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Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
von Keramikplatten durch Extrudieren eines schlauchförmigen grünen Formkörpers mittels
eincr Strangpresse, Schneiden und Entrollen des Formköipers zur Plattenform, Walzen
der gebildellen grünen Platten sowie Trocknen und Brennen der
Platten
dadurch gelöst, daß die aus dem Form körper erhaltenen grünen Platten in der Richtung,
die der Extrusionsrichtung entspricht, gewalzt, die gewalzten Platten einer Behandlung
mit einer Strahlung im fernen Infrarotbereich oder einer Hochfrequenzerhitzung unterworfen
werden, bevor der Feuchtigkeitsgehalt der Platten auf einen Wert unter 15% gesenkt
ist, während die Platten in die Richtung, die der Extrusionsrichtung entspricht,
transportiert werden, die so behandelten Platten während ihres Weiter-Transports
in der gleichen Richtung getrocknet und schließlich in einem Ofen gebrannt werden.
Auf diese Weise werden neue Keramikplatten erhalten, die orientierte Kristalle aufweisen.
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Zu erfindungsgemäßen Keramikplatten gehören Platten aus Porzellan,
wie glasartigem gesintertem Porzellan, Steingut, Tongut, Steinzeug, Tonzeug und
anderen keramischen Materialien.
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Der Grund dafür, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der grüne
Keramikkörper durch Extrudieren aus einer Strangpresse, wie einer entlüfteten Keramikpresse,
gebildet wird besteht darin, daß der grüne Körper nach dem Extrudieren aus der Strangpresse
in gekrümmter Gestalt äußerst gleichförmig orientierte Kristalle enthält. Die gekrümmte
Gestalt kann eine hohle halbkreisförmige Gestalt, hohle elliptische Gestalt oder
dergleichen sowie auch die vorstehend angegebene hohlkreisförmige Gestalt umfassen.
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Der in hohlkreisförmiger Gestalt extrudierte grüne Keramikkörper
wird geschnitten und ausgebreitet, wobei grüne Platten erhalten werden, die dann
gewalzt werden, während sie in der gleichen Richtung wie der Extrusionsrichtung
transportiert werden. Zu diesem Zweck können Walzen des konventionellen Typs verwendet
werden und vorzugsweise wird ein Paar oder werden Paare von Walzen angewendet, wobei
jede Walze eine in ihre Oberfläche schraubenförmig eingeschnittene Rinne aufweist,
deren Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Rinne der anderen Walze ist,
um zu verhindern, daß der gewalzte grüne Körper in Richtung der Breite der Walzen
aus den Walzen herausgepreßt wird. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß die Kristalle
in dem grünen Körper gleichmäßiger in der Richtung der Extrusion und des Abziehens
orientiert werden. Diese Walzen verhindern, daß die grüne Keramikplatte in der Richtung
senkrecht zu der Extrusionsrichtung oder der Walzrichtung ausgedehnt wird, so daß
die ursprüngliche Breite der extrudierten Platte beibehalten wird und gleichförmiger
orientierte Kristalle in der grünen Platte erhalten werden.
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Der Feuchtigkeitsgehalt der so gewalzten grünen Platte beträgt vorzugsweise
mindestens etwa 15%, insbesondere 17 bis 20%, bezogen auf das Trockengewicht der
grünen Platte. Um den Feuchtigkeitsgehalt zu kontrollieren, kann ein Entflockungsmittel,
wie Natriumphosphat und Stearinsäure, der grünen Platte vorzugsweise in einer Menge
von 0,1 bis 0,5 Gew.-0/o zugesetzt werden.
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Der erste Schritt der Walzstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird wünschenswerterweise bei einer Temperatur von 30 bis 60"C in der Weise durchgeführt,
daß der Feuchtigkeitsgehalt der grünen Platte nicht vermindert wird. Diese Temperaturbedingung
ist im ersten Schritt der Walzstufe notwendig, sie ist jedoch im zweiten Schritt
der Walzstufe nicht immer erforderlich. Darüber hinaus wird bevorzugt, daß in der
Strangpresse der grüne Körper keine höhere Temperatur annimmt, da die Strangpresse
sonst leerlaufen kann. Wenn der aus der Strangpresse kommende grüne Körper vor der
Walzstufe
einer Wärmebehandlung unterworfen werden soll, so wird diese Wärmebehandlung vorzugsweise
mit Hilfe von Wasserdampf, Hochfrequenzerhitzen oder durch Strahlung des fernen
Infrarotbereiches durchgeführt, damit der Feuchtigkeitsgehalt aus dem grünen Körper
nicht verlorengeht. Wenn die Umgebungstemperatur hoch genug ist, kann die Temperatur
des grünen Körpers den vorstehend für die Walztemperatur erwähnten Wert bereits
durch die Wärmespeicherung während des Strangpreßvorgangs in dem grünen Körper selbsl
erreichen. In einem solchen Fall ist nicht immer eine Wärmebehandlung erforderlich.
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Wenn die Temperatur des grünen Körpers innerhalb des vorstehend erwähnten
Temperaturbereiches liegt, wird der Wasserdampfdruck in dem grünen Körper erhöht.
Der Wasserdampf in dem grünen Körper wirkt daher als »Gleitmittel« und ermöglicht
somit, daß der grüne Körper gleichförmig gewalzt wird, wobei höchstens eine geringe
Restspannung aus der Walzstufe zurückbleibt. Sogar ein grüner Körper, der aus einem
Material mit niedrigerer Plastizität hergestellt worden ist, kann aufgrund des Vorliegens
des Wasserdampfes in hoher Geschwindigkeit gewalzt werden. Die optimale Temperatur
innerhalb des vorstehend erwähnten Temperaturbereiches schwankt in Abhängigkeit
von dem Gehalt des grünen Körpers an plastischen Tonmaterialien. Wenn der Gehalt
an plastischen Tonmaterialien niedriger ist, wird der Wasserdampfdruck in dem grünen
Körper unter Anwendung einer höheren Temperatur erhöht, so daß die Gleitmittelwirkung
des Wassers verbessert wird. Bei einer Temperatur von mehr als 60"C geht jedoch
der Wasserdampf während des Walzens rasch verloren, so daß aufgrund der Dichtedifferenz
zwischen der Oberfläche und dem Kern des grünen Körpers häufig eine Spaltung erfolgt.
Wenn die Walztemperatur niedriger als 30"C ist, kann die Gleitmittelwirkung des
Wasserdampfes nicht erhalten werden.
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Nachdem der grüne Keramikkörper in Form einer Platte (als grüne Platte)
in dem ersten Schritt gewalzt worden ist, wird er vorzugsweise fertiggestellt, indem
er mit Hilfe von Walzen, die eine flache Oberfläche oder gewünschten falls eine
gemusterte Oberfläche haben, gewalzt wird. Diese Fertigstellungsstufe muß nicht
immer notwendigerweise bei einer Temperatur von 30 bis 600 C durchgeführt werden.
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Gemäß der Erfindung wird die an die Walzstufe anschließende Stufe
durchgeführt, indem die grünen Platten einer Behandlung mit Strahlung des fernen
Infrarot-Bereiches oder durch Hochfrequenzerhitzen unterworfen werden, wobei der
Feuchtigkeitsgehalt der grünen Platten nicht weniger als 15 Gew.-% beträgt. Diese
Behandlung mit ferner Infrarotstrahlung oder durch Hochfrequenzerhitzen wird zu
einem Zweck durchgeführt, der verschieden von dem Zweck ist, den die üblichen Raschtrocknungs-Methoden
anstreben. Der Zweck für die erfindungsgemäße Behandlung ist die Entfernung von
Restspannungen in einer kurzen Zeit, die in der vorhergehenden Stufe erzeugt worden
sind. Die Dauer dieser Behandlung kann so sein, daß der Feuchtigkeitsgehalt des
grünen Körpers nicht auf einen Wert von weniger als 15 Gew.-% vermindert wird. Im
allgemeinen beträgt die Dauer 1,5 bis 6 Minuten, vorzugsweise 2 bis 5 Minuten. Wenn
die Dauer sehr viel kürzer ist, werden die Restspannungen nicht in geeigneter Weise
verteilt bzw. beseitigt. Wenn andererseits die Dauer weit länger ist, wird der Feuchtigkeitsgehalt
des grünen Körpers in unerwünschter Weise vermindert Wenn der Feuchtigkeitsgehalt
weniger als 15 Gew.-% beträgt,
härtet das Innere des grünen Keramikkörpers
rasch und besitzt nicht mehr das viskose Fließvermögen, welches für die Entfernung
von Restspannungen erforderlich ist.
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Infolgedessen wird der grüne Körper hart und besitzt verbliebene Spannungen,
welche in der nachfolgenden Trocknungsstufe zur Deformierung oder Rißbildung des
grünen Keramikkörpers führen.
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Diese Behandlung mit ferner Infrarotstrahlung oder durch Hochfrequenzerhitzen
sollte durchgeführt werden, während der grüne Keramikkörper in der gleichen Richtung
wie der Richtung der Extrusion des grünen Körpers transportiert wird, beispielsweise
mit Hilfe eines Netz-Förderbandes. Die Kristalle in dem grünen Körper werden somit
sehr gleichmäßig in Richtung der Extrusion orientiert.
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Bei dieser Behandlung ist eine Quelle für ferne lnfrarotstrahlung
oder für Hochfrequenz-Wärme vorzugsweise derart angeordnet, daß sie sich senkrecht
zu der Laufrichtung des Netz-Förderbandes und entweder oberhalb oder unterhalb der
Fördervorrichtung, vorzugsweise sowohl oberhalb als auch unterhalb der Fördervorrichtung
befindet Außerdem ist diese Quelle vorzugsweise so angeordnet, daß sie linear parallel
zu der Oberfläche der Fördervorrichtung bzw. des Förderbandes und im Abstand von
der Fördervorrichtung vorgesehen ist Nach der Behandlung mit ferner Infrarotstrahlung
oder durch Hochfrequenzerhitzen wird der grüne Körper getrocknet, während er in
der gleichen Richtung wie der Extrusionsrichtung transportiert wird. Der Transport
des grünen Keramikkörpers ermöglicht es, das erfindungsgemäße Verfahren in kontinuierlicher
Verfahrensweise durchzuführen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Trockenvorrichtung
jedes beliebigen Typs, die in kontinuierlicher Weise betrieben werden kann, angewendet
werden. Bevorzugt wird zu diesem Zweck eine Heißluft-Trockenvorrichtung des Netzband-Typs.
Die Trocknung wird bei einer Temperatur von beispielsweise 70 bis 550°C, vorzugsweise
100 bis 200"C, während einer Dauer von 30 Minuten bis 2 Stunden durchgeführt.
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Diese Dauer für die Trocknung ist viel kürzer als sie für große grüne
Keramikplatten gemäß dem Stand der Technik notwendig ist, nämlich von mindestens
10 Stunden.
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Der getrocknete, vorzugsweise getrocknete und kalzinierte grüne Keramikkörper
hat eine Biegefestigkeit in der Extrusionsrichtung, die um 30% größer ist, als in
der Richtung senkrecht zu der Extrusionsrichtung, weil die Kristalle in dem grünen
Körper nahezu gleichmäßig orientiert sind und Spannungen beseitigt sind.
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Es war auf diesem Fachgebiet eine allgemein bekannte Tatsache, daß
die Orientierung von Kristallen beseitigt werden sollte und Spannungen entfernt
werden sollten. Im Gegensatz dazu wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß dünne
Keramikplatten mit großer Oberflächenausdehnung, die frei von Spannungen oder Verwerfungen
sind, mit hoher Präzision der ebenen Ausbildung und mit extrem geringem Prozentsatz
an Ausschuß erhalten werden können, indem die Kristalle in einem grünen Keramikkörper
sehr gleichmäßig in Richtung der Extrusion orientiert werden und Spannungen beseitigt
werden.
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Der getrocknete grüne Keramikkörper kann dann gewünschtenfalls glasiert
werden und wird danach schließlich in einem Ofen gebrannt.
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Gemäß der Erfindung können sogar große dünne Keramikplatten, beispielsweise
mit Abmessungen von min-
destens 30 >< x 30 30 cm und einer Dicke von nicht
mehr als 20 mm, insbesondere von nicht mehr als 8 mm, hergestellt werden, die frei
von Spannungen oderausgebildeten Verwerfungen sind und die hohe Genauigkeit der
ebenen Ausbildung haben. Mit Hilfe der bisher bekannten Methoden werden derartige
große dünne Keramikplatten mit einem hohen Prozentsatz an Ausschuß von etwa 30%
erzeugt, während mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens diese dünnen Keramikplatten
mit einem Prozentsatz an Ausschuß von nicht mehr als 5% hergestellt werden können.
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Wenn der grüne Keramikkörper in einem Ofen bei einer Temperatur und
während einer Dauer gebrannt wird, die nicht ausreichen, um die orientierten Kaolinitkristalle
des grünen Körpers in den glasartigen Zustand umzuwandeln, wobei eine vollständige
nichtorientierte Anordnung der Kristalle verursacht wird, d. h., die unzureichend
sind, um die Orientierung der Kristalle in Extrusionsrichtung zu beseitigen, haben
die erhaltenen Keramikplatten eine höhere anfängliche Biegefestigkeit in Richtung
des Extrudierens als in der Richtung senkrecht zur Extrusionsrichtung, wobei beispielsweise
die anfängliche Biegefestigkeit in der Extrusionsrichtung um 20 bis 70%, in manchen
Fällen um 25 bis 50% höher ist als in der zuletzt genannten Richtung. Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung, bei der Produkte unter Brennen eines grünen Keramikkörpers
in einem Ofen während einer Dauer von einer Stunde bei 1130"C gebildet werden, bei
einer Temperatur und während einer Dauer, die unzureichend sind, um volltändige
Nichtorientierung zu erzeugen, werden Iteramikplatten erhalten, die ein Wasserabsorptionsvermögen
von 15% und eine Dicke von 4 mm haben und eine Glasphase zu einem Anteil von weniger
als etwa 10% besitzen. Diese Keramikplatten haben eine Biegefestigkeit von 210 kg/
cm in der Extrusionsrichtung und von 130 kg/cm in der Richtung senkrecht zur Extrusionsrichtung.
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Wenn andererseits ein grüner Keramikkörper in geeigneter Weise in
einem Ofen gebrannt wird, d. h., während einer Dauer und bei einer Temperatur, die
ausreichen, um den grünen Körper in die Glasphase umzuwandeln, wird im wesentlichen
keine Orientierung der Kristalle mehr festgestellt. Wenn jedoch nadelartige Kristalle,
wie Mullit, dem grünen Körper einverleibt werden, so kann beobachtet werden, daß
das gebildete Produkt die orientierten Mullitkristalle enthält. Keramikplatten,
die während einer Stunde bei 12200C in einem Ofen gebrannt worden sind, um bis zu
einem Wasserabsorptionsvermögen von 0% in ein Glas umgewandelt zu werden, enthalten
im wesentlichen keine Cristalle von Kaolinit, d. h., sie bestehen ausschließlich
aus einer Glasphase. Andererseits kann beobachtet werden, daß Keramikplatten, die
aus einem grünen Keramikkörper erhalten wurden, in den vorher Mullit eingearbeitet
wurde, orientierte Kristalle von Mullit enthalten. Die Mullit enthaltenden Keramikplatten
einer Dicke von 4 mm haben eine Biegefestigkeit von 450 kg/cm in Extrusionsrichtung
und 310kg/cm in der Richtung senkrecht zur Extrusionsrichtung.
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Die erfindungsgemäßen neuen, orientierte Kristalle enthaltenden Keramikplatten
haben eine höhere Biegefestigkeit in der Oricntierungsrichtung als Keramikplatten
des Standes der Technik und können daher in einfacher Weise mit geringer Bruchgefahr
gehandhabt werden, insbesondere wenn sie in großer länglicher Form ausgebildet sind
und in Längsrichtung aufeinander gestapelt werden. Es wurde gefunden, daß diese
Vorteile erzielt werden können, wenn den Platten eine Biegefestigkeit
in
der Extrusionsrichtung verliehen wird, die das 1,2fach oder mehr als die in der
Richtung senkrecht zur Zugrichtung beträgt. Jedoch sind Keramikplatten, deren Biegefestigkeit
mehr als das 2,0fache der Biegefestigkeit in der Richtung senkrecht zur Extrusionsrichtung
beträgt, schwierig herzustellen.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Ofen irgendeines
beliebigen Typs, wie ein Tunnelofen, Schiffchenofen und Walzen-Herdofen verwendet
werden.
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Unter diesen Öfen wird ein Walzen-Herdofen bevorzugt, da der grüne
Keramikkörper oder der glasierte grüne Keramikkörper vorzugsweise kontinuierlich
gebrannt werden sollten. Wenn jedoch ein Walzen-Herdofen angewendet wird, muß die
Richtung des Transports des grünen Körpers beachtet werden. Wenn die Transportrichtung
senkrecht zu der Richtung der Extrusion ist, wird nämlich der prozentuale Ausschuß
stark erhöht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es daher erforderlich, daß
der grüne Keramikkörper, der vorzugsweise in einem Walzen-Herdofen gebrannt werden
soll, in der Weise gebrannt wird, daß die Richtung, in welcher der grüne Körper
aus der entlüfteten Keramikpresse abgezogen wird, identisch mit der Transportrichtung
des zu brennenden Körpers ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß der Prozentsatz
an Ausschuß ansteigt.
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Um den Prozentsatz an Ausschuß in dem Walzen-Herdofen weiter zu vermindern,
wird vorzugsweise kalte Luft aus schmalen Öffnungen, wie Schlitzen, gegen beide
Seiten des gebrannten Körpers geblasen, nachdem dieser Körper das Gebiet der höchsten
Temperatur des Ofens passiert hat und bevor die glasartige Phase beginnt sich zu
verfestigen, wodurch der Körper auf den festen Zustand abgeschreckt wird.
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Wenn ein grüner Körper bei einer Temperatur von mehr als 1000"C gebrannt
wird, erhöht sich die Menge der glasartigen Phase in dem Maß, in welchem die Temperatur
ansteigt und wenn der Körper seine Sintertemperatur erreicht, wird er biegsam und
viskos. Der Körper hängt daher zwischen den Walzen in dem Walzen-Herdofen herab.
Dieses Durchhängen verursacht einen erhöhten Prozentsatz an Ausschuß. Aus diesem
Grund sollte der Walzen-Herdofen vorzugsweise unter den vorstehend erwähnten Bedingungen
betrieben werden.
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Der Zweck des Abschreckens unter den vorstehend erwähnten Bedingungen
in dem Walzen-Herdofen ist es, die Ausbildung von Spannungen und Verwerfungen in
den Keramikplatten zu verhindern. Demgegenüber wird bei einem bekannten Verfahren,
bei dem ein Walzen-Herdofen bei einer Maximaltemperatur von beispielsweise 1200"C
betrieben wird, das Abschrecken durch Einblasen von kalter Luft und Abkühlen von
1000"C auf 700"C in einer Kühlgeschwindigkeit von 50 bis 80"C pro Minute durchgeführt,
um die Kühlzeit zu verkürzen. Das Kühlen gemäß dem Stand der Technik wird somit
nur durchgeführt, um die Brenn- und Kühldauer zu verkürzen und ist nicht brauchbar,
um die Ausbildung von Spannungen und Verwerfungen in dünnen Keramikplatten zu verhindern.
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Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher und unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben.
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F i g. list eine graphische Darstellung, die eine Kurve für den allgemeinen
Verlauf der Viskosität einer glasartigen Porzellanplatte im Verlauf des Brennens
zeigt.
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F i g. 2 ist eine graphische Darstellung, welche die Expansions-
bzw. Kontraktionskurve einer glasartigen Prozellanplatte während des Brennens und
Verfestigens
in den der Kurve F i g. 1 entsprechenden Stufen zeigt.
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F i g. 3 ist eine perspektivische Darstellung des grünen Keramikkörpers,
der aus einer entlüfteten Keramikpresse in Kreisform ausgepreßt wird. Diese Fig.
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zeigt außerdem Querschnittsdarstellungen eines solchen grünen Körpers.
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F i g. 4 ist die Schnittdarstellung des grünen Körpers während des
Walzens.
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Eine Kurve, welche die Viskosität des grünen Körpers während des
Brennens und Kühlens zeigt, ist in Fig. 1 dargestellt. Die Viskosität vermindert
sich allmählich, während der Körper nach und nach in eine Vorheizstufe, Brennstufe
und Kühlstufe transportiert wird. In einem Bereich zwischen der Brennstufe und der
Kühlstufe befindet sich ein Übergangspunkt. In diesem Bereich tritt eine rasche
Kontraktion des Körpers auf, wie in F i g. 2 gezeigt ist, in der die Kurve des spezifisehen
Volumens eines Körpers während des Brennens dargestellt ist. Das »Abschrecken« gemäß
der Erfindung bedeutet, daß dieses Abschrecken durch Luftkühlung in einem Temperaturbereich
durchgeführt wird, bevor der Übergangspunkt erreicht ist, vorzugsweise in dem A-Bereich
bei einer etwas höheren Temperatur als dem Übergangspunkt bzw. Umwandlungspunkt
des Körpers, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Das Abschrecken kann durchgeführt werden,
indem Luft durch ein Paar von Schlitzdüsen, die oberhalb und unterhalb der Walzen
angeordnet sind, in einer Richtung senkrecht zu der Transportrichtung der Platten
gegen die Keramikplatten geblasen wird. Die Schlitzdüsen haben eine Öffnungsbreite,
die wünschenswerterweise 50 mm oder weniger beträgt. Der Abstand zwischen den Enden
der Düsen und den Keramikplatten beträgt vorzugsweise 80 mm oder weniger. Es können
zahlreiche Paare von Schlitzdüsen angewendet werden. Die Menge der aus den Schlitzdüsen
ausgeblasenen Kaltluft variiert in Abhängigkeit von der Dicke der Keramikplatten.
Im allgemeinen werden die Oberflächen der Keramikplatten in einer Kühlgeschwindigkeit
von mehr als 100"C/min, vorzugsweise mehr als 1500 C/min abgekühlt.
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Gemäß einem Beispiel können die Walzen eines Walzen-Herdofens so
rotieren, daß der zu brennende Körper in einer Geschwindigkeit von 100 bis 500 mm/min
transportiert wird, und kalte Luft von Raumtemperatur kann unter einem Druck von
2942 bis 4903 Pa während etwa 10 Sekunden bis 2 Minuten gegen den gebrannten Körper
geblasen werden, so daß die Temperatur der Oberfläche des gebrannten Körpers rasch
vermindert wird und die erhaltenen Keramikplatten frei von Spannungen und Verwerfungen
sind.
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Das Abschrecken wird daher gemäß der Erfindung bei einer höheren
Temperatur als dem Übergangs- bzw.
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Umwandlungspunkt, bei dem sich die Keramikplatten verfestigen, durchgeführt,
d. h. bevor die Keramikplatten ihre Flexibilität verlieren. Gemäß dem Stand der
Technik wird dagegen die Abschreckstufe innerhalb des in F i g. 1 gezeigten schraffierten
Bereiches vorgenommen, d. h. nachdem die Keramikplatten den Umwandlungspunkt überschritten
haben und verfestigt sind. Da die Verfahrensdauer erfindungsgemäß somit verkürzt
wird, besteht ein klarer Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und
dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik.
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Darüber hinaus kann erfindungsgemäß eine übliche Weitbereichs-Abschreckmethode
angewendet werden, wie sie gemäß dem Stand der Technik angewendet wird, um die Länge
eines solchen Walzen-Herdofens zu verkürzen.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anwendung eines Walzen-Herdofens,
der eine Abschreck-Zone mit Schlitzdüsen aufweist, kann der Prozentsatz von Ausschuß,
verursacht durch Spannungen und Verwerfungen von Keramikplatten, auf einen Wert
von 3% oder weniger vermindert werden und es können kontinuierlich große Keramikplatten
innerhalb stark verkürzter Verfahrensdauer (von Beginn der Extrusion bis Ende des
Brennens) im Vergleich mit dem Zeitbedarf des Standes der Technik hergestellt werden.
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Die vorstehend ausführlich diskutierten Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben.
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Beispiel 1 Ein Gemisch aus 58 Gew.-Teilen Feldspat, 37 Gew.-Teilen
Ton, 5 Gew.-Teilen Talkum und 0,2 Gew.-Teii Natriumphosphat, das einen Feuchtigkeitsgehalt
von 18,5 Gew.-% hatte, wurde aus einer entlüfteten Keramik-Strangpresse in hohlzytindrischer
Form einer Dicke von 20 mm und mit einem Durchmesser von 230 mm ausgepreßt. Die
hohlzylindrische Form wurde aufgeschnitten und in Platten form ausgebreitet. Der
so erhaltene grüne Formkörper in Form von Platten wurde durch einen Tunnelofen mit
Förderband geleitet, der mit einer plattenförmigen Infrarot-Heizvorrichtung mit
ferner Infrarotstrahlung einer Energie von 2 kW ausgestattet war, und bei einer
relativen Feuchtigkeit von 80 bis 85% in Richtung der Extrusion während 4 Minuten
transportiert. In dem Ofen wurden die grünen Platten auf 40 bis 42"C erhitzt. Dann
wurden die grünen Platten in der gleichen Richtung wie der Extrusionsrichtung weitertransportiert
und zwischen Walzen gewalzt. Die so erhaltenen Keramikplatten hatten eine Größe
von 300 x 600 mm und eine Dicke von 5 mm. Die grünen Platten hatten einen Feuchtigkeitsgehalt
von 17,4 Gew.-%.
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Diese grünen Platten wurden sofort durch die Fördervorrichtung, die
sich in der gleichen Richtung wie der Extrusionsrichtung bewegte, zu einer lnfrarot-Heizvorrichtung
mit ferner Infrarotstrahlung von 6 kW transportiert, die einen Abstand von 200 mm
von den Platten hatte. Dort wurden die Platten 3 Minuten mit ferner Infrarotstrahlung
behandelt. Der Feuchtigkeitsgehalt der Platten betrug unmittelbar nach dem Erhitzen
15,5 Gew.-%. Die erhitzten Platten wurden in einem mit Fördervorrichtung versehenen
Heißluftlrockner, der einen Bereich mit einer Temperatur von 100 bis 200"C hatte,
eine Stunde lang getrocknet. Dic so gctrockneten Platten hatten einen Feuchtigkeitsgehalt
von 1,0 Gew.-%. Sie wurden dann bei 550DC kalziniert, glasiert und bei 1120"C in
einem Schiffchen-Ofen gebrannt, wobei aus Steingut bestehende Platten (A) erhalten
wurden. Zu Vergleichszwecken wurde ein Ausgangsmaterial der gleichen Zusammensetzung
wie vorstehend verwendet, um eine andere Art von Steingut-Platten (B) herzustellen.
Das Verfahren wurde in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben durchgeführt, mit
der Abänderung, daß das Erhitzen vor dem Walzen und die Anwendung von ferner Infrarotstrahlung
nach dem Walzen weggelassen wurden.
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Auf die vorstehend beschriebene Weise wurden je 200 Platten aus Steingutmaterial
(A) und (B) hergestellt und die Platten wurden untersucht, um den Prozentsatz an
Ausschuß aufgrund von Spannungen, Verwerfungen und Rissen festzustellen. Dabei wurde
gefunden, daß bei den erfindungsgemäßen Platten (A) der Prozentsatz an
Ausschuß 5%
betrug, während der gleiche Prozentsatz 26% bei (B) aufgrund von Rißbildung und
110/o bei (B) aufgrund von Spannungen oder Verwerfungen betrug.
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Die Biegefestigkeit der Platten (A) wurde bestimmt, wobei ein Wert
von 210 kg/cm in der Extrusionsrichtung und von 130 kg/cm in der Richtung senkrecht
zur Extrusionsrichtung festgestellt wurde.
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Die erfindungsgemäßen Keramikplatten zeigen somit Richtungsabhängigkeit
der Biegefestigkeit und können mit großen Abmessungen hergestellt werden, wobei
jedoch trotzdem ein äußerst geringer Prozentsatz an Ausschuß gebildet wird und hochpräzise
ebene Ausbildung erreicht wird.
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Beispiel 2 Ein Gemisch aus 45 Gew.-Teilen Feldspat, 30 Gew.-Tcilen
Ton, 20 Gew.-Teilen einer Mullit enthaltenden gemahlenen Schamotte, 5 Gew.-Teilen
Talkum und 0,2 Gew. -Teil Natriumphosphat wurde aus einer entlüfteten Keramikpresse
in hohlzylindrischer Form mit einem Durchmesser von 230 mm und einer Dicke von 20
min ausgepreßt. Diese Form wurde aufgeschnitten und in Plattenform ausgebreitet
und die erhaltenen Platten wurden dann bei 30"C in der gleichen Richtung wie der
Extrusionsrichtung zwischen ein Walzenpaar geleitet. jede der Walzen hatte eine
in die Oberfläche eingeschnittene schraubenförmige Rinne, wobei die Rinnen in beiden
Walzen entgegengesetzte Schraubenrichtung hatten, um zu verhindern, daß der grüne
Körper während des Walzens in Richtung der Breite der Walzen herausgequetscht wird.
Die Platten wurden durch das Walzenpaar auf eine Größe von 30 x 60 cm und eine Dicke
von 5 mm ausgewalzt und wurden dann mit einem Nctzfördcrband durch die gleiche Heizvorrichtung
mit ferner InRrarotstrahlung, die auch in Beispiel 1 verwendet worden war, geführt,
welche direkt vor dem Eintritt in eine Heißluft-Trockenvornchtung angeordnet war.
Die gebildeten Platten hatten einen Feuchtigkcitsgehalt von 16,1((/n. Dann wurden
die Platten während einer Dauer von einer Stunde durch die bei einer Temperatur
von 100 bis 200 C gehaltene Heißluft-Trokkenvorrichtung geführt. Dic auf diese Weise
getrockneten Platten wurden in der Trockenvorrichtung gleichzeitig bei 550"C kalziniert
Dic getrockneten und kalzinierten Platten wurden glasiert und in gleicher Richtung
wie der Extrusionsrichtung in einen Walzen-Herdofen (Walzenabstand 70 mm) transportiert
und dort eine Stunde lang bei 1200"C gebrannt Auf diese Weise wurden 1000 vollständig
in die Glasphasc übergeführte Platten hergestellt, die dann geprüft wurden, um den
Prozentsatz an Ausschuß aufgrund von Spannungen oder Verwerfungen festzustellen.
Dabei wurde gefunden, daß der Prozentsatz an Ausschuß nur 3% betrug. Es wurde außerdem
festgestellt, daß diese Keramikplatten richtungsabhängige Biegefestigkeit hatten,
wobei die Biegefestigkeit in der Extrusionsrichtung von 450 kg/cm und in der Richtung
senkrecht zur Extrusionsrichtung 310 kg/cm betrug.
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Wenn die Platten andererseits in einer Richtung senkrecht zu der
Extrusionsrichtung durch ein Walzenpaar und danach durch den Walzen-Herdofen transportiert
wurden, trat häufig eine Dcformation der Seitenkanten der Produkte auf und der Prozentsatz
an Ausschuß betrug 230/0.
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Darüber hinaus zeigten Platten, die in der Richtung senkrecht zur
Extrusionsrichtung gewalzt wurden, keinc
Orientierung der Kristallstruktur.
Dcrartigc Platten hatten nach dem Kalzinieren gleiche 13iegcfesligkeit in beiden
Richtungen. Sic wurden teilweise deformiert l und bildeten Risse, wenn sie in dem
Walzen-llerclolen gcbrannt wurden. Der I>rozentsatz an Ausschuß betrug 28%.
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Als weiterer Vergleich wurden grüne Platten der vorstehend angegebenen
Größe mit Hilfe eines bekannten Pulverform-Verfahrens hergestellt und in gleicher
Weise wie vorstehend beschrieben in einem Walzen-Herdofen gebrannt. Der Prozentsatz
an Ausschuß hatte hohe Werte, wie 35%. Diese Methode ist daher großtechnisch nachteilig.
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Beispiel 3 Ein Gemisch aus 54 GcwrTeilen Feldspat, 41 Gew.-Teilen
Ton, 5 Gew.-Teilen Talkum und 0,2 Gew.-Teil Natriumphosphat, das einen Feuchtigkeitsgehalt
von 19,5 Gew. -% hatte, wurde aus einer entlüfteten Keramik-Strangpresse cxtrudiert,
deren Öffnung so ausgebildet war, daß ein hohlzylindrischer Ivormkörper mit einem
Durchmesser von 23,0 mm und einer Dicke von 20 mm gebildet wurde. Der erhaltene
Formkörper wurde geschnitten und in Plattenform ausgebreitet. Die gebildeten Platten
wurden dann in der gleichen Richtung wie der Extrusionsrichtung zu einer Größe von
30 x 60 cm und 4 mm Dicke ausgewalzt. Diese grünen Platten wurden mit Hilfe eines
Netzförderbands in der gleichen Richtung wie der Extrusionsrichtung durch eine Heißluft-Trockenvorrichtung
geführt. Vor dem Einlaß der Heißluft-Trockenvorricbtung war eine Infrarot-Heizvorrichtung
mit ferner Infrarotstrahlung vorgesehen. In der lnfrarot.Trockenvorrichtung betrug
der Feuchtigkeitsgehalt der grünen Platten mehr als 15 Gew.-%, so daß die Platten
mit der fernen Infrarotstrahlung behandelt werden konnten.
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Die getrockneten und kalzinierten Platten wurden glasiert und dann
in gleicher Richtung wie der Extrusionsrichtung in einen Walzen-Herdofen (Walzenabstand
70 cm) transportiert, der mit der vorstehend beschriebenen Abschreckvorrichtung
in Form von Schlitzdüsen versehen war. Die Maximaltemperatur in dem Ofen betrug
1200"C.
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Die Beobachtung der Hochtemperatur-Viskositätskurve der Platten zeigt,
daß diese einen Umwandlungspunkt (Übergangspunkt) bei 1150"C hatten. Ein Paar von
Schlitzdüsen zum Ausblasen von kaltcr Luft wurde oberhalb und unterhalb der Walzen
an der Stelle vorgcsehen, an der die Platten eine Temperatur von 1160°C hatten,
und so angeordnet, daß es einen Abstand von 50 mm von den Oberflächen der gebrannten
Platten hatte. Die Breite der Schlitzdüsen betrug 30 mm. Kalte Luft von Raumtemperatur
wurde unter einem statisehen Luftdruck von 4413 Pa (450 mm H20) auf beide Oberflächen
der Platten geblasen, wodurch die Platten in einer Geschwindigkeit von 2000min abgekühlt
wurden.
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Die Kühlzone des Walzen-Herdofens war so ausgebildet, daß die Platten
in einer Geschwindigkeit von etwa 500 C/min von 10000 C auf 700°C gekühlt wurden.
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200 grüne geformte Platten wurden in dem Walzen-Herdofen, der mit
der Schlitzdüsen-Abschreckzone versehen war, gebrannt. Der Prozentsatz an Ausschuß
aufgrund von Spannungen oder Verwerfungen betrug weniger als 1,0%.
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Wie aus dem vorstehenden Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens
mit den in den Vergleichsbeispie-
len beschriebenen bekannten Verfahren hervorgeht,
ermöglich cs das crfindungsgemäße Verfahren, dünne Kerainikplatten mit großen Ausdehnungen,
beispielsweise mit Abmessungen von 30 x 30 cm oder mehr und einer von 20 inni oder
weniger. insbesondere 8 mm oder weniger. in industriellem Maßstab herzustellen,
die frei von Spannungen oder Verwerfungen sind und hochpräzisc ebene Ausbildung
haben.
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