DE2526168C3

DE2526168C3 - Verfahren zur Magerung von keramischen Massen auf Tonbasis, vorzugsweise zur Herstellung von Steinzeugrohren und f ormstücken

Info

Publication number: DE2526168C3
Application number: DE19752526168
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Schneider & Co 5020 Frechen GmbH
Current assignee: Schneider & Co 5020 Frechen GmbH
Priority date: 1975-06-12
Filing date: 1975-06-12
Publication date: 1980-06-12
Also published as: DE2526168A1; DE2526168B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Magerung von keramischen Massen, vorzugsweise zur Erzeugung von Steinzeugrohren und -formstücken, aber auch zur Herstellung von chemisch-technischem Steinzeug, Steinzeugplattcn, Elektroporzcllan und Feuerfesterzeugnissen, vorzugsweise dichten Schamottesteinen.

Bisher hat man z. B. keramische Massen für die Herstellungvon Steinzeugrohren je nach Rohrdimension und Rohrstoffeigenschaften aus etwa 62 bis 757r Tonmehl und ca. 25 bis 38% Schamotte in einer Korngröße bis zu etwa 2 mm zusammengestellt. Der Zusatz von Schamotte als Magerungsstoff dient in erster Linie der Begrenzung der Trocken- und Brennschwindung sowie der Schaffung von iPorenkanälcn, durch welche während des Trocknens und Brennens der Gasaustausch im Scherben ermöglicht werden soll.

Außerdem werden Verpreßbarkeit und Standfestigkeit der Massen erhöht. Schließlich wird durch den Zusatz eines solchen Magerungsstoffes auch eine Verbesserung der Festigkeit, der Rohdichte, der Abriebbeständigkeit und der chemischen bzw. Korrosionsbeständigkeit erzielt.

Die zugegebene Schamotte besteht aus gebranntem Ton. Anstelle von Schamotte können auch Naturgesteine als Magerungsmittel verwendet werden. Allerdings bewirkt der Zusatz von derartigen Magerungsmitteln zu den Tonversätzen einen Festigkeitsverlust um mehr als die Hälfte, gemessen nach dem Brennen und im Vergleich zur reinen Tonfestigkeit. Die Ursache hierfür sind in erster Linie peripher ζ. B. um die Schamottekörner herum entstehende oder radial von ihnen ausgehende Gefügerisse. Diese Risse im Makrogefüge entstehen dadurch, daß der Tonversat/ im Gegensatz zum Schamottekorn während des Trocknungsvorganges schwindet. Dies führt zu Spannungen in der Tonmatrix, die sich aufgrund der geringen Eigenfestigkeit dieser Tonmatrix relativ leicht mit der Bildung von Gefügerissen abbauen.

Für den Brennvorgang ist es zunächst günstig, wenn das Schamottekorn sich während des Aufheizens etwas stärker als die Tonmatrix ausdehnt. Das Schamottekorn kann sich dabei in die Gefügerisse ausdehnen

in und über einen Ausheil vorgang insgesamt eine Festigkeitssteigerung bewirken. Bei der zu einem späteren Zeitpunkt einsetzenden Brennschwindung des Tonversatzes unterliegt jedoch das Schamoltekorn noch weiterhin einer geringen Ausdehnung. Die Folge davon ist eine Verbreiterung der während des Trocknens entstandenen Risse sowie auch die Bildung neuer Risse.

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines Stoffes für die Magerung von keramischen Massen, deren Brennschwindung so an die des Tonversatzes angeglichen ist, daß die Bildung von festigkeitsschwächenden Rissen weitgehendst ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gutgetrocknetes, feingemahlenes Tonmehl

2^r> einem Granulierteller aufgegeben wird, und auf das Tonmehl eine wäßrige Lösung eines organischen Klebers gesprüht wird, wobei das Sprühen etwa gleichzeitig und kontinuierlich in Form von zwei Sprühstrahlen erfolgt, von denen der eine aus der

jo Kleberlösung und der andere aus einer Härterlösung besteht.

Somit entsteht ein schichtenförmig aufgebautes Granulat mit von den Granulierbedingungen abhängigem Durchmesser, das anschließend unter etwas er-

r> höhter Temperatur getrocknet und gehärtet wird.

Aus der bisherigen Technologie ist es bekannt, daß gerade von gröberen, splittrigeren Schamottekornfraktioncn im Bereich von 0,5 bis 2,0 mm, die vorzugsweise durch das erfindungsgemäße Granulat crsetzt werden sollen, die stärksten Texturen und auch Makrorisse sowie Porenschläuche ausgehen. Besonders gestört ist das Gefüge auch an den vorstehenden Kanten und Ecken der aus Schamotte bzw. Naturgesteinen bestehenden Magerungskömcr.

v, Durch das Erfindungsprinzip wird die Brennschwindung des Magerungsstoffes so gut an die des Tonversatzes angeglichen, daß allenlalls nur sehr schwache Spannungen entstehen und die Bildung von festigkeitsschwächendcn Rissen praktisch ausgcschlossen ist.

Wird in weiterer Ausbildung der Erfindung der Granuliervorgang selbst so gesteuert, daß der oberste Schichtbercich des kugelförmigen Granulats von Wasser schwach wieder aufschließbar ist, dann ver-

Y, zahnt sich dieses Korn während der Aufbereitung, Lagerung und Formgebung besser mit dem Tonversatz, so daß auch die Rißbildung während des Trocknungsvorganges weitgehendst vermieden werden kann. Der übrige Teil des Granulats bleibt so gut wasserfest, daß

ho eine Nachzerkleinerung während des nachfolgenden Verfahrensablaufes ausgeschlossen ist.

Die Entstehung von Spannungsspitzen ist an einem kugelförmigen Granulat nicht möglich.

Insgesamt ergeben sich durch das Erfindungsprin-

(r, ip die Vorteile einer starken Erhöhung der Schciteliiiuckfestigkeit im Falle von Stcinzeugrohren bei gleichzeitiger Verringerung des Wasseraufnahmevermögens sowie eine Erhöhung der Festigkeitswerte um

das Doppelte und mehr. Gleichzeitig wird parallel zur größeren Rohdichte die Abriebbeständigkeit sowie die chemische und Korrosionsbeständigkeit erhöht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schamottesteine weisen eine höhere Dichte auf und besitzen neben einer größeren Festigkeit auch einen höheren Widerstand gegen Infiltration und Lösung durch flüssige Schlacken. Auch ist ihre Widerstandsfähigkeit gegen Gasangriff höher.

Aus der DE-PS 633 920 ist es bereits bekannt, bei der Herstellung keramischer Erzeugnisse aus rohem oder schwach vorgerjühtem Ton den zerkleinerten rohen oder schwach vorgeglühten Ton durch Oberflächenbehandlung z. B. mit Aluminiumverbindungen wenig quellbar oder unquellbar zu machen und dann is mit gebräuchlichen Bindemitteln in Gegenwart von Wrssserzu vermengen, worauf die Masse verformt und gebrannt wird. Dieser Masse können dann noch übliche Magerungsmittel beigemischt werden. Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist in dieser Literaturstelle nicht angesprochen.

Die Zeichnung zeigt in der oberen Reihe der Darstellung die Entwicklung des Makrogefüges nach dem bisherigen Verfahren, d. h. bei Zugabe von gröberen splittrigeren Schamottekornfraktionen. Das linke Bild stellt einen ausschnittweisen Schnitt durch eine keramische Masse unmittelbar nach dem Mischen dar. Man erkennt Benetzungsfehlstellen an dem Schamottekorn, das in die Tonmatrix eingelagert ist.

Nach dem Trocknen haben sich Risse an den ange- so gebenen Stellen gebildet, die sich nach dem Brennen, wie die rechte Darstellung in der obersten Reihe erkennen läßt, stark verbreitert haben.

Die untere Darstellungsreihe zeigt die Entwicklung des Makrogefüges nach dem Erfindungsprinzip. ι-,

Man erkennt das gehärtete Tongranulat, das vollständig in der keramischen Masse nach dem Mischen eingebettet ist. Im mittleren Bild ist die etwas wiederaufgeschlossene Oberflächenschicht erkennbar. Nach dein Brennen hat sich die Tonmatrix vollständig mit dem gehärteten Tongranulat verbunden, ohne daß es zu einer wesentlichen erkennbaren Rißbildung gekommen ist.

Beispiel _)r>

(a) bisheriges Verfahren:

Für ein Rohr von 400 mm lichter Weite, -vandverstärkt, werden etwa 1280 kg feingemahlenes Tongemisch und ca. 720 kg Schamotte im Kornbereich — 1,75 mm benötigt. Diese Substanzen werden zu- w nächst homogen vermischt und es wird zur plastischen Verarbeitbarkeit soviel Wasser zugegeben, daß die Preßfeuchtigkeit ca. 15% beträgt.

In der Presse wird aus dieser Masse ein Rohr-Rohling geformt und in einem Durchlauftrockner auf eine τ, Restfeuchtigkeit von ^ 1 % gebracht. Nach dem Paraffinieren und Tauchglasieren wird im Tunnelofen bei SK 6a/III gebrannt.

Die Ringbiegefestigkeit liegt bei ca. 225 kp/cm^:, die Scheiteldruckbelastbarkeit beträgt ca. 7500 kp/m, die Wasserdurchlässigkeitsprüfung ergab einen Wert von 0,028 l/m².

(b) erfindungsgemäßes Verfahren:

Gemahlener Ton wird kontinuierlich über einen Aufgabetrichter in einen Granulierteller geleitet. Hier wird mittels einer Spritzpistole ein Kleber, z. B. in Form einer wäßrigen Lösung eines Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsproduktes, auf den zu granulierenden Ton gesprüht. Gleichzeitig wird mittels einer zweiten Spritzpistole ein Härter, z. B. in Form konzentrierter Phosphorsäure oder p-Toluolsulfonsäure in der vom Hersteller von Kleber und Härter vorgeschriebenen Dosierung eingesprüht. Kurz vor Beendigung des Granuliervorganges wird nur noch Kleber eingedüst, so daß die äußerste Schicht des kugelförmigen Granulats von Wasser wieder etwas aufschließbar ist. Die Dauer des Sprühvorganges beläuft sich auf ca. 3 Minuten, abhängig von der zu verarbeitenden Menge.

Das Granulat wird dem Granulierteller über eine Entleerungsvorrichtung entnommen und fällt auf einen Bandtrockner, wo es bei etwa 60°C getrocknet und dabei gleichzeitig ausgehärtet wird.

Dieses Granulat wird nun, abhängig von zu erstellendem Fertigprodukt, in Anteilen von 2 bis 40% dem Tonversatz zugegeben. Dabei ist es vorzugsweise die Fraktion von 0,5 bis 2,00 mm, die als Granulat eingeführt wird. Ein eventueller Schamotteanteil von 0 bis 0,5 mm wird als Eigenbruch oder Naturgestein eingeführt.

Der Zusatz von Granulat beträgt bei der Herstellung von Steinzeugkörpern, wie Rohren, Rohrformstücken, Platten od. dgl., ca. 10 bis 15%, bei Feuerfestprodukten, wie Schamottesteinen od. dgl., ca. 2 bis 60% und kann bei Steinzeug, dem keine Schamotte zusätzlich beigegeben wird, bis zu 40% betragen, wobei es dann allerdings zweckmäßig ist, ein möglichst feines Granulat zu wählen.

Granulat, gegebenenfalls Schamotte und Ton werden gut gemischt und mit etwa 15% Wasser plastifiziert. Anschließend werden die Formlinge gepreßt und nach dem Trocknen bei SK 6a/II im Tunnelofen gebrannt.

Nach dem Brennen ergeben sich folgende Werte: Ringbiegefestigkeit: 360 kp/cm²

Scheiteldruckbelastbarkeit: 8000 kp/m

Die Wasserdurchlässigkeitsprüfung ergab einen Wert von 0,028 l/m².

Ein Vergleich zwischen dem Verfahren (a) und (b) ergibt eindeutig eine Verbesserung der Ringbiegefestigkeit und eine Erhöhung der Scheiteldruckbelastbarkeit bei gleichbleibender Wasserdurchlässigkeit.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Magerung von keramischen Massen auf Tonbasis, vorzugsweise zur Herstellung von Steinzeugrohren und -formstücken, durch Zugabe von vorbehandeltem Ton zum Tonversatz, wobei der vorzubehandelnde Ton aus dem gleichen Versatz stammt oder diesem sehr ähnlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ton zum Zwecke der Vorbehandlung nach guter Trocknung und feiner Aufmahlung einem Granulierteller aufgegeben wird und auf das aufgegebene Tonmehl eine wäßrige Lösung eines organischen Klebers und gleichzeitig eine Härterlösung aufgesprüht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat anschließend bei etwa 60° C getrocknet und gehärtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor Beendigung des Granulierungsvorganges nur Kleber aufgesprüht wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber eine wäßrige Lösung eines Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsproduktes und als Härter konzentrierte Phosphorsäure oder p-Toluolsiilfonsäure verwendet werden.