DD278919A3 - Dichte keramische formkoerper und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beinhaltet Dichte keramische Formkoerper und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft neue dichte keramische Formkoerper auf der Basis von Glas und Quarz, die auf einem innigen Rohstoffgemisch basieren, das aus (Massenanteile in %) 50 bis 70 fein zerkleinertem Recyclingglasbruch0,1 bis 30 fein zerkleinertem quarzreichen Rohstoff 5 bis 40 tonige Komponentebesteht und die nach dem Brennen einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Temperaturintervall 20 bis 100C von etwa gleich oder kleiner als 9.10 6K 1 und eine Biegefestigkeit von etwa gleich oder groesser als 55 MPa aufweisen. Das erfindungsgemaesse Verfahren ist gekennzeichnet durch einen d84-Wert des Rohstoffgemisches von kleiner gleich 0,025 mm und einen d99-Wert kleiner gleich 0,04 mm, einen Pressdruck bei der Formgebung durch Pressen zwischen etwa 10 und 60 MPa, eine Sintertemperatur zwischen 1 100 bis 1 250 K und eine Ofendurchlaufzeit von etwa 30 bis etwa 60 Minuten. Die hergestellten Formkoerper sind insbesondere bau- oder sanitaerkeramische Erzeugnisse.
Description
eingesetzt wird; das Rohstoffgemisch einen d84-Wertder Korngrößenverteilung von kleiner gleich . 0,025mm und einen d-9g-Wert kleiner gleich 0,04mm aufweist; bei Formgebung durch Pressen eines rieselfähigen Granulates mit einem Feuchtegehalt bis etwa 8 Massenanteile in % der Preßdruck zwischen etwa 10 und etwa 60MPa liegt; und das Brennen der Formkörper bei einer Temperatur im Bereich von 1100 bis 1 250K, vorzugsweise ohne vorherige Trocknung erfolgt, wobei die Ofendurchlaufzeit etwa 30 bis etwa 60 Minuten beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohstoffgemisch folgende Bestandteile aufweist (Massenanteile in %)
60 bis 70, insbesondere
60 bis 65 fein zerkleinerter Recyclingglasbruch,
1 bis 27 fein zerkleinerter quarzreicher Rohstoff,
10 bis 40 tonige Komponente und gegebenenfalls
0,01 bis 0,5 Stellmittel.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturverlauf im Ofen anschließend an die zwischen 1100 und 1 250 K liegende Dichtbrandzone in einem vergleichsweise zur Dichtbrandzone schmalen Bereich um etwa 50 bis etwa 120 K erhöht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturverlauf im Ofen anschließend an die zwischen 1100 und 1 250 K liegende Dichtbrandzone in einem vergleichsweise zur Dichtbrandzone schmalen Bereich um etwa 50 bis etwa 120 K erhöht wird.
Die Erfindung betrifft dichte keramische Formkörper auf Basis von Glas und Quarz, die sich aufgrund ihrer Eigenschaften als Boden- und Wandfliesen bzw. Platten sowie Mosaik, einschließlich sanitärkeramische Erzeugnisse eignen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Herstellungsverfahren dieser Formkörper.
Es sind bereits keramische nichtporöse Gegenstände bekannt geworden, die auf Basis von Glas/Quarz-Gemischen hergestellt wurden. So sind beispielsweise aus der DD-PS Π5104 keramische Gegenstände bekannt, bei denen das zu sinternde Material aus 25-60Ma.-% Quarzrohstoff und 40-75 Ma.-% SiO2-haltigem Glas besteht. Die aus diesem Material hergestellten Gegenstände weisen den Nachteil auf, daß sie für den Einsatz in der Baukeramik als Fliesen bzw. Platten wie Mosaik nur im Grenzbereich des angegebenen Glas-Quarz-Zusammensetzungsgebietes den in der Europanorm 176 geforderten Ausdehnungskoeffizienten von kleiner als 9 · 10~8 K erreichen.
In den SU-PS 567704 und 1 214632 sind dichte Formkörper, insbesondere Fassadenfliesen beschrieben, die bei Brenntemperaturen unter 1 300 K aus Gemischen auf der Basis von 62 bis 70 Ma.-% Ton und 10 bis 40 Ma.-% einer Glasfritte bzw. Glasbruch sowie 15 bis 25 Ma.-% der Abprodukte aus der Titan-Manganerzanreicherung hergestellt werden.
Des weiteren werden dichte plattenförmige Formkörper nach der SU-PS 1 263674 aus einem Rohstoffgemisch erzeugt, das als hauptsächlichen Bestandteil Abprodukte aus der Aufbereitung der Seltenen Erden (40—60Ma.-%) sowie Glasabbruch (4-15 Ma.-%), Schamotte (1-5Ma.-%) und Ton im Anteil bis zu 100% enthält. Nähere Angaben zur Zusammensetzung der Abprodukte sind nicht bekannt, ebenso gibt es keine Hinweise auf die Eigenschaften der hergestellten Platten hinsichtlich der Ausdehnungskoeffizienten.
Es ist Ziel der Erfindung, die Herstellung von Fliesen und anderen keramischen Erzeugnissen mit ähnlichen physikalischen Parametern durch Einsatz von Sekundärrohstoffen wesentlich ökonomischer zu gestalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Auswahl von Sekundärrohstoffen als Ausgangsmaterialien sowie mittels einer niedrigen Sintertemperatur bei gleichzeitiger Anwendung von Schnellbrandverfahren neue dichte keramische Formkörper bereitzustellen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Ein weiterer Teil der Aufgabe bestand darin. Formkörper mit besonderen Oberflächeneigenschaften zu entwickeln.
Erfindungsgemäß sind die neuen dichten keramischen Formkörper auf der Basis von Glas und Quarz dadurch gekennzeichnet, daß sie, ausgehend von einem innigen Rohstoffgemisch von 50-70 Masseanteilen in % fein zerkleinertem Recyclingglasbruch, 0,1-30 Massenanteile in % fein zerkleinertem quarzreichen Rohstoff 5-40 Massenanteile in % toniger Komponente und gegebenfalls 0,01-0,5 Massenanteile in % Stellmittel, nach dem Brennen folgende physikalische Eigenschaften aufweisen: linearerthermischer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturintervall 20 bis 100°C (gemessen nach Europanorm EN 176) gleich oder kleiner als etwa 9 · 10"6K"1, Biegefestigkeit (Dreipunktbiegeprüfung) gleich oder größer als etwa 55MPa. Erfindungsgemäß besteht der fein zerkleinerte Recycüngglasbruch aus handelsüblichem farbigen oder weißen Behälterglas und/oder Flachglas, dessen Korngröße zu mindestens 90% unter 0,04mm liegt, wobei der d50-Wert zwischen 0,020 und 0,005 mm liegt, vorzugsweise unterhalb 0,015mm, und dessen linearerthermischer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturintervall 50 bis 4000C gleich oder kleiner als etwa 9 · 10"6K beträgt, dessen Transformationstemperatur gleich oder kleiner als 840 K ist und dessen chemische Zusammensetzung in den folgenden Bereichen liegt (Massenanteile in %)
| SiO2 | 69-73 |
| AI2O3 | 0,1-3,5 |
| Fe2O3 | 0,02-0,9 |
| CaO | 5-10 - |
| MgO | 1,5-6 - |
| Na2O | 12-16 |
| K2O | 0,1-1,5. |
CaO+ MgO 9-12 Na2O + K2013-16
weitere Verunreinigungen (z.B. Mn, Ti, Cu-Pb) kleiner als 1,5, bezogen auf jede einzelne Verunreinigung.
Unter Recyclingglasbruch wird massenweise anfallender Glasbruch aus Behälter-, Flach- und/oder Bauglas verstanden, wobei geringe Anteile (unter etwa 5-10 Massenanteile in %) darin enthaltenen Spezialglasbruches nicht stören.
Der fein zerkleinerte quarzreiche Rohstoff ist vorteilhaft ein solcher niederer Qualität, vorzugsweise ein Rückstand der Sand- und/oder Kaolinaufbereitung mit einem Quarzanteil von mindestens etwa 75 Massenanteile in % und einem Rest von vorwiegend silicatischen Bestandteilen, wobei der d^-Wert der Korngrößenverteilung unter 0,025 mm liegt, vorzugsweise unter 0,020 mm. Der Gehalt an carbonatischen Bestandteilen sollte 2% nicht überschreiten.
Die erfindungsgemäß eingesetzte tonige Komponente kann sowohl ein sedimentärer Ton, ein Bentonit oder ein aufbereiteter Kaolin als auch ein analoges Aufbereitungsprodukt mit hohem Tonmineralanteil sein. Erfindungsgemäß weist die tonige Komponente zu 95% eine Korngröße kleiner als 0,01 mm und zu mindestens 50% kleiner als 0,001 mm auf, vorzugsweise zu 50% kleiner als 0,0003 mm. Die genannten Korngrößen für Glas, Quarz und Ton gewährleisten, daß ein gut verarbeitbarer, homogener Schlicker, ein gut preßfähiges Granulat und solche Formkörper erhalten werden, die eine ausreichende Rohbruchfestigkeit besitzen, bei Temperaturen unterhalb 1 300 K dicht gesintert und gegebenenfalls in demselben Sinterprozeß an der Oberfläche mit einem Selbstglasureffekt versehen werden können.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Einbeziehung der tonigen Komponente in das System Glas/Quarz zu Phasenneubildungen führen kann, deren Ausdehnungskoeffizient das lineare thermische Wärmedehnungsverhalten der dichten keramischen Formkörper gegebenenfalls verschlechtert, wobei eine Wechselwirkung zur Temperaturführung während des Sinterprozesses beobachtet wurde. Die infolge des Tonanteils während des Sinterprozesses entstehenden Phasenneubildungen lassen sich durch kurze Sinterzeiten unterdrücken, so daß durch geeignete Temperaturführung dichte Sinterkörper mit Ausdehnungskoeffizienten von etwa gleich oder kleiner als 9 10"6K"1 zu erhalten sind. Der Begriff „etwa
9 · 10"6K"1" bedeutet, daß geringe Abweichungen von 1 bis 2% nach oben noch als im Schutzbereich der Erfindung liegend angesehen werden.
Als bevorzugt für die Herstellung von Körpern über den WegdesPressensvon Granulaten haben sich Formkörper erwiesen, bei denen der Körper aus einem Rohstoffgemisch gebrannt wird, das aus 57 bis 65 Massenanteile in % fein zerkleinertem Recyclingglasbruch, 20 bis 24 Massenanteile in % fein zerkleinertem quarzreichen Rohstoff,
10 bis 15 Massenanteile in % toniger Komponente und gegebenenfalls 0,01 bis 0,5 Massenanteile in % Stellmittel
besteht.
Insbesondere für die Herstellung von Fliesen geeignet ist ein erfindungsgemäßes Rohstoffgemisch aus (Massenanteile in %) 60 bis 70, vorzugsweise 60 bis 65, fein zerkleinertem Recyclingglasbruch, 10 bis 40 toniger Komponente
1 bis 27 fein zerkleinertem quarzreichen Rohstoff und gegebenenfalls
0,01 bis 0,5 Stellmittel. Ein solches Gemisch weist nach dem Brennen einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Temperaturintervall 20 bis 100°C, gleich oder kleiner 8,7 · 10"6K"1 und eine Biegefestigkeit gleich oder größer als 65 MPa auf. Ein besonders bevorzugter erfindungsgemäßer Formkörper weist nach dem Brennen (Sintern) eine mattglänzende bis glänzende Selbstglasur auf. Vorteilhafterweise hat ein solcher Formkörper eine sehr gute Festigkeit, eine Wasseraufnahme von kleiner als etwa 0,2 Massenanteile in % und eine Ritzhärte nach Mohs von über etwa 6. Solche Werte erreichen jedoch auch erfindungsgemäße Formkörper ohne Selbstglasur
Bevorzugt liegt der erfindungsgemäße Formkörper als plattenförmiges Material vor, z. B. als Fliese bzw. Mosaik, mit allen von der
Europanorm EN 176 für diesen Gegenstand geforderten chemischen und physikalischen Parametern, aber auch Hohlkörper, wie z. B. für Sanitärkeramik typisch, sind bei entsprechenden Wandstärken von 2 bis durchschnittlich 8 mm und einer dazu angepaßten Temperaturführung beim Brennen herstellbar. Der erfindungsgemäße Formkörper ist insbesondere ein durch Schnellbrand herstellbarer Körper.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung dichter keramischer Formkörper durch Mahlung der Rohstoffe und/oder eines Rohstoffgemisches, Formgebung, gegebenenfalls Glasierung, Brennen des rohglasierten oder unglasierten Formkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohstoffgemisch, bestehend aus (Massenanteile in %)
50 bis 70 fein zerkleinertem Recyclingglasbruch
0,1 bis 30 fein zerkleinertem quarzreichen Rohstoff
5 bis 40 toniger Komponente und gegebenenfalls
0,01bis0,5 Stellmittel
eingesetzt wird; das Rohstoffgemisch einen d^-Wert der Korngrößenverteilung von kleiner gleich 0,025 mm und einen d99-Wert kleiner gleich 0,04mm aufweist;
bei Formgebung durch Pressen eines rieselfähigen Granulats mit einem Feuchtegehalt bis etwa 8 Massenanteile in % der Preßdruck zwischen etwa 10 und etwa 60MPa liegt; und das Brennen der Formkörper bei einer Temperatur im Bereich von 1100 bis 1 250 K, vorzugsweise ohne vorherige Trocknung erfolgt, wobei die Ofendurchlaufzeit etwa 30 bis etwa 60 Minuten beträgt. Ein bevorzugtes Rohstoffgemisch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren weist folgende Bestandteile auf (Massenanteile in %)
57 bis 65 fein zerkleinertes Recyclingglasbruch,
20 bis 24 fein zerkleinerter quarzreicher Rohstoff,
10 bis 15 tonige Komponente und gegebenenfalls
0,01 bis 0,5 Stellmittel,
und eignet sich besonders für die Formgebung durch Pressen eines Granulats.
Ein weiteres bevorzugtes Rohstoffgemisch, das sich insbesondere für die Herstellung von Fliesen im Schnellbrandverfahren eignet, besteht aus (Massenanteile in %)
60 bis 70 vorzugsweise 60 bis 65, fein zerkleinertem Recyclingglasbruch
1 bis 27 fein zerkleinertem quarzreichen Rohstoff
10bis40 toniger Komponente und gegebenenfalls
0,01 bis 0,5 Stellmittel,
wobei nach dem Brennen ein linearerthermischer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturintervall von 20 bis 1000C, gleich oder kleiner als 8,8 · 10"6K"1 und eine Biegefestigkeit gleich oder größer als 65 MPa erreicht wird.
Im allgemeinen kann das erfindungsgemäße Verfahren über bekannte Trocken- oder Naßmahiprozesse laufen. Bevorzugt wird eine getrennte Trockenmahlung der Glaskomponente und eine kurzzeitige Naßmahlung des gesamten Rohstoffgemisches zu einem homogenen, sprühfähigen Schlicker.
Eine bevorzugte Verfahrensvariante besteht darin, daß der Temperaturverlauf im Ofen anschließend an die zwischen 1100 und 1 250K liegende Dichtbrandzone in einem vergleichsweise zur Dichtbrandzone schmalen Bereich um etwa 50 bis etwa 120K erhöht wird. Durch diese kurzzeitige Erhöhung der Brenntemperatur an der Oberfläche des Formkörpers erzielt man aus unglasierten Rohformkörpern im Einbrandverfahren eine mattglänzende bis glänzende Selbstglasur und erreicht Einsparungen durch Wegfall des Verfahrensschrittes des Glasurauftrages und der entsprechenden Materialkosten. Besonders bevorzugt sind bei diesem Verfahren Rohstoffgemische mit mehr als 60 Massenanteile in % Glaskomponente.
Für das erfindungsgemäße Verfahren liegen bevorzugte Ofendurchlaufzeiten zwischen etwa 30 und etwa 45 Minuten. Bei kürzeren Zeiten ergeben sich Materialfehler im Formkörper durch z.B. nicht dicht gebrannte Bereiche, wenn die Wandstärken des Materials über etwa 3mm liegen. Dünnere Formkörper würden dementsprechend auch noch Ofendurchlaufzeiten unter 30 Minuten zulassen, haben jedoch in Zusammenhang mit dem hier vorgesehenen Anwendungsgebiet nur geringe Bedeutung.
Die genannten Ofendurchlaufzeiten beziehen sich stets auf den Eintritt des Formkörpers mit Umgebungstemperatur (etwa 280 bis 300K) in den Ofen und den Austritt des Formkörpers mit etwa 470-500 K aus dem Ofen.
Aus den Eigenschaften und Herstellungsbedingungen der erfindungsgemäßen Formkörper ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:
- infolge der hohen Festigkeit können die Materialstärken für bestimmte Einsatzzwecke (z. B. Bodenfliesen) verringert werden
- durch die Absenkung der Sintertemperatur und die Möglichkeit extrem kurzer Sinterzeiten können einerseits Brennstoffkosten eingespart und zum anderen z. B. für plattenförmige Körper Rollendurchlauföfen mit Metallrollen eingesetzt werden, die nahezu verschleißfrei sind
- es können Formkörper mit Selbstglasur mit einer Ritzhärte von größer als 6 hergestellt werden, wodurch weitere Materialeinsparungen sowie Verfahrens-und Eigenschaftsverbesserungen erzielt werden
- die üblicherweise bei Trockenpreß- und Schnellbrandverfahren erforderliche Trocknung der Preßlinge kann bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen entfallen
- als Ausgangsprodukte werden billige und Sekundärrohstoffe eingesetzt.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei sie nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Als Glasrohstoff wurde grünes Flaschenbruchglas mit der chemischen Zusammensetzung in Massenanteilen in % eingesetzt:
| SiO2 | 70,3 |
| AI2O3 | 2,7 |
| Fe2O3 | 0,42 |
| CaO | 8,2 |
| MgO | 2,54 |
| Na2O | 14,1 |
| K2O | 0,67 |
| TiO2 | 0,1 |
24kg des genannten Glases werden in einer 100-l-Kugelmühle mit 120kg Sinterkorundkugeln (KER 710) als Mahlkörper unter Zusatz von 0,5% destilliertem Wasser (bezogen auf die Trockensubstanz) 38 Stunden gemahlen. Das Mahlprodukt weist die Korndurchgangswerte ds4 = 0,021 mm, dso = 0,0069mm und einen Siebrückstand auf einem 0,04-mm-Sieb von 0,8 Massenanteile in % auf.
Als Quarzkomponente wird Absand aus der Kaolinaufbereitung mit folgender Mineralzusammensetzung in Massenanteile in % verwendet:
| Quarz | 85 bis 87 |
| Kaolinit | 13bis14 |
| Glimmer u. Feldspat | max. 1 |
Diese Quarzkomponente wird durch Naßmahlung bis zu den Korndurchgangswerten d&j = 0,02 mm und dso = 0,0085 mm zerkleinert.
Als tonige Komponente wird ein Ton von Friedland mit einer Mineralzusammensetzung von (in Massenanteile in %) etwa 17 Quarz
etwa 10 Kaolinit und
71 Dreischichttonmineralen (Hauptbestandteil: Illit-Montmorillonit-Wechsellagerungsmineral) sowie Akzessorien als Rest und mit den
Korngrößendurchgangswerten dS4 = 0,0036mm
d50 = 0,0003 mm eingesetzt
Die Rohstoffe werden zu folgenden Anteilen
Glas 65 Masseteile
Quarzrohstoff 25 Masseteile Ton 10 Masseteile
und unter Zusatz von 0,2 Masseteile Na-Carboxymethylcellulose in % sowie von Wasser bis zu einem Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis von 60:40 durch dreistündige Mahlung in einer 100-l-Kugelmühle mit Mahlkugeln aus Sinterkorund (KER 710) zu einem sprühfähigen Schlicker gemischt. Die Mischung weist folgende Korndurchgangswerte auf (vgl. auch Tab. 1): d48 = 0,014mm d50 = 0,0051 mm
Die weitere Verarbeitung erfolgt durch Zerstäubungstrocknung, Trockenpressen des erhaltenen Granulats und Sintern der rohen Formkörper in einem Schnellerhitzungsofen.
Meßwerte, die diese technologischen Verarbeitungsschritte sowie die Eigenschaften der keramischen Formkörper kennzeichnen, sind unter Beispiel 1 in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
Als Rohstoffe werden die im Beispiel 1 angegebenen Versatzkomponenten zu folgenden Anteilen in % gemischt:
Glas 60 Masseteile
Quarzrohstoff 25 Masseteile
Ton 15 Masseteile
Na-Carboxymethylcellulose 0,1 Masseteile
Die Verarbeitung des Gemisches erfolgt so wie im Beispiel 1 beschrieben. Meßwerte, die die technologischen Verarbeitungsschritte kennzeichnen und ausgewählte Eigenschaften der keramischen Formkörper sind unter dem Beispiel 2 der Tabelle 1 angegeben.
Als Rohstoffe werden die im Beispiel 1 angegebenen Versatzkomponenten zu folgenden Anteilen in % gemischt:
Glas 60 Masseteile
Quarzrohstoff 20 Masseteile
Ton 20 Masseteile
Na-Carboxymethylcellulose 0,1 Masseteile
Die weitere Verarbeitung erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. Meßwerte, die die technologischen Verarbeitungsschritte kennzeichnen und ausgewählte Eigenschaften der keramischen Formkörper, sind unter Beispiel 3 der Tabelle 1 angegeben.
Als Rohstoffe werden die im Beispiel 1 angegebenen Versatzkomponenten zu folgenden Anteilen in % unter Zugabe von Wasser (Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis 60:40) gemischt.
Glas 50 Masseteile
Quarzrohstoff 20 Masseteile
Tonige Komponente 30 Masseteile
Die weitere Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.
Weitere Angaben, die den technologischen Verarbeitungsprozeß kennzeichnen und ausgewählte Eigenschaften der entsprechenden keramischen Formkörper, sind unter Beispiel 4 der Tabelle 1 zusammengefaßt.
Als Rohstoffe werden die in Beispiel 1 angegebenen Versatzkomponenten zu folgenden Anteilen in % unter Zugabe von Wasser (Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis 55:45) gemischt:
Glas 60 Masseteile
Ton 40 Masseteile
Die weitere Verarbeitung geschieht wie im Beispiel 1 beschrieben.
Meßwerte, die die Verarbeitungstechnologie und die Werkstoffeigenschaften charakterisieren, sind der Tabelle 1 unter Beispiel 5 zu entnehmen.
Als Glasrohstoff wird ein farblosesGlasmehl mit der folgenden chemischen Zusammensetzung in Massenanteile in % verwendet:
| SiO2 | 72,5 |
| AI2O3 | 1,3 |
| Fe2O3 | 0,2 |
| CaO | 7,6 |
| MgO | 3,7 |
| Na2O | 13,8 |
| K2O | 0,3 |
| TiO2 | 0,04 |
Das Glasmehl weist die Korndurchgangswerte d^ = 0,038mm, d50 = 0,021 mm und d16 = 0,007 mm auf.
Als Quarzrohstoff wird ein Absand aus der Kaolinaufbereitung mit einer Mineraizusammensetzung von 95 Massenanteile in % Quarz und 5 Massenanteile in % Tonminerale (vorwiegend HMt und Glimmer) eingesetzt.
Als tonige Komponente wird Seilitzer Kaolin mit einer Mineralzusammensetzung wie (in Massenanteile in %) etwa 17 Quarz
42 Kaolinitund
37 Dreischichttonmineralen (vorwiegend Illit-Montmorillonit-Wechsellagerungsmineral) sowie etwas Feldspat und andere
akzessorische Bestandteile eingesetzt.
Die Korndurchgangswerte der tonigen Komponente betragen da4 = 0,0050 mm und
d50 = 0,0007 mm.
Je 8kg des quarzreichen und tonigen Rohstoffes werden in einer 100-l-Kugelmühle mit 120kg Sinterkorundkugeln des Typs KER 710 unter Zugabe von 17 kg Wasser gemahlen. Die Korndurchgangswerte betragen U84 = 0,011 mm und d50 = 0,003 mm. Nach Zugabe von 24kg Glasmehl zur Naßmahlung der quarzreichen und tonigen Rohstoffkomponenten, so daß ein Gemisch zu Anteilen von
60 Massenanteile in % Glas, 20 Massenanteile in % Quarzrohstoff und 20 Massenanteile in % Seilitzer Kaolin vorliegt.
wird nach einer Mischmahlung ein sprühfähiger Schlicker mit den Korndurchgangswerten (vgl Tab. 1)
ds4 = 0,021 mm d5o = 0,009 mm die = 0,0012mm
erhalten. Die weitere Verarbeitung erfolgt durch Zerstäubungstrocknung, Trockenpressen des erhaltenen Granulats und Sintern der rohen Formkörper in einem Schnellerhitzungsofen.
Meßwerte, die diese technologischen Verarbeitungsschritte sowie die Werkstoffeigenschaften kennzeichnen, sind in der Tabelle 1 unter Beispiel 6 angegeben.
Als Rohstoffe werden die in Beispiel 6 angegebenen Versatzkomponenten zu folgenden Anteilen in %
Glasmehl 60 Masseteile
Seilitzer Kaolin 40 Masseteile
unter Zugabe von Wasser (Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis 65:35) viereinhalb Stunden in einer Kugelmühle zu einem homogenen und sprühfähigen Schlicker aufbereitet.
Die weitere Verarbeitung erfolgte wie im Beispiel 6 beschrieben. Meßwerte, die die technologischen Verarbeitungsschritte kennzeichnen und die Werkstoffeigenschaften charakterisieren, sind in der Tabelle 1 angeführt.
Wie in dem Beispiel 7 angegeben, werden 60 Anteile Glasmehl und 40 Anteile Seilitzer Kaolin in Ma.-% gemischt und zu einem homogenen Schlicker aufbereitet.
Die weitere Verarbeitung erfolgt durch Gießen eines komplizierten Hohlkörpers in Gipsformen, Ausgießen überschüssigen Schlickers nach etwa 10 Minuten, Entfernen des Rohkörpers aus der Form nach dem Abstumpfen, Lufttrocknung sowie Sintern in einem Kammerofen.
Die Korndurchgangswerte des Schlickers, die Sintertemperatur der keramischen Masse und die Eigenschaftskenngrößen für den Werkstoff wie Wasseraufnahme, linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient, Biegefestigkeit und Ritzhärte entsprechen denen des Beispiels 7 der Tabelle
Als Glasrohstoff wird das im Beispiel 6 angegebene Glasmehl verwendet.
Als Quarz- und Tonrohstoff wird der RoßbacherTon Sorte 2 mit einer Mineralzusammensetzung wie (in Massenanteile in %) etwa 43 Quarz
40 Kaolinit 14 Dreischichttonminerale sowie etwas Feldspat und andere akzessorische Bestandteile eingesetzt.
Die Korndurchgangswerte der quarzreichen tonigen Komponente betragen ds» = 0,018mm und d50 = 0,0034mm.
Je 64kg des quarzreichen tonigen Rohstoffs werden in einer 300-l-Kugelmühle mit 160kg Flintstein unter Zugabe von 68kg Wasser 5 Stunden gemahlen.
Nach Zugabe von 96 kg Glasmehl zur Naßmahlung der quarzreichen tonigen Rohstoffkomponente, so daß ein Gemisch zu Anteilen von 60 Masseanteile in % Glas
40 Masseanteile in % RoßbacherTon Sorte 2 vorliegt, wird nach einer Mischmahlung ein sprühfähiger Schlicker mit den Korndurchgangswerten (vgl. Tab. 1) da4 = 0,0193mm d50 = 0,0075 mm d16 = 0,0012mm erhalten. Die weitere Verarbeitung erfolgt durch Zerstäubungstrocknung, Trockenpressen des erhaltenen Granulatsund Sintern der rohen Formkörper in einem Schnellerhitzungsofen.
Meßwerte, die diese technologischen Verarbeitungsschritte sowie die Werkstoffeigenschaften kennzeichnen, sind in der Tabelle 1 unter Beispiel 9 angegeben.
Als Glasrohstoff wird das im Beispiel 6 angegebene Glasmehl verwendet.
Als Quarzwerkstoff wird der Roßbacher Ton Sorte 3 mit einer Mineralzusammensetzung wie (in Massenanteile in %) etwa 54 Quarz 24 Kaolinit 18 Glimmerund lllit 2 sonstige Minerale eingesetzt.
Die Korndurchgangswerte der quarzreichen Komponente betragen dg4 = 0,04mm
d50 = 0,005 mm.
Als tonige Komponente wird Guttauer Ton mit einer Mineralzusammensetzung wie (in Massenanteile in %) etwa 74 Kaolinit 16 Dreischichttonminerale 6 Quarz
2 sonstige Minerale eingesetzt.
Die Komdurchgangswerte dertonigen Komponente betragen da» = 0,0008 mm und
d50 = 0,0002 mm.
Je 50g des Roßbacher Tons Sorte 3 und 30g des tonigen Rohstoffs wurden in einer 1-l-Vibrationskugelmühle mit Sinterkorundkugeln des Typs KER 710 unter Zugabe von 130 g Wasser gemahlen. Die Korndurchgangswerte betragen d^ = 0,0085mm und d50 = 0,0011 mm.
Nach Zugabe von 120 g Glasmehl zur Naßmahlung der quarzreichen und tonigen Rohstoffkomponenten, so daß ein Gemisch zu Anteilen von 60 Massenanteile in % Glas 25 Massenanteile in % Roßbacher Ton Sorte und
15 Massenanteile in % Guttauer Ton vorliegt, wird nach einer Mischmahlung ein sprühfähiger Schlicker mit den Korndurchgangswerten (vgl. Tab. 1) djj4 = 0,019 mm dso = 0,007 mm d16 = 0,0025 mm erhalten.
Die weitere Verarbeitung erfolgt durch Zerstäubungstrocknung, Trockenpressen des erhaltenen Granulats und Sintern der rohen Formkörper in einem Schnellerhitzungsofen.
Meßwerte, die diese technologischen Bearbeitungsschritte sowie die Werkstoffeigenschaften kennzeichnen, sind in der Tabelle 1 unter Beispiel 10 angegeben.
Tabelle 1: Meßwerte zu den technologischen Verarbeitungsschritten und ausgewählte Eigenschaftskenngrößen der Werkstoffe
| Beispiel Nr.: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Korndurchgangswerte d. keram. Masse in mm ds4 dso | 0,014 0,005 | 0,014 0,0048 | 0,013 0,004 | 0,012 0,004 | 0,012 0,003 | 0,021 0,009 | 0,013 0,004 | 0,019 0,008 | 0,019 0,007 |
| Preßfeuchte in % | 4,0 | 7,2 | a)6,6 b)4,8 | 4,7 | 5,7 | 8,0 | 7,1 | 1,9 | 5,5 |
| Preßdruck in MPa | a)25 b)36 | 40 | a,b)40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 16 40 | 40 |
| Trockenbiegefestig keit in MPa | a)1,6 b)2,1 | 3,2 | a)5,2 b)3,1 | 5,1 | 6,6 | 2,1 | 3,5 | 1,0 1,6 | 2,1 |
| Aufheizgeschwindigkeit nahe der Sintertemp. in K/mm | a)25 b)7 | 25 | 25 | 25 | 25 | a)25 b)7 | a)25 b)7 | 25 | 25 |
| Sintertemp. in K | a)1120 b) 1 090 | 1190 | 1180 | 1250 | 1190 | a) 1 270 b) 1 200 | a) 1 270 b)1190 | 1275 | 1300 |
| Wasseraufnahme in % | dicht «0,2) | dicht (<0,2) | dicht (<0,2) | dicht «0,2) | dicht «0,2) | dicht «0,2) | dicht «0,2) | dicht «0,2) | dicht «0,2) |
| Li nearer thermischer Ausdehnungskoff. x 10ei. K"1 | 8,6 | 8,6 | 8,4 | 9,1 | 8,5 | 8,6 | 8,5 | 8,6 | 8,9 |
| Biegefestigk. d. Sinter körper in MPa | 67 | 79 | 74 | 68 | 70 | 65 | 73 | 76 | 86 |
| Ritzhärte nach Mohs | 7 | 7 | 7 | 6-7 | 6-7 | 7 | 7 | 6-7 | 6-7 |
Claims (7)
- Patentansprüche:1. Dichte keramische Formkörper auf der Grundlage von Glas und Quarz, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper, basierend auf einem innigen Rohstoffgemisch von50 bis 70 Massenanteile in % fein zerkleinertem Recyclingglasbruch, 0,1 bis 30 Massenanteile in % fein zerkleinertem quarzreichen Rohstoff,5 bis 40 Massenanteile in % einertonigen Komponente und gegebenenfalls 0,01 bis 0,5 Massenanteile in % Stellmittel,nach dem Brennen folgende physikalische Eigenschaften aufweisen:linearerthermischer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturintervall 20 bis 1000C (EN 176) kleiner als etwa 9 10~6K~1, Biegefestigkeit (Dreipunktbiegeprüfung) gleich oder größer als etwa 55MPa.
- 2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fein zerkleinerte Recyclingglasbruch aus handelsüblichem farbigen oder weißen Behälterglas und/oder Flachglas besteht, dessen Korngröße zu mindestens 90% unter 0,04mm liegt, wobei der d50-Wert zwischen 0,020 und 0,005mm liegt, vorzugsweise unterhalb 0,015mm, und dessen linearerthermischer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturintervall 50 bis 400°C gleich oder kleiner als etwa 9 · 10~6 K~1 beträgt, dessen Transformationstemperatur gleich oder kleiner als 840 K beträgt und dessen chemische Zusammensetzung in den folgenden Bereichen liegt (Massenanteile in %)CaO + MgO9-12
Na2O+ K2O 13-16weitere Verunreinigungen (z.B. Mn, Ti, Cu, Pb) kleiner als 1,5, bezogen auf jede einzelne Verunreinigung. - 3. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fein zerkleinerte quarzreiche Rohstoff ein solcher niederer, vorzugsweise ein Rückstand der Sand- und/oder Kaolinaufbereitung mit einem Quarzanteil von mindestens etwa 75 Massenanteile in % und einem Rest von vorwiegend silicatischen Bestandteilen ist, wobei der d^-Wert der Korngrößenverteilung unter 0,025mm liegt, vorzugsweise unter 0,020mm.
- 4. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tonige Komponente zu 95% eine Korngröße kleiner als 0,01 mm und zu mindestens 50% kleiner als 0,001 mm aufweist, vorzugsweise zu 50% kleiner als 0,0003 mm.
- 5. Formkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper, basierend auf einem innigen Rohstoffgemisch von (Massenanteile in %)60 bis 70, insbesondere60 bis 65 fein zerkleinertem Recyclingglasbruch,1 bis 27 fein zerkleinertem quarzreichen Rohstoff,10bis40 toniger Komponente und gegebenenfalls0,01 bis 0,5 Stellmittel,nach dem Brennen folgende physikalische Eigenschaften aufweisen:linearerthermischer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturintervall 20 bis 1000C gleich oder kleiner als 8,8 · 10~6 K~1, Biegefestigkeit gleich oder größer 65MPa.
- 6. Formkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Brennen eine mattglänzende bis glänzende Selbstglasur aufweisen sowie eine Wasseraufnahme von kleiner als etwa 0,2 Massenanteile in % und eine Ritzhärte nach Mohs von über etwa 6 besitzen.
- 7. Verfahren zur Herstellung dichter keramischer Formkörper durch Mahlung der Rohstoffe und/oder eines Rohstoffgemisches, Formgebung, gegebenenfalls Glasierung, Brennen des rohglasierten oder unglasierten Formkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohstoffgemisch, bestehend aus (Massenanteile in %)50 bis 70 fein zerkleinertem Recyclingglasbruch0,1 bis 30 fein zerkleinertem quarzreichen Rohstoff5 bis 40 toniger Komponente und gegebenenfalls0,01bis0,5 Stellmittel
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD30908787A DD278919A3 (de) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | Dichte keramische formkoerper und verfahren zu ihrer herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD30908787A DD278919A3 (de) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | Dichte keramische formkoerper und verfahren zu ihrer herstellung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD278919A3 true DD278919A3 (de) | 1990-05-23 |
Family
ID=5593951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD30908787A DD278919A3 (de) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | Dichte keramische formkoerper und verfahren zu ihrer herstellung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD278919A3 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994011321A1 (en) * | 1992-11-17 | 1994-05-26 | Redland Technologies Limited | Manufacture of roof tiles |
| ES2156669A1 (es) * | 1998-04-24 | 2001-07-01 | Gimenez Pedro Martinez | Procedimiento para la fabricacion de materiales de revestimiento empleando como materia prima vidrio reciclado, materiales asi obtenidos y sus aplicaciones. |
| US11299426B2 (en) * | 2016-04-06 | 2022-04-12 | Igor Neftik | Process for manufacturing agglomerated stone slab |
-
1987
- 1987-11-16 DD DD30908787A patent/DD278919A3/de unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994011321A1 (en) * | 1992-11-17 | 1994-05-26 | Redland Technologies Limited | Manufacture of roof tiles |
| ES2156669A1 (es) * | 1998-04-24 | 2001-07-01 | Gimenez Pedro Martinez | Procedimiento para la fabricacion de materiales de revestimiento empleando como materia prima vidrio reciclado, materiales asi obtenidos y sus aplicaciones. |
| US11299426B2 (en) * | 2016-04-06 | 2022-04-12 | Igor Neftik | Process for manufacturing agglomerated stone slab |
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