DE10003945C2 - Saugfähige Gipsform zum Herstellen von keramischen Körpern aus Schlicker und Herstellen von keramischen Körpern aus Schlicker unter Verwendung der saugfähigen Gipsform - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine saugfähige Gipsform zum Herstellen von keramischen Körpern aus Schlicker mittels Schlickergussverfahren, ein Verfahren zum Herstellen der saugfähigen Gipsform sowie die Verwendung der saugfähigen Gipsform zum Herstellen von keramischen Körpern aus Schlicker.

Keramische Massen werden je nach Wasseranteil mit unterschiedlichen Formgebungsverfahren zu den gewünschten Formkörpern verarbeitet. Keramische Gießmassen, auch Schlicker genannt, weisen einen erhöhten Wasseranteil mit verflüssigenden Agenzien auf, aus denen mit Hilfe saugfähiger Gipsformen kompliziertere Körper, wie Kannen, Reliefs, Sanitärgegenstände geformt werden können.

In der keramischen Industrie ist es üblich, daß sanitärkeramische Teile wie Toiletten, Waschbecken und andere komplizierte Geometrien durch Schlickerguss in Gipsformen hergestellt werden. Diese saugfähig ausgebildeten Gipsformen entziehen dem keramischen Schlicker das Wasser und bilden einen Scherben durch die Entwässerung des Schlickers. Dieser Scherben lagert sich an der Oberfläche der Gipsform an und härtet durch weitere Entwässerung aus. Die Gipsformen müssen zudem zwischendurch selbst entwässert werden, um wieder voll zum Einsatz zu gelangen. Je nach Größe der Gipsformen, die bis zu mehreren Hundert kg wiegen können, ist dies ein sehr aufwendiger Prozeß und die Saugleistung der Gipsformen läßt mit zunehmendem Alter nach. Es ist zur Zeit üblich, daß die Gipsformen in beheizten Räumen gehalten werden, so daß diese durch zirkulierende Umluft und eine sehr kostenaufwendige Konvektionsheizung des gesamten Arbeitsraumes getrocknet werden.

Aus der US-PS 3228649 ist eine poröse Gipsform bekannt geworden, die mit zwei metallischen Elektroden ausgerüstet ist, um bei durch aufgenommene Feuchtigkeit ansteigender elektrischer Leitfähigkeit einen elektrischen Strom durch die Form zu leiten und die Feuchtigkeit wieder zu entfernen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß Herstellen von keramischen Körpern aus Schlicker, insbesondere auch komplizierter Geometrien und kleinerer Serien wirtschaftlicher zu gestalten.

Erfindungsgemäß wird hierzu eine saugfähige Gipsform zum Herstellen von keramischen Körpern aus Schlicker mittels Schlickergussverfahren vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie beheizbar mittels eines eingegossenen elektrischen Heizleiters auf Basis eines Kohlefaser­ flächengebildes ausgebildet ist. Durch die Herstellung der Gipsform mit einem eingegossenen Heizleiter in Gestalt eines Kohlefaserflächengebildes, ist die Gipsform beheizbar und zwar bereits in statu nascendi, also während ihrer eigenen Herstellung und darüber hinaus auch bei späterer Benutzung als Arbeitsform für das Schlickergussverfahren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche entnehmbar.

Die Erfindung ermöglicht eine schnelle und energiesparende Trocknung der Gipsformen bei ihrer Herstellung. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Verfahren zum Herstellen von saugfähigen Gipsformen für die Herstellung von keramischen Körpern aus Schlicker derart weiterzubilden, daß elektrische Heizleiter auf Basis eines Kohlefaserflächengebildes in die die Gipsform bildende Form eingelegt und mit dem Gips umgossen werden und nach Beendigung des Gießvorganges durch Anlegen einer Spannung an das Kohlefaserflächengebilde eine Temperatur im Bereich von 30 bis 70°C in der Gipsform erzeugt wird, wobei die Gipsform trocknet.

Als Heizleiter werden bevorzugt flexible Kohlefaserflächengebilde eingesetzt, die auch den Vorteil aufweisen, daß Kohlefasern bei der Erwärmung einen negativen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, so daß bei Erwärmung die Gipsform nicht zerstört werden kann, da keine Spannungen in der Gipsform erzeugt werden.

Als Heizleiter wird erfindungsgemäß ein definiertes flexibles Flächengebilde auf Basis Kohlenfasern eingesetzt, beispielsweise eine Kohlefaserfilzmatte oder ein Kohlefasergewebe. Hierbei werden Kohlefasern mit mindestens 95% C- Gehalt eingesetzt, wobei die Kohlefasern einen Widerstand von 1,3 bis 2 Ohm/m aufweisen sollten. Bevorzugt werden auch Kohlefasergewebe, bei denen möglichst viele Kohlefasern in einer Achse angeordnet sind, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Stromleitung und damit der erzeugbaren thermischen Energie erreicht wird.

Der Heizleiter in der Gipsform wird bevorzugt mit Niederspannung bis zu höchstens 42 V betrieben, um max. bis zu etwa 70°C Erwärmung des Kohlefaserflächengebildes zu erreichen. Diese Temperatur kann innerhalb weniger Minuten erreicht werden. Je nach Qualität und Quantität des eingesetzten Kohlefaserflächengebildes kann eine Leistung bis zu 300 W/m² als Heizleistung erreicht werden. Als Energiequelle ist ein die Niederspannung liefernder Trafo mit Netzanschluß vorgesehen. Die erfindungsgemäße beheizbare saugfähige Gipsform mit einem in die Gipsform eingegossenen elektrischen Heizleiter auf Basis eines Kohlefaserflächengebildes wird gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung zum Herstellen von keramischen Körpern aus Schlicker mittels Schlickergussverfahren eingesetzt, bei dem zur Beschleunigung der Scherbenbildung des Schlickers während der Durchführung des Schlickergussverfahrens die Gipsform durch Anlegen einer Spannung an den in die Gipsform eingegossenen elektrischen Heizleiter auf eine Temperatur von 30 bis 50°C von innen her aufgeheizt wird und über die freie äußere Oberfläche der Gipsform, die aus dem Schlicker aufgenommene Feuchtigkeit, während der Scherbenbildungszeit abgegeben wird.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der beheizbaren saugfähigen Gipsformen ist eine gleichmäßig Aufheizung dieser Gipsformen als Arbeitsformen im Schlickergussverfahren während der Produktion von keramischen Körpern aus Schlicker möglich. Durch das direkte Beheizen der Gipsformen lassen sich weitere positive Effekte erzielen, die zu wesentlichen Verbesserungen bei der Produktion von keramischen Körpern aus Schlicker mittels Schlickergussverfahren führen. Dies ist zum einen eine schnellere Scherbenbildung des keramischen Schlickers. Des weiteren kann die von der Gipsform aufgenommene Feuchtigkeit aus dem Schlicker während der Scherbenbildungzeit kontinuierlich über die freie Oberfläche der Gipsform wieder abgegeben werden. In Folge dieser kontinuierlichen Verdunstung des aufgenommenen Wassers wird eine Überfeuchtung der Gipsform während des Formgebungsprozesses vermieden und damit der gesamte Produktionsvorgang vergleichmäßigt.

Durch die Wärmeerzeugung in der Gipsform selbst infolge des eingegossene Heizleiters entfällt eine sehr energie- und kostenaufwendige Konvektionsheizung des gesamten, die Gipsformen umgebenden Arbeitsraumes.

Darüber hinaus entfallen Produktionsunterbrechnungen mit Rücktrocknungs­ zyklen bedingt durch überfeuchtete Gipsformen während der Produktion.

Die Erfindung der direkten Beheizung von Gipsformen für das Schlickergussverfahren bedeutet für die keramische Industrie, insbesondere Sanitärteile eine wichtige Weiterentwicklung des konventionellen Gießverfahrens. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, qualitativ verbesserte Gipsformen herzustellen, die bis zu 200 Abformungen nach dem Schlickergussverfahren ermöglichen.

In der Vergangenheit ist die verfahrenstechnische Entwicklung zur Herstellung keramischer Körper aus keramischen Massen in Richtung Mittel- und Hochdruckgießverfahren gegangen. Mit der vorliegenden Erfindung wird das preiswerte Schlickergussverfahren erheblich verbessert.

Durch die Vergleichmäßigung der Temperatur während des Trocknens des Schlickers durch Eindringen der Feuchtigkeit in die von innen her beheizte Gipsform wird eine Qualitätssteigerung des keramischen Scherbens erreicht. Beispielsweise werden oxidische keramische Schlicker wie Fused-Silica und Aluminiumoxid bei 35°C vergossen, und hier durch Einsatz einer Gipsform, die erfindungsgemäß auf eine Temperatur während der Herstellung des Scherbens auf 50°C erwärmt wird, eine Festigkeitssteigerung von 30% gegenüber dem Einsatz einer nicht beheizten Gipsform erreicht.

Darüber hinaus sinkt durch das Trocknen des keramischen Scherbens in der erfindungsgemäß beheizten Gipsform die Bruchrate beim Ausformen der keramischen Körper. Die hergestellten keramischen Körper haben bereits einen wesentlich höheren Trocknungseffekt durch Herstellen in einer beheizten Gipsform gegenüber einer unbeheizten Gipsform erreicht, wodurch sich ihre Rohbruchfestigkeit erhöht. Auch Rißbildungen infolge falschen Trocknens entfallen weitgehend. Insgesamt können die Energiekosten für die Herstellung schlickergegossener keramischer Körper durch Einsatz von erfindungsgemäß beheizbarer Gipsformen und das erfindungsgemäße Trocknungsverfahren wesentlich reduziert werden, da nur mit einem minimalen, dem keramischen Körper, d. h. dessen Form und Größe angepaßt, getrocknet wird. Darüber hinaus ist es auch möglich, sehr gleichmäßig sowohl große Gipsformen als auch große keramische Körper zu trocknen. In der beigefügten schematischen Darstellung der Fig. 1 ist eine beheizte Gipsform G dargestellt, in welche ein Heizleiter H aus einem Kohlefaserflächengebilde in die Wände so eingebettet ist, daß eine gleichmäßige Beheizung der Gipsform G durch Anschluß einer entsprechenden Spannung an die aus der Gipsform herausgeführten Anschlüsse des Heizleiters ermöglicht ist.

Claims (8)

1. Saugfähige Gipsform zum Herstellen von keramischen Körpern aus Schlicker mittels Schlickergussverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sie beheizbar mittels eines eingegossenen elektrischen Heizleiters auf Basis eines Kohlefaserflächengebildes ausgebildet ist.

2. Saugfähige Gipsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Heizleiter eine Heizleistung von 50 bis 300 W/m² aufweist.

3. Saugfähige Gipsform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlefasern mit einem Widerstand von 1,2 bis 2 Ohm/m für das Kohlefaserflächengebilde eingesetzt sind.

4. Saugfähige Gipsform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizleiter ein Kohlefaserflächengebilde eingesetzt ist, bei dem möglichst viele Kohlefasern in einer Achse angeordnet sind, so daß ein hoher Wirkungsgrad der Stromleitung und damit der erzeugbaren thermischen Energie erzielbar ist.

5. Saugfähige Gipsform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter mit Niederspannung bis zu 42 V arbeitet, wobei das Kohlefaserflächengebilde bis auf etwa 70°C aufheizbar ist.

6. Saugfähige Gipsform nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur und Heizleistung des Kohlefaserflächengebildes mittels einer Steuerung der Spannung einstellbar ist.

7. Verfahren zum Herstellen von saugfähigen Gipsformen für die Herstellung von keramischen Körpern aus Schlicker mittels Schlickergussverfahren dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Heizleiter auf Basis eines Kohlefaserflächengebildes in die die Gipsform bildende Form eingelegt und mit dem Gips umgossen werden und nach Beendigung des Gießvorganges durch Anlegen einer Spannung an das Kohlefaserflächengebilde eine Temperatur im Bereich von 30 bis 70°C in der Gipsform erzeugt wird, wobei die Gipsform von innen her erwärmt wird und trocknet.

8. Verwendung einer beheizbaren und saugfähigen Gipsform mit einem in die Gipsform eingegossenen elektrischen Heizleiter auf Basis eines Kohlefaserflächengebildes zum Herstellen von keramischen Körpern aus Schlicker mittels Schlickergussverfahren, bei dem zur Beschleunigung der Scherbenbildung des Schlickers während der Durchführung des Schlickergussverfahrens die Gipsform durch Anlegen einer Spannung an den in die Gipsform eingegossenen elektrischen Heizleiter auf eine Temperatur von 30 bis 70°C von innen her aufgeheizt und über die freie äußere Oberfläche der Gipsform, die aus dem Schlicker aufgenommene Feuchtigkeit, während der Scherbenbildungszeit abgegeben wird.