DE2150735B2 - Verfahren zur Herstellung von leichten keramischen Erzeugnissen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von leichten keramischen ErzeugnissenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vorwiegend leichten keramischen Erzeugnissen
durch Verformen, Trocknen und Brennen einer keramischen Rohmasse auf der Basis von Ton, Tonmaterialien
sowie Zuschlagstoffen.
Die gemäß vorliegender Erfindung hergestellten leichten keramischen Erzeugnisse können für die verschiedensten
Zwecke der Bauindustrie und Keramik verwendet werden wie z. B. Bauziegel, Leichtbauelemente,
Haushalt- und Sanitärkeramik, und können hohe Festigkeitswerte bei leichtem Gewicht aufweisen.
Es ist bekannt, daß man keramische Leichtbaustoffe, z. B. Ziegelsteine und andere Tonerzeugnisse,
aus Ton herstellen kann, indem man dem Ton brennbare organische Stoffe wie z. B. Sägemehl, Kohlenstaub
od. dgl. zumischt und dann brennt. Diese Erzeugnisse bringen aber bei geringen Dichten unzureichende
Festigkeiten. Es ist auch bekannt, daß man der keramischen Rohmasse als Ausbrennstoff Kunststoffhohlkörper,
insbesondere in Kugelform zufügt. Bei diesem Verfahren zeigen sich aber erhebliche
Nachteile bei der kontinuierlichen Herstellung von großformatigen leichten keramischen Erzeugnissen.
Bei der Verarbeitung mit Schneckenpressen kann der erforderliche hohe Druck zur Beschädigung oder Zerstörung
der Hohlkörper sowie zu Entmischungen führen.
Es ist ferner bekannt, daß man leichte keramische Erzeugnisse dadurch herstellen kann, daß man der keramischen
Rohmasse anorganische Leichtzuschlagstoffe wie z. B. Perlit, Blähton oder Vermiculit zusetzt.
Auch hier ergeben sich erhebliche Nachteile bei der Verarbeitung. Korngröße und Zusammensetzung
können sich nachteilig auswirken. Bei Verwendung von Wasserglas in fester hochvoluminöser Form und
einem Wasserglashärter in der keramischen Rohmasse kann man ebenfalls leichte keramische Erzeugnisse
herstellen. Wenn man jedoch auf diese Weise leichtere Erzeugnisse mit einer Dichte von etwa
0,5-0,8 g/cm3 herstellen will, muß man größere Mengen
von dem hochvoluminösen Wasserglas zugeben. Dadurch ergeben sich erhebliche Nachteile, die durch
einen zu hohen Alkaligehalt bedingt sind, z. B. Ausblühungen und leichte Sinterung.
Die bekannten Nachteile können durch das Verfahren der Erfindung beseitigt werden. Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, leichte und großformatige keramische Erzeugnisse herzustellen, welche geringe
Dichten bis etwa 0,5 g/cm3 haben können und dabei hohe Festigkeiten aufweisen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der keramischen Rohmasse vor dem Verformen
Kunststoffe, Wasserglas sowie ein Wasserglashärter zugesetzt werden, die Masse dann verformt, getrocknet
und in üblicher Weise gebrannt wird. Erhöhte Festigkeiten können erreicht werden, wenn die Kunststoffe,
die auch als Kunststoffhohlkörper vorliegen können, der keramischen Masse in Kugelform zugesetzt
werden.
Die zugesetzten Kunststoffe, Kunststoffteilchen oder -Hohlkörper können einen Wasscrglashärter
enthalten oder selbst als Härter wirken. Diese organischen Stoffe bewirken dann allein oder auch zusammen
mit einem anderen Härter, der zusätzlich der keramischen Rohmasse zugesetzt wird, die Erhärtung
dieser Masse.
An Stelle der Kunststoffe kann man auch teilweise anorganische Stoffe, vorzugsweise Leichtzuschlagstoffe,
die einen anorganischen oder organischen Här-
ter enthalten, zu der keramischen Rohmasse zusetzen, um allein oder auch zusammen mit einem anderen
Härter die Erhärtung zu bewirken.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Durchmesser der zugesetzten porenbildenden Zuschlagstoffe
bei etwa 0,1 bis 0,4 mm liegt. Die großen Vorteile liegen sowohl in der Verarbeitung wie auch in
den Eigenschaften der gebrannten keramischen Masse, wie z. B. in den Festigkeiten, Oberflächenbearbeitung,
Auftrag von Glasuren usw. κι
Günstige Zusammensetzungen erhält man, wenn man die keramische Rohmasse so wählt, daß die chemische
Zusammensetzung der gebrannten keramischen Erzeugnisse folgende Werte aufweist:
15
Na2O und/oder K2ObJs 10%, vorzugsweise 0- 6%,
Al2O3 10-80%, vorzugsweise 12-40%,
SiO2 20-85%, vorzugsweise 60-80%.
Als Wasserglas kann man der keramischen Rohmasse auch Litfciam — Wasserglas oder auch organi- >
<i sches Wasserglas + Lithium verbindung zusetzen. Man erhält dann sehr günstige Ausdehnungskoeffizienten,
die sich wenig von O unterscheiden, wenn man folgende chemische Zusammensetzungen der gebrannten
Masse hat:
bis 12%,
10-60%,
10-60%,
30-85%,
In der Regel sind die Leichtzuschlagstoffe in der m Rohmasse verteilt, üo daß eine gleichmäßige durchgehende
Porenbildung entsteht. Es Li aber auch möglich, die Leichtzuschlagstoffe unregelmäßig zu verteilen,
wenn man z. B. eine dichte Oi. rflächenschicht erhalten will, z. B. an der Außenseite von Bauelemen- i;
ten, die aus Gründen der Wetterbeständigkeit möglichst geringe Porosität aufweisen soll.
Die Härtung der Rohmasse kann auf kurze Zeiten eingestellt werden, wenn dies für eine schnelle kontinuierliche
Arbeitsweise erforderlich ist. Als Härter 4«
kommen die üblichen Wasserglashärter in Frage, so z. B. Silicofluorid, Säurehärter oder organische Härter.
Diese können auch in den zugesetzten Leichtzuschlagstoffen gelöst sein, letztere können auch eine
derartige Zusammensetzung haben, daß sie selbst als π Härter wirken, wenn z. B. Polymerisate oder Kunststoffhohlkörper
verwendet werden, die saure Gruppen oder solche Gruppen enthalten, die nach entsprechender
Umwandlung in saure Gruppen übergehen können. Es hat sich (Us günstig erwiesen, Wasserglas
und Härter so abzustimmen, daß die Härtung zwischen etwa 5 und 60 Minuten erfolgt. Die porenbildenden
Zuschlagstoffe können selbst ganz oder teilweise in der keramischen Rohmasse löslich sein, wenn
die Lösung zusammen mit der Härtung erfolgt, so daß dadurch Poren entstehen. Eine ähnliche Wirkung
kann man auch erzielen, wenn die zugesetzten kunststoffe bei erhöhten Temperaturen schmelzen oder sich
zersetzen.
Als Wassergläser können die üblichen Natron- und Kaliwassergläser verwendet werden. Für besondere
Zwecke werden Lithiumwassergläser eingesetzt. Man kajin aber auch ganz oder teilweise organische Wassergläser
verwenden, wie z. B. das unter dem Namen Guanidinsilikat bekannte Wasserglas, wenn man den
Alkaligehalt herabsetzen will.
Die Rohmasse enthält Ton und Tonmaterialien, wie sie in der Tonindustrie und Keramik üblich sind. Ferner
können Sand oder Quarzmehl sowie Al-O3 oder andere Rohstoffe mit einem hohen Al2O3-GehaIt verwendet
werden, und andere alumosilikathaltige Rohstoffe, auch in gebrannter Form.
Aus folgenden Komponenten wurde eine keramische Rohmasse hergestellt:
40% Kaolin
22% Schamotte
12% Wasserglas
25% Wasser
1% Kunststoffhohlkörper,
welche als Härter Triacetin enthielten.
welche als Härter Triacetin enthielten.
Die Rohmasse wurde in eine Form gebracht und war nach 20 Minuten fest. Nach Trocknung bei
90-110° wurde die Masse bei 1100° gebrannt. Dabei wurde eine Leichtbauplatte mit einer Dichte von
0,5 g/cm3 und einer Festigkeit von 150 kg/cm2 erhalten.
Die Verformung dieser keramischen Rohmasse war besonders günstig, da größere Mengen angesetzt werden
konnten aus den ersten vier Komponenten und die Kunststoffhohlkörper erst unmittelbar vor der
Verarbeitung zugesetzt wurden. Die Verteilung in der Masse war sehr gut, was wahrscheinlich auf den Umstand
zurückzuführen ist, daß die Härtung zuerst an der Oberfläche der Kunststoffhohlkörper beginnt und
als Folge davon eine Entmischung oder stellenweise Anreicherung verhindert wird.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von vorwiegend leichten keramischen Erzeugnissen durch Verformen,
Trocknen und Brennen einer keramischen Rohmasse aus Ton, Tonmaterialien sowie Leichtzuschlagstoffen,
dadurch gekennzeichnet, daß als Leichtzuschlagstoffe Kunststoffteilchen und/oder Kunststoffhohlkörper, Wasserglas sowie
ein Wasserglashärter der keramischen Rohmasse vor dem Verformen zugesetzt werden, die Masse
dann verformt, getrocknet und in üblicher Weise gebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen und/
oder Kunststoffhohlkörper in Kugelform der keramischen Rohmasse zugesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen und/
oder Kunststoffhohlkörper einen Wasserglashärter enthalten oder als Härter wirken, um allein
oder zusammen mit einem in geringerer Menge der keramischen Rohmasse zusätzlich zugesetzten
anderen Härter eine Erhärtung zu bewirken.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Kunststoff teilchen
und/oder Kunststoffhohlkörper teilweise anorganische vorzugsweise Leichtzuschlagstoffe, die einen
anorganischen oder organischen Härter enthalten, zu der keramischen Rohmasse zugesetzt
werden, um allein oder zusammen mit einem anderen Härter die Erhärtung zu bewirken.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen und/
oder Kunststoffhohl körper mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,4 mm verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zusatz von Lithiumwasserglas
oder organischem Wasserglas und Lithiumverbindung die Zusammensetzung der keramischen
Rohmasse so gewählt wird, daß die chemische Zusammensetzung der gebrannten Masse folgende Werte aufweist:
Li2O bis 12%, AI2O3 10-60%, SiO2 30-85%.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserglashärtermenge
so gewählt wird, daß eine Aushärtung der Rohmasse innerhalb von 5 bis 60 Minuten erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß porenbildende Zuschlagstoffe
nur an bestimmten Stellen der keramischen Rohmasse eingearbeitet werden.
9. Keramisches Erzeugnis, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die chemische Zusammensetzung der gebrannten keramischen Masse folgende Werte aufweist:
Na2O und/oder
K2O 0-10%, vorzugsweise 0- 6%,
Al2O1 10-80%, vorzugsweise 12-40%,
SiO2 20-85%, vorzugsweise 60-80%.
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