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DE1158434B - Stoneware resistant to temperature changes and process for its production - Google Patents

Stoneware resistant to temperature changes and process for its production

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Publication number
DE1158434B
DE1158434B DED31274A DED0031274A DE1158434B DE 1158434 B DE1158434 B DE 1158434B DE D31274 A DED31274 A DE D31274A DE D0031274 A DED0031274 A DE D0031274A DE 1158434 B DE1158434 B DE 1158434B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lithium
mass
masses
weight
stoneware
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DED31274A
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German (de)
Inventor
Dr Rer Nat Albert Mehler
Hansheinz Vogel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STEINZEUGWARENFABRIK fur KANA
Original Assignee
STEINZEUGWARENFABRIK fur KANA
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Filing date
Publication date
Application filed by STEINZEUGWARENFABRIK fur KANA filed Critical STEINZEUGWARENFABRIK fur KANA
Priority to DED31274A priority Critical patent/DE1158434B/en
Publication of DE1158434B publication Critical patent/DE1158434B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B33/13Compounding ingredients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide

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Description

Temperaturwechselbeständiges Steinzeug und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines neuartigen, säurefesten und insbesondere temperaturwechselbeständigen Steinzeugs mit sehr dichten keramischen Scherben und hoher mechanischer Festigkeit auf Lithium-Aluminium-Silikat-Basis.Stoneware resistant to temperature changes and the process for its production The invention relates to the production of a novel, acid-resistant and in particular, stoneware resistant to temperature changes with very dense ceramic Shards and high mechanical strength based on lithium aluminum silicate.

Es ist bereits bekannt, daß keramische Körper des Dreistoffsystems Li20 -A1203 - S'02 besonders niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, was auf die künstliche Bildung der S-Modifikationen (Hochtemperaturmodifikationen) von Spodumen und/ oder Eukryptit und deren Zwischenprodukte im keramischen Material zurückgeführt werden kann.It is already known that ceramic bodies of the three-component system Li20 -A1203-S'02 have particularly low coefficients of thermal expansion, which to the artificial formation of the S-modifications (high-temperature modifications) of Spodumene and / or eucryptite and their intermediate products in ceramic material can be traced back.

In solchen Massen soll (USA.-Patent 2 785 080) das Molverhältnis der Oxyde Li2O : A1203: S'02 zwischen 1:1:2 (= 11,8:40,5:47,7"/o) und 1:1:10 (= 4,1: 13,9: 82,0%) schwanken können.In such masses (US Pat. No. 2,785,080) the molar ratio of Oxyde Li2O: A1203: S'02 between 1: 1: 2 (= 11.8: 40.5: 47.7 "/ o) and 1: 1: 10 (= 4.1: 13.9: 82.0%).

Als Ausgangskomponenten dieser Körper werden vor allem schwerlösliche Lithiumsalze, meist Lithiumkarbonat, A1203 in Form von Tonerde und S'02 in Form von Quarz oder Flint, ferner als untergeordnete Zuschläge noch Kaolin bzw. Tone und organische Bindemittel genannt. Bei Verwendung von Spodumen und Petalit zur Herstellung keramischer Körper dürfen dabei nur geringe Mengen von Ton (nicht mehr als 5%) angewendet werden, um den Mindestgehalt an Li,0 in den keramischen Massen von 4,1% und die angegebenen optimalen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Temperaturwechselbeständigkeit zu erreichen.The primary components of these bodies are those that are difficult to dissolve Lithium salts, mostly lithium carbonate, A1203 in the form of alumina and S'02 in the form of quartz or flint, furthermore kaolin or clays as subordinate additives and called organic binders. When using Spodumene and Petalit for Manufacture of ceramic bodies may only be small amounts of clay (no more than 5%) are applied to the minimum content of Li, 0 in the ceramic masses of 4.1% and the specified optimal properties, especially with regard to To achieve thermal shock resistance.

Diese ausgesprochenen Magermassen sind daher naturgemäß völlig unplastisch und können nicht wie plastische keramische Steinzeugmassen verformt werden. Auch handelt es sich um ausgesprochen poröse keramische Körper.These pronounced lean masses are therefore naturally completely non-plastic and cannot be deformed like plastic ceramic stoneware masses. Even it is an extremely porous ceramic body.

Nach einer anderen Ausführungsform werden aus den obenerwähnten Ausgangskomponenten durch thermische Vorbehandlung zunächst sogenannte keramische Fritten, d. h. stark versinterte, teilweise geschmolzene Produkte erzeugt und diese nach Aufmahlung und Zusatz geringer Mengen geeigneter Bindemittel zu keramischen Körpern, meist durch Gießen oder Pressen verformt und bei Temperaturen über 1000° C gargebrannt. Man führt somit in den Hauptversatz durch die feingemahlenen Fritten die darin beim Vorsintern neu gebildeten Hochtemperaturmodifikationen (= ß-Modifikationen) eines Minerals der Klasse Spodumen-Eukryptit oder deren kieselsäurereicheren Zwischenprodukte ein.According to another embodiment, the above-mentioned starting components by thermal pretreatment initially so-called ceramic frits, d. H. strong sintered, partially melted products are produced and these after grinding and Addition of small amounts of suitable binders to ceramic bodies, usually through Casting or pressing deformed and cooked at temperatures above 1000 ° C. Man thus leads to the main offset through the finely ground frits in the Pre-sintering newly formed high-temperature modifications (= ß-modifications) of a Minerals of the class spodumene-eucryptite or their siliceous intermediate products a.

Es ist ferner bekannt (französisches Patent 1037 673), zur Herstellung keramischer Körper ebenfalls Lithiumkarbonat, Tonerde in Form von Boehmit A100H und chemisch gefällte Kieselsäure (Kieselgel) und Tonzusätze zu verwenden. Der L'20-Gehalt dieser keramischen Massen soll aber nicht unter 5 bis 25 Gewichtsprozent liegen. Es wird in diesem Zusammenhang sogar ausdrücklich festgestellt, daß natürliche Lithiumminerale im Rohzustand nicht direkt, d. h. ohne vorhergehende Frittung zu keramischen Massen verarbeitet werden können, da diese Rohstoffe nur zu porösen und mechanisch wenig festen Fertigerzeugnissen führen.It is also known (French patent 1037 673) to manufacture ceramic body also lithium carbonate, alumina in the form of boehmite A100H and chemically precipitated silica (silica gel) and clay additives to use. The L'20 salary However, this ceramic mass should not be less than 5 to 25 percent by weight. In this context it is even expressly stated that natural lithium minerals not directly in the raw state, d. H. to ceramic masses without prior frying can be processed, since these raw materials are only too porous and mechanically little lead solid finished products.

Alle nach diesem Verfahren oder deren Varianten hergestellte Massen bzw. daraus geformte keramische Körper weisen also den großen Nachteil auf, daß sie porös, mechanisch wenig fest und außerordentlich schwierig zu brennen sind, da ihr Sinter-Schmelz-Intervall sehr eng ist.All masses produced by this process or its variants or ceramic bodies formed therefrom have the major disadvantage that they are porous, not mechanically strong and extremely difficult to burn, because their sinter-melting interval is very narrow.

Weiter gehört zum Stande der Technik ein Verfahren (USA.-Patent 2 426 395) zur Herstellung glas-bzw. glasurähnlicher Sinter- oder Schmelzkörper, die schon bei sehr niedrigen Temperaturen erweichen und unter Verwendung von 331/s Teilen Borsäure, 331/s Teilen Bleioxyd und 9 bis 15 Teilen Lithiumnitrat bzw. -karbonat bzw. -phosphat und Kieselsäure hergestellt werden.The state of the art also includes a method (U.S. Patent 2 426 395) for the production of glass or. glaze-like sintered or melted bodies that soften even at very low temperatures and using 331 / s parts Boric acid, 331 / s parts lead oxide and 9 to 15 parts lithium nitrate or carbonate or phosphate and silica are produced.

Nach einer Variante dieses Verfahrens soll auch das Mineral Lepidolith (Lithiumglimmer) in Mengen von 10 bis 601/o eingesetzt werden können.According to a variant of this process, the mineral lepidolite should also be used (Lithium mica) can be used in amounts of 10 to 601 / o.

Diese Mischungen ergeben leichtschmelzende, niederviskose Glasflüsse, die mit Vorteil z. B. für keramische Glasuren mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden.These mixtures result in easily melting, low-viscosity glass flows, which with advantage z. B. for ceramic glazes with a low expansion coefficient be used.

Die nach allen diesen erwähnten Verfahren denkbaren keramischen Körper werden somit vorwiegend unter Verwendung synthetischer Lithiumsalze und anderer, meist synthetischer Oxydkomponenten bzw. von aus diesen Rohstoffen durch thermische Vorbehandlung hergestellten keramischen Fritten erzeugt. Außerdem ist es bekannt, zu vorgefritteten Li-Al-Silikat-Grundmassen oder nicht vorgefritteten Massen Ton zuzusetzen.The ceramic bodies conceivable according to all of these processes mentioned thus become predominant using synthetic lithium salts and other, mostly synthetic oxide components or from these raw materials ceramic frits produced by thermal pretreatment. aside from that it is known to pre-fry Li-Al-silicate base masses or not pre-fritted Adding masses of clay.

Da der Anteil an plastischen Tonen bzw. Kaolinen in diesen Massen sehr gering gehalten werden muß (Li20-Gehalt darf nicht unter 4 bis 5'%, liegen), ist eine plastische Verformung zu großen Körpern unmöglich.Because the proportion of plastic clays or kaolins in these masses must be kept very low (Li20 content must not be below 4 to 5%), plastic deformation into large bodies is impossible.

Ferner besitzen diese Massen teils auf Grund ihrer erhöhten Porosität, teils aber auch als Folge ihrer chemischen Zusammensetzung, z. B. aus wesentlichen Anteilen von Borsäure und Mennige und ähnlichen Zuschlägen eine wesentlich geringere Säurebeständigkeit als vergleichbare keramische Körper aus gewöhnlichem, mullitischem Steinzeug; dies schließt diese Massen von der Verwendung bei chemisch-technischen Prozessen mit saurem Milieu völlig aus. Ebenso scheiden diese Massen, bei deren Erzeugung giftige Verbindungen des Bleis usw. verarbeitet werden, für die Verwendung in der Lebensmittelindustrie von vornherein aus.Furthermore, due to their increased porosity, these masses have but partly also as a result of their chemical composition, e.g. B. from essential The proportions of boric acid and red lead and similar additives are much lower Acid resistance than comparable ceramic bodies made of ordinary, mullitic Stoneware; this excludes these masses from being used in chemical-technical Processes with an acidic environment. Likewise, these masses divide with theirs Generation of toxic compounds of lead etc. are processed for use in the food industry from the start.

Es ist auch (deutsche Auslegeschrift 1010 0'00) ein porzellanähnlicher Körper mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und hoher Temperaturwechselbeständigkeit auf Lithium-Aluminium-Silikat-Basis bekanntgeworden, welcher erhalten wird, wenn z. B. 1 Mol Li2C03, 1 Mol A1203 und 4 bis 6 Mol Si02, gegebenenfalls unter Zusatz von Zirkonoxyd bei Temperaturen von 1100 bis 1300° C vorgefrittet, gemahlen und 100 Teile dieser synthetischen Fritte nach Zusatz von Verbindungen des Bleis,' Bors, Mangans, Kobalts und Lithiums in Mengen bis zu 4. Gewichtsprozent und Kaolin und Quarz bis zu 3011/o bei Temperaturen von 1300 bis 1350° C gebrannt werden.It is also similar to porcelain (German Auslegeschrift 1010 0'00) Body with a low coefficient of thermal expansion and high thermal shock resistance on lithium-aluminum-silicate base has become known, which is obtained when z. B. 1 mole of Li2CO3, 1 mole of A1203 and 4 to 6 moles of Si02, optionally with addition of zirconium oxide at temperatures from 1100 to 1300 ° C, pre-fritted, ground and 100 parts of this synthetic frit after adding compounds of lead, boron, Manganese, cobalt and lithium in amounts up to 4 percent by weight and kaolin and Quartz up to 3011 / o can be fired at temperatures from 1300 to 1350 ° C.

Auch dieses Verfahren arbeitet mit vorgefritteten Rehstoffen, wobei die Zusammensetzung der Fertigprodukte von etwa 4 bis 5 1/a Li20 schwanken kann (entsprechend 1 Mol Li2C03 zu 1 Mol A1203 zu 6 Mol SiO2 bis 1 Mol Li2C03 zu 1 Mol A1203 zu 4 Mol Si0z ; nach dieser Lehre werden den Fritteversätzen bis zu 4 Gewichtsprozent der weiter oben beschriebenen Metallverbindungen und bis zu 30 Gewichtsprozent Quarz und Kaolin zugesetzt). Auch hier erhöhen Zuschläge von Borsäure, Mennige usw. die Säurelöslichkeit beträchtlich. Eine plastische Verformung solcher sehr gemagerten Fritteversätze mit einem Kaolinzusatz von -30 % zu größeren Gefäßen ist nicht denkbar.This method also works with pre-fried venison, whereby the composition of the finished products can vary from about 4 to 5 1 / a Li20 (corresponding to 1 mole of Li2CO3 to 1 mole of A1203 to 6 moles of SiO2 to 1 mole of Li2C03 to 1 mole A1203 to 4 moles of SiO2; according to this teaching, the frit offsets are up to 4 percent by weight of the metal compounds described above and up to 30 percent by weight quartz and kaolin added). Here too, additions of boric acid, red lead, etc. increase the rate Acid solubility considerable. A plastic deformation of such very emaciated Frit offsets with a kaolin addition of -30% to larger vessels is not conceivable.

Es ist schließlich auch bereits bekannt, daß natürlich vorkommende, pneumatolytische Lithiumminerale, wie a-Spodumen, a-Eukryptit und auch Petalit, einzeln oder in Mischungen ohne vorhergehende thermische Vorbehandlung, wie Glühen, Schmelzen oder Fritten, in gemahlenem Zustande in bestimmter Korngröße gegebenenfalls in Kombination mit Quarzgut bzw. Quarzglas in feinster und/oder gekörnter Form unter Zusatz von erheblichen Anteilen plastischer, flußmittelreicher, insbesondere illitischer oder serizitischer Tone zu vollplastischen Steinzeugmassen zu verarbeiten.After all, it is already known that naturally occurring, pneumatolytic lithium minerals such as a-spodumene, a-eucryptite and also petalite, individually or in mixtures without prior thermal pretreatment, such as annealing, Melts or frits, possibly ground in a certain grain size in combination with quartz material or quartz glass in the finest and / or granular form below Addition of considerable proportions of plastic, flux-rich, especially illitic or sericite clays to be processed into fully plastic stoneware masses.

Nach allen bisher bekanntgewordenen Verfahren werden also in die keramischen Massen Li,0-Gehalte eingeführt, die wesentlich über 2 Gewichtsprozent liegen, um niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten und damit gute Temperaturwechselbeständigkeit zu erreichen. Bis auf das eine Verfahren, bei dem ein porzellanähnlicher Körper entsteht, erhält man nach den bekannten Verfahren nur poröse und mechanisch wenig feste Körper, deren Brand in keramischen Öfen infolge des engen Sinter-Schmelz-Intervalls auf Grund des hohen Li,0-Gehaltes der Massen auf erhebliche Schwierigkeiten stößt.After all previously known methods are so in the ceramic Masses of Li, 0 contents introduced, which are significantly above 2 percent by weight low coefficient of thermal expansion and therefore good resistance to temperature changes to reach. Except for the one process in which a porcelain-like body arises, only porous and mechanically little is obtained according to the known processes solid bodies which burn in ceramic furnaces due to the narrow sinter-melting interval because of the high Li, 0 content of the masses encountered considerable difficulties.

Es hat sich nunmehr überraschend gezeigt, daß es, entgegen den bisherigen Erkenntnissen und Erfahrungen, möglich ist (M. Mehmel, »Die Bedeutung des Lithiums in keramischen Massen und Glasuren«, Sprechsaal 90 [1957], Nr. 4, S. 90/91, und Nr. 5, S. 111/115, insbesondere S. 113, linke Spalte, zweiter Absatz), Massen auf der Basis von Lithium-Aluminium-Silikat zu erzeugen, deren Li20-Gehalt unter 2,0 Gewichtsprozent liegt und deren Wärmeausdehnungskoeffizient außerordentlich niedrig ist und den von Quarzglas erreicht. Infolgedessen zeigen solche Massen eine außerordentlich gute Temperaturwechselbeständigkeie.It has now surprisingly been shown that, contrary to the previous Knowledge and experience, is possible (M. Mehmel, »The meaning of lithium in ceramic masses and glazes ”, lecture hall 90 [1957], No. 4, pp. 90/91, and No. 5, p. 111/115, in particular p. 113, left column, second paragraph), masses based on lithium-aluminum-silicate with a Li20 content below 2.0 Weight percent and their coefficient of thermal expansion is extremely low and that of quartz glass. As a result, such masses show extraordinary good resistance to temperature changes.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines temperaturwechselbeständigen, säurefesten Steinzeuges mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, dichtem keramischem Scherben und hoher mechanischer Festigkeit auf der Basis von Lithium-Aluminium-Silikat unter Zusatz von Ton ist dadurch gekennzeichnet, daß der Lithium-Aluminium-Silikat-Grundmasse Verbindungen des Eisens, Nickels, Zinks und/oder -Magnesiums vorzugsweise in der Form ihrer Titanate, Chromate, Aluminate und/oder ihrer Oxyde in Mengen bis zu 3'0/0, bezogen auf die Grundmasse, einzeln oder in Mischungen zugesetzt werden, wobei der Li,0-Gehalt der Grundmasse unter 2 0/0 liegt und die so erhaltene Masse gegebenenfalls nach ihrer Verformung in reduzierender Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 1250 und 1350° C gebrannt wird.The inventive method for producing a temperature change resistant, acid-resistant stoneware with a low coefficient of thermal expansion, dense ceramic Shards and high mechanical strength based on lithium aluminum silicate with the addition of clay is characterized in that the lithium-aluminum-silicate base material Compounds of iron, nickel, zinc and / or magnesium preferably in the Form of their titanates, chromates, aluminates and / or their oxides in amounts up to 3'0 / 0, based on the base mass, can be added individually or in mixtures, the Li, 0 content of the base mass is below 2 0/0 and the mass obtained in this way, if applicable after their deformation in a reducing atmosphere at temperatures between 1250 and is fired at 1350 ° C.

Vorzugsweise werden der Rohmasse zusätzlich lösliche Salze der Phosphorsäure mit organischen Basen, insbesondere aliphatischer Amine, z. B. Triäthanolammoniumphosphat oder Hexylammoniumphosphat, zugesetzt.In addition, soluble salts of phosphoric acid are preferably added to the raw material with organic bases, especially aliphatic amines, e.g. B. triethanolammonium phosphate or hexylammonium phosphate, added.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann man der Rohmasse noch Magerungsmittel wie Quarzglas, Korund, Porzellan und/oder gemahlenes gebranntes Steinzeug gemäß der vorliegenden Erfindung in gekörnter Form mit Korngrößen von 0,1 bis 1 mm bis zu einem Anteil von 25 Gewichtsprozent zusetzen, wobei die Masse in reduzierender Atmosphäre bei 1250 bis 1350° C gargebrannt wird.In a further embodiment of the invention, the raw mass can also be added lean agent such as quartz glass, corundum, porcelain and / or ground fired stoneware according to of the present invention in granular form with grain sizes from 0.1 to 1 mm to add in a proportion of 25 percent by weight, the mass in reducing Atmosphere is cooked at 1250 to 1350 ° C.

Die nach der Erfindung hergestellten Massen haben gegenüber den bisher bekannten Massen folgende entscheidende Vorzüge: 1. Durch den erhöhten Anteil an Tonmineralien bzw. durch die Verminderung des die starken thixotropen Eigenschaften der bisherigen Massen bewirkenden hohen Lithiumgehaltes wird die plastische Verarbeitbarkeit der Massen wesentlich verbessert. Insbesondere ist es durch die Erfindung nunmehr möglich, keramische Massen ausschließlich mit natürlichen Lithiumrohstoffen herzustellen, ohne das die plastische Verformbarkeit der Massen für größere Körper infolge des gegenüber den bisherigen Gewohnheiten stark überhöhten Anteils an diesen Stoffen unzureichend wird. 2. Das Sinter-Schmelz-Intervall dieser lithiumarmen Massen ist erheblich breiter als bei den bisher bekannten Massen, was das Brennen solcher keramischen Körper außerordentlich erleichtert.The masses produced according to the invention have compared to the previously known masses have the following decisive advantages: 1. Due to the increased proportion of Clay minerals or by reducing the strong thixotropic properties The high lithium content that has caused the previous masses increases the plastic workability of the masses significantly improved. In particular, it is now through the invention possible to manufacture ceramic bodies exclusively with natural lithium raw materials, without the plastic deformability of the masses for larger bodies as a result of the Compared to previous habits, the proportion of these substances is greatly increased becomes insufficient. 2. The sintering-melting interval of these low-lithium Mass is considerably wider than the previously known mass, which is the burning such ceramic body greatly facilitated.

3. Die erfindungsgemäßen Massen sind völlig dicht und von hoher mechanischer Festigkeit, was ebenfalls durch den vergleichsweise niedrigen L'.,O-Gehalt möglich wird. Bekanntlich neigen Mässen mit hohem Lithiumanteil sehr leicht zur Ausbildung eines sogenannten schaumigen Scherbens durch die Verdampfung von Lithiumoxyd während des Brennens.3. The compositions according to the invention are completely dense and highly mechanical Strength, which is also possible due to the comparatively low L '., O content will. It is well known that weights with a high lithium content tend to develop very easily a so-called foamy body caused by the evaporation of lithium oxide during of burning.

4. Da der Lithiumanteil der Masse erheblichen Einfluß auf den Preis hat, sind die Massen gemäß der vorliegenden Erfindung wegen des stark reduzierten Lithiumanteils wesentlich billiger.4. Since the lithium content of the mass has a significant influence on the price has, the masses according to the present invention because of the greatly reduced Lithium content much cheaper.

Bei weiteren Untersuchungen mit dem gemäß der Erfindung hergestellten Steinzeug hat sich gezeigt, daß a) gleich große Ionen wie diejenigen von Fe2+, Zn2+, Ni2+ , Sn4+ und Mg2+ durch Ersatz des Lil--Ions die in den Massen erwünschte Struktur des ß-Spodumens mit sehr geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten selbst noch in Mischungen zu stabilisieren in der Lage sind, die weit unter den bisher angewendeten Gehalten an Lithiumoxyd in keramischen Massen liegen. Dieser teilweise Ersatz des Lithiums ermöglicht somit keramische Körper mit extrem niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und damit guter Temperaturwechselbeständigkeit mit einem Minimum an Lithiumoxyd herzustellen.In further investigations with the manufactured according to the invention Stoneware has shown that a) ions of the same size as those of Fe2 +, Zn2 +, Ni2 +, Sn4 + and Mg2 + by replacement of the Lil - ion the structure desired in the masses of the ß-spodumen with a very low coefficient of thermal expansion even in mixtures are able to stabilize, which are far below the levels previously used of lithium oxide in ceramic masses. This partial replacement of lithium thus enables ceramic bodies with an extremely low coefficient of thermal expansion and thus good thermal shock resistance with a minimum of lithium oxide to manufacture.

b) Ferner hat sich gezeigt, daß diese Zuschläge die Glasbildung im Scherben außerordentlich günstig in solcher Weise beeinflussen, daß einmal die Reaktionsbereitschaft zwischen den Ausgangskomponenten gefördert, zum anderen aber in der Weise, daß das bei Lithiummassen sehr enge Silikat-Schmelz-Intervall durch entsprechende Viskositätsänderung der Glasphase erheblich verbreitert werden kann. Die bisherigen Massen weisen dagegen ein Silikat-Schmelz-Intervall von nur 5° C auf.b) It has also been shown that these surcharges reduce the formation of glass in the Influence broken fragments extremely favorably in such a way that once the willingness to react promoted between the starting components, but on the other hand in such a way that the in the case of lithium masses, very narrow silicate melting range due to a corresponding change in viscosity the glass phase can be widened considerably. The previous masses point against it a silicate melting range of only 5 ° C.

c) Durch die Zugabe von schwerlöslichen und/oder löslichen Phosphaten kann der Ionenaustausch zwischen Lithiumrohstoff und Tonmineralien, welcher die gefürchteten kolloidchemischen Veränderungen der plastischen Eigenschaften der Rohmasse bewirkt, weitgehendst ausgeschaltet werden, da bekanntlich das gebildete Lithiumphosphat äußerst schwer löslich ist und auf diese Weise die vagabundierenden Lithiumionen blokk'ert. Die plastische Verarbeitbarkeit von Lithium-Alum'nium-Silikatmassen wird durch diese Maßnahme also wesentlich verbessert.c) By adding sparingly soluble and / or soluble phosphates the ion exchange between lithium raw material and clay minerals, which the Dreaded colloid chemical changes in the plastic properties of the raw material causes to be largely switched off, since it is known that the lithium phosphate formed is extremely difficult to dissolve and thus the stray lithium ions blokk'ert. The plastic workability of lithium-aluminum-silicate masses is so significantly improved by this measure.

Im folgenden sollen einige Beispiele für das gemäß der Erfindung hergestellte temperaturwechselbeständige Steinzeug angegeben werden. Beispiel 1 32 bis 40 Gewichtsteile natürlichen Lithium-Aluminium-Silikats oder Mischungen von Mineralien wie Spodumen und Petalit mit der ungefähren theoretischen Zusammmensetzung von Li203 : A1203: S'02 =1 : 1: 7, werden mit 65 bis 70 Gewichtsteilen Ton sowie einem Zusatz von 1,5 Gewichtsteilen einer Mischung aus 30 Gewichtsprozent MgO - A1203, 50 % Fe0 - AIO3 und 20 Gewichtsprozent NiO - A1203 oder PbCr4 bis zu einer Feinheit von 60 bis 100 #L vermahlen und anschließend bei Temperaturen zwischen 1250 und 1320° C . in reduzierender Atmosphäre gebrannt. Beispiel 2 Gewichtsteile Li2C03, 20 Gewichtsteile A1"03 und 70 Gewichtsteile SiO2 werden nach Zugabe von 4 Gewichtsteilen einer Mischung aus 30 Gewichtsprozent MgTi03, 30 Gewichtsprozent Mg2P207 und 40 Gewichtsprozent FeP04 bei Temperaturen von 1050 bis 1200° C vorgefrittet und dann auf eine Korngröße von 60 bis 100#t gemahlen. Von dieser gemahlenen Fritte werden 5'0 Gewichtsteile mit 50 Gewichtsteilen plastischer Tone vermengt und bei Temperaturen zwischen 1240 und 1310° C in reduzierender Atmosphäre gebrannt. Beispiel 3 32 bis 35 Gewichtsteile Lithium-Aluminen-Silikat mit einer Zusammensetzung von Li20 : A1203: S'02 =1: 1: 6,5 werden mit bis zu 2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Grundmasse, einer hochgeglühten Mischung aus 30 Gewichtsteilen Mg0, 20 Gewichtsteilen ZnO und 30 Gewichtsteilen Fe0, z. B. als Eisen(II)-oxalat, versetzt auf 60 bis 100 #L gemahlen und anschließend mit 10 bis 20 Gewichtsteilen gekörnten. Magerungsstoffen wie Quarzglas, Korund, Porzellan oder erneut gemahlener Grundmasse vermengt. Gleichzeitig wird Ton in einer Menge entsprechend dem Rest auf 100 Gewichtsteilen zugemischt. Darauf wird die Mischung von 1/somolarer Triammomiumphosphatlösung in Mengen von 100 m1/100 kg Masse versetzt und in reduzierender Atmosphäre bei einer Temperatur von 1250 bis l320° C gebrannt.The following are some examples of that made according to the invention stoneware that is resistant to temperature changes can be specified. Example 1 32 to 40 parts by weight natural lithium aluminum silicate or mixtures of minerals such as spodumene and petalite with the approximate theoretical composition of Li203: A1203: S'02 = 1: 1: 7, are made with 65 to 70 parts by weight of clay and an addition of 1.5 Parts by weight of a mixture of 30 percent by weight MgO - A1203, 50% Fe0 - AlO3 and 20 percent by weight NiO - A1203 or PbCr4 up to a fineness of 60 to 100 #L grind and then at temperatures between 1250 and 1320 ° C. in reducing Burned atmosphere. Example 2 parts by weight of Li2C03, 20 parts by weight of A1 "03 and 70 parts by weight of SiO2 are made after adding 4 parts by weight of a mixture 30 weight percent MgTi03, 30 weight percent Mg2P207 and 40 weight percent FeP04 pre-fried at temperatures of 1050 to 1200 ° C and then to a grain size of 60 to 100 # t ground. 5'0 parts by weight of this ground frit are added 50 parts by weight of plastic clays mixed and at temperatures between 1240 and Fired at 1310 ° C in a reducing atmosphere. Example 3 32 to 35 parts by weight Lithium-aluminum-silicate with a composition of Li20: A1203: S'02 = 1: 1: 6.5 are annealed with up to 2 percent by weight, based on the base mass Mixture of 30 parts by weight of MgO, 20 parts by weight of ZnO and 30 parts by weight Fe0, e.g. B. as iron (II) oxalate, ground to 60 to 100 #L and then added grained with 10 to 20 parts by weight. Lean substances such as quartz glass, corundum, Porcelain or re-ground base material mixed together. At the same time, sound becomes one Amount corresponding to the remainder mixed to 100 parts by weight. Thereupon the mix becomes of 1 / somolar triammomium phosphate solution in amounts of 100 ml / 100 kg mass and fired in a reducing atmosphere at a temperature of 1250 to 1320 ° C.

Claims (4)

PATEN TANSPR0CHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines temperaturwechselbeständigen, säurefesten Steinzeuges mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, dichtem keramischem Scherben und hoher mechanischer Festigkeit auf der Basis von Lithium-Aluminium-Silikat unter Zusatz von Ton, dadurch gekennzeichnet, daß der Lithium-Aluminium-Silikat-Grundmasse Verbindungen des Eisens, Nickels, Zinks und/oder Magnesiums, vorzugsweise in der Form ihrer Titanate, Chromate, Aluminate und/oder ihrer Oxyde in Mengen bis zu 3'0/0, bezogen auf die Grundmasse, einzeln oder in Mischungen zugesetzt werden, wobei der Li20-Gehalt der Grundmasse unter 2-14 liegt und die so erhaltene Masse gegebenenfalls nach ihrer Verformung in reduzierender Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 1250 und 1350° C gebrannt wird. PATEN TANSPR0CHE: 1. Process for the production of a temperature shock-resistant, acid-proof stoneware with a low coefficient of thermal expansion, dense ceramic body and high mechanical strength on the basis of lithium-aluminum-silicate with the addition of clay, characterized in that the lithium-aluminum-silicate base material Compounds of iron, nickel, zinc and / or magnesium, preferably in the form of their titanates, chromates, aluminates and / or their oxides, are added individually or in mixtures in amounts of up to 3%, based on the basic mass, with the Li20 content of the base mass is below 2-14 and the mass obtained in this way, if necessary after its deformation, is fired in a reducing atmosphere at temperatures between 1250 and 1350 ° C. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohmasse zusätzlich lösliche Salze der Phosphorsäure mit organischen Basen, insbesondere aliphatischer Amine, wie Triäthanolammoniumphosphat oder Hexylammoniumphosphat, zugesetzt werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that that the raw mass also contains soluble salts of phosphoric acid with organic bases, in particular aliphatic amines, such as triethanolammonium phosphate or hexylammonium phosphate, can be added. 3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohmasse Magerungsmittel in gekörnter Form mit einer Korngröße von 0,1 bis 1 mm bis zu 25 % zugesetzt werden. 3. Method according to one or more of the previous Claims, characterized in that the raw mass lean agent in granular Form with a grain size of 0.1 to 1 mm up to 25% can be added. 4. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Quarzglas, Porzellan, Korund und/oder gemahlener Grundmasse als Magerungsmittel. In Betracht gezogene Druckschriften: Sprechsaal 1957, S. 111 bis 114 und 90, 91; deutsche Auslegeschrift Nr. 1010 000.4. Procedure according to claim 5, characterized by the use of quartz glass, porcelain, corundum and / or ground base as a leaning agent. Considered publications: Lecture hall 1957, pp. 111 to 114 and 90, 91; German interpretative document No. 1010 000.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1238376B (en) * 1964-01-29 1967-04-06 Rosenthal Ag Ceramic materials resistant to temperature changes
US4225354A (en) * 1979-01-04 1980-09-30 Ford Motor Company Crystalline additive for magnesium alumina silicate

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DE1010000B (en) * 1954-07-29 1957-06-06 Staatliche Porzellan Manufaktu Lithium porcelain

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