-
Verfahren zur Herstellung von keramischem Material Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung keramischen Materials und zeigt gleichzeitig die nach
dem Verfahren bzw. aus dem Material hergestellten Gegenstände, die mit einem aus
einer weißen oder gefärbten Tonsuspension hergestellten, wasserdichten, glasurähnlichen
und gesinterten Überzug versehen sind, der den gleichen mattglänzenden Charakter
wie Terra-Sigillata aufweist, der auf gewissen Teilen der Oberfläche einen Glasurüberzug
tragen kann.
-
Keramische Gegenstände mit gesintertem, glasurähnlichem Überzug, der
diesen Gegenständen Wasserdichtigkeit verleiht, sind seit langem bekannt. Als das
bekannteste Beispiel auf diesem Gebiet seien die Terra-Sigillata-Gegenstände erwähnt,
die neben dem glasurähnlichen, gesinterten Überzug durch die roten, braunen und
schwarzen Farben gekennzeichnet sind. Wasserdichte Terra-Sigillata-ähnliche Gegenstände
sind in anderen Farbtönen unbekannt.
-
Untersucht man die chemische Zusammensetzung eines bekannten Terra-Sigillata-Überzuges,
zeigt es sich, daß der hohe Flußmittelgehalt, der gewöhnlich mehr als 5o % im Verhältnis
zum Si02 Gehalt des Überzuges beträgt, für die Wasserdichtigkeit des Gegenstandes
ausschlaggebende Bedeutung hat. Typische Terra-Sigillata-Überzüge, die rot brennen
und wasserdicht sind, haben zum Beispiel einen Si02 Gehalt von ungefähr 45 %, einen
Al, 0.-Gehalt von vorzugsweise ungefähr 30 °/o und einen Flußmittelgehalt von ungefähr
2o bis 30 °/o. Der Flußmittelgehalt beträgt daher qq. bis 66°/" und liegt gewöhnlich
über 5o °/o im Verhältnis zum Si 02-Gehalt. Als Flußmittel werden vor allem gerechnet
die Oxyde des Natriums,
Kaliums, Calciums, Magnesiums usw. und auch
Eisenoxyd. Ein so hoher prozentualer Anteil an Flußmitteln kommt jedoch nur bei
der Herstellung von glasurähnlichen, gesinterten Terra-Sigillata-Überzügen mit roten,
braunen oder schwarzen Farbtönungen vor, während glasurähnliche, gesinterte Terra-Sigillata-Überzüge
mit anderen Farben einen wesentlich niedrigeren prozentualen Flußmittelanteil aufweisen.
Der niedrige Flußmittelgehalt dürfte jedoch unter anderem der Anlaß sein, warum
die bisher hergestellten, andersgefärbten, glasurähnlichen Terra-Sigillata-Überzüge
'nicht ganz gesintert waren und deshalb nicht wasserdicht wurden.
-
Die weiße oder gefärbte Tonsuspension vom Terra-Sigillata-Typ kann,
wie gesagt, zur Herstellung wasserdichter, keramischer Gegenstände auch in anderen
als für Terra-Sigillata-Gegenstände typische rote, braune oder schwarze Farbtöne
angewandt werden. Überraschenderweise haben Tonsuspensionen vom Terra-Sigillata-Typ
darüber hinaus eine besondere Bedeutung, verglichen mit Glasuren gewöhnlicher Zusammensetzung.
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß Glasuren mit bekannter Zusammensetzung,
die auf die obengenanntenrohen oder gebrannten Überzüge vom Terra-Sigillata-Typ
aufgetragen sind, wie auch solche Glasuren, zu denen die obengenannten Tonsuspensionen
vom Terra-Sigillata-Typ beigefügt worden sind, teils nach dem Brand einen bedeutend
höheren Glanz und eine größere Farbentiefe als gewöhnliche Glasuren aufweisen, teils
auch die Herstellung von Farbtönen gestatten, die mit Glasuren gewöhnlicher Zusammensetzung
nicht erzielt werden können und in hohem Grad an die alten chinesischen Glasuren
erinnern, deren Herstellung heute auf große Schwierigkeiten stößt.- Weiter konnte
festgestellt werden, daß der Zusatz der obengenannten Tonsuspension vom Terra-Sigillata-Typ
zu einer Glasur von bekannter Zusammensetzung auf Grund des erhöhten Ale 03
Gehaltes und der feinen Teilchengröße der Tonsuspension einen sehr günstigen Einfluß
gegen die Neigung der Glasur zur Rissebildung ausübt. Man konnte zum Beispiel die
Rissefreiheit einer Betriebsglasur vom Klarglasurtyp durch den Zusatz der Terra-Sigillata-Tonsuspension
so weit steigern, daß die Glasur bei der Glasurrißkontrolle nach Harkort erst bei
einer Temperatur Glasurrisse aufwies, die 3o bis q0° höher war als die entsprechende
Temperatur für die gleiche Betriebsglasur, zu der die genannte Tonsuspension nicht
hinzugefügt worden war.
-
Auf Grund der Erfindung ist es möglich, wasserdichte, gebrannte keramische
Gegenstände herzustellen mit einem durch eine weiße oder gefärbte Tonsuspension
vom Terra-Sigillata-Typ hergestellten glasurähnlichen, ganz gesinterten Überzug,
der ganz oder teilweise mit einer Glasur überzogen sein kann, ohne daß man eine
Tonsuspension anzuwenden braucht, die einen gleich hohen Flußmittelgehalt aufweist
wie die Tonsuspensionen der bekannten Terra-Sigillata-Type für die charakteristischen
roten, braunen und schwarzen Terra-Sigillata-Farben.
-
Die keramischen Gegenstände der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet,
daß die Überzugsschicht einen A1203 Gehalt über 66 °/o, vorzugsweise über 8o"/"
und einen Flußmittelgehalt unter 5o0/(" vorzugsweise unter q0 °% im Verhältnis zum
Si 02 Gehalt, und eine Schichtdicke hat, die zwischen 0,03 und i mm, vorzugsweise
zwischen o,o7 und 0,15 mm liegt und andere Farben aufweisen kann als die für die
typischen Terra-Sigillata-Produkte kennzeichnenden roten, braunen oder schwarzen
Farbtöne. Der Flußmittelgehalt hat nicht die gleiche ausschlaggebende Bedeutung
wie bei den vorbekannten roten, braunen und schwarzen Terra-Sigillata-Produkten,
da die erfindungsgemäße Ausgangssuspension für die Überzugsschicht unter anderem
solche physikalischen Eigenschaften aufweist, daß die Wasserdichtigkeit gesichert
ist, selbst wenn der Flußmittelgehalt nicht so hoch ist wie bei den vorbekannten
Terra-Sigillata-Gegenständen. Es kann in diesem Zusammenhang erwähnt werden, daß
es verschiedene Tonarten gibt, deren chemische Zusammensetzung innerhalb der Grenzwerte
für die erfindungsgemäße Überzugsschicht liegen kann. Diese Tonarten können ebenfalls
zum Sintern gebracht werden innerhalb des für die Erfindung charakteristischen Temperaturgebietes.
Im Gegensatz zu der Überzugsschicht, die erfindungsgemäß angewandt wird, weisen
derartige Tonarten auf Grund physikalischer Eigenschaften, vor allem auf Grund der
gröberen Teilchengröße, jedoch nicht den für die vorliegende Überzugsschicht und
für Tonsuspensionen vorbekannten Terra-Sigillata-Typs charakteristischen Terra-Sigillata-Glanz
auf, falls ein mit einem solchen Ton hergestellter Überzug nicht besonderer Behandlung,
z. B. Polierung, unterworfen wird.
-
Im Vergleich mit Überzugsschichten, die mit Tonsuspensionen für vorbekannte
typische rote, braune und schwarze Terra-Sigillata-Farben hergestellt worden sind,
haben Überzugsschichten, die mit Tonsuspensionen auf Grund der vorliegenden Erfindung
hergestellt wurden, eine bedeutend größere Schichtdicke, welches sich teils mit
Hinsicht auf die Stärke der Überzugsschicht als vorteilhaft erwiesen hat, teils
von großer Bedeutung ist mit Hinsicht auf die Deckkraft der Überzugsschicht, z.
B. bei der Herstellung weißer oder hellfarbiger Überzüge, wenn die Tonsuspension
auf einem Tonscherben mit kräftiger, beispielsweise rotbrennender Brennfarbe angebracht
worden ist. Messungen, die an vorbekannten Überzugsschichten vom Terra-Sigillata-Typ
mit roten, braunen oder schwarzen Farben vorgenommen wurden, haben ergeben, daß
die Überzugsschicht vorzugsweise eine Dicke von ungefähr o,oi bis 0,03 mm
hatte, was auch der Grund dafür sein dürfte, daß frühere Versuche, nach bekannten
Anweisungen wasserdichte weiße oder hellfarbige gesinterte Überzüge vom Terra-Sigillatä-Typ
herzustellen, nie gelungen sind. Die erfindungsgemäße Überzugsschicht kann, wie
gesagt, eine Schichtdicke aufweisen, die zwischen 0,03 und i mm, vorzugsweise
zwischen 0,07 und o,i5 mm variiert.
-
Folgt man dem der Erfindung zugrunde liegenden Prinzip, nämlich der
Anwendung einer Überzugsschickt vom Terra-Sigillata-Typ mit einem A1203-Gehalt von
mindestens 660/0 des Si 02-Gehaltes, so wird es, wie bereits erwähnt, ermöglicht,
wasserdichte, gebrannte keramische Gegenstände mit nicht gesintertem
oder
gesintertem Tonscherben und einer glasurähnlichen, ganz gesinterten Überzugsschicht
vom Terra-Sigillata-Typ auch in anderen Farben, Farbenschattierungen und Farbenkombinationen
herzustellen als in den für die vorbekannten Terra-Sigillata-Gegenstände typischen
roten, braunen und schwarzen Farbtönen.
-
Die Oberfläche der erfindungsgemäß hergestellten keramischen Gegenstände
kann ganz oder teilweise alle gewünschten Farben oder Farbkombinationen aufweisen
und sind auch in diesem Falle wasserdicht.
-
Folgende Farbverbindungen haben sich zum Beispiel als besonders geeignet
erwiesen: Kobaltoxyd für Blau, Kupferoxyd für Grün usw., ebenfalls andere Verbindungen,
z. B. färbende Metallsalze, können Anwendung finden. Die färbenden Substanzen werden
vorzugsweise entweder in kolloidaler oder in feinverteilter Form angewandt. Für
die meisten gefärbten Tonsuspensionen vom Terra-Sigillata-Typ werden als Ausgangsmaterial
solche Tonsuspensionen angewandt, die nach dem Brande wasserdicht, ganz gesintert
sind und einen deckenden weißen Farbton geben.
-
Bei dar Anwendung eines farbigen Tonscherben und einer hellbrennenden
Tonsuspension vom Terra-Sigillata-Typ kann vor allem, wenn die mit der vorliegenden
Tonsuspension hergestellte Überzugsschicht nur eine Schichtdicke von 0,03
mm hat, die Schwierigkeit auftauchen, daß der farbige Tonscherben nach dem Brennen
durch die Überzugsschicht hindurchscheint, was vor allem der Fall sein kann, wenn
auch der Tonscherben gesintert ist. Da die vorliegende Überzugsschicht vom Terra-Sigillata-Typ
auf jeder beliebigen keramischen Unterlage angebracht werden kann, kann diese Unannehmlichkeit
vermieden werden, wenn erfindungsgemäß eine weiße oder hellbrennende Deckschicht,
z. B. eine aus weißem Ton hergestellte Wasseraufschlemmung, zwischen dem Tonscherben
und der glasurähnlichen gesinterten Überzugsschicht angebracht worden ist.
-
Die Herstellung der wasserdichten, gebrannten keramischen Gegenstände
wird erfindungsgemäß durchgeführt, indem eine weiße oder gefärbte Tonsuspension
vom Terra-Sigillata-Typ mehrere Male auf den rohen oder gebrannten Scherben mit
entsprechenden Bränden aufgetragen wird und daß der Gegenstand, um wasserdicht zu
werden, zumindest einmal bei einer Temperatur über iooo° C, vorzugsweise bei ioio
bis I050' C und im allgemeinen höchstens bei 1150'C gebrannt wird, wobei die Wasserdichtigkeit
erzielt wird.
-
Diese Brenntemperatur liegt etwas höher als bei den vorbekannten Terra-Sigillata-Artikeln,
die bei Temperaturen gebrannt werden, die vor allem in den Fällen, in denen die
Wasserdichtigkeit nicht für notwendig erachtet wird, etwas oder wesentlich unter
iooo° C liegt. Die etwas höhere Brenntemperatur hängt zusammen mit dem wesentlich
niedrigeren Flußmittelgehalt, den die vorliegende Tonsuspension gegenüber den vorbekannten
Terra-Sigillata-Gegenständen aufweist.
-
Selbst wenn es sich im allgemeinen als zweckentsprechend erwiesen
hat, die mit der vorliegenden Tonsuspension vom Terra-Sigillata-Typ behandelten
keramischen Gegenstände bei Temperaturen zu brennen, die in -der Nähe oder über
iooo° C liegen, können in gewissen Fällen Temperaturen unter iooo° C angewandt werden.
Dieses gilt vor allem, wenn man mit Glasuren arbeitet, die die vorliegende Tonsuspension
vom Terra-Sigillata-Typ enthalten, da die erwähnte Tonsuspension in diesem Fall
in der Glasur aufgelöst, und somit ein Bestandteil des während des Brandes entstehenden
glasartigen Silicates wird, wobei es bedeutungslos ist, ob die mit der vorliegenden
Tonsuspension bereitete Glasur auf den rohen oder gebrannten Tonscherben oder auf
eine Tonsuspensionsüberzugsschicht vom Terra-Sigillata-Typ ein- oder mehrmals aufgetragen
wird. Bekanntlich bildet sich während des Brandes immer eine Zwischenschicht zwischen
Tonscherben und Glasur, die dadurch entsteht, daß die Glasur während des Brandes
in gewissem Grad Verbindungen mit dem unterliegenden Tonscherben eingeht. Diese
Neigung der Glasuren genügt jedoch, um eine zwischen dem Tonscherben und der Glasurschicht
angebrachte Überzugsschicht, die mit Hilfe der vorliegenden Tonsuspension vom Terra-Sigillata-Typ
hergestellt wurde, zur Sinterung zu bringen, selbst wenn Temperaturen unter iooo°
C angewandt werden.
-
Die Tonsuspensionen vom Terra-Sigillata-Typ, die erfindungsgemäß als
Überzugsschicht bei den vorliegenden keramischen Gegenständen angewandt werden oder
Teil einer Glasur sind, werden dadurch hergestellt, daß eine Ausgangssuspension,
-die in sich eine Viskosität von über 25 cP haben kann und die peptisierten
Ton enthält und mit einem Schutzkolloid stabilisiert worden ist, einer oder mehreren
aufeinanderfolgenden Zentrifugierungen mit hoher Peripheriegeschwindigkeit unterworfen
wird. Bei der Zentrifugierung der Ausgangssuspension werden vor allem die gröberen
Bestandteile in der Tonsuspension entfernt, wobei eine Erhöhung des verhältnismäßigen
A1203-Gehaltes erreicht wird. Erfindungsgemäß wird mit hohen Peripheriegeschwindigkeiten
von beispielsweise 40 m/sec und höher zentrifugiert. Hierdurch wird es möglich,
die Ausgangssuspension auf eine höhere Viskosität einzustellen, als es bisher praktisch
der Fall gewesen ist. Diese Arbeitsmethode gibt in der Praxis voll zufriedenstellende
Ergebnisse und hat gleichzeitig den Vorteil,. daß die auf diese Weise zentrifugierte
Tonsuspension ein höheres spezifisches Gewicht aufweist als bei der Anwendung einer
auf niedrigeren Viskositätswert eingestellten Ausgangssuspension. Geht man zum Beispiel
von einer Ausgangssuspension mit einer verhältnismäßig hohen Viskosität von 21 cP
und einem entsprechenden spezifischen Gewicht von etwa 1,6 aus, erhält man nach
dem Zentrifugieren eine erfindungsgemäße Tonsuspension vom Terra-Sigillata-Typ mit
erhöhtem A1203 Gehalt. Die vorliegende Tonsuspension hatte nach dem Zentrifugieren
ein spezifisches Gewicht von etwa 1,3 und eine Viskosität von 2,7 cP. Auf Grund
bisher bekannter Vorschriften arbeitet man vorzugsweise mit Tonsuspensionen, deren
spezifisches Gewicht bei 1,o5 bis i,1 und deren Viskosität unter 2,o cP liegt, falls
diese Werte nicht später, beispielsweise durch Eindunsten, erhöht werden.
Die
praktische Durchführung der Erfindung kann auf verschiedenste Weise variiert werden,
und die Produktion umfaßt die verschiedensten Gegenstände. Die bisher genannten
Richtlinien geben jedoch dem Fachmann die Möglichkeit, für jeden einzelnen Fall
die zweckentsprechendste Arbeitsmethode zu finden.-Es hat sich in der Praxis als
zweckentsprechend erwiesen, . die Schwingungs-, Sinterungs-, Deckkraft-und Glanzverhältnisse
der vorliegenden Tonsuspension zu verändern. Arbeitet man mit niedrigeren Temperaturen,
kann zum Beispiel Feldspat oder ein Flußmittel zur Änderung der Schwindungs- und
Sinterungsverhältnisse angewandt werden. Die Deckkraft kann durch Zusatz von beispielsweise
Calciumphosphat erhöht werden, und der Glanz kann nicht unwesentlich erhöht werden
durch Zusatz von beispielsweise auf den Farbton nicht einwirkender Metalloxyde.
Der Fachmann hat zu diesem Zweck eine Anzahl vorbekannter Stoffe zur Verfügung.