DE2011368A1

DE2011368A1 - Verfahren zum Herstellen einer weißen Porzellanmas se

Info

Publication number: DE2011368A1
Application number: DE19702011368
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Nagoya City; Shibata Tsutomu Hashima-gun Gifu Nakashima (Japan). C04b 31-30
Original assignee: Nippon Toki Co., Ltd. (Noritake Co., Ltd.), Nagoya City (Japan)
Priority date: 1969-03-10
Filing date: 1970-03-10
Publication date: 1970-09-24
Also published as: GB1310574A; CA942326A

Description

Dipl -Ing. Herrn Lesser,	Toki	Pate'.Urnwuit	D — 8 Mönchen 81	Cofimustrafja 81	■ Telefon: (0811) 48 38 20
Nippon	2home,	Co., Ltd	.(Noritake Co	.,Ltd.)	L 9O38
I 1, 1- <	City,	Noritake-Shi'nmachi,	Nishi-ku,	Gg/sch
Nagoya		Japan

Verfahren zum Herstellen einer weißen Porzellanmasse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer weißen Porzellanmasse, sie betrifft gleichermaßen aus einer solchen Masse hergestellte Körper.

Wenngleich derzeit der Trent vorherrscht, farbige Porzellanwaren auf den Markt zu bringen, ist doch davon auszugehen, daß insbesondere unter sanitären Gesichtspunkten weiße und fleckenfreie Porzellanwaren vorzuziehen sind. Für diese sind zweifelsohne die Bedingungen eines extrem hohen Weißheitsgrades, einer hohen Durchsichtigkeit und einer hohen mechanischen Festigkeit i der Porzellanmasse anzustreben. Nach dem Grad dieser Eigenschaften bestimmt sich die Qualität der Porzellanware. Insbesondere hinsichtlich der mechanischen Festigkeit ist nun für die auf dem Markt befindlichen Porzellanwaren davon auszugehen, daß diese die an sie gestellten Ansprüche nicht voll zu befriedigen vermögen, in welchem Zusammenhang folgende Gesichtspunkte durchgreifen. So ist es beispielsweise für Cordlerit-Porzellan schwierig, den Basiskörper mit Glas zu beschichten, was in eirer geringen Durchsichtigkeit wie auch in einer geringen mechanischen Festigkeit resultiert. Andererseits sind diese Bedingungen

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Dp! Ing. Heinz Lesser. Ρ*:·* ί in .jit D —8 Miincrun 81, Cosimastrafce 81 · Telefon: (0811) 48 3820

durch die sich auf dem Markt verstärkt durchsetzenden Glaskeramiken erfüllt, für die Jedoch der Hinweis Gültigkeit besitzt, daß sie in ihrem Herstellungsverfahren sich wesentlich von demjenigen für Porzellanwaren unterscheiden. Dies resultiert daraus, daß die Rohmaterialien zunächst in Glas umgewandelt werden und es nach der Formung bei einer daran anschlie ßenden Wärmebehandlung zu einer Ablagerung von Kristallen kommt, deren Erscheinen bei den herkömmlichen Porzellanmassen nicht feststellbar ist.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von weißen Porzellanmassen zu schaffen, die sich auszeichnen durch einen extrem hohen Weißheitsgrad, eine hohe Durchsichtigkeit und eine hohe mechanische Festigkeit, für welche Eigenschaften Werte angesetzt werden können, die höher liegen als Vergleichswerte für herkömmliche Porzellanmassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung nach ihrem einen Hauptmerkmal vor, einer plastischen Tonmasse große Mengen! an Talg zuzusetzen und weiterhin einen eine Mineralisation begünstigenden Beschleuniger, so daß es dann bei der Brennung j dieser Masse bei hohen Temperaturen zu einer Abscheidung großer; Mengen an feinen Kristallen kommt. Nach einem weiteren Haupt- ;. merkmal schlägt die Erfindung zur Lösung der vorgenannten Auf- j gäbe vor, einem pulverförmigen Erd-Alkali-Metall oder einem Pulvergemisch aus mehreren verschiedenartigen Erdalkalimetallen eine Kieselerde,wie Quarz, Cristobalit, Feuerstein od.dgl., zuzusetzen, dieses Gemisch dann bei hohen Temperaturen zu bren-* nen und das resultierende Produkt dann wiederum pulverförmig zu zerkleinern, das so erhaltene Pulvergemisch wird dann einer plastischen Tonmasse beigemischt, wobei feststellbar ist, daß es «iuch hier wiederum bei einem Brennen bei hohen Temperaturen

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Dipl-lng. Ηϋΐπζ Umr, Patentanwalt D — 8 Mönchen 81, Cnjimosttafce 81 · Telefon: (0811) 48 38 20

zu der Abscheidung einer großen Menge an feinen Kr stallen kommt» Zum Beschleunigen der vorerwähnten Mineralisation und zum Beschleunigen einer Sinterung zum Zwecke einer Steigerung der Durchsichtigkeit können den vorerwähnten Gemischen auch Stoffe, wie Zinkoxyd od»dgl. vorzugsweise beigemengt werden. Hinsichtlich der der plastischen Tonmasse beigefügten Pulvergemische soll die Maßgabe gelten, daß diese einen Anteil von mehr als 80# ausmachen und daß ihre Korngröße weniger als lOom beträgt. Die mit dem Pulvergemisch versetzte Tonmasse wird dann zu Formkörpern geformt und anschließend getrocknet, auf dieses Biskuit-Brennen folgt dann ein Brennen bei sehr hohen Temperaturen (1240-135O⁰C), nachdem die Formkörper zuvor mit einer feuerfesten Glasur überzogen wurden. Durch das Brennen kommt es zur Bildung von feinen Kristallinphasen von Cordierit, Protöenstatlt und Kllnöenstatit in großen Mengen.

Für das vorstehend in Kürze beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen weißer Porzellanmassen und daraus herzustellender Porzellankörper wird im einzelnen beispielsweise wie folgt vorgegangen. Es wird zunächst eine Kieselerde einem Gemisch beigesetzt, das einzeln oder zu mehreren Erdalkalimetalle, wie Magnesit, dolomit, Magnesiutnhydroxyd, Magnesiumoxyd, Forsterit usw., enthält. Diesem Gemisch kann gegebenenfalls eine geeignete Menge eines Mineralisators beigesetzt werden, alle Gemischanteile werden intensiv miteinander vermischt. Anschließend wird dann eine pulverförmige Zerkleinerung vorgenommen und ein Brennen bei hohen Temperaturen, wodurch Silikate, wie Protöenstatit, Clinöenstatlt und Forsterit, erhalten werden, die anschließend zu einem feinen Pulver zerkleinert werden. Auch hinsichtlich der Verwendung von natürlichem oder synthetischen TtIg gilt die Maßgabe einer Zerkleinerung zu einem feinen Pulver. Diese pulverförmige Substanz wird dann einer plastischen Tonmasse als Hauptbestandteil zugesetzt, wobei

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diese plastische Tonmasse beispielsweise von Typ "Oairome nendo" sein kann, die in Japan am häufigsten vorkommt. Bei der Tonmasse kann es sich aber auch beispielsweise um Kaolin, Serizit, "Kibuski nendo" (plastischer Ton von bestimmte« Typ), ein plastischer Ton od.dgl. sein, welcher eine Kieselerde, ein Flussmittel oder andere Zusatzmittel zugesetzt werden.

Die wie vorstehend beschrieben vorbereitete Porzellanmasse kann wie die üblichen Porzellanmassen zu einem Formkörper geformt werden, also beispielsweise unter Verwendung einer Töpferscheibe oder einer Qußform, welcher Fromkörper dann bei Temperaturen zwischen l?40 und 1350⁰C gebrannt wird. Nach sehem Brennen besitzt ein solcher Formkörper eine Röntgenstrahl-Diffraktion gemäß nachfolgender Tabelle 1, aus welcher erkennbar ist, daß der Körper eine große Menge an feinen, kristallinen Phasen von Protöenstatit, Klinöenstatlt und Cordierit, wie auch Forsterit besitzt.

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Dipt. Ing. Heinz Lesser, Poti· !hm-..:;it D — 8 MOndien 81, Cosimoitra&e 81 · Telefon: ((BIl) 48 38

Tabelle 1

i Phasenabstand	I /I o	Cordlerit	Kristall
j ■ . , d (°Α) i	70	Protöenstatit	A
' 8,59	W	schwach	E
6,37	14		A .
4.90	7	A
"4,70	5	E
4,40	25	A
- 4,10	24	A
3,39	16	E
5,24	100	E
3,19	32	A
. 3,14	■^7	A
S 3,04	37	E
2,91	W	W
2,80'	.18	E
2,7^	10	A
2,64	23	E
2,557	8	E.
2,468	5	A
2,444	Tr	A
; 2,338	13	E
2,304	7	A
2,238 ι
Bemerkung: A =	oder Clinöenstatit
E -
W as

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In der nachfolgenden Tabelle 2 sind nun Mengenangaben für die verschiedenen Gemischanteile aufgeführt, die dazu beitragen, der Porzellanmasse bzw. einem Porzellankörper einen hohen Weißheitsgrad, eine hohe Durchsichtigkeit und eine hohe mechanische Festigkeit zu geben.

Tabelle 2

SiO_? 50 - 70

^A1?S 5 - *>

Mg 0 15-30 KpO oder Na 0
oder deren Verbindungen 1 - ■*> ZnO ? - 7

Il Il

Unter Berücksichtigung der Mengenangaben gemäß vorstehender Tabelle 2 wird aus der resultierenden, plastischen Masse ein Formkörper wie herkömmlich geformt. Hinsichtlich der der plastischen Masse beigesetzten Pulvergemische sollte beachtet werden, daß diese eine so groß wie mögliche Feinkörnigkeit besitzen, vorzugsweise sollte die Korngröße in mehr als 80 Anteilsprozenten weniger als lOiLm betragen. Typische Mengenangaben für die der plastischen Masse zugemengten Pulvergemische sind in der nachfolgenden Tabelle ~*> aufgeführt.

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Dipl.-Irtg. Heinz Lasser, Pctenlar.vo't			'- 7 - ·	Gairome nendo	15	6	18 "	■ Telefon: (0811) 48 38 20
		Tabelle^	• Kaolin	12	5	ι. ₆ t.
	Beispiel I Beispiel 11	Feldspat	-	der	2
Murakami nendo	ti 9 "	Beispiel III
Tonerde	ti	-% 67 Gew.-^
Zinkoxyd	ti -, It	10 "
Die Feuerfestigkeit	plastischen Masse	7 "
zwischen den Werten	3 "
10 "

•3 "
liegt im Bereich
9 und 15 des Segerpegels. Der aus ihr

geformte Formkörper wird nach seinem Trocknen einem Biskuitbrennen bei Temperaturen zwischen 900 und 1000⁰C ausgesetzt, er wird dann mit einer feuerfesten Glasur überzogen, die sich zusammensetzt aus etwa 65-75 Gew.-^ SiO₀, 10-20 Gew.-^ AIpO,, 4 - 8 Gew.-# CaO oder MgO oder deren Verbindungen und 5-8 Gew.-% KgO oder Na₂O oder deren Verbindungen. Abschließend wird bei Temperaturen zwischen 1240 und 135O⁰C gebrannt. Der· Formkörper besitzt nach seinem finalen Brennen eine sehr feine, harte und glatte Oberfläche mit einem hohen Weißheitsgrad, einer großen Menge an feinen kristallinen Phasen, welche die Durohsichtigkeit in hohem Maße begünstigen, und einer großen mechanischen Festigkeit. Mittels einer Röntgenstrahl-Diffraktion kann festgestellt werden, daß der finale Formkörper eine KuSerst große Menge an kristallinen Phasen enthält, wobei eine Steigerung der finalen Brenntemperatur auf einen höheren ^wert begünstigend zur Folge hat, daß auch Enstatit und Cordierit aus der Zwiechenphase abgeschieden werden, die bei einem Sintervorgang entsteht, oder von der Olasphase, so daß davon

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D —8 Muntiien 81, Cosimastrafce 81 · Telefon: (0811) 48 38 20

ausgegangen werden kann, daß die kristallinen Phasen in einer Gesamtmenge von mehr als 60# vorliegen.

In der nachfolgenden Tabelle 4 sind nun die Ergebnisse von Vergleichsversuchen festgehalten, und zwar hinsichtlich der mechanischen Festigkeit, dem Weißheitsgrad, der Durchsichtigkeit usw. im Vergleich mit einem gewöhnlichen Feldspat-Porzellan.

	Beispiel I	Tabelle 4	Beispiel III	Vergleichs belspiel (Feldspat- porzallen)
	1400-1700	Beispiel II	1500-1800	500-800
Biegefestigke.it (ohne Glasur) Kg/cm²	4,5-4,7 X 10"⁶	1700-2000	6,0-7,0 X ΙΟ"⁶	4,5-5,5 X ΙΟ"⁶
linearer ther mischer Aus- dehnungskoeffi- zient bis 800⁰C	90 - 91 -1 1,5	5,5-^,0 X ΙΟ"⁶	91 - 9"5 -? ^ ? - 3	80 - 85 -3-5 1 - ?
Farbe L a b	0,15	oi - 9 "5 -? ?	0,35	0,05-0,08
Durchsichtig keit % bei 4,5mm Stärke	■ 2,4	o,?5	?.,6	2,3
Dichte	1,8-?,0	?,5	?,0	0,8
Spannfestigkeit (Kg-cm)	3,0-4,0	?,0-?,3	4,0	1,5
StoSfestig- keit (Kg-cm)	2?0	4,0-5,0	?10	200
Wärmewider standsfähig keit ⁰C	keine	??0	keine	keine
Wasserabsorb- tion	viel Cor- dierit u. Enstatit	keine	viel En - statlt u. Cordierit	wenig Mullit
Mineralmenge in der Basis	viel Cor- dierit u. Enstatit

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Dipl. Ing. Heinz Lesser, Patentanwalt D —8 Μύπώβίι 81, Cosimaslrofce 81 . Telefon: (0811) 48 38 20

Aus der vorstehenden Tabelle ist erkennbar, daß das erfindungsgemäß hergestellte Porzellan gegenüber dem herkömmlichen Feldspat-Porzellan insgesamt wesentlich verbesserte Eigenschaften besitzt, so insbesondere auch in seiner mechanischen Festigkeit, in seinem Weißheitsgrad, in seiner Durchsichtigkeit usw.

Die obigen Feststellungen hinsichtlich der mengenmäßigen Zusammensetzung der zur Verwendung kommenden Pulvergemische im Vergleich zu den zur Verwendung kommenden plastischen Massen sollten nur als beispielsweise Angaben gewertet werden, es . sind im Rahmen der Erfindung weitere Mischungsverhältnisse ohne weiteres denkbar. Das zur Verwendung vorgeschlagene Zinkoxyd dient'der Begünstigung des Sintervorganges, der Beschleunigung in der Abscheidung von Kristallen und der Verbesserung der Durchsichtigkeit, außerdem können dem Zinkoxyd noch Stoffe, wie Lithiumflorid, Bariumkarbonat, Zirkoniumoxyd od.dgl., zugesetzt oder anstelle von diesem verwendet werden. Gleiche Ergebnisse, wie vorbeschrieben, sind erzielbar bei der Zufügung einer Kieselerde zu einem Gemisch aus einem oder aus mehreren, verschiedenartigen Erdalkali-Metallen, wobei diesem Gemisch auch noch ein Mineralisationsbeschleuniger zugesetzt wird, und es vor seiner Zusetzung zu der plastischen Masse zu Pulverform zerkleinert wird.. Das aus dem finalen Brennen resultierende Porzellan enthält dann gleichfalls Cordierit und weiterhin Protöenstatit, Cllnöenstatit und Förster!t.

Als Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind anzuführen, daß es mit relativ kostensparenden Rohmaterialien auskommt und daß es eine Verarbeitung der Porzellanmlisfv-Äelche mit der herkömmlichen Verarbeitung gleich ist. Die resultierenden Porzellanprodukte sind aber in ihren Eigenschaften wesentlich verbessert, so gilt für sie insbesondere der Hinweis, daß sie eine etwa um das dreifache gesteigerte Festigkeit besitzen und"daß sie weiterhin wesentlich verbesserte Eigenschaften in der Durch slohtlgkeit und in dem Wclflheitsgrad besitzen.

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Claims

2.

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen einer weißen Porzellanmasse, die zu einem Körper geformt und abschließend gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Gemisch aus Kieselerde und einem oder mehreren Erdalkalfc· Metallen gebildet wird, welchem gegebenenftlls eine geeignete Menge eines Mineralisators beigesetzt wird, daß dieses Gemisch dann zu Pulverform zerkleinert und als Hauptanteil einer plastischen Tonmasse beigemischt wird, wobei die Teilchengröße zu mehr als &O% weniger als 1Ou, m beträgt, daß dann aus der so vorbereiteten plastischen Masse ein Formkörper geformt wird, der dann getrocknet und einem Biskuitbrennen unterworfen und schließlich bei Temperaturen zwischen 1240 und lj">50°C nach vorhergehendem überziehen mit einer feuerfesten Glasur gebrannt wird.

Verfahren zum Herstellen einer weißen Porzellanmasse, die zu einem Formkörper geformt und absdließend gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus anteilsmäßig 45-75 % ausmachendem natürlichem Talg oder synthetischem Talg und Ton oder Kaolin ein ^uemisch gebildet wird, welches durch Hinzufügung einer geeigneten Menge eines Mineralisators und gegebenenfalls einer geringen Menge von Feldspat dann geknetet wird, wobei die den Hauptanteil der Knetmasse ausmachende Beimengung in Pulverform vorliegt, und zwar mit einer Teilchengröße, die zu mehr als 80# weniger als 10um beträgt, daß der Formkörper dann nach einem Trocknen einem Biskuitbrennen unterworfen und schließlich nach einem vorhergehenden überziehen mit einer feuerfesten Glasur bei Temperaturen zwischen 1240 und 135O°C gebrannt wird.

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Dpi l.-iq Heim Lesser, Pat-1'n-t..c-t D—8 Medien 81, Cosm.osttafce 81 · Telefon: (0811 ί 48 38 20

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g « -

! kennzeichnet, daß der plastische?, Masse Zink-

' oxyd, Lithiumflorid, Bariumkarbonat, Kalziumkarbonat, Z^r-

koniumoxyd und dgl. Stoffe, einzeln oder zu mehreren, als

₍ ein Beschleuniger für den Sintervorgang und die Mineralisa- ·! tion zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzei chnet , daß die feuerfeste Glasur etwa 65-75 Gew.-% SiO_?, 10-PO Gew_r^ Al^O , 4-8 Gew.-^ CaO und/oder MgO und 4-8 Gew.-# K_o0 und/oder Na₀O enthält.

■ c ei

5. Nach einem Verfahren der Ansprüche 1,3 und 4 hergestellte j Porzellanware, die in großen Mengen feine kristalline Phasen! synthetischer Silikate, wie Cordierit, Protöenstatit, Klinöenstatit und/oder Porsterit enthält* '

Porzellanware nach ^Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Porzellanmasse hervorgegangen ist, die ein oder mehrere, verschiedenartige Erdalkali-Metalle als Hauptanteil enthält.

Nach einem Verfahren der Ansprüche 2,3 und 4 hergestellte Porzellanware, die eine große Menge feiner Kristalle enthält die hervorgegangen sind aus einer Zwischenphase oder Glaephase bei der Sinterung einer plastischen Masse, die als kauptanteil natürliches oder synthetisches Talg enthält.

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