DE2150735A1

DE2150735A1 - Verfahren zur herstellung von leichten keramischen erzeugnissen

Info

Publication number: DE2150735A1
Application number: DE19712150735
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dr Poegel
Original assignee: POEGEL HANS JOACHIM DR
Current assignee: POEGEL, HANS JOACHIM, DR., 5411 WEITERSBURG, DE
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1971-10-12
Publication date: 1973-04-19
Also published as: DE2150735B2; DE2150735C3

Description

Verfahren zur Herstellung von leichten keramischen Erzeugnissen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vorwiegend leichten keramischen Erzeugnissen durch Verformen, Trocknen und Brennen einer keramischen Rohmasse auf der Basis von Ton, Tonmaterialien sowie Zuschlagstoffen.
Die gemass vorliegender Erfindung hergestellten leichten keramischen Erzeugnisse können für die verschiedensten Zwecke der Bauindustrie und Keramik verwendet werden wie zgB. Bauziegel, Beichtbauelemente, Haushalt- ung Sanitärkeramik 9 und können hohe Festigkeitswerte bei leichtem Gewicht aufweisen.
Es ist bekannt, dass man keramische Beichtbaustoffe, zOB Ziegelsteine und andere Tonerzeugnisse, aus Ton herstellen kann, indem man dem Ton brennbare organische Stoffe wie z,B, Sägemehl, Kohlenstaub oder dgl. zumischt und dann brennt.iiese Erzeugnisse bringen aber bei geringen Dichten unzureichende Festigkeiten. Es ist auch bekannt, dass man der keramischen Rohaasse als Ausbrennstoff Kunstharzhohlkörper, insbesondere in Kugelform zufügt. Bei diesem Verfahren zeigen sich aber erhebliche Nachteile bei der kontinuierlichen Herstellung von grossformatigen leichten keramischen Erzeugnissen,Bei der Verarbeitung mit Schneckenpressen kann der erforderliche hohe Druck zur Beschädigung oder Zerstörung der Hohlkörper soie zu Etitmischungen führend Es ist ferner bekannt, dass man leichte keramische Erzeugnisse dadurch herstellen kann, dass man der keramischen Rohmasse anorgantzche Leichtzuschlagstoffe wie z*BO Perlit, Leca oder Vermiculit zusetzt0 Auch hier ergeben sich erhebliche Nachteile bei der Verarbeitung0 Korngrösse und Zusamuensetzung können sich nachteilig auswirken.
Bei Verwendung von Wasserglas in fester hochvoluminösr Form und einem Wasserglashärter in der keramischen Rohmasse kann man ebenfalls leichte keramische Erzeugnisse herstellen0 Wehn man jedoch auf diese Weise leichtere Erzeugnisse mit einer Dichte von etwa 0,5 - 0,8 g/cm3 herstellen will, muss man grössere Mengen von dem hochvoluminösen Wasserglas zugeben. Dadurch ergeben sich erhebliche Nachteile, die durch einen zu hohen Alkaligehalt bedingt sind, zoBo Ausblühungen und leichte Sinterung Die bekannten Nachteile können durch das Verfahren der Erfindung beseitigt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, leichte und groesformattge keramische Erzeugnisse herzustellen, welche geringe Dichten bis etwa D,5 g/cm3 haben können und dabei hohe Festigkeiten aufweisen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der keramischen Rohmasse vor dem Verformen organische Stoffe, Wasserglas sowie ein Wasserglashärter zugesetzt werden, die Masse dann verformt, getrocknet und in üblicher Weise gebrannt wird. Erhöhte Festigkeiten können erreicht werden, wenn die organischen Stoffe, die auch als Kunstharzhohlkörper vorliegen können, der keramischen Masse in Kugelform zugesetzt werden0 Die zugestzten organischen Stoffe, Kunstharzteilchen oder -Hohlkörper können eine Wasserglashärter enthalten oder selbst als Härter wirken.Diese organischen Stoffe bewirken dann allein oder auch zusammen mit einem anderen Härter, der zusätzlich der keramischen Rohmasse zugesetzt wird, die Erhärtung dieser Masse.
An Stelle der organischen Stoffe kann man auch ganz oder teilweise anorganische Stoffe, vorzugsweise Leichtzuschlgstoffe , die bereits selbst als Härter wirken oder einen anorganischen oder organischen Härter enthalten,zu der keramischen Rohmasse zusetzen, um allein oder auch zusammen mit einem anderen Härter die Erhärtung zu bewirken.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Durchmesser der zugesetzted porenbildenden Zuschlagstoffe bei etwa 0,1 bis 0,4 mm liegt.
Die grossen Vorteile liegen sowohl in der Verarbeitung wie auch in den Eigenschaften der gebrannten keramischen Masse, wie z.B.
in den Festigkeiten, Oberflächenbearbeitung, Auftrag von Glasuren usw.
Günstige Zusammensetzungen erhält man, wenn man die keramische Rohmasse so wählt, dass die chemische Zusammensetzung der gebrannten keramischen Erzeugnidse folgende Werte aufweist Na2O und/oder K20 bis 10 % ,vorzugsweise O - 6 % 2 A12o3 10 - 80 ffi , vorzugsweise 12 - 40 % sio2 20 - 85 % , vorzugsweise 60 - 80 % w Als Wasserglas kann man der keramischen Rohmasse auch Lithium -Wasserglas oder auch organischen Wasserglas + Lithiumverbindung zusetzen. Man erhält dann sehr günstige Ausdehnungskoeffizienten; die sich wenig von 0 unterscheiden, wenn man folgende chemische Zusammensetzungen der gebrannten Masse hat Li2O bis 12 %vorzugsweise 3 - 7 % , Al 203 10 - 60 %,vorzugsweise 15 - 40 % SiO2 30 - 85 %vorzugsweise 40 - 80 % In der Regel sind die Leichtzuschlagstoffe in der Rohmasse verteilt, so dass eine gleichmässie durchgehende Porenbildung entsteht Es ist aber auch möglich , die Leichtzuschlagstoffe unregelmässig zu verteilen, wenn man z.B. eine dichte Oberflächenschicht erhalten will, z.B an der Aussenseite von Bauelementen, die aus Gründen der Wetterbeständigkeit möglichst geringe Porosität aufweisen soll Die Härtung der Rohmasse kann auf kurze Zeiten eingestellt werden, wenn dies für eine schnelle kontinuierliche Arbeitsweise erforderlich ist.Als Härter kommen die üblichen Wasserglashärter in Frage, so zOB. Silicofluorid, Säurehärter oder organische Härter. Diese können auch in den zugesetzten Leichtzuschlagstoffen gelöst sein , letztere können auch eine derartige Zusammensetzung haben, dass sie selbst als Härter wirken,wenn z. B. Polymerisate oder Kunstharzhohlkörper verwendet werden, diesaure Gruppen oder solche Gruppen enthalten, die nach entsprechender Umwandlung in saure Gruppen übergehen können. Es hat sich als günstig erwiesen, Wasserglas und Härter so abzustimmen, dass die Härtung zwischen etwa 5 und 60 Minuten erfolgt. Die porenbildenden Zuschlagstoffe können selbst ganz oder teilweise in der keramischen Rohmasse löslich sein, wenn die Lösung zusammenmit der Härtung erfolgt, so dass dadurch Poren entstehen. Eine ähnliche Wirkung kann man auch erzielen, wenn die zugesetzten organischen Stoffe bei erhöhten Temperaturen schmelzen oder sich zersetzen.
Als Wasserglaser können die üblichen Natron- und Kaliwassergläser verwendet werden. Für besondere Zwecke werden Lithiumwassergläser eingesetzt. Man kann aber auch ganz oder teilweise organische Wassergläser verwenden, wie z. B. das unter dem Namen Guanidinsilikat bekannte Wasserglas, wenn man den Alkaligehalt herabsetzen will.
Die Rohmasse kann Ton und Tonmaterialien enthalten, wie sie in der Tonindustrie und Keramik üblich sind. Ferner können Sand oder Quarzmehl sowie Al203 oder andere Rohstoffe mit einem hohen A1 P 3 - Gehalt verwendet werden, und andere alumosilikathaltige Rohstoffe, auch in gebrannter Form.
Beispiel .
Aus folgenden Komponenten wurde eine keramische Rohmasse hergestellt: 40 % Kaolin 22 % Schamotte 12 ffi Wasserglas 2g 51: Wasser 1 % Kunstharzhohlkörper, welche als Härter Triacetin enthielten.
Die Rohmasse wurde in eine Form gebracht und war nach 20 Minuten fest, Nach Trocknung bei 90 - 1100 wurde die Masse bei 1 1000 gebrannt. Dabei wurde eine Leichtbauplatte mit einer Dichte von 0,5 g/cm7 und einer Festigkeit von 150 kg/cm2 erhalten.
Die Verformung dieser keramischen Rohmasse war besonders günstig, da grössere Mengen angesetzt werden konnten aus den ersten vier Komponenten und die Kunstharzhohlkörper erst unmittelbar vor der Verarbettung zugesetzt wurden. Die Verteilung in der Masse war sehr gut, was wahrscheinlich auf den Umstand zurückzuführen istw dass die Härtung zuerst an der Oberfläche der Kunstharzhohlkörper beginnt und als Folge von eine Entmischung oder stellenweise Anreicherung verhindert wird.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von vorwiegend leichten keramischen Erzeugnissen durch Verformen, Trocknen und Brennen einer keramischen Rohmasse aus Ton, Tonmaterialien sowie Zuschlagstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohmasse vor dem Verformen organische Stoffe, Wasserglas sowie ein Wasserglasharter zugesetzt werden, die Masse dann verformt, getrocknet und in üblicher Weise gebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass organische Stoffe und/oder Kunstharzhohlkörper, insbesondere in Kugelform, der keramischen Rohmasse zugesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die zugesetzten organischen Stoffe,Kunstharzteilchen oder Hohlkörper einen Wasserglasharter enthalten oder als Härter wirken, um allein oder zusammen mit einem in geringerer Menge der keramischen Rohmasse zusätzlich zugesetzten anderen Härter eine Erhärtung zu bewirken.
4. Verfahren nach Anspruch 3,, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle der organischen Stoffe ganz oder teilweise anorganische vorzugsweise Leichtzuschlagstoffe, die als Harter wirken oder einen anorganischen oder organischen Härter enthalten, zu der keramischen Rohmasse zugesetzt werden, um allein oder zusammen mit einem anderen Härter die Erhärtung zu bewirken.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 > dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zugesetzten porenbildenden Zusrhlagstoffe bei etwa 0,1 bis 0,4 mm liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zusaimensetzung der keramischen Rohmasse so gewählt wird, dass die chemische gusammensetzung der gebrannten keramischen Hasse folgende Werte aufweist Na2O und@ oder K20 Q - 10 %, vorzugsweise 0 - 6 % , Al 203 10 - 80 %, vorzugsweise 12 - 40 % , SiO2 20 - 85 %, vorzugsweise 60 - 80 %
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Zusatz von Lithiumwasserglas oder organischem Wasserglas + Lithiumverbindung die Zusammensetzung der keramischen Rohmasse so gewählt wird, dass die chemische Zusammensetzung der gebrannten Masse folgende Werte aufweist Li2O bis 12 ffi , vorzugsweise 3 - 7 ffi , Al 203 10 - 60 % , vorzugsweise 15 - 40 % , S102 30 - 85 ffi , vorzugsweise 40 - 80 % .
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass porenbildende Zuschlagstoffe nur an bestimmten Stellen der keramischen Robiasse eingearbeitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserglashärtermenge so gewählt wird, dass eine Aushärtung der Rohmasse innerhalb von 5 bis 60 Minuten erfolgt.