DE2049536C3

DE2049536C3 - Verfahren zur Herstellung von leichten keramischen Erzeugnissen

Info

Publication number: DE2049536C3
Application number: DE19702049536
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dr. 6640 Merzig Poegel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-10-08
Filing date: 1970-10-08
Publication date: 1980-07-03
Also published as: IT939040B; AU470018B2; FR2111050A5; NL173049B; CA984415A; NL173049C; AU3411471A; DE2049536A1; BE773576A; CH577437A5; AT315722B; GB1373394A; DE2049536B2; SE392717B; NL7113814A

Description

von 80-100 g/I, welches ein SiO₂:Na₂O-Verhältnis im Bereich von 4,0-1,8 besitzt. Ein Produkt, welches etwa 29% Na₂O, 59% SiO₂ und 12% H₂O enthält und aus kleinen Hohlkugeln besteht, welche ein Schüttgewicht von etwa 70 g/l bewirker;, kann vorteilhaft verwendet werden.

Im allgemeinen kann festes, hochvoluminöses Wasserglas z. B. aus einer Wasserglaslösung üblicher Zusammensetzung durch ein Heißsprühverfahren hergestellt werden. Dabei wird dem Wasserglas Wasser durch Verdampfung entzogen, wodurch das Wasserglas fest wird. Es werden dabei kleine feste Hohlkugeln gebildet, die unterschiedliche Durchmesser haben können. Der Durchmesser der einzelnen Hohlkugeln liegt im allgemeinen unterhalb von 1 Millimeter, er kann jedoch auch größer sein. In letzterem Fall entstehen in der keramischen Masse größere Poren, die dann auch eine geringere Dichte der leichten keramischen Erzeugnisse zur Folge haben.

Das feste Wasserglas wird der Rohmasse in einer Menge von 2—40, vorzugsweise 5-25 Gew.-% zugesetzt.

Unter der Wirkung des in der keramischen Rohmasse enthaltenen Wassers wird das feste voluminöse Wasserglas gelöst und erhärtet unter Wirkung des Wasserglashärters die keramische Rohmasse unter Hinterlassung einer Vielzahl feiner Poren. Durch die unter der Wirkung des Härters eintretende Härtung des Wasserglases werden die einzelnen Bestandteile der Rohmasse eng miteinander verbunden. Die Rohmasse wird dadurch fest und kann getrocknet und gebrannt werden. Da* feste voluminöse Wasserglas läßt nach Auflösung und Härtung eine v.elzahl feiner Poren zurück, die sich über die g-\nze keramische Masse verteilen.

Die Rohmasse kann die üblichen keramischen Rohstoffe enthalten, wie z. B. Ton, Tonmineralien, Kaolin, Schamotte oder andere aluminosilikathaltige Rohstoffe, auch in gebrannter Form. Ferner kann Quarzsand oder Quarzmehl zugesetzt werden.

Als Wasserglashärter können die üblichen Härter verwendet werden, wie z. B.Silicofluorid, Säurehärter oder organische Härter. Das feste voluminöse Wasserglas und der Härter sind am besten so abgestimmt, daß die Härtung in etwa 5-60 Minuten erfolgt.

Man kann die einzelnen Komponenten der Rohmasse so wählen, daß nach dem Brennen bestimmte chemische Zusammensetzungen vorliegen. Günstige chemische Zusammensetzungen für die leichten keramischen Erzeugnisse, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt werden, liegen bei den Hauptkomponenten etwa in den folgenden Grenzen:

Na₂O + K₂O

3 bis 12%, vorzugsweise 4 bis 8%, Al₁O₃ 10 bis 50%, vorzugsweise 12 bis 30%,

SiO₂ 50 bis 85%, vorzugsweise 60 bis 80%.

Man kann der Rohmasse auch noch brennbare

Stoffe, wie z. B, öl oder Kohle zusetzen, wodurch beim Brennen der Masse im Brennofen die Zufuhr von Brennstoffen herabgesetzt oder ganz überflüssig wird.

Die Rohmasse kann sowohl durch Auspressen aus einer Maschine wie auch im Gießverfahren verarbeitet

ίο werden. Letzteres hat den Vorteil, daß auch kompliziert aufgebaute Formen hergestellt werden können. Die Härtung des Wasserglases, durch welche die Rohmasse fest wird, kann auf kurze Zeiten eingestellt werden, wenn dies für eine schnelle kontinuierliche Arbeitsweise erforderlich ist. Bei geeigneter Wahl der Komponenten treten auch bei schnellem Trocknen und Brennen keine Schwindungsrisse auf.

Man kann dem festen voluminösen Wassergips auch normales flüssiges Wasserglas zusätzlich zugeben.

Ferner kann man auch noch Leichtzuschlagstoffe organischer oder anorganischer Art zugeben, wodurch eine Modifizierung der erhaltenen leichten keramischen Erzeugnisse erreicht werden kann. Es ist aber auch möglich, das feste voluminöse und/oder flüssige Wasserglas und die Leichtzuschlagstoffe unregelmäßig zu verteilen, um z. B. verschiedene Dichten der leichten keramischen Erzeugnisse zu erhalten. Letzteres kann z. B. bei Ziegeln vorteilhaft sein, wenn man eine dichte Oberflächenschicht an der Außen- und Wetterseite eines Ziegels erhalten will, die wegen der Wetterbeständigkeit eine möglichst geringe Porosität aufweisen soll.

Beispie!

Aus folgenden Komponenten wurde eine keramische Rohmasse hergestellt:
25 Teile Kaolin
25 Teile Schamotte
35 Teile Wasser

14 Teile festes voluminöses Wasserglas »Sikalon« 4 Teile organischer Wasserglashärter
Die gießfähige Rohmasse wurde in eine Form gegossen und war nach 10 Minuten fest.

Nach Trocknung bei 90° C wurde die Masse bei 1000° C gebrannt. Dabei wurde eine Leichtbauplatte mit einer Dichte von 0,75 g/cm^J erhalten.

Durch weiteren Zusatz von festem voluminösem Wasserglas erhält man leichte keramische Erzeugnisse geringerer Dichte. Durch Erhöhung der Brenntemperatur werden Dichte und Festigkeit erhöht.

Das in dem Beispiel verwendete Wasserglas ist ein Sprühprodukt, welches einen Gehalt von etwa 609£ SiO₂,29% Na₂O und 12% Wasser aufweist, bei einem Schüttgewicht von etwa 70 g/l.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von leichten keramischen Erzeugnissen durch Verformen und Brennen einer im wesentlichen aus Ton oder Tonmaterialien sowie Zuschlagstoffen bestehenden keramischen Rohmasse unter Zusatz von Wasserglas und einem Wasserglashärter zu der keramischen Rohmasse vor dem Verformen gemäß Patent 2037937, dadurch gekennzeichnet, daß der keramischen Rohmasse das Wasserglas in fester, hochvoluminöser Form zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wasserglas mit einem Schüttgewicht von 80-100 g/Liter verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Hohlkügelchen mit einem Durchmesser unterhalb von 1 mm bestehendes Wasserglas verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, daduich gekennzeichnet, daß außer dem festen hochvoluminösen Wasserglas auch flüssiges Wasserglas der keramischen Rohmasse zugesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der keramischen Rohmasse zusätzlich andere poröse Stoffe oder Schaumkörper aus organischen oder anorganischen Materialien zugesetzt werden.

6. Verfahren nach einem der vorgehenden Anf Brüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Wasserglashärter ein Silicofluorid, ein Säurehärter oder ein organischer Härter verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der keramischen Masse so gewählt wird, daß die chemische Zusammensetzung der gebrannten keramischen Erzeugnisse folgende Werte aufweist:

Na₂O + K₂O

3 bis 12^. vorzugsweise 4 bis S^r/r, AI₂O, 10 bis 5()^r/f. vorzugsweise 12 bis
SiO, 50 bis 85 ^r'r. vorzugsweise M) bis

K* Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das feste hnchvoluminosc Wasserglas und oder flüssige Wasserglas nur an bestimmten Stellen der keramischen Rohmasse eingearbeitet wird.

V. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der RohiTiaise 2-40, vorzugsweise 5-25 Gcw.-^ri festes Wasserglas /ugeset/t werden.

10. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß poröse Körper oder Schaumkorper nur an bestimmten Stellen der keramischen Rohmasse eingearbeitet werden.

H. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wässerglashartermenge so gewählt isi, daß eine Aushärtung der geformten keramischen Roh^ masse innerhalb Von 5 bis 60 Minuten erfolgt.

30^Γ Die vorliegende Erfindung hat die Herstellung von insbesondere leichten keramischen Erzeugnissen zum Gegenstand, die für die verschiedensten Zwecke, z, B. Bauziegel, Leichtbauelemente, Haushalt- und Sanitärkeramik usw. verwendet werden können und hohe Festigkeiten aufweisen.

Es ist bekannt, daß man keramische Leichtbaustoffe, z. B. Ziegel und andere Tonerzeugnisse, aus Ton herstellen kann, indem man dem Ton brennbare organische Stoffe wie Sägemehl, Kohlenstaub od. dgl. zumischt und dann brennt Diese Erzeugnisse bringen aber bei geringen Dichten unter 1 g/cm³ unzureichende Festigkeiten. Die Festigkeiten sinken sehr stark mit dem steigenden Gehalt an organischen Stoffen. Die organischen Stoffe lassen sich sehr wenig zusammendrücken und bei der Trocknung und beim Brennen entstehen daher durch Schwindung des Tones Risse. Geschlossene Zellen können sie«: auch nicht ausbilden.

Es ist auch bekannt, dem Ton einen gasentwickelnden Stoff zuzusetzen, wodurch Blasen oder Schaum erzeugt werden. Dabei können aber keine Blasen mit einheitlichen günstigen Größen erzeugt werden. Die Blasen sind im unteren Teil infolge des darauf lastenden Druckes flach und linsenförmig. Auf diesem Wege lassen sich auch keine hohen Druckfestigkeiten bei geringen Dichten erreichen.

Es wurde auch versucht, dem Ton zur Erzielung leichter Ziegel, Hohlkugeln aus keramischen Mate-

jo rial, wie z. B. Leca oder Perlit, die sich infolge der Kugelgestalt durch hohe Druckfestigkeiten auszeichnen, oder Vermiculit od. dgl. zuzusetzen. Auch bei diesem Verfahren konnten keine keramischen Leichtbaustoffe wie Ziegel, Platten usw. mit hohen Festigkeiten erhalten werden, da durch die Schwindung des Tones beim Trocknen und Brennen sehr viele Schwindungsrisse auftraten, welche die Zugfestigkeiten sehr stark herabsetzen. Wegen der Schwindung des Tones war es auch sehr schwierig, großformatige Ziegel und Wandbauplatten herzustellen.

In dem deutschen Patent 2 037¹HV wird mn Verfahren zur Herstellung von keramischen F.r/eugnissen durch Verformen und Brennen einer im wesentlichen aus Ton oder Tonmaterialien sowie Zuschlagstoffen bestehenden keramischen Rohmasse beansprucht, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Rohmasse vor dem Verformen flüssiges Wasserglas sowie ein Wasserglashärter zugesetzt werden, die Masse dann verformt, getrocknet und in üblicher Weise gebrannt wird.

Hs wurde nunmehr gefunden, daß man in diesem soeben beschriebenen Verfahren vorteilhaft das flüssige Wasserglas Jurch Wasserglas in fester, hochvoluminöser Form ersetzen kann.

« Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine weitere Ausbildung des Verfahrens zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen durch Verformen Mnd Brennen einer im wesentlichen aus Ton oder Tonmaterialien sowie Zuschlagstoffen bestehenden keramisehen Rohmasse unter Zusatz von Wasserglas und einem Wasserglasharler zu der keramischen Rohmasse vor dem Verformen, gemäß Patent 2 037 937, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der kerarrii* sehen Rohmasse das Wasserglas in fesler, hochvolu^ minöser Form zugesetzt wird.

Das erfindungsgemäß verwendete feste, hochvolu* minose Wasserglas ist ein solches von geringem Schüttgewicht, vorzugsweise mit einem Schüttgewicht