DK154134B - Fremgangsmaade til forbedring af braendte lervarers trykstyrke - Google Patents

Description

i

DK 154134 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til forbedring af trykstyrken af lervarer, specielt lervarer eller lertøj med porøs skærv, såsom tegl og klinker, pottemagervarer, inklusive terrakotta, fajance, majolika, kakkelovnsfliser og ildfaste va-5 rer, såvel som stentøj, sintrede varer eller stentøj med tæt skærv som kloakstentøj, spaltede klinkerflise eller gulvfliser (se Ullmanns Enzyklopådie der technischen Chemie, 17. bind, Stichwort Tonindustrie). De forskellige nævnte keramiske produkter på basis af ler kræver råstoffer, som med hensyn til 10 kornstørrelse, svind og plasticitet af den fugtige masse på opfylde bestemte krav. Lerjord og ler skal efter mineral indhold, kornopbygning og struktur kunne forarbejdes rationelt. På grund af ugunstig sammensætning af lermineralerne eller indhold af forureninger egener mange forekomster af lerjord og 15 ler sig ikke som råstoffer for bestemte lervarer, specielt ikke som klinkerler eller stentøjsler.

Det har nu overraskende vist sig, at ler af ringere kvalitet kan anvendes som råstof for fremstillingen af specielt tegl-20 klinker, kakler, fliser eller lerrør med forbedret trykstyrke, når man i råmassen indtil ensartet fordeling indarbejder mindst 0,05 vægt% fældede aktive kiselsyrer eller af vandglas og de tilsvarende metalsalte og eventuelt mineralsyrer fældede aktive silikater af magnesium, calcium, barium eller aluminium 25 eller af blandinger af disse metaller med BET-overflader over 30 m2/g i form af deres hydrogeler eller xerogeler.

Ved de sædvanlige som råstof uden videre egnede råstoffer, specielt lermineraler, bevirker tilsætning ifølge opfindelsen 30 af de fældede aktive kiselsyrer eller fældede aktive silikater en ganske overraskende forøgelse af de brændte keramiske produkters trykstyrke. Allerede med tilsætninger af størrelsesordenen fra 0,5 vægt% til 1 vægt% kan der ved ellers ens sammensætning af råmassen og identiske fabrikationsbetingelser ved 35 formgivningen og brændingen opnås en fordobling af de brændte produkters trykstyrke. Bestemte tilstræbte trykstyrker kan opnås med lavere brændingstemperaturer eller kortere brændingstider .

2

DK 154134 B

Følgelig kan der spares på lermasse, f.eks. kan vægtykkelsen i lerrør reduceres til omtrent det halve. Dette muliggør en bedre gennembrænding og dermed en yderligere styrkeforøgelse i praksis. Tilsvarende styrker for stentøjsartikler kan også op-5 nås ved halv vægt og tilsvarende råstofsbesparelse.

Det er kendt til keramiske masser at sætte kiselsyre i form af kvarts eller kvarsit, som også kan være meget finmalet, uden at der opnås blot tilnærmelsesvis tilsvarende resultater som 10 ved hjælp af tilsætningen ifølge opfindelsen af de fældede aktive kolloide kiselsyrer eller silikater.

Med "fældede aktive kiselsyrer" eller "fældede aktive silikater" forstås ifølge opfindelsen følgende stofgrupper: 15 I. Af vandglas med syrer eller sure salte fældede aktive kiselsyrer, såkaldte fyldstoffer, med BET-overflader over 30 m2/g.

20 II. Af fældede aktive kiselsyrer udvundne hydrogeler og de deraf ved tørring under bevarelse af hydratkarakteren opnåede kiselsyrexerogeler med BET-overflader over 30 m2/g, i reglen over 100 m2/g.

25 III. Af vandglas og de tilsvarende metalsalte og eventuelt mi-néralsyrer fældede aktive silikater af magnesium, calcium, barium eller aluminium eller af blandi nger af disse metaller med BET-overf1 ader over 30 m2/g, i form af deres hydrogeler eller xerogeler. Fældningen af silikaterne kan 30 ske med CaCl2 alene eller med CaCl2 og HC1. Andre anven delige systemer er AT2 (^04)3 og H2SO4.

Den ovenfor og i det følgende anvendte BET-metode til overfladebestemmelse ved beregning af mono!agkapaciteten ifølge Bru-35 nauer, Emmet og Teller er bl.a. beskrevet i Ullmanns Enzyklopå-die der technischen Chemie, bind II/1, side 758/69. Virkningen af tilsætningen ifølge opfindelsen af kolloide kiselsyrer eller silikater viser sig allerede ved størrelsesordenen fra 0,05 vægt%, beregnet på råmassens tørstofindhold.

DK 154134B

3

Tilsætningen udgør fortrinsvis 0,05-3 vægt%. Medens der, som det fremgår i enkeltheder af de følgende eksempler, ved en tilsætning af 0,5 vægt% i forhold til blindprøven, endnu kan opnås en 100%ig forøgelse af brudstyrken, udgør den ved ti 1 -5 sætning af yderligere 0,5 vægt%, d.v.s. ialt 1 vægt%, kun endnu 33%. Trykstyrken ligger ved tilsætning af 1,5 vægt% af et silikat i sammenligning med tilsætningen af 1 vægt% så kun endnu omkring 12% højere, d.v.s. virkningen falder stadigt med forøgede tilsætninger. Forøgede tilsætninger som 3%, f.eks. på 10 5% eller 10% er undtagelsesvis mulige, men medfører i reglen ingen fordele og er næppe økonomiske forsvarlig. Fagfolk vil altså til enhver tid vælge den med henblik på bearbejdelighed, brænd i ngsbetingelser og brugsegenskaberne for de færdige lerprodukter optimale tilsætningsmængde af kolloide silikater el-15 ler kolloide kiselsyrer. Ved kiselsyrersol ene udgør Si02-ind-holdet beregn i ngsgrundlåget. Af en sol med et Si02-i ndhold på 100 vægt% skal der følgelig tilsættes mindst^0,05 x 10 = 0,5 vægt%.

20 De nævnte fældede aktive kiselsyrer eller fældede aktive silikater må indarbejdes således, at de fordeles ensartet i råmassen. Når de iblandes i form af sole eller vandige suspensioner, sker dette hensigtsmæssigt ved tilsætningen af vand til råstofferne, d.v.s. ved valkemaskinen til homogenisering og 25 plastificering af massen. Produkterne af grupperne I og III er sædvanligvis så findelte, og kornstyrken er så ringe, at der ved valkningen sker en kornreduktion til mi 11imikroninterval- let. Dette gælder også for hydrogeler af gruppen II. Kiselsy-rexerogeler (II) er kun tilstrækkeligt virksomme, når de også 30 har en fin sekundærstruktur og er formalet så fint, at mindst 75% af sekundærparatiklerne er mindre end 40 pm, fortrinsvis mindre end 20pm. Såfremt de foreligger som pulver, kan de kolloide kiselsyrer og silikater foruden som suspension også tilføres i tør form, hvorved de bedst allerede blandes inderligt 35 med de tørre råstoffer, d.v.s. med ler og yderligere tilsætninger, og plastificeres under vandtilsætning. I alle tilfælde kan som i og for sig kendt den fugtige masse lagres for at forbedre plasticiteten. Den fugtige masse kan så på sædvanlig

DK 154134 B

4 måde i givet fald gøres flydende, formes, tørres og brændes, hvorhos man ved brændingen af de ovenfor nævnte grunde i reglen benytter lavere temperaturer end det ellers er nødvendigt til fremstillingen af lervarer med samme kvalitet.

5

Opfindelsen belyses nærmere ved hjælp af eksemplerne:

Det til afprøvning anvendte ler afprøves ved hjælp af en kontrolsi for iblandet materiale og befries for tilfældigt fore-10 kommende bestanddele. Indtil 60-70% af leret bestod af rent lerstof, der kan slæmmes fra, hvis finhed lå under 0,63 mm. 30-40% af resten af råblandingen bestod af keramisk stof (Schamotte). Efter sien blev leret i de følgende eksempler 1 og 2 blandet omhyggeligt med finpulveriseret kiselsyre eller 15 det aktive silikat, fugtet med vand og valket grundigt. I eksempel 3 blev kisel syresol en tilsat sammen med vandet. Af det således forbehandlede ler blev der fremstillet prøveemner på 4 x 4 x 16 cm, og disse blev tørret og derpå i ovnen i løbet af 2 timer opvarmet til den angivne brændetemperatur og brændt i 20 3 timer ved konstant temperatur. Alle prøver inklusive nulprø ven blev behandlet på samme måde, formet, tørret og brændt. Efter afkølingen blev prøveemnerne lagret i 3 dage i et rum med normalt klima til optagelse af luftens fugtighed, til udligning af bæreplanen til trykstyrkebestemmelser udlignet med 25 spindelvævstyndt formstoflag, og derpå blev trykstyrkerne bestemt med en prøvemaskine af kvalitetklasse I ifølge DIN 1048.

Eksempel 1 30 Råstof: 60% ler og 40% schamotte

Tilsætning af 0,05-3 vægt% af Mg-Al-si1ikat med en overflade ifølge BET på 80 m2/g. Parti kel størreisen lå for 98% under 40 pm. Brændingstemperaturen var 900°C (se tabellen).

35

DK 154134 B

s

Eksempel 2

Som eksempel l, men brændingstemperaturen var 11THPC.

5 Eksempel 3 Råstof: 70% ler plus 3©% schamotte. Tilsætning ai kolloid kiselsyre i mængder på Ο,Όδ-2,5 vægt% som kiselsyresol (130 m2/g ifølge BET), brændingstemperatur 950°C.

10

De i den følgende tabel for de anførte råstoffer og temperaturer i afhængighed af de tilsatte mængder kolloid kiselsyre eller kolloidt silikat køinstaterede trykstyrker er middelværdier for fem prøveemner. Styrkeværdierne inden for en serie varie-15 rede kun med ± 5%.

Trykstyrker kg/cm2

Tilsætning Eksempel l Eksempel 2 Eksempel 3

vægt%_Ler A 900°;e Ler A 1100°0 Ler m 905°C

20 0,00 160 280 206 0,05 184 310 218 0,1 204 328 240 0,2 237 380 279 25 0,4 285 436 316 0,6 331 472 360 0,8 367 490 378 1.0 396 506 406 1,5 456 540 460 30 2,0 499 571 -498 3.0 --- 603 524

Tabellen viser tydeligt fordoblingen af styrkeværdierne i forhold til blindprøven ved tilsætning af 0,5, 1,5 eller 1 vægt%.

35

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til at forbedre brændte lervarers trykstyrke, kendetegnet ved, at man i råmassen indtil ens- 5 artet fordeling indarbejder mindst 0,05 vægt% fældede aktive kiselsyrer eller af vandglas og de tilsvarende metalsalte og eventuelt mineralsyrer fældede aktive silikater af magnesium, calcium, barium eller aluminium eller af blandinger af disse metaller med BET-overflader over 30 m2/g i form af deres hydro-10 geler eller xerogeler.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tilsætningen af kiselsyrer eller silikater udgør 0,05-3 vægt%. 15

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 2, kendetegnet ved, at kiselsyrerne eller silikaterne tilsættes som tørt, fint pulver, hvori mindst 75% af sekundærpartiklerne er mindre end 40 Mm. 20

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 2, kendetegnet ved, at kiselsyrerne eller silikaterne iblandes i form af en sol eller en vandig suspension heraf. 25 30 35