DE3923655A1

DE3923655A1 - Traeger zum brennen von keramik und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE3923655A1
Application number: DE19893923655
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Fukuyama; Hiroshi Omuta Fukuoka Ishida; Hiroyuki Shinshiro Aichi Yamaguchi
Original assignee: TOKYO KOKYU ROZAI CO
Current assignee: TOKYO KOKYU ROZAI CO
Priority date: 1988-07-21
Filing date: 1989-07-18
Publication date: 1990-01-25
Anticipated expiration: 2009-07-19
Also published as: FR2635375A1; FR2635375B1; GB2222239B; DE3923655C2; GB8916606D0; GB2222239A

Abstract

Ein Träger zum Brennen von Keramik mit einer Zwei- oder Dreischicht-Struktur, bestehend aus einer oder zwei Oberflächenschicht-Zonen und einer Hauptzone, und ein Verfahren zum Herstellen dieses Trägers durch Setzen einer getrockneten dünnen Platte, die im voraus als Oberflächenschicht-Zone geformt wurde, auf die obere und/oder untere Oberfläche eines gemischten Rohmaterials als Hauptzone und Formen der Oberflächenschicht-Zone und der Hauptzone unter Druck zu einer Einheit. Diese Konstruktion und dieses Verfahren ermöglichen Verbesserungen in den verschiedenen Eigenschaften des Trägers, die Warmfestigkeit, Widerstand gegen Durchhang, Widerstand gegen Abbröckeln und Widerstand gegen allmähliche Verformung ebenso einschließen wie Gleichmäßigkeit der Dicke und Glätte der Oberfläche. Der Träger kann (chemisch) nicht-reagierend mit dem Gegenstand, der gebrannt werden soll, gemacht und mit verbessertem Arbeitswirkungsgrad hergestellt werden.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Träger zur Verwendung beim Brennen von Keramikplatten oder dgl. und auf ein Verfahren zum Herstellen dieser Trägerart. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Träger mit einer Drei- oder Zweischichten- Struktur, die mindestens eine Oberflächenschicht einschließt, welche seine obere und/oder untere Oberfläche bildet, und auf ein Verfahren zum Herstellen dieser Trägerart.

Gewöhnlich werden solche Gegenstände wie Keramikplatten in einem Brennofen gebrannt, wo die Gegenstände auf Trägern angeordnet sind, die mit Stützen zusammengebaut sind, um eine Mehrzahl von Trägerstufen zu bilden. In diesem Brennverfahren hat der Träger zwei wesentliche Aufgaben: Zum einen zu verhindern, daß der Gegenstand verunreinigt oder beschädigt wird, und zum andern zu verhindern, daß der Träger während der Wiederholung des Brennvorgangs deformiert oder zerbrochen wird.

Es ist eine Trägerart mit diesen Funktionen bekannt, die eine Zwei- oder Dreischichten-Struktur aufweist, die in eine Oberflächenschicht- Zone und eine Hauptzone eingeteilt ist, die besonders dazu dienen, die oben genannte erste bzw. zweite Aufgabe zu erfüllen. Die Herstellung dieser bekannten Art von Zwei- oder Dreischichten- Träger benötigt jedoch ein Verfahren oder - insbesondere - ein Formgebungsverfahren, bei welchem das Füllen mit gemischtem Rohmaterial zweimal im Falle einer Zweischichten-Struktur durchgeführt wird, das bedeutet zwei Arten von gemischtem Rohmaterial, da die Oberflächenschicht-Zone und die Hauptzone im Wechsel gefüllt werden, oder die Rohmaterial-Füllung wird dreimal im Falle einer Dreischichten-Struktur durchgeführt. Das Herstellungsverfahren ist deshalb kompliziert, und der Wirkungsgrad des Verfahrens ist niedrig. Überdies wird die Dicke jeder Schicht in dem Zwei- oder Dreischichten-Träger in dem Formgebungsverfahren nicht gleichmäßig hergestellt, weil gemischte Rohmaterialien für die Oberflächenschicht-Zone und die Hauptzone während des Formgebungsverfahrens gleichzeitig geformt werden. Es gibt deshalb dort das Risiko, daß das gemischte Rohmaterial für die Hauptzone ungeschützt an der Oberfläche ist. Aus diesem Grund kann die Dicke jeder Oberflächenschicht-Zone nicht unter einen bestimmten Wert (2 mm) sinken. Da ja die Gesamtdicke des Trägers festgelegt ist, sofern die Dicke der Oberflächenschicht-Zone nicht reduziert werden kann, ist es schwierig, eine ausreichende Dicke für die Hauptzone festzusetzen, was in Schwierigkeiten beim Erzielen solcher physikalischer Eigenschaften wie Widerstand gegen Abbröckeln, Widerstand gegen Durchhang sowie Warmfestigkeit endet. Außerdem wird (noch) einem anderen Problem begegnet, indem die Glätte der sich ergebenden Oberfläche nicht ausreichend ist.

Angesichts dieser Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Träger mit einer Zwei- oder Dreischichten-Struktur vorzusehen, der im Widerstand gegen Abbröckeln, in der Warmfestigkeit und im Widerstand gegen Durchhang verbessert ist, der eine Oberflächenschicht- Zone mit reduzierter Dicke hat, der einen verbesserten Glättegrad an seiner Oberfläche aufweist und der nicht mit einem Gegenstand während des Brennvorgangs (chemisch) reagiert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dort ein Träger mit einer Zwei- oder Dreischichten-Struktur vorgesehen, der aus einer oder zwei Oberflächenschicht-Zonen und einer Hauptzone besteht, wobei die Oberflächenschicht-Zone von einer im voraus geformten, getrockneten, dünnen Platte gebildet wird, die auf eine oder auf jede der oberen und unteren Oberflächen eines gemischten Rohmaterials für die Hauptzone gesetzt wird, und die Oberflächenschicht-Zone und die Hauptzone unter Druck zu einer Einheit geformt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dort ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Trägers zum Brennen von Keramik vorgesehen, das folgende Schritte einschließt:
Füllen eines gemischten Rohmaterials für eine Hauptzone des Trägers auf die Oberfläche einer getrockneten dünnen Platte, die im voraus als eine Oberflächenschicht-Zone des Trägers geformt wurde,
Setzen einer anderen getrockneten dünnen Platte auf das gemischte Rohmaterial für die Hauptzone, falls erforderlich, und Formen der dünnen Platten und des gemischten Rohmaterials unter Druck zu einer Einheit.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a bis 1c sind jeweils eine Ansicht in Perspektive eines Zweischichten-Trägers gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ist eine Ansicht in Perspektive eines Dreischichten-Trägers gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig. 3 ist ein Schaubild eines Druckform-Verfahrens zum Formen des Zweischichten-Trägers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Jeder der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Träger hat eine Oberflächenschicht-Zone 1, die im voraus als eine dünne Platte durch z. B. Fließpressen (Extrusion) gebildet wird, und eine Hauptzone 2, die aus einem gemischten Rohmaterial zusammen mit der Oberflächenschicht-Zone 1 durch Füllen zugleich mit dem Setzen der Oberflächenschicht-Zone 1 geformt wird.
Die Oberflächenschicht-Zone 1 wird im voraus aus einem Rohmaterial, das aus einem der Bestandteile Aluminiumoxid, Mullit, Zirkoniumoxid und Magnesiumoxid oder einer Kombination von zwei oder mehr dieser Materialien zubereitet ist, durch Fließpressen zu einer Dicke von 0,5 bis 3 mm geformt.
Die Hauptzone 2 wird aus einem gemischten Rohmaterial wie ein feuerfestes Aluminiumoxid-Mullit-Material oder ein feuerfestes Siliziumcarbid-Material hergestellt. Nach der Herstellung beträgt die Dicke der Hauptzone 25 bis 20 mm oder vorzugsweise 7 bis 10 mm.
Beispiele von Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten beschrieben.

Beispiel 1

(1) Herstellung einer dünnen Platte als Oberflächenschicht

Eine Zubereitung von feuerfestem Material, bestehend aus einem der Bestandteile Aluminiumoxid, Mullit, Zirkoniumdioxid und Magnesiumoxid oder aus einer Kombination von zwei oder mehr dieser Materialien, oder spezieller eine Zubereitung von Material, das aus hochfeuerfestem Aluminiumoxid-Material ausgewählt ist (Alo Super 995, Produkt der Tokyp Kokyu Rozai Co., Ltd.), feuerfesten Aluminiumoxid-Mullit-Materialien (Alo Super KE derselben Firma), elektrisch geschmolzenem feuerfestem Mullit-Material (Mullo Super 301 derselben Firma), feuerfestem Zirkonium-Material (Zirko Super derselben Firma) oder feuerfestem Magnesiumoxid-Material (Mag Super derselben Firma), wird als eine Zubereitung zum Formen einer Oberflächenschicht-Zone gebildet und mit einem Plastifizierungsmittel und Wasser in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt. Das so zubereitete Rohmaterial wird in einer Mischtrommel (pug mill) dreimal durchgeknetet. Das geknetete gemischte Rohmaterial wird von einem Extruder verarbeitet, um eine dünne Platte mit einer Breite von 150 bis 300 mm und einer Dicke von 0,5 bis 2,0 mm zu bilden, die durch Passieren eines Durchlauftrockners getrocknet wird. Die getrocknete dünne Platte wird in vorbestimmte Abmessungen geschnitten (z. B. 260 × 130 mm oder 255 × 255 mm).

(2) Zubereitung von gemischtem Rohmaterial für die Hauptzone

Eine Zubereitung von einem der Bestandteile aus feuerfesten Aluminiumoxid-Mullit-Materialien (Alo Super KE, Produkt der Tokyo Kokyu Rozai Co., Ltd.), feuerfesten Siliziumcarbid- Materialien (Silikat gebunden an feuerfesten Siliziumcarbid- Materialien) (Neo Super derselben Firma) wird als ein gemischtes Rohmaterial zum Formen einer Hauptzone gebildet und mit einem Plastifizierungsmittel und Wasser in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt. Das so zubereitete gemischte Rohmaterial wird vollkommen auf Siebfeinheit (mit einer Mischgröße von 2 mm) zu Pulver zerrieben.

(3) Druckformen

Es wird eine solche hydraulische Presse verwendet, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die dünne Platte für die Oberflächenschicht- Zone, die im Verfahren (1) gebildet wurde, wird auf einen unteren Stempel 3 einer Preßform gesetzt. Als nächstes wird das gemischte Rohmaterial für die Hauptzone, wie sie im Verfahren (2) zubereitet wurde, in die Preßform gefüllt, in welche die dünne Platte gesetzt worden ist. Diese Materialien werden durch die hydraulische Presse von einem oberen Stempel 4 mit einem Druck von 1,0 bis 1,5 t/cm² zusammengedrückt, um einen Zweischichten-Trägerpreßling mit einer Größe von beispielsweise 260 × 130 × 10 mm zu formen. Eine Bezugsnummer 5 in Fig. 3 bezeichnet eine Buchse.

(4) Trocknung

Der Preßling wird unter folgenden Bedingungen getrocknet:
60°C; 6 Stunden
100°C; 12 Stunden

(5) Brennen

Der Preßling wird unter folgenden Bedingungen gebrannt:

Maximale Temperatur: 1300°C bis 1800°C

Haltezeit: 5 bis 15 Stunden

Gesamtbrenndauer: 40 bis 70 Stunden
Ein Zweischichten-Träger, wie einer von ihnen in den Fig. 1a bis 1c dargestellt ist, wird auf diese Weise erhalten.
Die Oberflächenschicht-Platte aus feuerfestem Material und die Hauptzone aus feuerfestem Material können frei als eine der möglichen Kombinationen der oben erwähnten Materialien entsprechend dem Material und der Gestalt des Gegenstandes, der gebrannt werden soll, sowie anderen geformten Bedingungen gewählt werden. Wenn ein feuerfestes Aluminiumoxid-Mullit-Material verwendet wird, um sowohl die Oberflächenschicht-Platte aus feuerfestem Material als auch die Hauptzone aus feuerfestem Material zu formen, ist es vorzuziehen, eine kleinere Korngröße des feuerfesten Oberflächenschicht- Materials einzustellen als die des feuerfesten Hauptzonen- Materials.
Zweischichten-Träger wurden durch das oben beschriebene Verfahren für sieben Arbeitsstunden am Tag hergestellt. Als ein Ergebnis war die Anzahl der durch eine einzige Presse geformten Träger 500/Tag, während die Anzahl der Träger, die durch das übliche Verfahren hergestellt wurden, in welchen eine Rohmaterialfüllung zweimal bewerkstelligt wurde, 100/Tag war. Die Verbesserung im Arbeitswirkungsgrad war bemerkenswert.

Beispiel 2

Das gemischte Rohmaterial für eine Oberflächenschicht-Platte und eine Hauptzone werden auf dieselbe Art wie in Beispiel 1 erhalten. Eine dadurch erhaltene Oberflächenschicht-Platte wird auf den unteren Stempel 3 der in Fig. 3 dargestellten hydraulischen Presse gesetzt, das Material der Hauptzone wird über die Oberflächenschicht- Platte gefüllt, und eine weitere Oberflächenschicht-Platte wird auf das eingefüllte Material der Hauptzone gesetzt. Diese Materialien werden von der hydraulischen Presse mit dem Stempel 4 bei einem Druck von 1,0 bis 1,5 t/cm² zusammengepreßt, um einen Dreischichten-Trägerpreßling mit einer Größe von beispielsweise 260 × 130 × 10 mm zu formen.
Dieser Preßling wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 getrocknet und gebrannt, um einen solchen Dreischichten-Träger zu formen, wie er in Fig. 2 dargestellt ist.
Dreischichten-Träger wurden durch das oben beschriebene Verfahren für sieben Arbeitsstunden am Tag hergestellt. Als ein Ergebnis war die Anzahl der durch eine einzige Presse geformten Träger 400/Tag, während die Anzahl der Träger, die durch das übliche Verfahren hergestellt wurden, in welchen ein dreimaliges Füllen mit gemischtem Rohmaterial bewerkstelligt wurde, 50/Tag betrug. Die Verbesserung im Arbeitswirkungsgrad war bemerkenswert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie aus den oben beschriebenen Beispielen offensichtlich ist, wird eine im voraus geformte getrocknete dünne Platte als Oberflächenschicht-Zone 1 eines Trägers verwendet, der eine Zwei- oder Dreischichten-Struktur aufweist. Dieses Oberflächenschicht-Teil 1 wird auf die obere und/ oder untere Oberfläche des gemischten Rohmaterials für die Hauptzone gesetzt, und das Material der Hauptzone und das Oberflächenschicht- Teil 1 werden zusammen druckgeformt. Das bedeutet, daß das Füllen mit gemischtem Rohmaterial nur einmal bewerkstelligt wird, was so den Arbeitswirkungsgrad bemerkenswert verbessert. Außerdem ist es möglich, die Dicke der Oberflächenschicht-Zone des sich ergebenden Trägers auf 1 mm oder geringer einzustellen. Das Bilden einer solchen dünnen Schicht kann nicht mit dem üblichen Verfahren erreicht werden. In konsequenter Weise werden die Eigenschaften der unmittelbaren Schichtzone, die Warmfestigkeit, Widerstand gegen Durchhang, Widerstand gegen Abbröckeln und Widerstand gegen allmähliche Verformung einschließen, dabei in vollem Umfang angewandt. Da die Oberflächenschicht-Zone im voraus geformt wird, wird die Ungleichmäßigkeit der Dicke der Oberflächenschicht, wie sie bei der üblichen Methode erfahren wird, beseitigt, während dabei (gleichzeitig) die gewünschten Eigenschaften des Trägers hinreichend verbessert werden, z. B. ein hoher Grad an Glätte der Oberfläche und (chemisch) nicht-reagierend auf den Gegenstand, der gebrannt werden soll. Darüber hinaus kann der Träger nach der vorliegenden Erfindung durch ein einfaches Verfahren mit einem verbesserten Ausstoß hergestellt werden.

Claims

1. Träger zum Brennen von Keramik, gekennzeichnet durch eine Zwei-Schichten-Struktur (1, 2) mit einer Oberflächenschicht- Zone (1) und einer Hauptzone (2), wobei die Oberflächenschicht-Zone (1) und die Hauptzone (2) durch Setzen einer im voraus für die Oberflächenschicht-Zone (1) geformten getrockneten dünnen Platte (1) über oder unter ein gemischtes Rohmaterial als Hauptzone (2) gebildet und die dünne Platte (1) und das gemischte Rohmaterial unter Druck zu einer Einheit geformt sind.

2. Träger zum Brennen von Keramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht-Zone (1) in der Form einer Platte mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 3 mm vorgesehen ist, die im voraus durch Extrusion oder dergleichen aus einer Zubereitung von feuerfestem gemischtem Rohmaterial geformt ist, das im wesentlichen aus zumindest einem der Bestandteile Aluminiumoxid, Mullit, Zirkoniumdioxid und Magnesiumoxid (Magnesia) besteht.

3. Träger zum Brennen von Keramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemischte Rohmaterial für die Hauptzone (2) aus feuerfestem Aluminiumoxid-Mullit-Material, feuerfestem Siliziumcarbid- Material oder dergleichen besteht und die Dicke der Hauptzone (2) nach dem Formen 3 bis 20 mm beträgt.

4. Träger zum Brennen von Keramik, gekennzeichnet durch eine Drei-Schichten-Struktur (1,2,1) mit einem Paar von Oberflächenschicht-Zonen (1) und einer Hauptzone (2), wobei die Oberflächenschicht-Zonen (1) und die Hauptzone (2) durch Setzen eines Paares im voraus für die Oberflächenschicht-Zonen (1) geformter getrockneter dünner Platten (1) auf die obere und untere Haupt-Oberfläche eines gemischten Rohmaterials als Hauptzone (2) gebildet und die dünnen Platten (1) und das gemischte Rohmaterial unter Druck zu einer Einheit geformt sind.

5. Träger zum Brennen von Keramik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Oberflächenschicht-Zonen (1) in der Form einer Platte mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 3 mm vorgesehen ist, die im voraus durch Extrusion oder dergleichen aus einer Zubereitung von einem feuerfesten gemischten Rohmaterial geformt ist, das im wesentlichen aus zumindest einem der Bestandteile Aluminiumoxid, Mullit, Zirkoniumdioxid und Magnesiumoxid (Magnesia) besteht.

6. Träger zum Brennen von Keramik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gemischte Rohmaterial für die Hauptzone (2) aus feuerfestem Aluminiumoxid-Mullit-Material, feuerfestem Siliziumcarbid- Material oder dergleichen besteht und die Dicke der Hauptzone (2) nach dem Formen 3 bis 20 mm beträgt.

7. Verfahren zum Herstellen eines Trägers zum Brennen von Keramik, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Herstellen einer getrockneten dünnen Platte (1) als eine Oberflächenschicht-Zone des Trägers im voraus,
Setzen der geformten dünnen Platte (1) über oder unter ein gemischtes Rohmaterial als Hauptzone (2) des Trägers, das in eine Preßform gefüllt wird, und
Formen der dünnen Platte (1) und des gemischten Rohmaterials unter Druck zu einer Einheit.

8. Verfahren zum Herstellen eines Trägers zum Brennen von Keramik, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Herstellen von zwei getrockneten dünnen Platten (1) als Oberflächenschicht-Zonen eines Trägers im voraus,
Füllen eines gemischten Rohmaterials als Hauptzone (2) des Trägers über eine Oberfläche einer der getrockneten dünnen Platten (1),
Setzen der anderen getrockneten dünnen Platte (1) auf das gemischte Rohmaterial als Hauptzone (2) und
Formen der dünnen Platten (1) und des gemischten Rohmaterials unter Druck zu einer Einheit.