DE3721606A1 - Zusammensetzungen zur herstellung von formen fuer keramikprodukte und die methode zum herstellen der genannten formen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zusammensetzungen zur Her­ stellung von Formen zur Produktion von Keramikartikeln wie Geschirr und Sanitärartikel, und eine Methode zum Herstellen dieser Formen.

Die heute verwendeten Formen für Keramikprodukte werden fast ausschliesslich aus Gips hergestellt, wobei dieser in Matri­ zen aus Kunstharz gegossen wird oder ebenfalls aus Gips, der mit entsprechenden isolierenden Ölen oder Lacken überzogen wird. Die übliche Wahl des Gipses war schon immer zwingend durch die Notwendigkeit, über eine Form mit den erforderli­ chen Porösen und durchlässigen Eigenschaften verfügen zu kön­ nen, und zwar zur Beseitigung des Wassers aus der Keramikmi­ schung während der Herstellung des Artikels, Eigenschaften, die in anderen Materialien nicht vorhanden sind.

Die Mischungen zur Herstellung dieser Formen sehen allgemein eine Zusammensetzung aus 45% Wasser und 55% Gips vor, was al­ lerding zur Verwirklichung einer Form mit eher begrenzten me­ chanischen Eigenschaften führt, die den Belastungen nur schlecht standhalten, die sich durch das Giessen der Sanitär­ artikel oder das Pressen von Geschirr in kontinuierlichen An­ lagen ergeben. Es muss also immer ein Ersatz für die Formen und die ständige Herstellung von neuen Formen vorgesehen wer­ den, die im Durchschnitt nicht länger als 10 Tage zum Pressen von Geschirr und nicht mehr als für 100 Teile bei der Her­ stellung von Sanitärartikeln in der Produktionsanlage ver­ bleiben. Wenn berücksichtigt wird, dass in einer kontinuier­ lichen Produktionsanlage zum Pressen von Geschirr auch 1000 Gipsformen vorgesehen werden können, werden die enormen Pro­ bleme deutlich, die mit dem bescheidenen Widerstand der her­ kömmlichen Gipsformen zusammenhängen, was sich dann schwer auf die Kontinuität der Produktion und auf die Wirtschaft­ lichkeit des Betriebes auswirkt.

Um diesen schweren Nachteil der nur aus Gips bestehenden For­ men zu vermeiden, hat man versucht, Zusammensetzungen herzu­ stellen, die ausser Gips auch kleine Mengen von Wasserzement enthalten, der dazu dient, die genannten mechanischen Eigen­ schaften der Formen (Härte und mechanischer Widerstand) zu verbessern, jedoch unter Beigabe von durchlässigen Zusätzen, welche den nicht porösen Eigenschaften des Zementes entgegen­ stehen. Diese Versuche haben zu einer leichten Erhöhung der Dauer der Formen geführt, aber sicher das Problem des Aus­ tauschens und des häufigen Anhaltens der Produktion nur ver­ ringert, nicht aber gelöst. Ausserdem bleibt das Problem der Herstellung der Formen selbst weiterhin ungelöst, die auch bei Zement enthaltenden Zusammensetzungen durch Giessen in Matrizen erfolgt, wobei eine umfangreiche Vorbereitung und Formzeiten des Teiles selbst von über einer Stunde notwendig sind, und zwar mit einem erheblichen Einsatz an Personal zur Vorbereitung der Arbeit und zur Fertigbearbeitung zwecks Be­ seitigung der zahlreichen Fehler und vorhandenen Grate an dem geformten Teil selbst, bevor dieses zum Binden und Aushärten weitergeleitet werden kann.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, alle die oben be­ klagten Nachteile zu vermeiden, und zwar durch die Herstel­ lung neuer Zusammensetzungen für die Formen auf der Grundlage von Wasserzement und anderen Komponenten mit erheblichen auf­ saugenden und den Zement durchlässig machenden Eigenschaften und vollkommen ohne Gips, um eine Form zu erhalten, welche die typischen Härteeigenschaften und den mechanischen Wider­ stand gegen Belastungen des Zementes aufweist, die absolut nicht mit denen des Gipses zu vergleichen sind, aber dabei mit einer Porosität und Durchlässigkeit, die voll und ganz der unabdinglichen Notwendigkeit entsprechen, das Wasser aus der Keramikmischung zu entfernen.

Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, mit diesen Zusammensetzungen auf der Grundlage von Zement die Herstellung von Formen mit einer erheblich grösseren Dauer in der Produktion zu ermöglichen, welche die maximale Kontinui­ tät der Produktion erlauben sowie regelmässige Stillstands­ zyklen zwecks Erneuerung und Austausch der Formen, Zyklen, die natürlich in einem grösseren Zeitabstand erfolgen und sich in der Zahl auf die zu erneuernden Formen beschränken, alles mit deutlich sichtbaten Vorteilen in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit der Produktion.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, dass mit der Voraussicht auf neue Zusammensetzungen für die Formen eine Methode zum Herstellen derselben ermöglicht wird, die ausgesprochen einfacher und leichter ist und einen weiteren Einfluss auf die Begrenzung der Produktionskosten hat.

Diese Zwecke werden erreicht durch die betreffende Erfindung, die allgemein gesehen dadurch gekennzeichnet ist, dass die genannten neuern zusammensetzungen Wasserzement als Grundbe­ standteil enthalten, der mit einer oder mehreren der nachste­ henden durchlässigen Komponenten vermischt wird: Kieselgur, Tonerde, Mangandioxyd, Bimstein, und dass die genannte Metho­ de die Herstellung der Formen durch Warm- oder Kaltkompres­ sion zwischen metallenen Matrizen vorsieht, die trocken oder feucht durchgeführt wird.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung, wie diese in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, gehen deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einer vorgezoge­ nen, jedoch nicht ausschliesslichen Verwirklichungsform her­ vor.

In Übereinstimmung mit der Erfindung hat man daran gedacht, den Gips vollkommen durch ein anderes Material zu ersetzen, das bessere Härteeigenschaften und mechanischen Widerstand gegen die Belastungen aufweist, und zwar in einem nicht mit den durch den Gips geboteten Eigenschaften vergleichbaren Maße.

Für dieses Material wurde Zement gewählt, genauer gesagt Was­ serzement, der in der Lage ist, diese besseren Eigenschaften zu bieten, die bisher nie genutzt wurden, wenn nicht als Zu­ satz zum Gips in einem geringen Verhältnis, und zwar auf Grund seiner begrenzten Porosität und Kapillarität, wodurch nicht das Aufsaugen des Wassers aus der Keramikmischung er­ laubt wird. Um diese Begrenzung überwinden zu können, hat man herausgefunden, dass der Zusatz zum Zement in bestimmten Men­ gen von anderen Substanzen, die durch erhebliche aufsaugende Eigenschaften gekennzeichnet sind, es ermöglicht, ein Teil mit den erforderlichen wasserdurchlässigen Eigenschaften zu erhalten, was also zu der Lösung des Problems führt, den her­ kömmlichen Gips vollkommen zu ersetzen.

Diese Eigenschaften wurden in folgenden Substanzen gefunden:

• - Kieselgur;,
• - Tonerde;
• - Mangandioxyd;
• - Bimstein,

deren bekannte Eigenschaften in Bezug auf Porosität und Ka­ pillarität solche sind, dass es möglich wird, dem Zement bei entsprechenden Dosierungen die notwendigen aufsaugenden Fä­ higkeiten zu verleihen, ohne im wesentlichen auf seine Eigen­ schaften bezüglich Härte und Belastungswiderstand einzuwir­ ken. Die genannten Substanzen können in Pulverform leicht einzeln dem Zement beigemischt werden, oder die daraus sich ergebenden Zusammensetzungen können ausser dem Zement auch Mischungen von mehreren der genannten Substanzen enthalten, die entsprechend dosiert sind, je nach den Verwendungsanfor­ derungen der Formen.

In dem vorgezogenen Falle der Verwirklichung der die vorlie­ gende Erfindung betreffenden Zusammensetzungen wurden dem aus Wasserzement bestehenden Grundbestandteil, der in einem Ge­ wichtsverhältnis von 50% bis 98% vorhanden ist, folgende durchlässige Komponenten zugefügt:

• - Kieselgur in einem Gewichtsverhältnis von 2% bis 50%;
  oder:
• - Tonerde in einem Gewichtsverhältnis von 3% bis 40%;
  oder:
• - Mangandioxyd in einem Gewichtsverhältnis von 3% bis 40%;
  oder:
• - Bimstein in einem Gewichtsverhältnis von 10% bis 40%.

Wie schon gesagt, sind mit den genannten Zusammensetzungen, wenn auch nicht tragend, auf Grund erworbener Erfahrungen weitere besondere Vorteile bei den chemisch-physischen Eigen­ schaften der erhaltenen Formen erreichbar. Im Rahmen der obengenannten Zusammensetzungen werden wegen der dem Zement verliehenen aufsaugenden und mechanischen Eigenschaften fol­ gende Mischungen als optimal berücksichtigt:

• - Wasserzement im Gewichtsverhältnis von 95% und Kieselgur im Gewichtsverhältnis von 5%;
• - Wasserzement im Gewichtsverhältnis von 90% und Tonerde im Gewichtsverhältnis von 10%;
• - Wasserzement im Gewichtsverhältnis von 95% und Mangandioxyd im Gewichtsverhältnis von 5%;
• - Wasserzement im Gewichtsverhältnis von 80% und Bimstein im Gewichtsverhältnis von 20%.

Was die Wahl des für die Zusammensetzungen nach der betref­ fenden Erfindung vorzuziehenden Wasserzementtyps betrifft, so wird vorteilhafterweise ein nicht eisenhaltiger Zement ver­ wendet, wie der spezielle weisse Zement, oder einer mit einem Mindestgehalt an Eisen wie Tonerde- oder Schmelzzement, und zwar für die Produktion von Artikeln in Porzellan oder Glas­ keramik, die sich andernfalls durch den vorhandenen Eisenan­ teil als beschädigt erweisen könnten. Für andere Keramikarti­ kel wie Stein- oder Tongut, deren Oberfläche noch weiterbe­ handelt wird, können bei der Wahl des Zementes auch eisenhal­ tige Zemente sein. Auf jeden Fall versteht man als Wasserze­ ment eine handelsübliche Zementverbindung, die eventuell schon Spuren von Zusätzen enthalten kann wie Härtemittel oder Mittel zum Beschleunigen des Bindens.

Auf Grund der gemachten Erfahrungen haben sich die mit den obengenannten Zusammensetzungen hergestellten Formen als ab­ solut funktionstüchtige Alternative zu den herkömmlichen Gipsformen erwiesen, und die gebotenen mechanischen Eigen­ schaften haben absolut nicht vergleichbare Lebensdauern ge­ zeigt, die mit guter Annäherung beispielsweise bei der Her­ stellung von Geschirr einen Verbleib in den Produktionsanla­ gen von Monaten vorsehen lassen gegenüber wenigen Tagen der heutigen Gipsformen.

Ein weiterer Vorteil und mit den betreffenden Zusammensetzun­ gen mögliches technisches Ergebnis besteht darin, die Her­ stellung der Formen durch Warm- oder Kaltkompression der Pul­ vermischungen zwischen metallenen Matrizen sei es trocken (Raumtemperatur und -feuchtigkeit) wie auch feucht (Beigabe von Wasser im Gewichtsverhältnis von 3-5%) vornehmen zu kön­ nen.

Diese Herstellungsmethode, die mit Gips unmöglich ist, er­ laubt die Herstellung der Formen mit ausgesprochener Schnel­ ligkeit und Präzision, wobei die Notwendigkeit der Fertigbe­ arbeitung auf ein Minimum beschränkt und ein Teil geliefert wird, das handlich ist und zum Aushärten und Binden innerhalb weniger Minuten weitergeleitet werden kann gegenüber der von über einer Stunde notwendigen Zeit beim Gussverfahren mit Gips.

Nach der Kompression wird die Form zum Binden und Aushärten in einen Bereich mit gesteuerter Temperatur und Feuchtigkeit weitergeleitet (natürlich verschieden, je nachdem, ob die Kompression trocken oder feucht erfolgt ist), und zwar für eine durchschnittliche Dauer von etwa 12-15 Tagen, also die gleiche Dauer, die zum Festigen der Gipsformen nötig ist.

Diese Herstellungsmethode, die mit den betreffenden Zusammen­ setzungen nach der vorliegenden Erfindung möglich ist, er­ laubt eine weitere Herabsetzung der Bearbeitungszeiten und des notwendigen Personals, was sich zu einem weiteren Vorteil in Bezug auf die Produktionskosten auswirkt.

Natürlich sind die beschriebenen Zusammensetzungen und die Methode nur die vorgezogenen, jedoch nicht ausschliesslichen und begrenzenden Lösungen der vorliegenden Erfindung, da vie­ le Anwendungsvarianten möglich sind, wie die Beigabe von här­ tenden und das Binden beschleunigenden Zusätzen oder das Vor­ sehen des Durchlaufs der hergestellten Formen durch beschleu­ nigte Trocknungsphasen, die jedoch alle in die vorgesehenen gemeinsamen Erfahrungen der Techniker der Branche und in den beanspruchten Schutzbereich fallen.

Der Begriff "Wasserzement" soll "hydraulischer Zement" bedeuten.

Claims (11)

1. Zusammensetzungen zur Herstellung von Formen für Kera­ mikprodukte, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Grundbe­ standteil Wasserzement enthalten, der mit einer oder mehreren der nachstehenden durchlässigen Komponenten vermischt wird:

• - Kieselgur;
• - Tonerde;
• - Mangandioxyd;
• - Bimstein.

2. Zusammensetzungen zur Herstellung von Formen für Kera­ mikprodukte, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Grundbe­ standteil Wasserzement in einem Gewichtsverhältnis von 50% bis 98% enthalten, der mit einer der nachstehenden durchläs­ sigen Komponenten vermischt wird: Kieselgur in einem Ge­ wichtsverhältnis von 2% bis 50%; Tonerde in einem Gewichts­ verhältnis von 3% bis 40%; Mangandioxyd in einem Gewichtsver­ hältnis von 3% bis 40%; Bimstein in einem Gewichtsverhältnis von 10% bis 40%.

3. Zusammensetzungen nach den Patentansprüchen 1 und 2 zur Herstellung von Formen, die zur Produktion von Artikeln aus Porzellan oder Glaskeramik bestimmt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der genannte Wasserzement von einer speziellen weissen Art ist.

4. Zusammensetzungen nach den Patentansprüchen 1 und 2 zur Herstellung von Formen, die zur Produktion von Artikeln aus Porzellan oder Glaskeramik bestimmt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der genannte Wasserzement ein Tonerde- oder Tonerdeschmelzzement.

5. Zusammensetzung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass sie zu 95% des Gewichtes Wasserzement und zu 5% des Gewichtes Kieselgur enthält.

6. Zusammensetzung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass sie zu 90% des Gewichtes Wasserzement und zu 10% des Gewichtes Tonerde enthält.

7. Zusammensetzung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass sie zu 95% des Gewichtes Wasserzement und zu 5% des Gewichtes Mangandioxyd enthält.

8. Zusammensetzung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass sie zu 80% des Gewichtes Wasserzement und zu 20% des Gewichtes Bimstein enthält.

9. Methode zum Herstellen der Formen für Keramikprodukte, ausgehend von einer Mischung aus Wasserzement als Grundbe­ standteil und einer oder mehreren durchlässigen Komponenten wie Kieselgur, Tonerde, Mangandioxyd und Bimstein, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Warm- oder Kaltkompression der Mischung umfasst, die trocken bei Raumtemperatur und -feuch­ tigkeit durchgeführt wird, und zwar zwischen einem Paar sich gegenüberliegenden metallenen Matrizen, sowie das Ausstossen der durch Kompression hergestellten Form, das Weiterleiten derselben in einen Bereich mit gesteuerter Temperatur und Feuchtigkeit für die zum Binden und Härten notwendige Dauer.

10. Methode zum Herstellen der Formen für Keramikprodukte, ausgehend von einer Mischung aus Wasserzement als Grundbe­ standteil und einer oder mehreren durchlässigen Komponenten wie Kieselgur, Tonerde, Mangandioxyd und Bimstein, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Warm- oder Kaltkompression um­ fasst, die bei feuchter Mischung durch Beigabe von 3-5% des Geichtes in Wasser durchgeführt wird, und zwar zwischen einem Paar sich gegenüberliegenden metallenen Matrizen, sowie das Ausstossen der durch Kompression hergestellten Formen, das Weiterleiten derselben in einen Bereich mit gesteuerter Tem­ peratur und Feuchtigkeit für die zum Binden und Härten not­ wendige Dauer.

11. Zusammensetzungen zur Herstellung von Formen für Kera­ mikprodukte und die Methode zum Herstellen der genannten For­ men nach den vorstehenden Patentansprüchen und nach dem, was für die angegebenen Zwecke beschrieben wurde.