DE3605127A1

DE3605127A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die fertigung von glasierten keramischen fliesen und dergestalt gefertigte fliesen

Info

Publication number: DE3605127A1
Application number: DE19863605127
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Ceramica Filippo Marazzi SpA
Current assignee: Ceramica Filippo Marazzi SpA
Priority date: 1985-02-21
Filing date: 1986-02-18
Publication date: 1986-08-21
Also published as: BG47797A3; NO169534B; HK78289A; SE8600724D0; KR930012000B1; CH666652A5; NL191934C; NO169534C; HU210044B; EG17474A; TNSN86030A1; GR860289B; IE860137L; FR2577547B1; PL258041A1; DD246536A5; AU5347486A; PH23816A; FI860636A0; YU25486A

Description

Verfahren und Vorrichtung für die Fertigung von glasierten keramischen Fliesen und dergestalt gefertigte Fliesen

Beschreibung

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.

lh /Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik erfolgt die Ferti- V" gung 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 Biskuitware 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.B. 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 Schmel-

zen 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 Zu-,Q sammensetzung 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 dekkende 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 mög- _ lieh sei, bei sorgfältiger Durchführung eine Biskuitware mit allein von der Art des Ausgangsmaterialgemischs abhängigen 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 kermischen 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

„₀ 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 der Vorbereitung der keramischen Körper in dem mit zweimaligem Brennen arbeitenden Verfahren, dadie 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. 30

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 Gegenstands 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 An-„c lage kann kleinere Abmessungen aufweisen, und die sonst

nach dem Brennen der Biskuitware und vor dem Brennen der •Glasur verloren gehende Wärmeenergie wird eingespart.

Sofern die während des Brennens eintretenden 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% Kalziumkarbonat enthaltenden Gemisch geformte Fliese mit einem Gewicht von 1 kg bei Erwärmung auf 1 000 ⁰C ein Volumen von ca. neunzig Litern ^Q 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 das 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 „g keramischen Körper aufzubringen, um die Wechselwirkungen zwischen den beiden Schichten während des Brennens zu vermindern, ein solcher Beguß beeinträchtigt jedoch das befrie digende 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.

Ein Ziel der Erfindung ist die Überwindung der bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zum Brennen von Fliesen auftretenden Schwierigkeiten durch die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Glasieren und Brennen von Fliesen
sowie einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Verfahren für die Fertigung von glasierten keramischen Fliesen, ausgehend von
einem rohen keramischen Körper, vorgesehen, daß man den

-,Q 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 Bestand-

«c teile ausreicht.

Gemäß einer anderen 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 angeord-

neten Einrichtungen zum Erwärmen der keramischen Körper im wesentlichen bis zum Abschluß der für das 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 Erfinddung 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.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

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 Eingang 10 eines Brennofens zugeführt.

Der Brennofen hat einen ersten Abschnitt 11, in welchem die Temperatur 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 insgesamt mit 12 bezeichneten Glasierstation.

Die im Rahmen der Erfindung besonders bedeutsame Glasier_oc. station 12 ist in Fig. 2 dargestellt. Darin erkennt man

den Ausgang 13 des ersten Abschnitts 11, welchen die Fliesen auf der hier'durch Rollen 14 dargestellten Transporteinrichtung verlassen. Die durch die Rollen 14 dargestellte Transporteinrichtung führt durch die Glasierstation 12 hin-

durch. Diese bildet einen im wesentlichen geschlossenen Raum, dessen Innentemperatur z.B. mittels öffnend betätigbarer Deckplatten 15 gesteuert und auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden kann, welcehr 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 ,Q 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 Transporteinrichtung darunter hinweg bewegen.

In einer der Übersichtlichkeit halber vereinfachten Darstel-

lungsweise umfaßt die Glasur-Auftragseinrichtung 20 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 14 der Transporteinrichtung darunter hinweg

bewegten Fliesen.

Unterhalb der Auftragseinrichtung 20 ist eine Sammeleinrichtung 23 zum Auffangen von zwischen den auf den Rollen 14 fortbewegten Fliesen hindurchfallender Glasur angeordnet. Die in der Sammeleinrichtung 23 aufgefangene Glasur wird zweckmäßig in den Vorratsbehälter 21 zurückbefördert.

Die in stark schematisierter Form dargestellte Auftragseinrichtung 20 dient lediglich der beispielhaften Erläute-

-₀ rung und kann in der Praxis verschiedene Formen annehmen, z.B. nach Art eines Walzenwehrs ausgebildet sein, mit einem Rüttelsieb mit oder ohne Druckluftförderung od. dergl. arbeiten, solange nur gewährleistet ist, daß die in Form eines Granulats oder eines Pulvers vorliegende Glasur

__c 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 14 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 2Q 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 zweimaligen 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 Ein- und Ausgänge 10, 16 bzw. 13, 18 des Ofens in an sich bekannter Weise so auszubilden, daß in jedem Abschnitt des Ofens eine bestimmte Atmosphäre aufrecht erhalten werden kann, um die gewünschten Reaktionen während der Wärmebehandlung der keramischen Körper und der Glasur herbeizuführen.

„₀ 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 Tempera-

_Ol_ turunterschied zwischen dieser Umgebung und dem keramischen

Körper beträchtlich größer ist als innerhalb des Ofens während des Brennens und der anschließednen Abkühlung des keramischen Körpers.

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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 700 ⁰C. 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 20 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 Auf-2Q trag 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 Fließen gestreuten Glasur zu vermeiden, da dies zu einer Ausbreitung der Glasur in der Umgebung und der Verunreinigung der Ofenräume und der darin vorhandenen Einrichtungen führen würde.

Beim Eintritt in den Glasierbereich 12 sind die Fliesen im glühenden Zustand und haben die gleiche Temperatur wie während des Brennens im letzten Teil der 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 aufgebracht wird, kann in der Praxis also dadurch bestimmt wer-

IQ den, 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

,j- man die in der Glasierstation 12 herrschedne 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

2Q Veränderungen erfährt.

Neben dem Aufbringen der Glasur können in der Glasierstation noch andere der Verzierung der Fliesen dienende Arbeitsgänge ausgeführt werden, z.B. das Aufbringen von hochtemperaturbeständigen Schablonen für eine vorbestimmte Verteilung von der Verzierung dienenden Farbstoffen und dergl.. Das Aufbringen solcher Schablonen kann mittels selbsttätig arbeitender Vorrichtungen 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 in Form 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 Glasur zur Rißbildung entlang den Rändern der Fliese und die dadurch bedingte Gefahr des Absplitterns.

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 x 20 cm

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 Gemischs durch trockenes Vermählen in einem Pendelmahlwerk und Befeuchten auf 5% Feuchtigkeit.

Formen durch Trockenpressen mittels hydraulischer Pressen

mit einem spezifischen Druck von 220 kp/cm² in einer fünfteiligen Form.

Einbringen der Preßlinge in einer einzigen Lage zu acht Reihen mit den Langseiten nebeneinander in einen Rollen-

5 ofen mit den folgenden Daten:

Länge des Trockenabschnitts: 13820 mm

Vorwärmungs- und Brennabschnitt: 24747 mm

Breite der Kammer: 1465 mm

Höchste Brenntemperatur: 1060 ⁰C

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

,_c in Beziehung zur Vorschubtemperatur der Fliesen darin, ι ο

Glasieren:

Glasur aus einem Gemisch aus drei Fritten (Zusammensetzung in Tabelle 1 angegeben).
Fritte 1: 70%

Fritte 2: 20%

Fritte 3: 10%

Teilchengröße zwischen 0,2 und 1 mm
Verglasungstemperatur: 950 ⁰C
Auftrag der Glasur mittels Walzenstreuer Länge der Glasierzone: 1000 mm
Durchlaufzeit: 30 see.

Nach Durchlaufen der Glasierzone treten die Fliesen mit einer Temperatur von noch etwa 900 ⁰C in den zweiten Ofenabschnitt 17 ein, welcher die folgenden Abmessungen aufweist:

Länge: 23311 mm

Breite 1465 mm

Der Anfangsbereich dieses Abschnitts ist auf einer Tempe-35

ratur von 1000 ⁰C gehalten, und die Durchlaufzeit der Fliesen beträgt ca. 4 min, 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: 25 x 25 cm

Stärke: 8 mm

Porosität: 3%

Halbgänzende, hell-beige Glasur
Ausgangsgemisch:
Gemisch aus Tonen und Feldspat zu folgenden Anteilen:

Feldspat: 45%
Ton 1: 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 Form.

Einbringen in einer einzigen Lage in Reihen zu 5 Preßlingen in einen Rollenofen mit den folgenden Daten: Länge des Trocknungsabschnitts: 14548 mm

Vorwärmungs- und Brennabschnitt: 32102 mm

Rollendurchmesser: 32 cm über die letzten 12700 mm

Breite: 1465 mm

Höchsttemperatur: 1150 ⁰C

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: 1050 ⁰C
Die Zusammensetzung der Fritte ist in Tabelle 1 angegeben (Fritte 4)

Auftrag der Glasur mittels Walzenstreuer Länge der Glasierzone: 1500 mm

Auftrag von 45g Glasur pro Fliese
Durchlaufzeit: 30 see.

Nach Durchlaufen der Glasierzone treten die Fliesen mit einer Temperatur von noch etwa 1000 ⁰C in den zweiten Abschnitt des Ofens ein, welcher die folgenden Abmessungen ,c aufweist:

Länge: 22628 mm

Breite: 1465 mm

Eingehaltene Temperatur: 1100 ⁰C.

Die Fliesen durchlaufen den auf einer Temperatur von 1100 ⁰C

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 somit 76695 mm, und die Durchlaufzeit beträgt insgesamt 50 min.

.Ji-

Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung

	Majolikaton	C . O E-* I ro '(U U I ^Ü
SiO₂	55.3	61.6
^A12°3	14.8 6.0	20.3
^Fe2°3	0.8	8,0
TtO₂	14.7	1.1
CaO	3.2	0.6
MgO	3.1	2.3
K₂O	1.2	3.8
Na₂O		1.6
ZnO
BaO
CoO
PbO
ZrO₂
^B2°3 !	14.6
Li₂O	22.3
L.O.I.	6.0
CaCO₁^	0.3

OO Γ* Feldspatsand	2.8	Feldspat	Ton 1	Ton 2	Fritte 1	Fritte 2	Fritte 3	I Q) ι -Ρ ι I 4-3 I I "^H I I t, I I ¹^ I
ι ⁹'^Δ • 0.9	I 0.3	76.4	I 73.5	I 64.8	ι 36.5	ι 50.2	I 43.3	■ 65.0,
I	■ 3.4	13.4 0.7	22.5 1.1	28.5 1.8	ι 5.0 I °"²	I 5.0	, 5.5	I ⁵'⁶I I ⁰^¹I
I ^2Λ		1.7	1.7	0.1	9.5		6.0i	10. 1 j
	1.0	0.3	0.3	4.4 0.3		7.5	7.5.	0.3\|
	0.3		0.2	0.6	1.5	3.0	0.1.
	5.9	0.6	2.1	0.7	0.5		0.8\|
	0.8	0.1	0.2	4.5	5.1	3.5	4.0.
					3.2	2.0	I I I
					6.1
			34.6		10.0
			5.4	8.8
			5.0
				10.4 ι	25.3,
I I I		8.4 ι
2.7\| 2.3	7.8,
,,j j

. A-

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

- Verringerung des Energieaufwands 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 relief-

artiger Ausbildungen keine Probleme hinsichtlich unterschiedlicher Trockung auftreten;

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

- der ohne Glasur gebrannte keramische Körper kann Gase un-

gehindert 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 günstigstens Bedingungen gebrannt und

weist keinerlei Pososität 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 kermischen Körpers degradieren würden, so daß eine größere Bandbreite von Produkten herstellbar ist;

- die Glasur haftet allein an der Oberfläche des 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 Atmospäre, z.B. eine reduzierende, eine oxydierende oder eine inerte Atmosphäre darin unterhalten werden, ohne daß das Brennen der kermischen 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 vollkomen 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 möglich ist, niedrig schmelzende Glasuren auf bei höheren Temperaturen gebrannten kermischen Körpern zu verwenden, oder auch sehr kurze Brennzeiten erfordernde Glasuren, wss bei bekannten Verfahren zumindest äußerst schwierig ist.

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Claims

Verfahren und Vorrichtung für die Fertigung von glasierten keramischen Fliesen und dergestalt gefertigte Fliesen Patentansprüche

1. Verfahren für die Fertigung einer glasierten keramischen Fliese, ausgehend von einem rohen keramischen Körper, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Körper in einen Ofen eingetragen und einer

30 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,

35 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 Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Körper am Ende der ersten Phase der Wärmebehandlung in glühendem, plastischem Zustand mit der Glasur beschickt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag der Glasur in einer Umgebung erfolgt, deren Temperatur niedriger ist als die Verglasungstemperatur der Glasur.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze ichnet, 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. 15

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, 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

„ε keramischen Körper im wesentlichen bis zum 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 Trans-

„Q port der keramischen Körper nacheinander durch den ersten und den zweiten Abschnitt des Ofens hindurch, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (11 bzw. 17) des Ofens eine Glasierstation (12) angeordnet ist, welche Einrichtungen (14) zum

--überführen der Fliesen vom Ausgang (13) des ersten Ab-Schnitts 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 Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (20) zum Verteilen der Glasur in einer Umgebung (12) angeordnet ist, deren Temperatur mittels Temperatur-Regeleinrichtungen (15) auf einen Wert einstellbar ist, welcher unter der Temperatur liegt, bei welcher die Glasur der Verglasung und physikalischen sowie chemischen Veränderung unterworfen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -,Q zeichnet, daß die Einrichtung (20) zum Verteilen der Glasur auf den keramischen Körpern eine sich über die gesamte Breite der die Fliesen überführenden Einrichtung (14) erstreckende Arbeitsbreite hat.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß der Ofen ein einschichtige Rollenförderbahn enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführungseinrichtungen (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, dadurch gekennzeichnet, daß sie unter Anwendung eines Verfahrens

„Q und/oder unter Verwendung einer Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche gefertigt ist.