DE2820721A1 - Plasticising ceramic masses with microbial polysaccharide - for higher plasticity and dry flexural strength - Google Patents
Plasticising ceramic masses with microbial polysaccharide - for higher plasticity and dry flexural strengthInfo
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Abstract
Description
Titel der ErfinduncTitle of the invention
Verfahren zur Erhöhung der Plastizität (Bildsamkeit) und/oder Trockenbiegefestigkeit keramischer Massen Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften keramischer Massen, insbesondere zur Erhöhung der Plastizität (Bildsamkeit) (im weiteren werden Bildsamkeit und Plastizität synonym gebraucht) und/oder Trokkenbiegefestigkeit und läßt sich besonders bei üblichen Versätzen für Hart-, Elektro-, Sanitärporzellan sowie Steingut einsetzen.Process for increasing plasticity (malleability) and / or dry flexural strength ceramic masses Field of application of the invention The invention relates to a method to improve the processing properties of ceramic masses, in particular to increase the plasticity (malleability) (in the following are malleability and plasticity used synonymously) and / or dry flexural strength and can be used especially with conventional Use offset for hard, electrical, sanitary ware and earthenware.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Herstellung von keramischen Waren werden die Grundstoffe Kaoline, Tone, Feldspäte, Sande entweder zu gießfähigen, plastischen oder Preßmassen verarbeitet. Für die Formgebung der plastischen Massen sind eine ausreichende Plastizität und Trockenbiegefestigkeit, um eine rißfreie Verformung und schnelle Trocknung sowie für die Weiterbehandlung die gewünschte Festigkeit zu gewährleisten, Voraussetzung.Characteristics of the known technical solutions for manufacture The basic materials of ceramic goods are kaolins, clays, feldspars, and sands processed into pourable, plastic or molding compounds. For the shaping of the plastic masses are sufficient plasticity and dry flexural strength, for crack-free deformation and fast drying as well as for further treatment To ensure the desired strength is a prerequisite.
Im allgemeinen ist die Plastizität keramischer Massen durch den Einsatz hochplastischer Kaoline und/oder Tone gewährleistets Diese werden jedoch immer knapper, außerdem sind hochplastische Kaoline und/oder Tone in der Regel schadstoffreich, d.h. es wird ein hoher Anteil an färbenden Oxiden in den Versatz eingebracht. Zum Herstellen von Produkten mit hohen Weißgrad ist dieser Weg damit nicht gangbar.In general, the plasticity of ceramic bodies is due to the use highly plastic kaolins and / or clays are guaranteed, but these are becoming increasingly scarce, In addition, highly plastic kaolins and / or clays are usually rich in pollutants, i.e. a high proportion of coloring oxides is introduced into the backfill. To the Manufacturing products with a high degree of whiteness is therefore not feasible.
Zur Erhöhung der Plastizität sind im Schrifttum bereits viele Vorschläge gemacht worden, siehe z.B. F. Singer, Industrielle Keramik, Bd. 1, Berlin - Göttingen -Heidelberg - New York: Springer, 1964, S, 155 - 157, wobei den Rohstoffen bzw. Massen entsprechende Substanzen zugesetzt werden.There are already many suggestions in the literature for increasing plasticity have been made, see e.g. F. Singer, Industrielle Keramik, Bd. 1, Berlin - Göttingen -Heidelberg - New York: Springer, 1964, p. 155 - 157, whereby the raw materials resp. Appropriate substances are added to the masses.
Dabei haben Zusätze von hydrophoben Stoffen, wie z.B.Additions of hydrophobic substances, such as e.g.
Emulsionen bzw, Suspensionen dispergierbarer Kunststoffe, auch in Verbindung mit hydrophilen, löslichen Komponenten (val. z.B. DT-OS 1 927 019) den Nachteil, daß sie den Anforderungen an einen Massekreislauf nicht genügen, da sie beim Trocknen irreversible Anderungen erleiden, Emulsionen zeigen außerdem beim Einsatz in Gießmassen auf Grund der Dichteunterschiede Aufrahmerscheinungen, bzw.Emulsions or suspensions of dispersible plastics, also in Combination with hydrophilic, soluble components (equivalent e.g. DT-OS 1 927 019) Disadvantage that they do not meet the requirements of a mass circuit because they suffer irreversible changes on drying, emulsions also show when Use in casting compounds due to the differences in density, cream phenomena or
es können Agglomerationen auftreten, da die Stabilitätsgebiete von Emulsion und Gießmasse meist nicht übereinstimmen.agglomerations can occur because the stability areas of Emulsion and casting compound usually do not match.
Der Einsatz von in Wasser löslichen bzw. kolloid löslichen Substanzen, wie z.BF Stärke, Stärkederivaten (vgl, z,B, DT-AS 1 098 430), Kasein (SU - P 98 285), Estern makromoleklarer Uronsäureester (GB 824 143) gestattet bei Wahl einer entsprechenden Konzentration zwar die Plastizität keramischer Massen zu erhöhen, jedoch sind die Einsatzmengen dieser Verbindungen dann so hoch, daß die Herstellung einer Gießmasse mit den bekannten Verflüssigern (Soda, Wasserglas, Ge rbstoffabkömmlinge, Huminsäureabkömmlinge) auf Grund des Verdickungseffektes dieser Substanzen nicht möglich ist. Eine drastische Reduktion des Anteils an Plastifikator gestattet zwar die Herstellung einer Gießmasse, jedoch ist dann keine Verbesserung der Plastizität mehr nachweisbar. So wurde z.B für kaltlösliche Stärke eine signifikante Plastizitätserhöhung bei einer Einsatzkonzentration von 1 % nachweisbar, während die Herstellung von Gießmasse bei einer Konzentration der gleichen Stärke von kleiner 0,05 % möglich ist, eine Plastizitätserhöhung ist dann aber nicht mehr nachweisbar.The use of water-soluble or colloid-soluble substances, such as F starch, starch derivatives (cf. z, B, DT-AS 1 098 430), casein (SU - P 98 285), esters of macromolecular uronic acid esters (GB 824 143) permitted if one is selected corresponding concentration to increase the plasticity of ceramic masses, however, the amounts of these compounds used are so high that the production a casting compound with the known liquefiers (soda, water glass, derived substances, Humic acid derivatives) due to the thickening effect of these substances is possible. A drastic reduction in the proportion of plasticizer is possible the production of a casting compound, however, there is then no improvement in plasticity more verifiable. For example, there was a significant increase in plasticity for cold-soluble starch detectable at a use concentration of 1%, while the production of Casting compound possible with a concentration of the same strength of less than 0.05% is, but an increase in plasticity is then no longer detectable.
Niedermolekulare Substanzen als Plastifikatoren haben den entscheidenden Nachteil, daß sie mit dem Filtratwasser ihren Wirkungsort verlassen, weil sie filtrierbar sind und in Formenmaterialien eindringen und deren Funktion beeinträchtigen.Low-molecular substances as plasticizers are the decisive ones Disadvantage that they are with the filtrate water leave their place of work, because they can be filtered and penetrate into mold materials and their function affect.
Ziel der Erfindung Es ist somit kein Verfahren bekannt, keramische Massen herzustellen, die durch Zusatz von geeigneten Substanzen in ihren plastischen Eigenschaften wesentlich verbessert werden und bei gleichem Gehalt an diesen Substanzen wahlweise nach den üblichen Verfahren, wie Strangpressen, Spritzgießen, Pressen, Drehen, Gießen, verarbeitbar sind. Außerdem ist es derzeit nicht möglich, bereits beim Rohstoffhersteller im Verlaufe des Aufbereitungsprozesses die Kaoline und/oder Tone mit Substanzen zu behandeln und zu versetzen, da dann die Einsatzmenge die Verarbeitungsverfahren festlegt.Object of the invention There is thus no known method of ceramic Manufacture masses by adding suitable substances in their plastic Properties are significantly improved and with the same content of these substances optionally according to the usual processes, such as extrusion, injection molding, pressing, Turning, casting, workable. Also, it is currently not possible already at the raw material manufacturer in the course of the preparation process the kaolins and / or To treat clays with substances and to move, since then the amount used the Determines the processing method.
Darlegung des Wesens der Erfindung Es wurde gefunden, daß es möglich ist, die Plastizität und/oder Trockenbiegefestigkeit keramischer Massen durch Zusatz von hochmolekularen wasserlöslichen mikrobiellen Polysacchariden, insbesondere Xanthomonas-Polysacchariden, und Gemischen daraus zu verbessern, wobei die Einsatzkonzentration derselben so gewählt wird, daß die üblichen Verfahren der Formgebung und Weiterverarbeitung wahlweise Anwendung finden können. Mit dem gefundenen Zusatz ist es weiter möglich, Rohstoffe bereits in der Stufe der Aufbereitung durch den Zusatz der oben genannten Substanzen zu plastifizieren und in den Handel zu bringen, ohne die Art des weiteren keramischen Einsatzes negativ zu beeinflussen. Damit wird es auch möglich, grobkörnige, schadstoffarme Kaoline und/oder Tone allgemein keramisch verarbeitbar zu machen, sowie die für die Werkstoffeigenschaften der Erzeugnisse, wie z.B. optische Eigenschaften (Weißgrad, Transparenz), mechanische Festigkeit und Deformationsneigung beim Sintern, günstigsten Rohstoffe ohne Rücksicht auf ihre ursprünglichen Verarbeitungseigenschaften auszuwählen, Die Plastifizierung von Kaolinen/Tonen beziehungsweise keramischen Massen erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die wäßrigen Lösungen der mikrobiellen Polysaccharide in Suspensionen oder in teilweise entwässerte Suspensionen von Kaolinen und/oder Tonen beziehungsweise keramischen Massen mittels Vermischen eingebracht werden. Diese so plastifizierten Stoffe können dann entsprechend weiterverarbeitet werden, insbesondere sind folgende Verfahrensschritte ohne merklichen Einfluß auf die Plastifizierung: Entwässern von Suspensionen auf Filterpressen, Trocknen bis maximal 1200C, Trokken- und Naßmahlung des plastifizierten Materials.Statement of the essence of the invention It has been found possible to do so is, the plasticity and / or dry flexural strength of ceramic masses through addition of high molecular weight water-soluble microbial polysaccharides, especially Xanthomonas polysaccharides, and mixtures thereof, the use concentration of the same so it is chosen that the usual methods of shaping and further processing are optional Can find application. With the additive found, it is still possible to use raw materials already in the preparation stage by adding the above-mentioned substances to plasticize and to bring on the market without the kind of further ceramic To negatively influence the use. This also makes it possible to produce coarse-grained, low-pollutant To make kaolins and / or clays generally ceramically processable, as well as those for the material properties of the products, such as optical properties (whiteness, Transparency), mechanical strength and tendency to deform during sintering, cheapest raw materials regardless of their original processing properties, the Plasticization of kaolins / clays or ceramic masses takes place according to the invention in that the aqueous solutions of the microbial polysaccharides in suspensions or in partially dehydrated suspensions of kaolins and / or clays respectively ceramic masses are introduced by mixing. These so plasticized Substances can then be further processed accordingly, in particular the following are Process steps without noticeable influence on the plasticization: dewatering of Suspensions on filter presses, drying up to a maximum of 1200C, dry and wet grinding of the plasticized material.
Bei Rohstoffen beziehungsweise Massen, die durch Sprühtrocknung entwässert werden, sind die Plastifikatoren nach dieser Stufe zuzusetzen, Wird nur ein Teil der Versatzrohstoffe bzw, der Masse nach obigem Verfahren plastifiziert, so kann dieser Teil vor der Weiterverarbeitung als Suspension, als teilweise entwässertes Material oder als trockene Substanz in den Gesamtversatz eingebracht werden.In the case of raw materials or masses that are dewatered by spray drying the plasticizers have to be added after this stage, only a part will be the offset raw materials or the mass plasticized according to the above process, so can this part before further processing as a suspension, as partially dehydrated Material or as a dry substance can be incorporated into the overall backfill.
Die zur Erzielung einer Plastifizierung notwendige Einsatzmenge an den oben genannten Substanzen ist erstaunlich gering und liegt unterhalb 0,5 Masseprozent, bezogen auf die Trockenmasse an keramischer Substanz, im allgemeinen sind schon 0,01 bis 0,05 % ausreichend, Bei diesen geringen Einsatzmengen treten keine schädlichen Einflüsse infolge des Ausbrennens der eingeführten Substanzen beim Sintern der damit behandelten Massen auf. Werden die mit obigen Substanzen plastifizierten Rohstoffe beziehungsweise Massen längere Zeit im feuchten Zustand gelagert, so ist es zweckmäßig, zur Verhinderung der biologischen Zersetzung antibakterielle und antimykotische Zusätze zuzugeben.The amount required to achieve plasticization the above substances is surprisingly low and is below 0.5 percent by mass, based on the dry mass of ceramic substance, in general are already 0.01 to 0.05% is sufficient. With these small amounts used, no harmful effects occur Influences due to the burning out of the substances introduced during the sintering of the substances treated masses on. Are the raw materials plasticized with the above substances or masses stored in a moist state for a long time, it is advisable to to prevent biodegradation antibacterial and antifungal Adding additives.
Ausführungsbeispiel Die Erfindung ist an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert: 1. Eine Suspension mit 45 0 Wassergehalt eines wenig plastischen, grobkörnigen aber schadstoffarmen Kaolins wurde mit 0,1 jó eines Xanthomonas-Polysaccharids bezogen auf seine Trockenmasse versetzt.Exemplary embodiment The invention is based on the following exemplary embodiments explained in more detail: 1. A suspension with 45 0 water content of a little plastic, Coarse-grained but low-pollutant kaolin was made with 0.1 jó of a Xanthomonas polysaccharide based on its dry matter.
Das Xanthomonas-Polysaccharid besaß eine mittlere Molmasse von 1,2 Millionen Dalton. The Xanthomonas polysaccharide had an average molecular weight of 1.2 Million daltons.
Nach 3 Stunden Einwirkzeit wurde der so plastifizierte Kaolin abgepreßt. Als Plastifizierungsmaß für den teilweise entwässerten Kaolin wurde der Quotient aus Zug-und Scherfestigkeit eines Materialstranges ermittelt. After a contact time of 3 hours, the kaolin plasticized in this way was pressed out. The quotient was used as the degree of plasticization for the partially dehydrated kaolin determined from the tensile and shear strength of a strand of material.
Die Prüfungsergebnisse sind in der folgenden Übersicht zusammengestellt: Kaolin Plastizitätszahl für gleiche Verarbeitungskonsistenz Wenig plastischer Kaolin a) ohne Zusatz 0,047 b) mit 0,1 S Xanthomonas-Polysaccharid 0,069 Hochplastischer Kaolin Zettlitz Ia (zum Vergleich) 0,070 2. Es wurde in einem Hartporzellanversatz ein hochplastischer Kaolin gegen einen wenig plastischen Kaolin dergestalt ausgetauscht, daß sich die rationelle Analyse des Versatzes nicht änderte, wobei für den hochplasti schen Kaolin der wenig plastische Kaolin und unplastische Hartstoffe in den Versatz aufgenommen wurden. The test results are summarized in the following overview: Kaolin plasticity index for the same processing consistency. Less plastic kaolin a) without addition 0.047 b) with 0.1 S Xanthomonas polysaccharide 0.069 highly plastic Kaolin Zettlitz Ia (for comparison) 0.070 2. It was made in a hard-paste porcelain batch a highly plastic kaolin exchanged for a less plastic kaolin in such a way, that the rational analysis of the offset did not change, whereby for the hochplasti between kaolin, the less plastic kaolin and non-plastic hard materials in the offset were recorded.
Zur Plastifizierung des den wenig plastischen Kaolin enthaltenden Versatzes wurden 0,014 )t>' % eines eines Xanthomonas-Polysaccharids bezogen auf Trockensubstanz angewendet. Dabei wurde einmal so vorgegangen, daß der Gesamtversatz in Suspension vor dem Abpressen auf Filterpressen datiert wurde und der Versatz im feuchten Zustand eingesetzt wurde, Zum anderen wurde der wenig plastische Kaolin, der mit 0,1 % Xanthomonas-Polysaccharid in Suspension dotiert, anschließend getrocknet und 2 Monate gelagert wurde, im getrockneten Zustand bei der Versatzherstellung eingesetzt. For the plasticization of the less plastic kaolin Offset 0.014 t> '% of a Xanthomonas polysaccharide was obtained applied to dry matter. The procedure was once so that the total offset was dated in suspension before pressing on filter presses and the offset when wet was used, on the other hand it was little plastic kaolin doped with 0.1% Xanthomonas polysaccharide in suspension, was then dried and stored for 2 months, in the dried state used in the production of offset.
In der Übersicht sind die Plastizitätskennzahlen für eine Eindrehmasse sowie einige Charakteristika für die aus obigen Versätzen hergestellten Gießmassen angeführt.The overview shows the plasticity indicators for a screw-in mass as well as some characteristics for the casting compounds produced from the above batches cited.
Versatz 1 2 3 4 Versatz mit hochplastischem Kaolin 0,039 4,2 180 28 Versatz mit wenig plastischem Kaolin 0,027 4,2 170 27 Versatz mit 0,014 % Xanthomonas-Polysaccharid a) Gesamtmasse dotiert 0,044 3,2 220 -b) wenig plastischem Kaolin separat dotiert 0,042 3,6 260 32 Dabei bedeuten: Spalte 1: Plastizitätszahlen Spalte 2: Scherbenstärke nach 10 Minuten in mm Spalte 3: Scheinbare Zähigkeit in cP bei einer Schergeschwindigkeit von 170 s 1 und einer Schlickerdichte von 1,68 g/cm3 Spalte 4: Trockenbiegefestigkeit in kp/cm2Offset 1 2 3 4 Offset with highly plastic kaolin 0.039 4.2 180 28 Backing with a little plastic kaolin 0.027 4.2 170 27 Backing with 0.014% Xanthomonas polysaccharide a) total mass doped 0.044 3.2 220 -b) little plastic kaolin doped separately 0.042 3.6 260 32 The meanings are: Column 1: Plasticity numbers Column 2: Body thickness after 10 minutes in mm column 3: Apparent toughness in cP at a shear rate of 170 s 1 and a slip density of 1.68 g / cm3 Column 4: Dry flexural strength in kp / cm2
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