DE3328429A1

DE3328429A1 - Verfahren zur guenstigen beeinflussung der wasserabgabe von fein- bis feinstkoernigen keramischen massen, insbesondere von lehmen und ton

Info

Publication number: DE3328429A1
Application number: DE19833328429
Authority: DE
Inventors: Ernst Konrad 6556 Wöllstein Jungk; Ludwig 8000 München Stegmüller
Original assignee: JUNGK ERNST K
Current assignee: JUNGK ERNST K
Priority date: 1983-08-06
Filing date: 1983-08-06
Publication date: 1985-02-21
Also published as: IT8484119A0; FR2550781A1; IT1214859B; BE900293A; NL8402430A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur günstigen Beeinflussung der Wasserabgabe von fein- bis fmnstkörnigen keramischen Massen, insbesondere von Lehmen und Ton.

In der Tonindustrie, beispielsweise in der Ziegelindustrie, der Porzellanindustrie usw., muß das in der Tonmasse physikalisch gebundene Wasser durch Trocknen entfernt werden. Dies ist wegen des damit verbundenen hohen Energieaufwands bzw. Zeitaufwands ein sehr kostenintensiver Prozeß.

Weiterhin schrumpft beim Entweichen des physikalisch gebundenen Wassers die Tonmasse zusammen, und es entstehen daher Spannungen beim ungleichmäßigen Trocknen, welche zu Rissen im Ton, ja sogar zu dessen Zerstörung führen können.

Bisher wurde, um dieses ungleichmäßige Trocknen zu vermeiden, im allgemeinen Magerungsmittel zu den Tonmassen hinzugefügt. Es sind auch bereits Versuche bekannt, durch Zusatz organischer hochpolymerer Stoffe, beispielsweise von Dispergiermittel, eine Verbesserung der Trockenschwindung und Rissanfälligkeit zu bewirken. Alle diese Versuche zeigten jedoch bisher nicht das gewünschte positive Ergebnis.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Wasserabgabe von fein- bis feinstkörnigen Massen, insbesondere von Lehmen und Ton, günstig beeinflußt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß den keramischen Massen wasserlösliche Aggregates auf organischer oder anorganischer Basis zugegeben weiden.

Unter Aggregates sollen im Gegensatz zu Dispersionsmitteln solche Stoffe verstanden werden, die einen Koagulations- und Flockungseffekt, d.h. eine Kornvergrößerungswirkung, auf die fein- bis feinstkörnigen keramischen Massen ausüben. Solche Aggregates wurden bereits für die Kornvergrößerung von Schlämmen und damit für die Bildung von rascher absinkenden Sedimenten bei der Abwasserreinigung verwendet. Die Aggregates bewirken gröbere Tonkörner, wodurch größere Poren in den Rohformlingen erhalten _t bleiben, die zu einer leichteren Entwässerung der keramischen Rohformlingen führen.

Im Gegensatz hierzu wurde festgestellt, daß die bisher als Dispersionsmittel verwendeten Stoffe einen Ordnungseffekt innerhalb des Gefüges der keramischen Massen bewirken, der zu einer Verdichtung und damit zu einer Erschwerung der Wasserabgabe führt.

Als Aggregates eignen sich alle organischen Flockungsmittel, wie beispielsweise nichtionische Flockungsmittel, anionische Flockungsmittel und kationische Flockungsmittel. Beispiele solcher Flockungsmittel sind Polysaccharide, Polyvinylalkohole, Polyacrylamide, hydrolysierte Polyacrylnitrile (Polyacrylsäuren), Maleinsäure-Vinylacetat-Copolymere, Zellulosederivate, wie beispielsweise Natrium-Carboxymethylzellulose, Carboxymethylhydroxyäthylzellulose, Zelluloseacetat , Poly-ß-Dimethylaminoäthylmethacrylat-Hydroxyacetat, Polyvinylbutylpyridoniumbromid, Styren-N-methyl-2-vinylpyridinmethosulfat-Copolymerisat, insbesondere mit einem Molekulargewicht von ca. 200.000, langkettige, organische, quartäre Ammoniumsalze, Dimethyldialkylammoniumchlorid, insbesondere solche, deren Dialkylgruppe aus unverzweigten C.g-Kohlenwasserstoffketten besteht, und andere.

Als Flockungsmittel eignen sich weiterhin auch anorganische mehr

wertige Kationen, wie beispielsweise Ca , Fe , Al"'"-Ionen.

Diese werden im allgemeinen in Form wasserlöslicher Salze, beispielsweise in Form von Eisen-(III)-chlorid oder Eisen-(III) ammoniumalaun verwendet.

Als besonders geeignet haben sich die folgenden Aggregates erwiesen:

Hydrolysierte Polyacrylnitrile (Polyacrylsäuren), insbesondere mit Molekulargewichten von 70 000 bis 80 000, sowie deren Salze, insbesondere die Natriumsalze, der allgemeinen Formel

CH

CH,

COONa

Copolymerisate von nichtionischen Vynilverbindungen (Acrylnitrile , Acrylamide, Vynilacetat mit seinen hydrolysierten Produkten, Vynilalkohol) und ionischen Vinylverbindungen (Natrium-, Ammoniumoder Calciumsalze der Malein- oder Acrylsäure), die zu hochpolymeren gesättigten Molekülen polymerisiert sind. Eine solche Substanz ist beispielsweise VAMA, ein Copolymerisat aus Vinylacetat und dem partiellen Methylester der Maleinsäure mit einem Gehalt von 5,4 % Calcium und einem Molekulargewicht von etwa 200 000 mit der allgemeinen Formel

CH_r

CH

CH,

Solche Substanzen sind beispielsweise unter dem Namen CRD-186 oder Krilium im Handel.

Carboxymethylzellulose, insbesondere in Form ihres Natriumsalzes, das z.B. unter dem Handelsnamen Methocel verfügbar ist, sowie Zelluloseacetat oder Carboxymethylhydroxyäthylzellulose.

Ganz besonders eignen sich für den erfindungsgemäßen Zweck die Polyacrylsäureamide in nichtionischer, anionischer oder kationischer Form. In den anionischen Pplyacrylamiden sind freie Carboxylgruppen enthalten, während die kationischen Polyacrylamide quartäre Ammoniumgruppen, beispielsweise Alkylammoniumgruppen enthalten. Solche Stoffe sind beispielsweise unter den Namen Nalco-Flockungsmittel oder Sedipur, beispielsweise als Sedipur PF 2-PR, TR 2-TR im Handel.

Der Einsatz der Polymeren erfolgt meistens in Mengen von 0,001 bis 0,1 Gew.-% bezogen auf das Trockengewicht des keramischen Materials. Bevorzugt werden Mengen von 0,01 bis 0,05 Gew.-% verwendet. Besonders bevorzugt werden verwendet 0,01 bis 0,02 Gew.-%. Es hat sich gezeigt, daß die Wirkung bei Zusätzen von weniger als 0,001 Gew.-% nicht mehr zufriedenstellend ist. Bei Mengen oberhalb von 0,1 Gew.-% Zusatz konnte im allgemeinen keine Steigerung der Wirkung beobachtet werden, so daß ein Einsatz in höherer Konzentration wegen der damit verbundenen Kostensteigerung im allgemeinen nicht sinnvoll ist.

Die Polymeren können in beliebiger Weise mit dem Ton vermischt werden, beispielsweise durch Einkneten, Versprühen usw.. Bevorzugt wird das Polymere dem Anmachwasser zugesetzt, mit der der Ton verarbeitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Beeinflussung der Wasserabgabe aller Tonmassen, insbesondere solcher, die durch einen Zusatz von Anmachwasser verarbeitet worden sind. Dazu gehören Tone bzw. Tonmassen oder tonartige Massen für die Herstellung von Mauer-Ziegel, Dach-Ziegel, Terrakotta, Feuerfestmaterialien, keramischen Erzeugnissen, wie Porzellan, Fayencen usw.. Wenn das Wasser leichter und damit gleichmäßiger aus dem Ton entweichen kann, kann die Tonmasse schneller und spannungsfreier trocknen. Eine leichtere und schnellere Trocknung bedingt auch geringere Investitionskosten bei den Trocknungsanlagen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, Tone wesentlich schneller und spannungsfreier zu trocknen. Infolge der schnelleren Trocknung werden kleinere Trockner benötigt, d.h. es werden Investitionskosten eingespart. Außerdem ergibt sich eine erhebliche Einsparung an Wärmeenergie. Da beim Trocknen wesentlich geringere Spannungen auftreten, sind die Erzeugnisse rissefreier oder sogar rissefrei, d.h. die Bruch- und Ausschußquote läßt sich erniedrigen. Vor allem sind auch großformatige Steine mit komplizierten Lochungen herstellbar, sowie Steine, deren Lochung quer zur Wärmestromrichtung verläuft.

Die Erfindung wird im folgenden durch Beispiele näher erläutert. Beispiel 1

Es wurden Ziegel mit den Maßen 250 χ 130 χ 77 mm aus dem folgenden Ton geformt:

Jedem Ziegel wurde 500 ml Anmachwasser hinzugefügt, das 0,04 % Polyvinylacrylamid gelöst enthielt. Durch den Zusatz des Anmachwassers betrug der Gehalt des Tonmaterials an Polymer 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Tonmasse.

In Trocknungsversuchen wurde der Beginn der Eckenantrocknung und der Beginn der Rißbildung untersucht. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.

Frühe

ohne Zusatz

0,01% Polyvinylacrylamid ,0,01% Polyvinylacrylamid

0,01% Polyvinylacrylamid 0,01% Polyvinylacrylamid

Tabelle	Rohformling	Beginn der Rißbildung nach Minuten
Beginn der Eck- antrocknung nach Minuten	30
15	60
23	nach 90 Min. kein Riß
25	90
26	26
20

Beispiel 2

Es wurden zwei Ziegelrohformlinge mit den Abmessungen von 250 χ 130 χ 77 mm mit 500 cm³ Anmachwasser verformt. Der Ziegel enthielt 0,01 % Polyvinylacrylamid, bezogen auf das Trockengewicht des Tons. Der Ziegel wurde in einer üblichen Trockenkammer bei einer Lufttemperatur von ca. 60° getrocknet. Die beiden Formlinge wurden während der Trockenzeit regelmäßig beobachtet. In der Anfangsphase von 0 bis 10 Stunden war kein Unterschied zwischen den beiden Formungen feststellbar. Erst in der mittleren Trockenphase nach 10 bis 20 Stunden war beim Stein ohne Zusatz trotz eines noch vorhandenen merklichen Feuchtigkeitsgehalts in den unter der Oberfläche befindlichen Teilen des Rohformlings schon ein leichtes Antrocknen der Außenecken erkennbar, während der Stein mit Zusatz eine gleichmäßige, farblich einheitliche Oberfläche hatte. Es war erkennbar, daß eine Schwächung oder sogar" eine Unterbrechung des während der Trocknung nach außen fließenden Feuchtigkeitsstromes

noch nicht erfolgt war und der Stein das Wasser immer noch von innen nach außen abgeben konnte, d.h. noch spannungsfrei antrocknete. In der Endphase nach mehr als 20 Stunden verstärkte sich die Antrocknung der Außenflächen und -ecken beim unbehandelten Stein, und es entstanden kopfseitige Risse und Querrisse. Beim Stein mit Zusatz war auch in der Endphase kein ungleichmäßiges Antrocknen zu erkennen.

Beispiel 3

Es wurden sechs Formlinge entsprechend Beispiel 2 hergestellt und die Gewichtsabnahme mit der Zeit gemessen. Die Formlinge wurden alle 4 Stunden gewogen, wobei sich nach einer Zeit von insgesamt 4 Tagen die folgenden Gewichtsabnahmen ergaben:

Gewicht ohne Zusatz Gewicht mit Zusatz

Beim Einsetzen

1: 3 680 kg 2: 3 770 kg 3: 3 720 kg

Ende Trockenzeit Verlust = g - %

3 100 kg = 580 - 15,76 3 150 kg = 620 - 16,45 3 150 kg = 570 - 15,32

Beim Einsetzen

1: 3 510 kg 2: 3 660 kg 3: 3 510 kg

Ende Trockenzeit
Verlust = g - %

830 kg = 680 - 19,37

000 kg = 660 - 18,03
810 kg = 700 - 19,94

CjJ hO OO

Wie die Versuchsergebnisse zeigen, haben die Ziegel mit Zusatz in der Endtrocknung erheblich mehr Wasser abgegeben als Normalsteine.

Claims

Anw.-Akte: 818 PATENTANWALT European Patent Attorney Dipl.-Ing. BERND BECKER HAUPTSTRASSE 10 6530 BINGEN 17 TELEFON 06721/43421 04.08.1983 PATENTANMELDUNG Ernst Konrad Jungk, Ziegelhüttenstr. 42, 6556 Wöllstein Verfahren zur günstigen Beeinflussung der Wasserabgabe von fein- bis feinstkörnigen keramischen Massen, insbesondere von Lehmen und Ton PATENTANSPRÜCHE

1.1 Verfahren zur günstigen Beeinflussung der Wasserabgabe von fein- bis feinstkörnigen keramischen Massen, insbesondere von Lehmen und Ton, dadurch gekennzeichnet, daß den keramischen Massen wasserlösliche Aggregates auf organischer oder anorganischer Basis zugegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Aggregates in Mengen von 0,001 bis 1,0 Gew.-% zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aggregates dem Anmachwasser zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Aggregates in Mengen von 0,005 bis 0,05 Gew.-% zugegeben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

ein anionisches Gemisch hochmolekularer wasserlöslicher Polyacrylamide und polyacrylsaurer Salze zugegeben wird.