DE3886912T2

DE3886912T2 - Zement enthaltende keramische Gegenstände und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Info

Publication number: DE3886912T2
Application number: DE88309868T
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Goto; Kazuyuki Kawai; Takayuki Furumichi Kojo Shirai
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1987-12-26
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2008-10-21
Also published as: EP0323009A1; EP0323009B1; KR890009810A; KR940000727B1; DE3886912D1; JPH01172263A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft einen neuartigen zemententhaltenden keramischen Gegenstand mit verringerten oder ohne Ausblühungen, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen, welche Gegenstände im wesentlichen aus einem anorganischen wasserbindenden Zement und einem in der Hitze schmelzenden anorganischen Pulver, wie auch einem Magnesiumsilikatmineral, einem aktiven Siliziumoxidmineral und/oder einem Aluminiuinsilikatmineral bestehen. Die erfindungsgemäßen keramischen Gegenstände sind im wesentlichen vor Ausblühungen geschützt, wie sie von der verglasbaren Komponente und der Zementkomponente hervorgerufen werden, sie weisen hohe Frostbeständigkeit auf, und häufig erhöhte Festigkeit durch den Nebeneffekt des in ihnen enthaltenen Mineralbestandteils. Übrigens sind die Formbarkeit und die Formbeständigkeit ungebrannter, geformter Gegenstände wie auch die Schrumpfung und die Verformung der Gegenstände während des Brennens merklich aufgrund der darin enthaltenen wasserbindenden Zementkomponente verbessert.

Stand der Technik:

Herkömmliche Steingut- oder Porzellangegenstände wurden dadurch hergestellt, daß Tonmaterialien geformt und die geformten Gegenstände gebrannt wurden. Daher bestanden große Schwierigkeiten in der Formbarkeit und der Formbeständigkeit der ungebrannten geformten Gegenstände sowie beim Schrumpfen und der Verformung während des Brennens, was als nicht vermeidbar angesehen wurde.
Im Verlauf von Forschungen haben die Erfinder dieser Sache ein Verfahren entwickelt, bei dem eine wässrige Mischung mit wasserbindendem Zement, Zuschlagstoff und einer verglasbaren Komponente wie Glaspulver, ohne daß eine oben angegebene Mineralkomponente enthalten war, geformt wird; im wesentlichen die Zementkomponente mit Wasser gebunden wird; und dann der geformte Gegenstand bei einer Temperatur von 900ºC oder mehr gebrannt wird. Ausblühungen aufgrund des Glaspulvers und der Zementkomponente erschienen jedoch deutlich an den Flächen der sich ergebenden Gegenstände. Es war auch erwünscht, die Festigkeit der Gegenstände weiter zu erhöhen.
Es war ein Verfahren zum Herstellen eines Zementbetongegen-Standes bekannt (siehe z.B. offengelegte Europäische Patent Anmeldung EP-A 50 171), bei dem eine wässrige Mischung von wasserbindendem Zement, Zuschlagstoff und vorzugsweise einer Calciumverbindung geformt werden; der geformte Gegenstand mit Wasser gebunden wird, der mit Wasser gebundene Gegenstand bei einer Temperatur unter 900ºC gebrannt wird und dann der gebrannte Gegenstand wieder befeuchtet wird. Der erfindungsgemäße keramische Gegenstand ist jedoch hinsichtlich der Festigkeit, der Komponenten und der Funktionen ziemlich von derartigen wiederbefeuchteten Betongegenständen verschieden, wobei die Biegetestigkeit eines solchen Betongegenstandes etwa 13 MPa beträgt. Darüberhinaus wird darauf hingewiesen, daß der unproduktive Schritt des oben angegebenen Wiederanfeuchtens bei der Erfindung nicht erforderlich ist.
Die veröffentlichte Patentbeschreibung FR-A-1 168 631 zeigt einen verglasten Betongegenstand, bei dem eine Mischung aus wasserbindendem Zement, Zuschlagstoff, pulverisiertem Glas und Wasser geformt wird; der geformte Gegenstand gehärtet wird; der Gegenstand mit Verzierungsschlicker aus Ton, Kaolin und Flußmittel beschichtet wird (z.B. durch Sprühbeschichtung); ein Verglasungsmittel auf den beschichteten Gegenstand aufgebracht wird und der mit Glasur beschichtete Gegenstand bei 800 - 1100ºC gebrannt wird. Es ist im Stand der Technik bekannt, daß der hier verwendete Zuschlagstoff, wie Sand, Basalt und Pozzolan mittlere Teilchengrößen von etwa 1 bis 5mm aufweist. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß der hier verwendete Verzierungston nicht mit anderen Betonkomponenten vermischt wird, sondern daß er mit einer dünnen Schicht auf den geformten Gegenstand durch Brühbeschichtung aufgebracht wird. Dadurch muß der sich ergebende gebrannte Keramikgegenstand unvermeidlich an starken Ausblühungen leiden, wie oben angegeben, und wie es im vorliegendem Vergleichsbeispiel gezeigt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, zemententhaltende keramische Gegenstände und ein Verfahren zum Herstellen derselben anzugeben, wobei die oben angegebenen Schwierigkeiten im wesentlichen überwunden sind. Andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung deutlich.
Erfindungsgemäß wird ein Vertahren zum Herstellen eines zemententhaltenden glasig gebundenen Keramikgegenstandes angegeben, bei dem eine egalisierte Mischung mit einem anorganischen, wasserabbindenden Zement, einer glasig bindenden Menge eines durch Hitze verglasbaren anorganischen Pulvers sowie von Wasser geformt wird; der geformte Gegenstand vorab durch Wasserabbinden gehärtet wird; und dann der abgebundene Gegenstand bis auf eine Maximaltemperatur von nicht weniger als 1000ºC gebrannt wird;
dadurch gekennzeichnet, daß die egalisierte Mischung ferner ein Mineralpulver enthält, das aus der Gruppe mit einem Magnesiumsilikatmineral, einem aktiven Kieselerdemineral, einem Aluminiumsilikatmineral und Mischungen derselben ausgewählt ist, wobei das Mineralpulver eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 100 µm (Mikrometer) aufweist, um gute Sinter- oder Reaktionseigenschaften zu zeigen, und wobei das Mineralpulver dazu dient, Ausblühungen zu vermindern, die auf dem gebrannten Keramikgegenstand erscheinen.
Der sich ergebende Keramikgegenstand weist verringerte Ausblühungen auf oder ist ganz vor solchen geschützt, und er verfügt auch über erhöhte Festigkeit, Schrumpfung und Verformung während des Brennens, verbesserte Frostbeständigkeit, Wärmeisolierung usw.. Die Biegefestigkeit des sich ergebenden Keramikgegenstandes beträgt üblicherweise 20 MPa oder mehr.
Die Erfindung gibt ferner einen Zement enthaltenden, hochfesten glasig gebundenen Keramikgegenstand an, der hinsichtlich der an seinen Oberflächen auftretenden Ausblühungen verbessert ist, welcher Keramikgegenstand durch Brennen eines vorab abgebundenen, geformten Gegenstandes bis zu einer Temperatur von nicht weniger als 1000ºC erhalten wurde, wobei der geformte Gegenstand einen anorganischen, wasserabbindbaren Zement, ein in der Hitze verglasbares, anorganisches Pulver und eine Mineralpulverkomponente enthält, die aus der Gruppe mit einem Magnesiumsilikatmineral, einem aktiven Kieselerdemineral, einem Aluminiumsilikatmineral und Mischungen derselben ausgewählt wurde, wobei die Mineralpulverkomponente eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 100 µm (Mikrometer) aufweist, um gute Sinteroder Reaktionseigenschaften zu zeigen; wobei die Mineralpulverkomponente dazu dient, mit basischen Komponenten im Gegenstand zu reagieren und Ausblühungen zu verringern, die auf dem gebrannten Keramikgegenstand auftreten.
Bei der Erfindung wird die Verwendung eines Magnesiumsilikatmineralpulvers wie Serpentin, Steatit oder Mischungen derselben bevorzugt, um die Festigkeit der Keramikgegenstände zu erhöhen (z.B. auf 22 MPa oder mehr, vorzugsweise 24 MPa oder mehr), da beim Brennen leicht ein hochfestes Reaktionsprodukt mit einer Calciumverbindung gebildet wird.
Übrigens werden ein Schrumpfen und Verformen des gebrannten Gegenstandes im wesentlichen verhindert, da die Zementkomponente Skelette im zu brennenden, abgebundenen, geformten Gegenstand bildet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

(1) Ausgangsmaterialien

Der anorganische, wasserbindende Zement bedeutet ein anorganisches Pulver, das bei Vorhandensein von Wasser abbindet; zu ihm gehören zum Beispiel Portlandzement, Aluminiumoxidzement, Hochorenzement, anderer Mischzement sowie Mischungen derselben.
Als Zuschlagstoff, wie er wahlweise bei der Erfindung verwendet werden kann, wird allgemein bevorzugt, einen Zuschlagstoff zu verwenden, der keine große Ausdehnung beim Brennen zeigt, wie Schamotte. Es kann auch ein herkömmlicher Zuschlagstoff für Zementbeton verwendet werden, wie Flußsand, Meersand, Kieselerde, Andesit, Basalt und harter Sandstein.
Das in der Hitze verglasbare anorganische Pulver ist ein solches, das geschmolzene, glasartige Substanzen im Verlauf des Brennens bildet; zu ihm gehören zum Beispiel Glaspulver, Fritte, FeldspatPulver, vulkanische Glaskügelchen, vulkanische Asche und andere in der Hitze verglasbare Magmagesteinspulver. Die mittlere Teilchengröße der Pulver beträgt im allgemeinen weniger als etwa 200 µm (Mikrometer) und normalerweise weniger als ungefähr 100 µm (Mikrometer). Glaspulver, FeldspatPulver und Mischungen derselben werden bei der Erfindung normalerweise verwendet.
Das Mineralpulver wie Magnesiumsilikat oder Aluminiumsilikat soll in feinen Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von im allgemeinen ungefähr 100 µm (Mikrometer) oder weniger und normalerweise ungefähr 50 µm (Mikrometer) oder weniger (z.B. etwa 5 - 50 µm (Mikrometer) angesichts der Sinteroder Reaktionseigenschaften bei hohen Brenntemperaturen vorliegen. Das Mineralpulver sollte deutlich vom groben Zuschlagstoff für Zementbeton unterschieden werden, der im wesentlichen keine Sinter- oder Reaktionseigenschaften aufweist. Übrigens ist das zu verwendente Mineralpulver normalerweise von natürlichem Ursprung, und eine Mischung oder ein synthetisches Mineralpulver, das ähnliche Komponenten enthält, kann bei der Erfindung ebenfalls verwendet werden.
Zum Magnesiumsilikatmineralpulver mit der Silikatkomponente und der Magnesiumoxidkomponente gehören z.B. SteatitPulver, SerPentinpulver und Chlorid. Serpentinpulver, Steatitpulver oder Mischungen derselben werden bei der Erfindung normalerweise verwendet.
Zum aktiven Kieselerdemineralpulver oder zum Aluminiumsilikatmineralpulver mit der Silikatkomponente und der Aluminiumoxidkomponente gehören z.B. amorphe Kieselerde, feinverteilte Kieselerde (Hinweis: grober Silikatsand für Zuschlagstoffe ist nicht von Wirkung) Agalmatholithpulver (z.B. Pyrophyllit) und Tonpulver wie Kaolin oder Sericit. Agalmatholith, feinverteilte Kieselerde, amorphes Kieselerde oder Mischungen derselben werden bei der Erfindung normalerweise verwendet.

(2) Mengen der Ausgangsmaterialien

Ein bevorzugter Gewichtsbereich für die Ausgangsmaterialien ist in den folgenden Tabellen dargestellt. Die Ausgangsmaterialien werden mit Wasser vermischt, das zum Formen und zum Abbinden des Zements erforderlich ist (z.B. 0,1 - 0,5 Gewichtsteile Wasser pro Teil Zement), und sie werden zu ungebrannten Formgegenständen geformt.

Allgemeiner Bereich der Ausgangsmaterialien (Gewichtsteile)

Wasserabbindender, anorganischer Zement 100
Verglasbares anorganisches Pulver etwa 50 - 300
Mineralpulver etwa 20 - 400 (vorzugsweise etwa 50 - 300)
Zuschlagstoff etwa 500 - 0

Typischer Bereich der Ausgangsmaterialien (Gewichtsteile)

Wasserabbindender, organischer Zement (z.B. Portlandzement) 100
Verglasbares anorganisches Pulver (z.B. Glaspulver) etwa 50 - 200 (z.B. etwa 100)
Magnesiumsilikatmineralpulver (z.B. Serpentin) etwa 50 - 200 (z.B. etwa 100)
Mineralpulver aus aktiver Kieselerde und/oder Aluminiumsilikat (z.B. Agalmatolit) etwa 5 - 150 (normalerweise 10 - 100, z.B. etwa 50)
Zuschlagstoff (z.B. Schamotte) etwa 300 - 0 (z.B. etwa 150)
Übrigens liegen die Gewichtsteile der Ausgangsmaterialien im wesentlichen im Bereich von 100 Teilen des anorganischen Zements und nicht mehr als etwa 600 Teilen insgesamt der anderen Ausgangsmaterialien.

(3) Ungebrannte, geformte Gegenstände

Die oben angegebenen Ausgangsmaterialien werden mit Wasser vermischt, geknetet und zu gewünschten Gegenständen geformt. Vom Gesichtspunkt der Formbarkeit und der Materialkosten her ist es erwünscht, dieselbe Gewichtsmenge oder mehr an Zuschlagstoff wie an Zement einzuschließen. Herkömmliche Zusatzstoffe können den Ausgangsmaterialien nach Erforderniss zugesetzt werden, wie Bindemittel, ein Mittel zum Erniedrigen des Wassergehalts, Weichmacher und ein Dispergiermittel. Auch können hitzebeständige, verstärkende, anorganische Fasern in die Ausgangsmaterialien eingefügt werden, um die Festigkeit der Keramikgegenstände zu erhöhen.
Die gemischten Materialien werden durch herkömmliche Verfahren wie Druckformen, Vibrationsdruckformen, Extruduieren, Gießen, Entwässerungsformen unter Druck, Siebformen, Sprühformen oder Rollformen geformt. Im allgemeinen ist es geeignet, Entwässerungsformen unter Druck für festere keramische Gegenstände und Extrusionsformen für Gegenstände mit komplizierten Querschnittsformen zu verwenden.
Die geformten Gegenstände werden vorläufig durch Abbinden der Zementkomponente dadurch ausgehärtet, daß die Gegenstände mehrere Stunden oder mehrere Tage in Dampf oder Luftatmosphäre aufbewahrt werden. Die abgebundenen Gegenstände werden dann bei den folgenden Bedingungen gebrannt. Übrigens werden glasierte Keramikgegenstände leicht dadurch erhalten, daß ein für die Brennbedingungen geeignetes Glasurmittel auf die gewünschten Flächen der abgebundenen Gegenstände aufgetragen wird und die beschichteten Gegenstände gebrannt werden.

(4) Brennen

Im Verlauf des Brennens wird bewirkt, daß das verglasbare Pulver im geformten Gegenstand schmilzt und im wesentlichen in die Zwischenräume des durch Wärme entwässerten, zemententhaltenden Gegenstandes eindringt, um den Gegenstand glasartig zusammenzuhalten. Der zemententhaltende, abgebundene Gegenstand bildet Skelette auf Zementbasis, wodurch durch die Skelette ein Schrumpfen beim Sintern, das bei herköininlichen Keramikgegenständen nicht vermeidbar war, im wesentlichen verhindert werden kann (z.B. beträgt beim vorliegenden Keramikgegenstand die Schrumpfung weniger als 2 % und normalerweise etwa 1 %, wohingegen sie etwa 10 % bei herkömmlichem Porzellan ist). Übrigens verbleibt die durch das Brennen entwässerte Zementkomponente ohne Wiederanfeuchtung und dient beim vorliegenden Keramikgegenstand im wesentlichen als Zuschlagstoff. Die beim Brennen entwässerte Zementkomponente wird nicht wesentlich wiederbefeuchtet, da die bei einer derart hohen Temperatur gebrannte Zementkomponente Wiederbefeuchtungseigenschaften verliert, und da die Zementkomponente im wesentlichen durch die verglaste Komponente abgedeckt ist.
Zusätzlich zur Verwendung der Mineralpulverkomponente hat sich herausgestellt, daß das Brennen bei einer Maximaltemperatur von 1000ºC oder mehr und vorzugsweise 1100ºC oder mehr dazu erforderlich ist, Ausblühungen aufgrund der verglasbaren Pulverkomponente und der Zementkomponente zu verringern.
So wird das erfindungsgemäße Brennen für mehr als einige Stunden ausgeführt, bis der geformte, zu brennende Gegenstand eine gewünschte Maximaltemperatur erreicht, und anschließend wird er abgekühlt; die maximale Brenntemperatur beträgt dabei im wesentlichen etwa 1000ºC oder mehr, vorzugsweise etwa 1050ºC oder mehr, und am bevorzugtesten etwa l100ºC oder mehr (z.B. 1100 - 1250ºC), und sie ist im allgemeinen niedriger als etwa 400ºC. Die Verweilzeit der Gegenstände bei der Maximaltemperatur ist eine solche Zeit, daß dafür gesorgt wird, daß das verglasbare Pulver schmilzt und im wesentlichen in die Zwischenräume in den durch Hitze entwässerten Zement enthaltenden Gegenständen einbringt; z.B. ist sie etwa 5 Minuten oder mehr und bevorzugt etwa 10 Minuten oder mehr bei etwa 1000ºC oder mehr. Übrigens ist es schwierig, die Merkmale der Erfindung bei einer herkömmlichen Brenntemperatur von ungefähr 900ºC oder weniger zu erzielen. Derartige Brennbedingungen können z.B. durch einen Rollengestellofen oder einen Tunnelofen leicht erzielt werden.

(5) Ausblühungen

Gemäß der Erfindung werden Ausblühungen, die an den Oberflächen der glasartig verbundenen Keramikgegenstände auftreten, verringert oder im wesentlichen verhindert. Was die Gesamtoberfläche des Keramikgegenstandes betrifft, wird (a) eine Oberfläche mit Ausblühungen von 3 % oder weniger als kommerziell hinnehmbar angesehen, (b) eine Fläche mit Ausblühungen von 1 % oder weniger wird als praktisch erwünscht angesehen, und (c) eine Fläche mit Ausblühungen von 0,5 % oder weniger wird als praktisch zufriedenstellend angesehen.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1 (Vergleich)

Nach Gewichtsteilen wurden 30 Teile gewöhnlicher Portlandzement, 30 Teile Glaspulver, 40 Teile Porzellanschamotte als Zuschlagstoff (Teilchengröße unter 2mm), 16 Teile Wasser und 1,2 Teile Methylcellulose geknetet und zu Teststücken von 50x100x10mm (dick) extrudiert. Die Teststücke wurden vorab abgebunden und an Luft bei 105ºC getrocknet und dann in einem Walzengestellofen bei einer Maximaltemperatur von 850ºC für 20 Minunten bzw. bei 1050ºC für 20 Minuten gebrannt. Übrigens wurde die Biegefestigkeit der sich ergebenden Keramikgegenstände von 100x50x10mm bei den Bedingungen einer Spannweite von 90mm und einer Belastungsgeschwindigkeit von 2mm/min. gemäß dem japanischen Industriestandart JIS A5209 gemessen.
Der bei 850ºC gebrannte Keramikgegenstand zeigte eine Biegefestigkeit von 11,4 MPa, eine Brennschrumpfung von 0,8 % und eine Ausblühungsfläche von ungefähr 40 %. Der bei 1050ºC gebrannte Keramikgegenstand zeigte eine Biegefestigkeit von 21,7 MPa, eine Brennschrumpfung von 0,9 % und Ausblühungen von etwa 20 %. Es wurde gezeigt, daß die Keramikartikel angesichts zuviel Ausblühungen nicht hinnehmbar sind.

Beispiel 2

Nach Gewichtsteilen wurden 20 Teile Agalmatholithpulver (Aluminiumsilikatmineral), 20 Teile gewöhnlicher Portlandzement, 20 Teile Glaspulver, 40 Teile Porzellanschamotte als Zusatzstoff (Teilchengröße unter 2mm), 17 Teile Wasser und 1 Teil Methylcellulose geknetet und zu Teststücken von 50x100x10mm (dick) extrudiert. Die Teststücke wurden vorab abgebunden und an Luft bei 105ºC getrocknet und dann in einem Walzengestellofen bei einer Maximaltemperatur von 850ºC für 20 Minuten bzw. bei 1050ºC für 20 Minuten gebrannt. Die gebrannten Gegenständen wurden dann für 30 Minuten in Wasser getaucht und für 7 Tage in gesättigtem Dampf bei 60ºC behandelt. Die Biegefestigkeit der gebrannten Keramikgegenstände und der dampfbehandelten Gegenstände wurde jeweils gemessen.
Der bei 1050ºC gebrannte Keramikgegenstand zeigte eine Ausblühungsfläche von etwa 2 %, eine Brennschrumpfung von 0,8 % und eine Biegefestigkeit des im Ofen abgekühlten Gegenstandes von 22,4 MPa, wohingegen diejenige des dampfbehandelten Gegenstandes 22,8 MPa war. Er wurde gezeigt, daß das Ausmaß der Ausblühungen kommerziell hinnehmbar ist und daß sich die Festigkeit des Keramikgegenstandes selbst nach der Dampfbehandlung nicht geändert hatte.
Übrigens zeigte der zum Vergleich bei 850ºC gebrannte Keramikgegenstand eine Ausblühungsfläche von etwa 5 %, eine Brennschrumpfung von 0,6 % und eine Biegefestigkeit des im Ofen abgekühlten Gegenstandes von 12,8 MPa, wohingegen die des damPfbehandelten Gegenstandes 15,8 MPa war. Der Keramikgegenstand war hinsichtlich sowohl Ausblühungen als auch Festigkeit nicht hinnehmbar.

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß als Ausgangsmaterialien in Gewichtsteilen die folgenden verwendet wurden: 20 Teile Serpentinpulver (Magnesiumsilikatmineral), 20 Teile gewöhnlicher Portlandzement, 20 Teile Glaspulver, 40 Teile Porzellanschamotte als Zuschlagstoff (Teilchengröße unter 2mm), 17 Teile Wasser und 1 Teil Methylcellulose.
Der sich beim Brennen bei 1050ºC ergebende Keramikgegenstand zeigte eine Ausblühungsfläche von etwa 2,5 %, eine Brennschrumpfung von 1,0 % und eine Biegefestigkeit des im Ofen abgekühlten Gegenstandes von 24,2 MPa, wohingegen diejenige des dampfbehandelten Gegenstandes 24,0 MPa war. Es wurde gezeigt, daß das Ausmaß der Ausblühung kommerziell hinnehmbar ist und daß die Festigkeit des Keramikgegenstandes sich selbst nach einer Dampfbehandlung nicht geändert hatte.
Übrigens zeigte der zum Vergleich bei 850ºC gebrannte Keramikgegenstand eine Ausblühungsfläche von etwa 7 %, eine Brennschrumpfung von 0,6 % und eine Biegefestigkeit des im Ofen abgekühlten Gegenstandes von 14,2 MPa, wohingegen diejenige des dampfbehandelten Gegenstandes 16,0 MPa war. Der Keramikgegenstand war sowohl hinsichtlich der Ausblühungen als auch der Festigkeit kommerziell nicht hinnehmbar.

Beispiel 4

Es wurden die folgenden Ausgangsmaterialien in Gewichtsteilen verwendet:
Normaler Portlandzement 100
Serpentinpulver (Maschenzahl unter 150) ( < 0,105mm) 50
Glaspulver (Maschenzahl unter 100) ( < 0,149mm) 125
Agalmatholithpulver (Maschenzahl unter 200) ( < 0,074mm) 25
Farbschamotte-Zuschlagstoff (Maschenzahl unter 16) ( < 1,00mm) 200
Die oben angegeben Ausgangsmaterialien, Methylcellulose und Wasser wurden verknetet, zu einer Folie von 50mm Breite und 10mm Dicke extrudiert und zu einer Länge von 100mm zerschnitten, um Teststücke zu erstellen. Die Teststücke wurden vorab abgebunden, an Luft bei 105ºC getrocknet und bei einer Maximaltemperatur von 1200ºC für 20 Minuten in einem Walzengestellofen gebrannt.
Die sich ergebenden Keramikgegenstände zeigten keine Ausblühungen, eine Biegefestigkeit von 26 MPa und eine Brennschrumpfung von 0,8 %, wie auch eine spezifische Dichte von 1,86g/ccm, eine thermische Leitfähigkeit (was der Wärmeisolierung entspricht) von 0,84 W/m.k und keine Änderung beim Frostbeständigkeitstest (d.h. 500 Zyklen bei -20ºC und +20ºC). So wurde gezeigt, daß der Keramikgegenstand verbesserte spezifische Dichte, Brennschrumpfung und Wärmeisolierung im Vergleich mit herkömmlichen Porzellangegenständen aufweist, sowie verbesserte spezifische Dichte, Festigkeit und Wärmeisolierung sowie thermische Beständigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Zementbetongegenständen.

Beispiel 5

Eine Aufschlämmung eines Glasurmittels wurde mit 50mg pro Quadratzentimeter Feststoffgewicht auf die Oberfläche von Teststücken durch Brühen beschichtet, die zuvor abgebunden und getrocknet wurden, wie beim Beispiel 4 hergestellt. Übrigens bestand das Glasurmittel seinem Trockengewicht nach aus 40 Teilen Feldspat, 10 Teilen Calciumcarbonat, 5 Teilen Zinkoxid, 25 Teilen Steatit, 10 Teilen Quarzsand und 10 Teilen Kieselerde enthaltendem Kaolin. Die beschichteten Teststücke wurden wie beim Beispiel 4 gebrannt, um glasierte Keramikgegenstände ohne Ausblühungen zu erhalten.

Wirkungen und Effekte der Erfindung

Es wird angenommen, daß Ausblühungen, die auf glasig gebundenen Keramikgegenständen auftreten hauptsächlich durch (a) wasserlösliche, basische Komponenten im durch Hitze verglasbaren Material (b) durch Alkalimetallverbindungen, die bei der Reaktion der basichen Komponente im verglasbaren Material mit einer Säurekomponente im Zement gebildet werden, und durch (c) eine wasserlösliche, basische Komponente wie CaO, die vom gebrannten Zement herrührt, verursacht werden.
Bei der Erfindung werden der Zement und das verglasbare Material in der Anwesenheit des aktiven Silikatmaterials, des Aluminiumsilikatminerals und/oder des Magnesiumsilikatminerals bei einer Temperatur von 1000ºC oder mehr, vorzugsweise 1100ºC oder mehr gebrannt, wobei sich herausstellte, daß die oben angegebenen Faktoren (a), (b) und (c) für Ausblühungen vorteilhafterweise verringert werden können, und daß auch die Festigkeit des sich ergebenden Keramikgegenstandes verbessert werden kann.
Die Gründe, weswegen die Faktoren im wesentlichen ausgeschlossen werden können, konnten nicht völlig geklärt werden, jedoch wird angenommen, daß dies aus den folgenden Gründen der Fall ist. Der Faktor (a) kann gelöst werden, da die wasserlöslichen, basischen Komponenten im verglasbaren Material bei der hohen Brenntemperatur reagieren und praktisch im sich ergebenden Glas fixiert sind. Der Faktor (b) kann gelöst werden, da basische Salze, wie Natriumsulfat, die vom verglasbaren Material und vom Zement herrühren, mit dem aktiven Silikat reagieren, das von den Silikatmineralien herrührt, um stabile Verbindungen wie Na&sub2;O mCaO nSiO&sub2; zu bilden. Der oben angegebene Faktor (c) kann gelöst werden, da die basischen Verbindungen wie CaO, die vom Zement herrühren, bei der hohen Brenntemperatur mit dem Aluminiumsilikatmineral und/oder dem Magnesiumsilikatmineral reagieren, um stabile Verbindungen wie CaO mAl&sub2;O&sub3; nSiO&sub2; und/oder CaO mMgO nSiO&sub2; zu bilden. Übrigens ist die Festigkeit der vorliegenden Keramikgegenstände verbessert, da die Hochtemperatur Reaktionsprodukte, die in den Keramikgegenständen enthalten sind, wie gesinterte Tonmineralien oder die oben angegebenen magnesiumoxidenthaltenden Verbindungen hohe Festigkeit aufweisen.
So sind die vorliegenden Keramikgegenstände vorteilhafterweise mit weniger Ausblühungen, erhöhter Festigkeit, Vermeidung von Brennschrumpfung und Verformung aufgrund von Skeletten auf Zementbasis, usw. versehen.
Darüber hinaus werden sowohl relativ feine Poren vom Zementbeton her und relativ große Poren von den geschmolzenen, verglasbaren Materialien her gleichförmig in den sich ergebenden Keramikgegenständen erzeugt, da die Skelette auf Zementbetonbasis aufrecht erhalten werden und da das verglasbare anorganische Pulver im Verlauf des Brennens der ungebrannten, geformten Gegenstände schmilzt. Wegen derartiger, im wesentlichen gleichförmiger Poren sind die vorliegenden Keramikgegenstände auch mit erhöhter Frostbeständigkeit, erhöhter Wärmeisolierung und einer Abnahme der spezifischen Dichte usw. versehen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Zement enthaltenden, glasig gebundenen Keramikgegenstands, bei dem eine egalisierte Mischung mit einem anorganischen, wasserabbindenden Zement, einer glasig bindenden Menge eines durch Hitze verglasbaren anorganischen Pulvers sowie von Wasser geformt wird; der geformte Gegenstand vorab durch Wasserabbinden gehärtet wird; und dann der abgebundene Gegenstand bis auf eine Maximaltemperatur von nicht weniger als 1000ºC gebrannt wird;

dadurch gekennzeichnet, daß die egalisierte Mischung ferner ein Mineralpulver enthält, das aus der Gruppe mit einem Magnesiumsilikatmineral, einem aktiven Kieselerdemineral, einem Aluminiumsilikatmineral und Mischungen derselben ausgewählt ist, wobei das Mineralpulver eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 100 µm (Mikrometer) aufweist, um gute Sinter- oder Reaktionseigenschaften zu zeigen, und wobei das Mineralpulver dazu dient, Ausblühungen zu vermindern, die auf dem gebrannten Keramikgegenstand erscheinen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Mineralpulver ein Magnesiumsilikatmineral, wie auch ein Aluminiumsilikatmineral und/oder ein aktives Kieselerdemineral enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Magnesiumsilikatmineral aus Serpentin, Steatit und Mischungen derselben ausgewählt wird und das aktive Kieselerdemineral und/oder das Aluminiumsilikatmineral aus fein verteilter Kieselerde, amorpher Kieselerde, Agalmatolit und Mischungen derselben ausgewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei der der vorab abgebundene, geformte Gegenstand mit einem Glasurmittel auf einer gewünschten Oberfläche desselben beschichtet und dann gebrannt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Ausgangsmaterialien für den Keramikgegenstand gewichtsmäßig 100 Teile anorganischen, wasserabbindbaren Zements, 50 - 300 Teile verglasbares, anorganisches Pulver, 20 - 400 Teile des Mineralpulvers und 500 - 0 Teile Zuschlagstoff aufweisen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das verglasbare, anorganische Pulver aus Glaspulver, Feldspatpulver und Mischungen derselben ausgewählt wird.

7. Verfahren nach einem der AnsPrüche 1 bis 6, bei dem die Oberfläche der auftretenden Ausblühungen 3 % oder weniger der gesamten Oberfläche des Keramikgegenstands beträgt.

8. Zemententhaltender, hochfester, glasartig gebundener Keramikgegenstand, der hinsichtlich auf seinen Oberflächen auftretenden Ausblühungen verbessert ist: welcher Keramikgegenstand durch Brennen eines vorab abgebundenen, geformten Gegenstandes bis zu einer Temperatur von nicht weniger als 1000ºC erhalten wurde, wobei der geformte Gegenstand einen anorganischen, wasserabbindbaren Zement, ein in der Hitze verglasbares, anorganisches Pulver und eine Mineralpulverkomponente enthält, die aus der Gruppe mit einem Magnesiumsilikatmineral, einem aktiven Kieselerdemineral, einem Aluminiumsilikatmineral und Mischungen derselben ausgewählt wurde, wobei die Mineralpulverkomponente eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 100 µm (Mikrometer) aufweist, um gute Sinter- oder Reaktionseigenschaften zu zeigen;

wobei die Mineralpulverkomponente dazu dient, mit basischen Komponenten im Gegenstand zu reagieren und Ausblühungen zu verringern, die auf dem gebrannten Keramikgegenstand auftreten.

9. Keramikgegenstand nach Anspruch 8, bei dem die Magnesiumsilikatmineralkomponente aus Serpentin, Steatit und Mischungen desselben ausgewählt ist, und das aktive Kieselerdemineral und/oder das Aluminiumsilikatmineral aus fein verteilter Kieselerde, amorpher Kieselerde, Agalmatolit und Mischungen derselben ausgewählt ist.

10. Keramikgegenstand nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei dem die Ausgangsmaterialien für den Keramikgegenstand gewichtsmäßig 100 Teile anorganischen, wasserabbindbaren Zements, 50 - 300 Teile verglasbares, anorganisches Pulver, 20 - 400 Teile des MineralPulvers und 500 - 0 Teile Zuschlagstoff aufweisen.

11. Keramikgegenstand nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Oberfläche, auf der Ausblühungen auftreten, 3 % oder weniger der gesamten Oberfläche des Keramikgegenstandes ist.

12. Keramikgegenstand nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Gegenstand eine Glasurschicht auf einer gewünschten seiner Oberflächen hat.