DE2851027A1

DE2851027A1 - Duennes porzellan und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2851027A1
Application number: DE19782851027
Authority: DE
Inventors: Raymond Thompson
Original assignee: United States Borax and Chemical Corp
Current assignee: US Borax Inc
Priority date: 1977-11-28
Filing date: 1978-11-24
Publication date: 1979-05-31
Also published as: NL7811613A; NL188034B; JPS6225626B2; JPS5493007A; NL188034C; FR2409970B1; SE431446B; SE7903824L; FR2409970A1

Description

51 706-BR

Anmelder: United States Borax & Chemical Corporation, 3075 Wilshire Boulevard, Los Angeles_? California, USA

Dünnes Porzellan und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft die Herstellung von dünnem Porzellan (feinem Steingut bzw. Knochenporzellan, nachfolgend stets als "dünnes Porzellan"bezeichnet) aus Ton, Knochenasche und ei.nem Bor enthaltenden Flußmittel; die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von dünnem Porzellan und eine neue, Bor enthaltende Knochenasche, ein Verfahren zur Herstellung derselben sowie deren Verwendung für die Herstellung von dünnem Porzellan. Der Effekt der Verwendung eines Bor enthaltenden Materials als Flußmittel bei der Herstellung von dünnem Porzellan besteht darin, daß die Bildung der mikrokristallinen Phase, die für dünnes Porzellan charakteristisch ist, gefördert wird, wodurch es möglich ist, dünnes Porzellan unter Anwendung eines breiteren Brenntemperaturbereiches, innerhalb einer kürzeren Zeit und/oder bei niedrigeren Temperaturen als üblich herzustellen. Die Erfindung betrifft speziell ein dünnes Porzellan, das hergestellt wird durch Einarbeitung einer Bor enthaltenden Verbindung in die Ausgangsmischung in wasserunlöslicher Form. Dabei führt die Verwendung der Bor enthaltenden Verbindung zu einer Herabsetzung und Verbreiterung des anwendbaren Brenntemperaturbereiches.

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Dünnes Porzellan wird hergestellt durch Brennen einer Mischung aus Ton, Knochenasche und einem Flußmittel. Normalerweise besteht der Ton überwiegend aus Kaolin oder China-Clay. Das am häufigsten verwendete Flußmittel ist Granitgestein aus Cornwall (Cornish-Stone), es können aber auch andere in der Natur vorkommende Feldspat-Materialien, wie Nephelin und Syenit, verwendet werden.

Knochenasche, wie sie beispielsweise für die Herstellung von dünnem Porzellan verwendet wird, wird hergestellt, indem man zuerst alle Tierknochen mit heißem oder siedendem Wasser behandelt, umGelatine, Kollagen und andere organische Materialien davon zu entfernen. In diesem Zustand liegen die Knochen in entgelatiniertem Zustand vor. Anschließend werden sie bis zu einer Temperatur von etwa 1000 C calciniert, um das restliche organische Material zu verbrennenJ calcinierte Knochen oder Knochenasche bestehen (besteht) im wesentlichen (zu etwa 80 %) aus Calciumphosphat mit etwas Calciumcarbonat und wenig Fluorid.

Keramikmischungen für die Herstellung von dünnem Porzellan bestehen in der Regel zu 50 % aus Knochenasche, zu 25 % aus Kaolin (China-Clay) und zu 25 % aus Cornish-Stone_e Sie werden durch inniges Mischen und in der Regel durch nasses Vermählen der teilchenförmigen Komponenten zur Herstellung einer wäßrigen Aufschlämmung oder eines Tonschlimmes, der zum Gießen in Gipsformen geeignet ist,

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oder, bei niedrigerem Wassergehalt eines plastischen Tons, der geformt werden kann, zu einem Keramikkörper verarbeitet. Nach dem Trocknen zum Verdampfen des Wassers werden diese Formkörper im "grünen" Zustand dann bis zu einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 1250 C gebrannt zur Piersteilung von unglasiertem "Bis^it-Porzellan" mit einer geringen Porosität und einer charakteristischen Durchsichtigkeit. Das Biskuit-Porzellan wird anschließend mit einem Glasier-Tonschlamm (-Töpferbrei) überzogen und erneut bis zu einer Temperatur von etwa 1100 C gebrannt zur Herstellung von glasiertem Porzellan. Eines der wesentlichen Merkmale des auf diese Weise hergestellten Porzellans ist seine Durchsichtigkeit, gekoppelt mit seiner weißen Farbe, für die dünnes Porzellan (manchmal als Feinporzellan oder englisches dünnes Porzellan bezeichnet) berühmt ist. Wegen seiner Festigkeit ist es auch möglich, Formkörper mit einem dünneren Wandquerschnitt als bei anderen Formen von Keramikwaren (Töpferwaren) herzustellen, wodurch das Gewicht herabgesetzt wird, die Durchsichtigkeit und die Beständigkeit gegen Wärmeschock verbessert werden.

Die Mikrostruktur des schließlich erhaltenen feinen Porzellans ist eine Folge der Reaktivität während des Brennens, wobei die ursprünglich gebildeten kristallinen Materialien sich aufgelöst und neue Kristalle gebildet haben. Feines Porzellan besteht nach dem Brennen zu etwa 70 % aus Kristallen und zu etwa 30 % aus einer

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glasartigen Phase. Die Kristalle bestehen hauptsächlich aus ß-Triealciumphosphat und Anorthit (einem Kalkfeldspat). Der hohe Kristallgehalt des dünnen Porzellans ist für seine gute mechanische Festigkeit verantwortlich.

Dünnes Porzellan des vorstehend beschriebenen Typs und der vorstehend angegebenen Zusammensetzung wird bereits seit etwa 200 Jahren hergestellt und Änderungen in bezug auf seine Zusammensetzung und Herstellung warm evolutionär. Die Zusammensetzung benötigt eine höhere Brenntemperatur als sie für Steingut erforderlich ist und deshalb ist der Brennzyklus vergleichsweise langer und die Kosten sowohl für die Öfen als auch für den verwendeten Treibstoff, sind höher. Die Brenntemperatur wird auch verlängert gegenüber Steingut, um die Bildung der Phasen auf Calciumphosphatbasis, welche die charakteristische ' Festigkeit und Durchsichtigkeit verleihen, zu erlauben.

Verfahren zur Herstellung von Keramik-Tonwaren, als "Steingut" bezeichnet, aus Ton, Flint (Feuerstein) und einem Flußmittel, wobei bestimmte Bor enthaltende Zusammensetzungen als Flußmittel verwendet werden, sind bereits bekannt. Nach der US-Patentschrift 3 532 522 wird ein anderes Borat als ein Alkaliborat als Flußmittel verwendet, z.B. Calciumborato Nach der US-Patentschrift 3 704 146 wird eine gemahlene glasartige Fritte, die in ihrer Oxidaiialyse B₂O₃ enthält, als Flußmittel verwendet. .

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Verbesserung der Bildung der mikrokristallinen Calciumphosphat-Phasen durch Einarbeitung einer Bor enthaltenden Substanz. Die Bor enthaltende Substanz kann als Flußmittel oder als Teil des Flußmittels dienen. Diese Zugabe unterstützt die Verglasung und ermöglicht die Herstellung von Porzellan bei einer tieferen Temperatur oder innerhalb eines kürzeren Zeitraumes oder beides. Ein weiterer Vorteil ist der, daß der Temperaturbereich beim Brennen erweitert xcLrd. Dadurch wird der Treibstoffverbrauch herabgesetzt, es können einfachere Öfen verwendet werden, die Brenngeschwindigkeit wird erhöht und eine Verformung des Materials durch die breiteren Temperaturbereiche wird vermieden und es sind niedrigere Temperaturen erforderlich.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Bor enthaltende Flußmittel mit der Knochenasche kombiniert; dabei kann es sich entweder um eines der an sich in Wasser unlöslichen Borate oder Flußmittel handeln, wie sie weiter oben als Flußmittel für Steingut angegeben worden sind, oder es kann sich dabei um ein wasserlösliches, Boroxid enthaltendes Material handeln (wenn es jedoch wasserlöslich ist, muß es an die Knochenasche gebunden sein, um es unlöslich zu machen). Das Bor enthaltende Material kann dadurch an die Knochenasche gebunden werden, daß es mit calcinierten Knochen geschmolzen oder gesintert oder calciniert wird, oder dadurch, daß es mit den entgelatinier ten Knochen calciniert wird, so daß bei der Cnlci-

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nierung gleichzeitig die Knochen in Knochenasche überführt und das Bor enthaltende Material daran gebunden wird.

Bei der Bor enthaltenden Substanz kann es sich um Borphosphat, ein anderes anorganisches Borat als ein Alkalimetallborat (z.B. ein Calciumborat) oder um eine gemahlene Glasfritte handeln, deren Oxidanalyse SiO , B„0„, CaO und/oder MgO sowie Na„0 enthält, wie in der US-Patentschrift 3 704 146 oder in der britischen Patentschrift 1 254 717 beschrieben. Diese Materialien können in dem erfindungsgemäßon Verfahren verwendet werden, entweder durch Einmischen derselben in den Tonschlamm (oder in den plastischen Ton) zusammen mit Knochenasche, Kaolin und gegebenenfalls Cornish-Stone oder durch Kombinieren desselben mit Knochen oder Knochenasche, wie für die wasserlöslichen,Bor enthaltende Materialien erforderlich.

Das Bor enthaltende Material kann alternativ bestehen aus mit Borat behandelten Knochen, die erhalten werden durch Umsetzung der Knochen mit Borsäure oder einem ihrer wasserlöslichen Salze. So kann beispielsweise Borsäure oder ein Salz davon mit der Knochenasche kombiniert werden, indem man sie zusammen mit der Asche schmilzt oder sintert und das dabei erhaltene Material als pulverförmiges Material in den Tonschlamm einarbeitet. Ein anderes Kombinationsverfahren besteht darin, daß man eine wäßrige Lösung des B„0_ enthaltenden Materials (oder eine wäßrige Suspension eines in Wasser unlöslichen>Bor enthaltenden Materials) an den Knochen adsorbiert, vorzugsweise nachdem die Knochen entgelatiniert und bevor sie zur Herstellung

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ir

von Knochenasche calciniert worden sind, und anschließend die Knochen und das Adsorbat oder Absorbat calciniert, Bevorzugte wasserlösliche,Boroxid liefernde Materialien sind Borsäure, Natriumborat mit einem Verhältnis von Na~O ; B„0 von 1 : 4 und Borax (Natriumtetraboratdecahydrat)_Q

Die Calcinierung von Knochen, die Borsäure oder ein ähnliches Material enthalten, ist nicht immer ausreichend, um das B«CL vollständig in Wasser unlöslich zu machen, und es wurde daher gefunden, daß die Insolubilisierung dadurch verbessert werden kann, daß man auch den Vorläufer mindestens eines weiteren glasbildenden Oxids, wie z.B. Natriumsilikat, Kaliumcarbonat, Aluminiumsulfat und Calciumhydroxid, verwendet. Alternativ oder zusätzlich kann Borphosphat als ein unlösliches, Bor enthaltendes Flußmittel verwendet werden. Es kann in Form von hergestelltem Borphosphat, das in situ gebildet wird durch Zugabe einer äquimolaren Mischung von Borsäure und Phosphorsäure zu den Knochen vor der Calcinierung zugegeben werden.

Die Knochenbruchstücke, die in einer wäßrigen Flüssigkeit, welche die B«0_-Quelle und gegebenenfalls das zusätzliche Oxid enthält, eingeweicht werden, werden getrocknet und dann bei einer Temperatur calciniert, die ausreicht für die Reaktion mit oder für die einfache Bildung einer Glasschicht auf den Oberflächen der Knochen. Es ist nicht wesentlich, daß die Glasschicht in dieser Stufe vollständig mit dem Calciumphosphatsubstrat reagiert, es ist jedoch zweckmäßig, daß das gebildete Boratglas in Wasser.

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ausreichend unlöslich ist, so daß durch Zugabe von Ton und anderen Bestandteilen nach" dem Mahlen vergießbare Tonschlämme oder formbare Tone in zufriedenstellender Weise hergestellt werden können. Alternativ können die vorcalcinierten Knochen auch in Borat enthaltenden Flüssigkeiten eingeweicht, getrocknet und erneut calciniert werden, um die absorbierten oder adsorbierten Salze vor dem Mahlen unlöslich zu machen. Es ist bekannt, daß Knochenasche-Calciumsulfat eine große spezifische Oberfläche besitzt und deshalb ein hohes Flüssigkeitsabsorptionsvermögen aufweist, es wurde jedoch gefunden, daß die Porosität und die innere Oberflächengröße der entgelatinierten, jedoch nicht-calcinierten Knochen ausreichen, um für die praktische Durchführung der Erfindung genügend Borsäure- oder Borsalzlösung aufzunehmen. Der Vorteil der Verwendung von entgelatinierten Knochen ist der, daß nur ein Calcinierungs- und Mahlvorgang zur Herstellung einer zufriedenstellenden Keramikkörper-Komponente erforderlich ist, wodurch Kosten- und Treibstoffeinsparungen erzielt werden können_o

Wenn Borsäure (oder B₂0„ oder Metaborsäure) allein als B„0 - Quelle verwendet wird und kein anderer glasbildender Oxid-Vorlaufer eingeführt wird, reagieren die Knochen beim Calcinieren unter Bildung von CaO-P₂O -B₂0_-Phasen_o Zusammensetzungen in allen möglichen Verhältnissen innerhalb dieses ternären Phasensystems wurden bisher nicht untersucht, in der Literatur ist lediglich angegeben, daß eiii Calciumborphosphat mit der Zusammensetzung

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2CaO * Po^c* ^9^0 ^c^^in:c^ Wasser zersetzt wird. Ks wurde nun gefunden, daß Calciumborphosphat—Zusammensetzungen beim Erhitzen auf eine hohe Temperatur disproportionieren. So schmilzt beispielsweise die Zusammensetzung 2CaO · P^O₁-• B„0„ inkongruent bei etwa 1050 C unter Bildung von ß-2CaO · Po°5 ^und flüssigem B₃O .Verwandte Zusammensetzungen innerhalb dieses ternären Systems verhalten sich ähnlich und es wird angenommen, daß der Effekt einer Calciumphosphatphasen-Kristallisation und der Synärese einer B„0 enthaltenden flüssigen Phase auch in Zusammensetzungen auftreten, in die zu Beginn Na^₁O eingeführt worden ist. Während des Brennens von konventionellem dünnem Porzellan reagieren das Knochenphosphat, das Kaolin und der Cornish-Stone miteinander unter Bildung von Glasphasen, aus denen anschließend ß-Calciumphosphat und Anorthit auskristallisieren. Ein vollständiges Schmelzen tritt nicht auf und die schwerer schmelzbaren Phasen bleiben bestehen und unterstützen die Beibehaltung der Form und die relative Starrheit des Formkörpers während des Brennens. Erfindungsgemäß wird die Wechselwirkung zwischen den teilchenförmigen Komponenten beschleunigt durch die Anwesenheit einer B₂0_ enthaltenden Substanz in den calcinierten Knochen,, Dies ermöglicht die Erzielung eines entsprechenden und zufriedenstellenden Grades der Verglasung bei tieferen Temperaturen und unter Anwendung kürzerer Brcnnzeiten, ohne daß eine Verformung des Formkörpers auftritt. Der Mechanismus ist noch nicht vollständig geklärt, es wird jedoch angenommen, daß an

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B O reiche Phasen freigesetzt werden und daß diese mit den kieselhaltigen Komponenten reagieren und sich damit verbinden. Die mikrokristallinen Phasen, die nach dem Abkühlen bestehen bleiben, ähneln wahrscheinlich denjenigen, die in konventionellem dünnem Porzellan enthalten sind, die Größe und Form ihrer Kristallite und die Mengenanteile der jeweiligen krstistallinen Phasen sind jedoch davon verschieden.

Beim Calcinieren bis zu einer geeigneten Temperatur tritt eine Insolubilisierung der anfänglich gut löslichen Bo^" Substanz, wie z. B. Natriumborat, auf durch chemische Umsetzung mit dem Calcium-und Phosphatgehalt der Knochen.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Knochenasche für die Herstellung von dünnem Porzellan, die enthält oder besteht aus calcinierten Knochen, in die durch Calcinieren eine B^O^-Quelle eingearbeitet worden ist„ Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieser Knochenasche, das darin besteht, daß man Tierknochen entgelatiniert, die Bruchstücke der Knochen in einer wäßrigen Lösung oder Suspension einer B₉0„ enthaltenden Verbindung einweicht, wodurch B„O„ oder ein Vorläufer davon von den. .Knochen absorbiert oder an den Knochen adsorbiert wird, und die Knochen calciniert, um sie in Knochenasche zu überführen. Auf diese Weise kann ein Borat-Flußmittel in feinteiliger Form vor oder während der Calcinierung in die Knochen eingeführt werden, so daß

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während der Endstufen dieser Calcinierung das Calciumphosphat und das B„O enthaltende Material miteinander zu reagieren beginnen.

Die Menge der in die Knochen-Ton-Mischung eingearbeiteten B„0„ enthaltenden Verbindung sollte ausreichen, um eine Zusammensetzung mit etwa 0,5 bis etwa 6 Gew.-% B„0 , vorzugsweise etwa 1 bis etwa 4-Gew.-% B„0 ^{zu er}S^ehen₀ Wenn mit Borat behandelte Knochen verwendet werden, sollten die Knochen einen Gehalt an B„0 von etwa 1 bis etwa 12 Gew«-%, vorzugsweise von etwa 2 bis etwa 8 Gew.-% aufweisen.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel 1 Herstellung von mit Borat behandelten Knochen

Vier Knochenproben A, B, C und D in der folgenden Tabelle I, wurden aus Knochen hergestellt, die entgelatiniert und calciniert worden waren, und 5 Proben, die Proben E, F., G, II und J in der folgende! Tabelle I, wurden aus Knochen hergestellt, die entgelatiniert, jedoch nicht calciniert worden waren. Die Proben A und E x-nirden mit einer wäßrigen Borsäurelösung behandelt, um die in der folgenden Tabelle I angegebene B„0„—Menge einzuführen, die Proben B und F

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wurden.mit einer Aiäßvigpn Nntriumborntlösung (Nn₉O : B^O = 1 : 4) behandelt, umdie in der folgenden Tabelle angegebenen Mengen an Na₂O und B_0 einzuführen, die Proben C und G wurden mit einer Boratlösung behandelt, um die in der Tabelle I angegebenen Mengen an Ka₉O und B₂O einzuführen, die Proben D und H wurden mit einer wäßrigen Lösung von Borax und Natriumsilikat behandelt, um die in der Tabelle I angegebenen Mengen an B„0 , Ua_?0 und SiO einzuführen,und die Probe J wurde mit einer wäßrigen Lösung von Borsäure und Phosphorsäure erhitzt, um die in der Tabelle I angegebenen Mengen an II„B0„ und II PO, einzuführeit.

Tabelle I

A B C D E FGHJ (Teile)

Calcinierte Knochen

entgelatinierte
Knochen

^H3^B03

9,8

2,2

86,4

9,4 4,2

78,9

8,6

9,6

2,9

88
9,8

2,2

87,6
8,6

3,8

80,1 8,6

8,8 2,5

100

5,8 9,2

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Für jede Probe wurden die Knochen in die wäßrige Losung eingetaucht, getrocknet und dann bei 1000 C calciniert. Nach dem Calcinieren wurden die Proben A bis D, die aus einem calcinierten Pulver hergestellt worden waren, leicht gesintert und dann wurden sie erneut gemahlen, bis sie ein Sieb mit einer lichten Mäschenx^eite von 0,045 mm (350 B.S. mesh.) passierten. Nach dem Calcinieren wurden die Proben E bis J, die in Form von kleinen Klumpen der behandelten Knochen vorlagen, zerkleinert und gemahlen, bis sie ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,045 mm (350 13.S. mesh.) passierten.

Beispiel 2 Keramikzus ammens et zungen

Jede der Proben A bis J des Beispiels 1 wurde als Komponente in einer Keramikmischung verwendet und zwei Proben aus calcinierten, jedoch nicht mit Borat behandelten Knochen wurden in entsprechender Weise als Verg.leichsmaterial (Kontrolle) in einer Keramikmischung verwendete Die Zusammensetzung der 11 Mischungen sind in der folgenden Tabelle II angegeben*

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Tabelle 11

	Knochen (Teile)	B	(55,6)	Cornish Stone (Teile)	Kaolin (Teile)
Kontrol le 1	Calcinierte Knochen (50)	C	(56,8)	25	25
Kontrol le 2	" (50)	D	(57,9)	25	25
A		E	(62,6)	19,4	25
B		F	(52,6)	18,2	25
C		G	(56,8)	17,1 .	25
D	mit Borat behan delte Knochen A	H	(57,1)	12,4	25
E	Il	J	(62,4)	22,4	25
F	Il		(55.0)	18,2	25
G	11		17,9	25
II	ti		12,6	25
J	Il	20	25
Il
M
Il

Die trockenen Pulver wurden gründlich durchgemischt und zu 2,54 cm (l inch) langen Stäben mit einem Durchmesser von 1,27 cm (1/2 inch) gepreßt. Sie wurden in einen Ofen eingeführt und die Temperatur wurde mit einer Geschwindigkeit von 100°C/Stunde auf 1050^QC erhöht, 6 Stunden lang bei 1050 C gehalten und langsam auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Außerdem wurden Proben der "Stnndnrd-Fein-Porzellan-Mischung" (Kontrolle 2) auf 1250 C, die normale Brenntemperatur für dünnes Porzellan, erhitzt.

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TrS- -

Mit den Proben wurden Druckfestigkeitsmessungen durchgeführt, um den Verglasungsgrad festzustellen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in folgenden Tabelle III angegeben.

Tabelle III

	Brenntem peratur (⁰O	Druckfei kg/ cm'	jtigkeit in (psi)	x-fach länger als . die Kontrolle 2
Kon trol le 1	1050	33,7	( 480)
Kon trol le 2	1250	752,2	(10700)
A	1050	942,1	(13400)	. 1,3
B	ti	907,3	(12900)	1,2
C	Il	1106,2	(15800)	1,5
D	Il	844	(12000)	1,1
E	ti	773	(11000)	1,0
F	It	872,1	(12400)	1,2
G	Il	1040,2	(14800)	1,4
H	It	640	( 9100)	0,9
J	Il	773	(11000)	1,0

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Beispiel 3 Ker amikzus ammens e t zung

Anstatt Knochen zu verwenden, in die eine B„0„ enthaltende Substanz vorher eingearbeitet worden ist, ist es auch möglich, BoOo ·*-^η Form einer getrennten Zusammensetzung in Mischung mit den Knochen und anderen Körper-Komponenten in die Keramikmischung einzuführen. In diesem Beispiel wurde ein Formkörper hergestellt durch gemeinsames Vermählen von 50 Teilen calcinierten Knochen, 10 Teilen Borat-Flußmittel "24 S50" wie in der US-Patentschrift 3 707 146 beschrieben, 20 Teilen Kaolin und 20 Teilen Cornish Stone, der dann 6 Stunden lang bei 1050 C gebrannt wurde. Der gebrannte Formkörper wies eine Druck--

2
festigkeit von 886,2 kg/cm (12600 psi) auf, die das 26-fache derjenigen des Kontroll-Formkörpers (aus 50 Teilen Knochen, 25 Teilen Kaolin, 25 Teilen Cornish Stone), der unter identischen Bedingungen hergestellt und gebrannt worden war und dessen Druckfestigkeit das 1,2-fache derjenigen des bei 1250 C gebrannten Kontroll-Formkörpers betrug, aufv/ies.

Beispiel 4

Dieses Beispiel zeigt, daß die Verwendung eines getrennten Flußmittels nicht wesentlich ist, wenn die erfindungsgemäßen, mit Borat behandelten Knochen verwendet werden. 100 Teile calcinierte Knochen wurden mit 20 Teilen wasserfreiem Borax und 10 Teilen Siliciumdioxid gemischt. Diese Mischung

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wurde bei 1000 C calciniert und gemahlen, bis sie ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,045 mm (350 mesh B.S.), passierte.

Aus 65 Teilen dieser mit Borat behandelten Knochen und 35 Teilen Kaolin wurde eine Mischung hergestellt, die wie in Beispiel 2 gepreßt und bei 1050 G gebrannt wurde. Die gebrannten Formkörper hatten die gleiche Festigkeit wie ein bei 1250 C gebrannter Kontroll-Formkörper.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt, daß Formkörper aus dünnem Porzellan mit einer ausreichenden Festigkeit und Durchs ichti.gkeit hergestellt werden können unter Verwendung des erfindungsgemäßen Flußmittels als einzigem. Flußmittel und Brennen bei Temperaturen, die beträchtlich unterhalb 125O°C liegen.

Es wurden Formkörper hergestellt durch Tränken der in der folgenden Tabelle IV angegebenen Zusammensetzung mit Wasser, Entfernen des überschüssigen Wassers auf einer Gips-Kelle und Extrudieren durch eine entlüftete Mischtrommel,, Zur Bestimmung der Durchsichtigkeit wurden 15,24 cm (6 inches) lange Stäbe mit einem Durchmesser von 1,27 cm (1/2 inch) hergestellt. Der Bruchmodul wurde bestimmt durch Bestimmung der auf das Zentrum aufgelegten Last, die erforderlich war, um eine Probe zu zerbrechen, die an 10,16 cm (4 inch) -Zentren unterstützt war. Die Durchsichtigkeit wurde bestimmt durch Messen des durch die

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Probe hindurchgelassenen Lichtes und sie wurde ausgedrückt als Prozentsatz der Lichtmenge der gleichen Intensität, die von üblichem, bei 1250 C gebranntem dünnem Porzellan hindurchgelassen wurde. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der weiter unten folgenden Tabelle V angegeben.

Tabelle IV

Zusam- Calci- Kao- Bento- Borat⁺/BoratV Borphosphat

men- nierte lin nit 24 S50 A S50

setzung

Wr. Knochen

1	63	31	1	5	5	3
2	63	32	1	4	3	2
3	63	31	1
4	64	32	1
5	64	32	1
6	65	32	1

/wie in der US-Patentschrift 3 704 146 angegeben.

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Tabelle V

Zusammen setzung Nr.	Brenntem peratur (⁰C)	Bruchmodul in ^ kg/crn2( Ibs/inch )	Durch~ sichtigkeit (%)	844-1050(12,000-15.000)
1	1180	977,3 (13.900)	103
2	1215	1090 (15.500)	.118
3	1180	794,1 (11.300)	109
4	1215	1064,1 (15.200) .	113
5	1180	1333,3 (18.900)	47
6	1250	1200 (17.000)	102
Kontrolle	1250

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Claims

51 706-BR Anmelder: United States Borax & Chemical Corporation, 3075 WiIshire Boulevard, Los Angeles, California, USA Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von dünnem Porzellan durch Brennen einer Knochenfische und Ton enthaltenden Mischung, dadurch gekennzeichnet , daß man der Mlschung vor dem Brennen eine Bor enthaltende Verbindung, die in einer wasserunlöslichen Form vorliegt, zusetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß man als Bor enthaltende Verbindung ein Boratflußmittel verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bor enthaltende Verbindung mit Knochen kombiniert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischung auch Granitgestein von Cornwall (Cornish Stone) enthalten ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bor enthaltende Verbindung

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ORIGINAL INSPECTED

mit Knochen kombiniert, indem man die Knochen mit einer Boroxidquelle behandelt und dann calciniert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Boroxidquelle wäßrige Borsäure oder wäßriges Natriumborat verwendet.

7. Dünnes Porzellan, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt worden ist„

8. Knochenasche für die Herstellung von dünnem Porzellan, dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus calcinierten Knochen, in die durch Calcinieren eine B„O„-Quelle eingearbeitet worden ist.

9. Verfahren zur Herstellung von Knochenasche, dadurch gekennzeichnet, daß man Tierknochen entgelatiniert, die Bruchstücke der Knochen in einer wäßrigen Lösung oder Suspension von B„0 oder einer Verbindung, die beim Erhitzen in B„O„ umgewandelt wird, einweicht, wodurch B„0„ oder sein Vorläufer von den Knochen absorbiert oder an den Knochen adsorbiert wird, und die Knochen calciniert, um sie in Knochenasche zu überführen.

10. Verfahren zur Herstellung von Knochenasche, dadurch gekennzeichnet, daß man Tierknochen entgelatiniert und calciniert, die Knochenasche in einer wäßrigen Lösung von B„0 oder einer Verbindung, die beim Erhitzen in

B₉O umgewandelt wird, einweicht, wodurch B₉U oder sein Vorläufer von der Knochenasche absorbiert wird oder an der Knochenasche adsorbiert wird, und die Knochenasche calciniert.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet^ daß man als Boroxidquelle wäßrige Borsäure
oder wäßriges Natriumborat verwendet.

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