DE2613400A1

DE2613400A1 - Verfahren zur herstellung grossformatiger, dichtgesinterter keramischer platten mit geringer wandstaerke

Info

Publication number: DE2613400A1
Application number: DE19762613400
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Buchtal GmbH
Priority date: 1976-03-29
Filing date: 1976-03-29
Publication date: 1977-10-13
Also published as: CA1107485A; US4102961A; DE2613400B2; FR2346122B1; FR2346122A1; DE2613400C3

Description

Dr. Gottfried Cremer , 5000 Köln-Junkersdorf, Steyrer Weg 6

Verfahren zur Herstellung großformatiger, dichtgesinterter keramischer Platten nut geringer Wandstärke.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung großformatiger, dichtgesinterter keramischer Platten mit geringer Wandstärke, bei dem die keramische Masse zunächst mittels einer Strangpresse zu Brammen ausgepreßt wird, anschließend die Brammen quer zur Auspreßrichtung zu Platten ausgewalzt und die Platten, nachrdem sie auf das gewünschte Format geschnitten sind, getrocknet und gebrannt werden.

Unter einer keramischen Platte soll im Zusammenhang mit der Erfindung insbesondere eine tonkeramische Platte verstanden werden.

Es ist bekannt, daß es äußerst schwierig ist, tonkeramische, gesinterte Platten in einer Größe von 0,5 χ 0,5 m bis 2 χ 2 m mit einer Wandstärke von 7 bis 12 mm ohne Verwerfungen herzustellen.

Die Schwierigkeiten bei der Herstellung von dünnwandigen, großformatigen Platten beruhen im wesentlichen auf dem sogenannten

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"Gedächtnis" bzw. "Erinnerimgsvermögen" dieser Massen. Diese Erscheinungen treten infolge der Beanspruchungen der Masse während der Formgebung und/oder Trocknung auf und kommen vorallem während des Brandes zur Auswirkung. So "erinnert" sich die keramische Masse an die zwangsweise Ausrichtung der plättchenförmigen Tonpartikel während der Formgebung und den damit aufgezwungenen Bewegungsablauf der einzelnen Teilchen und versucht diesen fortzuführen oder rückgängig zu machen. Dieser Vorgang führt insbesondere bei dichtgesinterten, großformatigen und dünnwandigen tonkeramischen Platten zu unerwünschten Verwerfungen oder der sogenannten "FlUgeligkeit".

Nach der DT-PS 1 143 429 wird dieses Problem bei einem Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von großflächigen Verkleidungsplatten aus keramischem Werkstoff, die mit zu ihrer Befestigung dienenden Untersehneidungen auf der der Schauseite abgewandten Seite versehen sind, unter Verwendung einer Strangpresse dadurch zu lösen versucht, daß mittels der Strangpresse ein Band von etwas geringerer Breite und größerer Dicke als dem Querschnitt der herzustellenden Platte gepreßt, dieses Band im Zuge seiner kontinuierlichen Vorwärtsbewegung durch einen Walzvorgang auf die vorgeschriebene Breite und Dicke gebracht, dann auf einer seiner großen Flächen im Zuge seines Passierens an spanabhebenden Schneidwerkzeugen mit den Untersehneidungen versehen und anschließend einem nochmaligen kalibrierenden Walzvorgang unterworfen wird, worauf es zu Platten geschnitten wird und diese nach abschließender Trocknung in hängender Lage gebrannt werden.

Da dieses Verfahren jedoch nicht zum vollen Erfolge führte, wurde der Versuch gemacht, es zu verbessern. In der DT-PS 1 708 877 ist ein Verfahren zur Herstellung von großflächigen dünnen Platten aus keramischem Material durch Auspressen eines Stranges aus plastischer keramischer Masse aus dem Mundstück einer Strangpresse und Auswalzen auf die gewünschte Endstärke bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Strang nach dem Verlassen des Mundstückes in Platten oder Formlinge von einer der Breite des Endproduktes entsprechenden Länge -zertrennt wird und diese Platten oder Formlinge quer zur Austrittsrichtung des Stranges auf die

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Endstärke ausgewalzt werden«, Mit diesen Verfahren ist es geglückt, die beim Auspressen des Stranges aus dem Pressenmundstück erfolgte Orientierung von Tonteilchen teilweise wieder dadurch aufzuheben, daß die aus dein Strang nach dessen Austritt aus dem Mundstück hergestellten Platten oder Formlinge quer zur Austrittsrichtung des Stranges auf die Endstärke ausgewalzt werden.

Auch hier erfolf '· das Brennen hängend, wie es sich insbesondere aus der DT-P3 1 571 475 entnehmen läßt, wcjbei einem Verfahren zur Vermeidung von auf die Formgebung und/oder Trocknung zurückgehenden Verwerfungen beim Brennen dünner keramischer Platten, die nach ihrer Formgebung getrocknet und dann gebrannt werden, jeweils zwei Platten bezüglich des Form- und/oder Trockenvorganges gleicher Oberfläche aneinander anliegend hängend gebrannt werden, wobei gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Platten zum Brennen am oberen und unteren Ende gegeneinander versperrt werden.

Trotzdem man mit den oben erwähnten bekannten Verfahren bereits nahe an das Ziel herankommt, großflächige keramische Platten verhältnismäßig frei von Verwerfungen herzustellen, zeigt es sich doch, daß ein hoher Prozentsatz der Platten trotz aller vorgesehenen Vorsichtsmaßnahmen immer noch geringfügige Verformungen aufweist, die die Platten für eine Verlegung als Wandoder Bodenbelag ungeeignet machen, so daß sie vom Verbraucher aufgrund ihrer Flügeligkeit sowie ihrer zu großen Maßtoleranz hinsichtlich der Ebenheit zurückgewiesen werden. Es hat sich herausgestellt, daß hier-durch die Rentabilität der Produktion in Frage gestellt vjlrd. Die vorher beschriebenen Lösungen der grundsätzlichen Aufgabe, zu verwerfungsfreien großformatigen tonkeramischen Platten zu kommen, sind weder für sich allein gänzlich befriedigend, noch lassen sich selbst bei ihrer Kombination untereinander diese noch in einem vergleichsweise hohen Prozentsatz auftretenden, nicht brauchbaren Platten vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren in Vorschlag zu bringen, mit dem es möglich ist, die grundsätzliche Aufgabe, großformatige tonkeramische Platten geringer Wandstärke ohne jegliche Verwerfung des Endproduktes zu lösen.

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Die Erfindung geht somit aus von einem Verfahren zur Herstellung großformatiger, dichtgesinterter keramischer Platten mit geringer Wandstärke, bei dem die keramische Masse zunächst mittels einer Strangpresse zu Brammen ausgepreßt wird, anschließend die Brammen quer zur Auspreßrichbung zu Platten ausgewalzt und die Platten, nachdem sie auf das gewünschte Format geschnitten sind, getrocknet und gebrannt v/erden, und löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe dadurch, daß an den quer zur Auspreßrichtung durchgeführten Ausv/alzvorgang ein weiteres Auswalzen in Auspreßrichtung der Brammen angeschlossen und das Zurechtschneiden der Platten auf das gewünschte Format senkrecht zur Plattenebene und drückend durchgeführt wird.

Vorzugsweise wird in weiterer Ausbildung der Erfindung das Auswalzen in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen mehrfach, vorzugsweise zwei- bis fünffach, durchgeführt.

Durch diesen mehrfachen Viechsei der Auswalzrichtung, den man auch als mehrvektorielles Walzen chrakterisieren kann, bei dem sich also die Walzrichtung in Bezug auf die Bramme zwar jeweils ändert, aber immer parallel zu den beiden Hauptflachen der Bramme verläuft, werden vornehmlich Preßtexturen, die sich während des Preßvorganges nicht vermeiden lassen, so weitgehend aufgehoben, daß es aus diesem Grunde nicht mehr zu einer Flügeligkeit der fertiggebrannten Platten kommen kann.

Außerdem findet beim mehrvektoriellen Walzen eine Verfilzung der Tonpartikel im Formling statt, wodurch die Verdichtung vergleichmäßigt wird. Es hat sich gezeigt, daß diese Maßnahme zu einheitlichem Schwindungs- und problemlosem Trocknungsverhalten sowie zu einer erhöhten Endfestigkeit der Platten führt.

Eine weitere Folge der vergleichmäßigten Verdichtung infolge des mehrvektoriellen Walzens ist, daß die bekannte partielle Quellung des tonkeramischen Formlinge, die als partieller elastischer Rückfederungseffekt der Masse zu betrachten ist, ausgeglichen wird. Die Oberfläche eines durch mehrvektorielles Walzen ausgewalzten Plattenformlings wird durch die Verfilzung

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der Tonpartikel in höherem Maße geglättet, was wiederum während des späteren Brennprozesses zu einer vergleichsweise starken Versinterung der Oberfläche mit entsprechenden mechanischen Eigenschaften führt.

Das raehrvektorielle Walzen ist aufgrund der genannten Folgeerscheinungen für den weiteren technologischen Fertigungsablauf sowie für die Qualität des Endproduktes von erkennbar wesentlicher Bedeutung.

Von wesentlicher Bedeutung ist aber auch, daß das Zurechtschneiden der Platten auf das gewünschte Format senkrecht zur Plattenebene und drückend durchgeführt wird. Dieser Art des Schneidens hat man bisher praktisch keine Aufmerksamkeit zuteil werden lassen. Es zeigt sich aber, daß jeder Schnittvorgang, der auch nur die geringste Komponente in Richtung der Plattenebene aufweist, zu einer Verzerrung des Gefüges der keramischen Masse an der Schnittfläche in einer Richtung führt, die später zwangsläufig zu einem Flügeligwerden der gebrannten Platte führen muß. Nur dadurch, daß erfindungsgemäß senkrecht zur Auflageebene der Platte das Abtrennen überschüssigen Materials erfolgt, ist gewährleistet, daß alle allenfalls bei diesem Schneidvorgang auftretenden Oriatierungen sich senkrecht zur Plattenebene auswirken und damit keine Komponente vorhanden ist, die zu einem irgendwie gearteten flügeligen Aufwerfen der Platte führen kann.

Vorzugsweise erfolgt das Zurechtschneiden der Platten mittels elektrisch lösender Schneidmesser. Das elektrische Lösen bei der Formgebung keramischer Formlinge ist an sich bereits bekannt. Die Anwendung dieses Prinzips durch Einsatz elektrisch lösender Schneidmesser im Zusammenhang mit dem drückenden Schneiden senkrecht zu Platterebene führt zu einer weiteren Verhinderung von Orientierungen der Teilchen der keramischen Masse in unerwünschten Richtungen und vermeidet damit mit noch größerer Sicherheit ein Flügeligwerden des Endproduktes.

Der Erfolg des-erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich noch weiter

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steigern, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung das Auspressen der keramischen Masse zu Brammen mit Hilfe einer Kolbenpresse durchgeführt wird.

Im Vergleich zu den im allgemeinen üblichen Schneckenpressen verursacht eine Kolbenstrangpresse keinerlei Drall und bewirkt somit auchteine schraubenförmigen Texturen im ausgepreßten Massestrang. Gerade solche Schraubenförmige Texturen sind es aber, die bei Vorhandensein auch im geringsten Ausmaß erfahrungsgemäß aufgrund des "Erinnerungsvermögens" der Masse zu den späteren Verformungen der Platten Veranlassung geben.

Das anschließende Trocknen sowie das Glasieren der Formlinge geschieht jeweils nach einem der allgemein üblichen und dem Fachmann bekannten Verfahren. Die Trocknung der großformatigen, dünnwandigen Formlinge, die normalerweise ebenso wie das Brennen Verformungsprobleme mit sich bringt, bietet beim erfindungsgemäßen Verfahren vornehmlich infolge des mehrvektoriellen Walzens keine Schwierigkeiten.

Auch beim erfindungsgemäßen Verfahren empfiehlt es sich, die Platten hängend zu brennen. Die Vorteile eines solchen hängenden Brandes lassen sich aus den zum Stande der Technik genannten Patentschriften entnehmen und es ist deshalb nur sinnvoll, sich diese Vorteile auch im vorliegenden Fall nutzbar zu machen, um so die durch das erfindt gsgemäße Walz- und Schneidverfahren erzielte Vermeidung von Texturen im Plattenkörper nicht wieder durch ein ungeschicktes Brennverfahren zunichte zu machen.

Eine andere Möglichkeit, die nach dem Erfindurigsprinzip hergestellten und zurecht geschnittenen Platten zu brennen, besteht darin, sie auf einer glatten Oberfläche eines Brennwagens aufzulegen und so liegend den Brennvorgang zu unterwerfen. Dies kann insbesondere von Bedeutung sein, wenn die Platten eine Glasur erhalten sollen, die während des Brennvorganges nicht abfließen soll, damit keine unerwünschte Musterung der Plattenoberfläche entsteht.

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Bei einem derartigen liegenden Brennen der Platten ergibt sich jedoch das Problem, daß auf der Ober- und Unterseite der auf der Wagenplattform aufliegenden Platte vollständig gleiche Temperaturverhältnisse gewährleistet sein müssen, um sekundäre Verwerfungen bei der Sinterung zu vermeiden, die auf Temperaturspannungen beruhen.

Diese Forderung läßt sich in Weiterbildung der Erfindung über die Ausbildung eines Wärmestaues an der Auflagefläche erfüllen. Die Unterlage wird dabei zweckmäßig derart ausgebildet, daß sie bei einer Stärke von beispielsweise 15 cm für eine Platte der Größe 1 χ 1 m beim Glattbrand der Glasur einen Wärmewiderstand von wenigstens gleich oder größer 0,4 ^ aufweist. Dabei ist K s= ⁰K und Vi" = Watt. Sinn dieser Maßnahme ist es nicht, den unteren Teil des Ofens gegen Wärmeverluste zu isolieren bzw. einen zu hohen Temperaturanstieg im unteren Teil des Ofens zu verhindern, sondern insbesondere durch Ausbildung des Wärmestaus unmittelbar unter dem plattenförmigen Brenngut sekundäre Verwerfungen zu verhindern. Hierfür eignen sich wärmestauende feuerfeste Baustoffe.

- Patentansprüche: -

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung großformatiger, dichtgesinterter keramischer Platten mit geringer Wandstärke, bei dem die keramische Masse zunächst mitteis einer Strangpresse zu Brammen auj^epreßt wird, anschließend die Brammen quer zur Auspreßrichtung zu Vorformlingen ausgewalzt und die Platten, nachdem sie auf das gewünschte Format geschnitten sind, getrocknet und gebrannt werden, dadurch gekennzeichnet , daß an den quer zur Auspreßrichtung durchgeführten Auswalzvorgang ein weiteres Auswalzen in Auspreßrichtung der Brammen angeschlossen und das Zurechtschneiden der Platten auf das gewünschte Format senkrecht zur Plattenebene und drückend durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Auswalzen in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen mehrfach, vorzugsweise zwei-bis fünffach, durchgeführt wird.

3* Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Zurechtschneiden der Platten mittels elektrisch lösender Schneidmesser durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Auspressen der keramischen Masse zu Brammen mit Hilfe einer Kolbenstrangpresse durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Platten hängend gebrannt werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet , daß die Platten auf einer stark wärmestauenden Unterlage liegend gebrannt werden.

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ORIGINAL INSPECTED