DE1966350A1

DE1966350A1 - Verwendung von synthetischen Calciumhydrosilikaten in keramischen Massen und Glasuren

Info

Publication number: DE1966350A1
Application number: DE19691966350
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Reimbold und Strick GmbH and Co
Current assignee: Reimbold und Strick GmbH and Co
Priority date: 1969-03-12
Filing date: 1969-03-12
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE1966350B2; DE1966350C3

Description

Verwendung von synthetischen Calßiumhydrosilikaten in keramischen Massen und Glasuren (2.Ausscheidung aus P 19 12 354.-41) Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von synthetischen Calciumhydrosilikaten zur Herstellung von keramischen Massen und Glasuren.
Die Verwendung des natürlichen Calciumsilikats Wollastonit in keramischen Massen ist bekannt. Sie führt zu einer günstigen Mineralbildung, Verringerung der Porosität, bessere Temperaturwechselbeständigkeit, besseren dielektrischen Eigenschaften, Verminderung der Trockenschwindung, Erniedrigung der Garbrandtemperatur, höherem Wämneausdehnungskoeffizienten (Haarrißsicherheit von Glasuren) und zu einer günstigen Beeinflussung der Feuchtigkeitsdehnung. Im Glasurversatz wird durch natürlichen Wollastonit die Blasenbildung durch Kohlendioxid vermieden.
Die Verwendung von synthetischen Calciumhydrxsilikaten, dem Zwischenprodukt zur Herstellung von synthetischem Calciumsilikat der chemischen Formel CaSiO und dem 3 Röntgenspektrum von natürlichem Wollastonit, war bisher jedoch nicht bekannt.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von synthetischen, kristallinen, nahezu quarzfreien Calciumhydrosilikaten eines Molverhältnisses von SiO2:CaO = 0,7 bis 1,3> vorzugsweise etwa 1, insbesondere von synthetischem Tobermorit und synthetischem Xonotlit, zur Herstellung von keramischen Massen und Glasuren.
Das Verfahren zur Herstellung nahezu quarzfreier Calciumhydrosilikate besteht aus der hydrothermalen Behandlung einer wässrigen Suspension von Calciumoxidhydrat und einer SiO2-Quelle im Molverhältnis SiO2:CaO = o,7 bis 1,3 und einem Feststoffgehalt von 30 bis 50 Gew.-%. In etwa 4 bis 10 Stunden bilden sich nahezu quarzfreie Calciumhydrosilikate eines Molverhältnisses SiO2:CaO o,7 bis 1,3, insbesondere etwa 1.
In Abhängigkeit von dem Molverhältnis CaO:SiO2 (C:S) der Ausgangswischungen und den Bildungsbedingungen treten im System Ca(OH)2-SiO2-H20 (CSH) 11 verschiedene Calciumhydrosilikate (CSH-Phasen) auf. Erfindungsgemäß werden die hydrothermalen Bildungsbedingungen so gewählt, daß nahezu quarzfreie Calciumhydrosilikate entstehen. Das ist insbesondere bei synthetischem Tobermorit Ca1O ESi120 (OH)6 und synthetischem Xonotlit Ca6 gSi60173(0H)2 der Fall. Diese beiden CSH-Phasen lassen sich auch aus wässrigen Suspensionen von handelsüblichem Kalkhydrat und einer SiO2-Quelle im Molverhältnis SiO2:CaO = c,7 - 1,3, vorzugsweise etwa 1, unter hydrothermalen Bedingungen herstellen. Das als einer der Rohstoffe dienende Calciumoxidhydrat wird zweckmäßig in Form von handelsüblichem Weißkalkhydrat (mit etwa 73 % CaO) eingesetzt. Auch Calciumoxid kann verwendet werden, das in der wässrigen Mischung in Kalkhydrat übergeht. Als SiO2-Quelle kommen in erster Linie Kieselsäure (H2SiO4), kondensierte Kieselsäuren (SiO2.XH20) oder die verschiedenen Modifikationen von Siliciumdioxid in feingemahlenem Zustand infrage.
Sehr gute Ergebnisse werden mit reinem Quarzmehl (etwa 98 % SiO2) erzielt. Das Calciumoxidhydrat und die SiO2-Quelle werden in einem Molverhältnis von SiO2:CaO = 0,7 bis 1,3 vorzugsweise etwa 1, und einem Feststoffgehalt der wässrigen Suspension von 30 bis 50 % der hydrothermalen Behandlung bei Temperaturen von 100 bis 5000C, insbesondere 150 bis 3740C, erforderlichenfalls in einem Autoklaven, unterworfen. Bis zur Auskristallisation der gewünschten CSH-Phasen mit einem Molverhältnis von SiO2:CaO - 0,7 bis 1,3, insbesondere von synthetischem Tobermorit und synthetischem Xonotlit, werden in der Regel 4 bis 10 Stunden benötigt. Durch Zusatz von sogenannten Mineralisatoren, d.h. löslichen Alkali- und Erdalkalisalzen, insbesondere den Sulfaten, Silikaten, Chloriden und Fluoriden, wie z.B. Natriumchlorid, Calciumchlorid, Natriumfluorid, in einer Menge von 2 bis 1o %, bezogen auf den Feststoffgehalt der hydrothermal zu behandelnden Ausgangsgemische, wird die Bildung reiner Phasen begünstigt. In einem Autoklavprozess werden die Bildungsbedingungen hinsichtlich Drucktemperatur und Zeit innerhalb der angegebenen Grenzen zweckmäßig so aufeinander abgestimmt, daß synthetischer Xonotlit und/oder synthetischer Tobermorit entstehen. In den erfindungsgemäß hergestellten Hydrothermalprodukten konnte röntgenographisch kein Ca(OH)2 mehr nachgewiesen werden, außerdem sind sie nahezu quarzfrei.
Man erhält hochwertige keramische Formkörper, wenn man erfindungsgemäß die synthetischen Calciumhydrosilikate mit einem Molverhältnis SiO2:CaO = o,7 bis 1,3, insbesondere den synthetischen Tobermorit oder Xonotlit mit oder ohne Zusatz von Bindeton und anderen Sinterhilfen entsprechend den keramischen Arbeitsmethoden verarbeitet, wobei sich das wasserfreie synthetische Calciumsilikat während des Brennprozesses bildet. Zur Erzielung einer größeren Rohdichte können die genannten Hydrosilikate dem Schamottisierungsprozess vergleichbar, zunächst in einem Glühprozess bei 1150 bis 1250°C gesintert, anschließend wieder zerkleinert und dann in üblicher Weise zu keramischen Massen verarbeitet werden.
Beispiel 6,6 kg handelsübliches Weißkalkhydrat mit etwa 96 Gew.-% CaO, berechnet auf glühverlustfreie Substanz und 5,28 kg 2 Quarzmehl einer BET-Oberfläche von etwa 4 m2/g mit einem Gehalt von 98 Gew.-% SiO2 sowie o,24 kg Natriumfluorid werden unter Zugabe von 17,86 kg Wasser in einer Keramikkugelmühle etwa lo Minuten gründlich gemischt. Die Schlempe wird in Edelstahlformen gefüllt und in einem Autoklaven bei 17 at Sattdampf, entsprechend 2040C, in drei Stunden hydrothermal behandelt.
Nach der autoklaven Behandlung wird die poröse, mürbe Masse, die aus der Calciumsilikathydrat-phase CSH I besteht, bei 150 0C getrocknet und auf die gewünschte Korngröße zerkleinert. Dieses Produkt hat eine spezifische BET-Oberfläche von etwa 9o m2/g.

Claims

Patent tentanspruch

Verwendung von synthetischen, kristallinen, nahezu quarzfreien Calciumhydrosilikaten eines Molverhältnisses von SiO2:CaO = 0,7 bis 1,3, vorzugsweise etwa 1, insbesondere von synthetischem Tobermorit und synthetischem Xonotlit, zur Herstellung von keramischen Massen und Glasuren.