DE4397568C2

DE4397568C2 - Verfahren zur Herstellung eines glasartigen gesinterten Körpers

Info

Publication number: DE4397568C2
Application number: DE4397568A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Saiki; Masami Kato; Kokichi Hanaoka
Original assignee: Crystal Clay Corp
Current assignee: CRYSTAL CLAY CORP., TOKIO/TOKYO, JP
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: KR950704206A; DE4397568T1; AU4983493A; KR0157720B1; WO1995007246A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines glasartigen gesinterten Körpers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist aus der Ziegelindustrie International 3/86, S. 137-141 bekannt.

Herkömmlicherweise werden Glasprodukte wie z. B. Flaschen, die einmal gebraucht worden sind, üblicherweise weggeworfene. Aber heutzutage ist die Sammlung von Abfallmaterialien zum Schutz der Umwelt und zur Erhaltung von Ressourcen erforderlich. So wurde die Wiederverwendung des Altglases positiv vorangetrieben. Da die Glasprodukte wie z. B. Glasflaschen in Mengen produziert werden, ist ein effektives System des Sammelns und Wiederverwen dens von Altglas erforderlich.

Verschiedene Glastypen, wie z. B. Natronkalkglas, Bleiglas, Bor silikatglas, werden zum Herstellen von Glasprodukten verwendet. Die Hauptkomponente dieses Glases ist Siliziumdioxid, und nimmt ungefähr 70% des Natronkalkglases, ungefähr 70-80% des Borsili katglases und ungefähr 60% des Bleiglases ein.

In dem industriellen Gebiet der Tonwaren wird Glas als eine Glasur verwendet. Zum Beispiel wird die Frittenglasur für die Verzierung von Oberflächen von Tonwaren wie z. B. Fliesen aus dem Glas gemacht. Das ist jedoch kein effektives Wiederverwen dungssystem für das Altglas, da das Maß an Wiederverwendung des Altglases nicht so groß ist.

Die vorliegende Erfindung wurde darauf gerichtet, das Altglas effektiv wiederzuverwenden, genauer, das Altglas zur Herstel lung von guten Tonwaren, wie z. B. Fliesen, wiederzuverwenden.

Ein Rohmaterial für Tonwaren, wie Fliesen, wird üblicherweise durch hinzufügen von Töpferton und Zuschlagsstoffen zu Tonerde, die ein Hauptbestandteil davon ist, hergestellt. Die Zusammen setzung der Tonerde ist wie folgt:

Eisenoxid (Fe₂O₃)	1,0% oder weniger;
Aluminiumoxid (Al₂O₃)	15% oder mehr;
Siliziumdioxid (SiO₂)	70% oder mehr;
Natriumoxid (Na₂O)	0.5% oder weniger;
Kalziumoxid (CaO)	0.5% oder weniger und
AL=L<Rest.

Wie oben gezeigt wurde, ist Siliziumdioxid der Hauptbestandteil der Tonerde. So kann die Verwendung des Altglases für das Rohmate rial der Tonwaren geschätzt werden.

Mit Bezug auf die Tonwaren hat jedoch das Glas nicht nur einen viel niedrigeren Schmelzpunkt, sondern auch eine ziemlich nie drigere Steifigkeit. Somit wurde das Glas nicht zum Herstellen von Konstruktionsmaterialien wie z. B. Fliesen verwendet. Somit wurden bisher keine gläsernen Konstruktionsmaterialien verwen det.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, es zu ermöglichen, effektiv eine große Menge des Altglases, welches vorher nicht wiederverwendet wurde, zur Erhaltung von Ressourcen wiederzuverwenden, und ein Verfahren zur Herstellung eines glasartigen ge sinterten Körpers bereitzustellen, der als Konstruktionsmaterial verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es wird möglich gemacht, daß Altglas wie z. B. Glas flaschen effektiv als Glas verwendet wird, und der gesin terte Körper kann durch Hinzufügen des keramischen Tones zu dem Altglas zum Herstellen des Rohmateriales und durch Sintern des in eine vorgeschriebene Form geformten Rohmaterials hergestellt werden. Es sei angemerkt, daß es zweckmäßig ist, pulvriges Glas und den keramischen Ton zu kneten.

Wenn das Mischungsverhältnis des Glases mit Bezug auf den kera mischen Ton größer ist, kann eine große Menge von Glas effektiv verwendet werden. Die obere Grenze des Anteils des Glases ist jedoch ungefähr 70 bis 75 Gew.-%, um die gesinter ten Körper mit fester Qualität herzustellen.

Durch Verwenden des keramischen Tons mit dem Glas haben die gesinterten Körper eine feine Zusammensetzung. Die Sintertempe ratur des Rohmaterials, das durch Kneten des Glases und des keramischen Tons hergestellt wird, ist höher als die im Falle von Glas allein. Durch die höhere Sintertemperatur, können feine gesinterte Körper bereitgestellt werden. Bentonit, Kaolinit können als keramischer Ton verwendet werden.

Die so hergestellten gesinterten Körper weisen eine größere Festigkeit, Lebensdauer usw. auf, so daß sie geeig neter Weise als Konstruktionsmaterialien, wie z. B. Fliesen für Innen- oder Außenwände oder als Fußbodenbelag verwendet werden können. Wenn Altglas als Glas verwendet wird, können die Kosten des Rohmaterials verringert werden, und der Schutz der Umwelt und die Erhaltung von Ressourcen kann positiv vorangetrieben werden, da das Altglas, welches vorher weggeworfen wurde, als Hauptbestandteil des Rohmaterials wiederverwendet wird.

Ausführungsformen

Nun werden Ausführungsformen des Verfahrens und der entsprechend hergestellten glasartigen gesinterten Körpers beschrieben.

(Ausführungsform 1)

Ein Rohmaterial weist Altglas, Bentonit als keramischer Ton etc. mit dem folgenden Mischungsverhältnis auf:

Altglas	75 Gew.-%
Bentonit	22 Gew.-% und
Wasser	3 Gew.-%

Das Altglas wird in pulvrige Form gebracht und mit dem Bentonit geknetet, um das Wasserverhältnis in dem Rohmaterial einzustel len; das geknetete Rohmaterial wird in eine Fliesenform geformt; dann wird das geformte Material für 30 Minuten bei einer Tempe ratur von 1000°C gesintert. Durch die obigen Schritte kann ein feiner gesinterter Körper hergestellt werden.

(Ausführungsform 2)

Altglas, Bentonit etc. mit dem folgenden Mischungsverhältnis werden zum Herstellen eines Rohmaterials geknetet; dann wird das geformte Rohmaterial für 30 Minuten bei der Temperatur von 1000°C gesintert. Das Altglas wird in Pulverform gebracht. Durch die obigen Schritte kann ein feiner gesinterter Körper hergestellt werden.

Altglas	70 Gew.-%
Bentonit	27 Gew.-% und
Wasser	3 Gew.-%

(Ausführungsform 3)

Altglas, Kaolinit etc. mit dem folgenden Mischungsverhältnis werden zum Herstellen eines Rohmaterials geknetet; dann wird das geformte Rohmaterial für 30 Minuten bei einer Temperatur von 1050°C gesintert. Das Altglas wird in Pulverform gebracht. Durch die obigen Schritte kann ein feiner gesinterter Körper hergestellt werden.

Altglas	75 Gew.-%
Kaolinit	22 Gew.-% und
Wasser	3 Gew.-%

In den oben beschriebenen Ausführungsformen werden Bentonit und Kaolinit als keramischer Ton verwendet, aber bevorzugte gesinterte Körper können durch Verwendung anderer Arten von keramischem Ton, die überlicherweise für die keramische. Pro duktion verwendet werden, gewonnen werden.

Es besteht keine Einschränkung bezüglich der Qualität des Alt glases, und Glaspulver, die sekundär in anderen Bearbeitungs schritten produziert werden, können natürlich als Glas bestandteil verwendet werden.

In dem Fall, indem ziemlich wenig Glas enthalten ist, wie in den Ausführungsformen beschrieben ist, und speziell im Fall des desoxydierenden Sinterns, sind die Oberflächen der gesinterten Körper manchmal gefärbt; dieses Phänomen tritt nicht auf, wenn ausschließlich der keramische Ton gesintert wird, so daß glas artige gesinterte Körper, die einheitlich gefärbt sind, herge stellt werden können.

Nacheinander wird die Qualitätsprüfung von Proben der Ausfüh rungsform 1 erklärt. Jede Probe der glasartigen gesinterten Körper ist in die Gestalt eines rechtwinkligen Parallelepipeds mit den Abmessungen 200 × 250 × 20 mm geformt.

1. Die Wasseraufnahmerate ist durch die folgende Formel ge geben:
(Masse, wenn Wasser voll aufgenommen worden ist) - (Masse, wenn kein Wasser aufgenommen ist) ÷ (Masse, wenn kein Wasser aufgenommen ist).

Die Masse beträgt, wenn kein Wasser aufgenommen ist, 176.2 g; und die Masse, wenn Wasser vollständig aufgenommen ist, beträgt 176.79 g, somit ist die Wasseraufnahmerate 0.039%. Diese Wasseraufnahmerate ist ein Mittelwert und jede Wasseraufnahmerate streut innerhalb von 0.012%.

Im Fall, daß die Wasseraufnahmerate 5.0% oder weniger be trägt, wird der gesinterte Körper als "Steinguttyp" be zeichnet; im Fall, das die Wasseraufnahmerate 1.0% oder weniger beträgt, wird der gesinterte Körper als "Porzellan guttyp" bezeichnet. Die Proben haben eine sehr niedrige Wasseraufnahmerate, so daß sie perfekte glasartige gesin terte Körper vom Porzellanguttyp sind.

2. Abriebsfestigkeit

Die Masse vor dem Abrieb beträgt 98.6321 g; und die Masse nach dem Abrieb beträgt 98.6203 g, so daß die abgeriebene Masse 0.0118 g beträgt. Jede abgeriebene Masse streut innerhalb von 0.0008 g. Es sei angemerkt, daß der JIS oder Japanische Industrie Standard erfordert, das die abgerie bene Masse von Materialien für Fußbodenbeläge und Mosaik fliesen 0.1 g oder weniger beträgt. Daher erfüllen die Pro ben der Ausführungsform den Standard.

3. Biegefestigkeit

Eine Biegekraft wurde an die Proben angelegt; eine mittlere Bruchlast war 408 Kgf. Dies ist nämlich 159.4 N/cm. Jede Bruchlast streute innerhalb von 1.2.

Der JIS erfordert die folgende Biegefestigkeit:

Materialien für Innenwände	12 N/cm oder mehr;
Fußbodenbeläge für Innen	60 N/cm oder mehr;
Außenwände mit einer Dicke von 160 mm oder weniger	80 N/cm oder mehr;
Außenwände mit einer Dicke mehr als 160 mm	100 N/cm oder mehr; und
Fußbodenbeläge für Außen	120 N/cm oder mehr.

Daher erfüllen die Proben der Ausführungsform den Standard.

4. Kälte- und chemische Widerstandsfähigkeit

Trotz einem 10-Zyklus Kältebeständigkeitstest, zeigten die Proben nichts abnormales. Und in chemischen Beständigkeits tests in 3%iger Salzsäurelösung und 3%iger Natriumhydoxid lösung zeigten diese ebenfalls nicht abnormales.

Wie in den obigen Ausführungsformen beschrieben wurde, haben die glasartigen gesinterten Körper, bei denen das Altglas als Glasbestandteil verwendet wird, vorzügliche Eigenschaften wie die Steifigkeit, so daß sie in vielen Gebieten, wie z. B. als Konstruktionsmaterialien für innen und für außen verwendet werden können. Die Proben sind in die Form von rechtwinklingen Parallelepipeden oder in Blockgestalt geformt worden, aber die gesinterten Körper können natürlich in viele Gestalten ent sprechend den Formungsarten geformt werden. Das Formen des Roh materials kann durch ein herkömmliches Naß- Fließpressen oder ein Trocken-Pressformen ausgeführt werden; und das Sintern desselben kann durch ein oxydierendes Sintern oder ein des oxydierendes Sintern ausgeführt werden. Somit haben die glas artigen gesinterten Körper der vorliegenden Erfindung weitere Vorteile: Sie können durch ein herkömmliches Verfahren und mit einer herkömmlichen Fertigungsmaschine hergestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines glasartigen gesinterten Körpers mit den Schritten:
Hinzufügen von keramischem Ton zu Glas, um die Wassermenge in einem Rohmaterial einzustellen,
Kneten des Glases und des Tons zum Herstellen des Rohmaterials,
Formen des Rohmaterials in eine vorgeschriebene Form, und
Sintern des geformten Materials,
dadurch gekennzeichnet,
daß 70-75 Gew.-% Glas und 25-30 Gew.-% Bentonit oder Kaolinit einschließlich 3 Gew.-% Wasser in dem Knetschritt geknetet werden, und
daß das geformte Material bei einer Temperatur zwischen 950- 1000°C in dem Sinterschritt gesintert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Pulver zermahlenes Glas und der keramische Ton in dem Knetschritt geknetet werden, wobei als Glas vorzugsweise Altglas verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Formen des Rohmaterials in die vorgeschriebene Form durch eine Pressmaschine.