DE3507375A1

DE3507375A1 - Verbessertes ton-ziegelmaterial

Info

Publication number: DE3507375A1
Application number: DE19853507375
Authority: DE
Inventors: Henning Dr.-Ing. Dr. 5000 Köln Salge; Christian Schlegel
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1985-03-02
Filing date: 1985-03-02
Publication date: 1986-09-04
Also published as: EP0193790B1; ATE49442T1; EP0193790A3; DE3507375C2; EP0193790A2; DE3668205D1

Description

BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk Konzernverwaltung RP Patentabteilung Br/Kü-c ^υ'' "*· '^^J

Verbessertes Ton-Zieqelmaterial

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbesserte Ton-Ziegelmaterialien, insbesondere Dachziegel, die praktisch kein Wasseraufnahmevermögen besitzen, die jedoch in herkömmlicher Weise - hinsichtlich Brenntemperaturen, Brennzeit oder Setzweise im Brennofen -hergestellt werden können.

Tondachziegel sind nach ihrer Verlegung der Witterung

ausgesetzt. In die Oberfläche eindringendes Wasser kann in sehr ungünstigen Fällen durch den Scherben bis an die Unterseite gelangen. In jedem Fall gefährdet eine zu hohe Wasseraufnahme die Frostbeständigkeit. In Ziegeln häufig vorkommende relativ grobe, nicht reagierte CaO-Körner können durch Reaktion mit Wasser und CO2 zu Absprengungen an der Ziegeloberfläche fUhren.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, diese Tonziegel zu verbessern. So ist es z.B. durch Erhöhung der Brenntemperatur unter Umständen möglich, die Wasseraufnahme der Ziegel zu verringern. Wegen der meist sehr engen Sinterintervalle von Ziegelmassen führt das aber leicht zu unerwünschten Deformationen der Ziegel beim Brand. 35

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Außerdem ist eine Erhöhung der Brenntemperatur ein häufig untragbarer, zusätzlicher Kostenfaktor.

Außerdem wäre es denkbar, durch eine feinkeramische Aufbereitung der Ziegelmasse den Sinterungsgrad beim späteren Brand im Sinne einer höheren Verdichtung zu fördern. Dabei könnte CaO reagieren und damit nicht mehr Anlaß zu Absprengungen geben. Eine derartige Aufbereitung ist jedoch in der Regel viel zu aufwendig und verbietet sich für die meisten Ziegelmaterialien von selbst.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind nun verbesserte Ton-Ziegelmaterialien, insbesondere Dachziegel, die im wesentlichen aus Üblichen gebrannten Ziegeltonen und einer wasserdichten Beschichtung bestehen, und die dadurch gekennzeichnet sind, daß sich auf dem Ziegelton eine glasartige Zwischenschicht und darauf wieder eine Engobeschicht befindet.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, zur Herstellung solcher Materialien. Die Wasseraufnahme von Tondachziegeln wird damit praktisch verhindert, ohne daß an der herkömmlichen Brennweise - hinsichtlich Temperatur, Brennzeit und Setzweise im Ofen - etwas geändert werden muß.

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Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Ton-Ziegelmaterial können folgende Stoffe eingesetzt werden:

a) Ziegelton mit Hauptmineralanteilen Quarz, Hut und Kaolinit und Nebengemengteilen, z.B. Feldspat und Kalkspat. Eine typtische Zusammensetzung wäre ca 40 * Illit, 40 \ Kaolinit, 20 % Quarz. Die maximale Teilchengröße sollte möglichst unter 2 mm sein.

b) Glasartige Zwischenschicht

Bestehend z.B. aus 85 bis 95 * einer Alkali-Erdalkali-Alumoborosilikat Fritte und 5 bis 15 * Ton (Wärmeausdehnungskoeffizient 35 bis 75 . 10"⁷^C"¹).

c) Engoben

Bestehend aus 65 bis 85 V eines geeigneten Tones und 35 bis 15 % einer Alkali-Erdalkali-Alumoborosilikat-Fritte. Der Wärmeausdehnungskoeffizient muß dabei auf die Ziegeltonmasse abgestimmt werden. Entsprechendes gilt für die Trocken- und Brenngeschwindung.

Die erfindungsgemäßen Ziegelmaterialien können im allgemeinen wie folgt hergestellt werden: 30

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Auf den geformten Ziegel wird unmittelbar nach dem Formgebungsprozeß, z.B. durch Spritzen eine sehr dünne Glasurschicht (glasartige Zwischenschicht) aufgebracht.

Anschließend wird nach demselben Auftragsverfahren eine Engobe aufgebracht, die aus den zur Herstellung des Ziegels verwendeten Tonen bestehen kann oder aus geeigneten Engobetonen, jeweils unter Zusatz eines gewissen Anteils an Bindefritte. Anschließend werden die Ziegel in der üblichen Weise gebrannt, wobei sie so dicht gesetzt werden, daß sie sich gegenseitig zumindest punktuell berühren.

Die Einbrenntemperaturen liegen - je nach Rohstoff zwischen 900 und 1100'C, vorzugsweise zwischen 950 und 1050^eC.

Während des Brandes wird der Ziegel verfestigt. Die Glasurschicht bildet mit der unmittelbar darunterliegenden aus dem Ziegelton bestehenden Schicht eine dünne, aber vollständig verglaste Zwischenschicht. Die darüber aufgebrachte Engobe erfüllt drei Aufgaben:

1. wird, da die Engobe nur geringe Anteile an Schmelzphase während des Brandes entwickelt, ein Zusammenkleben der Ziegel beim Brand verhindert,

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2. wird das äußere Aussehen des Ziegels gegenüber dem nicht beschichteten Ziegel nicht verändert, wie das bei Anwendung normaler Glasurverfahren der Fall wäre,

3. läßt sich die Engobe fast beliebig einfärben.

Durch die Verglasung des Ziegels unterhalb der Engobschicht wird die Wasseraufnahme praktisch auf Null gebracht. Das hat zwei wichtige Konsequenzen: 15

1. ist die Frostbeständigkeit hierdurch gewähr leistet,

2. können als Ziegelrohstoffe auch minderwertige Tone verwendet werden, sofern deren Sinterverhalten eine ausreichende Verfestigung, Maßhaltigkeit und Formbeständigkeit während des Brandes ergibt.

Die Minderwertigkeit solcher Tone kann z.B. in praktisch häufig vorkommenden Gehalten an natürlichen Kalkeinschlüssen bestehen, die bei der Aufbereitung der Ziegelmasse aus Kostengründen nicht ausreichend zerkleinert werden können. Diese Kalkeinschlüsse werden im Brand zu CaO umgewandelt und können beim Einsatz der Ziegel durch Hydratation und Fecarbonatisation zu Absprengungen an der Ziegeloberfläche führen.

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Die verwendete Glasur muß zwei Bedingungen erfüllen:

1. muß ihre Viskosität und ihre Benetzungsverhalten gegenüber der Ziegelmasse so eingestellt sein, daß eine vollständig geschlossene verglaste Schicht entstehen kann,

2. muß der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) um ca bis 7 . 10~⁷ 'C"¹ niedriger sein als der WAK der Ziegelmasse, um die Enstehung von Haarrissen sicher zu vermeiden.

Die Engobe muß in ihrem Trocken- und Brennschwindungsverhalten in engen Grenzen auf die Schwindung des Ziegels abgestimmt sein. Das Sinterverhalten muß über die Zusammensetzung der Engobe so gesteuert werden, daß eine ausreichende Härte erreicht wird, ohne das Verklebungen zwischen den Ziegeln unter dem praktisch auftretenden Andruck der Ziegel untereinander auftreten.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung soll nun anhand des folgenden Beispiels noch näher erläutert werden.

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■ 0.

Beispiel

Auf Dachziegel aus einer bestehenden Produktion wurde nach vorheriger Erwärmung auf 60^#C nacheinander eine glasartige Zwischenschicht und eine Engobeschicht auf die Oberseite aufgespritzt. Die Dachziegelmasse enthielt als Hauptmineralbestandteile Illit, Kaolinit und Quarz und als Nebenbestandteile in geringerem Umfang etwa Feldspat und Kalkspat.

Der Wärmeausdehnungskoeffizient der bei 980*C und 48

Stunden Brennzeit gebrannten Masse betrug 55 ' 10"'*C~ . Die Brennschwindung betrug 6 k.

Die glasartige Zwischenschicht bestand zu 90 % aus einer Fritte folgender Zusammensetzung sowie 10 \ geschlämmten Kaolin:

SiO₂	56
B₂°3	17
Al₂O₃	12
K₂O	4
CaO	11

Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Fritte betrug 49 ' 10"^{7 0}C"¹.

Die Engobe bestand zu 75 % aus dem Ton FTRA (Fuchs'sehe Tongrube) und 25 % einer Fritte folgender Zusammensetzung : 35

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SiO₂	56
B₂O₃	26
Al₂O₃	4
Na₂O	11
BaO	3

Der Ton FTRA hat unter den oben genannten Brennbedingungen einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 49 · 10~⁷ 'C"¹. Die Fritte hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 77 ' 10"⁷⁰C"¹. Das ergibt rechnerisch

für die Engobe einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 55/ der dem der Ziegelmasse genau entspricht. Die Brennschwindung der Engobe beträgt 6 *.

Das Litergewicht des Schlickers fUr die glasartige Zwischenschicht wurde mit 1550 g/l eingestellt. Die Mahlfeinheit entsprach 1 Gew. -St Rückstand auf dem 10 000er Maschensieb. Die Auftragsstärke betrug

3 g/100 cm*.

Das Litergewicht des Schlickers der Engobe betrug 1300 g/l. Die Mahlfeinheit entsprach 6 Gew.-* Rückstand auf dem 16 900er Maschensieb. Die Auftragsstärke war

4 g/100 cm². Der Auftrag der Engobe schloß sich unmittelbar an den Auftrag der glasartigen Zwischenschicht an (Naß-in-Na&-Auftrag>.

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/fO-

Die Zeigel wurden in einem Industrietunnelofen bei 980*C 48 Stunden Brennzeit gebrannt. Dabei wurden die Ziegel entsprechend der normalen Brennweise in Kassetten senkkrecht stehend gebrannt, wobei sich die Ziegel untereinander punktförmig und flächenförmig berühren. Nach dem Brand waren an den Berührungsstellen keine Verletzungen der Engobeschicht sichtbar.

Zur Beurteilung des Verdichtungseffektes wurde an unbeschichteten und in der beschriebenen Weise beschichteten Ziegeln die Wasseraufnahme bzw. Wasserdurchlässigkeit auf folgende Weise bestimmt:

Auf die Oberfläche wurde ein beidseitig offener Glaszylinder mit einem Durchmesser von 8 cm aufgesetzt und mit einem Silikonring abgedichtet. Die Zylinder wurden bis zu einer Höhe von 10 cm mit Wasser gefüllt. An den unbeschichteten Ziegeln wurde nach drei Stunden an der Unterseite ein Wasserfleck sichtbar. Im Falle der beschichteten Ziegel war ein Wasserverlust im Rahmen der Meßgenauigkeit nicht feststellbar. An den nichtbeschichteten Ziegeln wurden an den mit Wasser beaufschlagten Stellen nach drei Tagen erste Kalkabsprengungen beobachtet. An den beschichteten Ziegeln traten keine Kaikabsprengungen auf.

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Claims

Patentansprüche

1. Ziegelmaterial, insbesondere Dachziegel, im wesentlichen bestehend aus Üblichen gebrannten Ziegeltonen und einer wasserdichten Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem gebrannten Ziegelton eine glasartige Zwischenschicht und darauf wiederum eine Engobeschicht befindet.

2. Ziegelmaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) der glasartigen Zwischenschicht um 4-7 Einheiten (10 *C ~M niedriger als der WAK der Ziegelmasse ist.

3. Ziegelmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient und die Trocken- und Brennschwindung der Engobe mit den entsprechenden Werten der Ziegelmasse übereinstimmen .

4. Verfahren zur Herstellung von Ziegelmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man auf den Ziegelton eine glasartige Zwischenschicht und anschließend eine Engobeschicht aufbringt und nach Zwischentrocknung das Material bei Temperaturen zwischen 900 und 1100'C brennt.

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