DE3824995C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Weit verbreitete Beispiele für plattenförmige Keramikerzeugnisse sind Wand- und Bodenfliesen sowie Produkte, die in der Elektro­ technik Verwendung finden. Sie werden bekanntlich nach der Aus­ formung in Feuer gebrannt. Die Ausformung erfolgte bisher in Stahlmatrizen auf hydraulisch oder mechanisch betriebenen Pressen. Vor dem Brennen werden die Keramikkörper thermisch getrocknet, wobei die in der Fertigmasse enthaltene Flüssigkeit verdunstet. Um die für den Brennvorgang maximale Feuchte zu erhalten, sind lange Trocknungszeiten erforderlich. Hierbei ist auch eine mechanische Schrumpfung, d. h. ein Schwund, unvermeidlich, so daß auch Verformungen in Kauf genommen werden müssen. Es besteht auch die Gefahr der Schrumpfrißbildung. Außerdem ist die Herstellung und Wartung der Formen kostspielig und scheidet für kleine Serien oder Einzelstücke aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchen die aufgeschlämmte Fertigmasse kostengünstig und flexibel ausgeformt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe mit Hilfe eines Filtertuches gelöst, welches mit den vorbeschriebenen undurchlässigen Zonen versehen ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß zwei für die Herstellung der Keramikplatten erforderliche Schritte gleichzeitig ausgeführt werden können. Einerseits wird die auf das Filtermittel aufge­ schlämmte Fertigmasse in kurzer Zeit bis zu einem Grad entfeuchtet, der für die Weiterverarbeitung geeignet ist. Durch das Anlegen eines Differenzdrucks wird die Flüssigkeit in kurzer Zeit abge­ saugt und durch Luft verdrängt. Der Formkörper ist daher nach dem Ausblasen relativ steif und kann leicht transportiert werden. Ausschuß, wie er bisher beim Lufttrocknen, Transportieren und Aufschichten im Brennofen häufig anfiel, wird auf diese Weise vermieden. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Vorgabe der undurchlässigen Bereiche eine definierte Rißbildung erzeugt, so daß im eigentlichen Formkörper keine unerwünschte Rißbildung mehr erfolgt und andererseits aber die Außenkonturen vorgegeben werden. Das hat den zusätzlichen Vorteil, daß Stahlmatrizen zur Formgebung nicht mehr erforderlich sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf großen Filtermittelflächen eine preiswerte Massengutfertigung durch­ geführt werden kann.

Es ist hierbei besonders zweckmäßig, daß das Filtermittel als Endlosband ausgeführt ist.

Bei der Wahl der Konturen der Filterkuchenelemente bestehen prak­ tisch keine Einschränkungen, weil der Verlauf und die Ausdehnung der undurchlässigen Zonen auf einfache Weise festgelegt werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, daß eine Isolierschicht auf das Fil­ termittel aufgetragen wird. Sie kann für die Massenfertigung durch Druckverfahren und bei kleinen Stückzahlen auch durch Handarbeit erzeugt werden.

Dies gestattet auch künstlerisch anspruchsvolle Umrisse, ins­ besondere bei der Wand- und Bodenfliesenherstellung.

Eine andere Alternative kann darin bestehen, daß nicht-filtrieren­ de Zonen durch Unterleg-Schablonen gebildet werden, was ins­ besondere bei dünnen Filtertüchern vorteilhaft ist, wo keine oder nur eine geringe Querfiltration innerhalb des Filtertuchs auf­ tritt. Die Unterleg-Schablonen haben den Vorteil, daß ein schneller Konturenwechsel möglich ist, ohne daß ein Austausch des eigentlichen Filtermediums erforderlich ist.

Eine alternative Weiterbildung besteht darin, daß die Schablone als Trennwand für die Filterelemente auf das Filtermittel aufge­ setzt wird, wobei die Filterkuchenelemente oberflächenbündig mit den Schablonen abschließen.

Eine strukturierte oder reliefartige Oberfläche der Keramikkörper kann auf einfache Weise dadurch erzeugt werden, daß mehrere Ent­ feuchtungsschritte hintereinander durchgeführt werden, und daß bei jedem Enfeuchtungsschritt andere Unterlegschablonen bzw. Masken verwendet werden. Die Masken bewirken, daß die in den einzelnen Entfeuchtungsschritten freigegebenen Filterelementbe­ reiche anwachsen, während die abgedeckten Bereiche ihre Dicke beibehalten.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß ver­ schiedene Schichten anfiltriert werden, die aus Materialien unter­ schiedlicher Korngröße, chemisch-mineralogischer Zusammensetzung, Farbe oder ähnlichem bestehen können.

Durch diese Maßnahme können gezielt vorbestimmte Eigenschaften des Keramikkörpers, wie beispielsweise hohe Festigkeit des Grundmaterials oder besonderer Glanz oder Härte der Deckschicht, eingestellt werden. Auch im Hinblick auf eine farbliche künst­ lerische Gestaltung sind vielfältige Möglichkeiten geboten.

Da die zuerst anfiltrierte Schicht vor dem Aufbringen der anderen Schichten bereits infolge des Entfeuchtungsvorgangs geschrumpft ist, und daher anschließend keine wesentlichen Formänderungen mehr auftreten, können die nachfolgenden Schichten äußerst paß­ genau anfiltriert werden.

Es kann auch zweckmäßig sein, daß in die Filterkuchenelemente bzw. in deren einzelne Schichten Festkörper, bevorzugt Metalle oder farbige Keramikstückchen, einfiltriert werden. Auf diese Weise werden die künstlerischen Gestaltungsmöglichkeiten oder auch die technischen Anwendungsmöglichkeiten weiter ausgeweitet.

Für die Herstellung von Wand- und Bodenfliesen ist es besonders zweckmäßig, daß vor dem Einfiltrieren ein Netzwerk auf das Filtermittel gelegt wird. Auf diese Weise können die Filter­ kuchenelemente nach dem Entfeuchten leichter vom Filtermittel abgenommen und der weiteren Bearbeitung zugeführt werden. Wenn es während des Brennvorgangs verbrennt, hinterläßt es in den Filterkuchenelementen entsprechende Einprägungen, die beim Anbringen von Fliesen zu Verankerung von Kleber oder Haftmörtel erwünscht sind.

Insbesondere zur Herstellung von Mosaiken für Wand- und Boden­ beläge kann es sich als vorteilhaft erweisen, daß die definierte Schrumpfrißbildung entlang der undurchlässigen Zonen durch ent­ sprechende Wahl der Breite der undurchlässigen Zone und/oder der Dicke der Filterkuchenelemente in der Weise gesteuert wird, daß die einzelnen Filterkuchenelemente nicht vollständig getrennt werden. Auf diese Weise können bei Fliesen und Mosaiken deko­ rative Rißbildungen erzeugt werden.

Ein alternatives Verfahren zur Herstellung von strukturierten und reliefartigen Oberflächen besteht darin, daß auf eine Negativ- Reliefform ein Filtertuch aufgelegt wird. Beim Anlegen eines Differenzdruckes wird zuerst das Filtertuch in die Kontur der Negativmatrize hineingezogen, so daß auch die Filterkuchenelemente sich dieser Form anpassen. Selbstverständlich muß das Trocken­ saugen so lange durchgeführt werden, bis auch die dicksten Kuchen­ stellen den erforderlichen Entfeuchtungsgrad aufweisen.

Da die Schrumpfrißbildung von der Kuchendicke abhängt, kann über die Kuchendicke auch die Breite der definierten Risse zwischen den Filterkuchenelementen gesteuert werden. Ähnlich wie bei einem Holz- oder Linolschnitt ist es ferner erfindungsgemäß mög­ lich, die Oberfläche der Filterkuchenelemente durch die Filter­ technik zu gestalten. Es kann ein ähnlicher Effekt wie beim mageren bzw. fetten Drucken dadurch erreicht werden, daß nach­ einander Schablonen gleicher Form, aber unterschiedlicher Breite verwendet werden.

Als besonders geeignet erweist es sich, daß als Filtermittel ein Filtertuch verwendet wird. Gute Ergebnisse können auch dadurch erzielt werden, daß als Filtermittel eine Membran eingesetzt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch in Aufsicht ein rundes, anfiltriertes Filterkuchenelement mit angedeuteter filtrierender Fläche.

Fig. 2 zeigt schematisch und in Aufsicht ein Filtertuch mit undurchlässigen Zonen.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein auf einem Filtertuch anfiltriertes Filterkuchenelement.

Fig. 4 zeigt schematisch in Aufsicht Filterkuchenelemente mit definierter Schrumpfrißbildung.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Filtertuch mit Filterkuchenelementen.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Einzelheit eines Filterkuchenele­ mentes, und

Fig. 7 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Form zur Ausbildung eines Filterkuchenelementes mit reliefartiger Oberfläche.

Gemäß Fig. 1 ist mit d der Durchmesser eines anfiltrierten Filter­ kuchenelementes 10 bezeichnet, das hier Kreisform aufweist. Der Durchmesser d der filtrierenden Fläche liegt vorzugsweise konzen­ trisch zur Peripherie des Filterkuchenelementes 10. Durch eine kreisringförmige Maske 11 an dem verwendeten Filtermittel, vor­ zugsweise einem Filtertuch, wird eine unfiltrierbare kreisringförmige Zone 15 gebildet, die möglichst klein gehalten werden soll. Das Filterkuchenelement 10 erhält man aus einer auf­ geschlämmten Keramikmasse, bzw. aus Schlicker, wie sie zur Her­ stellung von Keramikfliesen verwendet wird.

Die Ausdehnung und die Ausrichtung des Filterkuchenelements 10 ist durch die Vorgabe der unfiltrierbaren Zone 15 so gewählt, daß im Innenbereich, der durch den Durchmesser d festgelegt ist, keine Schrumpfrißbildung auftritt. Abhängig von der Dicke des Filterkuchen­ elementes, die von der Dauer des Filtriervorgangs abhängt, kann aber auch erreicht werden, daß sich entlang der Zone 15 definierte Schrumpfrisse bilden, die planmäßig zur Abtrennung benachbarter Filterkuchenelemente 10 erzeugt werden können. Diese definierte Rißausbildung kann beispielsweise zur künstlerischen Gestaltung von Wand- und Bodenfliesen oder von Mosaiken eingesetzt werden.

Fig. 2 zeigt Filterkuchenelemente 10′ mit jeweils einem Umriß, der dem bekannten Provencalemuster entspricht, wie es für Wand- und Bodenfliesen verwendet wird. Die Filterkuchenelemente 10 können im Zusammenhang mit der Herstellung von Fliesen auch als "Scherben" bezeichnet werden.

Werden als Filtermittel sehr dünne Filtertücher verwendet, die keine oder nur eine geringe Querfiltration zulassen, genügt es, das Fil­ tertuch auf einer undurchlässigen Schablone 17 zu stützen, so daß dort kein Filterkuchen anfiltriert werden kann. Die Schablone 17 kann aus Blech mit Lochungen 18 im wirksamen Bereich des Fil­ tertuchs bestehen. Um die Figur übersichtlich zu halten, ist le­ diglich ein Teil der Lochungen 18 wiedergegeben. Die ungelochten Bereiche bilden die unfiltrierbaren Zonen 15.

Anstelle von Blechschablonen kann man auch Unterlagsgewebe (nicht dargestellt) verwenden. Die Zonen 15 können auch durch Auftragen von Lack- oder Gummilösung hergestellt werden.

Gemäß Fig. 3 sind die Zonen 15 durch eine Auflage 19 auf dem Fil­ tertuch 12 gebildet. Wenn oberhalb des Filtertuches 12 ein Über­ druck und unterhalb ein Unterdruck angelegt wird, so werden die Filterkuchenelemente 10 anfiltriert, ohne daß Schrumpfrißbildungen auftreten. Durch die dabei bewirkte Trockensaugung bzw. durch das Luftdruckblasen entfeuchtet man die Filterkuchenelemente 10 bis zu einer Sättigung von etwa 80%, bei welcher sie ihre höch­ ste Festigkeit zur Weiterverarbeitung aufweisen. Man kann die Filterkuchenelemente 10 daher nach dem Entfeuchten ohne Gefahr des Zerbrechens vom Filtertuch 12 entfernen und einem Brennofen zu­ führen.

Durch die geometrische Form der Maske 17 (Fig. 2) bzw. der Zonen 15 kann man wahlweise erreichen, daß die Filterkuchenelemente 10 in ihrem Randbereich nicht in die Zone 15 "überziehen", oder man kann gemäß gestrichelter Linien 20 eine definierte Rißbildung bei entsprechender Dicke des Filterkuchenelementes 10 zulassen.

Eine andere Möglichkeit, definiert Risse zu erhalten, ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei werden Rißbildungszonen 21 dadurch gebildet, daß die undurchlässigen Zonen 15 in vorgegebenem Abstand unter­ brochen sind. Die erzeugten Schrumpfrisse sind mit 22 bezeichnet.

Gemäß Fig. 5 erhält man eine reliefartige Oberfläche der Filter­ kuchenelemente 10′′ dadurch, daß mehrere Entfeuchtungsvorgänge nacheinander durchgeführt werden, wobei jeweils verschiedene Bereiche mit Hilfe von Masken 27 abgedeckt werden. Diejenigen Abschnitte der Filterkuchenelemente 10′′, die am häufigsten abgedeckt sind, weisen die geringste Höhe auf, da sich hierbei wenig Filterkuchen auf dem Filtertuch 13 anlagern kann. Je kürzer Abschnitte abgedeckt sind, desto höher ist der Fil­ terkuchenaufbau.

In der Fig. 5 sind beispielsweise die Abschnitte I in einem ein­ zigen Entfeuchtungsschritt erzeugt, während in den Abschnitten II und III zwei bzw. drei Entfeuchtungsschritte angewendet wurden.

Aus der Fig. 6 wird ersichtlich, auf welche Weise die Filter­ kuchenelemente 10 verfestigt werden können. Es ist auch möglich, eine innige Verbindung zwischen zwei Schichten 23, 24 herzustel­ len. Zunächst wird in einem ersten Entfeuchtungsschritt eine als Grundkörper dienende erste Schicht 23 des Filterkuchenelements 10 erzeugt. Die erste Schicht wird durch entsprechende Wahl der auf­ geschlämmten Keramikmasse und des Filtermittels relativ großporig erzeugt, so daß eine grobe Struktur mit Kanälen entsteht. An­ schließend werden aus einer weiteren Suspension sehr viel feinere Partikel als zweite Schicht 24 angefiltert. Durch den bei der Entfeuchtung angelegten Differenzdruck dringen die feinkörnigen Partikel 28 in die Grobstruktur der ersten Schicht 23 ein, so daß eine innige stark verästelte Verbindung der ersten und zweiten Schicht 23, 24 und eine Verdichtung der ersten Schicht 23 erfolgt. Die zweite Schicht kann beispielsweise eine Glasur sein.

Fig. 7 veranschaulicht eine Negativ-Reliefform 25, in welche ein Filtertuch 14 eingelegt ist. Die Negativform ist mit einer Viel­ zahl von Kanälen 29 versehen. Beim Anlegen eines Differenzdrucks wird über die Kanäle 29 zunächst das Filtertuch 14 in die Kon­ tur der Negativreliefform 25 eingezogen, so daß sie sich form­ genau der Kontur anpaßt.

Ein sich anlagerndes Filterkuchenelement 10′′′ wird daher ent­ sprechend der Reliefform ausgeformt. Die Rück­ seite 30 des Filterkuchenelements 10 ist im wesentlichen flach.

Claims (14)

1. Verfahren zum Herstellen von entfeuchteten plattenförmigen Keramikkörpern aus einer aufgeschlämmten Fertigmasse unter Verwendung eines Filterkuchens, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Filtermittel für die auszuscheidende Flüssig­ keit undurchlässige Zonen (15), die zumindest die Außen­ konturen (16) der betreffenden Keramikkörper festlegen, Filterkuchenelemente (10) gebildet werden, die durch die undurchlässigen Zonen (15) von benachbarten Filterkuchenelementen (10) getrennt sind, und daß die Filterkuchen (10) durch Anlegen eines Differenzdruckes und Beaufschlagung mit einem Trockengas entfeuchtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als undurchlässige Zonen (15) eine Isolierschicht auf dem Filtermittel verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als undurchlässige Zonen Schablonen verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennwand für die Filterkuchenelemente (10) auf das Filtermittel aufgesetzte und mit den Filterkuchenelementen (10) oberflächenbündig abschließende Schablonen verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren hintereinander durchgeführten Entfeuch­ tungsschritten bei jedem Schritt andere Schablonen verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander Schablonen gleicher Form, aber unterschied­ licher Breite verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Schichten (23, 24) aus Materialien unter­ schiedlicher Korngröße chemisch-mineralogischer Zusammen­ setzung und/oder Farbe abgeschieden werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die einzelnen Schichten (23, 24) der Filterkuchen­ elemente (10) Festkörper einfiltriert werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einfiltrieren ein Netzwerk auf das Filtermittel gelegt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine entsprechende Wahl der Breite der undurch­ lässigen Zonen (15) und/oder der Dicke der Filterkuchen­ elemente (10) eine definierte Schrumpfrißbildung erzeugt wird.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermittel auf eine Negativ-Reliefform (25) aufge­ legt wird.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermittel als Filtertuch (12, 13, 14) ausgebildet ist, das mit für die auszuscheidende Flüssigkeit undurch­ lässigen Zonen versehen ist, die begrenzte, die Außenkonturen der betreffenden Keramikkörper festlegende Bereiche auf dem Filtermittel umschließen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtertuch (12, 13, 14) als Endlosband ausgebildet ist.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermittel als Membran ausgebildet ist.