Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von grossflächigen Verkleidungsplatten aus keramischem Werkstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur konti nuierlichen Herstellung von grossflächigen Verklei dungsplatten aus keramischem Werkstoff.
Die Herstellungsmöglichkeiten von dünnen Plat ten, z. B. solchen für die Aussenverkleidung von Gebäuden, von Behältern für die Durchführung che mischer Reaktionen, von sanitären Anlagen usw., sind bisher hinsichtlich der möglichen Grösse solcher Platten durch die Art der hierfür zur Verfügung stehenden Verfahren beschränkt.
Das vorzugsweise für diesen Zweck angewendete Trockenpressverfahren, bei welchem eine krümelige keramische Masse mit einem Wassergehalt von etwa 43Ö in einer Form gepresst und der Formling nach ausreichender Trocknung gebrannt wird, ar beitet, da es die Anwendung von verhältnismässig hohen Pressdrücken bedingt, mit hohem Kraftbedarf und ermöglicht es trotzdem nicht, Platten von der für Verkleidungsplatten erwünschten geringen Dicke von nur 4 bis 6 mm in grösseren Abmessungen als allenfalls 25 X 25 cm herzustellen. Ferner ist es im Trockenpressverfahren praktisch nicht möglich, an der Unterseite der Platten die z.
B. schwalben- schwanzförmigen Unterschneidungen zu bilden, die erforderlich sind, um eine sichere Verbindung der Platten mit der zu verkleidenden Wand mittels eines diese Unterschneidungen ausfüllenden Mörtels zu be wirken.
Ein weiterer Nachteil der trockengepressten Plat ten ist ihre mit zunehmender Grösse ein untragbares Mass erreichende Neigung zum Verziehen beim Bren nen und der dadurch bedingte sehr grosse Prozentsatz an Ausschuss.
Die Anwendung des Strangpressverfahrens er möglicht die Herstellung von Platten von nur wenig grösseren Abmessungen als das Trockenpressverfah- ren, wobei jedoch - durch die Eigenart des Strang pressverfahrens bedingt - eine unerwünscht grosse Dicke der Platten in Kauf genommen werden muss.
Dieser Nachteil ist auch bei den bekannten Ver fahren zur Herstellung sogenannter Spaltplatten durch Strangpressen vorhanden, bei welchem ein aus zwei zunächst durch Leistenpaare miteinander verbunde nen Halbsträngen bestehender Strang gepresst wird, dessen Abschnitte als solche gebrannt und nachträg lich durch Spalten der Leisten in der mittleren Sym metrieebene in zwei Platten zerlegt werden, wobei die zweckentsprechend schwalbenschwanzförmig aus gebildeten Halbleisten nunmehr der Verankerung der Platte an der durch sie zu verkleidenden Wand dienen.
Weder bei dem einen noch dem anderen der bekannten Verfahren ist es bisher möglich, die Ab messungen der Platten auf grössenordnungsmässig über 30 X 30 cm2 zu steigern. Das bedeutet bei der Verwendung solcher Platten als Verkleidungs platten eine entsprechend weitgehende Aufteilung der zu verkleidenden Fläche unter Bildung einer grossen Zahl von Fugen.
Diese zahlreichen Fugen sind nicht nur optisch, sondern vor allem auch deshalb uner wünscht, weil sie im Falle von Aussenverkleidungen von Bauwerken Angriffsmöglichkeiten für die At- mosphärilien, im Falle von Auskleidungen für Be hälter, sanitäre Anlagen oder dergleichen solche für chernisch-korrodierend wirkende Substanzen bilden:, durch welche die Lebensdauer solcher Bauwerke ver kürzt wird.
Es besteht deshalb ein erhebliches Bedürfnis nach grossflächigen und deshalb mit einer entsprechend geringeren Zahl von Fugen verlegbaren dünnen Plat- ten, die sich einwandfrei an den durch sie zu ver kleidenden Wänden von Bauwerken, Behältern oder dergleichen anbringen lassen.
Die Erfindung schafft ein durch eine neuar tige Aufeinanderfolge von Behandlungsmassnahmen, durch welche die Schwierigkeiten, die bisher die Anwendung Lies Strangpressverfahrens auf die Her stellung von Platten von kleineren Abmessungen be schränkte, völlig ausgeschaltet werden, gekennzeich netes Gesamtverfahren, durch welches Platten in bisher für völlig unmöglich gehaltenen Abmessungen, z.
B. von bis zu 3 m2, mit einer beliebig geringen Dicke von bis zu etwa 4 mm abwärts ohne die Ge fahr eines Verziehens der Platten im Zuge der Trock nung und des Brennens hergestellt und diese gleich zeitig im kontinuierlichen Betriebe mit den für ihre Befestigung an einer Wandfläche erforderlichen Un- terschneidungen versehen werden können.
Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht dar in, dass mittels der Strangpresse ein Band von etwas geringerer Breite und etwas grösserer Dicke, als dem Querschnitt der herzustellenden Platte entspricht, ge presst, dieses Band im Zuge seiner kontinuierlichen Vorwärtsbewegung durch einen Walzvorgang auf die vorgeschriebene Breite und Dicke gebracht,
dann auf der einen seiner grossen Flächen im Zuge seines Passierens an spanabhebenden Schneidwerkzeugen rn?t den Unterschneidungen versehen und anschlie ssend einem nochmaligen kalibrierenden Walzvorgang unterworfen wird, worauf es zu Platten geschnitten wird und diese nach abschliessender Trocknung im hängenden Zustande gebrannt werden.
Durch den Walz- bzw. Kalibriervorgang, dem der Strang von zunächst etwas grösserer Breite und Dicke als dem endgültigen Querschnitt unterworfen wird, werden die beim Strangpressverfahren, infolge der Reibung zwischen den formgebenden Flächen des Pressmundstückes und den an diesen passierenden Aussenbereichen des Massestranges unvermeidlich entstehenden Spannungen, die der Hauptgrund für das Verziehen der Platten im Zuge der Trocknung und beim Brand sind, beseitigt.
Diese Wirkung kann in vollkommener Weise er zielt werden, wenn diese Kalibrierbehandlung erst erfolgt, nachdem der aus dem Strangpressmundstück mit etwa 18% Wasser austretende Strang durch Vor trocknung auf einen Wassergehalt von etwa 10% in lederharten Zustand verbracht worden ist.
Diese Trocknung ist sehr leicht durch Einwir kung von strahlender Wärme (z. B. von Ultrarot strahlen) im Zuge der kontinuierlichen Fortbewegung des Stranges zu erzielen.
Das Einstechen der schwalbenschwanzförmigen Unterschneidungen in die eine grosse Fläche der Platte in zweckentsprechender Zahl und Anordnung kann anschliessend an diese Kalibrierbehandlung er folgen, vorzugsweise durch zwei in der Bewegungs- richtung des Stranges aufeinanderfolgend'e Messwerk- zeuge, von denen das erste. eine mittlere quadratische oder rechteckige Nut schneidet und das folgende, ein Messerpaar bildende,
die Unterschneidungen un ter seitlicher Verdrängung des Werkstoffes in den durch die vorher geschnittene Nut freigewordenen mittleren Raum bildet.
Insbesondere in extremen Fällen, d. h. im Falle der Herstellung von Platten von besonders grossen Abmessungen bei gleichzeitig geringer Dicke, kann der nach der beschriebenen Kalibrierbehandlung den Querschnitt der herzustellenden Platten aufweisende Strang einer nochmaligen Behandlung mit dem Ziele der Beseitigung auch der letzten Spannungen unter worfen werden, indem er durch eine Walzeinrichtung hindurchgeführt wird, mittels deren er mehrere Male aus seiner normalen geraden Bahn abwechselnd nach oben und unten abgelenkt wird.
Es ist auch möglich, mit dieser Nachbehandlung eine nochmalige Kalibrierbehandlung zu kombinie ren, z. B. auch in deren Zuge unter weiterer Verringe rung der Dicke des Stranges dessen Breite zu ver grössern. Durch diese Behandlung werden auch Ver formungen, die etwa beim Einstechen der Nuten er folgen könnten, wieder ausgeglichen.
Die endgültige Trocknung erfolgt zweckmässig nachdem Schneiden auf Länge ebenfalls ohne Unter brechung der kontinuierlichen Bewegung, vorzugs weise durch strahlende Wärme, worauf die Platten unter vorzugsweise ganzflächiger Unterstützung auf gerichtet und in zweckentsprechender Weise an einer Transportbahn aufgehängt werden, um in dieser Lage in den Brennofen eingebracht zu werden.
Durch das Brennen der Platten in hängender Lage werden die sich als Brennfehler - Verziehungen des fertigen Stückes - auswirkenden Verformungen, die beim Brennen in liegender Lage unvermeidlich sind und auch die in diesem letzteren Falle ebenso wenig unvermeidlichen Einflüsse der über den gan zen Ofenquerschnitt niemals homogenen Ofenatmo sphäre ausgeschaltet.
Vorzugsweise erfolgt das Brennen im Tunnelofen, weil ein solcher die. gerade bei empfindlichem Brenn- gut, wie es die dünnwandigen Platten darstellen, wichtigen Voraussetzungen einer möglichst gleich mässigen Zusammensetzung der Ofenatmosphäre und Regelmöglichkeiten, zusätzlich zu seinem grundsätz lichen Vorteil des kontinuierlichen Betriebes in voll kommenerer Weise erfüllt als ein an sich ebenfalls das Brennen der Platten in hängender Lage ermög lichender periodisch betriebener Kammerofen.
Die Aufhängung der Platten, die derart während des Brennens auf ihrer gesamten Aussenfläche von der Ofenatmosphäre umspült werden, kann z. B. über in verlorenen nach dem Brennen abzuschneidenden Randleisten vorgesehene Löcher, in welche die Auf hängeorgane eingreifen - im Falle eines geringen Ge wichts der Platten auch z. B. durch keramische Zan gen -, erfolgen, deren wirksame Flächen lediglich unter Reibungsschluss mit den Plattenoberflächen stehen, wobei sich dann die Notwendigkeit, verlo rene Randleisten vorzusehen, erübrigt. In der Abbildung ist schematisch der Gang des neuen Gesamtverfahrens dargestellt.
Der das Mundstück<I>a</I> der Strang-presse <I>b</I> ver lassende, in der üblichen Weise durch Rollen unter stützte Massestrang c von etwas grösseren Abmessun gen sowohl hinsichtlich seiner Dicke wie Breite als die herzustellenden Platten, passiert, nachdem er durch die strahlende Trocknungsvorrichtung, z. B.
eine mit Ultrarot arbeitende Trocknurngsvorrichtung e, in lederharten Zustand verbracht worden ist, die Vorkalibriereinrichtung d und läuft dann an den Paaren von hintereinandergeschalteten, in der oben erläuterten Weise arbeitenden Messern<I>f', f"</I> vorbei, welche die schwalbenschwanzförmigen Nuten ein schneiden. Anschliessend werden gemäss dem Aus führungsbeispiel durch von oben wirkende Loch stangen g in zweckentsprechenden Abständen in den noch lederharten und deshalb hinreichend plastischen Strang die Löcher für die spätere Aufhängung der Platte eingestanzt.
Gemäss der dargestellten vorzugs weisen Ausführungsform wird diesen Vorrichtun gen die Walzenkombination h nachgeschaltet, durch welche dem Strang abwechselnde Biegungen nach oben und unten aus einer Ebene erteilt und hier durch etwa durch den ersten Kalibriervorgang noch nicht beseitigte Spannungen endgültig beseitigt wer den.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel folgt dieser Walzenkombination noch eine Endkalibrierwalzen- anordnung i, durch die die im Zuge der mechanischen Bearbeitungsvorgänge, nämlich des Einschneidens der schwalbenschwanzförmigen Nuten und des Aus stanzens der Löcher, etwa entstandenen Ungleich mässigkeiten ausgeglichen werden, worauf der Strang die Abschneidevorrichtung k passiert und die ein zelne Platten<I>l', l"</I> usw.
durch die Endtrocknungs- anlage m - ebenfalls wieder eine vorzugsweise mit Ultrarotstrahlen betriebene Strahlungstrocknungsan- lage - geleitet werden, um dann in nicht dargestellter Weise aufgerichtet und, wie aus der Abbildung rechts ersichtlich ist, in hängender Lage in den Tunnelofen n eingeführt zu werden.
Method for the continuous production of large-area cladding panels made of ceramic material The invention relates to a method for the continuous production of large-area cladding panels made of ceramic material.
The manufacturing capabilities of thin Plat th, z. B. those for the exterior cladding of buildings, of containers for the implementation of chemical reactions, of sanitary facilities, etc., are so far limited in terms of the possible size of such panels by the type of process available for this purpose.
The dry pressing method, which is preferably used for this purpose, in which a crumbly ceramic mass with a water content of about 43Ö is pressed in a mold and the molding is fired after sufficient drying, works because it requires the use of relatively high pressing pressures, with high power requirements and nevertheless does not make it possible to produce panels of the small thickness desired for cladding panels of only 4 to 6 mm in dimensions larger than 25 x 25 cm at most. Furthermore, it is practically not possible in the dry pressing process, the z.
B. to form dovetail-shaped undercuts, which are required to be a secure connection of the panels with the wall to be clad by means of a mortar filling these undercuts.
Another disadvantage of the dry-pressed plates is their tendency to warp during firing, which becomes unacceptable with increasing size, and the resulting very high percentage of rejects.
The use of the extrusion process enables the production of panels of only slightly larger dimensions than the dry press process, although - due to the nature of the extrusion process - an undesirably large thickness of the panels must be accepted.
This disadvantage is also present in the known Ver drive for the production of so-called split plates by extrusion, in which a strand consisting of two initially connected by pairs of strips is pressed, the sections of which are burned as such and subsequently by splitting the strips in the middle Sym metric plane are broken down into two panels, with the appropriately dovetail-shaped half-strips now used to anchor the panel to the wall to be covered by it.
Neither with one nor the other of the known processes has it been possible to date to increase the dimensions of the plates to the order of magnitude of more than 30 X 30 cm2. When using such panels as cladding panels, this means a correspondingly extensive division of the area to be clad with the formation of a large number of joints.
These numerous joints are not only optical, but also undesirable because in the case of exterior cladding of buildings they can attack the atmospheres, in the case of linings for containers, sanitary facilities or the like, those for chemically corrosive substances form: which shorten the service life of such structures.
There is therefore a considerable need for large-area thin plates which can be laid with a correspondingly smaller number of joints and which can be properly attached to the walls of buildings, containers or the like to be covered by them.
The invention creates an overall method characterized by a novel sequence of treatment measures, through which the difficulties that previously limited the application Lie's extrusion process to the manufacture of plates of smaller dimensions be, are completely eliminated, through which plates in previously for completely impossible dimensions, e.g.
B. of up to 3 m2, with an arbitrarily small thickness of up to about 4 mm downwards without the risk of warping the plates in the course of the drying and burning and this at the same time in continuous operation with the for their attachment to a wall surface necessary undercuts can be provided.
The method according to the invention consists in that, by means of the extruder, a band of slightly smaller width and slightly greater thickness than corresponds to the cross-section of the plate to be produced is pressed, this band in the course of its continuous forward movement through a rolling process to the prescribed width and Brought thickness,
then on one of its large surfaces, in the course of its passing on cutting tools, the undercuts are not provided and then subjected to another calibrating rolling process, whereupon it is cut into panels and these, after final drying, are fired in the hanging state.
The rolling or calibrating process, to which the strand is initially subjected to a somewhat larger width and thickness than the final cross-section, reduces the inevitable stresses that arise during the extrusion process as a result of the friction between the shaping surfaces of the die and the outer areas of the mass strand passing through them , which are the main reason for the panels warping during drying and firing, eliminated.
This effect can be achieved in a perfect way, if this calibration treatment takes place only after the strand emerging from the extrusion die with about 18% water has been brought into a leather-hard state by pre-drying to a water content of about 10%.
This drying is very easy to achieve by the action of radiant heat (e.g. from ultra-red rays) in the course of the continuous movement of the strand.
The dovetail-shaped undercuts can be pierced in a large area of the plate in an appropriate number and arrangement after this calibration treatment, preferably by two measuring tools following one another in the direction of movement of the strand, the first of which. cuts a middle square or rectangular groove and the following one, forming a pair of knives,
the undercuts un ter lateral displacement of the material forms in the central space that has become free through the previously cut groove.
Especially in extreme cases, i.e. H. In the case of the production of panels of particularly large dimensions and at the same time small thickness, the strand, which has the cross-section of the panels to be produced after the calibration treatment described, can be subjected to a further treatment with the aim of removing even the last tensions by passing it through a rolling device by means of which it is deflected alternately up and down from its normal straight path several times.
It is also possible to combine another calibration treatment with this post-treatment, z. B. also in the course of further reduction tion of the thickness of the strand to increase its width ver. This treatment also compensates for any deformations that could occur when the grooves are pierced, for example.
The final drying is expediently carried out after cutting to length also without interrupting the continuous movement, preferably by radiant heat, whereupon the plates are directed with preferably full-surface support and suspended in an appropriate manner on a transport path in order to be introduced into the kiln in this position to become.
By firing the panels in a hanging position, the deformations that act as firing errors - distortions of the finished piece - are unavoidable when firing in a lying position and also the inevitable influences of the furnace atmosphere, which is never homogeneous over the entire furnace cross-section, when firing in a lying position sphere switched off.
Firing is preferably carried out in a tunnel kiln, because such a kiln especially with sensitive firing material, as represented by the thin-walled panels, important requirements for the most uniform possible composition of the furnace atmosphere and control options, in addition to its fundamental advantage of continuous operation, is more fully met than burning the panels in itself hanging position enabling periodically operated chamber furnace.
The suspension of the plates, which are washed around by the furnace atmosphere on their entire outer surface during firing, can, for. B. via holes provided in lost edge strips to be cut after firing, in which the hanging organs intervene - in the case of a low Ge weight of the plates also z. B. by ceramic pliers gene -, whose effective surfaces are only frictionally engaged with the plate surfaces, in which case the need to provide lost edge strips is unnecessary. The figure shows the course of the new overall process.
The extrusion press <I> b </I> leaving the mouthpiece <I> a </I>, supported in the usual way by rollers, with mass strand c of somewhat larger dimensions, both in terms of its thickness and width than those to be produced Plates, after passing through the radiant drying device, e.g. B.
an ultra-red drying device e, which has been brought into a leather-hard state, the pre-calibration device d and then runs past the pairs of knives <I> f ', f "</I> connected in series and working in the manner explained above, which are dovetailed Then, according to the exemplary embodiment, the holes for the later suspension of the plate are punched through holes g that act from above, at appropriate intervals in the still leather-hard and therefore sufficiently plastic strand.
According to the preferred embodiment shown, these devices are followed by the roller combination h, through which the strand is given alternating bends up and down from a plane and here finally eliminated by stresses not yet eliminated by the first calibration process.
According to the exemplary embodiment, this combination of rollers is followed by a final calibration roller arrangement i, by means of which any irregularities that may arise in the course of the mechanical processing operations, namely cutting the dovetail grooves and punching out the holes, are compensated, whereupon the strand passes the cutting device k and the individual plates <I> l ', l "</I> etc.
through the final drying system m - again a radiation drying system preferably operated with ultrared rays - in order to then be erected in a manner not shown and, as can be seen in the figure on the right, introduced into the tunnel furnace n in a hanging position.