DE2140982A1

DE2140982A1 - Porcelain composn - contg kaolin and alpha-alumina

Info

Publication number: DE2140982A1
Application number: DE2140982A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Chem Palatzky; Dieter Dipl Ing Pelikan; Werner Tuemmler
Original assignee: HERMSDORF KERAMIK VEB; Keramische Werke Hermsdorf VEB
Current assignee: HERMSDORF KERAMIK VEB; Keramische Werke Hermsdorf VEB
Priority date: 1966-09-17
Filing date: 1971-08-16
Publication date: 1973-02-22
Also published as: DD88054A3

Abstract

Kaolin and alpha-Al2O3 pre-calcined at 1100-1300 degrees C are added to a composn. of feldspar, kaolin and clay contg. =2 mu grain size components, or alternatively a frit formed from kaolin, feldspar and alpha-Al2O3 at 1100-1300 degrees C is added to a composn. of kaolin and alpha-Al2O3 contg. =2 mu grain size components, for prodn. of compsns. suitable for strong porcelains, e.g. with flexural strengths of 1900-2100 kp/sq.cm.

Description

Porzellanmasse und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine Porzellanmasse, die zur Darstellung eines Porzellanes mit hoher mechanischer Bestigkeit geeignet ist, sowie das Verfahren zu ihrer Herstellung.Porcelain mass and method of making it The invention relates to a porcelain mass, which is used to represent a porcelain with high mechanical Resistance is appropriate, as well as the method of their manufacture.

Mechanisch hochfeste Porzellane und Verfahren zu ihrer Herstellung sind bekannt. Diese Porzellanmassen weisen neben den bekannten Ausgangsstoffen Ton, Feldspat und Quarz einen hohen Anteil an kristalliner Phase auf und sind durch eine bestimmte DurchBchnittskorngröße der Roh stoffe gekennzeichnet.Mechanically high-strength porcelains and processes for their manufacture are known. In addition to the well-known raw materials, these porcelain bodies contain clay, Feldspar and quartz have a high proportion of crystalline phase and are characterized by a specific average grain size of the raw materials.

Es ist bekannt, α -Tonerde und vorgebrannte Kaoline in den Versatz einer Porsellabasse einzuführen Der hohe Anteil an unplastischen Stoffen erschwert die Verarbeitung der Porzellanmasse Der Einsatz von organischen Plastifikatoren fttlirt bei den Massen oft zur Ibustenbildung und wirkt sich nachteilig auf die erreichba:ben mechanischen Festigkeitswerte des Scherbens aus0 Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist es bekannt, als natürlichen plastifizierenden und mineralisierenden Stoff den bei der Feldspatflotation von Pegmatitsanden gewonnenen Peinschlamm der Masse zuzusetzen.It is known to have α-alumina and prebaked kaolins in the backfill Introducing a Porsella cup The high proportion of non-plastic materials makes it difficult the processing of the porcelain mass The use of organic plasticizers In the masses it often leads to the formation of an ubby and has a detrimental effect on the body achievable: use mechanical strength values of the body to eliminate this Disadvantages it is known to be natural plasticizing and mineralizing Substance of the pein sludge obtained from feldspar flotation of pegmatite sands Add mass.

Aus fertigungs- und anwendungstechnischen Gründen kann es wünschenswert sein, auf den Zusatz solcher Mineralisatoren zu verzichten. Es ist auch bekannt, den Porzellanmassen zur Erzielung hoher mechanischer Festigkeit Fritten zuzusetzen, um auf diese Weise den Anteil an kristalliner Phase in der Masse zu erhöhen. Nach einem bekannten Verfahren wird eine Fritte aus Feldspat und Tonerde der Porzellanmasse zugesetzt. Die Sintertemperaturen solcher Massen sind hoch.It can be desirable for manufacturing and application reasons be to refrain from adding such mineralizers. It is also known add frits to the porcelain masses to achieve high mechanical strength, in order to increase the proportion of crystalline phase in the mass in this way. To A known method is a frit made of feldspar and clay from the porcelain mass added. The sintering temperatures of such masses are high.

Außerdem zeigen diese Massen nicht die optimale Härte und Festigkeit. Bekannt ist auch, den Feldspat-Quarz-Anteil der Porzellanmasse durch eine Kaolin-Feldspatfritte zu ersetzen. Der Frittenzusatz bringt zwar einen bereits homogenisierten Rohstoffanteil in den Masseversatz, ohne den Glasanteil zu verringern, der sich im allgemeinen nachteilig auf die Festigkeitswerte auswirkt. Zur Überwindung des Nachteils ist es bekannt, eine Kaolin-Peldspat-Tonerde-Fritte dem Kaolin zAzusetzen. Für bestimmte Erzeugnisse sind die erreichten Festigkeitswerte jedoch ungenügend. Bekannt sind auch Verfahren zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit von Porzellanen, die den Einfluß der Korngröße der Ausgangsstoffe ausnutzen. Nach einem bekannten Verfahren wird Quarz in einer Kornklassendosierung von 15 bis 30 /um der Porzellanmasse zugesetzt. Die zusätzliche Kornklassendosierung ist unter großtechnischen Bedingungen recht aufwendig. In einem anderen bekannten Verfahren, das ohne zusätzliche Kornklassendosierung arbeitet, wird eine feldspatarme quarzreiche Porzellanmasse, deren Rohstoffe auf eine Korngröße von - 4 /um gemahlen wurden, verwendet. Die feldspatarmen, quarzreichen, feiner gemahlenen Porzellane zeigen als Ausdruck der hohen mechanischen Festigkeit bei abnehmendem Feldspatgehalt und Korngröße eine zunehmende Homogenität in der Struktur des Scherbens. Der Anteil an hochfester kristalliner Phase wird dabei infolge des niedrigen Feldspatgehaltes und der hohen Mahlfeinheit der Massebestandteile in feinster Verteilung im Scherben erhalten, was sich erhöhend auf die mechanische Festigkeit auswirkt. Auch hier zeigen die erzielten mechanischen Festigkeitswerte oft nicht die erforderliche Höhe. Der -Zusatz von Korund zu solchen Massen bringt eine Verbesserung der Festigkeitswerte. Der Fortschritt wird aber mit einer beachtlichen Steigerung der Sintertemperatur der Masse erkauft, was sich verteuernd auf den Fertigungsprozeß auswirkt.In addition, these masses do not show the optimal hardness and strength. It is also known to use a kaolin feldspar frit to make the porcelain mass feldspar quartz to substitute. The addition of fries brings an already homogenized one Raw material content in the mass offset without reducing the glass content, which is generally has a detrimental effect on the strength values. To overcome the Disadvantageously, it is known to add a kaolin-peldspar-clay frit to the kaolin. However, the strength values achieved are insufficient for certain products. Processes for increasing the mechanical strength of porcelains are also known, which utilize the influence of the grain size of the starting materials. According to a well-known The method is quartz in a grain class dosage of 15 to 30 μm of the porcelain mass added. The additional grain class dosing is under large-scale technical conditions quite expensive. In another known process that does not require additional grain class dosing works, a feldspar-poor, quartz-rich porcelain mass is made up of its raw materials a grain size of -4 / µm were milled, used. The feldsparmen, quartz-rich, finer ground porcelains show as an expression of the high mechanical strength with decreasing feldspar content and grain size an increasing homogeneity in the Structure of the shard. The proportion of high-strength crystalline phase is as a result the low feldspar content and the high fineness of grind of the mass components preserved in the finest distribution in the body, which increases on the mechanical Strength affects. Here, too, show the mechanical strength values achieved often not the required amount. The addition of corundum brings about such masses an improvement in strength values. The progress, however, will be considerable Increasing the sintering temperature of the mass is bought, which increases the cost of the manufacturing process affects.

Schließlich ist es bekannt, Massebestandteile, die einer Erhöhung der Festigkeit entgegenwirken, in ihrem Anteil möchlicht niedrig zu halten. Solch einen Massebestandteil stellt zum Beispiel Quarz dar, bei dem Spannungen im einzelnen Quarzkorn sich nachteilig auf die Festigkeit des Porzellans auswirken. Aber auch die Verwendung quarz armer Massen brachte keine zufriedenstellende Lösung, Mit zunehmendem Tonerdegehalt steigt die Festigkeit bei gleichzeitiger Zunahme der Schwindungsneigung. Erhöhte Textur-und Trockenspannungen in den Rohlingen sind die Folge.After all, it is known that mass constituents cause an increase counteract the strength, keeping their share as low as possible. Such a mass component is, for example, quartz, in which the voltages in detail Quartz grain is detrimental to strength effect of the porcelain. But even the use of low-quartz masses did not lead to a satisfactory solution, With increasing alumina content, the strength increases with a simultaneous increase in the Tendency to shrink. Increased texture and dry tension in the blanks are the Episode.

Zweck der Erfindung ist die Überwindung der Schwierigkeiten bei der Erreichung hoher mechanischer Festigkeitswerte von Porzellanen.The purpose of the invention is to overcome the difficulties in the Achieving high mechanical strength values for porcelains.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Porzellanmasse zu entwickeln, die unter Ausnutzung an sich bekannter Verfahrensschritte zur Steigerung der mechanischen Festigkeitewerte, wie Einhaltung bestimmter Korngrößen, erhöhter Anteil kristalliner Phase und geringer Quarzanteil den technischen Anforderungen bei gleichzeitigem Verzicht auf den Zusatz von Mineralisatoren genügt. Es sollen Festigkeitswerte von 1900 bis 2100 kp/cm2 erreicht werden.The invention is based on the object of developing a porcelain mass using process steps known per se to increase the mechanical Strength values, such as compliance with certain grain sizes, increased proportion of crystalline Phase and low quartz content meet the technical requirements at the same time It is sufficient to dispense with the addition of mineralizers. Strength values of 1900 to 2100 kp / cm2 can be achieved.

Erfindungsgemäß besteht die Porzellanmasse aus 20 bis 50 % Kaolin 20 bis 30 % Feldspat 5 bis 30 % calc. Kaolin 20 bis 30 % α-Tonerde Der aus Feldspat, Kaolin und Ton bestehenden Masse mit einem Korngrößenanteil - 2 µm werden Anteile von bei einer Temperatur zwischen 1100 und 1380 °C vorgebranntem Kaolin und α-Tonerde zugesetzt.According to the invention, the porcelain mass consists of 20 to 50% kaolin 20 to 30% feldspar 5 to 30% calc. Kaolin 20 to 30% α-clay Der aus Feldspar, kaolin and clay existing mass with a grain size fraction - 2 µm will be Portions of kaolin prebaked at a temperature between 1100 and 1380 ° C and α-alumina added.

Nach einer anderen erfinderischen Variante besteht die Porzellanmasse aus 20 bis 40 % Kaolin 20 bis 30 % α -Tonerde 30 bis 6o % Fritte, gebildet aus Kaolin Feldspat und 2-Tonerde oder aus Kaolin und Feldspat.According to another inventive variant, there is the porcelain mass from 20 to 40% kaolin 20 to 30% α-alumina 30 to 60% frit made of kaolin feldspar and 2-clay or kaolin and feldspar.

Der aus Feldspat, Kaolin und Ton bestehenden Masse mit einem Korngrößenanteil t 2 lum wird hier eine aus Kaolin, Feldspat und α-Tonerde oder eine aus Kaolin und Feldspat bei einer Temperatur zwischen 1100 und 1380 °C gebildete Fritte zugesetzt.The mass consisting of feldspar, kaolin and clay with a grain size fraction t 2 lum is one made of kaolin, feldspar and α-clay or one made of kaolin and feldspar frit formed at a temperature between 1100 and 1380 ° C was added.

Die Masse zeichnet sich durch hohe mechanische Festigkeitswerte aus. Nach dem Verfahren hergestellte Porzellane besitzen Biegefestigkeiten von 1900 bis 2100 kp/cm2. Bemerkenswert ist, daß die Festigkeitswerte ohne Zusatz von Mineralisatoren erreicht werden. Wenn es bisher als allgemein bekannt galt, daß eine höhere mechanische Festigkeit, als sie mit tonsubstanzreichen Porzellanen erreichbar war, nur mit einem erhöhten Zusatz an Tonerde erzielt werden konnte, so muß es den Fachmann überraschen, daß das gleiche Ergebnis schon mit einem verhältnismäßig geringen Zusatz an α -Tonerde gewähleistet werden kann. Der α-Tonerde-Anteil, der bei vergleichbaren Entwicklungen 30 - 40 % beträgt, kann im Schnitt auf 25 % gesenkt werden. Im Ergebnis des niedrigen Tonerdeanteils kann der Kaolin-Anteil bis auf 50 % gest eigert werden. Auch dieses Ergebnis muß überraschen, nachdem für den Fachmann dem Kaolin-Zusatz bei Porzellanmassen mit einem hohen Anteil an kristalliner Phase natürliche Grenzen gezogen waren. Weitere Vorteile der Erfindung äußern sich in den guten Verarbeitungseigenschaften der Porzellanmasse.The mass is characterized by high mechanical strength values. Porcelains produced according to the process have flexural strengths from 1900 to 2100 kp / cm2. It is noteworthy that the strength values without the addition of mineralizers can be achieved. If it was previously considered common knowledge that a higher mechanical Strength, as it was possible with porcelains rich in clay, only with one increased addition of alumina could be achieved, it must surprise the expert that the same result with a relatively small addition of α Clay can be guaranteed. The α-alumina proportion that is used in comparable Developments is 30-40%, can be reduced to 25% on average. As a result Due to the low alumina content, the kaolin content can be produced up to 50%. This result must also come as a surprise, considering the addition of kaolin to those skilled in the art natural limits for porcelain bodies with a high proportion of crystalline phase were drawn. Further advantages of the invention are expressed in the good processing properties the porcelain mass.

Der Gegenstand der Erfindung wird durch folgende Masseversätze verdeutlicht: I. 20 bis 50 % Kaolin 20 bis 30 % Feldspat 5 bis 30 % calc. Kaolin 20 bis 30 % α -Tonerde Siebrückstand: 63 /um = O bis 0,1 % > 40 µm = 0,05 bis 0,2 % < 2 /um = 30 bis 65 % II. 20 bis 40 % Kaolin 20 bis 30 % α-Tonarde 30 bis 60 % Fritte Siebrückstand: > 63 µm = 0 bis 0,06 % > 40 µm = 0,02 bis 0,15 % < 2 µm = 40 bis 60 Mit den Masseversätzen lassen sich folgende Festigkeiten erreichen: Biegefestigkeit, unglasiert = 1900 bis 2100 kp/cm² Zugfestigkeit, " = 900 " 1200 " Druckfestigkeit, " = 9000 " 10000 " Schlabiegefstigkeit. " = 2,5 " 4,0 cm kp/cm² Durchschlagfestigkeit " = 300 " 400 kV/cmThe subject of the invention is illustrated by the following mass offsets: I. 20 to 50% kaolin 20 to 30% feldspar 5 to 30% calc. Kaolin 20 to 30% α Clay sieve residue: 63 / µm = 0 to 0.1%> 40 µm = 0.05 to 0.2% <2 / um = 30 to 65% II. 20 to 40% kaolin 20 to 30% alpha clay 30 to 60% frit sieve residue:> 63 µm = 0 to 0.06%> 40 µm = 0.02 to 0.15% <2 µm = 40 to 60 The following strengths can be achieved with the mass offsets achieve: flexural strength, unglazed = 1900 to 2100 kp / cm² tensile strength, "= 900 "1200" compressive strength, "= 9000" 10000 "bending strength." = 2.5 " 4.0 cm kp / cm² dielectric strength "= 300" 400 kV / cm

Claims

Claims: 1. Porcelain mass, suitable for the representation of a Porcelain with high mechanical strength, characterized by the following mass offset: 20 to 50% kaolin 20 to 30% feldspar 5 to 30% calc. Kaolin 20 to 30% α Clay 2. A method for producing a porcelain mass according to claim 1, characterized in that characterized in that the mass consisting of peldspar, kaolin and clay with a Grain size fraction - lum fraction of at a temperature between 1100 and 1300 0C prefired kaolin and α-clay can be added.

3. Porcelain mass, suitable for the representation of a porcelain with high mechanical strength, characterized by the following mass offset: 20 to 40 % Kaolin 20 to 30% clay 30 to 60% frit, consisting of kaolin, feldspar and α-clay or kaolin and feldspar 4. Process for the preparation of a Porcelain mass according to claim 3, characterized in that the one made from kaolin and i - clay consisting of a mass with a grain size fraction of 9 2 / um one made of kaolin, Feldspar and α-clay or one of kaolin and feldspar at one temperature between 1100 and 1380 ° C formed frit is added.