DE4012700A1 - Verfahren zur herstellung eines keramischen formkoerpers und einrichtung zum pressen eines keramischen formlings - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kera­ mischen Formkörpers durch Formen einer keramischen Formmasse zu einem formstabilen Formling und anschließendes Brennen eines Formlings.

Wenn hier von keramischen Formmassen die Rede ist, so ist der Begriff "keramische Formmasse" im weitesten Sinn zu verstehen. Er umschließt alle feinkeramischen und grobkeramischen Formmassen, wie Steingut, Steinzeug, Vitreous China, Bone China und insbeson­ dere Porzellan, ferner technische Keramikmassen, zum Beispiel auf der Basis von Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxyd und Zirkonoxyd.

Wenn hier von keramischen Formkörpern die Rede ist, so ist auch dieser Begriff im weitesten Sinne unabhängig von der Formgebung zu verstehen, insbesondere ist aber an dünnschalige Formkörper gedacht, wie sie als Eßgeschirrteile in Form von Tellern, Schüs­ seln, Schalen und Kannen vorkommen. Besondere Bedeutung hat die Erfindung für die Herstellung von Tellern, Schalen und Schüsseln, die herkömmlicherweise durch Verpressen von pulverförmigen kera­ mischen Formmassen hergestellt werden können, z. B. aus granulier­ tem Porzellankorn. Grundsätzlich ist die Erfindung anwendbar auf die Verarbeitung aller technischen Stäube, auch solche der Pulvermetallurgie.

Zur Herstellung von keramischen Formkörpern ist das sogenannte isostatische Pressen bekannt. Es wird beispielsweise verwiesen auf die DE-PS 31 01 236, DE-OS 31 28 347 und die DE-PS 31 28 348. In all diesen Fällen wird pulverförmige keramische Formmasse ihrer endgültigen dem Brennen vorangehenden Verpressung zum Form­ ling dadurch unterworfen, daß diese Formmasse in einen Formhohl­ raum eingefüllt wird, der teilweise mit einer Membran ausgeklei­ det ist, wobei nach der Einfüllung der pulverförmigen keramischen Masse in den Formhohlraum die Masse durch Ausübung hydrostati­ schen Drucks auf die Rückseite der Membran gegen eine starre Formfläche angepreßt wird, welche sozusagen die Bezugsfläche für den Preßvorgang bildet und dem Formling in seinen optisch oder technisch wichtigsten Oberflächenbereichen ihre Form exakt auf­ prägt.

Aus der US-PS 36 64 799 ist es weiterhin bekannt, eine Toiletten­ schüssel in einem Formhohlraum zu pressen, die mit einander gegenüber liegenden Membranen ausgekleidet ist, wobei auf der Rückseite beider Membranen Fluidendruck gleichzeitig aufgebracht wird. Dabei sind die optisch und technisch wichtigsten Ober­ flächenbereiche wiederum in Anlage mit starren Formflächen, die nicht von den Membranen belegt sind.

Auch aus der US-PS Re. 20 460 ist es bekannt, keramische Form­ teile isostatisch zu verpressen. Dabei ist im Falle der Her­ stellung eines massiven kugelförmigen Formkörpers eine isostati­ sche Preß-Membran bekannt, die einen großen Teil der Oberfläche bedeckt. Aber auch hierbei liegt der Formling während des Preß­ vorgangs mit einem Restbereich seiner Oberfläche an einer starren Formgebungsfläche unter Preßdruck an. Auch kann man dabei nicht zwischen einem Vorformling und einem Formling unterscheiden, weil der endgültige Formling in einem einzigen Preßvorgang entsteht.

Insoweit als sich diese US-PS Re. 20 460 mit der Herstellung von flachen Formteilen wie Schüsseln oder Tellern befaßt, entspricht sie den Vorschlägen der zuvor genannten Patentschriften insofern, als die Formteile wiederum zwischen einer Membran und einer starren Formfläche ihre endgültige Verpressung erfahren.

Die Drücke, die zum isostatischen Pressen von Geschirrteilen in der keramischen Industrie bisher angewendet worden sind, liegen in der Größenordnung von 200 bis 300 bar.

Ein großes Problem, welches in der keramischen Industrie bisher stets aufgetaucht ist, gleichgültig auf welche Weise auch immer der zu brennende Formling hergestellt worden ist, liegt in dem Schwund des Formlings und in der Deformation des Formlings beim Brennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, keramische Formkörper mit möglichst exakter Oberflächengestalt herzustellen und insbe­ sondere den Schwund und die durch den Schwund auftretenden De­ formationserscheinungen beim Brennen zu verringern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Formmasse in einem Formgebungsvorgang in Kontakt mit minde­ stens einer im wesentlichen starren Formgebungsfläche zu einem formstabilen, dem zu gewinnenden Formkörper geometrisch ähnli­ chen, Vorformling ausgeformt wird und daß dieser Vorformling in einem ihn allseitig einschließenden formgebungsneutralen Schutz­ hautsystem ohne Anpressung gegen steife Formgebungsflächen durch allseitige Pressung mittels eines auf die Außenseite des Schutz­ hautsystems einwirkenden Preßfluids unter Volumensverkleinerung bei gleichzeitiger Erhaltung geometrischer Ähnlichkeit zu dem Formling verpreßt wird.

Wenn bei der Definition des erfindungsgemäßen Verfahrens von einem "formstabilen Vorformling" gesprochen wird, so ist damit gemeint, daß der Vorformling durch etwa ihm zugedachte weitere Handhabungs- und Bearbeitungsmaßnahmen und die allseitige Ver­ pressung nicht in seiner Oberflächenform beeinflußt wird, d. h. geometrische Ähnlichkeit behält.

Wenn bezüglich des Schutzhautsystems gesagt wird, daß es formge­ bungsneutral sein soll, so ist damit gemeint, daß die Existenz des Schutzhautsystems keinerlei Einfluß auf die Oberflächengestal­ tung des Formlings haben soll, die vom Preßfluid ausgehende Druckverteilung auf die Oberfläche des Formlings also so sein soll, als ob das Schutzhautsystem überhaupt nicht vorhanden wäre. Diese Formgebungsneutralität wird durch entsprechend dünne, glatte und flache Schutzhautwerkstoffe erzielt, wobei die jeweils anzuwendende Hautstärke natürlich von dem jeweiligen Schutzhaut­ material und dem jeweiligen Anwendungsfall abhängt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine weit exaktere Oberflächen­ gestalt der keramischen Formkörper nach dem Brennen erhält als nach den bisher angewandten Verfahren. Dies ist überraschend insofern, als man auf die Formgebung bei der Endverpressung des dem Brennvorgang zu unterwerfenden Formlings durch Anlage an starre Formflächen verzichtet. Es hat sich gezeigt, daß bei einer allseitigen Druckeinwirkung des Preßfluids auf den vorher gebil­ deten Vorformling die Exaktheit der Oberflächengestaltung des Vorformlings nicht verschlechtert wird. Der Vorformling erfährt eine geometrisch ähnliche Volumenskompression, bleibt aber in seiner Oberflächengestaltung so exakt wie er vorher beispiels­ weise im Kontakt mit starren Formgebungsflächen hergestellt worden ist; zum Beispiel: eine ebene Fläche bleibt überraschen­ derweise eine ebene Fläche. Andererseits ist der Schwund beim nachfolgenden Brennen reduziert und das Ausmaß der beim Brennen eintretenden Deformation ist gegenüber den vorbekannten Verfahren wesentlich verringert. Während man beim Brennen von nach bekann­ ten Verfahren hergestellten Formlingen wie Tellern oder Platten beispielsweise mit einem Durchbeulen nicht unterstützter Flächen innerhalb des Standfußes rechnen mußte und sich bemüht hat, diese Durchbeulungen durch entsprechende Ausformung des Formlings zu kompensieren, treten solche Deformationserscheinungen bei der Herstellung von Formkörpern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nur in sehr viel geringerem Maße - wenn überhaupt - auf.

Ein weiteres Problem bei bisherigen Herstellungsverfahren war, daß die entstehenden Formkörper in unterschiedlichem Maße dem Brennschwund unterworfen waren, so daß Teller, welche gleich groß sein sollten, tatsächlich mit unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlicher Höhe ausfielen. Bei Anwendung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens reduziert sich mit dem Brennschwund auch entsprechend die Variationsbreite der Abmessungen von in gleichen Formen hergestellten Keramikkörpern. Die bisher von Brand zu Brand auftretenden Schwankungen der Formkörpergrößen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, ohne daß die Gleichmäßigkeit der Brandbedingungen verändert wird, ebenfalls geringer.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß die Oberflächenstruktur der gebrannten Formkörper verbessert wird. Insbesondere werden glatte Flächen glatter als bisher und frei von Nadelstichlöchern und sonstigen Strukturen.

Bei Formkörpern mit dünnschaligen Rändern ist ein altes Problem die Randschlagfestigkeit, die insbesondere bei Geschirrteilen für Haushalt und Verköstigungsgewerbe von großer Bedeutung ist. Es hat sich gezeigt, daß diese Randschlagfestigkeit bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich verbessert wird. So wurde zum Beispiel festgestellt, daß die Randschlagfestigkeit von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter einem Preßdruck von 1000 bar hergestellten Tellern um den Faktor 2 höher liegt als die Randschlagfestigkeit sonst gleicher Teller, die im üblichen isostatischen Preßverfahren, etwa nach der DE-PS 31 01 236, her­ gestellt worden sind.

Das Problem, ebene Standflächen von Geschirrteilen zu erhalten, die ein Wackeln der Geschirrteile auf dem Tisch verhindern, ist bei der erfindungsgemäßen Herstellungsart ebenfalls weitgehend gelöst.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Formlinge dank der ihnen vermittelten allseitigen Pressung beim Einbringen in einen Brennofen bereits erheblich kleinere Abmessungen, und zwar in allen Richtungen, besitzen, als bei der bisherigen Herstellungsweise der Formlinge. Beispiels­ weise kann man bei Anwendung eines Preßdrucks von 1000 bar auf einen flachen Teller, der vorher im isostatischen Preßverfahren in herkömmlicher Weise bei 250 bar geformt worden ist, mit einer Durchmesserverringerung von 6%. Dies entspricht einer Verringe­ rung des Brennschwundes um ca. 50%; ein Beispiel: Betrug bisher die Verringerung des Durchmessers durch Brennschwund 12%, so re­ duziert sich diese Brennschwundverringerung nunmehr auf 6%. Damit wird auch eine effektivere Ausnutzung des teueren Brenn­ raums gewährleistet.

Sehr gute Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens hat man bei Drücken von 350 bar, 400 bar, 500 bar, 750 bar und 1000 bar ermittelt. Dabei hat sich gezeigt, daß bei weiterer Steigerung über 1000 bar hinaus das Ergebnis nicht mehr wesent­ lich verbessert wird, jedenfalls die Verbesserung nicht mehr im gleichen Verhältnis zum Aufwand steht, wie in den tieferliegenden Druckbereichen.

Im einzelnen hängen die anzuwendenden Drücke auch davon ab, wie der Vorformling hergestellt worden ist, also etwa durch isosta­ tisches Pressen, quasi-isostatisches Pressen, statisches Pressen, Schlickergießen, Spritzgießen und Töpfern. Die vorgenannten Werte gelten insbesondere für den Fall, daß die Vorformlinge durch isostatisches Pressen gewonnen worden sind.

Die Herstellung des formstabilen Formlings ist nicht an die oben durch Literaturhinweise identifizierten Herstellungsverfahren ge­ bunden. Grundsätzlich ist bei allen bekannten Herstellungsver­ fahren für den Vorformling eine Verbesserung durch die an­ schließende Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erzie­ len. Insbesondere ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens dann von Vorteil, wenn der später dem allseitigen Preß­ druck auszusetzende Vorformling in einem Formhohlraum mit minde­ stens teilweisem Oberflächenkontakt mit starren Formgebungsflä­ chen geformt worden ist und damit in den optisch und technisch wichtigsten Oberflächenbereichen eine exakte Form erhalten hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann es mit sich bringen, daß der Vorformling nach seiner Formgebung durch starre Formgebungsflä­ chen von diesen wenigstens teilweise getrennt werden muß, um mit der Schutzhaut versehen werden zu können. Dies ist ein wesentli­ cher Unterschied gegenüber den zuvor identifizierten bekannten Verfahren des isostatischen Pressens, bei denen die Formgebung bis zur Brennreife in Kontakt mit der isostatischen Membran erfolgt und in der Endphase des Verpressens immer noch eine starre Formgebungsfläche an dem entstehenden Formling anliegt.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn die Formgebung des formstabilen Vorformlings in Oberflächenkontakt mit starren Formgebungsflächen unter Verwen­ dung pulverförmiger Formmasse und unter Druck gegen die starren Formgebungsflächen erfolgt ist, wie dies nicht nur beim isosta­ tischen Preßverfahren herkömmlicher Art der Fall ist, sondern auch bei Preßverfahren, etwa nach der DE-OS 31 44 678 oder nach der DE-OS 33 39 487. Wenn festgestellt wird, daß der Formgebungs­ vorgang des Vorformlings in Kontakt mit mindestens einer im wesentlichen starren Formgebungsfläche erfolgt, so soll dies die Möglichkeit miteinschließen, daß die Formgebungsfläche von einer elastischen Membran gebildet ist, sofern diese elastische Membran durch eine starre Stützfläche unterstützt ist.

Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Vorformlinge, die - gleichgültig wie - aus pulver­ förmiger keramischer Masse, beispielsweise aus sprühgetrocknetem Porzellankorn, gepreßt worden sind, die Qualität der Formkörper durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich verbessert wird und ein Niveau erreicht, wenn nicht übersteigt, das dem Qualitätsniveau von im Schlicker-Gieß-Verfahren, im Spritz-Gießverfahren oder im Rollprozeß hergestellten Formkörpern entspricht, wobei anzumerken ist, daß bisher die aus Pulver gepreßten keramischen Formkörper nach dem Brennen in ihrer Form­ konstanz, in ihrer Randschlagfestigkeit und in ihrer Oberflächen­ struktur nicht immer das Qualitätsniveau der nach den genannten Verfahren hergestellten Formkörper erreicht haben.

Wenn der Vorformling aus rieselfähiger keramischer Masse gepreßt wird, zum Beispiel im isostatischen Preßverfahren mit im wesent­ lichen einachsiger Preßrichtung, so wird empfohlen, den beim nachfolgenden allseitigen Pressen erfindungsgemäß anzuwendenden Preßdruck über denjenigen Druck anzuheben, der beim vorangehenden isostatischen Pressen des Vorformlings angewandt worden ist. Wendet man beispielsweise zur Gewinnung des anschließend allsei­ tig zu verpressenden Vorformlings bei einem isostatischen Preß­ verfahren einen Druck von ca. 100 bar bis 300 bar an, so liegt man mit den oben angegebenen Werten von 350 bar bis 1200 bar richtig. Zu bemerken ist aber, daß auch schon dann erhebliche Vorteile mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt werden können, wenn das an die Formgebung des Vorformlings anschließende allseitige isostatische Pressen mit im wesentlichen gleichen Drücken durchgeführt wird, die vorher beim isostatischen ein­ achsigen Pressen angewandt worden sind. Dies ist damit zu erklä­ ren, daß dann jedenfalls in denjenigen Richtungen, in denen vorher eine Pressung nicht stattgefunden hat, also insbesondere in radialer Richtung, eine Volumenkompression auftritt.

Ausdrücklich eingeschlossen in das erfindungsgemäße Verfahren soll auch sein, wenn der Vorformling durch Gießen eines fließfä­ higen Schlickers in eine von flüssigkeitsaufnehmenden Formge­ bungsteilen gebildete Hohlform und anschließenden Entzug von Flüssigkeit aus dem Schlicker durch die Formgebungsteile herge­ stellt wird. Die nach diesem klassischen Verfahren hergestellten Formlinge sind in ihrer Qualität bei sorgfältiger Verfahrens­ durchführung nur selten zu beanstanden. Gleichwohl hat sich ergeben, daß durch die Anwendung der allseitigen Pressung auf derart hergestellte Vorformlinge noch weitere Qualitätsverbesse­ rungen oder - anders ausgedrückt - gleichbleibende Qualität bei weniger sorgfältiger Verfahrensführung erzielt wird.

Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch dann anwend­ bar, wenn der formstabile Vorformling nach einer anderen klassi­ schen Methode aus einer plastischen Formmasse geformt wird (Roll­ verfahren oder Töpferscheibe).

Wie auch immer das Schutzhautsystem beschaffen ist, empfiehlt es sich, den durch die Schutzhaut eingeschlossenen Vorformling enthaltenden Raum vor der allseitigen Pressung zu evakuieren, damit ein in der Schutzhaut enthaltenes Luftvolumen nicht beim Pressen oder Entspannen zu einer Zerstörung des Vorformlings bzw. Formlings führen kann.

Es hat sich gezeigt, daß der Vorformling vor der allseitigen Pressung mit einem Dekor bedruckt werden kann, ggf. auch schon bei der Bildung des Vorformlings (siehe z. B. DE-OS 32 07 565), ohne daß das Dekor durch die allseitige Pressung beschädigt oder verzerrt wird. Die Dekoraufbringung auf den Vorformling kann dabei nach der Bildung des Vorformlings erfolgen, aber auch während der Bildung des Vorformlings; letzteres Verfahren ist aus der DE-OS 32 07 565 bekannt, auf die wegen Einzelheiten verwiesen wird. Für hier soll nur folgendes gesagt werden: Beim isostati­ schen Pressen des Vorformlings zwischen einer unteren Formhälfte mit isostatischen Membranen und einer oberen Formhälfte mit starrer Formgebungsfläche wird die starre Formgebungsfläche mit dem Dekorauftrag ggf. unter kompensierender Verzerrung versehen und wird dann beim Pressen einer zwischen die Membran und die starre Formgebungsfläche eingebrachten Keramikpulverdosis auf den entstehenden Vorformling übertragen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch dann anwendbar, wenn der Formkörper nach der allseitigen isostatischen Pressung vor dem Brennen oder ggf. nach einem ersten Brand dekoriert wird.

Besonders überraschend ist folgendes: Man hat festgestellt, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Aufbringung einer Glasur etwa durch Spritzen oder Tauchen auf den Vorformling vor dessen allseitiger Pressung hervorragende Glasureigenschaften an dem gebrannten Formkörper zu beobachten sind, nachdem dieser samt Glasur in einem EINMAL-Schnellbrandverfahren gebrannt worden ist. Die hierbei gewonnenen Glasureigenschaften sind wesentlich besser als die Glasureigenschaften, die dann erreicht werden, wenn man zum Vergleich einen nach dem isostatischen Preßverfah­ ren, etwa der DE-OS 31 28 347, hergestellten Formling vor dem Brennen glasiert und ihn dann einem EINMAL-Schnellbrandverfah­ ren unterwirft. Die Qualitätsverbesserung liegt insbesondere darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der Glasurauf­ tragung vor der allseitigen Pressung ein Formkörper mit für das unbewaffnete Auge völlig gleichmäßiger Glasur erhalten wird, dieses im Gegensatz zu einem Verfahren, bei dem die Glasur auf einen durch das herkömmliche isostatische Pressen etwa nach der DE-OS 31 28 347 hergestellten Formling vor dem EINMAL-Schnell­ brandverfahren aufgebracht wird; im Falle dieses letzteren Ver­ fahrens zeigt die Glasur gelegentlich Poren und "Schlangenhaut­ struktur".

Die Glasurmasse kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens nach der Bildung des formstabilen Vorformlings beispiels­ weise durch Bespritzen aufgebracht werden. Formstabilität heißt in diesem Fall, daß der Vorformling mindestens so strukturfest sein muß, daß er das Spritzen und die damit verbundenen Handha­ bungsvorgänge ohne Deformation und ohne Zerstörung übersteht.

Zum Begriff des EINMAL-Schnellbrandverfahrens sei gesagt, daß hierbei der Formling während einer Brennzeit von insgesamt ca. 6-8 Stunden zunächst während einer Temperaturanstiegsphase von ca. 3-4 Stunden einer von ca. 450°C auf ca. 1450°C ansteigenden Temperatur ausgesetzt wird, sodann während einer Temperaturhalte­ phase von ca. 1 Stunde einer annähernd konstanten Temperatur von ca. 1450°C ausgesetzt wird und anschließend während einer Tempe­ raturabsenkungsphase von ca. 2½ Stunden einer von ca. 1450°C auf ca. 100°C absinkenden Temperatur unterworfen wird. Dies ist ein typisches Temperaturprofil, wie es beispielsweise bei Anwen­ dung einer Porzellanmasse auf der Basis von
58% Kaolin
23% Quarz
19% Feldspat
und bei Verwendung einer Glasurmasse von
4% Kaolin
27% Quarz
29% Pegmatit
23% Kaolin-Schamotte
14% Dolomit
3% Kalkspat
angewandt werden kann, wobei sich bei anderen Rezepturen Ände­ rungen ergeben mögen. Typisch für das EINMAL-Schnellbrandver­ fahren ist der Temperatursturz bei der Temperaturabsenkung, der ggf. ein Plateau im mittleren Bereich der Sturzphase besitzt.

Bemerkenswert ist, daß es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit der Glasuraufbringung vor dem all­ seitigen Pressen möglich ist, glasierte und ggf. auch dekorierte Keramikkörper mit höchster Struktur- und Oberflächenqualität in einem einzigen Schnellbrand zu erhalten.

Das Bilden der Schutzhaut kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden, zum Beispiel dadurch, daß der Vorformling in einen das Schutzhautsystem bildenden, allseitig geschlossenen Sack aus Folienmaterial, insbesondere aus flacher synthetischer Kunst­ stoff-Folie, eingebracht wird. Dabei ist aus Gründen der Schmie­ gungseigenschaften ein Sack aus Elastomer-Folie, zum Beispiel Kautschuk-Folie oder Synthese-Kautschuk-Folie vorteilhaft. Fal­ tenbildungen, die zu Abdrücken in dem Vorformling führen könnten, sind dabei ausgeschlossen. Es hat sich aber überraschenderweise gezeigt, daß auch bei Verwendung von weniger elastischen Folien, zum Beispiel Kunststoff-Folien auf Polyäthylen-, Polypropylen-, Polyamid- oder Polyesterbasis, gute bis sehr gute Ergebnisse selbst dann erzielt werden können, wenn Faltenbildungen eintre­ ten. Dieses Ergebnis ist überraschend und kann möglicherweise dadurch erklärt werden, daß es bei den angewandten sehr hohen Drücken möglicherweise zu einem Kaltfließen der Folien kommt, das zur Unterdrückung von faltenbedingten Strukturen führt, so­ fern der Vorformling genügend "formstabil" ist, etwa durch vorhe­ riges isostatisches Pressen bei 200-250 bar.

Die Säcke können durch Verschweißen oder Vulkanisieren verschlos­ sen werden, wobei es sich empfiehlt, den den Vorformling ein­ schließenden Sack vor dem Verschweißen aus den oben angegebenen Gründen zu evakuieren. Für das Einschließen der Vorformlinge in Foliensäcke stehen herkömmliche Folienverpackungsmaschinen zur Verfügung, beispielsweise solche aus der Lebensmittelindustrie, so daß durch diesen zusätzlichen Arbeitsgang die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens insgesamt nicht wesentlich geschmä­ lert werden. Zu erwähnen ist, daß auch eine Schrumpfung der Foliensäcke angewandt werden kann.

Die Verpackung im Foliensack wird man insbesondere dann anwenden, wenn es sich um sogenannte Flachgeschirrteile handelt, also Teller, Schalen und Schüsseln. Will man dagegen Hohlgeschirr­ teile, wie Kannen, dem erfindungsgemäßen Verfahren unterwerfen, so ist es einfacher, die Schutzhaut durch allseitiges Auftragen einer Beschichtungsmasse auf den Vorformling zu bilden; dabei kann die Forderung nach Evakuierung des Innenraums der Schutzhaut bei­ spielsweise dadurch erfüllt werden, daß der Auftrag der Beschich­ tungsmasse auf den Vorformling im evakuierten Raum stattfindet.

Verschiedene Beschichtungsmassen kommen in Frage, sofern nur die Formgebungsneutralität und die jeweils geforderte Dichtigkeit gewährleistet sind. So kann man die Schutzhaut aus einer thermo­ plastifizierten Masse, wie Wachs, bilden. Es ist aber auch mög­ lich, daß die Schutzhaut aus einer Lösung oder Suspension einer filmbildenden Masse gebildet wird, wobei das Lösungs- bzw. Sus­ pendiermittel nach Auftrag einer flüssigen Schicht der Lösung bzw. Suspension aus dieser flüssigen Schicht ausgetrieben wird, oder daß zur Bildung der Schutzhaut eine flüssige durch chemische Reaktion erhärtbare Masse auf den Vorformling aufgetragen und nach der Auftragung erhärtet wird.

Die Aufbringung des allseitigen Drucks kann auf einfachste Weise dadurch erfolgen, daß der von dem Schutzhautsystem eingeschlosse­ ne Vorformling in ein Druckgefäß eingebracht wird, dieses Druck­ gefäß verschlossen wird und ein in dem Druckgefäß aufgenommenes Fluid unter Druck gesetzt wird. Dabei können auch mehrere Vor­ formlinge in das Druckgefäß eingebracht und dabei ggf. sogar unmittelbar aufeinander gestapelt werden, solange das Eigenge­ wicht der stapeloberen Vorformlinge nicht zu einer Deformation der stapelunteren Vorformlinge führt. Es hat sich nämlich ge­ zeigt, daß bei den zur Anwendung kommenden sehr hohen Preßdrücken die allseitige Beaufschlagung auch dann gewährleistet ist, wenn der jeweilige Vorformling auf einer starren Stützfläche steht oder von weiteren stapeloberen Vorformlingen belastet ist. Die Auflage auf einer Stützfläche wird nicht als "Anpressung gegen steife Anlageflächen" im Sinne der Erfindung verstanden.

Eine andere, vor allem in automatisierten Arbeitsabläufen bevor­ zugte, Durchführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ steht darin, daß der Vorformling zwischen zwei die Schutzhaut bildende Membranen eingelegt wird und die Membranen sodann je­ weils auf ihrer von dem Vorformling abgelegenen Seite dem Preß­ fluid ausgesetzt werden. Auch hierbei können die Membranen von Flachfolien aus Synthese-Kunststoff oder elastomerem Werkstoff hergestellt sein. Die Verwendung von Elastomer-Folien, insbeson­ dere Kautschuk- und Synthese-Kautschuk-Folien, verdient den Vorzug.

Eine den Vorformling besonders schonende Verfahrensvariante besteht darin, daß mindestens eine der Membranen auf ihrer von dem Vorformling abgelegenen Seite mit einer Stützmasse hinter­ füllt wird, welche eine dem Oberflächenprofil des Formlings annähernd folgende Stützfläche für den Vorformling vor Beginn der allseitigen Pressung bildet. Dabei kann die jeweilige Membran vor dem Auflegen des Vorformlings durch Vakuum gegen die Stützfläche angesaugt werden, so daß auch die optimale Positionierung des Formlings einfach gefunden werden kann.

Als Stützmasse kann zum Beispiel eine Schaumstoffmasse verwendet werden. Es ist zu bemerken, daß auch die Stützmasse beim all­ seitigen Verpressen nicht in Kontakt mit der Vorformlingsober­ fläche treten soll. Dieser Kontakt wird vielmehr beim Anlegen des jeweiligen Preßfluids aufgehoben.

Es empfiehlt sich, den Zwischenraum zwischen den Membranen vor der Beaufschlagung der Membranen mit Preßfluid zu evakuieren, und zwar soweit, daß möglichst auch Luftreste aus dem Gefüge des Vorformlings abgezogen werden.

Die Erfindung schafft weiter ein Verfahren zur Herstellung von Formlingen in der Weise, daß die keramische Formmasse zwischen mindestens zwei jeweils mit einer Membran belegten starren Form­ gebungsflächen zum Vorformling dadurch verpreßt wird, daß Druck­ fluid auf die formmasseferne Seite nur einer ersten, einer ersten starren Formfläche zugehörigen, Membran zur Einwirkung gebracht wird und die Formmasse dadurch gegen die zweite an der zweiten starren Formfläche starr abgestützten Membran angedrückt wird und daß sodann unter gleichzeitiger Distanzierung oder nach erfolgter Distanzierung der zweiten starren Formfläche von dem Vorformling beide den Vorformling vollständig einschließende Membranen gleichzeitig derart allseitig mit Fluidendruck beaufschlagt wer­ den, daß der zwischen den beiden Membranen eingeschlossene Vor­ formling ohne Kontakt mit starren Formflächen zum Formling ver­ preßt wird. Diese Verfahrensvariante zeigt, daß das erfindungs­ gemäße Verfahren nicht grundsätzlich daran gebunden ist, den entstandenen Vorformling vollständig aus dem Formraum zu entneh­ men, in dem er entstanden ist, um ihn anschließend der allseiti­ gen Pressung zu unterwerfen; es genügt vielmehr, den Kontakt des Vorformlings mit den starren Formgebungsflächen zu lösen.

Als Preßfluid kommen grundsätzlich Druckflüssigkeiten, insbe­ sondere Wasser und Druckgase, in Frage. Bevorzugt arbeitet man mit Druckflüssigkeit.

Die Schutzhaut muß dem jeweiligen Medium entsprechend der Forde­ rung nach Abdichtung angepaßt sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit besonderem Vorzug auf die Herstellung dünnschaliger Formkörper anzuwenden, bei denen die Randschlagfestigkeit eine besondere Rolle spielt. Gerade bei solchen dünnschaligen Formkörpern war die gegenüber herkömmlichem hydrostatischem Pressen erreichte Qualitätsverbesserung nicht zu erwarten.

Die Erfindung betrifft weiter Einrichtungen zum Pressen eines keramischen Formlings.

Nach einer ersten Alternative ist eine solche Einrichtung gekenn­ zeichnet durch einen mit einem lösbaren Deckelteil versehenen Druckbehälter zur Aufnahme mindestens eines mit einer Schutzhaut versehenen Vorformlings und einen an den Innenraum des Druckbe­ hälters angeschlossenen Druckerhöher zum Unterdrucksetzen eines in dem Druckbehälter enthaltenen Fluids.

Nach einer zweiten Alternative, die insbesondere für automatische Arbeitsabläufe vorgesehen ist, besteht die Einrichtung aus min­ destens und vorzugsweise zwei Drucktöpfen mit je einem Hohlraum und je einer den jeweiligen Hohlraum umschließenden Dichtrand­ fläche. Die Dichtrandflächen sind einander zugekehrt und mit je einer den jeweiligen Hohlraum überdeckenden Membran überzogen. Die Drucktöpfe sind mit ihren Dichtrandflächen unter Einklemmung der beiden Membranen gegeneinander durch eine Preßeinrichtung andrückbar, so daß der jeweilige Vorformling zwischen die einan­ der zugekehrten Seitenflächen der Membranen innerhalb der Dicht­ randflächen eingeschlossen wird. Die Folien liegen dann allseitig an den Vorformling an, auch dort, wo die Membranen aneinander anliegen, jedenfalls von dem Augenblick an, zu dem das Preßfluid durch entsprechende Druckerhöher angelegt wird. Zum Absaugen der Luft aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Membranen sollte eine Absaugeinrichtung vorgesehen sein.

Um den Arbeitstakt zu beschleunigen ist es wesentlich, daß beim jeweiligen Pressen möglichst wenig Preßfluid bewegt werden muß. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, in mindestens einem der Hohlräume eine Stützmasse vorzusehen, die ggf. auch nur als Volumenverdrängermasse wirksam ist und ggf. fluidpermeabel sein kann. Will man die Hohlräume vor dem Einbringen des Vorformlings evakuieren, um die jeweilige Membran an eine Stützfläche anzu­ saugen, so wird man den jeweiligen Hohlraum mit einer Luftab­ saugung versehen.

Eine weitere Alternative für eine erfindungsgemäße Einrichtung ist gekennzeichnet durch mindestens zwei zusammenwirkende Form­ werkzeuge mit einander zugekehrten einen Formhohlraum bildenden starren Formflächen, je eine Membran in Anlage an den beiden starren Formflächen, eine Einklemmvorrichtung zum Einklemmen von Membranrändern der beiden Membranen im Umgebungsbereich der star­ ren Formflächen, je eine Fluidenzuführung zur formhohlraumfernen Seite der beiden Membranen, eine Fluidenzuflußsteuerung, welche selektiv die Beaufschlagung einer bzw. beider Membranen gestattet und eine Einstellvorrichtung zur Veränderung des Abstands zwi­ schen den beiden Formflächen unter Aufrechterhaltung der Einklem­ mung der Membranränder.

Auch diese Einrichtung ist für automatische Arbeitsabläufe sehr geeignet. Das Einfüllen der Formmasse kann bei einer solchen Ein­ richtung grundsätzlich durch Vakuumanlegen geschehen, indem etwa an einer ersten Umfangsstelle zwischen den beiden Membranen ein Vakuum angelegt und an einer anderen Umfangsstelle das Porzellan­ granulat zugeführt wird. In diesem Fall ist es notwendig, jeden­ falls aber zweckmäßig, beim Füllvorgang Vakuum an der Rückseite der beiden Membranen anzulegen, damit diese nicht unter dem inne­ ren Vakuum im Formhohlraum kollabieren.

Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand von Aus­ führungsbeispielen; es stellen dar:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Herstellung eines Vorformlings zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 2 eine Einrichtung zum Glasieren des Vorformlings;

Fig. 3 einen Vorformling in einer Schutzhaut;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Vorformlings in einer Schutzhaut;

Fig. 5 eine erste Ausführungsform einer Einrichtung zum all­ seitigen Pressen von Vorformlingen;

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung zum all­ seitigen Pressen von Vorformlingen;

Fig. 7 eine dritte Ausführungsform einer Einrichtung, die gleichzeitig zum isostatischen Vorpressen und zum voll­ isostatischen Endpressen des vorgepreßten Vorformlings geeignet ist und

Fig. 8 den über der Zeit aufgetragenen Temperaturverlauf beim Brennen des Formlings in einem Brennofen.

In Fig. 1 ist ein isostatischer Drucktopf mit 10 bezeichnet. In diesem isostatischen Drucktopf 10 ist eine Druckkammer ausge­ bildet, welche mit 12 bezeichnet ist. In die Druckkammer 12 ist eine Stützplatte 14 unbeweglich eingesetzt. Die Stützplatte 14 weist an ihrer Oberseite eine Formfläche 16 auf. Auf dieser Form­ fläche 16 liegt eine Preßmembran 18 aus einem elastisch defor­ mierbaren Werkstoff auf, welche sich der Formfläche 16 an­ schmiegt. Der Profilrand 20 der Preßmembran 18 umgreift den Rand der Stützplatte 14 und ist durch einen Befestigungsring 22 auf dem Oberrand 24 des Drucktopfes 10 befestigt. An die Druckkammer 12 ist eine hydraulische Hochdruckleitung 26 angeschlossen, durch welche ein Hochdruckfluid, beispielsweise hydraulisches Öl, in die Druckkammer 12 eingelassen werden kann. Der Druck dieses Hochdruckfluids verteilt sich durch Bohrungen 28 der Stützplatte 14 über die Unterseite der Preßmembran 18, um diese beim isosta­ tischen Pressen nach oben drücken zu können.

Das isostatische Preßwerkzeug 10 arbeitet mit einem über ihm an­ geordneten Schießkopf zusammen, der ganz allgemein mit 30 be­ zeichnet ist. An diesem Schießkopf 30 und zwar an einer Zwischen­ platte 38, welche mit einer Druckplatte 36 fest verbunden ist, ist ein Verschlußring 32 axial beweglich aufgehängt, der in sei­ nem größten Abstand von der Zwischenplatte 38 durch Bolzenhülsen­ kombinationen 34 festgelegt ist. Innerhalb des Verschlußrings 32 ist an der Zwischenplatte 38 ein Formstempel 40 angebracht, dessen Unterseite eine starre Formfläche 42 bildet. Die Form­ fläche 42 ist von einer Massezuführöffnung 44 angeschnitten, welche den unteren Ausgang einer in dem Formstempel 40 ausge­ bildeten Ringkammer 46 bildet. Die Ringkammer 46 ist an eine seitlich auf sie zulaufende Massezuführleitung 48 angeschlossen, welche durch den Formstempel 40 und die Zwischenplatte 38 zu einem Massevorratsbehälter 50 verläuft. Der Massezuführöffnung 44 ist ein nach unten konisch erweitertes Verschlußstück 52 zugeord­ net, welches sich mit seiner Stützfläche 54 an eine Gegenstütz­ fläche 56 abstützt, wenn das Verschlußstück 52 sich in der in Fig. 1 dargestellten Verschlußstellung befindet. Die Unterseite des Verschlußstücks 52 liegt dann bündig mit der Formfläche 42 des Formstempels 40.

Das Verschlußstück 52 ist mit einem Schaft 58 versehen, welcher in einer Bohrung 60 des Formstempels 40 und der Zwischenplatte 38 geführt und durch eine Schraubendruckfeder 62 nach oben, d. h. in Verschlußstellung, vorgespannt ist. Durch ein Steuergerät 64 kann das Verschlußstück 52 nach unten in Offenstellung übergeführt werden. Das Steuergerät 64 arbeitet im Maschinentakt.

Zwischen dem Formstempel 40 und dem Verschlußring 32 ist ein Ringspalt 66 definiert, welcher in die zwischen der Formfläche 42 und der Preßmembran 18 definierte Schießkammer 68 einmündet. Der Ringspalt 66 ist an eine durch den Verschlußring 32 verlaufende Unterdruckleitung 70 angeschlossen, die zu einem Unterdrucker­ zeuger 72 führt. In der Leitung 70 liegt ein maschinentaktgesteu­ ertes Ventil 74.

An die Massezuführungsleitung 48 ist eine Fluidisierungsluft­ leitung 76 angeschlossen, welche über ein maschinentaktgesteuer­ tes Ventil 78 an Atmosphäre oder einen Druckvorrat 80 angeschlos­ sen ist. Mit der soweit beschriebenen Einrichtung wird das Ver­ fahren zur Herstellung eines Formlings wie folgt durchgeführt: Zunächst befindet sich der Schießkopf 30 in der in Fig. 1 darge­ stellten abgehobenen Stellung, jedoch außerhalb der Flucht mit dem Drucktopf 10, so daß auf die starre Formgebungsfläche 42 ein Dekor mittels einer elastischen Dekorübertragungsfläche übertragen werden kann. Nach Auftrag des Dekors auf der starren Formgebungs­ fläche 42 wird der Schießkopf 30 in Flucht mit dem Drucktopf 10 gebracht. Dann wird der Schießkopf 30 maschinentaktgesteuert auf das isostatische Preßwerkzeug 10 abgesenkt. Dabei legt sich zunächst der Verschlußring 32 auf den Profilrand 20 der Preßmem­ bran 18 und den Befestigungsring 22. Im weiteren Verlauf der Absenkung des Schießkopfs 30 legt sich dann der Verschlußring 32 gegen die Zwischenplatte 38 an und schließlich gelangt die Form­ gebungsfläche 42 in ihre untere Endstellung. Der auf die Druck­ platte 30 wirkende Druck wird zunächst allein über den Verschluß­ ring 32 auf den Halterring 22 übertragen. Die Schießkammer 68 ist nunmehr geschlossen. Es wird nun durch Öffnen des Ventils 74 an die Schießkammer 68 Unterdruck angelegt, wobei es auch möglich ist, mit der Anlegung des Unterdrucks bereits während des Absenk­ vorgangs des Schießkopfes 30 zu beginnen. Vor Beginn der Unter­ druckanlegung an die Schießkammer 68 wird an die Unterseite der isostatischen Membran 18 über die Leitung 26 ebenfalls Unterdruck angelegt, so daß die isostatische Membran 18 in Kontakt mit der Fläche 16 bleibt. Nach Aufbau eines Unterdrucks in der Schießkam­ mer 68 oder auch schon während des Aufbaus des Unterdrucks wird das Verschlußstück 52 in seine Offenstellung durch das Steuerge­ rät 64 nach unten verschoben. Nunmehr kann durch den Unterdruck in der Schießkammer 68 pulverförmige keramische Formmasse aus dem Formmassebehälter 50 angesaugt werden. Als Formmasse kommt insbe­ sondere sprühgetrocknete granulatförmige Porzellanmasse in Frage. Die Ansaugung erfolgt in der Weise, daß sich bei Beginn der Füllung des Schießraums 68 keine verdichteten Ansammlungen von Formmasse an der Einmündung des Ringspalts 66 in den Schießraum 68 ergeben, welche das weitere Absaugen von Luft behindern könn­ ten. Durch die Fluidisierungsluft, welche über die Leitung 76 zugeführt wird, wird die in die Schießkammer 68 eintretende Formmasse derart fluidisiert, daß sich in der ganzen Schießkammer eine gleichmäßige Verteilung ergibt in dem Sinne, daß an jedem Ort innerhalb der Schießkammer das Spektrum der Granulatkorngröße annähernd das gleiche ist.

Nach beendeter Füllung der Schießkammer 68 wird das Verschluß­ stück 52 in die Verschlußstellung angehoben und legt sich mit der Stützfläche 54 gegen die Gegenstützfläche 56 an, so daß die Formfläche 42 über die Formmassezuführöffnung 44 glatt durchgeht. Das an die Schießkammer 68 angelegte Vakuum wird aber dabei auf­ rechterhalten.

Hierauf wird bei 26 das Hochdruckfluid zugelassen, so daß die Preßmembran 18 angehoben und die Formmasse unter einem Druck von ca. 300 bar gepreßt wird. Da seit Beginn der Einführung der Form­ masse in den Schießraum 68 in diesem ein Unterdruck herrscht, besteht keine Gefahr des Einschlusses von Lufträumen in dem ent­ stehenden Formling.

Nach Beendigung des isostatischen Preßvorgangs wird die Schieß­ kammer 68 von dem Unterdruckabsauger 72 getrennt. Nunmehr kann der Schießkopf 30 wieder angehoben und seitlich abgeschwenkt werden, so daß der endgültig gepreßte Vorformling nunmehr aus dem isostatischen Preßwerkzeug 10 entnommen und seiner weiteren Ver­ arbeitung zugeführt werden kann, während auf die starre Form­ gebungsfläche 42 wiederum ein Dekor aufgedruckt werden kann. Alternativ kann die Herstellung des Vorformlings auch nach der Methode und Vorrichtung gemäß DE-OS 31 44 678 erfolgen.

Der so gebildete formstabile Vorformling 81 wird nunmehr, wie in Fig. 2 dargestellt, in eine Glasurauftragsvorrichtung 82 ge­ bracht. Er wird dabei auf einen Drehteller 84 gestellt und dre­ hend von einer Glasurdüse 86 bespritzt. Nach Trocknen der Glasur wird der Vorformling 81, wie in Fig. 3 dargestellt, in einen Foliensack 88, bestehend aus zwei Flachfolien 88a und 88b eingelegt, worauf der Foliensack längs eines Rands 90 verschweißt wird. Das Verschweißen erfolgt in einer nicht dargestellten Unterdruckkammer, so daß der Innenraum des Sackes evakuiert wird und auch etwaige Lufteinschlüsse in dem Vorformling entzogen werden. Nach Aufheben des Vakuums legt sich der Foliensack 88 eng an den Vorformling 81 an, wie in Fig. 3 bei 88′ dargestellt.

Der so mit einer allseitigen Schutzhaut 88′ überzogene Vorform­ ling wird nunmehr in ein Druckgefäß 94 gemäß Fig. 5 eingelegt, ggf. zusammen mit weiteren Vorformlingen. Das Druckgefäß 94 wird mit einem druckfesten Deckel 96 verschlossen. In das Druckgefäß 94 wird daraufhin mittels einer Pumpe oder eines Druckkolbens 98 Druckflüssigkeit eingepumpt und unter einem Druck von zwischen 350 bar und 1200 bar gesetzt. Dieser Druck wird während einer Zeit von 0,5 Sekunden aufrechterhalten. Danach wird der Druck wieder abgebaut, der Deckel 96 entfernt und die Formlinge 81 werden entnommen. Es wird festgestellt, daß sich bei Anwendung eines Drucks von 1000 bar der Durchmesser des Vorformlings um ca. 6% verringert hat.

Der Formling ist nunmehr brennbereit. Der Foliensack 88 wird entfernt und der Formling wird in einem EINMAL-Schnellbrand­ verfahren in einem Brennofen bekannter Bauart gebrannt, und zwar mit einem Temperaturverlauf wie er in Fig. 8 dargestellt ist.

In Fig. 8 ist auf der Abszissenachse die Zeit in Stunden und auf der Ordinatenachse die Temperatur in Grad Celsius aufgetragen. Man erkennt, daß die Gesamtbrenndauer ca. 7½ Stunden beträgt, wobei zunächst während einer Temperaturanstiegsphase t1 von ca. 4 Stunden die Temperatur von ca. 450°C auf ca. 1450°C erhöht wird, während einer Temperaturhaltephase t2 von ca. 1 Stunde die Temperatur bei ca. 1450°C gehalten wird und während einer Tem­ peraturabsenkphase t3 von ca. 2½ Stunden die Temperatur von ca. 1450°C auf ca. 100°C sturzgekühlt wird. Nach Beendigung der in Fig. 8 gezeigten Brennzeit ist der dekorierte und glasierte Formkörper zur Vermarktung fertig.

In Fig. 4 ist eine Alternative für die Ausgestaltung der Schutz­ haut dargestellt. Man erkennt einen kannenartigen Vorformling 181, der von einer Schutzhaut 188 vollständig eingeschlossen ist. Die Schutzhaut 188 ist aus einer filmbildenden Latex durch Tau­ chen aufgebracht und anschließend erhärtet worden. Falls eine Entgasung des Vorformlings 181 gewünscht ist, kann das Aufbringen der Schutzhaut 188 unter Vakuum erfolgen.

Bei dem Vorformling 181 handelt es sich um einen Formling, der üblicherweise im Schlicker-Gieß-Verfahren in einer Gipsform her­ gestellt wird, wobei nach dem Vergießen des Vorformlings in der Gipsform der Flüssigkeitsgehalt des Schlickers von der Gipsform bei erhöhter Temperatur aufgenommen wird. Der danach aus der Gipsform entschalte Vorformling 181 ist formstabil im Sinne der Erfindung und kann mit der Schutzhaut 188 beschichtet werden. Der Vorformling 181 mit der Schutzhaut 188 kann in dem Druckbehälter 94 unter einem Druck von ca. 350 bar bis 1200 bar allseitig verpreßt werden. Danach wird die Schutzhaut 188 abgezogen, abge­ löst oder abgebürstet. Der Formling ist dann reif zum Brennen mit einem Temperaturprogramm, wie in Fig. 8 dargestellt.

Bei Herstellung von Flachformlingen (unter Flachformlingen werden hier alle Vorformlinge verstanden, welche keine hinterschnittenen Hohlräume besitzen) kann das allseitige Verpressen auch so durch­ geführt werden, wie in Fig. 6 anhand eines Tellers dargestellt. Die Preßeinrichtung umfaßt hier einen unteren Preßtopf 209 und einen oberen Preßtopf 211, welche Hohlräume 209a bzw. 211a auf­ weisen. Die Hohlräume 209a und 211a sind jeweils durch eine formgebungsneutrale Elastomer-Membran 288x bzw. 288y abgedeckt, die sich über die jeweilige Randfläche 209b bzw. 211b erstreckt. Der Vorformling 281 wird nach der Entnahme aus der isostatischen Formgebungseinrichtung etwa gemäß Fig. 1 und ggf. nach Dekorbe­ druckung und Glasierung zwischen die beiden Membranen 288x und 288y eingelegt. Dabei wird der Vorformling 281 auf die untere Membran 288x gestellt. Vor dem Aufstellen des Vorformlings 281 auf die Membran 288x kann diese durch eine Absaugeinrichtung 213 nach unten gegen eine Stützmasse 215 angesaugt sein, so daß sie sich gegen eine Stützfläche 217 anlegt, die entsprechend dem Vorformlingsprofil geformt ist. Danach wird der obere Drucktopf 211 vertikal auf den unteren Drucktopf 209 abgesenkt, so daß die beiden Membranen 288x und 288y zwischen die Randflächen 209b und 211b eingeklemmt werden. Mittels einer Absaugsonde 219 wird dabei der Zwischenraum zwischen den gegeneinander gelegten, den Form­ ling zwischen sich aufnehmenden Membranen 288x und 288y abge­ saugt. Die Absaugsonde 219 wird hierauf in Pfeilrichtung 221 zurückgezogen. Hierauf werden die Hohlräume 209a und 211a durch Druckerhöherleitungen 223 und 225 mit Druckfluid, insbesondere Druckflüssigkeit, gefüllt und unter Druck gesetzt. Die Druckein­ leitung geschieht dabei in der Weise, daß der Vorformling 281 bei Druckanlegung stets in schwebendem Zustand und außerhalb Kontakt mit den Begrenzungsflächen der Hohlräume 209a und 211a gehalten wird. Auch ein Kontakt mit der Stützmasse 215 wird vermieden, jedenfalls dann, wenn die Stützmasse aus einem starren oder hart- elastischen Material besteht. Wenn die Stützmasse 215 aus einem weich-elastischen Kunststoff besteht, ist eine Berührung mit der Stützmasse 215 je nach deren Weichheitsgrad unschädlich. Die Stützmasse 215 erfüllt auch und ggf. nur die Funktion einer Volumenverdrängermasse, welche dafür sorgt, daß beim Preßvorgang eine möglichst geringe Fluidmenge in den Hohlraum 217 transpor­ tiert werden muß. Unter diesem Gesichtspunkt könnte auch der Hohlraum 211a mit einer Volumenverdrängermasse gefüllt sein.

Die Membranen 288x und 288y bestehen aus einer formgebungsneu­ tralen dünnen Kautschuk- oder Synthese-Kautschuk-Folie, die sich faltenfrei an den Formling 281 diesen allseitig umschließend anlegt, sobald die Absaugsonde 219 die Luft abgesaugt hat. In den Hohlräumen 211a und 209a wird ein Druck von ca. 350 bar bis ca. 1200 bar eingeleitet. Dieser Druck wird für eine Zeit von 0,5 Sekunden aufrechterhalten.

Danach wird der Druck in den Hohlräumen 209a und 211a aufgehoben. Die Drucktöpfe 209 und 211 werden voneinander abgehoben und der Formling 281 ist nunmehr reif für einen Brand, insbesondere einen Schnellbrand gemäß Fig. 8.

Es wurde festgestellt, daß der Vorformling 281 bei der allseiti­ gen Pressung gemäß Fig. 6 eine Durchmesserverringerung von 6% erfährt, wenn der Vorformling gemäß der Erläuterung zu Fig. 1 hergestellt worden ist und der Druck in den Hohlräumen 209a, 211a auf 1000 bar gebracht wird.

Beim nachfolgenden Brennen gemäß Fig. 8 tritt eine Durchmesser­ verringerung von 6% ein.

Untersuchungen des gebrannten Formkörpers 281 haben gezeigt, daß dieser eine im strengen Sinn geometrisch ähnliche Form besitzt wie der aus der Presse gemäß Fig. 1 entnommene Vorformling, wobei insbesondere die Sichtfläche ihre exakte Profilierung und der Standfuß seine plane Standfläche beibehalten hat. Durchbeulungen nach unten sind nicht eingetreten. Die Glasur ist frei von Poren und frei von Schuppenstruktur und erscheint bei Betrachtung mit dem unbewaffneten Auge völlig ebenmäßig glatt. Es soll nicht aus­ geschlossen sein, daß das Dekor und/oder die Glasur auch nach dem Preßvorgang gemäß Fig. 3 oder 6 aufgebracht wird. Es soll auch nicht ausgeschlossen sein, daß das Dekor und/oder die Glasur erst nach einem ersten Brand des allseitig gepreßten Formlings aufge­ tragen werden und danach ein weiterer Brand erfolgt. Es ist aber nochmals zu erwähnen, daß eine besonders vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens dann erreicht wird, wenn der durch einen ersten Preßvorgang aus pulverförmiger keramischer Masse gewonnene Vorformling zunächst dekoriert und/oder glasiert wird, hierauf der allseitigen Pressung gemäß Fig. 5 oder 6 unterworfen wird und danach in einem EINMAL-Schnellbrandverfahren gebrannt wird. Diese kombinierte Verfahrensweise führt bei geringsten Herstellungskosten zu einem hinsichtlich Struktur und Aussehen optimalen Formkörper.

In Fig. 7 ist eine weitere Einrichtung zur Herstellung eines Formlings dargestellt. Diese Einrichtung umfaßt einen unteren Klemmrahmen 331, der mit einer Unterform 333 fest verbunden ist. Die Unterform 333 weist eine untere starre Formfläche 335 auf. Diese untere starre Formfläche 335 ist mit einer unteren Membran 337 belegt, die in dem unteren Klemmrahmen 331 verankert ist. Man erkennt weiter einen oberen Klemmrahmen 339, der durch eine Klemmpresse 341 mit dem unteren Klemmrahmen 331 verklemmbar ist. In dem oberen Klemmrahmen 339 ist eine Oberform 343 vertikal verschiebbar geführt und durch ein Einstellgerät 345 höhenver­ stellbar. Die Oberform 343 weist eine obere Formfläche 347 auf, an der eine obere Membran 349 anliegt. Die obere Membran 349 ist in dem oberen Klemmrahmen 339 verankert.

Wenn die beiden Membranen 337 u. 349 an den jeweiligen Formflä­ chen 335 u. 347 anliegen, ist zwischen ihnen ein Hohlraum 351 gebildet. Um diesen Hohlraum zu füllen, kann durch eine nicht eingezeichnete Absaugleitung Vakuum angelegt und durch eine ebenfalls nicht eingezeichnete Füll-Leitung keramische fließ­ fähige Masse eingefüllt werden. Während dieses Füllvorgangs werden die Membranen 337 u. 349 in durch rückseitig angelegten Unterdruck Kontakt mit der jeweiligen Membran gehalten. Wenn der Füllvorgang des Formhohlraums 351 beendet ist, wird über ein Fluidensteuergerät 353 und eine Leitung 355 zunächst Druck an die Unterseite der unteren Membran 337 gegeben, so daß die Formmasse, wie in der rechten Hälfte der Fig. 7 dargestellt, gegen die von der oberen Formfläche 347 starr unterstützte obere Membran 349 angedrückt wird und damit der Vorformling entsteht, dessen Ober­ seite exakt die Formgebung der Formfläche 347 übernimmt. Dieser Vorformling wird sodann allseitig hydrostatisch gepreßt.

Hierzu wird die Oberform 343 vermittels des Einstellgeräts 345 geringfügig gehoben, beispielsweise um 10 mm. Nunmehr werden durch das Fluidensteuergerät 353 und die beiden Leitungen 355 u. 357 die beiden Membranen 337 u. 349 beide auf der Rückseite gleichmäßig mit Fluidendruck beaufschlagt, so daß der von den beiden Membranen 337 u. 349 als Schutzhautsystem eingeschlossene Vorformling nunmehr zwischen den beiden Formflächen 335 u. 347 schwebend allseitig gleichmäßig vom Fluidendruck beaufschlagt wird. Bei dieser Ausführungsform kann also die eine Membran 337, welche bei der Bildung des Vorformlings als isostatische Druck­ membran wirkt, während des allseitigen Pressens gleichzeitig als Teil der Schutzhaut verwendet werden. Eine Entnahme des Vorform­ lings aus der seine Formgebung bewirkende Formeinrichtung ist nur insoweit notwendig, als der Vorformling von der unteren Form­ fläche 335 und von der oberen Formfläche 347 distanziert wird. Dadurch, daß die obere und untere Formfläche 335 u. 347 von dem Formling distanziert sind, ist ungeachtet der Profilierung eine allseitige Kompression, insbesondere auch in radialer Richtung, möglich.

Alternativ ist es auch denkbar, die Oberform 343 durch das Druck­ fluid anzuheben, etwa bis zu einem Anschlag; in diesem Fall kann auf das Einstellgerät 345 verzichtet werden.

Claims (45)

1. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers durch Formen einer keramischen Formmasse zu einem formstabilen Formling (81) und anschließendes Brennen des Formlings (81), dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse in einem Formgebungsvorgang in Kontakt mit mindestens einer im wesentlichen starren Formgebungsfläche (42) zu einem formstabilen, dem zu gewinnenden Formkörper geometrisch ähnlichen, Vorformling (81) ausgeformt wird und daß dieser Vorformling (81) in einem ihn allseitig ein­ schließenden formgebungsneutralen Schutzhautsystem (88) ohne Anpressung gegen steife Formgebungsflächen durch allseitige Pressung mittels eines auf die Außenseite des Schutzhautsy­ stems (88) einwirkenden Preßfluids unter Volumensverkleinerung bei gleichzeitiger Erhaltung geometrischer Ähnlichkeit zu dem Formling verpreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßfluid auf einen Druck von mindestens 500 bar gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßfluid auf einen Druck von mindestens 750 bar gebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßfluid auf einen Druck von mindestens 1000 bar gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßfluid auf einen Druck von mindestens 1200 bar gebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzhautsystem (88) von wenigstens annähernd kon­ stanter Hautstärke verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (81) in einem Formhohlraum (68) in minde­ stens teilweisem Oberflächenkontakt mit im wesentlichen star­ ren Formgebungsflächen (42) geformt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (81) aus dem Formhohlraum (68) entnommen und danach mit dem Formhautsystem (88) umhüllt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (81) in dem Formhohlraum (68) unter Druck aus pulverförmiger Formmasse, insbesondere durch Sprühtrocknung gewonnenem Korn, geformt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (81) in dem Formhohlraum (68) unter einem Druck geformt wird, welcher geringer ist als der bei der nachfolgenden allseitigen Pressung angewandte Druck.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (81) in dem Formhohlraum bei (68) einem Druck von ca. 100 bis ca. 300 bar geformt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (81) in dem Formhohlraum (68) zwischen einer im wesentlichen starren Formfläche (42) und einer iso­ statischen Membran (18) geformt wird, welche auf der formmas­ sefernen Seite einem Fluidendruck ausgesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (181) durch Gießen eines fließfähigen Schlic­ kers in eine von flüssigkeitsaufnehmenden Formgebungsteilen gebildete Hohlform und anschließenden Entzug von Flüssigkeit aus dem Schlicker durch die Formgebungsteile hergestellt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling aus einer plastischen Formmasse geformt wird, die auf der Töpferscheibe verarbeitbar ist und nach der Formgebung vor der allseitigen Pressung einer Trocknung unterworfen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Schutzhautsystem (88) eingeschlossene, den Vorformling (81) enthaltende Raum vor der allseitigen Pressung evakuiert wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (81) bei seiner Bildung oder vor der allseitigen Pressung mit einem Dekor bedruckt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (81) vor der allseitigen Pressung mit einer Glasurmasse beschichtet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasurmasse als flüssige Glasurmasse durch Spritzen oder Tauchen aufgebracht wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Formling (81) einem Schnellbrand (Fig. 7) unterworfen wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Formling (81) während einer Brennzeit von insgesamt ca. 6-8 Stunden zunächst während einer Temperaturanstiegs­ phase (t1) von ca. 3-4 Stunden einer von ca. 450°C auf ca. 1450°C ansteigenden Temperatur ausgesetzt wird, sodann während einer Temperaturhaltephase (t2) von ca. 1 Stunde einer annä­ hernd konstanten Temperatur von ca. 1450°C ausgesetzt wird und anschließend während einer Temperaturabsenkungsphase (t3) von ca. 2½ Stunden einer von ca. 1450°C auf ca. 100°C absin­ kenden Temperatur unterworfen wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (81) in einen die Schutzhaut bildenden all­ seitig geschlossenen Sack (88) aus Folienmaterial, insbeson­ dere aus flacher synthetischer Kunststoff-Folie (88a, 88b), eingebracht wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sack (88) aus flacher Elastomer-Folie, insbesondere Kautschuk-Folie oder Synthese-Kautschuk-Folie, verwendet wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Sack (88) durch Verschweißen oder Vulkanisieren ver­ schlossen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der den Vorformling (81) einschließende Sack (88) evaku­ iert wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzhautsystem (188) durch allseitiges Auftragen, ggf. im Vakuum einer Beschichtungsmasse auf den Vorformling (181) gebildet wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzhautsystem (188) aus einer thermoplastifizier­ baren Masse, wie Wachs, gebildet wird.

27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzhautsystem (188) aus einer Lösung oder Suspension einer filmbildenden Masse gebildet wird, wobei das Lösungs- bzw. Suspendiermittel nach Auftrag einer flüssigen Schicht der Lösung bzw. Suspension aus dieser flüssigen Schicht ausge­ trieben wird.

28. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Schutzhautsystems (188) eine flüssige durch chemische Reaktion erhärtbare Masse auf den Vorformling (181) aufgetragen und nach der Auftragung erhärtet wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Schutzhautsystem (88) eingeschlossene Vorform­ ling (81) in ein Druckgefäß (94) eingebracht wird, dieses Druckgefäß verschlossen wird und ein in dem Druckgefäß aufge­ nommenes Fluid unter Druck gesetzt wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (281) zwischen zwei das Schutzhautsystem bildende Membranen (288x, 288y) eingelegt wird und die Mem­ branen sodann jeweils auf ihrer von dem Vorformling abgele­ genen Seite dem Preßfluid ausgesetzt werden.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß als Membranen (288x, 288y) Flachfolien aus Synthese-Kunst­ stoff oder elastomerem Werkstoff verwendet werden.

32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Membranen (288x, 288y) auf ihrer von dem Vorformling (281) abgelegenen Seite mit einer Stützmasse (215) hinterfüllt wird, welche eine dem Oberflächenprofil des Vorformlings (281) annähernd folgende Stützfläche (217) für den Vorformling (281) vor Beginn der allseitigen Pressung bildet.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Membran (288x) vor dem Auflegen des Vorform­ lings (281) durch Vakuum gegen die Stützfläche (217) angesaugt wird.

34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützmasse (215) eine Schaumstoffmasse verwendet wird.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Membranen (288x, 288y) vor der Beaufschlagung der Membranen (288x, 288y) mit Preßfluid evakuiert wird.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 9 bis 12, 15 bis 16 und 19 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Formmasse (351) zwischen mindestens zwei jeweils mit einer Membran (337; 349) belegten starren Form­ flächen (335, 347) zum Vorformling dadurch verpreßt wird, daß Druckfluid auf die formmasseferne Seite nur einer ersten, einer ersten starren Formfläche (335) zugehörigen, Membran (337) zur Einwirkung gebracht wird und die Formmasse (351) dadurch gegen die zweite an der zweiten starren Formfläche (347) starr abgestützten Membran (349) angedrückt wird und daß sodann unter gleichzeitiger Distanzierung oder nach erfolgter Distanzierung der zweiten starren Formfläche (347) von dem Vorformling beide den Vorformling vollständig einschließende Membranen (337; 349) gleichzeitig derart allseitig mit Flui­ dendruck beaufschlagt werden, daß der zwischen den beiden Membranen (337; 349) eingeschlossene Vorformling ohne Kontakt mit starren Formflächen (335; 347) zum Formling verpreßt wird.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß als Preßfluid eine Flüssigkeit verwendet wird, wobei das Schutzhautsystem (88) flüssigkeitsdicht ausgebildet wird.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß als Preßfluid ein Gas verwendet wird, wobei das Schutz­ hautsystem (88) gasdicht ausgebildet wird.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnschaliger Formkörper (81) nach Art eines Porzel­ langeschirrteils hergestellt wird.

40. Einrichtung zum Pressen eines keramischen Formlings, gekennzeichnet durch einen mit einem lösbaren Deckelteil (96) versehenen Druckbehälter (94) zur Aufnahme mindestens eines mit einem Schutzhautsystem versehenen Vorformlings (81) und einen an den Innenraum des Druckbehälters (94) angeschlossenen Druckerhöher (98) zum Unterdrucksetzen eines in dem Druckbe­ hälter (94) enthaltenen Fluids.

41. Einrichtung zum Pressen eines keramischen Formlings, gekennzeichnet durch mindestens und vorzugsweise zwei Druck­ töpfe (209, 211) mit je einem Hohlraum (209a, 211a) und je einer den jeweiligen Hohlraum umschließenden Dichtrandfläche (209b, 211b), welche der jeweils anderen Dichtrandfläche zugekehrt ist, und mit je einer den jeweiligen Hohlraum (209a, 211a) und die jeweilige Dichtrandfläche (209b, 211b) über­ deckenden Membran (288x, 288y), wobei die Drucktöpfe (209, 211) mit ihren Dichtrandflächen (209b, 211b) unter Einklemmung der beiden Membranen (288x, 288y) gegeneinander durch eine Preßeinrichtung andrückbar sind unter Einschluß des jeweiligen Formlings (281) zwischen die einander zugekehrten Seiten­ flächen der beiden Membranen (288x, 288y), und wobei die Hohlräume (209a, 211a) der beiden Drucktöpfe (209, 211) mit jeweils einem Druckerhöher (223, 225) verbunden sind, zum Unterdrucksetzen jeweils eines Fluidvolumens innerhalb des jeweiligen Hohlraums (209a, 211a).

42. Einrichtung nach Anspruch 41, gekennzeichnet durch eine Absaugeinrichtung (219) zum Absaugen der Luft aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Membranen (288x, 288y) .

43. Einrichtung nach Anspruch 41 oder 42, gekennzeichnet durch eine Stützmasse (215), insbesondere eine fluidpermeable Stützmasse in mindestens einem (209a) der Hohlräume (209a, 211a) und vorzugsweise in einem durch die jeweilige Membran (288x) nach oben abgeschlossenen Hohlraum (209a).

44. Einrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 43, gekennzeichnet durch eine Luftabsaugeinrichtung (213) in Verbindung mit mindestens einem (209a) der Hohlräume (209a, 211a).

45. Einrichtung zur Herstellung eines keramischen Formlings, gekennzeichnet durch mindestens zwei zusammenwirkende Form­ werkzeuge (333; 343) mit einander zugekehrten einen Formhohl­ raum bildenden starren Formflächen (335; 347), je eine Membran (337; 349) in Anlage an den beiden starren Formflächen, eine Einklemmvorrichtung (341) zum Einklemmen von Membranrändern der beiden Membranen (337; 349) im Umgebungsbereich der starren Formflächen (335; 347), je eine Fluidenzuführung (355; 357) zur formhohlraumfernen Seite der beiden Membranen (337; 349), eine Fluidenzuflußsteuerung (353), welche selektiv die Beaufschla­ gung beider Membranen (337; 349) gestattet und eine Einstell­ vorrichtung zur Veränderung des Abstands zwischen den beiden Formflächen (335; 347) unter Aufrechterhaltung der Einklemmung der Membranränder.