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Verfahren zur Herstellung feinkeramischer Erzeugnisse, Das Verfahren
zur Herstellung keramischer Erzeugnisse nach vorliegender Erfindung ist im wesentlichen
dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verwendung gelangenden Tone vor ihrer Formung
verkieselt oder zementiert werden, indem man in der Masse eine chemische Reaktion
einleitet, die den Erfolg hat, daß die aus der Masse hergestellten Formlinge bei
der Lufttrocknung abbinden und erhärten. Zu dem Zwecke werden den zur Verwendung
gelangenden Tonen vor ihrer Formung wasserlösliche Fluoridverbindungen zugesetzt,
so daß in der Masse eine chemische Reaktion eingeleitet wird, die die späteren Formlinge
abbindefähig macht. Zur Beseitigung des im Formling chemisch gebundenen Kristallwassers
werden die Formlinge einer Glühung unterwerfen. Diese Glühung braucht aber nur verhältnismäßig
kurze Zeitdauer und kann bei verhältnismäßig sehr geringen Hitzegraden vorgenommen
werden. Gleichzeitig mit dem Glühen der Scherben kann auch die Glasierung derselben
durch Aufbringung einer bei verhältnismäßig geringerTernperatur schmelzbaren Glasur
vorgenommen werden. Wenn man nun der Masse einen höheren Prozentsatz der zur Anwendung
gelangenden, in Wasser löslichen Fluoridverbindung zusetzt, so wird beim Verglühen
der Scherben eine glänzende, glasurartige Schicht aus den Scherben selbst ausgeschieden.
Die Glasie-, rung der Scherben kann aber auch ohne besondere Wärmezufuhr so vorgenommen
werden' daß der Scherben in fertig geglühtem, aber noch nicht völlig abgekühltem
Zustande mit Wasserglaslösung behandelt wird. Der Scherben erhält dann eine wetterbeständige
Glasur.
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Allbekanntlich ist man bei der Herstellung der Erzeugnisse der Keramik
(Porzellan, Steinzeug, Steingut, Töpferware u. dgl.) unter allen Umständen genötigt,
die Formlingeeinem oder mehreren Bränden, und zwar in einem Flammenofen, d. h. in
offener Flamme, bei sehr hohen Hitzegraden, nämlich bei Temperaturen von goo bis
z 4oo° zu unterwerfen. Die Formlinge müssen dabei dieser Hitze für wenigstens 2o,
in sehr vielen Fällen sogar 36 Stunden ausgesetzt werden, so daß eine sehr lange
Brenndauer erforderlich ist, die naturgemäß einen entsprechenden, sehr hohen Kohlenverbrauch
zur Folge hat.
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Dieses teure Brennverfahren wird nun bei Anwendung des Verfahrens
nach vorliegender Erfindung vermieden. Es lassen sich nach diesem Verfahren keramische
Erzeugnisse ohne Verwendung von Kohle und dabei noch in wesentlich kürzerer Zeit,
als dies bisher möglich war, herstellen.
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Das Härten oder Dichten (Glasieren) eines fertigen keramischen Körpers
durch Wasserglas ist bekannt. Ebenso ist der Zusatz von Flußspatinehl zu den Formlingen
vor ihrer Formung in .der Literatur schon angegeben. Unterschiedlich hiervon werden
aber nach vorliegendem Verfahren wasserlösliche Fluoridverbindungen verwendet, denn
es kommt bei der Anwendung dieses Verfahrens darauf an, eine Reaktion einzuleiten,
die in den
Formlingen schon vor dem Brennen stattfinden soll, mit
dem Erfolge, daß dadurch der erste Brand vollkommen erspart wird. Eine Versetzung
von Tonen mit Flußspatmehl führt ein Abbinden des Formlings dagegen nicht herbei.
Ein Zusatz von Flußspatmehl erhöht zwar die Schmelzbarkeit des Tones und setzt die
Brenntemperaturen herunter, vermag aber keineswegs den ersten Brand zu ersetzen.
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Bei der Verwendung von in Wasser löslichen Fluoriden werden die Forrnlinge
bereits nach dem Formen hart und erhärten weiter beständig an der Luft. Nach vorliegendem
Verfahren lassen sich also die Formlinge bereits vor dem Brennen in derjenigen Weise
handhaben und bearbeiten, die bei dem bisher bekannten Verfahren der Porzellan-
und Steinguttechnik erst nach dem ersten Feuer möglich ist.
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Die im Wasser löslichen Fluoridverbindungen haben hierbei noch eine
zweite Aufgabe zu erfüllen, nämlich beim Verglühen des Scherbens als Flußmittel
zu dienen. Sie sollen die Sinterung des Tones herbeiführen. Die bisher in der Literatur
bekannt gewordenen Zementierungsmittel, wie Zement, Magnesia-Magnesiumchlorid, Gips
usw., können niemals als Flußmittel dienen, da die mit diesen Stoffen zementierten
Körper bereits bei verhältnismäßig geringen Hitzegraden rissig und schließlich völlig
gesprengt werden. Man hat nun auch schon vorgeschlagen, der nassen Masse vor dem
Formen Flußspatmehl zuzusetzen oder die Oberfläche der Formlinge damit zu bestäuben,
um schon nach ganz schwachem Brennen ein keramisches Produkt zu erhalten, das durch
eine nachfolgende Behandlung mit kieselsaurer Kalilösung undurchlässig gegen Wasser
gemacht und außerdem gehärtet wird.
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Unterschiedlich hiervon wird nach vorliegender Erfindung der fertig
geglühte, aber noch nicht verkühlte Scherben mit Wasserglas behandelt, was die neue
Wirkung und den technischen Fortschritt bedeutet, daß die Aufnahme der Kalisilikatlösung
bei Anwendung auf dem noch nicht verkühlten Körper bedeutend energischer vor sich
geht. Der Austausch der in den molekularen Zwischenräumen der Scherben befindlichen
Luftteilchen gegen entsprechende Mengen der Lösung ist wesentlich lebhafter, also
die stattfindende Imprägnierung erheblich intensiver.
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Das vorliegende Verfahren besteht also im wesentlichen darin, daß
die zur Verwendung gelangenden Tone verkieselt oder zementiert «-erden, indem man
in der Masse eine chemische Reaktion einleitet, die den Erfolg hat, daß die aus
der Masse hergestellten Formlinge bei der Lufttrocknung abbinden und erhärten. Dieses
Verkieseln oder Zementieren wird erzielt, indem man den zur Verwendung gelangenden
Tonen vor ihrer Formung wasserlösliche Fluoridverbindungen hinzusetzt. Nach völliger
Beendigung des Abbindungsprozesses werden die Formstücke alsdann bei einer Temperatur
von nur 6oo bis 9oo° C und während einer verhältnismäßig sehr kurzen Zeit, nämlich
nur einer halben bis ein und einer halben Stunde geglüht, damit das in der chemischen
Verbindung vorhandene Kristallwasser restlos ausgetrieben und der- Scherben absolut
wasserbeständig gemacht wird. Da nur eine geringe Temperatur ztt diesem Verglühen
nötig ist, kann dies Verglühen auch in einem elektrischen Widerstandsofen (elektrischer
'Tuffe) erfolgen, was in manchen Fällen, namentlich dort, wo elektrischer Strom
billig zu haben ist, dem unwirtschaftlich wirkenden, oben offenen Flammenofen vorzuziehen
ist.
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Die beschriebene Reaktion wird beispielsweise dadurch herbeigeführt,
daß man zu hundert Teilen Kaolin zugleich mit Wasser zwei Teile Natriumfluorid zusetzt.
Dadurch wird das Kaolin, ähnlich dem Zement, abbindefähig, so daß die aus dieser
Masse gebildeten Formlinge bei der Lufttrocknung hart und fest werden. Wie bereits
angegeben, kann die Glasierung der Scherben durch Aufbringung einer bei verhältnismäßig
geringer Temperatur schmelzbaren Glasur gleichzeitig mit dem Glühen der Scherben
vorgenommen werden. Dies kann beispielsweise auch dadurch geschehen, daß man von
der verwendeten Fluoridverbindung einen höheren Prozentsatz beifügt; bei 5 Prozent
beginnt sich beim Verglühen eine glasunartige Oberfläche aus dem Scherben selbst
auszuscheiden. Man kann aber auch die Glasierung durch einen weiteren Ausbau der
in dem Scherben vorgegangenen chemischen Reaktion erzielen, beispielsweise dadurch,
daß der Scherben in fertig geglühtem, aber noch nicht völlig abgekühltem Zustand
mit Wasserglaslösung behandelt wird. Dadurch schreitet die Verkieselung weiter fort,
indem die Wasserglaslösung in die mikroskopisch kleinen Poren des Körpers eintritt,
diesen luftdicht abschließt und auf der Oberfläche des Körpers eine Glasur erzeugt,
die in jeder Beziehung wetterbeständig ist.