CLAY-TILE MATERIAL

Abstract: 1. Tile material, in particular roof tiles, essentially consisting of conventional fired tile clays and a watertight coating, characterised in that a glass-like intermediate layer is arranged on the fired tile clay, on which intermediate layer an engobe layer is in turn arranged.

Description: 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 C02 zu Absprengungen an der Ziegeloberfläche führen. 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. Ausserdem ist eine Erhohung 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 ueblichen 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. Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemässe Ton Ziegelmaterial können folgende Stoffe eingesetzt werden: a) Ziegelton mit Hauptmineralanteilen Quarz, Illit und Kaolinit und Nebengemengteilen, z.B. Feldspat und Kalkspat. Eine typtische Zusammensetzung wäre ca 40 % Illit, 40 % Kaolinit, 20 4 Quarz. Die maximale Teilchengrösse sollte möglichst unter 2 mm sein. b) Glasartige Zwischenschicht Bestehend z.B. aus 85 bis 95 % einer Alkali-Erd alkali-Alumoborosilikat Fritte und 5 bis 15 % Ton (Wärmeausdehnungskoeffizient 35 bis 75 . 10-7*C-1). c) Engoben Bestehend aus 65 bis 85 % eines geeigneten Tones und 35 bis 15 % einer Alkali-Erdalkali-Alumoboro silikat-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: Auf den geformten Ziegel wird unmittelbar nach dem Formgebungsprozess, z.B. durch Spritzen eine sehr dünne Gla- surschicht (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-C. 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 Schmelz phase während des Brandes entwickelt, ein Zusammen kleben der Ziegel beim Brand verhindert, 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: 1. ist die Frostbeständigkeit hierdurch gewährleistet, 2. können als Ziegelrohstoffe auch minderwertige Tone verwendet werden, sofern deren Sinterverhalten eine ausreichende Verfestigung, Masshaltigkeit und Form beständigkeit 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 Recarbonatisation zu Absprengungen an der Ziegeloberfläche führen. 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 4 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. Beispiel Auf Dachziegel aus einer bestehenden Produktion wurde nach vorheriger Erwärmung auf 600C 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 1070C1. Die Brennschwindung betrug 6 . Die glasartige Zwischenschicht bestand zu 90 % aus einer Fritte folgender Zusammensetzung sowie 10 % geschlämmten Kaolin: SiO2 56 B203 17 Al203 12 K20 4 CaO 11 Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Fritte betrug 49 ' 10-7 oc-1 Die Engobe bestand zu 75 % aus dem Ton FTRA (Fuchs'sche Tongrube) und 25 % einer Fritte folgender Zusammensetzung: SiO2 56 B203 26 A1203 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 Warmeausdehnungskoeffizienten von 77 10 10-7 C-1. Das ergibt rechnerisch für die Engobe einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 55, der dem der Ziegelmasse genau entspricht. Die Brennschwindung der Engobe beträgt 6 2. Das Litergewicht des Schlickers für die glasartige Zwischenschicht wurde mit 1550 gil eingestellt. Die Mahifeinheit entsprach 1 Gew.-X Rückstand auf dem 10 000er Maschensieb. Die Auftragsstärke betrug 3 g/100 cm2. Das Litergewicht des Schlickers der Engobe betrug 1300 gil. 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 (Na6-in-Nass-Auftrag). Die Zeigel wurden in einem Industrietunnelofen bei 980in 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 Kalkabsprengungen auf.

Claims: Patentansprüche 1. Ziegelmaterial, insbesondere Dachziegel, im wesent lichen bestehend aus üblichen gebrannten Ziegel tonen und einer wasserdichten Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf dem gebrannten Ziegel ton 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 7 C 1) niedriger als der WAK der Ziegelmasse ist. 3. Ziegelmaterial gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient und die Trocken- und Brennschwindung der Engobe mit den entsprechenden Werten der Ziegelmasse übe rein- stimmen. 4. Verfahren zur Herstellung von Ziegelmaterial gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, 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.

Inventors: SALGE, HENNING, DR., SCHLEGEL, CHRISTIAN
Applicants: BAYER AG
Application year: 1986
Main classification: E04D1
IPC codes: E04D1