DD246536A5

DD246536A5 - Verfahren und vorrichtung fuer die fertigung von glasierten keramischen fliesen und dergestalt gefertigte fliesen

Info

Publication number: DD246536A5
Application number: DD86287163A
Authority: DD
Inventors: Filippo Marazzi
Original assignee: ��@��@��@�K@�K@�Kk��
Priority date: 1985-02-21
Filing date: 1986-02-19
Publication date: 1987-06-10
Also published as: DE3605127A1; DK166318C; GR860289B; HUT44987A; MX170068B; NZ215207A; IN164647B; NO169534C; ES8704437A1; BG47797A3; NO169534B; TNSN86030A1; DK166318B; FR2577547A1; IT8519589A0; NL191934B; AU5347486A; BR8600685A; FI84169B; CN86100369A

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung von glasierten keramischen Fliesen. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Gebrauchswerteigenschaften von glasierten keramischen Fliesen auf kostenguenstige Weise zu erhoehen, besteht die Aufgabe darin, ein verbessertes Verfahren fuer die Fertigung von glasierten keramischen Fliesen zu finden, mit dem die bei den bekannten Verfahren auftretenden Schwierigkeiten ueberwunden werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens zu entwickeln. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe derart geloest, dass der keramische Koerper in einen Ofen eingetragen und einer ersten Phase einer Waermebehandlung unterworfen wird, an deren Ende die Brennreaktionen im wesentlichen vollstaendig abgeschlossen sind, dass auf den im wesentlichen die gleiche Temperatur wie am Ende der ersten Phase der Waermebehandlung aufweisenden keramischen Koerper eine trockene, schuettfaehige Glasur aufgebracht wird und dass der keramische Koerper zu Beginn einer zweiten Phase der Waermebehandlung auf eine zum Verglasen der Glasur durch Schmelzen wenigstens eines Bestandteils derselben ausreichende Temperatur gebracht wird. Fig. 2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung für die Fertigung von glasierten keramischen Fliesen, und auf unter Anwendung des Verfahrens bzw. Verwendung der Vorrichtung gefertigte Fliesen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik erfolgt die Fertigung von glasierten keramischen Fliesen nach einem von zwei grundlegenden Verfahren.

Gemäß einem ersten bekannten Fertigungsverfahren werden die Keramik-Körper der Fliesen in herkömmlicher Weise geformt, getrocknet und anschließend gebrannt, wobei man die sogenannten Biskuitwaren erhält.

Der Ausdruck keramischer Körper bezeichnet hier einen aus Chargen von natürlichen Grundstoffen, z.B. Ton, Kaolin, Feldspat, Wollastonit, Talkum, Kalziumkarbonat, Dolomit usw. oder auch künstlichen Grundstoffen, z. 8. kalziniertem Kaolin, Ziegelmehl, reinen Oxiden wie Tonerde, Kieselerde, Korund, gegebenenfalls unter Zusatz von Bindemitteln zur Verbesserung der Festigkeit im Rohzustand, geformten Körper.

Durch die anschließende Wärmebehandlung werden in solchen keramischen Körpern chemische und strukturelle Änderungen hervorgerufen, wodurch sie vollkommen neue mechanische Eigenschaften erhalten. Während sie im Rohzustand nur eine sehr geringe Widerstandsfähigkeit aufweisen, ist die gebrannte Ware dann äußerst hart und spröde.

Im Rahmen der Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „Brennen der keramischen Körper" mithin auf eine Wärmebehandlung, welche die vorstehend erläuterten Änderungen der mechanischen Eigenschaften von keramischen Körpern durch chemische Reaktionen, Änderungen der Kristallstruktur und das Schmelzen gewisser Bestandteile hervorbringt.

Die Biskuitware wird dann glasiert und erneut gebrannt, um in der Glasur die unmittelbar von der Art der Bestandteile der Glasur abhängige, im folgenden der Einfachheit halber als Verglasung bezeichnete strukturelle Veränderung hervorzubringen. Der Ausdruck Verglasung ist nicht in jedem Falle genau zutreffend für alle bei der Fertigung von Fliesen verwendeten Glasuren, da diese während des Brennens je nach Zusammensetzung vollständig oder nur zu einem kleinen Teil schmelzen, wobei im letzteren Falle eher von einer Sinterung die Rede sein kann.

Da jedoch das Brennen von Glasuren auf keramischen Unterlagen allgemein bekannt ist, kann eine solche sprachliche Vereinfachung kaum zu Mißverständnissen führen. Der Ausdruck Glasur bezeichnet hier jedes Material, welches unter Erhitzung eine glasartige, durchscheinende oder auch deckende Oberfläche ausbildet, wobei diese glänzend oder matt sein und aus verschieden zusammengestellten Mischungen in einer zuvor geschmolzenen Form oder im Rohzustand bestehen kann.

Dieses Verfahren des zweimaligen Brennens, zunächst des keramischen Körpers und dann der Glasur, hat gewisse Vorteile, dabei jedoch auch gewisse Nachteile. Zunächst einmal stellt der erste Brand, das anschließende Abkühlen und der darauf folgende Brand für die Verglasung der Glasur ein Verfahren dar, welches einen großen Aufwand an Wärmeenergie und Zeit erfordert und zu seiner Durchführung einer Anlage bedarf, welche im Verhältnis zur Masse der gefertigten Fliesen ein sehr großes Volumen hat.

Man sollte zwar meinen können, daß es in dem mit zweimaligem Brennen arbeitenden Verfahren beim ersten Brennen möglich sei, bei sorgfältiger Durchführung eine Biskuitware mit allein von der Art des Ausgangsmaterialgemischs abhängige optimalen Eigenschaften zu erhalten; Tatsache ist jedoch, daß die sich aus dem nachfolgenden Glasieren ergebenden Erfordernisse in der Praxis bei der Vorbereitung der Biskuitware berücksichtigt werden müssen.

Das Material für die Glasur wird gewöhnlich naß vermählen und enthält dann beispielsweise etwa 30 bis 60% Wasser. · Bei Verwendung von Trockenglasuren ist eine Naßbehandlung notwendig, um das Anhaften am keramischen Körper zu

gewährleisten. <.

Wird die Glasur auf eine nicht verglaste, d.h. also ein poröses Gefüge aufweisende Biskuitware aufgebracht, dann ergeben sich aus dem hohen Wassergehalt keine Schwierigkeiten, da die Biskuitware das Wasser mühelos aufsaugt, so daß die Glasur sicher an dem keramischen Körper haftet.'

Ist die Biskuitware dagegen verglast, dann ist vor dem eigentlichen Brennen der Glasur eine besondere Behandlung notwendig, insbesondere eine Vorwärmung für die schnelle Verdampfung des Wassers. Da jedoch gleichzeitig ein gutes Anhaften der Glasur gewährleistet werden soll, ist eine solche Behandlung äußerst kritisch und bietet beträchtliche Schwierigkeiten bei der Durchführung des Verfahrens.

Die beim Glasieren von verglasten keramischen Körpern auftretenden Probleme beschränken somit die scheinbar vorhandene Freiheit der Wahl bei derVorbereitung der keramischen Körper in dem mit zweimaligem Brennen arbeitenden Verfahren, da die an sich wünschenswerte Bereitstellung von verglasten keramischen Körpern mit erwünschten Eigenschaften hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit nur auf Kosten von erheblichen Komplikationen beim Aufbringen der Glasur möglich ist.

Wegen der in dem mit zweimaligem Brennen arbeitenden Verfahren auftretenden Schwierigkeiten wurde kürzlich vorgeschlagen, keramische Körper und ihre Glasur in einem einzigen Arbeitsgang zu brennen, d. h. also in einem mit einmaligem Brennen arbeitenden Verfahren. In diesem Verfahren werden die rohen keramischen Körper getrocknet, vorgewärmt und glasiert, sobald sie warm genug sind, um das in der Glasur enthaltene Wasser zum Verdampfen zu bringen. Das Vorwärmen kann dabei jedoch nicht verhindern, daß das rohe Tongemisch eine gewisse Wassermenge aufnimmt, und dies auch noch ungleichmäßig, indem die sich schneller abkühlenden Randbereiche entsprechend größere Mengen Wassers aufnehmen.

Diese Erscheinung kann zur Rißbildung an den Rändern des Gegenstandes führen, wodurch dessen Festigkeit verringert wird.

Eine andere dem mit einmaligem Brennen arbeitenden Verfahren anhaftende Schwierigkeit besteht darin, daß die noch ungebrannten und deshalb sehr zerbrechlichen Fliesen für den Auftrag der Glasur mehr als zuträglich bewegt werden müssen.

Bei dem mit einmaligem Brennen arbeitenden Verfahren werden die rohen und mit der Glasur versehenen Fliesen dann in einem einzigen Arbeitsgang bei einer Temperatur gebrannt, welche die Aushärtung sowohl des keramischen Körpers als auch der Glasur, d. h. die Verglasung der Glasur bewirkt.

Da das mit einmaligem Brennen arbeitende Verfahren nur einen einzigen Ofen und einen einmaligen Brennvorgang erfordert, stellt es gegenüber dem herkömmlichen zweimaligen Brennen einen wesentlichen Fortschritt dar. Die gesamte Anlage kann kleinere Abmessungen aufweisen, und die sonst nach dem Brennen der Biskuitware und vordem Brennen der Glasur verlorengehende Wärmeenergie wird eingespart.

Sofern die während des Brennens auftretenden Reaktionen ausreichend bekannt sind, ist es mit dem einmaligen Brennen auch möglich, die mit dem zweimaligen Brennen erzielten Wirkungen nahezu vollständig zu realisieren, obgleich eine gewisse Begrenzung darin gesehen werden kann, daß die Brenntemperatur des den keramischen Körper bildenden Tongemischs auf die Eigenschaften der im gleichen Arbeitsgang zu brennenden Glasur abgestimmt werden müssen, so daß die dem zweimaligen Brennen eigene Freiheit der Wahl weitgehend eingeschränkt ist.

Die größte Schwierigkeit ergibt sich beim einmaligen Brennen jedoch daraus, daß die beim Brennen des keramischen Körpers freigesetzten Gase die Gleichmäßigkeit und Konsistenz der Glasur stark beeinträchtigen können.

Die Bedeutung dieses Phänomens wird deutlich, wenn man bedenkt, daß eine aus einem 10% Klaziumkarbonat enthaltenden Gemisch geformte Fliese mit einem Gewicht von 1 kg bei Erwärmung auf 1 000⁰C ein Volumen von ca. neunzig Litern Kohlendioxid freisetzt.

Das von dem keramischen Körper freigesetzte Gas durchdringt die Glasur, so daß in dieser kleine Bläschen zurückbleiben, wodurch sie in gewissem Maße porös wird.

Wenngleich somit das einmalige Brennen die beim zweimaligen Brennen im Falle von verglasten keramischen Körpern auftretenden Schwierigkeiten hinsichtlich des Haftens der Glasur am keramischen Körper zu beseitigen vermag, erbringt es im Ergebnis eine Glasur, welche zwar ein ausgezeichnetes Haftvermögen hat, dabei jedoch relativ porös ist.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, bei dem mit einmaligem Brennen arbeitenden Verfahren eine als Engobe oder Beguß bezeichnete Isolierschicht zwischen der Glasur und dem keramischen Körper aufzubringen, um die Wechselwirkungen zwischen den beiden Schichten während des Brennens zu vermindern, ein solcher Beguß beeinträchtigt jedoch das befriedigende Anhaften der Glasur, welches sonst einen wesentlichen Vorteil des einmaligen Brennens darstellt. Kurz gesagt erhält man also beim zweimaligen Brennen Fliesen mit einem porösen keramischen Körper, welcher zwar eine geringere mechanische Festigkeit aufweist, an welchem jedoch eine Glasur von gleichmäßiger Dichte besonders gut anhaftet, während man beim einmaligen Brennen Fliesen erhält, welche einen verglasten keramischen Körper von großer mechanischer Festigkeit mit einer gut daran haftenden, dabei jedoch relativ porösen Glasur aufweisen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschaften von glasierten keramischen Fliesen auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren für die Fertigung von glasierten keramischen Fliesen und dergestalt gefertigte Fliesen zu finden, mit dem die bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zum Glasieren und Brennen von Fliesen auftretenden Schwierigkeiten überwunden werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln. Gemäß der Erfindung ist bei einem Verfahren für die Fertigung von glasierten keramischer Fliesen, ausgehend von einem rohen keramischen Körper, vorgesehen, daß man den keramischen Körper in einen Ofen einbringt und ihn einer ersten Phase einer Wärmebehandlung unterwirft, an deren Ende die beim Brennen des keramischen Körpers auftretenden Reaktionen im wesentlichen abgeschlossen sind, daß man den keramischen Körper einer zweiten Phase der Wärmebehandlung unterwirft, welche zu ihrem Ende hin ein langsames Abkühlen einschließt, wobei gemäß der Erfindung insbesondere vorgesehen ist, daß man zwischen der ersten und der zweiten Phase der Wärmebehandlung bzw. zu Beginn der zweiten Phase eine lose, trockene Glasur auf den keramischen Körper aufbringt, während dieser im wesentlichen die Endtemperatur der ersten Phase der Wärmebehandlung hat und daß man den keramischen Körper zu Beginn der zweiten Phase der Wärmebehandlung auf eine Temperatur bringt, welche für das Verglasen der Glasur durch Schmelzen wenigstens eines ihrer Bestandteile ausreicht. Vorteilhaft ist es, wenn der keramische Körper am Ende der ersten Phase der Wärmebehandlung in glühendem, plastischem Zustand mit der Glasur beschickt wird. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn der Auftrag der Glasur in einer Umgebung erfolgt, deren Temperatur niedriger ist als die Verglasungstemperatur der Glasur. Darüber hinaus ist vorteilhaft, wenn der Auftrag der Glasur auf den-keramischen Körper in freiem Fall erfolgt, während sich der keramische Körper entlang einem waagerechten Vorschubweg unter einer Glasur-Auftragseinrichtung hinwegbewegt. Vorteilhaft ist auch, wenn der keramische Körper der Phase des Glasurauftrags mit einer Temperatur zugeführt wird, welche höher ist als die Verglasungstemperatur der Glasur. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Brennen und Glasieren von keramischen Fliesen einen mit rohen keramischen Körpern beschickbaren Brennofen mit in einem ersten Abschnitt des Ofens angeordneten Einrichtungen zum Erwärmen der keramischen Körper im wesentlichen bis zum Abschluß derfürdas Brennen typischen Reaktionen und mit in einem zweiten Abschnitt des Ofens angeordneten Temperatur-Steuereinrichtungen zur Erhaltung der Fliesen auf einer gesteuerten und sinkenden Temperatur für die stetige Abkühlung der Fliesen, sowie eine Einrichtung für den fortlaufenden Transport der Körper durch den ersten und den zweiten Abschnitt des Ofens hindurch. Wobei gemäß der Erfindung' vorgesehen ist, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Ofens eine Glasierstation mit Einrichtungen zum Überführen der Fliesen vom Ausgang des ersten Abschnitts zum Eingang des zweiten Abschnitts des Ofens und mit einer Einrichtung zum Aufbringen einer losen, trockenen Glasur auf die von der Überführungseinrichtung getragenen keramischen Körper vorhanden ist. Vorteilhaft ist, daß die Einrichtung zum Verteilen der Glasur in einer Umgebung angeordnet ist, deren Temperatur mittels Temperatur-Regeleinrichtungen auf einen Wert einstellbar ist, welcher unter der Temperatur liegt, bei welcher die Glasur der Verglasung und physikalischen sowie chemischen Veränderung unterworfen ist. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn die Einrichtung zum Verteilen der Glasur auf den keramischen Körpern eine sich über die gesamte Breite der die Fliesen überführenden Überführungseinrichtung erstreckende Arbeitsbreite hat. Varteilhafterweise sollte der Ofen eine einschichtige Rollenförderbahn enthalten. Darüber hinaus ist vorteilhaft, wenn die Überführungseinrichtungen eine diskontinuierliche Auflagefläche für die in gegenseitigem.Abstand angeordneten keramischen Körper bilden und diese jeweils an mehreren Punkten abstützen, daß die Einrichtung zum Verteilen der Glasur diese über die gesamte Breite der Überführungseinrichtungen verteilt und daß ein Auffangbehälter für zwischen den keramischen Körpern hindurchfallende Glasur vorhanden ist. Vorteilhafterweise sollten die glasierten keramischen Fliesen unter Anwendung eines Verfahrens und/oder unter Verwendung einer Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden erfinderischen Merkmale gefertigt werden.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden. Eszeigen:

Fig. 1: eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2: eine Schnittansicht einer Einzelheit der Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig.3: ein Diagramm der in der Vorrichtung nach Fig. 1 herrschenden Temperaturen.

Gemäß der Erfindung werden nach herkömmlichen Verfahren geformte keramische Körper nach angemessener Trocknung im Rohzustand dem Ein-gang 10 eines Brennofens zugeführt.

Der Brennofen hat einen ersten Abschnitt 11, in welchem die Temperatu r stetig bis auf einen Wert erhöht wird, welcher ausreicht, die mittels einer bekannten Transporteinrichtung vorwärtsbewegten keramischen Körper oder Fliesen auf ihre Brenntemperatur zu erwärmen, d, h. auf eine Temperatur, welche ausreicht, die für das Brennen von keramischem Rohmaterial typischen Reaktion im wesentlichen zum Abschluß zu bringen.

Am Ende des ersten Abschnitts 11 des Ofens befördert die Transporteinrichtung die Fliesen zu einer Glasierstation 12. Die im Rahmen derErfindung besonders bedeutsame Glasierstation 12 ist in Fig.2 dargestellt. Darin erkennt man den Ausgang 13 des ersten Abschnitts 11, welchen die Fliesen auf der hier durch Rollen dargestellten Transporteinrichtung verlassen. Die durch die Rollen dargestellte Überführungseinrichtung führt durch die Glasierstation 12 hindurch. Diese bildet einen im wesentlichen geschlossenen. Raum, dessen Innentemperatur z. B. mittels öffnend betätigbarer Deckplatten gesteuert und auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden kann, welcher vorzugsweise etwas niedriger ist als die Temperatur des ersten Abschnitts 11 im Bereich des Ausgangs 13, um auf diese Weise die Temperatur der Fliesen beeinflussen zu können. Eine in der Glasierstation 12 angeordnete Einrichtung 20 dient dazu, eine in Form eines Granulats oder eines Pulvers vorliegende, lose, trockene Glasur gleichmäßig auf die Fliesen aufzubringen/während diese sich auf den Rollen der Überf übungseinrichtung darunter hinweg bewegen.

In einer der Übersichtlichkeit halber vereinfachten Darstellungsweise umfaßt die Glasur-Auftragseinrichtung einen Vorratsbehälter 21 für die Glasur und eine von diesem gespeiste Dosiereinrichtung 22 zum gleichmäßigen Aufbringen der Glasur auf die in einer beliebigen Anzahl von Reihen von den Rollen der Überführungseinrichtung darunter hinweg bewegten Fliesen. Unterhalb der Einrichtung 20 ist eine Sammeleinrichtung zum Auffangen von zwischen den auf den Rollen fortbewegten Fliesen hindurchfallender Glasur angeordnet. Die in der Sammeleinrichtung aufgefangene Glasur wird zweckmäßig in den Vorratsbehälter 21 zurückbefördert.

Die in stark schematisierter Form dargestellte Einrichtung 20 dient lediglich der beispielhaften Erläuterung und kann in der Praxis verschiedene Formen annehmen,"z. B. nach Art eines Walzenwehrs ausgebildet sein, mit einem Rüttelsieb mit oder ohne Druckluftförderung od.dgl. arbeiten, solange nur gewährleistet ist, daß die in Form eines Granulats oder eines Pulvers vorliegende Glasur gleichmäßig auf die darunter hinweg beförderten Fliesen aufgebracht wird.

Die Transport- und Überführungseinrichtungen für den Eintrag der Fliesen in die Glasierstation 12 sind hier zwar als Rollen dargestellt, sie können jedoch auch in anderen, für den Transport von keramischen Gegenständen geeigneten Ausführungen vorliegen.

Nach Durchlaufen der Glasierstation 12 gelangen die Fliesen zum Eingang 16 eines zweiten Abschnitts 17 des Ofens, in welchem sie zunächst auf einer für die vollständige Verglasung und Aushärtung der Glasur ausreichenden Temperatur gehalten und anschließend langsam abgekühlt werden, um die Entstehung von unerwünschten inneren Spannungen zu vermeiden. Die soweit abgekühlten Fliesen werden schließlich über den Ausgang 18 des zweiten Abschnitts 17 aus dem Ofen ausgetragen. Weitere Einzelheiten der Konstruktion des Ofens bedürfen keiner eingehenden Beschreibung, da die beiden Abschnitte 11 und 17 im wesentlichen einem herkömmlichen Brennofen entsprechen, wie er in dem mit zweimaligem Brennen arbeitenden Verfahren zum Brennen von keramischen Körpern zu Biskuitware verwendet wird. Für die Konstruktion der beiden Abschnitte kann daher auf die auf diesem Fachgebiet vorhandenen Erfahrungen zurückgegriffen werden.

Insbesondere sind die Eingänge 10; 16 bzw. die Ausgänge 13; 18 des Ofens in an sich bekannter Weise so auszubilden, daß in jedem Abschnitt des Ofens eine bestimmte Atmosphäre aufrechterhalten werden kann, um die gewünschten Reaktionen während der Wärmebehandlung der keramischen Körper und der Glasur herbeizuführen.

Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, das Brennen eines keramischen Körpers kurzzeitig zu unterbrechen, d.h. den keramischen Körper in wenigstens einer Phase des Brennvorgangs kurzzeitig in eine relativ kühle Umgebung zu bringen, in welcher der Temperaturunterschied zwischen dieser Umgebung und dem keramischen Körper beträchtlich größer ist als innerhalb des Ofens während des Brennens und der anschließenden Abkühlung des keramischen Körpers.

Es wurde nämlich festgestellt, daß der thermische Schock, welchem der keramische Körper beim Eintritt in die kühlere Umgebung ausgesetzt ist, von dem Material problemlos ertragen wird, sofern das Material dabei in seinem plastischen Zustand verharrt und nicht in den erstarrten, spröden Zustand übergeht. Dieser plastische Zustand bleibt erhalten, solange sich der keramische Körper in seinem glühenden Zustand befindet, d.h. bei einer Temperatur von nicht weniger als etwa 700⁰C. Diese Temperatur ist für den überwiegenden Teil der zur Zeit für die Herstellung von keramischen Fliesen verwendeten Gemische von Ausgangsstoffen maßgeblich.

Gemäß der Erfindung wird die Temperatur in der Glasierstation 12 auf einem Wert gehalten, bei welchem eine Überhitzung der Glasur-Auftragseinrichtung und ihrer Teile und ein dadurch bewirktes Anschmelzen oder Verklumpen der Glasur ausgeschlossen ist. Dadurch ist gewährleistet, daß die Auftragseinrichtungen sich nicht zusetzen und beim Auftrag der Glasur auf die Fliesen keine Ungleichmäßigkeiten auftreten.

Die Einhaltung einer relativ niedrigen Temperatur in dem gesamten Bereich, in welchem die Glasur aufgetragen wird, empfiehlt sich außerdem auch, um ein Sublimieren der auf die Fliesen gestreuten Glasur zu vermeiden, da dies zu einer Ausbreitung der Glasur in der Umgebung und der Verunreinigung der Ofen räume und der darin vorhandenen Einrichtungen führen würde. Beim Eintritt in den Glasierbereich sind die Fliesen im glühenden Zustand und haben die gleiche Temperatur wie während des Brennens im letzten Teil des ersten Abschnitts 11 des Ofens. Diese Temperatur ist jedoch nicht unbedingt die höchste Temperatur, welche die Fliesen während des Brennens im ersten Abschnitt 11 erreichen.

Falls die Schmelz- oder Verglasungstemperatur der Glasur niedriger ist als die höchste Brenntemperatur, ist es sogar vorteilhaft, die Kühlung der Fliesen bereits im letzten Teil des ersten Abschnitts 11 des Ofens einzuleiten, so daß die Fliesen die Glasur-Auftragseinrichtung mit der günstigsten Temperatur erreichen, wobei auch der möglicherweise in der Glasierstation 12 eintretende Temperaturabfall der Fliesen zu berücksichtigen ist.

Die Temperatur der Fliesen, bei welcher die Glasur aufgebraucht wird, kann in der Praxis also dadurch bestimmt werden, daß man die Temperatur, mit welcher sie den ersten Abschnitt des Ofens verlassen, unter Berücksichtigung des möglicherweise in der Glasierstation 12 eintretenden Temperaturabfalls entsprechend steuert. Der zuletzt genannte Temperaturabfall kann auch dadurch beeinflußt werden, daß man die in der Glasierstation 12 herrschende Temperatur entsprechend steuert, wobei, wie vorstehend bemerkt, darauf zu achten ist, daß die Temperatur nicht soweit ansteigt, daß die trocken auf die glühenden Fliesen aufgebrachte Glasur dadurch irgendwelche physikalischen oder chemischen Veränderungen erfährt.

Neben dem Aufbringen der Glasur können in der Glasierstation noch andere der Verzierung der Fliesen dienende Arbeitsgänge ausgeführt werden, ζ. B. das Aufbringen von hochtemperaturbeständigen Schablonen für eine vorbestimmte Verteilung von der Verzierung dienenden Farbstoffen und dergleichen. Das Aufbringen solcher Schablonen kann mittels selbsttätig arbeitender Vorrichtung erfolgen.

Die auf die Fliesen aufgebrachte Glasur erreicht ihre höchste Temperatur bei niedrigster Viskosität an der Berührungsfläche mit dem keramischen Körper, wodurch das Anhaften an dem Körper begünstigt ist.

Da die für das Aufbringen der Glasur notwendige Verweilzeit der Fliesen in der Glasierstation 12 ziemlich kurz ist, besteht keine Gefahr, daß die Fliesen von dem glühenden, plastischen Zustand in den erstarrten, spröden Zustand übergehen, in welchem ein thermischer Schock zu inneren Spannungen und Rißbildung führen könnte.

Da die Glasur eines trockenen Pulvers oder Granulats aufgebracht wird, bleibt an den senkrechten Seitenflächen der Fliesen praktisch keine Glasur haften, so daß die Fliesen saubere Ränder erhalten. Außerdem verringert sich dadurch die Neigung der Glasurzur Rißbildung entlang den Rändern der Fliese unddie dadurch bedingte Gefahr des Absplittems.

Sollen die Fliesen mit mehreren Glasuren versehen werden, für deren Aufbringen der keramische Körper jeweils eine andere Temperatur haben muß und welche jeweils eine andere Brenntemperatur erfordern, dann können entlang dem zweiten Abschnitt 17 des Ofens weitere Glasierstationen vorgesehen werden, nach deren Durchlaufen die Fliesen im letzten Teil des Abschnitts 17 abgekühlt werden.

Die besonderen Eigenheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen nachstehend anhand einiger Ausführungsformen

verdeutlicht werden. ·

Beispiel 1

Herstellung von Wandfliesen mit den folgenden Kenndaten: ' ^;

Abmessungen: 15 χ 20cm >

Stärke: . 7 mm

Porosität: 12%

Bruchfestigkeit: 200 kg/cm²

Glanzglasur blau mit Maserungseffekt

Ausgangsgemisch:

Mischung aus Natursand und Tonen in folgendem Verhältnis:

Maiolicaton: 60%

Gres-Ton: 25%

Feldspatsand: 15%

(Die Zusammensetzung ist nachstehend in Tabelle 1 wiedergegeben).

Herstellung des Gemisches durch trockenes Vermählen in einem Pendelmahlwerk und Befeuchten auf 5% Feuchtigkeit. Formen durch Trockenpressen mittels hydraulischer Pressen mit einem spezifischen Druck von 220kp/cm² in einer fünfteiligen Form.

Einbringen der Preßlinge in einer einzigen Lage zu acht Reihen mit den Langseiten nebeneinander in einen Rollenofen mit den folgenden Daten:

Länge des Trockenabschnitts: 13 820 mm

Vorwärmungs-und Brennabschnitt: 24747 mm

Breite der Kammer: 1465 mm

Höchste Brenntemperatur: 1060⁰C

Durchlaufzeit: ca. 25 min

Fig. 3 zeigt die Brenntemperaturkurve mit der Ofengastemperatur auf der Ordinate und der Zeit auf der Abszisse, proportional abgestimmt auf die Längsabmessungen des Ofens in Beziehung zur Vorschubtemperatur der Fliesen darin.

Glasieren:

Glasur aus einem Gemisch aus drei Fritten (Zusammensetzung in Tabelle 1 angegeben).

Fritte 1: 70%

Fritte2: 20%

Fritte 3: 10%

Teilchengröße zwischen 0,2 und 1 mm

Verglasungstemperatur: 95O⁰C

Auftrag der Glasur mittels Walzenstreuer

Länge derGlasierzone: 1000 mm

Durchlaufzeit: 30 see.

Nach Durchlaufen der Glasierzone treten die Fliesen mit einer Temperatur von noch etwa 900°C in den zweiten Ofenabschnitt ein, welcher die folgenden Abmessungen aufweist:

Länge: 23 311mm

Breite: 1465 mm

Der Anfangsbereich dieses Abschnitts 17 ist auf einer Temperatur von 1 000°C gehalten, und die Durchlaufzeit der Fliesen beträgt ca. 4min, was für den vollständigen Brand der Glasur ausreicht.

An den vorstehend genannten Bereich schließt sich ein Bereich für die direkte und indirekte Kühlung der Fliesen an.

Die Gesamtlänge der Maschine beträgt somit 62878 mm, und die Behandlungszeit der Fliesen beträgt insgesamt 40 Minuten.

Beispiel 2

Herstellung von Bodenfliesen mit den folgenden Merkmalen:

Größe: 25x25 cm

Stärke: 8 mm

Porosität: 3%

Halbglänzende, hell-beige Glasur

Ausgangsgemisch:

Gemisch aus Tonen und Feldspat zu folgenden Anteilen: .

Feldspat: 45% ' - .

Toni: 30%

Ton 2: 25%

(Zusammensetzungen in Tabelle 1 angegeben)

Mischung bereitet durch Naßmahlen mit 35% Wasser und Zerstäubung.

Feuchtigkeit nach Zerstäubung: 5%

Formung durch Trockenpressen mittels hydraulischer Pressen mit einem spezifischen Druck von 300 kp/cm² in einer dreiteiligen'

Einbringen in einer einzigen Lage in Reihen zu 5 Preßlingen in einen Rollenofen mit den folgenden Daten:

Länge des Trockenabschnitts: 14548mm . . . '

Vorwärmungs-und Brennabschnitt: 32102 mm

Rollendurchmesser: 32 cm über die letzten 12 700 mm

Breite: 1465 mm

Höchsttemperatur: 1150⁰C

Durchlaufzeit: 30 min

Die auf die Temperatur der Ofengase bezogene Brenntemperaturkurve hat einen ähnlichen Verlauf wie die in Fig. 3 dargestellte, mit veränderten Werten auf der Ordinate und der Abszisse.

Glasieren:

Glasur aus einer einzigen Fritte mit Teilchengrößen zwischen 0,2 und 1 mm.

Verglasungstemperatur: 1050⁰C

Die Zusammensetzung der Fritte ist in Tabelle 1 angegeben (Fritte 4)

Auftrag der Glasur mittels Walzenstreuer '

Länge der Glasierzone: 1500 mm

Auftrag von 45 g Glasur pro Fliese

Durchlaufzeit: 30 see.

Nach Durchlaufen der Glasierzone treten die.Fliesen mit einer Temperatur von noch etwa 1 000⁰C in den zweiten Abschnitt des Ofens ein, wejcher die folgenden Abmessungen aufweist:

Länge: 22 628 mm

Breite: 1465 mm

EingehalteneTemperatur: 1 100⁰C.

Die Fliesen durchlaufen den auf einer. Temperatur von 1100⁰C gehaltenen ersten Bereich dieses Abschnitts in etwa 4 min, was für den vollständigen Brand der Glasur ausreicht, und durchlaufen anschließend die Zone für die.direkte und indirekte Kühlung.

Die Gesamtlänge der Maschine beträgt som.it 76695mm, und die Durchlaufzeit beträgt insgesamt 50 min.

Tabelle 1

Chemische Zusammensetzung

C O	C O I	UBS	to ri	C O	CN C O	ritte	CN	CO
co XL	res-"	pat	cn "55	H-	H	LL.	ritte	^:ritte
Majol	C3	^:elds	LU				LL	ui_
	U-

SiO₂	55,3	61,6	81,0	76,4	73,5	64,8	36,5	50,2	43,3	65,0
AI₂O₃	14,8	20,3	9,4	13,4	22,5	28,5	5,0	5,0	5,5	5,6
Fe₂O₃	6,0	8,0	0,9	0,7	1,1	1,8	0,2			0,1
TiO₂	0,8	1,1	1,1		1,7	1,7	0,1	9,5		6,0
CaO	14,7	0,6	2,8	1,0	0,3	0,3	4,4		7,5	7,5
MgO	• 3,2	2,3	0,3	0,3		0,2	0,3	1,5	3,0	0,1
K₂O	3,1	3,8	3,4	5,9	0,6	2,1	0,6	0,5		0,8
Na₂O	1,2	1,6	2,1	0,8	0,1	0,2	0,7	5,1	3,5	4,0
ZnO							4,5	3,2	• 2,0
BaO								6,1
CoO									10,0
PbO							34,6	8,8
ZrO₂							5,4
B₂O₃							5,0	10,4	25,3	10,1
Li₂O										0,3
L.O.I.	14,6	6,0	2,7	2,3	7,8	8,4
CaCO₃	22,3	0,3	4,1

m Vergleich zu früher bekannten Vorgehensweisen erbringt das erfindungsgemäße Verfahren somit die folgenden Vorteile:

— Vermeidung jeder Bewegung der rohen Fliesen, mit Ausnahme des Eintrags in den Ofen, und damit Vermeidung von Bruch und Rißbildung;

— Vereinfachung des Herstellungsablaufes, gegebenenfalls unter Weglassung der sonst für die Zwischenlagerung der rohen Fliesen notwendigen Einrichtung bei kontinuierlicher Beschickung des Ofens von der Formanlage aus;

— Verringerung des Energieaufwandes für die Trocknung, da die rohen Fliesen kein Glasurwasser aufsaugen;

— größere Freiheit bei der Gestaltung von Markierungen und Mustern an der Vorder- und Rückseite der Fliesen, da bei unterschiedlicher Stärke und Porosität im Bereich reliefartiger Ausbildungen keine Probleme hinsichtlich unterschiedlicher , Trocknung auftreten;

— der mit unglasierten Fliesen beschickte Ofen bleibt insgesamt sauberer und erfordert daher weniger Wartung;

— der ohne Glasur gebrannte keramische Körper kann Gase ungehindert freisetzen und leichter oxydieren;

— der Brennvorgang wird gefördert und kann in kürzerer Zeit ablaufen;

— es können weniger reine Tone mit höherem Brennverlust verwendet werden;

— die Verwendung eines Begusses (Engobe) ist überflüssig;

— die Brenntemperatur der keramischen Körper ist unabhängig von der der Glasur, welche in jedem Falle variiert werden kann. Die Glasur wird daher unter für die Erzielung einer sicheren Haftung günstigeren Bedingungen gebrannt und weist keinerlei Porosität auf, da sie aufgetragen wird, nachdem die Reaktionen des keramischen Körpers vollkommen abgeschlossen sind, so daß sich ein Beguß (Engobe) erübrigt;

— möglich ist der Auftrag besonderer Glasuren, welche bei den Brenntemperaturen für den keramischen Körper degradieren würden, so daß eine größere Bandbreite von Produkten herstellbar ist;

— die Glasur haftet allein an der Oberfläche der Fliesen;

— überschüssige Glasur kann in einem Auffangbehälter gesammelt und erneut der Verwendung zugeführt werden;

— zur Erzielung besonderer Wirkungen können mehrere Glasuren nacheinander aufgebracht werden;

— da der an der Ablaufseite der Glasierstation anschließende Abschnitt des Ofens physisch von dem Abschnitt des Ofens für das Brennen der keramischen Körper getrennt ist, kann eine spezielle Atmosphäre, z. B. eine reduzierende, eine oxydierende oder eine inerte Atmosphäre darin unterhalten werden, ohne daß das Brennen der keramischen Körper dadurch beeinflußt wird. Auf diese Weise können allein in einer kontrollierten Atmosphäre erzielbare Wirkungen hervorgebracht'werden, was bei bekannten Verfahren äußerst schwierig ist; ,

— beträchtlich wirtschaftlicher ist die Herstellung von Produkten mit verglasten keramischen Körpern, d. h. mit einer hohen

' mechanischen Festigkeit und vollkommen porenfreien Glasuren, welche in sich äußerst verschleißbeständig sind und ein ausgezeichnetes Haftvermögen und damit eine hohe Schlagfestigkeit aufweisen;

— der Bereich von für Glasuren verwendbaren Ausgangsstoffen ist beträchtlich erweitert, da es ermöglicht ist, niedrig schmelzende Glasuren auf bei höheren Temperaturen gebrannten kermamischen Körpern zu verwenden, oder auch sehr kurze Brennzeiten erfordernde Glasuren, was bei bekannten Verfahren zumindest äußerst schwierig ist.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren für die Fertigung einer glasierten keramischen Fliese, ausgehend von einem rohen keramischen Körper, gekennzeichnet dadurch, daß der keramische Körper in einen Ofen eingetragen und einer ersten Phase einer Wärmebehandlung unterworfen wird, an deren Ende die Brennreaktionen im wesentlichen vollständig abgeschlossen sind, daß auf den im wesentlichen die gleiche Temperatur wie am Ende der ersten Phase der Wärmebehandlung aufweisenden keramischen Körper eine trockene, schüttfähige Glasur aufgebracht wird und daß der keramische Körper zu Beginn einer

. zweiten Phase der Wärmebehandlung auf eine zum Verglasen der Glasur durch Schmelzen wenigstens eines Bestandteils derselben ausreichende Temperatur gebracht wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der keramische Körper am Ende der ersten Phase der Wärmebehandlung in glühendem, plastischem Zustand mit der Glasur beschickt wird.
3. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß der Auftrag der Glasur in einer Umgebung erfolgt, deren Temperatur niedriger ist als die Verglasungstemperatur der Glasur.
4. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß der Auftrag der Glasur auf den keramischen Körper in freiem Fall erfolgt, während sich der keramische Körper entlang einem waagerechten Vorschubweg unter einer Glasur-Auftragseinrichtung hinwegbewegt.
5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der keramische Körper der Phase des Glasurauftrags mit einer Temperatur zugeführt wird, welche höher ist als die Verglasungstemperatur der Glasur.
6. Vorrichtung zum Brennen und Glasieren von keramischen Fliesen in Gestalt eines mit keramischen Körpern beschickbaren Brennofens oder einer Brennkammer, mit einem ersten Ofenabschnitt mit Einrichtungen zum Erhitzen der keramischen Körper im wesentlichen biszum.Abschluß der Brennreaktionen, einem zweiten Ofenabschnitt mit Temperatur-Steuereinrichtungen, welche die keramischen Körper für ihre fortschreitende Abkühlung auf einer gesteuert sinkenden Temperatur halten, und mit Einrichtungen für den Transport der keramischen Körper nacheinander durch den ersten und den zweiten Abschnitt des Ofens hindurch, zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (11 bzw. 17) des Ofens eine Glasierstation (12) angeordnet ist, welche Überführungseinrichtungen (14) zum Überführen der Fliesen vom Ausgang (13) des ersten Abschnitts des Ofens zum Eingang (16) des zweiten Abschnitts und eine Einrichtung (20) zum Verteilen einer trockenen, schüttfähigen Glasur auf den von der Überführungseinrichtung fortbewegten Fliesen aufweist.
7. Vorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung (20) zum Verteilen der Glasur in einer Umgebung angeordnet ist, deren Temperatur mittels Temperatur-Regeleinrichtungen (15) auf einen Wert einstellbar ist, welcher unter der Temperatur liegt, bei welcher die Glasur der Verglasung un-d physikalischen sowie chemischen Veränderung unterworfen ist.
8. Vorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung (20) zum Verteilen der Glasur auf den keramischen Körpern eine sich über die gesamte Breite der die Fliesen überführenden Überführungseinrichtung (14) erstreckende Arbeitsbreite hat.
9. Vorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Ofen eine einschichtige Rollenförderbahn enthält.
10. Vorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Überführungseinrichtung (14) eine diskontinuierliche Auflagefläche für die in gegenseitigem Abstand angeordneten keramischen Körper bilden und diese jeweils an mehreren Punkten abstützen, daß die Einrichtung (20) zum Verteilen der Glasur diese über die gesamte Breite der Überführungseinrichtungen verteilt und daß ein Auffangbehälter (23) für zwischen den keramischen Körpern hindurchfallende Glasur vorhanden ist.
11. Glasierte keramische Fliese nach den Punkten 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß sie unter Anwendung eines Verfahrens und/oder unter Verwendung einer Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Punkte gefertigt ist.

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