DE2423125B2

DE2423125B2 - Glasierbare, nichtpordse keramische Gegenstände und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2423125B2
Application number: DE19742423125
Authority: DE
Inventors: Harald Ddr 6530 Hermsdorf Fleischmann; Joachim Ddr 1058 Berlin Graul; Carl-Heinz Horte; Joachim Dipl.-Ing. Dr. Wiegmann
Original assignee: KOMBINAT VEB KERAMISCHE WERKE HERMSDORF DDR 6530 HERMSDORF
Current assignee: KOMBINAT VEB KERAMISCHE WERKE HERMSDORF DDR 6530 HERMSDORF
Priority date: 1973-06-07
Filing date: 1974-05-13
Publication date: 1978-03-09
Also published as: CS212852B1; FR2232520A1; FR2232520B1; DD115104B1; DE2423125A1; PL97180B1; BG48855A1; DE2423125C3; BE815978A; RO72688A; HU172812B; DD115104A1; SU835993A1

Description

SiO₂	mindestens	90,0	Ii
AI₂O₃	höchstens	5,0
Fe₂O₃	höchstens	0,4
Alkalioxide	höchstens	1,0
Erdalkalikarbonate	höchstens	0,5

wasserlösliche Salze höchstens 0,1
mit einer Korngrößenverteilung:

Kornanteil von mehr als 98 Gew.-% unter 60 μιτι

Kornanteil von mehr als 75 Gew.-°/o unter 20 μπι

Kornanteil von mehr als 50 Gew.-% unter 10 μπι

und 40 bis 75 Gew.-% eines zerkleinerten Glases auf SiO2-Basis mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten λ (50-400°C) größer als 8 · 10-⁶ und einer Transformationstemperatur unterhalb 550⁰C sowie

mit einer Korngrößenverteilung:

Kornanteil von mehr als 98 Gew.-°/o unter 40 um

Kornanteil von mehr als 80 Gew.-% unter 20 μπι

Kornanteil von mehr als 50 Gew.-% unter 10 um

besteht.

2. Gegenstände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände aus einem Material hergestellt sind, das als quarzreichen Rohstoff einen Quarzsand, ein Quarzmehl, einen Glassand, gegebenenfalls minderer Qualität, einen Aufbereitungsrückstand einer Gesteinsaufbereitung von entsprechender Zusammensetzung, insbesondere einen Rückstand der Kaolinaufbereitung, oder ein Gemisch aus den genannten Komponenten enthält.

3. Gegenstände nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände aus einem Material hergestellt sind, das als Glaskomponente ein vorzugsweise nach vereinfachten Glasschmelzverfahren hergestelltes Glas mit folgender chemischer Zusammensetzung

20

SiO₂

Al₂O₃

K₁O + Na₂O

BaO + MgO + CaO

50 bis 75 Gew.-°/o
Obis 10Gew.-%

10bis30Gew.-%
2 bis 20 Gew.-%

und anderen Bestandteilen in geringer Menge mit geringem Einfluß auf den linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten enthält.

4. Gegenstände nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände aus einem Material hergestellt sind, das als Giaskornponcntc

4-,

60 handelsübliches Flach-, Behälter- oder Bauglas odei ein Abfallglas enthält.

5. Verfahren zur Herstellung glasierbarer, nicht poröser keramischer Gegenstände mit einer min destens guten Porzellanerzeugnissen entsprechen den mechanischen Festigkeit aus einem geformten Glas enthaltenden Material bei Brenntemperatui unter 900⁰C, nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Herstellung dei Gegenstände verwendete, aus einem innigen Ge misch der Komponenten bestehende und in der Ansprüchen 1 bis 4 gekennzeichnete feine Materia in bekannter Weise zu Formkörpern verarbeite wird, die unter Einlegung einer Haltezeit bei einei Temperatur zwischen 100 und 200⁰C unter dei Temperatur des Dichtbrennens bei einer Tempera tür zwischen 600 und 900⁰C dichtgebrannt werden.

Die Erfindung betrifft glasierbare, nichtporöse kcra mische Gegenstände mit einer mindestens guter Porzellanerzeugnissen entsprechenden mechanischer Festigkeit, die aus geformtem, Glas enthaltenden Material bei Brenntemperaturen unter 900⁰C herge stellt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung diesel Gegenstände.

Für die Herstellung von Porzellan und porzellanarti gen Keramikwerkstoffen, wie sie für Geschirr- unc Sanitärerzeugnisse verwendet werden, bzw. von porzel lan- oder steatitartigen Erzeugnissen, die in dei Elektrotechnik als Isolationsmaterial Anwendung fin den, sind Brenntemperaturen von mehr als 1200⁰C notwendig. Diese hohen Brenntemperaturen, die natur gemäß hohe Brennkosten verursachen, sind erforder lieh, weil zur Umwandlung des aus dem Rohstoffge misch geformten porösen Körpers in den dichter Körper eine bestimmte Menge Schmelzphase nötig ist die erst durch Schmelzen einiger sogenannter flußmit telhaltiger Rohstoffkomponenten und Lösen anderei Rohstoffkomponenten bzw. ihrer thermischen Zerset zungs- und Umwandlungsprodukte in den Erstschmel zen bei den entsprechenden Temperaturen gebildet wird.

Es ist nun bereits bekannt, daß durch den Einsatz vor flußmittelhaltigen Rohstoffkomponenten in vorreagier ter Form, d. h. etwa in Form einer Glasfritte, die Sintertemperaturen für die Herstellung entsprechendei Keramikerzeugnisse herabgesetzt werden können. Sc ist der US-Patentschrift 33 61 583 zu entnehmen, dal; Mischungen, die aus 40 bis 95 Gew.-% eines feuerfester keramischen Materials, das auch Quarz sein kann, 5 bi< 40 Gew.-% Wollastonit, 2 bis 25 Gew.-% einei Glasfritte und 8 bis 25 Gew.-% eines Silikonharze; bestehen, nach einer Formgebung bei Temperaturer von 1070°C zu dichten Keramikerzeugnissen gebrannt werden können. Das Erreichen eines dichten quarzreichen Brennerzeugnisses mit Brenntemperaturen unter 900⁰C ist nach der Patentschrift jedoch nicht möglich da ein zumindest teilweises Aufschmelzen der Wollastonitkomponente hierzu nötig ist.

Ferner ist der US-Patentschrift 28 62 827 zu entneh men, daß ein Keramikerzeugnis mit Brenntemperaturer zwischen 350 und 87O°C aus Mischungen, die aus 40 bis 95 Gew.-°/o einer keramikbildenden anorganischer Verbindung mit einem Schmelzpunkt über der Brenntemperatur und 60 bis 5 Gcw.-ⁿ/o einer vorgcschmolze

nen, nach dem Erkalten feinzerkleinerten Glasfritte spezieller Zusammensetzung mit einem Schmelzpunkt unter der Brenntemperatur bestehen, hergestellt werden können. Als keramikbildende anorganische Verbindungen werden Kaolin, Ton, Wollastonit genannt, also Materialien, die für sich genommen bereits zur Bildung von Keramikkörpern geeignet sind. Die nach dieser Patentschrift herzustellenden Erzeugnisse haben jedoch den Nachteil, daß sie im allgemeinen noch porös sind und daß zu ihrer Herstellung so billige Rohstoffe wie Quarz, der für sich genommen zur Herstellung von Keramikerzeugnissen nicht geeignet ist, nicht einsetzbar sind.

Mit der Herstellung von gebrannten Erzeugnissen bei Temperaturen zwischen 800 und 1000⁰C aus Mischungen einer zerkleinerten aluminiumlnltigen Fritte mit relativ niedrigem Schmelzpunkt und Quarz beschäftigt sich die DL-PS 20 914. Die DL-PS 47 600 beinhaltet die Herstellung von Kunststeinen bei Temperaturen zwischen 600 und 700" C aus Mischungen von zerkleinertem silkatischem Material und 45 bis 60 Gew.-% zerkleinertem, in Glashütten nicht mehr verwertbaren Abfallglas, insbesondere Müllglas. Diese Patentschriften behandeln jedoch ausschließlich die Herstellung poröser Erzeugnisse mit einer relativ niedrigen mechanischen Festigkeit, wobei die eingesetzte Fritte bzw. das eingesetzte Glas durch Erweichen beim Brennvorgang zu einem gewissen Verkleben der Quarzkomponente bzw. des silikatischen Materials führt. Wege oder Hinweise zur Herstellung dichter Keramikerzeugnisse mit einer mechanischen Festigkeit, die der von guten Prozellanerzeugnissen entspricht, werden in diesen Patentschriften nicht aufgezeigt.

Der ungarischen Patentschrift 1 53 881 ist zu entnehmen, daß man wärme- und lichtbogenbeständige Innenausrüstungen für Starkstrom aus einem Keramikmaterial herstellen kann, das aus mindestens 30 Gew.-% eines Kristallkörpers, vorzugsweise Aluminiumoxid und bzw. oder Magnesiumoxid, und höchstens 70 Gew.-% einer vorgeschmolzenen und nach dem Erkalten zerkleinerten aktiven Glaskomponente, die aus einer Glasfritte und Flußmittelzusätzen bei einer Temperatur bis zu 1400⁰C erschmolzen wird, bei Temperaturen zwischen 400 und 1000⁰C gebrannt wird. Wesentlicher Nachteil des der Patentschrift zu entnehmenden Verfahrens ist, daß zur Erreichung der niedrigen Brenntemperaturen eine Glasfritte zunächst in einem ersten Prozeß mit einem Flußmittelzusatz versehen werden muß, um sie in eine aktive Glaskomponente umzuwandeln. Erst die so hergestellte, aktive Glaskomponente ermöglicht infolge Reaktion mit dem Kristallkörper die Ausbildung einer eutektoiden Schmelzphase, die die niedrige Brenntemperatur ermöglicht. Wege zur Erzielung eines dichten Keramikerzeugnisses sind aus der durch die Patentschrift gegebenen Lehre auch für den Fachmann nicht ableitbar.

Weiterhin wird in der DL-PS 81 363 beschrieben, daß man bei niedriger Temperatur zu brennende keramische Werkstoffe, insbesondere für die Elektrowärmetechnik und den Schaltfunkenschutz, dadurch herstellen kann, daß feuerfeste Materialien, vorzugsweise Schamotte oder Scherbenmehl anderer keramischer Werkstoffe, bei niedriger Temperatur fließendes Glas, dessen Zusammensetzung (in Gew.-%) sich in folgenden Grenzen bewegt SiO₂ 20 bis 50; B₂O₃ bis 15; PbO 30 bis 50; R₂Oj bis 10; CaO bis 5; MgO bis 5 und Na₂O + K₂O bis 7 zugesetzt wird und dieses Gemisch mit der Zusammensetzung in den Grenzen 20 bis 80 Gew.% feuerfeste Materialien oder keramisches Scherbenmehl und 80 bis 20 Gew.-% Glasmehl plastifiziert, geformt und vorzugsweise bei etwa 400 bis 1000°C gebrannt wird. Der wesentliche Nachteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß zur Erreichung der niedrigen Brenntemperaturen niedrig schmelzende Gläser mit einem beträchtlichen PbO-Gehalt und demgemäß hohen Preis verwendet werden müssen. Des weiteren ist der Patentschrift nicht entnehmbar, wie

ίο dichte Keramikkörper mit einer Biegefestigkeit von etwa 900 kpcm -² oder mehr herstellbar wären.

Schließlich ist es noch bekannt, porzellanähnliche Gegenstände aus Massen herzustellen, die überwiegend aus Quarz und Glas bestehen. Außerdem enthalten die Massen noch Tonmaterialien, die nach Ablauf von Zersetzungsreaktionen zum Sintern beitragen. Dennoch werden bei Temperaturen unter 900⁰C keine dichten Werkstoffe mit vergleichbarer Festigkeit erhalten (DE-PS 1 82 107 und DE-PS 8 63 476).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der Mängel des Standes der Technik glasierfähige, nichtporöse keramische Gegenstände zu entwickeln, die mindestens eine guten Porzellanerzeugnissen entsprechende mechanische Festigkeit haben und aus Rohstoffen, die als Abfall oder industrielle Abfallstoffe zu betrachten sind, insbesondere leicht verfügbare und dementsprechend billige quarzreiche Rohstoffe und Gläser auf SiO₂-Basis, bei Sintertemperaturen unter 900⁰C herstellbar sind.

jo Die gefundenen keramischen Gegenstände und das Verfahren zu deren Herstellung sind den Ansprüchen zu entnehmen.

Das Erhitzen und Brennen der erfindungsgemäß hergestellten Formkörper kann in Brennaggregaten

J5 vorgenommen werden, die in der Keramikindustrie an sich bekannt sind und eine in bezug auf die Größe der zu sinternden Formkörper hinreichend gleichmäßige Temperaturverteilung aufweisen, so daß das Erhitzen so erfolgen kann, daß die Formkörper zunächst entgasen und danach dichtbrennen.

Die gebrannten Formkörper enthalten nahezu den gesamten Quarzgehalt des Rohstoffgemisches in annähernd unveränderter Form, wie durch röntgendiffraktometrische Untersuchung und durch mikroskopische

•ti Gefügeuntersuchungen festgestellt werden konnte. Die röntgenografischen Quarzbestimmungen ergaben innerhalb der üblichen Fehlergrenzen Übereinstimmung der Quarzgehalte von Ausgangsmischung und Keramikkörper, die mikroskopischen Untersuchungen bestätigen, daß die Kornformen und die Korngrößenverteilung des Quarzes im Keramikkörper denen der Ausgangsmischung entsprachen. Diese Befunde weisen darauf hin, daß während des Brennens chemische Reaktionen zwischen dem Quarzanteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und deren bei Brenntemperaturen erweichten Glasanteilen, wenn überhaupt, so nur in untergeordnetem Maße, stattfinden. Dieses Verhalten bedingt, daß zur Erzielung von nichtporösen Keramikkörpern der Glasanteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mindestens so groß sein muß, daß er alle Hohlräume, die sich bei einer Packung des Quarzanteiles ergeben, vollständig ausfüllen kann. Das erwähnte Verhalten der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erweist sich andererseits als besonders vorteilhaft, wenn die Eigenschaften eines entsprechenden gebrannten Formkörpers durch Wahl bestimmter Kornformen und bzw. oder Korngrößenverteilungen des Quarzanteils gezielt beeinflußt werden sollen.

Zur Erzielung einer mechanischen Festigkeil, die mindestens der von guten Prozellanerzeugnissen entspricht, erwies es sich als erforderlich, daß zwischen den Quarzkörpern des Keramikgefüges und dem als verbindende Matrix vorliegenrinn Glasanteil nach ο vollzogenem Brand und der Abkühlung keine Mikrorisse entstehen. Wie durch mikroskopische bzw. elektronenmikroskopische Untersuchungen an erfindungsgemäß hergestellten Gegenständen gefunden wurde, ist dies im Bereich der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen gewährleistet.

Die erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände können, bei Verwendung von bezüglich des thermischen AusdehnungsKoeffizienten und des Temperatur-Viskositätsverhaltens angepaßten Glasflüssen, nach den in der Keramikindustrie üblichen Verfahren mit einer Oberflächenveredelung in Form von Glasurschichten versehen werden.

Die Vorteile der vorliegenden Crfindung liegen insbesondere darin, daß nichtporöse Gegenstände mil einer Festigkeit und chemischen Beständigkeit, die der von gutem Porzellan entspricht, bei Temperaturen unter 900"C und demgemäß energiesparend aus billigen Rohstoffen, insbesondere bisher nicht genutzten Abfallstoffen, hergestellt werden können. Die Gegenstände können mit Oberflächenveredelungen in Form von Glasuren und Dekoren in der für Keramikgegenstände üblichen Weise versehen werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände ist ihr thermischer Ausdehnungskoeffizient, durch den sie jo besonders zur Verbindung mit metallischen Werkstoffen, vorwiegend auf Eisenbasis, kombiniert weiden können.

Die Erfindung wird durch folgende Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. js

vorzerkleincrt. Die Fladiglasscherben wurden zunächst über einen Backenbrecher auf eine Korngröße unter 0,8 mm vorzerkleinert und durch Passieren über einen Magnetscheider vom Eisenanteil des Brechers befreit.

Jeweils 35 g des vorzerkleinerten Quarzsandes und 40 g des vorzerkleincrten Glases wurden in eine Scheibenschwingmühle gegeben und gemeinsam durch 10 Minuten dauernde Mahlung weiter zerkleinert und gemischt. Das so vorbereitete Gemisch hatte folgende Korngrößenverteilung:

99,5 Gew.-% unter 60 um
98,5 Gew.-°/o unter 40 μιπ
90Gew.-%unter20nm
75Gew.-% unter 10 μιτι

Die röntgenografische Kontrolle des Quarzgehalles in den einzelnen Kornfraktionen ergab, daß das Mischungsverhältnis Quarzsand/Glas in den einzelnen Kornfraktionen um weniger als +10% von dem Mischungsverhältnis der Gesamtrohstoffmischung abwich.

Zu einem Gewichtsteil des feinzerkleinerten Gemisches wurden 0,15 Gewichtsteile Wasser zugegeben und durch Rühren mit einem Pistill verteilt. Durch anschließendes Passieren durch ein Sieb 0,5 mm eriolgte eine weitere Homogenisierung, die mit einer gewissen Granulation des Gemisches verbunden war. Das so granulierte Gemisch wurde in der für das Trockenpressen üblichen Weise zu zylinderförmigen und stabförmigen Körpern verpreßt. Jeweils mehrere Formkörper wurden in einen elektrisch beheizten Muffelofen eingesetzt, auf 600°C aufgeheizt und, nach einer Verweilzeit von 30 bis 60 Minuten zum Temperaturausgleich des Ofens, mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2°C pro Minute auf die im folgenden angegebenen Temperaturen weitererhitzt, bei denen sie für die ebenfalls angegebenen Zeiten zum Dichtbrennen belassen wurden.

Beispiel 1

Als Rohstoffe wurden Quarzsand von Hohenbocka mit mehr als 98% SiO₂ und Scherben eines Flachglases der chemischen Zusammensetzung (in Gew.-%) SiO₂ 71,8; AI₂O₃ 1,01; Fe₂O₃ 0,12; TiO₂ 0,83; CaO 7,74; MgO 4,39; K₂O 0,13 und Na₂O 13,5 verwendet. Das Flachglas halte eine Transformationstemperatur von 528°C und einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten «50-500 C = 8,9 ■ ΙΟ"⁶.

Der Quarzsand wurde durch eine 10 Minuten dauernde Mahlung in einer Scheibenschwingmühle

Die nach dem Abkühlen des Ofens nach einer derartigen Brennbehandlung erhaltenen Formkörper zeigten keine Deformation und wiesen folgende Eigenschaften auf:

	Brenntemperatur	Haltezeit
Brand 1	725° C	7 Stunden
Brand 2	750°C	4 Stunden
Brand 3	775°C	1 Stunde
Brand 4	725° C	1 Stunde
(Gegenbeispiel)

Brand 1 Brand 2

Brand 3

Brand 4

10,1

Lineare Brennschwindung bezogen auf
den rohen Formkörper in %
Rohdichte in % der theoretischen Dichte
Ergebnis der Porositätsprüfung mit
Fuchsinlösung

Biegefestigkeit (Mittelwert von
10 geprüften Stäben) in kpcm-²
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient (X5O-4OO'C

Beispiel 2

Als Rohstoffe wurden ein getrockneter Hydrozyklonunterlauf einer Kaolinaufbereitung (Kurzbezeichnung: Schluff getrocknet) mit einer chemischen Zusammenset-10,2

10,0

8,5

95 dicht	95 dicht	95 dicht	88 porös
950	980	iOOO	-
14,2 · 10-⁶	14,5 · 10-⁶	14,3 ■ 10-⁶

zung (in Gew.-%) SiO₂ 94,9; Al₂O₃ 3,26; Fe₂O₃ 0,12; TiO₂ 0,2; CaO 0,06; MgO -; K₂O 0,05; Na₂O 0,04 und Glühverlust 1,21 sowie einer Mineralzusammensetzung (in Gew.-%) Quarz 91,4 und Kaolinit 8 und Scherben des unter Beispiel 1 angegebenen Flachglases verwendet.

Der Schluff als quarzreicher Rohstoff wurde durch eine 48 Stunden dauernde Trockenmahlung in einer Laborvibrationskugelmühle vorzerkleinert. Die Vorzerkleinerung des Flachglases erfolgte wie in Beispiel 1 angegeben. s

Jeweils 201 g des vorzerkleinerten Schluffs und 193 g des vorzerkleinerten Glases wurden in die Vibrationskugelmühle gegeben und gemeinsam durch 48 Stunden dauernde Mahlung weiter zerkleinert und gemischt.

Das so vorbereitete Gemisch hatte folgende Korngrößenverteilung in Gew.-%:

99,8 unter 60 μηι

99 unter 40 μηι

90 unter 20 μηι 72 unter 10 μηι

Die röntgenografische Kontrolle des Quarzgehaltcs der einzelnen Kornfraktionen ließ keine Anreicherung von Quarz oder Glas in den Kornfraktionen erkennen.

Zu einem Gewichtsteil des feingemahlenen Gemisches wurden 0,09 Gewichtsteile einer 10%igen Lösung von Polyvinylalkohol in Wasser und 0,02 Gewichtsteile Olein zugesetzt und wie in Beispiel 1 angegeben gleichmaßig verteilt.

Das so erhaltene Pulver wurde zu Tabletten vorverpreßt, die anschließend zur Herstellung eines Preßgranulats mit Korngrößen zwischen 0,06 und 0,5 mm gebrochen wurden.

Aus dem Preßgranulat wurden durch isoslatisches Pressen bzw. Trockenpressen in üblicher Weise zylinder- und stabförmige Körper hergestellt. Das Aufheizen und Brennen der Formkörper erfolgte in Analogie zum Beispiel 1 mit einem Temperaturhaltepunkt bei 850⁰C und den in der folgenden Tabelle angegebenen Brenntemperaturen und Haltezeiten.

Brenntemperatur

Haltezeit

Brand Brand Brand

800⁰C	7 Stunden
825° C	4 Stunden
850⁰C	1 Stunde

Die nach dem Abkühlen des Ofens nach derartiger Brennbehandlung erhaltenen Formkörper wiesen folgende Eigenschaften auf:

Brand Brand 2

Brand 3

Lineare Brennschwindung bezogen auf den rohen 12,2 12,5 12,4

Formkörper in %

Rohdichte in % der theoretischen Dichte 95 95 95

Ergebnis der Porositätsprüfung mit Fuchsinlösung dicht dicht dicht

Biegefestigkeit (Mittelwert von 10 geprüften Stäben) 1170 1150 1200

in kpem -²

Linearer thermischer Ausdehnungs- 13,3 · 10~⁸ 13,2 · ΙΟ"⁶ 13,1 ·

koeffizient «50-400 e

Beispiel 3

Als Rohstoffe wurden der unter Beispiel 1 angegebene Quarzsand und ein gesondert erschmolzenes Spezialgas der chemischen Zusammensetzung (in Gew.-%) SiO₂ 53,8; AI₂Oj 6,3; B₂O₃ 2,6; CaO 5,9; PbO 3,4; ZnO 2,7; K₂O 4,0 und Na₂O 21,7 verwendet. Das Spezialgas hatte eine Transformationstemperatur von 449°C und einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten «50-4M"c = 34,0 ■ lO^grad-'.

Die Vorzerkleinerung der Rohstoffe erfolgte so, wie in Beispiel 1 beschrieben.

jeweils 34 g des vorzerkleinerten Quarzsandes und

41 g des vorzerkleinerten Spezialglases wurden gemein- io

sam in einer Laborscheibenschwingmühlc 10 Minuten trocken gemahlen. Das Gemisch hatte die in Beispiel 1 angegebene Korngrößenverteilung. Brand

Zu einem Gewichtsteil feinzerkleinerten Gemisches Brand wurden 0,09 Gewichtsanteile Wasser zugegeben, in dem v, Brand

Die nach dem Abkühlen des Ofens entnommenen Formkörper waren in einem einwandfreien Zustand und wiesen folgende Eigenschaften auf:

0,009 Gewichtsteile Polyvinylalkohol und 0,02 Gewichtsteile Olein gelöst bzw. suspendiert waren. Weitere Vorbereitung des Gemisches wie in Beispiel 1 angegeben. Die Formgebung erfolgte wie unter Beispiel 1 ausgeführt. Die Formkörper wurden in einen elektrisch beheizten Muffelofen eingesetzt, auf 500⁰C aufgeheiz.t und, nach einer Verweilzeit von 30 bis 60 Minuten zum Temperaturausgleich des Ofens, mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2°C pro Minute weiter aufgeheizt. Nach Erreichen der angegebenen Endtemperaturen erfolgte das Dichtbrennen während der angegebenen Haltezeiten:

Brenntemperatur

Haltezeit

600° C	7 Stunden
625°C	4 Stunden
65O⁰C	1 Stunde

Lineare Brennschwindung bezogen auf den rohen Formkörper in %

Rohdichte in % der theoretischen Dichte Ergebnis der Porositätsprüfung mit Fuchsinlösung Biegefestigkeit (Mittelwert von 10 geprüften Stäben) in kpcm ^:

Linearer thermischer Ausdehn.iryskocffizicnl nu..««

Brand 1	Brand 2	Brand 3
10,0	10,3	10,2
93 schwach porös 850	95 dicht 900	94 dicht 910
14,8 ■ 10 ·■	15,0 · 10 "	15,0 · 10 ^b

Beispiel 4

Als Rohstoffe wurden ein tonhaltiger Sandaufbereitungsrückstand mit einer chemischen Zusammensetzung (in Gew.-°/o) SiO₂ 94,0; AI₂O₃ 3,1; Fe₂O₃ 0,4; TiO₂ 0,3; CaO 0,1; MgO 0,07; K₂O 0,1; Na₂O 0,03 und Glühverlust 1,5 sowie einer Mineralzusammensetzung (in Gew.-%) Quarz 90,0 und Tonminerale 10,0 und Scherben des unter Beispiel 1 angegebenen Flachglases verwendet.

Der quarzreiche Rohrstoff lag schon in der gewünschten vorzerkleinerten Form vor, so daß er nicht extra vorgemahlen zu werden brauchte. Die Flachglasscherben wurden zunächst, wie in Beispiel 1 beschrieben, auf eine Korngröße unter 0,8 mm gebrochen und sodann in einer Vibrationskugelmühle 72 Stunden vorgemahlen. Die Korngrößenverteilung dieses Materials betrug:

99,5 Gew.-% unter 20 μηι
90,0 Gew.-% unter 6 μηι
40,0 Gew.-% unter 2 μιη

r>

10

Zur innigen Vermischung beider Materialien wurden 40 g des vorgemahlenen Glases und 35 g des tonhaltigen Sandaufbereitungsrückstandes 10 Minuten trocken in einer Scheibenschwingmühle gemahlen.

Die Korngrößenverteilung des Mischproduktes betrug danach:

95 Gew.-°/o unter 20 μηι
70 Gew.-°/o unter 6 μηι
40 Gew.-% unter 2 μιη

Nach Zusatz von Formgebungshilfsmitteln wie in Beispiel 3 erfolgte die Vorbereitung des Gemisches zum Pressen sowie die Formgebung wie in Beispiel 1 beschrieben.

Das Brennen der Formkörper wurde in einem elektrisch beheizten Muffelofen, in analoger Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt.

Brenntemperatur

Haltezeit

Brand Brand 750'
800'

7 Stunden 2 Stunden

Nach dem Abkühlen im Ofen zeigten die Formkörper eine selbstglasurähnliche glänzende Oberfläche und waren formbeständig. An den Formkörpe/n wurden folgende Eigenschaften ermittelt:

Brand 1

Brand 2

Lineare Brennschwindung bezogen auf den rohen Formkörper in % Rohdichte in % der theoretischen Dichte

Biegefestigkeit (Mittelwert aus 10 geprüften Stäben) in kpcrn"² Ergebnis der Porositätsprüfung mit Fuchsinlösung

Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient «5o-4oo-c

12,0	12,2
95	96
650	680
dicht	dicht
13,0 · 10-"	13,1 ■ 10-"

Beispiel 5

Als Rohstoffe wurden der unter Beispiel 1 angegebene Quar/.sand und ein sog. Thüringer Behälterglas der chemischen Zusammensetzung (in Gew.-%) SiO₂ 66,7; Al₂O₃ 6,0; CaO 9,8; Na₂O 15,1 und K₂O 2,5 verwendet. Dieses Behälterglas hatte eine Transformationstemperatur von 533°C und einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten a5o-4ooc = 10,1 ■ 10-⁶.

Die Aufbereitung der Rohstoffe erfolgte wie unter Beispiel 1 und die Brandführung wie unter Beispiel 4 angegeben.

Eigenschaften der gebrannten Formkörper

Brand 1

Brand 2

Lineare Brennschwindung bezogen auf den rohen Formkörper in % Rohdichte in % der theoretischen Dichte
Ergebnis der Porositätsprüfung mit Fuchsinlösung
Biegefestigkeit (Mittelwert aus 10 geprüften Stäben) in kpcm Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient ««!-«wc

10,3	10,5
95	96
dicht	dicht
950	960
14,3 ■ 10 ^b	14,1

10

Beispiel 6

Als Rohstoffe wurden die in Beispiel 1 angegebenen verwendet einschließlich der dort beschriebenen Vorzerkleinerung. Jeweils 30 g des vorzcrkleinerten Quarzsandes und 45 g des vorzerklcinerten Glases wurden in einer Scheibenschwingmühle trocken 10 Minuten gemeinsam gemahlen. Die Mischung hatte die im Beispiel I angeführte Korngrößenverteilung und wurde, wie dort ebenfalls beschrieben, zum Vorpressen vorbereitet. Die Sinterung erfolgte ebenfalls in einem Muffelofen, der zunächst auf 600⁰C aufgeheizt, zum Temperaturausgleich 30 bis 60 Minuten bei dicsei Temperatur belassen und dann mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2⁰C pro Minute auf die angegebenen Brenntemperaturen weiter erhitzt wurde.

Brenntemperatur

Haliczeit

Brand I Brand 2

725⁰C
75O⁰C

4 Stunden 2 Stunden

11 12

Eigenschaften der gebrannten Formkörper

Brand 1 Brand 2

Lineare Brennschwindung bezogen auf den rohen Formkörper in % Rohdichte in % der theoretischen Dichte Ergebnis der Porositätsprüfung mit Fuchsinlösung Biegefestigkeit (Mittelwert von 10 geprüften Stäben) in kpcm-² Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient flcw-4<xri·

10,5	10,3
96	96
dicht	dicht
850	900
13,8 ■ 10-^fa	13,7 · 10-"

Claims

Patentansprüche:

1. Glasierbare, nich.poröse keramische Gegenstände mit einer mindestens guten Porzellanerzeugnissen entsprechenden mechanischen Festigkeit, die aus geformtem, Glas enthaltendem Material bei Brenntemperaturen unter 900⁰C hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände aus einem Material hergestellt sind, das aus einem innigen Gemisch von 25 bis 60 Gew.-% eines zerkleinerten quarzreichen Rohstoffes der chemischen Zusammensetzung (in Gew.-%)