DE639061C - Verfahren zur Herstellung keramischer Erzeugnisse - Google Patents

Verfahren zur Herstellung keramischer Erzeugnisse

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DE639061C DEL87437D DEL0087437D DE639061C DE 639061 C DE639061 C DE 639061C DE L87437 D DEL87437 D DE L87437D DE L0087437 D DEL0087437 D DE L0087437D DE 639061 C DE639061 C DE 639061C
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00Clay-wares
    • C04B33/02Preparing or treating the raw materials individually or as batches
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Description

  • Verfahren zur Herstellung keramischer Erzeugnisse Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung keramischer Erzeugnisse unter Verwendung eines Bindemittels, das aus Phosphaten besteht und bemerkenswerte Eigenschaften sowohl hinsichtlich seiner Erhärtung als auch hinsichtlich des Brennens besitzt sowie keinerlei schädliche Einflüsse auf die Metallformen ausübt, in denen die keramischen Erzeugnisse hergestellt werden.
  • Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung säurefester und hoch feuerfester keramischer Erzeugnisse, namentlich unter Verwendung- von Zirkon, bekanntgeworden, bei welchem den keramischen Massen ein Bindemittel einverleibt wird, das durch Behandeln von Salzen der Erdalkalien oder anderen Erden mit der jedem einzelnen Salze zugehörigen Säure gewonnen wird. Ein solches Bindemittel weist aber schwere Nächteile,auf, da es stark sauer reagiert und folglich die Metallformen schnell angreift.
  • Erfindungsgemäß wird diesem. Mangel dadurch abgeholfen, daß als Bindemittel ein natürliches oder künstliches Tricalciumphosphat benutzt wird, das zu Mono- oder Bicalciumphosphat durch Behandlung mit einer ein- oder zweibasischen Säure, die nicht Phosphorsäure ist, aufgeschlossen wird, wobei jene Säure nur in solcher Menge angewendet wird, daß kek Überschuß an freier Säure vorhanden ist.
  • Ein derartiges Mono-- oder Bicalciumphosphat bewirkt eine vorläufige Erhärtung durch Kristallisation sowie durch späteres Brennen eine endgültige Erhärtung, die der Umwandlung dieses Phosphats in Pyro- oder Metaphosphat zuzuschreiben ist. Es ist dabei ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren ein Bindemittel liefert, das nicht nur sehr hart ist und bequem gehandhabt werden kann, sondern darüber hinaus auch neutral reagiert, so daß jegliche vorzeitige Abnutzung der zur Herstellung des keramischen Erzeugnisses dienenden Metallformen durch Anfressung mit einer freien Säure vermieden wird.
  • Schließlich gestatten es die Eigenschaften dieses Bindemittels auch, dasselbe in sehr kleinen Mengen im Verhältnis zur angewandten Menge an keramischen Stoffen zu benutzen.
  • Praktisch kann man in wirtschaftlicher Weise das erfindungsgemäße Bindemittel durch Behandlung eines natürlichen oder künstlichen Tricalciumphosphats mit der entsprechenden Menge einer einbasischen oder zweibasischen Säure herstellen. So kann man beispielsweise ein Molekül Tricalciumphosphat mit z bis z Molekülen einer zweibasischen Säure, wie Schwefelsäure, oder mit a bis q. Molekülen einer einbasischen Säure, wie Salzsäure, in der Weise behandeln, da:ß bei derÜberführungdesTricalciumphosphats in Mono- oder Bicalciumphosphat keine Säurewirkung auftritt, die von freier Phosphorsäure, Salzsäure oder Schwefelsäure herrührt und demnach eine Abnutzung des Formmaterials durch-chemischen A-ugriff verursachen könnte. _, Für der-Fall der -Chlorwasserstoffsäure ist die Reaktion die folgende: 3 CaO # P,0, -f- 4 H Cl = CaO # P2 05 , 2 H20 + 2 Ca C12 Im Laufe des keramischen Brennens bewirkt unter der Einwirkung der Wärme das Mono-; Bi-oder Tricalciumphosphat oder seine abgeleiteten Produkte und Verbindungen die Verfestigung der Masse, und zwar entweder durch oberflächliches Schmelzen oder durch Reaktion oder Verbindung mit der Masse.
  • Abgesehen von dem Erhärten nach der Formung des inerten, uribildsamen keramischen Materials sowie von der oberflächlichen Verglasung oder Schmelzung während des Brandes weisen aber die erfindungsgemäßen Bindemittel noch andere Vorteile auf-.
  • Die Phosphate, Chloride, ihre beim Erhitzen gebildeten Derivate, wie Pyrophosphate oder Metaphosphate, oder ihre Mischungen können nämlich unter dem Einfluß der Temperatur verschiedene Wirkungen ausüben, die physikalischer und chemischer Natur sind; sie können beispielsweise eine die Kristallbildung fördernde Wirkung ausüben, indem sie ein amorphes Produkt oder eine Mischung amorpher oder kristalliner Stoffe in einen Kristall oder bestimmte Kristalle umwandeln oder als Umwaudlungsmittel wirken, indem sie einen Kristallin einen andern Kristall, z. B. Quarz in Tridymit, umwandeln.
  • Es kann ferner darauf hingewiesen werden, daß die beim Aufschluß des Tricalciumphosphats mit Salzsäure im Bindemittel enthaltenen Chloride beim Brennen durch doppelte Umsetzung mit dem in der keramischen Masse enthaltenen Eisenoxyd das Eisen als Eisenchlorid verflüchtigen und so häufig eine weitgehende Entfärbung der keramischen Masse bewirken können.
  • Natürlich können dem Bindemittel der obengenannten Zusammensetzung noch verschiedene andere Stoffe zugesetzt werden, die eine physikalische, chemische oder keramische Wirkung hervorzurufen vermögen und die die Kristallbildurig fördernden Eigenschaften des Bindemittels verbessern können. So kann es von Vorteil sein, als Zusatz zu dem Bindemittel in an sich bekannter Weise einen selbst schwachen Prozentsatz an gewissen Fluoriden zu verwenden, wie Calciumfluorid, Kryolith, das Fluorid oder Silicofluorid des Natriums oder Kaliums, das Aluminiumfluorid, verschiedene Fluorborate, Fluorphosphate und andere Fluorsalze. Auch kann man entsprechend den besonderen Fabrikationen, der Natur oder der Bestimmung der Erzeugnisse zur Beeinflussung des Gefüges, Verbesserung der Eigenschaften, Regelung und Anpassurig der Brenntemperatur an die chemische Zusammensetzung der keramischen Masse dem Bindemittel verschiedene andere Zusätze einverleiben, wie sie für bekannte Bindemittel bereits üblich sind, z. B. Aluminiumsilicate, Fluß-#iizttel, wie gewisse Carbonate der Erdalkaliü.edr Erdmetalle oder deren Oxyde, sowie "tn7dere Oxyde, wie Eisenoxyd, Feldspate, :;Schlacken, Glaspulver u. dgl.
  • Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man beispielshalber in folgender Weise vorgehen: Man behandelt ein Tricalciumphosphat, wie z. B. ein natürliches Phosphat, das reich an Tricalciumphosphat ist, mit der Menge an Handelssalzsäure oder mir der entsprechenden Menge an Schwefelsäure, die zu seiner Umwand-.Jung in Mono- oder Bicalciumphosphat, je nach dem besonderen Fall, gemäß der oben angegebenen allgemeinen Gleichung erforderlich ist.
  • Die dicke nach der Reaktion erhaltene Flüssigkeit wird mit der Menge Wasser verdünnt, die für die gute Tränkung des Materials notwendig ist, etwa im allgemeinen 5 bis To 1 für ioo kg. Mittels dieses Gemenges tränkt man und feuchtet man die Masse an, nachdem man zu dieser vorher eine gemessene Menge von folgenden Stoffen zugesetzt und zugemischt hat: entweder eine Menge Erdalkali- oder Erdmetallbase, wie Kalk, Magnesia oder selbst Zinkoxyd, oder ein Carbonat oder eine basische Verbindung nach Art von Höchofenschlacke oder auch ein Chlorid des Calciums, Magnesiums, Aluminiums usw. oder zugleich eine Base und ihr Carbonat und ein Chlorid. Die Menge der zugesetzten Stoffe wird derart gewählt, daß sie ausreicht, um mit dem umgewandelten Calciumphosphat und seinen Nebenerzeugnissen zu reagieren und ein Bindemittel zu bilden, d. h. eine Stoffzusammensetzung zu schaffen, welche die Erhärtung der Masse zu bewirken vermag. Bei Verwendung eines Chlorids als Zusatzmittel wird dieses dem aufgeschlossenen Phosphat in entsprechender Menge zugegeben.
  • Für ioo kg keramischer Masse oder Mischung, die geformt werden soll, wird man beispielsweise nehmen: Tricalciumphosphat i bis zo kg, gewöhnliche Salzsäure x bis i21, Wasser entsprechend den Formungsbedürfnissen 5 bis io 1.
  • Mittels dieser Zubereitung benetzt und tränkt man die vorher innig mit i bis io kg einer Erdmetall- oder Erdalkalibase o. dgl., wie vorher angegeben, gemischte keramische Masse.
  • Dabei ändern sich natürlich die Mengenverhältnisse der Zusatzstoffe mit der Natur des keramischen Erzeugnisses, das hergestellt werden soll. ` Es sei noch bemerkt, daß bei Gegenwart einer genügenden Menge Chlorid, z. B. im Verhältnis CaO # P205 , 2 11,0 zu 2 M . Cl" , ein Basenzusatz nicht unbedingt erforderlich ist, um das Bindemittel zu bilden und die Erhärtung der Masse zu erhalten. Nach Zugabe des Bindemittels, das in geeigneter Menge angewendet wird, um nicht z. B. die Brennfähigkeit oder die Feuerfestigkeit der keramischen Masse nachteilig zu beeinflusse;-wird die innig gemischte Masse auf beliebige-Weise geformt. Schließlich gehen nach dem Trocknen die geformten und erhärteten Teile zum keramischen Brand. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß in dem kontinuierlich arbeitenden Ofen (Ringofen) die Trocknung und der anschließende Brand ohne Hantierung der Werkstücke ausgeführt wird.
  • Als weiteres Beispiel für eine besondere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nachstehend zur Erläuterung die Durchführung des Verfahrens für den Fall einer kieselsäurereichen Masse beschrieben werden, wie beispielsweise eines Sandes mit geeigneter Körnerzusammensetzung, die der Formungsart, der Zusammensetzung der keramischen Masse, ihren Brennbedingungen und ihrer Bestimmung angepaßt ist. Man verfährt in folgender Weise: Um die keramische Masse herzustellen, wird dem Sand Calciumcarbonat oder Magnesia oder Dolomit oder ein beliebiges anderes Flußmittel zugesetzt, und zwar in Mengenverhältnissen, die den Bedingungen des Brandes, der Dauer, Temperatur des Brandes u. dgl. angepaßt sind, und schließlich wird noch, um das Bindemittel zu binden, eine veränderliche Menge Oxyd, Kalk, Magnesia oder Dolomit zugesetzt, und zwar je nach dem besonderen Fall zwischen 2 und 8 °/o. Dieser letzte Zusatz ist bei Verwendung von gewissen Flußmitteln, wie beispielsweise Hochofenschlacken, wahlweise. Bei der Herstellung von Baumaterialien soll aber der Gehalt der keramischen Massen an zweiwertigen Basen vom Typus MO zweckmäßig höher als 50/, sein, um den Bedingungen eines wirtschaftlichen Brandes zu entsprechen.
  • Im Falle von Sand wird man beispielsweise nehmen: Sand ioo kg, Calciumcarbonat oder Magnesia oder Dolomit 2 bis 2o kg, Oxyd: Kalk, Magnesia oder Dolomit 2 bis To kg. Hierzu wird man zur Vervollständigung und zur Formung der Mischung den eigentlichen Binder gemäß der Erfindung zufügen, der, wie im vorigen Beispiel, aus i bis io kg Tricalciumphosphat, der zum Aufschluß erforderlichen Menge Salzsäure (i bis 12 1) sowie einer den Formbedürf-. missen angemessenen Menge Wassers (5 bis io 1) zusammengesetzt ist.
  • Die keramische Masse wird- darauf geformt, '#.bei'spielsweise durch Einstampfen oder- Festklopfen; sie kann dabei auch unter Druck geformt werden.
  • Nach der Trocknung, während welcher die geformten Erzeugnisse ihre vorläufige Erhärtung erhalten, erfolgt dann der keramische Brand bei allmählich ansteigender Temperatur, die entsprechend der Zusammensetzung, der Natur und der Menge der Zusätze veränderlich ist. Diese Temperatur liegt zwischen iioo und i5oo °; im allgemeinen zwischen i2oo und 1300'. Dabei kann der Brand wieder ohne Umsetzen der Formstücke in kontinuierlich arbeitenden Öfen mit der Trocknung verbunden werden.
  • Nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann man auch einen Fugenmörtel herstellen, der dazu dient, die Teile eines feuerfesten. Mauerwerks untereinander zu verbinden. Zu diesem Zweck wird eine gepulverte und nach der vorstehend beschriebenen Art zusammengesetzte Masse mit dem Reaktionsmittel, d. h. dem Phosphatbinder gemäß der Erfindung, in angemessener Menge und Verdünnung behandelt. Man wendet diesen Mörtel in üblicher Weise an, nachdem man nötigenfalls die Oberflächen der zu verbindenden keramischen Teile mit dem Reaktionsmittel getränkt hat. Danach bewirkt der Temperatureinfluß die Verfestigung des Gefüges.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Herstellung von Überzügen, Stampfmassen, Bodenbelägen, Ofenausfütterungen usw. dienen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung keramischer Erzeugnisse aus umbildsamen Stoffen unter Verwendung eines Phosphate enthaltenden Bindemittels, dadurch gekennzeichnet, daß als. Bindemittel natürliches oder künstliches Tricalciumphosphat benutzt wird, das zu Mono- oder Bicalciumphosphat durch Behandlung mit einer ein- oder zweibasischen Säure aufgeschlossen wird, die nicht Phosphorsäure ist, wobei jene Säure nur in solcher Menge angewendet wird, daß kein Überschuß an freier Säure vorhanden ist.
DEL87437D 1934-02-06 1935-01-31 Verfahren zur Herstellung keramischer Erzeugnisse Expired DE639061C (de)

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FR639061X 1934-02-06

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DEL87437D Expired DE639061C (de) 1934-02-06 1935-01-31 Verfahren zur Herstellung keramischer Erzeugnisse

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