DE3728205A1 - Verfahren zur herstellung einer verglasten bzw. glasierten keramikfliese und mit diesem verfahren hergestellte keramikfliese - Google Patents

Description

Bekanntlich erfolgt die industrielle Herstellung von ver­ glasten bzw. glasierten Kreamikfliesen mit Hilfe zweier un­ terschiedlicher Verfahren.

Das erste Verfahren sieht das Formen der ungebrannten Fliese vor, welche anschliessend getrocknet und gebrannt wird; auf diese Weise erhält man das unter dem Namen Scher­ ben bekannte Erzeugnis.

Auf den Scherben wird eine Schicht eines "Fritte" genannten Präparats aufgetragen, das entsprechende Zusätze oder Farb­ körper enthält; anschliessend erfolgt ein weiterer Brenn­ vorgang, der die Auslösung der strukturellen Veränderungen in der Fritte bezweckt, welche selbstverständlich von der Art der Frittenbestandteile abhängen und zu einer Schmelzung genannter Bestandteile oder zu einer teilweisen Schmelzung nach dem bekannten Sinterungsprozess führen; das Endergebnis dieses Vorgangs ist die Bildung der Glasurschicht auf der Plattenoberfläche.

Grundsätzlich hat man also ein doppelter Brennvorgang, erst das Brennen der ungebrannten Fliese (oder Scherben) und dann der Fritte, daher die Benennung "Zweibrandverfahren", mit der das eben beschriebene Verfahren bezeichnet wird.

Das zweite Verfahren sieht das Brennen der Fliese und der Fritte in einem einzigen Vorgang vor, daher die Bezeichnung "Einbrandverfahren".

Während des Brennens entwickeln sich in der Fliese erheb­ liche Mengen Gas (z.B. Kohlensäure), das durch die Fliesenoberflächen und insbesondere durch die Schicht der darüberliegenden Fritte an die Umgebung (bestehend aus dem Ofen) abgetreten wird; die Entweichung dieses Gases durch die Fritte ist möglich, solange diese durchlässig ist, d.h. vor dem Erweichen der Fritte. Die durch das Brennen der Fritte erzielte Verglasung bzw. Glasur ist normalerweise undurchlässig.

Bekanntlich wird die Fritte für die farblose Verglasung mittels Vermischung - durch gleichzeitige Mahlung - einiger saurer Stoffe (Kieselsäure, Bor, Phosphor, usw.) mit eini­ gen basischen Stoffen (Natrium-, Kalium-, Kalzium-, Bleiverbindungen, usw.) erzielt.

Diese Stoffe werden in einem Tiegel geschmolzen, gegossen und dann - normalerweise durch Eintauchen in Wasser - schnell abgekühlt.

Durch dieses Akühlen erhält man Frittenknollen; aus letz­ teren wird durch Mahlung die pulver- oder körnerförmige Fritte hergestellt.

Im ersten Fall wird das in Wasser aufgelöste Frittepulver mit eventuellen Zusätzen und Eindickungsmitteln mit Hilfe verschiedener Verfahren auf die zu verglasende bzw. zu glasierende Fliese aufgetragen, z.B. durch Spritzen, mit Pinsel oder durch Pudern bzw. durch Siebdruckverfahren usw. Im zweiten Fall werden die Frittenkörner mit eventuellen Zusätzen und Farbkörpern mittels geeigneter Klebestoffe im trockenen Zustand auf der Fliese angebracht: Dies geschieht sowohl beim "Einbrandverfahren" als auch beim "Zweibrand­ verfahren"; beim Einbrandverfahren kann ein geeigneter Pressvorgang der Fritte vorgesehen werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den besonderen technischen Bereich der Verglasung bzw. Glasierung von Keramikfliesen durch den Einsatz körnerförmiger Fritte.

Bei der Mahlung der Frittenknollen, mit der genannte Körner erzielt werden, entsteht auch Staub; es ist daher eine geeignete Anlage zum Auffangen und zur Rückführung des Staubes vorzusehen, um Verschwendungen sowie unzulässige Verschmutzung zu vermeiden.

Letzterer Umstand führt auf die Dauer, infolge der unver­ meidlichen Anwesenheit von feinem Frittenstaub in der Luft, zu Berufskrankheiten des beschäftigten Personals.

Es ist ausserdem zu unterstreichen, dass die Organe der Mahlvorrichtungen dem Verschleiss unterliegen, der durch die Härte der Fritteknollen noch verstärkt wird, wodurch eine ständige Instandhaltung bzw. der Austausch dieser Or­ gane notwendig ist.

Die genannten Körner weisen unterschiedliche Form und Grösse auf und es ist daher eine Sortierung durch Sieben zur Auswahl der Körner mit einer zwischen einem Höchst- und einem Mindestwert liegenden Grösse erforderlich (z.B. hin­ sichtlich eines vorbestimmten Verhältnisses zwischen ge­ nannten Werten).

Trotz Sortierung weisen die Körner eine unregelmässige und von Korn zu Korn unterschiedliche Form auf, was zu zahlrei­ chen Nachteilen führt, die nachstehend aufgeführt werden.

Durch die genannte Sortierung wird nämlich die Anwesenheit sogenannter "nadelförmige" Körner nicht verhindert; es besteht daher die Möglichkeit, dass einige dieser Körner über den Rand der Fliese, auf die eine Frittenschicht aufgetragen wird, vorstehen.

Bei der Beförderung der Fliese kann der vorstehende Teil eines "nadelförmigen" Korns hängenbleiben, wodurch dieses Korn eine Drehung um eine vertikale Achse ausführt (und wahrscheinlich herabfällt); dies bewirkt die Ablösung der Fritte in dem vom Korn "betroffenen" Bereich infolge ge­ nannter Drehung; das Ergebnis ist eine nicht einwandfreie Fliese, d.h. ein Ausschusses.

Dies kann sich sowohl beim Einbrandverfahren als auch beim Zweibrandverfahren ereignen.

Beim Einbrandverfahren ist in einigen Fällen vor dem Auf­ tragen der Fritte, der Auftrag einer aus einer Mischung aus Fritte, Kaolin, Tonerde, Zirkonhydroxid, usw. bestehenden Schicht (die sogenannte "Engobe") vorgesehen, die die Bil­ dung einer Isolierschicht zwischen Fliese und Verglasung bezweckt; auch in diesem Fall kann oben genanntes Problem infolge von "nadelförmigen" Körnern auftreten.

Mit den oben genannten Körnern kann der bereits besprochene Staub praktisch nicht vermieden werden; ein, wenn auch kleiner Anteil dieses Staubs sammelt sich nämlich in den Windungen der Körner an und neigt dazu, sich im Ofen zu verteilen, wodurch letzterer sowie die darin unterge­ brachten Vorrichtungen (z.B. Arbeitslinien) verschmutzt werden, eine dem Fachmann gut bekannte Erscheinung; dies zwingt zu häufigem Stillstand dieser Vorrichtungen zwecks Reinigung, mit folglicher Erhöhung der Instandhal­ tungskosten.

Der Staub lagert sich ausserdem an der Ofendecke ab und neigt durch die Wärmeeinwirkung zum Schmelzen und zur Bil­ dung von Tropfen, die auf die darunterliegenden Fliesen fallen und so zu Ausschuss führen.

Schliesslich besteht durch diesen Staub auch die Gefahr von Berufskrankheiten für das Personal, das sich im Arbeitsbe­ reich aufhält, in dem die Fritte zum Einsatz kommt.

Beim "Einbrandverfahren" entstehen, wie bereits gesagt, während des Brennens Gase, die durch die Frittenschicht in die Umgebung entweichen; wegen der unterschiedlichen Form und Grösse der Körner ist die Durchlässigkeit dieser Schicht ungleichmässig.

Da die Fritte durch das Verglasen undurchlässig wird, ist der Übergang vom durchlässigen auf den undurchlässigen Zu­ stand aus dem oben angeführten Grund von Bereich zu Bereich unterschiedlich (so verschweissen sich und/oder schmelzen z.B. die "nadelförmigen" Körner, der Staub und die kleinen Körner früher als die restlichen Körner), was zur Ein­ schliessung von unterschiedlichen Mengen Gasblasen in der Fliesenbeschichtung oder zur Einschliessung der Gasblasen in bestimmten Bereichen und zur vollständigen Gasausschei­ dung aus den restlichen Bereichen führen kann; in beiden Fällen erscheint die Fliesenbeschichtung verhältnismässig schwammig mit Unterschieden von Bereich zu Bereich mit den den Fachleuten bekannten Nachteilen.

Die unterschiedliche Schmelzung der Körner kann bei Einsatz von Mischungen verschiedener Fritten zur Bildung von Fest­ körperphasen (die sogenannten "infusi") führen, welche auf der Fritte schwimmen und bei abgeschlossener Verglasung als Flecken sichtbar sind, welche das Aussehen der Fliese beeinträchtigen.

Eine unkonstante Korngrössenverteilung der Fritte ist sicherlich nicht optimal, was das Auftragen derselben auf die gebrannte ("Zweibrandverfahren") oder auf die unge­ brannte ("Einbrandverfahren") Fliese betrifft; dies ist darauf zurückzuführen, dass die Frittenschicht, die auf der darunterliegenden Fliesenaberfläche aufliegt, unregelmässig ist.

Das Abschleifen der Frittenschicht zwecks Erzielung einer gleichmässigen Schichtdicke ist nicht vertretbar, da die Körnerecken durch die Schleifmittel mitgenommen würden und sich dadurch ungewünschte und unannehmare Riefen bilden würden; da das Abschleifen nicht möglich ist, bleibt die Frittenschicht unregelmässig und führt zu den bekannten Mängeln.

Die zur Anfertigung von farblosen Verglasungen verwendeten Stoffe wurde bereits aufgeführt; zur Anfertigung von far­ bigen Verglasungen ist z.B. der Zusatz (falls diese nicht bereits in der Fritte enthalten sind) von färbenden Metall­ oxyden (z.B. Eisen-, Kobalt-, Mangan-, Nickeloxyd, usw.) notwendig, während für die matten Glasuren z.B. der Zusatz von Stoffen wie Zinndioxyd, Zirkon, Fluorit, Kryolith, Knochenphosphat vorgesehen ist; zur Erzielung von beson­ deren Effekten müssen Zusätze auf Bor-, Titaniumbasis usw. beigefügt werden.

Gemäss einer bekannten Technik, werden die Farbkörper (d.h. die oben aufgeführten Oxyde) und die Zusätze in Pulverform hergestellt und als hauchdünne Schicht auf die Frit­ tenkörner aufgetragen, an die sie mit geeigneten Klebern im Kalt- oder Warmverfahren gebunden werden.

Das Auftragen dieser Schicht (Farbkörper und Zusätze) wird durch die Windungen und die Ecken der Frittenschicht sowie durch den in diesen Windungen abgelagerten Staub nachteilig beeinflusst, wodurch die Schichtdicke ziemlich ungleichmäs­ sig ausfällt, was für die gewünschten Ergebnisse sicherlich nicht optimal ist.

Eine bekannte Technik ist auch die Ausführung von Fliesendekors durch das Auftragen von Körnern auf die Frit­ tenschicht; die Wirkung nach Sinterung hängt von der Kör­ nerform ab, da einem "nadelförmigen" Korn und einem anderen Korn mit unregelmässiger Form unterschiedliche Wirkungen entsprechen: bei "nadelförmigen" Körnern erscheinen nämlich die Umrisse verschwommen.

Die Raster, die für bestimmte Dekors (z.B. Siedruckver­ fahren) verwendet werden, sind aufgrund der Reibewirkung der Körnerecken ziemlich verschleissanfällig, was sich in Hinsicht auf die nicht unerheblichen Kosten der Raster nachteilig auf die Fertigungskosten der Fliesen auswirkt.

Die zur Verteilung der Frittenkörner verwendeten Organe bedürfen wegen des durch die Körnerecken verstärkten Ver­ schleisses einer ständigen Instandhaltung.

Gemäss einer weiteren bekannten Technik werden die genann­ ten Farbkörper und Zusätze als Pulver mit der pulverförmi­ gen Fritte vermischt; dieses Pulver wird anschliessend mit­ tels geeigneter Kleber gebunden und bildet ziemlich un­ regelmässige und durch Krater gekennzeichnete Körner: Dadurch treten die oben aufgeführten Nachteile noch aus­ geprägter in Erscheinung.

Ausserdem neigen die genannten Körner während der Hand­ habung infolge des unvermeidlichen Bruchs einiger dieser Körner dazu, Staub hervorzurufen; es handelt sich nämlich um nicht vollständig gebundene Pulvermassen.

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht in einem Ver­ fahren zur Herstellung einer verglasten bzw. glasierten Keramikfliese, die ein optimales Auftragen der Fritte auf die ungebrannte ("Einbrandverfahren") oder gebrannte ("Zweibrandverfahren") Fliese, eine gleichmässige Durchläs­ sigkeit der Frittenschicht vor der Verglasung und schliesslich eine optimale Beschichtung der Körner der Fritte mit pulverförmigen Farbkörper und Zusätze.

Das vorgeschlagene Verfahren sieht die Verwendung einer aus kugelförmigen, monolithischen Körnern bestehenden Fritte vor.

Im Fall des "Einbrandverfahrens" wird die Fritte auf eine Oberfläche der ungebrannten, getrockneten oder nicht getrockneten Fliese aufgetragen.

Im Falle des "Zweibrandverfahrens" wird die Fritte auf eine Oberfläche der bereits gebrannten Fliese aufgetragen.

In beiden Fällen ist die vorherige Anfertigung einer unge­ brannten Keramikfliese aus Tonmaterial erforderlich.

Insbesondere sieht das Verfahren im Fall des "Einbrandver­ fahrens" mit ungebrannter und nicht getrockneter Fliese folgendes vor: Das Auftragen einer aus kugelförmigen mono­ lithischen Körnern bestehenden Frittenschicht auf eine Fliesenfläche; die Einführung der Fliese mit der entsprechenden Frittenschicht zum Trocknen, Brennen und Abkühlen genannter Fliese und Fritte in einen Ofen, wobei das Brennen die Bildung der verglasten bzw. glasierten Beschichtung bewirkt.

Falls die Fritte auf eine bereits getrocknete, ungebrannte Fliese aufgetragen wird, erfolgt im Ofen ausschliesslich das Brennen der Fliese und der Fritte sowie das an­ schliessende Abkühlen.

Bei beiden Anwendungsformen des Verfahrens kann die Frit­ tenschicht vor der Einführung der Fliese-Fritte in den Ofen vorteilhaft auf die darunterliegende Fliese aufgepresst werden; ausserdem kann vor Auftragen der Fritte auf die Fliese die in der Einleitung aufgeführte "Engobe"-Schicht angebracht werden.

Im Fall des "Zweibrandverfahrens" sieht das genannte Ver­ fahren folgendes vor: das Auftragen einer aus kugelförmi­ gen, monolithischen Körnern bestehenden Fritte auf eine Fläche der gebrannten Fliese; die Einführung der gebrannten Fliese mit der entsprechenden Fritte in einen Ofen zum Brennen und anschliessendes Abkühlen der Fritte, wobei das Brennen der Fritte die Bildung einer verglasten bzw. glasierten Fliesenoberfläche bewirkt.

Durch Verwendung von kugelförmigen, monolithischen Körnern entsteht beim Auftragen der Fritte kein Staub; dadurch besteht keine Gefahr von Berufskrankheiten für das Per­ sonal, werden die Instandhaltungskosten für die Reinigung der Vorrichtungen des Ofens (welche nicht mehr durch den Staub verschmutzt werden, wie dies bei der bekannten Tech­ nik der Fall ist) erheblich gesenkt, was sich vorteilhaft auf die Ausbringung der Arbeitslinien des Ofens auswirkt, wird Ausschuss durch das Herabtropfen von Fritte von der Ofendecke vermieden, da die Ofendecke nicht mehr durch den Staub verschmutzt wird und schliesslich ist die Unterseite der Frittenschicht wegen der kugelförmigen Körnern beson­ ders gleichmässig, wodurch die Haftung der Fritte an der darunterliegenden Fliesenfläche erleichtert wird: Auf diese Weise ist die Wirkung der zur Haftung der Körner an der Fliesenfläche verwendeten Kleber optimal.

Auch die Oberseite der Fritte ist äusserst regelmässig, was zusammen mit der Staubfreiheit die Verteilung eventueller Farbkörper und Zusätze in Pulverform und/oder als kugelför­ mige Dekorkörner auf dieser Fläche erleichtert: Dadurch ist das Dekor weniger verschwommen und die Umrisse sind schär­ fer.

Bei den für die Verteilung der monolithischen Körner be­ nutzten Organe tritt nur äusserst geringer Verschleiss auf. Der Einsatz von kugelförmigen, monolithischen Körnern ver­ hindert Ausschuss durch die Berührung der Körner mit den Stützen im Ofen; diese Körner können nämlich dank ihrer besonderen Form nicht über den Fliesenrand vorstehen.

Es ist zu unterstreichen, dass die oben genannten Vorteile sowohl beim "Einbrandverfahren" als auch beim "Zweibrand­ verfahren" erzielt werden können.

Wie in der Einführung bemerkt, entsteht beim "Einbrandver­ fahren" Gas im Fliesenkörper, das durch die Frittenschicht entweicht, solange diese durchlässig ist.

Durch den Einsatz von kugelförmigen, monolithischen Körnern ist die Durchlässigkeit der Frittenschicht in sämtlichen Bereichen eines waagrechten Schnittes der Schicht gleich­ mässig; zwischen den kugelförmige Körnern bilden sich näm­ lich Windungen und ausserdem trägt die Oberflächenspannung dazu bei, während des Brennens, die kugelförmige Form der Körner zu bewahren, wodurch die Frittenschicht so lang wie möglich durchlässig bleibt, was sich vorteilhaft auf die Gasausscheidung aus dem Fliesenkörper auswirkt.

All dies trägt zu einer regelmässigeren Schmelzung der kugelförmigen Körner bei, was sich beim Einsatz von Mi­ schungen verschiedener Fritten besonders vorteilhaft er­ weist; die Bildung der sogenannten, in der Einleitung aufgeführten "infusi" ist nämlich unerheblich oder gar nicht festzustellen.

Selbstverständlich sinkt die Durchlässigkeit mit zunehmender Verglasung der Fritte bis zur vollständigen Un­ durchlässigkeit, ohne dass dies zu Ungleichmässigkeiten im Durchlässigkeitswert in genanntem Bereich führt: Für den Fachmann sind die diesbezüglichen Vorteile offensichtlich.

Die Farbkörper und die Zusätze können mit den kugelförmi­ gen, monolithischen Körnern vermischt werden; in diesem Fall müssen die Farbkörper und die Zusätze mit basischen und sauren Stoffen vermischt werden, mit denen sie dann im Tiegel geschmolzen werden, um die oben genannten Körner zu erzielen.

Die besondere Regelmässigkeit, mit der die Farbkörper und die Zusätze beim Auftragen der pulverförmigen Farbkörper und Zusätze auf die Körnern an der Oberseite der Fritten­ schicht verteilt sind, gestattet eine Fliesenbeschichtung mit konstantem Farbton.

Die kugelförmigen, monolithischen Dekorationskörner, die auf der Frittenschicht angebracht sind, erlauben die ge­ wünschte ästhetische Wirkung, da die Form der Körner ähn­ lich, d.h. kugelförmig ist; die für die Siedruckverfahren benutzten Raster unterliegen keinem nennenswerten Ver­ schleiss, da die ununterbrochene Körneroberfläche keine reibende Wirkung ausübt; durch den Einsatz der genannten Dekorationskörner wird die Verbreitung von Staub in der Umgebung vermieden; es entsteht auch kein Ausschuss, da kein Hängenleiben der Körner an den Stützen des Ofens möglich ist.

Die Optimierung der Haftung zwischen Fliese und Fritte, der Verteilung der Farbkörper und Zusätze auf den Körnern, der Entweichung des im Fliesenkörper entstandenen Gases (nur beim "Einbrandverfahren") sind allesamt Vorteile, die zur Erzielung einer optimalen Beschichtung beitragen.

Das vorgeschlagene Verfahren verhindert ausserdem das Auftreten von Staub im Arbeitsbereich, was mit folgenden Vorteilen verbunden ist: Keine Berufskrankheiten, vorteil­ hafte Auswirkungen auf die Instandhaltungskosten infolge der geringeren Reinigungshäufigkeit des Ofens und dessen Vorrichtungen, vorteilhafte Auswirkungen auf die Aus­ bringung der Arbeitslinien des Ofens, kein Ausschuss, weil keine Fritte mehr von der Ofendecke herabtropft; ausserdem bleiben bei diesem Verfahren die Körner nicht an den Stützen des Ofens hängen, wodurch, wie bereits gesagt, der Verschleiss der für das Auftragen der Fritte vorgesehenen Organe sowie der eventuell auf der Fritte angebrachten Dekorationskörner reduziert wird: In letzterem Fall ergibt sich im Vergleich zum bekannten Verfahren eine ausgezeich­ nete Auflösung der Verzierungen.

Selbstverständlich handelt es sich hier nur um eine er­ läuternde Beschreibung ohne Anspruch auf Vollständigkeit; die vorliegende Erfindung umfasst daher auch eventuelle Varianten der verschiedenen, durch das Verfahren bestimmten Phasen (z.B. können die kugelförmigen, monolithischen Körner unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Verhält­ nisses zwischen zulässiger max. und min. Abmessung unter­ schiedliche Grösse aufweisen) wie sie in den obenstehenden Patentansprüchen gekennzeichnet sind.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung einer verglasten bzw. glasierten Keramikfliese, das die Ausführung einer unge­ brannten Keramikfliese aus Tonmaterial vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass folgendes vorgesehen ist: das Auftra­ gen einer aus kugelförmigen, monolithischen Körnern beste­ henden Fritte auf eine Fliesenfläche; die Einführung der Fliese mit der entsprechenden Frittenschicht zum Trocknen, Brennen und Abkühlen genannter Fliese und Fritte in einen Ofen, wobei das Brennen der Fritte die Bildung der verglas­ ten bzw. glasierten Fliesenbeschichtung bewirkt.

2. Verfahren zur Herstellung einer verglasten bzw. glasierten Keramikfliese, das die Ausführung einer unge­ brannten, anschliessend getrockneten Keramikfliese aus Ton­ material vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass folgendes vorgesehen ist: das Auftragen einer aus kugelförmigen, monolithischen Körnern bestehenden Fritte auf eine bereits getrocknete Fliesenfläche, die Einführung der Fliese mit der entsprechenden Frittenschicht in einen Ofen zum Brennen und Abkühlen, wobei das Brennen der Fritte die Bildung der verglasten bzw. glasierten Fliesenbeschichtung bewirkt.

3. Verfahren zur Herstellung einer verglasten bzw. glasierten Keramikfliese, das die Ausführung einer Keramik­ fliese aus Tonmaterial, die Einführung dieser Fliese in einen Ofen zum Trocknen, Brennen und Abkühlen vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass folgendes vorgesehen ist: das Auftragen einer aus kugelförmigen, monolithischen Körnern bestehenden Frittenschicht auf eine Fläche der gebrannten Fliese; die Einführung der gebrannten Fliese mit der entsprechenden Fritte in einen Ofen zum Brennen und an­ schliessenden Abkühlen der Fritte, wobei das Brennen der Fritte die Bildung der verglasten bzw. glasierten Fliesenbeschichtung bewirkt.

4. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auftragen der Frittenschicht eine Schicht "Engobe" auf die Fliese aufgetragen wird.

5. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass die Einheit Fliese-Fritte vor dem Einführen in den Ofen einem Pressvorgang unterzogen wird.

6. Verfahren gemäss einem beliebigen der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von den kugelförmigen, monolithischen Körnern gebildeten Fritten­ schicht pulverförmige Zusätze und/oder Farbkörper sowie kugelförmige Dekorationskörner verteilt werden.

7. Verfahren gemäss einem beliebigen der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genannte mono­ lithische, kugelförmige Körner Farbkörper und Zusätze enthalten.

8. Mit dem in einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche genannten Verfahren angefertigte, verglaste bzw. glasierte Fliese.