DE2722583A1

DE2722583A1 - Feuerfeste stuetze und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2722583A1
Application number: DE19772722583
Authority: DE
Inventors: Maurice Gilbert Rogers
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1977-12-01
Also published as: NL7705601A; AU505731B2; BE854871A; US4146670A; FR2351928B1; FR2351928A1; JPS52142706A; GB1560793A; CA1075725A; AU2536077A

Description

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DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 09 OO C OO

MÖNCHEN «. HAMBURG & I Δ Δ Ο Ό ό TELEFON: 555476 8000 M ϋ N C H E N 2,

TELEGRAMME: KAR PAT E NT MATH I LD E N STRASSE 12 TELEX: 529 068 KARPD

¥. 42 881/77 Zi/RS 18. Mai 1977

Foeeco Trading A.Gr. C h u r (Schweiz)

Feuerfeste Stütze und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von keramischen Gegenständen.

Keramische Gegenstände werden während ihrer Herstellung bei hohen Temperaturen zum Beispiel in einem Biskuitofen oder in einem Glasurofen gebrannt. Während des Brenn· Vorganges ist es erforderlich, eine Stütze oder Unterstützung für die Gegenstände, z.B. feuerfeste Einrichter oder Untersätze (batts) vorzusehen. Die Verwendung von Stützen kann jedoch Anlaß zu Problemen geben.

Bei der Herstellung von Biskuitporzellan können die während des Brennens des grünen Gutes entstehenden fluss i-

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gen Phasen mit der Stütze an Stellen in Berührung kommen, an welchen sich die Oberflächen des Gutes und der Stütze gegenseitig berühren. Dies kann dazu führen, daß das Gut oder Porzellan nach dem Brennen und Kühlen an der Stütze klebt.

Auch wenn Biskuitporzellan zur Herstellung eines glasierten keramischen Gutes gebrannt wird, schmilzt die auf das Gut aufgebrachte Glasur oder Fritte und bildet eine Flüssigkeit mit niedriger Viskosität, die sich über die Oberfläche des Biskuitporzellans ausbreitet und zwischen das Porzellan und die das Porzellan tragende, feuerfeste Stütze an der Berührungsstelle zwischen den beiden fließen kann. Das Porzellan und die Stütze haften daher zusammen und das Porzellan muß nach dem Brennen und Abkühlen von der Stütze abgebrochen v/erden. Dies kann zu unansehnlichen Markierungen auf dem Porzellan führen und auch eine poröse Fläche auf dem Porzellan hervorrufen, welche eine Stelle für Absorptionsflecken werden kann, wenn das Porzellan gebraucht wird. Darüberhinaus läßt es sich nicht verhindern, daß überschüssige Glasur die feuerfeste Stütze beschmutzt. Da die Glasur nach ihrer Verfestigung stark haftet, entsteht nach einer Reihe von Brennvorgängen auf der feuerfesten Stütze eine Glasurschicht.

Um diese Schwierigkeiten möglichst gering zu halten, ist es allgemein üblich, die Stützen aus Zirkon oder einem Schichtmaterial herzustellen, das einen Kern aus Siliciumcarbid und eine äußere Schicht aus Zirkon aufweist. Die Stütze kann auch aus einem anderen feuerfesten Material hergestellt und anschließend mit Zirkon überzogen werden, indem beispielsweise ein mikronisierter Zirkonanstrich aufgebracht wird.

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Die Verwendung von Zirkon ist jedoch nicht ohne Nachteile, da das Zirkon bei hohen Temperaturen schwierig zu sintern ist. Während eine Bindephase für das Zirkon durch die Zugabe eines Aluminiumsilicat-Materials, wie Bindeton, vorgesehen werden kann, wird das sich ergebende, Zirkon enthaltende Material durch die geschmolzene Glasur leichter benetzt. Ein Zirkonüberzug bleibt darüber hinaus bei den im Ofen herrschenden Brenntemperaturen verhältnismäßig weich und kann leicht abgerieben werden, so daß die Stützen nach einigen Brennvorgängen wieder beschichtet werden müssen,

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß das die Stützen bildende feuerfeste Material die Neigung hat, bei hohen Temperaturen abzusplittern. Die Stützen werden im Ofen oft übereinander gestapelt und die abgesplitterten Teilchen des feuerfesten Materials können während des Brennvorganges von den oben liegenden Stützen auf das glasierte Gut fallen.

Es ist nun festgestellt worden, daß die vorstehenden Schwierigkeiten im wesentlichen dadurch gemildert werden können, daß ein pulverisiertes, durch Plasma dissoziiertes oder zerlegtes Zirkon als Überzugsmaterial für die feuerfesten Stützen verwendet wird.

Gemäß der Erfindung wird eine feuerfeste Stütze geschaffen, die mindestens auf einer einen Gegenstand tragenden Fläche einen Überzug aufweist, der pulverisiertes, durch Plasma zerlegtes Zirkon enthält.

Die feuerfeste Stütze gemäß der Erfindung kann irgendeine Stütze sein, die während der Herstellung von keramischen Gegenständen verwendet wird und in Form von Einrich-

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tern, Untersetzern, Muffeln oder Brennkapseln, StUtζarmen, Stelzen, Klemmen, Sätteln und Streben vorliegt.

Das durch Plasma zerlegte Zirkon besteht aus einer innigen Mischung aus Zirkcniumdioxyd und Siliciumdioxyd in Form von monoklinen Zirkoniumdioxyd-Mikrokristallen in einem amorphen Siliciumdioxyd-Glas. Das durch Plasma zerlegte Zirkon wird dadurch hergestellt, daß Zirkonsand mit einem Plasmabrenner behandelt wird. Eine Einrichtung, die zur Herstellung eines durch Plasma zerlegten Zirkons geeignet ist, ist in der GB-PS 1 248 595 und in der US-PS 3 7o8 4o9 beschrieben. Weitere Daten über dieses Material sind in den beiden US-PS 3 749 763 und 3 811 9o7 zu finden. Das Verhältnis von Zirkoniumdioxyd zu Siliciumdioxyd in dem durch Plasma zerlegten Zirkon ist im wesentlichen das gleiche wie im ursprünglichen Zirkon, aus welchem das durch Plasma zerlegte Zirkon hergestellt wird. Wenn durch Plasma zerlegtes Zirkon bei einer Temperatur über lloo°C gebrannt wird, verbinden sich Zirkoniumdioxyd und Siliciumdioxyd wieder zu Zirkon.

Das durch Plasma zerlegte Zirkon kann mit Hilfe einer Trockenmühle auf eine geeignete Teilchengröße, beispielsweise unter o,o53 mm, zerkleinert werden.

Das zerkleinerte, durch Plasma zerlegte Zirkon kann auf die den Artikel tragende Oberfläche in Form einer Dispersion in einer Trägerflüssigkeit, wie Wasser, durch irgendeine geeignete Maßnahme, wie Sprühen, Aufstreichen oder Tauchen, aufgebracht werden.

Obgleich die Stütze nach dem Trocknen und Beseitigen der Trägerflüssigkeit verwendet werden kann, ist es zweck-

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mäßig, die Stütze vor dem Gebrauch vorteilhafterweise bei einer Temperatur über 125o°C zu brennen. Ferner ist es zweckmäßig, die Stütze in einer oxydierenden Atmosphäre zu brennen, da das in der Basis vorhandene FepO, in einer reduzierende Gase enthaltenden Atmosphäre reduziert werden könnte und Eisenverbindungen an die Oberfläche wandern könnten, was mit einem Aufbrechen des Überzuges des durch Plasma zerlegten Zirkons verbunden wäre.

Ein Bindemittel kann je nach Wunsch in die Dispersion des zerkleinerten, durch Plasma zerlegten Zirkons in einer Trägerflüssigkeit einverleibt werden, um eine Bindung des Überzuges vor dem Brennen der Stütze zu erzielen. Beispiele für geeignete Bindemittel umfassen natürliche oder synthetische Harze, wie Phenolformaldehydharz, oder andere polymere Bindemittel, wie Gelluloseäther, Polyacrylamide, Polyvinylalkohole und Polyäthylenglykole.

Es kann auch wünschenswert sein, ein Suspensionsmittel in die Dispersion einzubringen, um das zerkleinerte, durch Plasma zerlegte Zirkon in der Trägerflüssigkeit in Suspension zu halten oder das zerkleinerte, durch Plasma zerlegte Zirkon wieder in Suspension zu bringen, wenn die Dispersion längere Zeit gestanden ist. Es gibt allerdings einige Bindemittel, die auch als Suspensionsmittel wirken.

Die Dispersion kann dadurch hergestellt werden, daß das zerkleinerte, durch Plasma zerlegte Zirkon mit der Trägerflüssigkeit oder mit einer Lösung eines Bindemittels und/oder eines Suspensionsmittels in der Trägerflüssigkeit gemischt wird, wobei beispielsweise eine Pigment-Dispersionsraühle oder eine Mischmaschine mit einem sich drehenden Mischkopf verwendet wird.

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Eine Schichtdicke von o,l bis l,o mm auf der den Gegenstand abstützenden Fläche reicht im allgemeinen aus.

Wenn das Gut auf einer erfindungsgemäßen Stutze abgelegt ist und gebrannt wird, wird ein Anhaften des Gutes an der Stutze weitgehend vermieden. Das Anhaften des Guts ist entweder auf ein Haften der aus dem grünen Gut austretenden flüssigen Phase an der Stütze an der Berührungsstelle zwischen den beiden oder auf die zwischen das Porzellan und die Stütze eindringende Glasur des Biskuitporzellans zurückzuführen. Die Neigung der Teilchen des feuerfesten Materials, von der Unterseite einer Stütze abzusplittern und das unter der Stütze in einem Ofen befindliche,glasierte Gut zu beschmutzen, ist ebenfalls weitgehend verringert.

Die Erfindung umfaßt eine Nasse zur Verwendung bei Überzügen für feuerfeste Stützen, die bei der Herstellung von keramischen Gegenständen verwendet werden. Die Masse umfaßt eine Dispersion eines zerkleinerten, durch Plasma zerlegten Zirkons in einer Trägerflüssigkeit.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Stütze, die bei der Herstellung von keramischen Gegenständen verwendet wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß mindestens eine einen Gegenstand tragende Fläche der feuerfesten Stütze durch Aufbringen der vorstehend erwähnten Masse beschichtet und die Überzugsschicht getrocknet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

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Beispiel 1

Ein zerkleinertes, durch Plasma zerlegtes Zirkon mit einer mittleren Teilchengröße von 7,5 Mikron wurde mit Wasser gemischt, um eine Dispersion mit einer Dichte von 2,3 g/ cm^ herzustellen. Diese Dichte entspricht einem Peststoffanteil von etwa 75 Gew.#.

Die Dispersion wurde von Hand auf die feuchte, den Gegenstand tragende Fläche von aua reinem Feuerton bestehenden Untersätzen aufgestrichen. Der Überzug hatte eine Dicke von etwa o,l mm. Die Untersätze wurden dann zwei Stunden lang bei Ho⁰C getrocknet und eine Stunde lang in einem elektrischen Ofen bei 128o°C gebrannt.

Nach dem Brennen wurde ein glatter weißer und gut gebundener keramischer Überzug erzielt.

Die überzogenen Untersätze wurden als Stützen für Tassen verwendet, die in einem Glasurofen gebrannt wurden. Es wurde festgestellt, daß der Überzug das Haften der Tassen an den Stützen aufgrund überschüssiger Glasur erheblich herabsetzte. Wenn kein Überzug aus zerkleinertem, durch Plasma zerlegtem Zirkon verwendet wurde, waren 13o Tassen von insgesamt looo Tassen schadhaft, während bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Stützen nur zwei Tassen von insgesamt looo Tassen schadhaft waren. Es war kein Absplittern der beschichteten Untersätze festzustellen, deren abgesplitterte Teilchen auf die glasierten Tassen fallen und sie beschmutzen.

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Beispiel 2

Eine 2o gew.^ige, wäßrige Lösung eines Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von loooo wurde mit Wasser verdünnt, wobei das Verdünnungsverhältnis 15 Volumenteile Polyacrylamid-Lösung zu 85 Volumenteilen Wasser betrug.

75 Gew.-Teile zerkleinertes, durch Plasma zerlegtes Zirkon mit einer mittleren Teilchengröße von 8,5 Mikron wurden mit 25 Gew.-Teilen der verdünnten Polyacrylamid-Lösung gemischt. Die Mischung wurde in einer Pigment-Dispers ion smühle 24 Stunden lang gemahlen. Es entstand eine Dispersion mit einer Dichte von etwa 2,2 g/cm⁵.

Die Dispersion wurde auf die den Gegenstand tragende Fläche von trockenen, aus Feuerton bestehenden Untersätzen aufgesprüht, wobei eine Überzugsdicke von o,l bis o,4 mm entstand. Die Untersätze wurden in einem Ofen 1/2 Stunde lang bei 8o°C getrocknet, worauf ein rauher, harter Oberzug erzielt wurde. Die Untersätze wurden dann in einer oxydierenden Atmosphäre eine Stunde lang bei 128o°C gebrannt. Das organische Bindemittel wurde abgebrannt und die Untersätze hatten eine weiße, harte und zusammenhängende Oberfläche .

Die Untersätze wurden in einen Siskuitofen gestellt. Ein zu brennendes grünes Gut wurde direkt auf die Untersätze aufgelegt, worauf das Gut gebrannt wurde.

Es wurde festgestellt, daß das Gut keine Einengung bei seiner normalen, beim Brennen auftretenden Schrumpfung erfuhr und nicht an den Untersätzen anhaftete.

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Claims

Patentansprüche

1. Feuerfeste Stütze mit einem Überzug auf wenigstens einer den Gegenstand tragenden Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug zerkleinertes, durch Plasma zerlegtes Zirkon umfaßt.

2. Feuerfeste Stütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte, durch Plasma zerlegte Zirkon eine Teilchengröße von weniger als o,o53 mm hat.

3. Feuerfeste Stütze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsdicke auf der den Gegenstand tragenden Oberfläche o,l bis l,o mm beträgt.

4. Zusammensetzung zur Verwendung beim Überziehen von feuerfesten Stützen, die bei der Herstellung von keramischen Gegenständen verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung eine Dispersion von zerkleinertem, durch Plasma zerlegtem Zirkon in einer Trägerflüssigkeit umfaßt.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte, durch Plasma zerlegte Zirkon eine Teilchengröße von weniger als o,o53 mm hat.

6. Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Stütze Bur Verwendung bei der Herstellung von keramischen Gegenständen, wobei wenigstens eine den Gegenstand tragende Oberfläche der feuerfesten Stütze durch Aufbringen einer Überzugsmasse überzogen und der Überzug getrocknet wird, dadurch

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ORIGINAL INSPECTED

gekennzeichnet, daß die Überzugsmasse eine Dispersion von zerkleinertem, durch Plasma zerlegtem Zirkon in einer Trägerflüssigkeit umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze nach dem Aufbringen des Überzugs und vor Gebrauch gebrannt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

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führt wird.

daß das Brennen bei einer Temperatur oberhalb 125o°C ausge-

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennen in einer oxydierenden Atmosphäre ausgeführt wird.

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