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Verfahren zur Herstellung von Platten und andern flächenförmigen Gebilden.
Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Herstellung von Platten und andern flächenförmigen Gebilden, die auf der Grenze zwischen Glas und Keramik stehen und eine im allgemeinen glatte und dichte Oberseite sowie eine poröse Rückseite aufweisen und in der Hauptsache aus Gläser, Glasuren oder Email bildenden Schmelzkörpern üblicher Zusammensetzung bestehen.
Erfindungsgemäss werden diese Flächengebilde auf keramischem Wege in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt, indem auf eine bei der Schmelz-und Brenntemperatur beständige Unterlage, deren Oberfläche die gewünschte endgültige Form der herzustellenden Gebilde aufweist, unter Zwischenlegung einer an sich bekannten, im wesentlichen aus anorganischen, nach dem Brande feuerfest und locker bleibenden Stoffen, wie beispielsweise Kaolin, Tonerde, Sillimanit, Magnesiumoxyd, Dolomit od. dgl., oder geeigneten Mischungen von Stoffen dieser Art gebildeten Trennschicht die den Schmelzkörper bzw. die glatte Oberseite bildende Stoffzusammensetzung aufgebracht und niedergeschmolzen wird ;
dieser die glatte Oberseite bildende Sshmelzkörper wird dabei nach Art der üblichen Gläser, Glasuren, Email od. dgl. zusammengesetzt und enthält im wesentlichen Silikate, Phosphate, Berate, Tonerde sowie die Oxyde der Alkali-, Erdalkali-und Erdmetalle. N : 1Ch dem Brande wird das verfestigte Flächengebilde von der Unterlage mit der fest an der Rückseite der Schmelzschicht haftenden Trennschicht oder einem Teil dieser Trennschicht abgelöst. Zweckmässig wird dabei in an sich bekannter Weise die Zusammensetzung des Schmelzkörpers und der bei der Brenntemperatur beständigen, formgebenden Unterlage derart gewählt, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser beiden Teile sich voneinander unterscheiden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird auf den zur Formgebung dienenden Unterlagskörper eine Eigobsschicht gebracht, die gegebenenfalls selbst die Trennschicht bildet oder ihrerseits erst unter Zwischenlegung einer Trennschicht auf den Unterlagskörper aufgebracht wird, wobei diese Engobeschicht oder ein Teil dieser Schicht nach dem Brande an dem erstarrten Schmelzkörper haften bleibt und mit diesem zusammen von dem Unterlagskorper durch die Wahl verschiedener Ausdehnungskoeffizienten und weitgehende Verhinderung einer Verbindung zwischen der Trennmasse (d. h. der Engobeschicht oder Engobeschicht plus Trennschicht) und der Unterlage abspringt.
Die Erfindung erstreckt sich ferner auf flächenförmige Gebilde, wie Platten, Kacheln, Fliesen od. dgl. von ebener oder gekrümmter Gestalt, welche die Bestandteile üblicher glasierter keramischer Waren aufweisen, aus mehreren Schichten bestehen und eine glasierte und dichte Oberseite sowie eine rauhe und poröse Rückseite besitzen. Diese flächenförmigen Gebilde sind erfindungsgemäss derart ausgebildet, dass die Dicke der Oberschicht bzw. der Oberschichten die Dicke der keramischen Rückenschicht überwiegt, und dass die gesamte Dicke der Gebilde von der Grössenordnung weniger Millimeter oder eines Bruchteils eines Millimeters ist.
Die Flächengebilde gemäss vorliegender Erfindung weisen gegenüber den bekannten keramischen Erzeugnissen, wie Steingutwandplatten od. dgl., den Vorteil auf, dass sie infolge ihrer geringen Dicke wesentlich leichter sind. Ferner ist bei den erfindungsgemässen Flächengebilden die Entstehung von Haarrissen in der glatten Oberseite praktisch ausgeschlossen ; denn die bei gewöhnlichen keramischen Erzeugnissen zwischen der eigentlichen keramischen Masse und der Glasur auftretenden Spannungen, die sich mit der Zeit in Form vieler, die Schönheit und Qualität der Erzeugnisse beeinträchtigender Risse auflösen, fallen bei den erfindungsgemässen Erzeugnissen praktisch fort, da die keramische Rückenschicht ausserordentlich dünn und porös ist und beim Erkalten den Bewegungen der Oberschichten nachgibt.
Ausserdem lassen sich nach dem erfindungsgemässen Verfahren in sehr einfacher Weise auch gebogene oder andere Spezialformteile sowie Platten von grosser Flächenausdehnung in sehr einfacher Weise herstellen, während nach den bisher bekannten Methoden die Herstellung derartiger Teile mit grossen Schwierigkeiten und erheblichen Kosten verbunden ist. Gegenüber den bekannten Glasplatten bieten die erfindungsgemässen Erzeugnisse den Vorteil, dass sie wesentlich billiger sind, und dass sie sich bei Verwendung zur Obärflächenverkleidung mit Hilfe ihrer rauhen Rückseite leicht durch Mörtel oder Zemente befestigen lassen, die an Glasoberflächen im allgemeinen nur schlecht haften.
Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren weist gegenüber den bisher bekannten keramischen und glastechnischen Herstellungsprozessen von Wandplatten od. dgl den Vorteil auf, dass es wesentlich weniger Zeit beansprucht und dass die erforderlichen Anlagen viel kleineren Umfanges sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich praktisch in verschiedener Weise ausführen. Der allgemeinste Fall ist derjenige, dass man zunächst aus einer keramischen Masse einen Unterlagskörper formt, dessen für die Aufnahme der Glasschicht bestimmte Oberfläche die als Modell für den her.
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zustellenden fläehenförmigen Glaskörper bestimmte Gestaltung erhält. Die Unterlage konnte aber natürlich auch aus andern als keramischen Stoffen hergestellt werden. Der so geformte Unterlags- körper wird dann in üblicher Weise bei einer seiner Zusammensetzung entsprechenden (meist zwischen 600-15000 liegenden) Temperatur gebrannt.
Dabei soll zweckmässig diese Brenntemperatur über der zum Schmelzen der später aufgetragenen Glasurschieht benötigten Höchsttemperatur liegen.
Der als Träger der ebenen oder gebogenen Sshmelzschicht dienende Unterlagskörper wird gegebenenfalls vor oder nach dem Brande mechanisch nachgearbeitet, um als Modell die für die her- zustellende Platte od. dgl. gewünschte, genaue Form zu erhalten.
Dann wird auf diese als Unterlage dienende Fläche des Trägers eine Schicht aus Stoffen auf- gebracht, die bei dem nachfolgenden Glattbrand feuerfest und locker bleiben. Zur Herstellung dieser sogenannten ,,Trennschicht" kommen die verschiedenartigsten anorganischen Stoffe, wie gemahlener
Quarz, K'1lziumoxyd, Magnesiumoxyd, Tonerdehydrat, Tonerdeanhydrid, Sillimanit, Zirkonsand u. a. in Betracht. Diese als Trennmasse wirkende Stoffzusammensetzung wird auf die Unterlage in Pulverform oder in einer geeigneten Flüssigkeit suspendiert als dicker Brei aufgetragen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist es wesentlich, dass die Bestandteile dieser Trennschicht bei dem"Schmelz"Brande mit den Stoffen des Unterlagskörpers keine oder praktisch keine Verbindung eingehen und mit seiner Oberfläche weder zusammenschmelzen noch zusammensintern.
Auf diese als Trennschicht dienende Zwischenlage wird dann nach an sich bekannten Methoden die zur Bildung des eigentlichen Schmelzkörpers gewählte Stoffzusammensetzuug im allgemeinen gleichmässig aufgetragen. Hierauf wird das ganze in üblicher Weise gebrannt. Die Höchsttemperaturen dieses Brandes hängen von der gewählten Zusammensetzung der Gläser, Glasuren, Emaillen usw. ab.
Da man es in der Hand hat, die Zusammensetzung des Unterlagskörpers und der Trennsehieht nach Wunsch zu wählen, so lassen sich gemäss vorliegender Erfindung alle bekannten Gläser, Glasuren, Emails usw. nach keramischen Verfahren in flächenförmiger Gestalt oder als fläehenformige Waren erschmelzen.
Während oder nach dem Brande löst sieh die Sshmelzsehicht (Glas, Glasur, Email usw.) ohne
Schwierigkeit im ganzen und rissfrei von dem Unterlagskörper ab. Man erhält nach dieser Methode flächenförmige Körper, die im wesentlichen nur aus Schmelzmasse bestehen und eine vollkommen glatte oder eventuell gewünschte matte Oberfläche aufweisen, währendihre Unterseite infolge Anhaftens eines regelbaren mehr oder weniger grossen Anteils der Trenn-oder Mittelschicht gleichmässig rauh ist, so dass sie sich leicht mit einem andern Körper durch Verkitten od. dgl. fest verbinden lassen.
Der der Formgebung dienende Träger kann nach dem Ablösen der Schmelzschicht sofort wieder zur Herstellung eines neuen flächenförmigen Glaskörpers gleicher Abmessungen benutzt werden. Dies lässt sich sehr oft wiederholen ; beispielsweise halten keramische Unterlagskörper etwa 200 Glattbrände aus. Man kommt also mit einer verhältnismässig kleinen Anzahl solcher zur Formung dienender Unterlagen aus, was den H'rsteIIungsprozess im Vergleich zur bisherigen keramischen Fabrikation ausserordentlich verbilligt.
Bei der erfindungsgemässen Herstellungsweise sind Formgebung und Abmessungen flächen- förmiger Glaskörper nur durch Grösse und Form der Unterlagskörper, also relativ wenig beschränkt.
Da die Gestaltung dieser letzteren genau, gegebenenfalls durch Nacharbeiten, bestimmt werden kann, so wird auch eine praktisch vollkommene Formgenauigkeit der erfindungsgemässen Glaskörper immer gewährleistet. Trotzdem kann man dabei die gewünschten Schmelzformlinge od. dgl. beliebig dünn ausführen, was bei den bekannten keramisehen Fabrikaten zwar häufig erwünscht, aber nicht immer möglich ist.
Ein besonders wichtiges Merkmalist darin zu sehen, dass die gemäss der Gestaltung der Unterlage geformte Glasursehieht sieh erfindungsgemäss rissefrei, u. zw. entweder einteilig oder, bei Unterteilung der Unterlagsfläche in mehrere Fächer, in mehreren Teilen von im voraus bestimmten Abmessungen von dem Unterlagskörper ablöst.
Die Trennung zwischen Glasschicht und Unterlagskörper nach dem Glattbrand kann noch dadurch begünstigt (und gegebenenfalls sogar ohne Zwischenlage einer Trennschicht unter Beibehaltung der geschilderten Vorteile) ausgeführt werden, dass man die Zusammen- setzung der Schmelzmasse und des Unterlagskörpers nach an sich bekannten Methoden derart wählt, dass diese beiden Stoffzusammensetzungen verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Durch entsprechende Wahl der Zusammensetzung der Zwischenschicht oder Trennsehieht in bezug auf die Stoffzusammensetzung der Gläser kann man es einrichten, dass sich die Glasschicht beim Ablösen von dem Unterlagskörper auch von der Trennschicht zum grössten Teil löst, oder dass anderseits die Trennschicht an der Glasschicht haften bleibt, so dass die eigentliche Trennung in der Berührungsebene zwischen der Unterseite der Trennschicht und der Oberfläche des Unterlagskörpers erfolgt.
Will man es erreichen, dass die Zwischenschicht an der Glasmasse haftet und die Trennung zwischen dieser Zwischenschicht und dem Unterlagskörper erfolgt, so kann man diese Zwischen-oder Trennschicht gegebenenfalls dicker, als eine sogenannte Engobeschieht, ausbilden, die nach dem Brande fest mit der Glasur verbunden ist und mit dieser einen im Vergleich zu den Gesamtfläehenabmessungen sehr dünnen keramischen Körper, beispielsweise eine Platte, bildet. In diesem Falle ist es zweckmässig,
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zwischen der eigentlichen Engobeschicht und dem Unterlagskörper noch eine besondere Trennschicht oben beschriebener Art vorzusehen, um das Ablösen zu erleichtern.
Es sei noch hervorgehoben, dass der Unterlagskörper nicht unbedingt aus einem keramischen oder sonstigen b3Îm Glasur-oder Glattbrand feuer- und formbeständigen metalloiden Material zu bestehen braucht, sondern beispielsweise auch aus einem Metall hergestellt werden kann, das bei der Höchsttemperatur des Glattbrandes beständig ist.
Natürlich muss die auf die Unterlage aufgebrachte Schmelzmasse derart gewählt werden, dass sie während des Brandprozesses nicht von der zur Formung dienenden Oberfläche des Unterlagskörpers abfliesst, sondern strengflüssig (dickflüssig) an ihr haftet. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn diese Oberfläche bzw. die herzustellenden Gegenstände eine gekrümmte oder gebogene Form aufweisen.
Da die erfindungsgemässen flächenförmigen Körper, welche im wesentlichen aus der Schmelzmasse und den anhaftenden Teilen der Trennschicht oder der anhaftenden Engobeschicht bestehen, im allgemeinen sehr dünn sind, kann es für die Vereinfachung und Sicherheit des Transports oder des Gebrauchs dieser Platten zweckmässig sein, sie durch Aufbringen einer Schicht aus Kitt, Zement, Mörtel od. dgl. auf üblichem Wege, wie durch Bsspritzen oder durch Begiessen, zu verstärken.
Nachstehend sollen einige Einzelbeispiele von bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in Betracht kommenden Stoff Zusammensetzungen und Arbeitstemperaturen angegeben werden, woraus die auss3rordentliche Vielseitigkeit dieses Verfahrens deutlich wird.
I. Zusammensetzungen und Brenntemperaturen von Unterlagsplatten
EMI3.1
<tb>
<tb> l.-trockengemahlenerundgesichteter <SEP> Tonaus <SEP> Sassuolo <SEP> (Italien) <SEP> ; <SEP> Brenntemperatur
<tb> zirka <SEP> 9500 <SEP> C.
<tb>
2. <SEP> - <SEP> geschlämmter <SEP> Ton <SEP> von <SEP> Velten <SEP> b2i <SEP> Berlin <SEP> ; <SEP> Brenntemperatur <SEP> zirka <SEP> 9500 <SEP> C.
<tb>
3.-Wildsteiner <SEP> Ton <SEP> mit <SEP> 38-40% <SEP> AIOg...................................... <SEP> 30 <SEP> %
<tb> gebrannter <SEP> Sillimanit, <SEP> gemahlen <SEP> 70 <SEP> %
<tb> Brenntemperatur <SEP> 1280-1300 <SEP> C.
<tb>
4.-Wildsteiner <SEP> Ton <SEP> mit <SEP> 36-40% <SEP> Al2O3 <SEP> ........................................... <SEP> 20 <SEP> %
<tb> Aluminiumoxyd <SEP> (Anhydrid) <SEP> ........................................ <SEP> 80 <SEP> %
<tb> Brenntemperatur <SEP> 1350-1500 <SEP> C.
<tb>
5.-Fireclay <SEP> von <SEP> Stourbridge <SEP> (England) <SEP> ................................ <SEP> 70 <SEP> %
<tb> Fireclay <SEP> von <SEP> Stourbridge <SEP> (gebrannt) <SEP> ........................................ <SEP> 30 <SEP> %
<tb> Brenntemperatur <SEP> 1280-1300 <SEP> C.
<tb>
6. <SEP> - <SEP> Scotch <SEP> Fireclay <SEP> ...................................................... <SEP> 40 <SEP> %
<tb> Sootch <SEP> Fireclay <SEP> Grog <SEP> 60 <SEP> lli"
<tb> Brenntemperatur <SEP> 1300-1350 <SEP> C.
<tb>
7. <SEP> - <SEP> Tonsubstanz <SEP> .......................................................... <SEP> 42 <SEP> %
<tb> Quarz <SEP> 50 <SEP> %
<tb> Feldspat <SEP> 8 <SEP> %
<tb>
Brenntemperatur 1200-1250 C.
II. Zusammensetzungen von Engobe-und Trennschichten.
EMI3.2
<tb>
<tb>
1 <SEP> - <SEP> Zettlitzer <SEP> Kaolin <SEP> .................................................... <SEP> 15 <SEP> %
<tb> Aluminiumoxyd <SEP> ....................................................... <SEP> 85 <SEP> %
<tb> 2. <SEP> - <SEP> Kamig-Kaolin <SEP> ,,OOOO" <SEP> ................................................. <SEP> 33#3%
<tb> Aluminiumhydrat <SEP> ..................................................... <SEP> 66#7%
<tb> 3. <SEP> - <SEP> Floridakaolin <SEP> ......................................................... <SEP> 18 <SEP> %
<tb> indischer <SEP> Sillimanit <SEP> ................................................. <SEP> 22 <SEP> %
<tb> Tonerdeanhydrid <SEP> 60
<tb> 4. <SEP> English <SEP> China <SEP> Clay <SEP> (St. <SEP> Austell) <SEP> .................................
<SEP> 30 <SEP> %
<tb> Magnesiumoxyd <SEP> (geschmolzen, <SEP> fein <SEP> gemahlen) <SEP> ............................ <SEP> 70 <SEP> %
<tb> 5. <SEP> - <SEP> English <SEP> Ball <SEP> Clay <SEP> (Dorset) <SEP> ....................................... <SEP> 20 <SEP> %
<tb> Dolomit <SEP> 80 <SEP> %
<tb> 6.-Bentonit <SEP> 1-50/,
<tb> Aluminiumoxyd <SEP> 98-57"
<tb>
III. Zusammensetzungen und Brenntemperaturen für Gläser, Glasuren, Emails u. dgl.
1.-für 900-920'C :
EMI3.3
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EMI4.1
EMI4.2
EMI4.3
ergänzt werden, um gewünschte Farbtöne zu erhalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Platten und andern flächenförmigen Gebilden, die auf der
Grenze zwischen Glas und Keramik stehen, eine im allgemeinen glatte und dichte Oberseite sowie eine poröse Rückseite aufweisen und in der Hauptsache aus Gläser, Glasuren oder Email bildenden Schmelzkörpern üblicher Zusammensetzung bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Flächengebilde auf keramischem Wege in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden, indem auf eine bei der Schmelz-und Brenntemperatur beständige Unterlage, deren Oberfläche die gewünschte endgültige Form der herzustellenden Gebilde aufweist, unter Zwischenlegung einer an sich bekannten, im wesentlichen aus anorganischen, nach dem Brande feuerfest und locker bleibenden Stoffen, wie beispielsweise Kaolin, Tonerde, Sillimanit, Magnesiumoxyd, Dolomit od. dgl.
oder geeigneten Mischungen von Stoffen dieser Art, gebildeten Trennschicht die den Sehmelzkörper bzw. die glatte Oberseite bildende Stoffzusammensetzung aufgebracht und niedergeschmolzen wird, und dass nach dem Brande das verfestigte Flächengebilde von der Unterlage mit der fest an der Rückseite der Schmelzschicht haftenden Trennschicht oder einem Teil dieser Trennschicht abgelöst wird.