DD211243A3 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A CERAMIC MASTER SHEET - Google Patents
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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.The invention relates to a method and an apparatus for producing a ceramic mass sheet or Formkoerpers from a ceramic suspension by Entwaesserung. The goal is to simplify the technological process by reducing process steps, to reduce specific energy consumption and to significantly shorten the dewatering process. The object of the invention is the direct coupling of treatment and shaping in a complete separation of the solid particles from the suspension. According to the invention, the ceramic suspension is set in a mold by means of two stamps forming the cathode and anode and a voltage source under pressure and electric field action, and at the same time the dispersing agent is removed via a stamp.
Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines keramischen MasseblattesMethod and device for producing a ceramic mass sheet
Anwendung der ErfindungApplication of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines keramischen Masseblattes oder Formkörpers aus einer keramischen Suspension durch Entwässerung,The invention relates to a method and an apparatus for producing a ceramic mass sheet or shaped body from a ceramic suspension by dehydration,
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
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-It is known to prepare ceramic mass sheets from a suspension by feeding the suspension filter presses by means of membrane pumps and dehydrated in the filter presses. The resulting filter cake is homogenized in vacuum presses, pulled to Hubein and cut into mass leaves. Should a molded body, z. As a dish or cup, this mass sheet is processed on so-called scooter machines · This procedure requires a lot of effort in technology, investment, labor and transport and storage capacity due to the many stages. The required filter presses work discontinuously and are therefore less suitable for the construction of automatic production sections. To better automate this technological process,
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.it is known to carry out the dewatering by means of a spray dryer. Purely the feed of the atomizing dryers, diaphragm pumps are used. The dehydration is carried out by evaporation of water in the spray dryer, then in mixing plants the granules so much water or suspension is added that a plastically deformable mass is formed. The further processing is carried out as in the procedure described above. Although the atomizing dryer saves labor and physical labor compared to the filter press operation, the water evaporation results in a very high energy consumption, atomizing dryers are technically very complicated and costly, and additional structural measures are required for its deployment.
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.For the production of a mass sheet or ceramic molding from a suspension, the application of the electrophoresis process in the ceramic industry has also become known. Thus, DE-OS 2617998 B 28B 1 / 3O two opposing rotary cylinder before, which are connected as an anode and which a counter electrode is assigned to the cylinder surfaces in one of the two prismatic, a curvilinear, V-shaped cross-section having spaces is arranged. Via a feed line, the slip is pumped from a reservoir into the intermediate spaces formed by the V-shaped counterelectrode and the cylinder walls, where the electrophoretic deposition takes place on the cylinder outer surfaces.
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,The endless ground strip produced by this process is either processed by means of cutting punching or embossing equipment to form a ceramic molding or further processed in a vacuum press in a known manner. This also results in a high mechanical engineering effort,
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·Furthermore, according to DE OS 2712318 C 25d 1 / U is known that two electrodes connected as an anode are arranged one above the other in a container filled with suspension and between them a switched as a cathode auxiliary electrode can be inserted. The deposition of the pesticides thus takes place on both electrodes connected as anodes, which essentially have the shape of the shaped body to be formed. After sufficient accumulation of material on the electrodes, the auxiliary electrode is moved out, and by approaching both electrodes, the two material layers are pressed together into a shaped body.
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·The common disadvantage of the previously known electrophoretic method is that the solids content in the suspension decreases as the working process progresses, which delays the separation process at the electrodes and thus greatly reduces the efficiency of the process. In order to eliminate this disadvantage and the solids content in the suspension To keep it constant, a continuous supply of solids is required. For the supply of solids already processed mass is consumed again, so that the ratio of effort and result and thus the efficiency of the process deteriorates.
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.Finally, the so-called RAM method for the shaping of ceramic masses has become known. In this method, hard and permeable stamps of special gypsum, which are permeated with cotton tubes, are used to form ceramic products. The porous stamps are embedded in a metal housing and allow a reduction of the water content during molding · The detachment of the blanks from the mold by means of compressed air through the cotton hoses. This process is very time-consuming and has not been able to prevail in practice so far.
Ziel der ErfindungObject of the invention
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.The object of the invention is to simplify the technological process and to reduce the specific energy consumption for the production of a ceramic MaseBlatts while saving ProAßstufen.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
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«The invention has for its object to provide a method and apparatus for producing a ceramic mass sheet, which ensure a nearly quantitative separation of the solid and on no decrease in the pH of the starting suspension suspension «
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.According to the invention the object is achieved in that the ceramic suspension is set in a mold by means of two forming the cathode and anode stacked punches and a voltage source under pressure and electric field action and at the same time the dispersion medium is removed via a stamp. With this combination of electrokinetic principles of action and mechanical action, the dehydration of ceramic suspensions over conventional methods in a much shorter time is realized. According to a further feature of the invention, a DC or pulse voltage is applied to generate the electric field effect. Expediently, the effective electric field strength can be controlled via the stroke of the punch and / or from the outside by a voltage change. Preferably, a liquefying agent is added to the ceramic suspension. Thereby, the introduced proportion of monovalent cations intensifies the electroosmosis effect and the total amount of dispersant to be removed is lower.
Wach einem anderen Merkmal der Erfindung wird das abfließende Dispersionsmittel in den Aufbereitungsprozeß zurückgeführt.In accordance with another feature of the invention, the effluent dispersant is recycled to the beneficiation process.
Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß am für das Dispersionsmittel durchlässigen Stempel ein Unterdruck angelegt wird·Another feature is that a negative pressure is applied to the plunger permeable to the dispersing agent.
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.Another feature is that the suspension can be heated for the purpose of shortening the reaction time. The heat supply is realized either before the drainage in the form of preheating or during drainage by the introduced electrical energy.
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.The apparatus for carrying out the method consists in that opposing dies are arranged in the mold, of which at least one is movable and at least one permeable to the dispersant. Preferably, an electrically conductive sintered material or a non-conductive material with open porosity in conjunction with an electrically conductive material or a metal perforated plate in conjunction with a filter fabric or an electrically conductive fabric is provided for the dispersing agent-discharging stamp.
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.According to another feature of the invention, a metallic material or an electrically conductive, gas-permeable material or a gas-permeable material is provided in connection with an electrically conductive material for the non-dispersing agent-discharging stamp. Finally, according to a last feature, the mold is lined on its inner surface in contact with the suspension with an electrically non-conductive material or made entirely of electrically non-conductive material.
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.The direct coupling of processing and shaping saves process stages and thus simplifies the technological process. This results in a better adaptability to the production process. Energy consumption compared to conventional methods is significantly reduced. However, an essential advantage of the invention lies in the fact that a complete separation of the particles of pesticide from the suspension is achieved. "This results in a higher efficiency of the method and substantially improves the relationship between effort and result. The moisture of the produced body fragments can be adjusted specifically. The return of the dispersant creates a self-contained cycle without polluting the environment. Finally, the process offers the production of a low-texture body, which is important for further processing because it avoids warping during the drying and firing process, resulting in an improvement in quality and a reduction in rejects.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings, the invention is shown schematically.
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,A suspension 1 is in a mold 2 between two forming the anode and cathode stamp 3; 4 filled. By moving towards each other punch 3; 4, which are connected to a voltage source 5, the suspension 1 is placed under pressure and electric field action. Via the plunger 4, which is permeable to the dispersing agent, the dispersing agent is discharged and fed back to the treatment process. During this process, the solid particles are completely eliminated from the suspension, and there is a mass sheet with a required for molding residual moisture,
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.which can be processed on a scooter machine to form a molding. The electric field strength can be controlled via the stroke of the punch 3 and / or from the outside by a voltage change. The two punches 3; 4 can also be designed as a forming die, so that without molding a molded body with a body moisture of 18 + 3 mass % can be produced. The dehydration of the cullet by the electro-osmosis can be influenced by the electric field strength so that the stage of leather hardness drying is largely bridged.
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.As another example, aplastic substance such as AIpO-; TiO 2 ; BaTiO ^ u · s. in water with the addition of a binder, e.g. As latex, dispersed by means of a fluidizing agent and then introduced into the device according to the invention.
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.After applying the DC voltage and driving against each other, the punch 3; 4 creates a solid shards. The ceramic blank can then undergo a post-deformation, for. B. by stretching, subjected or used directly.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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RNU | Legal successor of the former company | ||
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