DE2423125C3

DE2423125C3 - Glasierbare, nichtporöse keramische Gegenstände und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2423125C3
Application number: DE19742423125
Authority: DE
Inventors: Harald Ddr 6530 Hermsdorf Fleischmann; Joachim Ddr 1058 Berlin Graul; Carl-Heinz Horte; Joachim Dipl.-Ing. Dr. Wiegmann
Original assignee: KOMBINAT VEB KERAMISCHE WERKE HERMSDORF DDR 6530 HERMSDORF
Current assignee: KOMBINAT VEB KERAMISCHE WERKE HERMSDORF DDR 6530 HERMSDORF
Priority date: 1973-06-07
Filing date: 1974-05-13
Publication date: 1978-11-02
Also published as: SU835993A1; BE815978A; BG48855A1; HU172812B; PL97180B1; DE2423125B2; CS212852B1; RO72688A; DD115104B1; DE2423125A1; DD115104A1; FR2232520B1; FR2232520A1

Description

SiO₂	mindestens	90,0
AI₂O₃	höchstens	5,0
Fe₂O₃	höchstens	0,4
Alkalioxide	höchstens	1.0
Erdalkalikarbonatc	höchstens	03
wasserlösliche Salze	höchstens	0,1

mit einer Korngrößenverteilung:

Kornanteil von mehr als 98 Gew.-% unter 60 μπι

Kornanteil von mehr als 75 Gew.-% unter 20 μπι ^r>

Kornanteil von mehr als 50 Gew.-% unter 10 μπι

und 40 bis 75 Gew.-°/o eines zerkleinerten Glases auf 3iO₂-Basis mit einem linearen thermischen Ausdeh- j» nungskoeffizienten χ (50—400⁰C) größer als 8 · IO^-6 und einer Transformationstemperatur unterhalb 550⁰C sowie
mit einer Korngrößenverteilung:

Kornanteil von mehr als 98 Gew.% unter ^J> 40 μιη

Kornanteil von mehr als 80 Gew.-% unter 20 μπι

Kornanteil von mehr als 50 Gew.-% unter 10 μη,

besteht.

2. Gegenstände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände aus einem Material hergestellt sind, das als quarzreichen 4-, Rohstoff einen Quarzsand, ein Quarzmehl, einen Glassand, gegebenenfalls minderer Qualität, einen Aufbereitungsrückstand einer Gesteinsaufbereitung von entsprechender Zusammensetzung, insbesondere einen Rückstand der Kaolinaufbereitung, oder ein -₎₍i Gemisch aus den genannten Komponenten enthält.

3. Gegenstände nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände aus einem Material hergestellt sind, das als Glaskomponente ein vorzugsweise nach vereinfachten Glasschmelz- y_} verfahren hergestelltes Glas mit folgender chemischer Zusammensetzung

SiO₂

AIjO,

K₂O + Na₂O

BaO + MgO + CaO

50 bis 75 Gew.-%
Obis IOGew.-%

IO bis 30 Gew.%
2 bis 20 Gew.%

Wl

und anderen Bestandteilen in geringer Menge mit geringem Einfluß auf den linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten enthält.

4. Gegenstände nach Anspruch I bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände aus einem Material hergestellt sind, das als Glaskomponente handelsübliches Flach-, Behälter- oder Bauglas oder ein Abfallglas enthält.

5. Verfahren zur Herstellung glasierbarer, nichtporöser keramischer Gegenstände mit einer mindestens guten Porzellaperzeugnissen entsprechenden mechanischen Festigkeit aus einem geformten. Glas enthaltenden Material bei Brenntemperatur unter 900⁰C, nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Herstellung der Gegenstände verwendete, aus einem innigen Gemisch der Komponenten bestehende und in den Ansprüchen I bis 4 gekennzeichnete feine Material in bekannter Weise zu Formkörpern verarbeitet wird, die unter Einlegung einer Haltezeit bei einer Temperatur zwischen 100 und 200⁰C unter der Temperatur des Dichtbrennens bei einer Temperatur zwischen 600 und 900" C dichtgebrannt werden.

Die Erfindung betrifft glasierbare, nichtporöse keramische Gegenstände mit einer mindestens guten Porzellanerzeugnissen entsprechenden mechanischen Festigkeit, die aus geformtem. Glas enthaltendem Material bei Brenntemperaturen unter 900⁰C hergestellt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Gegenstände.

Für die Herstellung von Porzellan und porzellanartigen Keramikwerkstoffen, wie sie für Geschirr- und Sanitärerzeugnisse verwendet werden, bzw. von porzellan- oder steatitartigen Erzeugnissen, die in der Elektrotechnik als Isolationsmaterial Anwendung finden, sind Brenntemperaturen von mehr als 1200⁰C notwendig. Diese hohen Brenntemperaturen, die naturgemäß hohe Brennkosten verursachen, sind erforderlich, weil zur Umwandlung des aus dem Rohstoffgemisch geformten porösen Körpers in den dichten Körper eine bestimmte Menge Schmelzphase nötig ist, die erst durch Schmelzen einiger sogenannter flußmittelhaltiger Rohstoffkomponenten und Lösen anderer Rohstoffkomponenten bzw. ihrer thermischen Zersetzungs- und Umwandlungsprodukte in den Erstschmelzen bei den entsprechenden Temperaturen gebildet wird.

Es ist nun bereits bekannt, daß durch den Einsatz von flußmittelhaltigen Rohstoffkomponenten in vorreagierter Form, d. h. etwa in Form einer Glasfritte, die Sintertemperaturen für die Herstellung es^sprechender Keramikerzeugnisse herabgesetzt werden können. So ist de;· US-Patentschrift 33 61 583 zu entnehmen, daß Mischungen, die aus 40 bis 95 Gew.-% eines feuerfesten keramischen Materials, das auch Quarz sein kann, 5 bis 40 Gew.-% Wollastonit, 2 bis 25 Gew.-% einer Glasfritte und 8 bis 25 Gew.-% eines Silikonharzes bestehen, nach einer Formgebung bei Temperaturen von 1070⁰C zu dichten Keramikerzeugnissen gebrannt werden können. Das Erreichen eines dichten quarzreichen Brennerzeugnisses mit Brenntemperaturen unter 900⁰C ist nach der Patentschrift jedoch nicht möglich, da ein zumindest teilweises Aufschmelzen der Wollastonitkomponente hierzu nötig ist.

Ferner ist der US-Patentschrift 28 62 827 zu entnehmen, daß ein Keramikerzeugnis mit Brenntemperaturen zwischen 350 und 870³C aus Mischungen, die aus 40 bis 95 Gcw.-% einer keramikbildenden anorganischen Verbindung mit einem Schmelzpunkt über der Brenntemperatur iind 60 bis 5 Gew.% einer vorgeschmolzc-

nen, nach dem Erkalten fejnzerklejnerten Glasfritte spezieller Zusammensetzung mit einem Schmelzpunkt unter der Brenntemperatur bestehen, hergestellt werden können. Als keramikbildende anorganische Verbindungen werden Kaolin, Ton, Wollastonit genannt, also Materialien, die für sich genommen bereits zur Bildung von Keramikkörpern geeignet sind. Die nach dieser Patentschrift herzustellenden Erzeugnisse haben jedoch den Nachteil, daß sie im allgemeinen noch porös sind und daß zu ihrer Herstellung so billige Rohstoffe wie Quarz, der für sich genommen zur Herstellung von Keramikerzeugnissen nicht geeignet ist, nicht einsetzbar sind.

Mit der Herstellung von gebrannten Erzeugnissen bei Temperaturen zwischen 800 und 1000°C aus Mischungen einer zerkleinerten aluminiumhaltigen Fritte mit relativ niedrigem Schmelzpunkt und Quarz beschäftigt sich die DL-PS 20 914. Die DL-PS 47 600 beinhaltet die Herstellung von Kunststeinen bei Temperaturen zwischen 600 und 700⁰C aus Mischungen von zerkleinertem silkatischcm Material und 45 bis 60 Gew.-% zerkleinertem, in Glashütten nicht mehr verwertbaren Abfallglas, insbesondere Müllglas. Diese Patentschriften behandeln jedoch ausschließlich die Herstellung poröser Erzeugnisse mit einer relativ niedrigen mechanischen Festigkeit, wobei die eingesetzte Fritte bzw. das eingesetzte Glas durch Erweichen beim Brennvorgang zu einem gewissen Verkleben der Quarzkomponente bzw. des silikatischen Materials führt. Wege oder Hinweise zur Herstellung dichter Keramikerzeugnisse mit einer mechanischen Festigkeit, die der von guten Prozellanerzeugnissen entspricht, werden in diesen Patentschriften nicht aufgezeigt.

Der ungarischen Patentschrift 1 53 881 ist zu entnehmen, daß man wärme- und Iichtbo^enbeständige Innenausrüstungen für Starkstrom aus einem Keramikmaterial herstellen kann, das aus mindestens 30 Gew.-% eines Kristallkörpers, vorzugsweise Aluminiumoxid und bzw. oder Magnesiumoxid, und höchstens 70 Gew.-% einer vorgeschmolzenen und nach dem Erkalten zerkleinerten aktiven Glaskomponente, die aus einer Glasfritte und Flußmittelzusätzen bei einer Temperatur bis zu 1400⁰C erschmolzen wird, bei Temperaturen zwischen 400 und 1000⁰C gebrannt wird. Wesentlicher Nachteil des der Patentschrift zu entnehmenden Verfahrens ist, daß zur Erreichung der niedrigen Brenntemperaturen eine Glasfritte zunächst in einem ersten Prozeß mit einem Flußmittelzusatz versehen werden muß, um sie in eine aktive Glaskomponente umzuwandeln. Erst die so hergestellte, aktive Glaskomponente ermöglicht infolge Reaktion mit dem Kristallkörper die Ausbildung einer eutektoiden Schmelzphase, die die niedrige Brenntemperatur ermöglicht. Wege zur Erzielung eines dichten Keramikerzeugnisses sind aus der durch die Patentschrift gegebenen Lehre auch für den Fachmann nicht ableitbar.

Weiterhin wird in der DL-PS 81 363 beschrieben, daß man bei niedriger Temperatur zu brennende keramische Werkstoffe, insbesondere für die Elektrowärmetechnik und den Schaltfunkenschutz, dadurch herstellen kann, daß feuerfeste Materialien, vorzugsweise Schamotte oder Scherbenmehl anderer keramischer Werkstoffe, bei niedriger Temperatur fließendes Glas, dessen Zusammensetzung (in Gew.-°/o) sich in folgenden Grenzen bewegt SiO₂ 20 bis 50; B₂Oj bis 15; PbO 30 bis 50; R₂O₁ bis 10; CaO bis 5: MgO bis 5 und Na₂O + K₂O bis 7 zugesetzt wird und dieses Gemisch mit der Zusammensetzung in den Grenzen 20 bis 80 Gew.-% feuerfeste Materialien oder keramisches Scherbenmehl und 80 bis 20 Gew,-°/o Glasmehl plastifiziert, geformt und vorzugsweise bei etwa 400 bis 1000⁰C gebrannt wird. Der wesentliche Nachteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß zur Erreichung der niedrigen Brenntemperaturen niedrig schmelzende Gläser mit einem beträchtlichen PbO-Gehalt und demgemäß hohen Preis verwendet werden müssen. Des weiteren ist der Patentschrift nicht entnehmbar, wie

ίο dichte Keramikkörper mit einer Biegefestigkeit von etwa 900 kpcm ~² oder mehr herstellbar wären.

Schließlich ist es noch bekannt, porzellanähnliche Gegenstände aus Massen herzustellen, die überwiegend aus Quarz und Glas bestehen. Außerdem enthalten die Massen noch Tonmaterialien, die nach Ablauf von Zersetzungsreaktionen zum Sintern beitragen. Dennoch werden bei Temperaturen unter 900⁰C keine dichten Werkstoffe mit vergleichbarer Festigkeit erhalien (DE-PS 1 82 107 und DE-PS 8 63 476).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der Mängel des Standes der Technik glasierfähige, nichtporöse keramische Gegenstände zu entwickeln, die mindestens eine guten Porzellanerzeugnissen entsprechende mechanische Festigkeit haben und aus Rohstoffen, die als Abfall oder industrielle Abfallstoffe zu betrachten sind, insbesondere leicht verfügbare und dementsi>rechend billige quarzreiche Rohstoffe und Gläser auf SiO2-Basis, bei Sintertemperaturen unter 900°C herstellbar sind.

Die gefundenen keramischen Gegenstände und das Verfahren zu deren Herstellung sind den Ansprüchen zu entnehmen.

Das Erhitzen und Brennen der erfindungsgemäß hergestellten Formkörper kann in Brennaggregaten

J5 vorgenommen werden, die in der Keramikindustrie an sich bekannt sind und eine in bezug auf die Größe der zu sinternden Formkörper hinreichend gleichmäßige Temperaturverteilung aufweisen, so daß das Erhitzen so erfolgen kann, daß die Formkörper zunt'jhst entgasen und danach dichtbrennen.

Die gebrannten Formkörper enthalten nahezu den gesamten Quarzgehalt des Rohstoffgemisches in annähernd unveränderter Form, wie durch röntgendiffraktometrische Untersuchung und durch mikroskopische Gefügeuntersuchungen festgestellt werden konnte. Die röntgenografischen Quarzbestimmungen ergaben innerhalb der üblichen Fehlergrenzen Übereinstimmung der Quarzgehalte von Ausgangsmischung und Keramikkörper, die mikroskopischen Untersuchungen bestätigen, daß die Kornformen und die Korngrößenverteilung des Quarzes im Keramikkörper denen der Ausgangsmischung entsprachen. Diese Befunde weisen darauf hin, daß während des Brennens chemische Reaktionen zwischen dem Quarzanteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und deren bei Brenntemperaturen erweichten Glasanteilen, wenn überhaupt, so nur in untergeordnetem Maße, stattfinden. Dieses Verhalten bedingt, daß zur Erzielung von nichtporösen Keramikkörpern der Glasanteil der erfindungsgemäßen Zusarnmensetzungen mindestens so groß sein muß, daß er alle Hohlräume, die sich bei einer Packung des Quarzanteiles ergeben, vollständig ausfüllen kann. Das erwähnte Verhalten der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erweist sich andererseits als besonders vorteilhaft, wenn

hj die Eigenschaften eines entsprechenden gebrannten Formkörpers durch Wahl bestimmter Kornformen und bzw. oder Korngrößenverteilungen des Quar/anteils gezielt beeinflußt werden sollen.

Zur Erzielung einer mechanischen Festigkeit, die mindestens der von guten Prozellaner/.eugnissen entspricht, erwies es sich als erforderlich, daß zwischen den Quarzkörpern des Keramikgefügcs und dem als verbindende Matrix vorliegenden Glasanteil nach ^ri vollzogenem Brand und der Abkühlung keine Mikrorisse entstehen. Wie durch mikroskopische bzw. elektronenmikroskopische Untersuchungen an erfindungsgemäß hergestellten Gegenständen gefunden wurde, ist dies im Bereich der erfindungsgemäßen Zusammenset- in zungen gewährleistet.

Die erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände können, bei Verwendung von bezüglich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und des Temperatur-Viskositätsverhaltens angepaßten Glasflüssen, nach den in der ι ·> Keramikindustrie üblichen Verfahren mit einer Oberflächenveredelung in Form von Glasurschichten versehen werden.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen insbesondere darin, daß nichtporöse Gegenstände mit j>o einer Festigkeit und chemischen Beständigkeit, die der von gutem Porzellan entspricht, bei Tempernuiren unter 900"C und demgemäß energiesparend aus billigen Rohstoffen, insbesondere bisher nicht genutzten Abfallstoffen, hergestellt werden können. Die Gegenstände r> können mit Oberflächenveredelungen in Form von Glasuren und Dekoren in der für Keramikgegenständc üblichen Weise versehen werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände ist ihr thermischer Ausdehnungskoeffizient, durch den sie u> besonders zur Verbindung mit metallischen Werkstoffen, vorwiegend auf Eisenbasis, kombiniert werden können.

Die Erfindung wird durch folgende Ausführungsbcispiele noch näher erläutert. r>

Beispiel 1

Als Rohstoffe wurden Quarzsand von Hohenbocka mit mehr als 98% SiO₂ und Scherben eines Flachglases der chemischen Zusammensetzung (in Gew.-%) SiO₂ w 71,8; Al₂O₃ 1,01; Fe₂Oj 0,12; TiO₂ 0,83; CaO 7.74; MgO 4,39; K₂O 0,13 und Na₂O 13,5 verwendet. Das Flachglas hatte eine Transformationsternperatur von 528'C und einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten Λ5Ο-5Ο0 C = 8,9 ■ ΙΟ".

Der Quarzsand wurde durch eine 10 Minuten dauernde Mahlung in einer Scheibenschwingmühle

Die nach dem Abkühlen des Ofens nach einer derartigen Brennbehandlung erhaltenen Formkörper zeigten keine Deformation und wiesen folgende Eigenschaften auf:

vorzerkleinert. Die Fluchglasscherben wurden zunächst über einen Backenbrecher auf eine Korngröße unter 0,8 mm vorzerkleinert und durch Passieren über einen Magnetscheider vom Eisenanteil des Brechers befreit.

Jeweils 35 g des vorzerkleinerten Quar/sandes und 40 g des vorzerkleinerten Glases wurden in eine Scheibenschwingmühle gegeben und gemeinsam durch 10 Minuten dauernde Mahlung weiter zerkleinert und gemischt. Das so vorbereitete Gemisch hatte folgende Korngrößenverteilung:

99.5 Gew.-% unter 60 μπι
98.5 Gew.-% unter 40 μπι
90 Gew.-% unter 20 μπι
75 Gew.-% unter 10 μπι

Die röntgenografische Kontrolle des Quarzgehaltes in den einzelnen Kornfraktionen ergab, daß das Mischungsverhältnis Quarzsand/Glas in den einzelnen Kornfraktionen um weniger als ±10% von dem Mischungsverhältnis der Gesamtrohstc ifmischung abwich.

Zu einem Gewichtsteil des feinzerkleinerten Gemisches wurden 0,15 Gewichtsteile Wasser zugegeben und durch Rühren mit einem Pistill verteilt. Durch anschließendes Passieren durch ein Sieb 0.5 mm erfolgte eine weitere Homogenisierung, die mit einer gewissen Granulation des Gemisches verbunden war. Das so granulierte Gemisch wurde in der fürüas Trockenpressen üblichen Weise zu zylinderförmigen und stabförmigen Körpern verpreßt. Jeweils mehrere Formkörper wurden in einen elektrisch beheizten Muffelofen eingesetzt, auf 600°C aufgeheizt und. nach einer Verweilzeit von 30 bis 60 Minuten zum Temperaturausgleich des Ofens, mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2°C pro Minute auf die im folgenden angegebenen Temperaturen weitererhitzt, bei denen sie für die ebenfalls angegebenen Zeiten zum Dichttrennen belassen wurden.

	Brenntemperatur	Haltezeit
Brand 1	725° C	7 Stunden
Brand 2	750° C	4 Stunden
Brand 3	775°C	1 Stunde
Brand 4	725°C	1 Stunde
(Gegenbeispiel)

Brand 1 Brand 2

Brand 3

Brand 4

10,1

Lineare Brennschwindung bezogen auf
den rohen Formkörper in %
Rohdichte in % der theoretischen Dichte
Ergebnis der Porositätsprüfung mit
Fuchsinlösung

Biegefestigkeit (Mittelwert von
10 geprüften Stäben) in kpcm~²
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient «50-400" C

Beispiel 2

Als Rohstoffe wurden ein getrockneter Hydrozyklonuntcrlauf einer Kaoli,;aufbereitung (Kurzbezeichnung: Schluff getrocknet) mit einer chemischen Zusammcnset-10,2

10,0

95	ΙΟ"	95	10"	95	10-*	88
dicht	dicht	dicht	porös
950	980	1000	-
14.2 ·	14,5 ·	14,3 ·	_

zung (in Gew.-%) SiO₂ 94,9; AI₂Oj 3.26; Fe₂Oj 0,12; TiO₂ in 0,2; CaO 0,06; MgO -, K₂O 0,05; Na₂O 0,04 und Glühverlust 1,21 sowie einer Mineralzusammensetzung (in Gew.-%) Quarz 91,4 und Kaolinit 8 und Scherben des unter Beispiel 1 angegebenen Flachglases verwendet.

Der Sehluff als quar/reieher Rohsioff wurde durch eine 48 Stunden dauernde Trockenmahlung in einer l.aborvibralionskugelmühlc vor/erklcinerl. Die Vorzcrkleinerung des Flachglases erfolgte wie in Beispiel I angegeben.

Jeweils 201 g des vorzerkleinerten Schluffs und 193 g des vor/erklcinerten Glases wurden in die Vibrations kugelmühle gegeben und gemeinsam durch 48 Stunden dauernde Mahlung weiter zerkleinert und gemischt.

Das so vorbereitete Gemisch hatte folgende Korn größenverteilung in Gew.-%:

94.8 unter W) (im
49 unter 40 (im
40 unler 20 (im
72 unter 10 (im

Dir röntgenografische Kontrolle des Ouarzgehalles der ein/einen Kornfraktionen ließ keine Anreicherung von Quarz oder Glas in den Kornfraktionen erkennen.

Zu einem Gewichtsteil des feingemahlenen Gemi

Die nach dem Abkühlen des Ofens nach derartiger Brennbchandlung erhaltenen formkörper wiesen folgende Eigenschaften auf:

sches wurden 0.04 Gewichtsteile einer IO"/nigen Lösung von Polyvinylalkohol in Wasser und 0.02 Gewichlsteilc Olein zugesetzt und wie in Beispiel I angegeben gleichmäßig verteilt.

Das so erhaltene Pulver wurde zu Tabletten vorverpreßt. die anschließend zur Herstellung eines Preßgranulats mit Korngrößen zwischen 0.0b und 0.5 mm gebrochen wurden.

Aus dem Preßgranulat wurden durch isostatisches Pressen bzw. Trockenpressen in üblicher Weise zylinder- und stabförmige Korper hergestellt. l),is Aufheizen und (!rennen der I ormkörper erfolgte in Analogie zum Beispiel I mit einem Temperauirhalte punkt bei 830 ( und den in der folgenden Tabelle angegebenen Brenntemperaturen und Haltezeiten.

	1	Brenntemperatur	Halte/eil
Brand	2	800 C	7 Stunden
Brand	3	825 C"	4 Stunden
Brand	850 C	1 Stunde

Lineare Brcnnschwindiing bezogen auf den rohen formkörper in %

Rohdichte in % der theoretischen Dichte Lrgebnis der Pornsitätsprüfung mit P'uchsinlösung Biegefestigkeit (Mittelwert von 10 geprüften Stäben) in kpcm -'

Linearer thermischer Ausdehnungskocffi/.ient \yi «m (

Beispiel 3

Als Rohstoffe wurden der unter Beispiel 1 angegebene Quarzsand und ein gesondert erschmolzenes Spezialgas der chemischen Zusammensetzung (in Gew-%) SiO: 53.8; AU)₁M: B_:O,2.b: CaO 5.4: PbO 3.4: ZnO 2.7; K₂O 4.0 und Na>0 21.7 verwendet. Das Spezialglas hatte eine Transformalionstemperatur von 44TC und einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten «το 400 c = 34.0- IO ^grad ^!.

Die Vorzerkleinerung der Rohstoffe erfolgte so. wie in Beispiel 1 beschrieben.

jeweils 34 g des vorzerkleinerten Quarzsandes und 41 g des vorzerkleinerten Spezialglases wurden gemeinsam in einer Laborscheibenschwingmühle 10 Minuten trocken gemahlen. Das Gemisch hatte die in Beispiel 1 angegebene Korngrößenverteilung.

Zu einem Gewichtsteil feinzerkleinerten Gemisches wurden 0.09 Gewichtsanteile Wasser zugegeben, in dem Brand I

12.2

Brand 2

12.5

Brand 3

12.4

45	45	45
dicht	dicht	dicht
1170	1150	1200

13.3- 10

13.2 ■ 10

13.1 10

0.004 Gewichtsteile Polyvinylalkohol und 0.02 Gewichtsteile Olein gelöst bzw. suspendiert waren. Weitere Vorbereitung des Gemisches wie in Beispiel 1 angegeben. Die Formgebung erfolgte wie unter Beispiel ! ausgeführt. Die Formkörper wurden in einen elektrisch beheizten Muffelofen eingesetzt, auf 500 C aufgeheizt und. nach einer Verweilzeit von 30 bis fc.0 Minuten zum Temperaturausgleich des Ofens, mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2 C pro Minute weiter aufgeheizt. Nach Erreichen der angegebenen Endtemperaturen erfolgte das Dichtbrennen während der angegebenen Haltezeiten:

Brenntemperatur

Haltezeit

Brand 1

Brand 2

Brand 3

600° C
625° C
650° C

7 Stunden 4 Stunden 1 Stunde

Die nach dem Abkühlen des Ofens entnommenen Formkörper waren in einem einwandfreien Zustand und wiesen folgende Eigenschaften auf:

Brand t

Brand 2

Brand 3

Lineare Brennschwindung bezogen auf den rohen Formkörper in %

Rohdichte in % der theoretischen Dichte Ergebnis der Porosiiäisprüfung mit Fuchsinlösung Biegefestigkeit (Mittelwert von 10 geprüften Stäben) in kpcm"²

Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient aso—wo'c

10,0	10,3	10.2
93 schwach porös 850	95 UlClIl 900	94 dicht 910
14,8 - ΙΟ-⁶	15.0 - 10-6	15,0 · 10-⁶

H e i s ρ i e I 4

Als Rohstoffe wurden ein tonhaltiger Sandaufbereitungsrüekstand mit einer chemischen %isammensci-/ung (in Gew.-%) SiO.. 94.0; Al.Oι J.I; Fc/), 0.4; TiO. 0.3; CaO O.I; MgO 0.07; K-O O.I: Na-O 0.03 und Glühverllist 1,5 sowie einer Mincralzusainmensetziing (in Gew.·%) Quarz 90.0 und Tonmincrale 10.0 und Scherben des unter Beispiel 1 angegebenen Flachglases verwendet.

Der quar/rciche Rohrstoff lag sclion in der gewünschten vorzerkleinerten I orm vor. so daß er nicht e\tra vorgemahlen zu werden brauchte. Die I lachglas Scherben wurden zunächst, wie in Beispiel I beschrieben, auf eine KorngröUe unter 0.8 nun gebrochen und sodann in einer Vibrationskugelmühle 72 Stunden vorgemahlen. Die Korngrößenverteilung dieses Materials betrug:

94.5 Gcw.-'VO unter 20 μηι
90.0 Gew.-% unter b (im
40.0 Gew.-% unter 2 μηι

Zur innigen Vermischung beider Materialien wurden 40 g des vorgemahlenen Glases und 35 g des tonhaltigen Sandaufbcrciiungsriiekstandcs IO Minuten trocken in einer Scheibenschwingmühle gemahlen.

Die Korngrößenverteilung des Mischproduktes betrug danach:

95 Gew-% unter 20 μπι
70 Gew.-"/minier 6 μηι
4OCiCW.-"/(ι unter 2 μηι

Nach Zusatz von f'ormgebungshilfsmiiteln wie in Beispiel 3 erfolgte die Vorbereitung des Gemisches zum fressen sowie die Formgebung wie in Beispiel I beschrieben.

Das Brennen der formkörper wurde in einem elektrisch beheizten Muffelofen, in analoger Weise wie in Beispiel t beschrieben, durchgeführt.

	Brenntemperatur	Hjlie/eii
Brand I	7 50" C	7 Stunden
Brand 2	800⁰C	2 Stunden

Nach dem Abkühlen im Ofen zeigten die Formkörper eine selbstglasurähnliche glänzende Oberfliichc und waren formbeständig. An den Formkörpern wurden folgende F.igenschaften ermittelt:

Brand 1

Hrand 2

Lineare Brennschwindung bezogen auf den rohen Formkörper in % Rohdichte in % der theoretischen Dichte

Biegefestigkeit (Mittelwert aus IO geprüften Stäben) in kpcm Ergebnis der Porositätsprüfung mit Fuchsinlösung

Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient Λτο-4η» <

12,0	12.2
95	96
650	680
dicht	dicht
13.0 · 10 "	13,1

10

Beispiel 5

Als Rohstoffe wurden der unter Beispiel I angegebene Quar/sunci und ein sog. Thüringer Behälterglas der chemischen Zusammensetzung (in Gew.-%) SiOj 66,7; Al-Oi 6,0; CaO 9,8; Na₂O 15,1 und K₂O 2,5 verwendet. Dieses Behälterglas hatte eine Transformationstemperatur von 533° C und einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α«ι 400 < = 10,1 · 10 ^b.

Die Aufbereitung der Rohstoffe erfolgte wie unter Beispiel 1 und die Brandführung wie unter Beispiel 4 angegeben.

Eigenschaften der gebrannten Formkörper

Brand 1

Brand 2

Lineare Brennschwindung bezogen auf den rohen Formkörper in Rohdichte in % der theoretischen Dichte
Ergebnis der Porositätsprüfung mit Fuchsinlösung
Biegefestigkeit (Mittelwert aus 10 geprüften Stäben) in kpcm Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient aso-4oo*c

10,3	10,5
95	96
dicht	dicht
950	960
143 · 10-*	14,1 - ΙΟ⁶

Beispiel 6

Als Rohstoffe wurden die in Beispiel 1 angegebenen verwendet einschließlich der dort beschriebenen Vorzerkleinerung. Jeweils 30 g des vorzerkleinerten Quarzsandes und 45 g des vorzerkleinerten Glases wurden in einer Scheibenschwingmühle trocken 10 Minuten genieinsam gemahlen. Die .Mischung hatte die im Beispiel 1 angeführte Korngrößenverteilung und wurde, wie dort ebenfalls beschrieben, zum Vorpressen vorbereitet Die Sinterung erfolgte ebenfalls in einem Muffelofen, der zunächst auf 600⁰C aufgeheizt, zum Temperaturausgleich 30 bis 60 Minuten bei dieser Temperatur belassen und dann mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2° C pro Minute auf die angegebenen Brenntemperaturen weiter erhitzt wurde.

Brenntemperatur

Haätezeit

Brand Brand 725° C
750⁰C

4 Stunden 2 Stunden

11 12

Eigenschaften der gebrannten Formkörper

Lineare Brennschwindung bezogen auf den rohen Formkörper in % Rohdichte in % der theoretischen Dichte Ergebnis der Poros'iatspriifung mit Fuchsinlösung Biegefestigkeit (Mittelwert von IO geprüften Stäben) in kpcm -' Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient λ-,»-.mn r

Hrjml	I	Brand	2
10,5		10,3
96		96
dicht		dicht
850		900
13,8 ■	IO ^h	13,7 ·	10 ⁿ

Claims

Patentansprüche:

I, Glasierbare, nichtporöse keramische Gegenstände mit einer mindestens guten Porzellanerzeugnissen entsprechenden mechanischen Festigkeit, die aus geformtem. Glas enthaltendem Material bei Brenntemperaturen unter 900⁰C hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände aus einem Material hergestellt sind, das aus 1» einem innigen Gemisch von 25 bis 60 Gew.-% eines zerkleinerten quarzreichen Rohstoffes der chemischen Zusammensetzungen Gew.-%)