DE19501530A1

DE19501530A1 - Cast ceramic composition

Info

Publication number: DE19501530A1
Application number: DE1995101530
Authority: DE
Inventors: James Alfred Fooks
Original assignee: ECC International Ltd
Current assignee: Imerys Minerals Ltd
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1995-01-19
Publication date: 1995-07-27
Also published as: GB9401126D0; FR2715396B1; GB2285766B; FR2715396A1; PT101638A; GB2285766A; PT101638B

Abstract

In accordance with the invention, there is provided a process for preparing a ceramic casting composition. In the process a mixture of a kaolin clay and water at a pH in the range of from 2.8 to 7.5 is first treated with a minor proportion by weight of a water soluble organic compound having a plurality of basic groups and a weight average molecular weight not greater than 1000; the treated mixture of kaolin clay and water is then partially dewatered, if necessary, to form a plastic mass having a solids concentration in the range of from 50% to 78% by weight which is then subjected to mechanical working in the plastic state and, finally, the mechanically worked, treated kaolin clay is formed into a ceramic casting composition.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Tonmineralien, die in Zusammensetzungen verwendet werden, welche der Herstellung von Keramikwaren durch Schlickergießen dienen.The invention relates to a method for improving the Properties of clay minerals used in compositions which are used in the manufacture of ceramic goods serve by Schlickergießen.

Das Schlickergießen ist in der keramischen Industrie weithin im Gebrauch zur Herstellung von Gegenständen wie Geschirr- und Sanitärwaren. Es wird auch zur Herstellung komplex geform ter Gegenstände verwendet, die durch andere Verfahren nur schwer zu erhalten wären.Slip pouring is widely used in the ceramics industry in use for the manufacture of articles such as dishes and sanitary ware. It is also shaped to make complex The items used by other methods only difficult to obtain.

Beim Schlickergießen wird eine Suspension oder Schlempe aus einer Mischung geeigneter Rohmaterialien, gewöhnlich Porzel lanerde, Ball Clay (sehr formbarer feuerfester Ton), Quarz und Feldspat, hergestellt. Dazu werden die festen Anteile in Wasser dispergiert, der Feststoffgehalt liegt gewöhnlich zwischen etwa 70 und 75 Gew.%, und ein Dispersionsmittel zu gefügt, das die rheologischen und die Gießeigenschaften der Schlempe einstellt. Das Dispersionsmittel kann ein Alkali metallhydroxid oder -carbonat sein, ein wasserlösliches Salz einer Polykieselsäure, ein wasserlösliches Salz einer Poly acryl- oder Polymethacrylsäure, ein wasserlösliches Tannat, ein wasserlösliches Humat oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser Reagentien.When Schlickergießen is a suspension or vinasse a mixture of suitable raw materials, usually porcelain lanerde, Ball Clay (very malleable refractory clay), quartz and feldspar. These are the fixed shares dispersed in water, the solids content is usually between about 70 and 75 weight percent, and a dispersant added that the rheological and casting properties of Stew stops. The dispersant may be an alkali metal hydroxide or carbonate, a water-soluble salt a polysilicic acid, a water-soluble salt of a poly acrylic or polymethacrylic acid, a water-soluble tannate, a water soluble humate or a mixture of two or several of these reagents.

Beim herkömmlichen Gießen wird die Schlempe in eine Form aus Gips gegossen. Man läßt sie dann eine bestimmte Zeit in der Form stehen, je nach Dicke oder Stärke des Gusses, den rheolo gischen Eigenschaften der Schlempe und der Art der Rohmateria lien. So beträgt gewöhnlich die Stärke bei Geschirrwaren etwa 2 bis 3 mm, was eine Gießzeit von etwa 5 bis 15 Minuten be dingt. Sanitärwaren haben hingegen gewöhnlich eine Stärke von etwa 9 mm, wodurch die Gießzeit zwischen etwa 60 und 120 Minuten wird. In conventional pouring, the vinasse turns into a mold Cast plaster. They are then left for a certain time in the Form, depending on the thickness or thickness of the cast, the rheolo gical properties of the vinasse and the type of raw materials lien. So is usually the strength of crockery about 2 to 3 mm, which is a casting time of about 5 to 15 minutes be dingt. Sanitary wares, on the other hand, usually have a strength of about 9 mm, reducing the casting time between about 60 and 120 Minutes.

Während der sogenannten Gießzeit wird der Schlempe aufgrund der Kapillarwirkung der Gipsform das Wasser entzogen, so daß sich innen in der Form eine Haut bzw. ein Guß mit der ton haltigen Zusammensetzung bildet. Hat der Guß die erforderliche Stärke erlangt, so wird die Schlempe aus der Form entfernt. Man läßt dann noch den Guß, bevor man die Form öffnet und ihn entnimmt, eine Zeit lufttrocknen. Bei Geschirrwaren beträgt die Trockenzeit bis zu einer Stunde. Bei Sanitärwaren liegt sie zwischen drei und fünf Stunden.During the so-called casting time of the vinasse is due the capillary action of the plaster mold deprived of water, so that inside the shape of a skin or a cast with the sound containing composition. Has the casting the required Strength obtained, so the vinasse is removed from the mold. One then leaves the casting before opening the mold and take it, dry it for a while. For crockery amounts the drying time up to one hour. For sanitary ware lies between three and five hours.

Das Gießen von Keramikwaren ist somit ein vergleichsweise langwieriger Prozeß. Man braucht daher zahlreiche Formen, will man eine annehmbare Produktionsrate erreichen. Das Ver fahren ist zudem sehr arbeitsintensiv. Die gußkeramische Industrie versucht daher seit langem, den Prozeß zu beschleu nigen und so die Produktivität zu steigern bzw. die Kosten zu senken. Ein wichtiger Parameter hierbei ist die Gießrate bzw. die Geschwindigkeit, mit der die Gußdicke zunimmt. Geringe Verbesserungen in der Gießrate einer Keramikzusammensetzung lassen sich erreichen, indem man den Anteil der jeweiligen Komponente und deren Eigenschaften, zum Beispiel deren Teil chengrößenverteilung optimiert. Es lassen sich auch Ver besserungen erzielen, indem man Art und Menge des eingesetzten Dispersionsmittel optimiert. Die Gießrate kann weiter durch eine Erhöhen der Temperatur der Gußzusammensetzung gesteigert werden. Dies bedingt aber Probleme bei der Form und ein über mäßig schnelles Trocknen der Gußware, was Risse entstehen läßt. Die Gießrate kann auch verbessert werden, indem man über die Form hinweg den Differentialdruck erhöht. Beim herkömmlichen Schlickergießen kommt der Differentialdruck allein von der Kapillarwirkung der Gipsform und liegt im Bereich von einem Bar. Der Differentialdruck kann aber durch Anlegen von Druck auf die Gießschlempe, durch Erzeugen eines Vakuums außen an der Form oder durch eine Kombination dieser Mittel erhöht werden. Dies erhöht aber rapide den Kapitalein satz. Die Verfahren sind auch schwer zu implementieren, wenn die Form von komplizierter Gestalt ist. The casting of ceramic goods is thus a comparatively lengthy process. It therefore takes many forms, if you want to reach an acceptable production rate. The Ver driving is also very labor intensive. The cast ceramic Therefore, industry has been trying for a long time to accelerate the process increase productivity and costs to lower. An important parameter here is the casting rate or the rate at which the casting thickness increases. low Improvements in the casting rate of a ceramic composition can be achieved by dividing the proportion of each Component and its properties, for example their part size distribution optimized. It can also Ver Achieve improvements by using type and amount of used Dispersant optimized. The casting rate can continue through increasing the temperature of the molding composition become. This requires problems with the form and an over moderately fast drying of the castings, causing cracks leaves. The casting rate can also be improved by increases the differential pressure across the mold. At the conventional slip casting comes the differential pressure solely from the capillary action of the plaster mold and lies in Range from a bar. The differential pressure can however through Applying pressure to the Gießschlempe, by generating a Vacuum on the outside of the mold or by a combination of these Medium be increased. But this rapidly increases the capital sentence. The procedures are also hard to implement when the shape is of complicated shape.

Neben der Gießrate sind beim Schlickergießen noch weitere Parameter wichtig, wie da sind die Gießkonzentration; der prozentuale Gewichtsanteil der Feststoffe in der Schlempe, die hinreichend fluid sein muß, damit man sie in die Form gießen kann; sowie die Grünfestigkeit der Gußwaren. Die Guß waren müssen hinreichend stark sein, damit sie den Glasier schritt und die anderen notwendigen Bearbeitungen vor dem Brennen aushalten. In der Vergangenheit haben Versuche, die Gußrate einer Keramikzusammensetzung zu verbessern, nur be wirkt, daß entweder die Gießkonzentration oder die Grünfestig keit der Gußwaren -verringert wurde.In addition to the casting rate are Schlickergießen even more Parameters important, as there are the casting concentration; the percentage by weight of solids in the stillage, which must be sufficiently fluid to allow it to form can pour; and the green strength of the castings. The casting goods must be sufficiently strong to allow them to glaze step and the other necessary edits before the Withstand burning. In the past, attempts have been made To improve casting rate of a ceramic composition, only be affects either the casting concentration or the green strength of the castings was reduced.

Von Porzellanerden für die Keramikindustrie werden andere Eigenschaften verlangt als von Porzellanerden für Papierbe schichtungen. Porzellanerden für Papierbeschichtungspigmente müssen sehr weiß sein und eine relativ feine Teilchengrößenver teilung haben, so daß die Beschichtung eine hohe Lichtreflek tanz und einen hohen Glanz bekommt. Bei keramischen Porzellan erden verlangt man im allgemeinen eine grobere Teilchengrößen verteilung. Sie müssen im ungebrannten Zustand auch nicht ganz so weiß sein. Es wird aber verlangt, daß sie nach dem Brennen Keramikartikel von guter, weißer Farbe ergeben. Sie dürfen daher nur einen geringen Gehalt färbender Verunreinigun gen wie Eisenverbindungen aufweisen. Damit ihre Fließeigen schaften vorhersagbar sind, dürfen die Erden auch nur einen niedrigen, gleichbleibenden Gehalt von Verunreinigungen mit Alkalimetallverbindungen enthalten. Die Menge an Natrium und Kalium läßt sich durch chemische Analyse bestimmen und wird in Gewichtsprozent Na₂O und K₂O beschrieben.Of porcelain soils for the ceramics industry are others Properties demanded as of porcelain for paper coatings. China earth for paper coating pigments must be very white and have a relatively fine particle size division, so that the coating has a high Lichtreflek dance and get a high gloss. For ceramic porcelain Grounding generally requires a coarser particle size distribution. You do not have to be in the unfired state either be quite as white. But it is required that they follow the Burning ceramic products of good, white color yield. you may therefore only a small content of coloring impurities as iron compounds. So that their flowery are predictable, the earths can only one low, consistent content of impurities with Contain alkali metal compounds. The amount of sodium and Potassium can be determined by chemical analysis and will in weight percent Na₂O and K₂O described.

Der erste Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung für das Gießen von Keramiken, das verfahrensgemäß die Schritte umfaßt: (a) Behandeln einer Mischung aus Kaolinerde und Wasser bei einem pH im Bereich von 2, 8 bis 7, 5 mit einer nach Gewicht geringeren Menge einer wasserlöslichen organischen Verbindung, die eine Anzahl basischer Gruppen enthält und ein mittleres Molekulargewicht von nicht mehr als 1000 hat; (b) teilweises Entwässern der behandelten Mischung aus Kaolinerde und Wasser, falls erfor derlich, um zu einer formbaren Masse mit einem Feststoffgehalt zwischen etwa 50 und 78 Gew.% zu gelangen; (c) Unterwerfen der resultierenden Masse, während sie formbar ist, einer mecha nischen Bearbeitung; und (d) Formen des behandelten und mecha nisch bearbeiteten Kaolintons zu einer gußkeramischen Zusam mensetzung.The first aspect of the invention relates to a method for Preparation of a composition for the casting of ceramics, the method comprises the steps of: (a) treating a Mixture of kaolin and water at a pH in the range from 2, 8 to 7, 5 with a lesser amount by weight water-soluble organic compound containing a number contains basic groups and an average molecular weight of not more than 1000; (b) partial dewatering of the treated mixture of kaolin and water, if required to form a moldable mass with a solids content between about 50 and 78% by weight; (c) subject the resulting mass, while it is malleable, a mecha niche processing; and (d) forms of treated and mecha nish-processed kaolin clay into a cast ceramic compound mensetzung.

Im Schritt (a) wird vorzugsweise ein Kaolinton mit einer Teil chengrößenverteilung verwendet, bei der 25 bis 85 Gew.% der Teilchen einen Kugeläquivalent-Durchmesser von weniger als 2 µm besitzen. Die Mischung aus Kaolinton und Wasser kann eine fluide Suspension sein, die 5 bis 30 Gew.% trockenen Kaolinton enthält. In diesem Fall wird die organische Ver bindung mit der Suspension vermengt, die dann auf einen Fest stoffgehalt von 50 bis 78 Gew.% partiell entwässert wird, vorzugsweise durch Filtration oder Zentrifugieren. Die orga nische Verbindung kann auch einer formbaren Mischung aus Kaolinton und Wasser - mit einem Feststoffgehalt von 50 bis 78 Gew.% - zugemengt werden. Die formbare Masse besitzt beson ders bevorzugt einen Feststoffgehalt von 72 bis 77 Gew.%, der gegebenenfalls durch teilweises Entwässern eingestellt werden muß.In step (a) is preferably a kaolin clay with a part used in the 25 to 85 wt.% of the Particles have a ball equivalent diameter of less than 2 microns own. The mixture of kaolin clay and water can a fluid suspension which is 5 to 30% by weight dry Kaolinton contains. In this case, the organic Ver Binding mixed with the suspension, which then on a feast is partially dewatered from 50 to 78% by weight, preferably by filtration or centrifugation. The orga niche compound can also be made of a malleable mixture Kaolin clay and water - with a solids content of 50 to 78% by weight - to be added. The moldable mass possesses special It prefers a solids content of 72 to 77 wt.%, optionally adjusted by partial dewatering must become.

Die wasserlöslichen organischen Verbindungen, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignen, sind als Polyazide organische Basen beschreibbar. Die wasserlöslichen organischen Verbindungen werden bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe mit Polyethylenimin, Hexamethylentetramin, 1 : 12-Dodecandiamin, Ethylendiamin und Polyethylenpolyaminen der allgemeinen Formel: H₂N(CH₄H₄NH)_nH, in der n 2 bis 10 ist. Diese lassen sich gewöhnlich durch eine Kondensationsreaktion von Ethylendiamin und Ethylendihaliden erhalten. Sie können von linearer, ver zweigter oder zyklischer Struktur sein. Beispiele für die letztere Klasse von wasserlöslichen organischen Verbindungen umfassen Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpen tamin, Pentaethylenhexamin und höhere Mitglieder dieser Reihen. Eine Kombination aus zwei oder mehreren dieser organischen Verbindungen kann verwendet werden. Die Menge an organischer Verbindung, die eingesetzt wird, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 0,1 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Koalintons. Wird mehr als ca. 0,1 Gew. % organische Verbindung eingesetzt, bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolintons, so kann man feststellen, daß zwar die Gießrate des Kaolintons - wird dieser in der keramischen Mischung eingesetzt - mit zunehmender Menge organischer Verbindung zunimmt, die Gieß konzentration aber nicht hinnehmbar fällt. Die Menge an organischer Verbindung, die eingesetzt wird, liegt daher besonders bevorzugt im Bereich von 0,015 bis 0,06 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolintons.The water-soluble organic compounds which are suitable for the process according to the invention can be described as polyazide organic bases. The water-soluble organic compounds are preferably selected from the group comprising polyethyleneimine, hexamethylenetetramine, 1: 12-dodecanediamine, ethylenediamine and polyethylene polyamines of the general formula: H₂N (CH₄H₄NH) _n H, in which n is 2 to 10. These are usually obtained by a condensation reaction of ethylene diamine and ethylene dihalides. They can be of linear, branched or cyclic structure. Examples of the latter class of water-soluble organic compounds include diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine and higher members of these series. A combination of two or more of these organic compounds can be used. The amount of the organic compound to be used is preferably in the range of 0.01 to 0.1% by weight based on the weight of the dry koalintone. If more than about 0.1% by weight of organic compound is used, based on the weight of the dry kaolin clay, it can be stated that, although the casting rate of the kaolin clay, when used in the ceramic mixture, increases with increasing amount of organic compound, the casting concentration but unacceptable falls. The amount of organic compound employed is therefore more preferably in the range of from 0.015 to 0.06% by weight, based on the weight of the dry kaolin clay.

Im Schritt (b) wird die formbare Masse mit einem Schnecken knetwerk bearbeitet, einem Z-Messermixer, einer Kollermühle oder einer ähnlichen Vorrichtung zur Bearbeitung von formbaren Materialien. Die Menge an Energie, die in der formbaren Masse dissipiert wird, liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 250 kJ pro Kilogramm trockener Kaolinton. Wird mehr als 250 kJ pro Kilogramm in der formbaren Masse dissipiert, so kann man fest stellen, daß zwar die Gießkonzentration des Kaolintons - wird dieser in der Keramikgußzusammensetzung eingesetzt - weiter zunimmt, aber die Gießrate unakzeptabel sinkt. Die Menge an Energie, die in der formbaren Masse dissipiert wird, liegt daher besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 kJ pro Kilogramm trockener Kaolinton.In step (b), the moldable mass with a screw kneader, a Z knife mixer, a pug mill or a similar device for processing moldable Materials. The amount of energy in the malleable mass is dissipated, is preferably in the range of 5 to 250 kJ per kilogram of dry kaolin clay. Will be more than 250 kJ each Kilogram dissipated in the mouldable mass, so you can fix make sure that the casting concentration of the kaolin clay - is this used in the Keramikgußzusammensetzung - continue increases, but the casting rate decreases unacceptably. The amount of Energy dissipated in the mouldable mass lies therefore, more preferably in the range of 10 to 100 kJ per Kilograms of dry kaolin clay.

Die Menge an organischer Verbindung, die eingesetzt wird, und die Menge an Energie, die in der formbaren Masse dissipiert wird, werden besonders bevorzugt so gewählt, daß die Fließ konzentration (ermittelt wie nachstehend) des so behandelten Kaolintons 3,5 Prozentpunkte höher liegt als bei unbehandeltem Kaolinton und die Gießrate (ermittelt wie nachstehend) minde stens 1,0 mm²·min^-1 beträgt. The amount of organic compound used and the amount of energy dissipated in the moldable mass are most preferably chosen such that the flow concentration (determined as below) of the kaolin clay thus treated is 3.5 percentage points higher than for untreated kaolin clay and the casting rate (determined as below) is at least 1.0 mm 2 .min ^-1 .

Im Schritt (c) kann die keramische Gußzusammensetzung folgende Formulierung haben:In step (c), the ceramic casting composition may include Have formulation:

Gew.-%Wt .-% Kaolinkaolin 15-6015-60 Ball ClayBall Clay 0-350-35 Quarzquartz 20-3020-30 Flußmaterialflux material 15-2615-26

Das Flußmaterial ist vorzugsweise Feldspat oder Nephelinsyenit.The flux material is preferably feldspar or nepheline syenite.

Die Gießkonzentration des Kaolintons für die gußkeramische Zusammensetzung wird bestimmt, indem man in deionisiertes Wasser 250g Kaolin gibt, den man zuvor bei 60°C auf einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% getrocknet, zerstoßen und durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 2 mm gesiebt hat. Die Menge des eingesetzten Wassers beruht auf einer Schätzung der voraussichtlichen Gießkonzentration. Die Mischung wird bei der Herstellung nur sanft von Hand gerührt. Wie der Ton zum Wasser zugegeben wird, wird die Mischung schließlich zu viskos, als daß man sie noch rühren kann. Dann wird aus einer Burette P84-Natriumsilicatlösung, verdünnt auf 50 Gew./Vol.%, als Dispersionsmittel zur Mischung zugegeben und zwar in Schritten 0,2 ml. Nach jeder Zugabe wird die Mi schung von Hand gerührt und fünf Minuten später ihre Viskosität mit einem Brookfield-Viskosimeter, Spindelnummer 3, bei 20 Umdrehungen pro Minute bestimmt. Das Verfahren aus Zugeben einer bestimmten Menge Dispersionsmittel und Messen der Vis kosität der Mischung wird solange fortgeführt, bis der kleinst mögliche Viskositätswert erreicht wird. Dieser sollte größer als 500 mPa·s sein, wenn die anfangs eingesetzte Menge an Wasser korrekt abgeschätzt wurde. Das deionisierte Wasser wird zugegeben, bis die Viskosität auf 500mPa·s fällt. Es wird dann eine Probe der Tonsuspension genommen. Man wiegt sie, trocknet sie und wiegt sie nach, um so das prozentuale Gewicht des trockenen Kaolintons in der Suspension zu bestim men. Das prozentuale Gewicht ist dann die Fließkonzentration der Suspension. The pouring concentration of the kaolin clay for the cast ceramic Composition is determined by deionized Water 250g of kaolin, the previously at 60 ° C to a Water content of less than 1 wt .-% dried, crushed and sieved through a sieve with a mesh size of 2 mm Has. The amount of water used is based on a Estimation of the estimated casting concentration. The mixture is gently stirred by hand during production. Again Clay is added to the water, the mixture eventually becomes too viscous to be stirred. Then it will out a burette P84 sodium silicate solution diluted to 50 Gew./Vol.%, as a dispersant added to the mixture and Although in increments 0.2 ml. After each addition, the Mi The mixture was stirred by hand and five minutes later its viscosity with a Brookfield viscometer, spindle number 3, at 20 Determined revolutions per minute. The procedure of Add a certain amount of dispersant and measuring the vis The viscosity of the mixture is continued until the smallest possible viscosity value is achieved. This one should be bigger be as 500 mPa · s, if the initially used amount of Water was estimated correctly. The deionized water is added until the viscosity falls to 500mPa · s. It then a sample of the clay suspension is taken. You weigh she, she dries and weighs them, so the percentage Determine the weight of dry kaolin clay in the suspension men. The percentage weight is then the flow concentration the suspension.

Die Gießrate des Kaolintons wird bestimmt, indem Proben der Suspension, die eine gemessene Viskosität von 500 mPa·s be sitzt, für verschiedene Zeiten in Standard-Gipsformen gegossen werden. Die Dicke des Gusses, die von jeder Form erhalten wird, wird gemessen und eine Kurve ermittelt aus dem Quadrat der Dicke in Millimeter gegenüber der Zeit in Minuten. Es sollte eine gerade Linie erhalten werden, deren Steigung die Gießrate in mm²·min^-1 ergibt.The casting rate of the kaolin clay is determined by pouring samples of the suspension, having a measured viscosity of 500 mPa.s, for different times into standard gypsum molds. The thickness of the casting obtained from each mold is measured and a curve is calculated from the square of the thickness in millimeters versus time in minutes. A straight line should be obtained, the slope of which gives the casting rate in mm² · min ^-1 .

Der zweite Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Her stellung einer Gußware, das die Schritte umfaßt: (a) Zugeben einer Gießzusammensetzung, erhältlich nach einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, in eine Form; (b) Ent wickelnlassen des Gusses; (c) Entfernen der übrigen Gußzusam mensetzung aus der Form sowie Trocknenlassen des Gusses; und (d) Entfernen des trockenen Gusses aus der Form.The second aspect of the invention is a method for producing production of a cast product comprising the steps of: (a) adding a casting composition obtainable by a process according to the first aspect of the invention, in a mold; (b) Ent wrapping the casting; (c) removing the remaining castings composition from the mold and drying of the casting; and (d) removing the dry cast from the mold.

Der dritte Aspekt der Erfindung ist die Verwendung eines Kaolintons als Bestandteil einer Tongußzusammensetzung, wobei der Kaolinton erhältlich ist durch die Schritte: (a) Behandeln einer Mischung aus Kaolinton und Wasser bei einem pH zwischen 2,8 und 7,5 mit einer nach Gewicht geringen Menge einer wasser löslichen organischen Verbindung, die eine Anzahl basischer Gruppen enthält und ein mittleres Molekulargewicht von nicht mehr als 1000 besitzt; (b) teilweises Entwässern der behandel ten Mischung aus Kaolinton und Wasser, falls notwendig, um zu einer formbaren Masse mit einem Feststoffgehalt zwischen 50 und 78 Gew.-% zu gelangen; und (c) Unterwerfen der so erhaltenen Masse im formbaren Zustand einer mechanischen Bearbeitung.The third aspect of the invention is the use of a Kaolintons as part of a Tongußzusammensetzung, wherein the kaolin clay is obtainable by the steps of: (a) treating a mixture of kaolin clay and water at a pH between 2,8 and 7,5 with a small amount of water by weight soluble organic compound containing a number of basic Contains groups and an average molecular weight of not has more than 1000; (b) partial dewatering of the treated mixture of kaolin clay and water, if necessary to a moldable mass with a solids content between To reach 50 and 78 wt .-%; and (c) subjecting it to obtained mass in the moldable state of a mechanical Processing.

Zwei alternative Ausführungsverfahren der Erfindung zeigen die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigt:Two alternative embodiments of the invention show the enclosed drawings. It shows:

Fig. 1 ein schematisches Flußdiagramm von einem Verfahren, bei dem die wasserlösliche organische Verbindung mit einer vergleichsweise dünnen wäßrigen Suspension des Kaolintons vermengt wird; und Fig. 1 is a schematic flow diagram of a process in which the water-soluble organic compound is mixed with a comparatively thin aqueous suspension of the kaolin clay; and

Fig. 2 ein schematisches Flußdiagramm von einem Verfahren, bei dem die wasserlösliche organische Verbindung mit einer formbaren Masse des Kaolintons vermengt wird. Figure 2 is a schematic flow diagram of a process in which the water-soluble organic compound is compounded with a mouldable mass of kaolin clay.

Bei den Verfahren der Fig. 1 und 2 wird eine wäßrige Suspen sion, die 5 bis 30 Gew.-% Kaolinton von keramischer Reinheit enthält, durch eine Leitung 1 zugegeben und mit einer Filter presse 4 partiell entwässert. Der resultierende Kuchen ist von formbarer Konsistenz und besitzt einen Wassergehalt von ca. 30 bis ca. 35 Gew.-%. Der Filterkuchen wird von einem Schneckenknetwerk 6, das das formbare Material extrudiert, fortbewegt. Es werden wurmartige Stücke erhalten, die in einem Trockner 7 thermisch getrocknet werden. Falls erforderlich, kann das getrocknete Produkt aus dem Trockner 7 teilweise auf dem Weg 8 rezykliert werden. Er wird dann mit dem formbaren Ton im Knetwerk 6 vermischt. Hierdurch wird der Wassergehalt der formbaren Masse auf ca. 22 bis ca. 30 Gew.-% gesenkt.In the method of Figs. 1 and 2, an aqueous Suspen sion containing 5 to 30 wt .-% kaolin clay of ceramic purity, added through a line 1 and with a filter press 4 partially dewatered. The resulting cake is of ductile consistency and has a water content of about 30 to about 35% by weight. The filter cake is advanced by a screw kneading machine 6 extruding the moldable material. Worm-like pieces are obtained, which are thermally dried in a dryer 7 . If necessary, the dried product from the dryer 7 can be partially recycled on the way 8 . It is then mixed with the mouldable clay in the kneading unit 6 . As a result, the water content of the moldable material is reduced to about 22 to about 30 wt .-%.

Beim Verfahren der Fig. 1 liegt vor der Filterpresse 4 zudem ein Mischtank 3, so daß zu einer wäßrigen Lösung der organi schen Verbindung, zugegeben durch die Leitung 2, eine wäßrige Suspension des Kaolintons zugemengt werden kann.In the method of Fig. 1 is in front of the filter press 4 also has a mixing tank 3 , so that an aqueous suspension of the organic compound, added through the line 2 , an aqueous suspension of the kaolin clay can be added.

Beim Verfahren der Fig. 2 wird eine wäßrige Lösung der orga nischen Verbindung direkt über die Leitung 5 in das Schnecken- Knetwerk gegeben.In the process of Fig. 2, an aqueous solution of orgasmic African compound is added directly via line 5 in the screw kneading.

Die Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die nachfolgenden Beispiele beschrieben:The invention will now be described with reference to the following Examples described:

Example 1

Es wurde ein Kaolinton aus Frankreich und Wasser zu einer Suspension vermengt. Der Kaolinton besaß eine Teilchengrößen verteilung, in der 64 Gew.-% der Teilchen einen Kugeläquivalent- Durchmesser von weniger als 5 µm und 43 Gew.-% der Teilchen einen Kugeläquivalent-Durchmesser von weniger als 2 µm hatten, Die Suspension enthielt 20 Gew.-% trockenen Kaolinton und hatte einen pH von 4,0. Die Suspension wurde portioniert und die Teile mit einem Polyethylenpolyamid behandelt, das ein mitt leres Molekulargewicht von 309 hatte. Die Polyethylenpolyamid anteile betrugen 0,015, 0,03 und 0,075 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolins. Jede Portion wurde dann durch Preßfiltern entwässert. Ein jeder Filterkuchenansatz wurde dann weiter unterteilt in Teilportionen, die in einem Labor-Schneckenknetwerk in unterschiedlichem Umfang einer mechanischen Bearbeitung unterworfen wurden. Es zeigte sich, daß man den Wassergehalt einer jeden Teilportion zwischen 25 und 28 Gew.-% halten mußte, um die notwendige Arbeitsleistung in den formbaren Filterkuchen dissipieren zu können. Nach der Behandlung wurde jede Teilportion des formbaren Materials bei 60°C auf einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% getrocknet, und die Gießkonzentration sowie die Gießrate des Kaolintons einer jeden Teilportion wie oben beschrieben gemes sen. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 gezeigt. It became a kaolin clay from France and water to one Suspension mixed. The kaolin clay had a particle size distribution in which 64% by weight of the particles have a spherical equivalent Diameter of less than 5 microns and 43 wt .-% of the particles had a sphere equivalent diameter of less than 2 μm, The suspension contained 20% by weight of dry kaolin clay and had a pH of 4.0. The suspension was portioned and the Parts treated with a polyethylene polyamide, which has a mitt had a molecular weight of 309. The polyethylene polyamide shares were 0.015, 0.03 and 0.075 wt .-%, based on the weight of the dry kaolin. Each serving was then drained by press filters. Each filter cake approach was then further subdivided into partial portions, which in one Laboratory worm kneading to varying degrees subjected to mechanical processing. It was found, that the water content of each partial portion between 25 and 28 wt .-% had to keep to the necessary work performance be able to dissipate in the formable filter cake. To The treatment became every partial portion of the mouldable material at 60 ° C to a water content of less than 1% by weight dried, and the casting concentration and the casting rate of Kaolintons of each partial portion as described gemes sen. The results are shown in Table 1 below.

Tabelle 1 Table 1

Es ist zu sehen, daß drei Teilportion die Kriterien erfüllten. Das heißt, daß deren Gießkonzentration mindestens 3,5 Prozent punkte größer war als bei unbehandeltem Kaolin und daß auch die Gießrate mindestens 1 mm²·min betrug. Dies waren jene Teil portionen, die mit 0,03 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolintons, Polyethylenpolyamin behandelt worden waren und eine mechanische Bearbeitung erlitten hatten, aus reichend, um in der formbaren Masse 36 bis 68 kJ pro Kilogramm zu dissipieren.It can be seen that three partial portions met the criteria. This means that their casting concentration is at least 3.5 percent points was greater than untreated kaolin and that too the casting rate was at least 1 mm 2 .min. These were that part portions containing 0.03% by weight, based on the weight of the dry kaolin clay, polyethylenepolyamine were and had undergone a mechanical processing ranging to 36 to 68 kJ per kilogram in the mouldable mass to dissipate.

example 2

Es wurde ein Kaolinton aus Portugal verwendet, der eine Teil chengrößenverteilung besaß, bei der 15 Gew.-% der Teilchen einen Kugeläquivalent-Durchmesser von weniger als 10 µm und 50 Gew.-% der Teilchen einen Kugeläquivalent-Durchmesser von weniger als 2 µm hatten. Der Kaolinton wurde mit Wasser zu einer Suspension vermengt, die 20 Gew.-% trockenen Kaolinton enthielt und einen pH von 4,2 hatte. Die Suspension wurde portioniert, und die Teile mit dem Polyethylenpolyamin von Beispiel 1 behandelt, wobei die zugegebenen Mengen 0,03, 0,06 oder 0,1 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolins, betrugen. Eine jede Portion wurde dann durch Preßfiltern ent wässert, und ein jeder Filterkuchenansatz weiter in Teilmengen aufgeteilt. Diese wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit einem Labor-Schneckenknetwerk in unterschiedlichem Umfang mechanisch bearbeitet. Nach der Bearbeitung wurde jede Teil portion des formbaren Materials bei 60°C auf einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.% getrocknet. Es wurden dann von jeder Teilportion die Gießkonzentration sowie die Gießgeschwindigkeit des Kaolintons (wie oben angegeben) bestimmt. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 gezeigt.A kaolin clay from Portugal was used, part of it chengrößenverteilung possessed, in which 15 wt .-% of the particles a ball equivalent diameter of less than 10 microns and 50% by weight of the particles have a sphere equivalent diameter of had less than 2 microns. The kaolin clay was added with water a suspension blended, the 20 wt .-% dry kaolin clay contained and had a pH of 4.2. The suspension was portioned, and the parts with the polyethylenepolyamine of Example 1, with the amounts added being 0.03, 0.06 or 0.1% by weight, based on the weight of the dry kaolin, cheat. Each portion was then separated by press-filtering water, and each filter cake batch continues in subsets divided up. These were, as described in Example 1, with a laboratory snail kneading to varying degrees machined. After editing, each part became portion of the moldable material at 60 ° C on a water content dried less than 1 wt.%. It was then by everyone Partial portion of the casting concentration and the casting speed of the kaolin clay (as indicated above). The results are shown in Table 2 below.

Tabelle 2 Table 2

Gefordert war, daß die Gießkonzentration mindestens 3,5 Pro zentpunkte größer sein sollte als bei unbehandeltem Kaolin und zwar bei einer Gießrate von mindestens 1 mm² pro Minute. Diese Forderungen wurden von alle Portionen erfüllt (siehe Tabelle), die mit 0,03 beziehungsweise mit 0,06 Gew.-% Polyethy lenpolyamin behandelt worden waren und in denen durch mecha nische Bearbeitung in der formbaren Masse 29 beziehungsweise 61 kJ Energie pro kg trockener Kaolinton dissipiert worden war. Ein akzeptables Produkt wurde auch erhalten, wenn die Tonsuspension mit 0,1 Gew.-% Polyethylenpolyamin behandelt wurde, aber aus Kosten eines unnötig hohen Aufwands an Reagens und Energie.It was required that the casting concentration be at least 3.5 per cent centipoints should be greater than untreated kaolin and at a casting rate of at least 1 mm² per minute. These requirements were met by all portions (see Table) containing 0.03 and 0.06 wt .-% Polyethy lenpolyamine had been treated and in which by mecha nische processing in the moldable mass 29 and 61 kJ of energy per kg of dry kaolin clay has been dissipated was. An acceptable product was also obtained when the Tonsuspension treated with 0.1 wt .-% polyethylene polyamine but at the cost of an unnecessarily high amount of reagent and energy.

example 3

Es wurde ein Kaolinton aus Cornish verwendet, der eine Teil chengrößenverteilung besaß, in der 22 Gew.-% der Teilchen einen Kugeläquivalent-Durchmesser von mehr als 10 µm und 35 Gew.% der Teilchen einen Kugeläquivalent-Durchmesser von weniger als 2 µm hatten. Dieser Kaolinton wurde mit Wasser vermengt und eine Suspension hergestellt, die 27,5 Gew.-% trockenen Kaolinton und einem pH von 3,8 hatte. Die Suspension wurde portioniert und Teile mit dem gleichen Polyethylenpolyamin behandelt wie in Beispiel 1. Die Mengen an Polyethylenpolyamin betrugen 0,03, 0,06 und 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolins. Eine jede Portion wurde dann durch Preßfiltern entwässert, und die Filtersätze weiter unterteilt in Teilmengen, die wie im obigen Beispiel 1 in einem Labor- Schneckenknetwerk in unterschiedlichen Umfängen einer mecha nischen Bearbeitung unterworfen wurden. Nach jeder Behandlung wurde die Teilmenge des formbaren Materials bei 60°C auf einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% getrocknet, und dann die Gießkonzentration sowie die Gießrate des Kaolintons wie oben angegeben in den Teilportionen bestimmt. Die Ergebnisse sind unten in Tabelle 3 gezeigt. A kaolin clay from Cornish was used, which was a part chengrößen distribution possessed, in the 22 wt .-% of the particles one Ball equivalent diameter of more than 10 μm and 35% by weight the particles have a ball equivalent diameter of less than 2 μm. This kaolin clay was mixed with water and a suspension prepared which is 27.5% by weight dry Kaolin clay and a pH of 3.8. The suspension was portioned and parts with the same polyethylene polyamine treated as in Example 1. The amounts of polyethylene polyamine were 0.03, 0.06 and 0.1 wt%, by weight of dry kaolin. Each portion was then through Press filters dewatered, and the filter sets further subdivided in sub-quantities which, as in Example 1 above, are used in a laboratory Snail kneading in different heights of a mecha subjected to niche processing. After every treatment was the subset of the moldable material at 60 ° C to a Water content of less than 1 wt .-% dried, and then the casting concentration as well as the casting rate of the kaolin clay determined above in the partial portions. The results are shown in Table 3 below.

Tabelle 3 Table 3

Die Forderungen waren, daß die Gießkonzentration mindestens 3,5 Prozentpunkte größer sein sollte als von unbehandeltem Kaolin und zwar bei einer Gießrate von mindestens 1 mm² pro Minute. Diese Forderungen wurden von Teilportionen erfüllt (siehe Tabelle), die mit 0,03 bis 0,1 Gew.-% Polyethylenamin behandelt worden waren und die eine mechanische Bearbeitung erlitten hatten, bei der in der formbaren Masse 72 kJ Energie pro Kilogramm trockener Kaolin dissipiert wurde.The demands were that the casting concentration at least 3.5 percentage points larger than untreated Kaolin at a casting rate of at least 1 mm² per Minute. These claims were met by partial portions (see table) containing from 0.03 to 0.1% by weight of polyethyleneamine had been treated and the a mechanical processing 72 kJ of energy in the mouldable mass per kilogram of dry kaolin was dissipated.

Claims

A process for producing a cast ceramic composition comprising the steps of:

a) treating a mixture of kaolin clay and water at a pH of 2.8 to 7.5 with a smaller amount by weight of a water-soluble organic compound containing a number of basic groups and having an average molecular weight of not more than 1000;
b) partially dewatering the treated mixture of kaolin clay and water, if necessary, to obtain a moldable mass having a solids content of 50 to 78% by weight;
c) subjecting the resulting mass in the moldable state to mechanical working; and
d) molding the treated and mechanically processed kaolin clay into a cast ceramic composition.

2. The method of claim 1, wherein in step (a) of Kaolinton has a particle size distribution in the 25th to 85% by weight of the particles, a ball equivalent through have a diameter of less than 2 microns.

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the mixture kaolin clay and water is a fluid suspension, containing 5 to 30 wt .-% dry kaolin clay, and wherein the organic compound is mixed with a suspension which is then up to a solids content of 50 to 78% by weight is partially dehydrated.

4. The method according to claim 1 or 2, wherein the organic Compound to form a mouldable kaolin clay mixture and water having a solids content of 50 to 78% by weight. is added.

5. Method according to one or more preceding An say, the moldable mass - if necessary after partial dewatering - a solids content of 72 to 77 wt .-% has.

A process according to any preceding claim, wherein the water-soluble organic compound is selected from the group consisting of polyethyleneimine, hexamethylenetetramine, 1: 12-dodecanediamine, ethylenediamine and polyethylene polyamines of the general formula: H₂N (C₂H₄NH) _n H in which n is from 2 to 10 is.

A method according to any preceding claim, wherein in step (b) the mechanical processing of the moldable Mass with a worm kneader, a Z knife Mixer, a pugmill or similar Vor direction for the processing of mouldable materials he follows.

A method according to any preceding claim, wherein the energy that is dissipated in the malleable mass, between 5 and 250 kJ per kilogram of dry kaolin is.

A method according to any preceding claim, wherein the amount of organic compound that is used and the amount of energy in the malleable mass is dissipated, be chosen such that the casting Concentration of treated kaolin clay at least 3.5 Percentage points higher than untreated kaolin clay.

A process according to any preceding claim, wherein the amount of organic compound and the amount of energy dissipated in the moldable mass are selected so that the casting rate becomes at least 1.0 mm 2 .min ^-1 .

A method according to any preceding claim, wherein the ceramic casting composition has the formulation: treated kaolin clay 15-60% by weight Ball Clay 0-35% by weight quartz 20-30% by weight flux material 15-20% by weight;

where all numbers refer to the overall composition.

12. The method of claim 11, wherein the flux material field late or Nephelinsyenite.

13. A method of making a cast article comprising the steps of:

a) giving a composition prepared by a process of claims 1 to 12, in a mold;
b) allowing the casting to develop;
c) removing the remaining composition from the mold and allowing the casting to dry; and
d) removing the dry cast from the mold.

14. Use of a kaolin clay as a constituent of a clay composition, the kaolin clay being obtained by the steps of:

a) treating a mixture of kaolin clay and water at a pH of 2.8 to 7.5 with a lesser amount of a water-soluble organic compound containing a number of basic groups and having an average molecular weight of not more than 1000;
b) partially dewatering the treated mixture of kaolin clay and water, if necessary, into a moldable mass having a solids content of 50 to 78% by weight; and
c) subjecting the resulting mass in the moldable state to mechanical working.