DD211243A3

DD211243A3 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines keramischen masseblattes

Info

Publication number: DD211243A3
Application number: DD82242663A
Authority: DD
Inventors: Dagmar Huelsenberg; Horst-Guenter Krueger; Wolfgang Gernlein; Ulrich Knye
Original assignee: Thuringia Sonneberg Veb
Priority date: 1982-08-20
Filing date: 1982-08-20
Publication date: 1984-07-04
Also published as: CS246595B1; IT1159497B; GB8321965D0; CS557083A1; DE3329675A1; FR2531900B1; FR2531900A1; GB2126158B; GB2126158A; IT8367876A0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines keramischen Masseblattes oder Formkoerpers aus einer keramischen Suspension durch Entwaesserung. Das Ziel ist, durch Einsparung von Prozessstufen den technologischen Prozess zu vereinfachen, den spezifischen Energieverbrauch zu senken und den Entwaesserungsvorgang wesentlich zu verkuerzen. Aufgabe der Erfindung ist die direkte Verkopplung von Aufbereitung und Formgebung bei einer vollstaendigen Abscheidung der Feststoffpartikel aus der Suspension. Erfindungsgemaess wird die keramische Suspension in einer Form mittels zwei die Kathode und Anode bildenden, sich aufeinander zu bewegenden Stempeln und einer Spannungsquelle unter Druck und elektrische Feldeinwirkung gesetzt und gleichzeitig das Dispersionsmittel ueber einen Stempel abgefuehrt.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines keramischen Masseblattes

Anwendung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines keramischen Masseblattes oder Formkörpers aus einer keramischen Suspension durch Entwässerung,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, keramische Masseblätter aus einer Suspension herzustellen, indem mittels Membranpumpen die Suspension Filterpressen zugeführt und in den Filterpressen entwässert wird. Der so entstandene Filterkuchen wird in Vakuumpressen homogenisiert, zu Hubein gezogen und in Masseblätter geschnitten. Soll daraus ein Formkörper, z. B. Teller oder Tasse, hergestellt werden, so wird dieses Masseblatt auf sogenannten Rollermaschinen verarbeitet· Diese Verfahrensweise erfordert infolge der vielen Arbeitsstufen einen hohen Aufwand in der Technologie, an Investitionen, Arbeitskräften und Transport- sowie Lagerkapazität. Die benötigten Filterpressen arbeiten diskontinuierlich und sind daher für den Aufbau von automatischen Fertigungsabschnitten wenig geeignet. Um diesen technologischen Prozeß besser automati-

aierbar zu gestalten» ist es bekannt, die Entwässerung mittels Zerstäubungstrockner durchzuführen. Pur die Beschickung der Zerstäubungstrockner werden Membranpumpen eingesetzt. Die Entwässerung erfolgt durch Wasserverdampfung im Zerstäubungstrockner, Anschließend wird in Mischanlagen dem Granulat so viel Wasser oder Suspension zugesetzt, daß eine plastisch verformbare Masse entsteht. Die weitere Verarbeitung erfolgt wie bei der vorher beschriebenen Verfahrensweise. Durch den Zerstäubungstrockner werden zwar gegenüber dem Filterpressenbetrieb Arbeitskräfte und körperliche Arbeit eingespart, jedoch ergibt sich durch die Wasserverdampfung ein sehr hoher Energieverbrauch, Zerstäubungstrockner sind technisch sehr aufwendig und kostspielig, und für den Einsatz sind zusätzlich bautechnische Maßnahmen für seine Stationierung erforderlich.

Für die Herstellung eines Masseblattes oder keramischen Formlings aus einer Suspension ist weiterhin die Anwendung des Elektrophoreseverfahrens in der keramischen Industrie bekannt geworden. So sieht die DE-OS 2617998 B 28B 1/3O zwei sich gegenüberliegende drehbare Zylinder vor, die als Anode geschaltet sind und denen eine Gegenelektrode zugeordnet ist, die gegenüber den Zylinderflächen in einem der zwei prismatischen, einen krummlinigen, V-förmigen Querschnitt aufweisenden Räume angeordnet ist. Über eine Zuleitung wird der Schlicker von einem Vorratsbehälter in die durch die V-förmige Gegenelektrode und die Zylinderwände gebildeten Zwischenräume gepumpt, wo die elektrophoretische Abscheidung auf den Zylinderaußenflächen erfolgt.

Das nach diesem Verfahren erzeugte endlose Masseband wird entweder mittels Schneidstanz- oder Prägeeinrichtungen zu einem keramischen Formkörper verarbeitet oder in einer Vakuumpresse in bekannter Weise weiterverarbeitet. Auch hieraus resultiert ein hoher maschinentechnischer Aufwand,

Weiterhin ist nach DE OS 2712318 C 25d 1/U bekannt, daß in einem mit Suspension gefüllten Behälter zwei als Anode geschaltete Elektroden übereinander angeordnet sind und zwischen ihnen eine als Kathode geschaltete Hilfselektrode einführbar ist. Die Abscheidung der Peststoffe erfolgt somit an beiden als Anode geschalteten Elektroden, die im wesentlichen die Form des zu bildenden Formkörpers aufweisen· Nach ausreichender Materialanhäufung an den Elektroden wird die Hilfselektrode herausgefahren, und durch Annäherung beider Elektroden werden die beiden Materialschichten zu einem Formkörper zusammengepreßt·

Den bisher bekannten elektrophoretischen Verfahren haftet der gemeinsame Nachteil an, daß mit fortschreitendem Arbeitsprozeß der Feststoffanteil in der Suspension abnimmt, wodurch der Abseheidungevorgang an den Elektroden verzögert wird und damit die Leistungsfähigkeit des Verfahrens stark absinkt· Um diesen Nachteil zu beseitigen und den Feststoffgehalt in der Suspension immer konstant zu halten, macht sich eine kontinuierliche Zuführung von Feststoffen erforderlich· Für die Feststoffzuführung wird bereits aufbereitete Masse wieder verbraucht, so daß sich das Verhältnis von Aufwand und Ergebnis und damit der Wirkungsgrad des Verfahrens verschlechtert·

Schließlich ist noch das sogenannte RAM-Verfahren für die Formgebung keramischer Massen bekannt geworden· Bei diesem Verfahren werden zum Formen keramischer Erzeugnisse harte und durchlässige Stempel aus Spezialgips, die mit Baumwollschläuchen durchzogen sind, verwendet. Die porösen Stempel sind in ein Metallgehäuse eingelassen und ermöglichen eine Verringerung des Wassergehaltes während der Formgebung· Das Ablösen der Rohlinge von der Form erfolgt mittels Druckluft durch die Baumwollschläuche. Dieses Verfahren ist sehr seitaufwendig und hat sich in der Praxis bisher nicht durchsetzen können.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei Einsparung von Proaeßstufen den technologischen Prozeß zu vereinfachen und den spezifischen Energieverbrauch für die Herstellung eines keramischen Maseeblattes zu verringern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines keramischen Masseblattes zu schaffen, die eine nahezu quantitative Abscheidung des Feststoffes gewährleisten und au keiner Verringerung des Peststoffgehaltes der Ausgangssuspension führen«

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die keramische Suspension in einer Form mittels zwei die Kathode und Anode bildenden sich aufeinanderzubewegenden Stempeln und einer Spannungsquelle unter Druck und elektrische Feldeinwirkung gesetzt und gleichzeitig das Dispersionsmittel über einen Stempel abgeführt wird. Mit dieser Kombination elektrokinetischer Wirkprinzipien und mechanischer Einwirkung wird die Entwässerung keramischer Suspensionen gegenüber herkömmlichen Verfahren in wesentlich kürzerer Zeit realisiert. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur Erzeugung der elektrischen Feldeinwirkung eine Gleich- oder Impulsspannung angelegt. Zweckmäßigerweise ist die wirksame elektrische Feldstärke über den Hub des Stempels und/oder von außen durch eine Spannungsänderung steuerbar. Vorzugsweise wird der keramischen Suspension ein Verflüssigungsmittel zugegeben· Dadurch verstärkt der eingebrachte Anteil an einwertigen Kationen den Elektroosmoseeffekt, und die insgesamt abzuführende Menge Dispersionsmittel ist geringer.

Wach einem anderen Merkmal der Erfindung wird das abfließende Dispersionsmittel in den Aufbereitungsprozeß zurückgeführt.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß am für das Dispersionsmittel durchlässigen Stempel ein Unterdruck angelegt wird·

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die Suspension zum Zwecke der Verkürzung der Reaktionszeit erwärmt werden kann. Die Wärmezufuhr wird dabei entweder vor der Entwässerung in Form einer Vorerwärmung oder während der Entwässerung durch die eingebrachte elektrische Energie realisiert.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß in der Form sich gegenüberliegende Stempel angeordnet sind, von denen mindestens einer beweglich und mindestens einer für das Dispersionsmittel durchlässig ist. Vorzugsweise ist für den das Dispersionsmittel ableitenden Stempel ein elektrisch leitender Sinterwerkstoff oder ein nichtleitender Werkstoff mit offener Porosität in Verbindung mit einem elektrisch leitenden Material oder eine metallische Lochplatte in Verbindung mit einem Filtergewebe oder ein elektrisch leitendes Gewebe vorgesehen.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist für den nicht das Dispersionsmittel ableitenden Stempel ein metallischer Werkstoff oder ein elektrisch leitender, gasdurchlässiger Werkstoff oder ein gasdurchlässiger Werkstoff in Verbindung mit einem elektrisch leitenden Material vorgesehen. Schließlich ist nach einem letzten Merkmal die Form an ihrer mit der Suspension in Berührung kommenden Innenfläche mit einem elektrisch nicht leitenden Material ausgekleidet bzw. völlig aus elektrisch nicht leitenden Material ausgeführt.

Durch die direkte Verkopplung von Aufbereitung und Formgebung werden Prozeßstufen eingespart und so der technologische Prozeß vereinfacht. Dadurch entsteht eine bessere Anpaßbarkeit an den Produktionsprozeß. Der Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen Verfahren wird entscheidend gesenkt. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt jedoch darin, daß eine vollständige Abscheidung der Peststoffpartikel aus der Suspension erreicht wird« Dadurch wird eine höh« Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erreicht und das Verhältnis zwischen Aufwand und Ergebnis grundlegend verbessert. Die Feuchtigkeit des hergestellten Massescherbens läßt sich gezielt einstellen. Durch die Rückführung des Dispersionsmittels entsteht ein in sich geschlossener Kreislauf ohne Umweltbelastung. Schließlich bietet das Verfahren die Herstellung eines texturarmen Scherbens, was für die weitere Verarbeitung von Bedeutung ist, weil damit ein Verziehen während des Trocken- und Brennprozesses vermieden bleibt, was eine Verbesserung der Qualität und eine Senkung des Ausschusses zur Folge hat.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt.

Eine Suspension 1 wird in einer Form 2 zwischen zwei die Anode und Kathode bildenden Stempel 3; 4 eingefüllt. Durch die sich aufeinander zu bewegenden Stempel 3; 4, welche an einer Spannungsquelle 5 angeschlossen sind, wird die Suspension 1 unter Druck und elektrische Feldeinwirkung gesetzt. Über den Stempel 4, welcher für das Dispersionsmittel durchlässig ist, wird das Dispersionsmittel abgeleitet und dem Aufbereitungsprozeß wieder zugeführt. Während dieses Vorgangs werden die Feststoffpartikel vollständig aus der Suspension ausgeschieden, und es entsteht ein Masseblatt mit einer für die Formgebung erforderlichen Restfeuchte,

welches auf einer Rollermaschine zu einem Formling weiterverarbeitet werden kann. Die elektrische Feldstärke kann über den Hub des Stempels 3 und/oder von außen durch eine Spannungsänderung gesteuert werden. Die beiden Stempel 3; 4 können auch als Formstempel ausgebildet sein, so daß ohne spätere Formgebung ein Formkörper mit einer Scherbenfeuchte von 18+3 Masse % herstellbar ist. Die Entwässerung des Scherbens durch die Elektroosmose kann über die elektrische Feldstärke so beeinflußt werden, daß das Stadium der Lederharttrocknung weitgehend überbrückt wird.

Nach einem anderen Beispiel kann unplastische Substanz, wie AIpO-; TiO₂; BaTiO^ ^u· s. in Wasser unter Zugabe eines Bindemittels, z. B. Latex, mit Hilfe eines Verflüssigungsmittels dispergiert und anschließend in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingebracht werden.

Nach Anlegen der Gleichspannung und Gegeneinanderfahren der Stempel 3; 4 entsteht ein fester Scherben. Der keramische Rohling kann anschließend einer Nachverformung, z. B. durch Verstrecken, unterzogen oder auch direkt verwendet werden.

Claims

Erfindungsanspruch.

1. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines keramischen Masseblattes oder Formkörpers aus einer keramischen Suspension durch Entfernung des Dispersionsmittels gekennzeichnet dadurch, daß die keramische Suspension in einer Form (2) mittels zwei die'Anode und Kathode bildenden sich aufeinander zu bewegenden Stempeln (3; 4) und einer Spannungsquelle (5) unter Druck und elektrische Feldeinwirkung gesetzt wird und gleichzeitig das Dispersionsmittel über den Stempel (4) abgeführt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzeugung der elektrischen Feldeinwirkung eine Gleich- oder Impulsspannung angelegt wird.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, daß die wirksame elektrische Feldstärke über den Hub des Stempels (3) und/oder von außen durch eine Spannungsänderung steuerbar ist.
4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3 gekennzeichnet dadurch, daß der keramischen Suspension Verflüssigungsmittel zugegeben werden.
5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4 gekennzeichnet dadurch, daß das abfließende Dispersionsmittel in den Aufbereitungsprozeß zurückgeführt wird.
6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5 gekennzeichnet dadurch, daß am durchlässigen Stempel (4) ein Unterdruck angelegt wird.
7. Verfahren nach Punkt 1 bis 6 gekennzeichnet dadurch, daß die Suspension vor der Entwässerung durch Vorerwärmung oder während der Entwässerung durch die eingebrachte elektrische Energie erwärmt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt

1 bis 7 gekennzeichnet dadurch, daß in der Form (2) sich gegenüberliegende Stempel (3; 4) angeordnet sind, von denen mindestens einer beweglich und mindestens einer für das Dispersionsmittel durchlässig ist.
9. Vorrichtung nach Punkt 8 gekennzeichnet dadurch, daß für den Stempel (4) ein elektrisch leitender Sinterwerkstoff oder ein nichtleitender Werkstoff mit offener Porosität in Verbindung mit einem elektrisch leitenden Material oder eine metallische Lochplatte in Verbindung mit einem Filtergewebe oder ein elektrisch leitendes Gewebe vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Punkt 8 und 9 gekennzeichnet dadurch, daß für den Stempel (3) ein metallischer Werkstoff oder ein elektrisch leitender, gasdurchlässiger Werkstoff oder ein gasdurchlässiger Werkstoff in Verbindung mit einem elektrisch leitenden Material vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Punkt 8 gekennzeichnet dadurch, daß die Form (2) an ihrer mit der Suspension in Berührung kommenden Innenflächen mit einem elektrisch nicht leitenden Material ausgekleidet bzw. völlig aus elektrisch nicht leitendem Material ausgeführt ist.

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