DE2150735B2

DE2150735B2 - Verfahren zur Herstellung von leichten keramischen Erzeugnissen

Info

Publication number: DE2150735B2
Application number: DE19712150735
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dr. 6640 Merzig Poegel
Original assignee: Individual
Current assignee: POEGEL, HANS JOACHIM, DR., 5411 WEITERSBURG, DE
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1971-10-12
Publication date: 1979-07-05
Also published as: DE2150735A1; DE2150735C3

Description

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 gemäß vorliegender Erfindung hergestellten leichten keramischen Erzeugnisse können für die verschiedensten Zwecke der Bauindustrie und Keramik verwendet werden wie z. B. Bauziegel, Leichtbauelemente, Haushalt- und Sanitärkeramik, und können hohe Festigkeitswerte bei leichtem Gewicht aufweisen.

Es ist bekannt, daß man keramische Leichtbaustoffe, z. B. Ziegelsteine und andere Tonerzeugnisse, aus Ton herstellen kann, indem man dem Ton brennbare organische Stoffe wie z. B. Sägemehl, Kohlenstaub od. dgl. zumischt und dann brennt. Diese Erzeugnisse bringen aber bei geringen Dichten unzureichende Festigkeiten. Es ist auch bekannt, daß man der keramischen Rohmasse als Ausbrennstoff Kunststoffhohlkörper, 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 sowie zu Entmischungen führen.

Es ist ferner bekannt, daß man leichte keramische Erzeugnisse dadurch herstellen kann, daß man der keramischen Rohmasse anorganische Leichtzuschlagstoffe wie z. B. Perlit, Blähton oder Vermiculit zusetzt. Auch hier ergeben sich erhebliche Nachteile bei der Verarbeitung. Korngröße und Zusammensetzung können sich nachteilig auswirken. Bei Verwendung von Wasserglas in fester hochvoluminöser Form und einem Wasserglashärter in der keramischen Rohmasse kann man ebenfalls leichte keramische Erzeugnisse herstellen. Wenn 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, z. B. Ausblühungen und leichte Sinterung.

Die bekannten Nachteile können durch das Verfahren der Erfindung beseitigt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, leichte und großformatige keramische Erzeugnisse herzustellen, welche geringe Dichten bis etwa 0,5 g/cm³ haben können und dabei hohe Festigkeiten aufweisen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der keramischen Rohmasse vor dem Verformen Kunststoffe, Wasserglas sowie ein Wasserglashärter zugesetzt werden, die Masse dann verformt, getrocknet und in üblicher Weise gebrannt wird. Erhöhte Festigkeiten können erreicht werden, wenn die Kunststoffe, die auch als Kunststoffhohlkörper vorliegen können, der keramischen Masse in Kugelform zugesetzt werden.

Die zugesetzten Kunststoffe, Kunststoffteilchen oder -Hohlkörper können einen Wasscrglashärter 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 Kunststoffe kann man auch teilweise anorganische Stoffe, vorzugsweise Leichtzuschlagstoffe, die einen anorganischen oder organischen Här-

ter 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 zugesetzten 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. κι

Günstige Zusammensetzungen erhält man, wenn man die keramische Rohmasse so wählt, daß die chemische Zusammensetzung der gebrannten keramischen Erzeugnisse folgende Werte aufweist:

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Na₂O und/oder K₂ObJs 10%, vorzugsweise 0- 6%, Al₂O₃ 10-80%, vorzugsweise 12-40%,

SiO₂ 20-85%, vorzugsweise 60-80%.

Als Wasserglas kann man der keramischen Rohmasse auch Litfciam — Wasserglas oder auch organi- > <i sches Wasserglas + Lithium verbindung zusetzen. Man erhält dann sehr günstige Ausdehnungskoeffizienten, die sich wenig von O unterscheiden, wenn man folgende chemische Zusammensetzungen der gebrannten Masse hat:

bis 12%,
10-60%,

30-85%,

In der Regel sind die Leichtzuschlagstoffe in der m Rohmasse verteilt, üo daß eine gleichmäßige durchgehende Porenbildung entsteht. Es Li aber auch möglich, die Leichtzuschlagstoffe unregelmäßig zu verteilen, wenn man z. B. eine dichte Oi. rflächenschicht erhalten will, z. B. an der Außenseite von Bauelemen- i; ten, 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 4« kommen die üblichen Wasserglashärter in Frage, so z. B. 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 π Härter wirken, wenn z. B. Polymerisate oder Kunststoffhohlkörper verwendet werden, die saure Gruppen oder solche Gruppen enthalten, die nach entsprechender Umwandlung in saure Gruppen übergehen können. Es hat sich (Us 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 zusammen mit der Härtung erfolgt, so daß dadurch Poren entstehen. Eine ähnliche Wirkung kann man auch erzielen, wenn die zugesetzten kunststoffe bei erhöhten Temperaturen schmelzen oder sich zersetzen.

Als Wassergläser können die üblichen Natron- und Kaliwassergläser verwendet werden. Für besondere Zwecke werden Lithiumwassergläser eingesetzt. Man kajin 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 enthält Ton und Tonmaterialien, wie sie in der Tonindustrie und Keramik üblich sind. Ferner können Sand oder Quarzmehl sowie Al-O₃ oder andere Rohstoffe mit einem hohen Al₂O₃-GehaIt verwendet werden, und andere alumosilikathaltige Rohstoffe, auch in gebrannter Form.

Beispiel

Aus folgenden Komponenten wurde eine keramische Rohmasse hergestellt:

40% Kaolin

22% Schamotte

12% Wasserglas

25% Wasser

1% Kunststoffhohlkörper,
welche als Härter Triacetin enthielten.

Die Rohmasse wurde in eine Form gebracht und war nach 20 Minuten fest. Nach Trocknung bei 90-110° wurde die Masse bei 1100° gebrannt. Dabei wurde eine Leichtbauplatte mit einer Dichte von 0,5 g/cm³ 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 Kunststoffhohlkörper erst unmittelbar vor der Verarbeitung zugesetzt wurden. Die Verteilung in der Masse war sehr gut, was wahrscheinlich auf den Umstand zurückzuführen ist, daß die Härtung zuerst an der Oberfläche der Kunststoffhohlkörper beginnt und als Folge davon eine Entmischung oder stellenweise Anreicherung verhindert wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von vorwiegend leichten keramischen Erzeugnissen durch Verformen, Trocknen und Brennen einer keramischen Rohmasse aus Ton, Tonmaterialien sowie Leichtzuschlagstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß als Leichtzuschlagstoffe Kunststoffteilchen und/oder Kunststoffhohlkörper, Wasserglas sowie ein Wasserglashärter der keramischen Rohmasse vor dem Verformen zugesetzt werden, die Masse dann verformt, getrocknet und in üblicher Weise gebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen und/ oder Kunststoffhohlkörper in Kugelform der keramischen Rohmasse zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen und/ oder Kunststoffhohlkörper einen Wasserglashärter 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 Kunststoff teilchen und/oder Kunststoffhohlkörper teilweise anorganische vorzugsweise Leichtzuschlagstoffe, die 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 die Kunststoffteilchen und/ oder Kunststoffhohl körper mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,4 mm verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zusatz von Lithiumwasserglas oder organischem Wasserglas und Lithiumverbindung die Zusammensetzung der keramischen Rohmasse so gewählt wird, daß die chemische Zusammensetzung der gebrannten Masse folgende Werte aufweist:

Li₂O bis 12%, AI₂O₃ 10-60%, SiO₂ 30-85%.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserglashärtermenge so gewählt wird, daß eine Aushärtung der Rohmasse innerhalb von 5 bis 60 Minuten erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß porenbildende Zuschlagstoffe nur an bestimmten Stellen der keramischen Rohmasse eingearbeitet werden.

9. Keramisches Erzeugnis, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Zusammensetzung der gebrannten keramischen Masse folgende Werte aufweist:

Na₂O und/oder

K₂O 0-10%, vorzugsweise 0- 6%,

Al₂O₁ 10-80%, vorzugsweise 12-40%,

SiO₂ 20-85%, vorzugsweise 60-80%.