die Körnung hat einen Durchmesser von etwa 0,4 mm. Der Tonanteil wird in Abhängigkeit von der Gestalt der zu formenden Teile festgelegt. Er ist um so höher, je komplizierter die Form ist. Andererseits ist zu berücksichtigen, daß die Tonmenge geringer werden muß, wenn die erzielte Maßhaltigkeit der Stücke besser sein soll.

Der bevorzugte Mengenanteil läßt sich leicht durch einige Laboratoriumsversuche festlegen. Der Anteil des Alkalisilikats, vorzugsweise Natriumsilikat, liegt im allgemeinen bei etwa 7 Gewichtsprozent des Produkts. Die genaue Menge wird so gewählt, daß beste Plastizität sichergestellt ist. Diese Menge schwankt mit der Tonmenge.

Die Menge und die Art des Glaspulvers werden unter Berücksichtigung der Temperatur gewählt, die zum anschließenden Glasieren angewendet werden muß. Vorteilhaft werden Glaspulver einer Körnung von 0,06 bis 0,25 mm Durchmesser verwendet.

Die mit der Glasur überzogenen Formteile werden mit einem Temperaturanstieg von 120 bis 14O⁰C/ Stunde bis auf etwa 1150⁰C gebrannt, wie dies bei der Glasur von Keramik der Fall ist. Bei der Wahl der Endtemperatur muß natürlich der Verglasungspunkt von Granit berücksichtigt werden, der im allgemeinen zwischen etwa 1050 und 1100⁰C liegt.

Wenn man den geformten Gegenstand zweimal brennt, erhitzt man mit dem vorstehend genannten Temperaturanstieg auf eine mit der Größe des Gegen-Standes schwankende Temperatur von etwa 750° C bis zur Verglasung, bringt anschließend das Glasurgemisch auf und erhitzt allmählich auf etwa 1000 oder 1100⁰C.

Zur Herstellung von Kasserollenstielen oder Brennerköpfen wurde ein Gemisch aus folgenden Bestandteilen verwendet:

Granitpulver... 600 g, Korndurchmesser 0,4 mm
Ton oder Kaolin 200 g, Korndurchmesser 0,32 mm Glaspulver 200 g, Korndurchmesser 0,16 mm

Diese Bestandteile wurden in einem Püeiderer-Kneter des für Formsand verwendeten Typs unter Zusatz von 75 ml einer Natriumsilikatlösung von 38° Be gemischt. Der erhaltene Teig wurde in Formen gegeben und unter einem Druck von 500 kg/cm^a gepreßt. Die geformten Gegenstände wurden mit einer Glasurmasse des für Tonwaren üblichen Typs überzogen und im Ofen bei etwa 1000 bis 1050⁰C gebrannt.

Zur Herstellung von Isolatoren für 30 000 V wurden die gleichen Mengenanteile der Mischungsbestandteile verwendet, jedoch wurde ein feinerer Granit mit einem Korndurchmesser von 0,16 mm verwendet.

Alle vorstehend beschriebenen Produkte haben die gewünschten Eigenschaften in bezug auf Wärme- und Elektroisolierung, Schlag- und Stoßfestigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit, Wasser- und Frostbeständigkeit.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Geformte und durch Brennen verfestigte keramische Körper, die aus einer Masse auf der Basis von Granit und Alkalisilikat hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse zusätzlich Glaspulver als Flußmittel und Ton als Plastifizierungsmittel enthält.

2. Masse zur Herstellung der Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 60 Gewichtsprozent Granit einer Körnung von 0,1 bis 0,25 mm Durchmesser, 5 bis 13 Gewichtsprozent Wasserglas von 38° Be, 10 bis 25 Gewichtsprozent Glaspulver und 0 bis 25 Gewichtsprozent fettem Ton besteht.

3. Verfahren zur Herstellung der Körper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch unter Druck verformt und die geformten Körper auf eine mindestens der Erweichungstemperatur des Flußmittels entsprechende Temperatur erhitzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gepreßten Körper vor dem Brennen eine Glasur aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geformten Körper zunächst auf die Erweichungstemperatur des Flußmittels erhitzt werden, dann eine Glasur aufgebracht und nochmals gebrannt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper auf Temperaturen bis etwa 1100⁰C, vorzugsweise mit einem Temperaturanstieg von 120 bis 140°C/Stunde erhitzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper zunächst auf etwa 75O⁰C erhitzt und nach dem Aufbringen der Glasur auf 1003 bis 1100⁰C erhitzt werden.