EP0211922A1 - Verfahren zur herstellung von keramischen gegenständen mit grossen abmessungen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von keramischen gegenständen mit grossen abmessungenInfo
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- EP0211922A1 EP0211922A1 EP19860901474 EP86901474A EP0211922A1 EP 0211922 A1 EP0211922 A1 EP 0211922A1 EP 19860901474 EP19860901474 EP 19860901474 EP 86901474 A EP86901474 A EP 86901474A EP 0211922 A1 EP0211922 A1 EP 0211922A1
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to a method for producing ceramic objects with large dimensions, in particular thin-walled ceramic objects with large dimensions, any suitable material from the pottery clay to the porcelain base materials being able to be used.
- the larger ceramic in particular thin-walled ceramic objects with large dimensions, any suitable material from the pottery clay to the porcelain base materials being able to be used.
- the object of the invention is to elaborate a method for producing main
- the basis of the invention is the finding that if the ceramic base material is one
- the object is achieved according to the invention in that at least a part of the base material is formed before shaping
- This procedure can be used to prevent air pockets from remaining in the ceramic base material that can lead to the destruction of the product during the fire, and it also enables the designer to obtain a considerably wider shape design due to the low weight.
- the material mixed into the base material is a granular material consisting of plastic. It is particularly advantageous if this material is applied in the form of a bead.
- foamed polystyrene is particularly suitable, the function of a material which coincides at a low temperature and burns out practically without a trace
- the ceramic base material becomes light
- the outer layer of the wall of the ceramic object burns out of a base material without any admixed material.
- This measure enables the formation of a compact outer layer, which is treated accordingly for aesthetic purposes, e.g. can be provided with glaze, and the relaxation of any air inclusions resulting from stamping errors internally, d.
- a ceramic cylinder with a height of 180 cm, a diameter of 70 cm and a wall thickness of 2 cm is to be made from one piece without inner ribs, whereby the basic material is a kaolin-containing plastic ceramic material.
- the plaster mold of the desired object is produced in a manner known per se, which does not necessarily have to have a double wall, but which can be saved without a wall.
- a casting compound with a thickness of about 3 to 4 mm is poured onto the wall of the gypsum mold, the casting compound due to the hygroscopic effect of the
- the prepared ramming material is rammed onto this casting compound, which has previously been cut into plates of appropriate size and in an extruder Thickness was pressed. Before the pressing, the ramming base material with a moisture content of 20 to 25
- the plaster mold After shaping, the plaster mold is dismantled and the ceramic object is dried. Because of the large dimensions, drying should take place from all sides at a uniform temperature.
- the final step is to burn out the ceramic object.
- care must be taken that the stove initially, until the foamed polystyrene collapses and burns out, i.e. up to about 300 C only slowly, expediently with a heating rate of 200 C / h. Then the fire and cooling can be carried out in the usual way, according to the respective raw material and the technology of the company.
- the perforated, porous structure increases the resistance to temperature fluctuations
- the method according to the invention can be used both in semolina and in stumping and also in the combination of the two,
- Double-walled plaster molds are not necessarily required during production, which means that the shapes of the products can be changed quickly and easily,
- the thin, ribless ceramic wall enables various objects of any shape to be covered by a single-piece element
- the method is not bound to a specific raw material and can be used in any company.
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Description
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON KERAMISCHEN GEGENSTÄNDEN MIT GROSSEN ABMESSUNGEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Gegenstanden mit grossen Abmessungen, ins¬ besondere von dünnwandigen keramischen Gegenstanden mit grossen Abmessungen, wobei als Grundstoff ein beliebiges geeignetes Material vom Töpferton bis zu den Porzellan¬ grundstoffen verwendet werden kann. Wie es bekannt ist, werden die grösseren keraml-
II sehen Gegenstande in der keramischen Industrie so herge¬ stellt, dass der Grundstoff durch Giessen oder Stampfen, oder durch eine Kombination der beiden bzw. gegebenenfalls durch Einpressen mit einem Extruder in eine Gipsform, z.B. zwischen Gipswande, geführt wird, die die Form des
Gegenstandes bestimmt. Der Formgebung folgt das Trocknen, das eventuelle Aufbringen einer Glasur und schliesslich das Ausbrennen des Gegenstandes.
Nachdem der plastische Grundstoff infolge des Aus- brennens ihren Feuchtigkeitsgehalt verliert, tritt eine
Schrumpfung des Gegenstandes auf, die zur Massabweichun¬ gen und Verformungen führt. Um diese Schrumpfung zu be¬ schranken bzw. zu kompensieren wird dem Grundstoff Schamottepulver zugemischt, wodurch eine bessere Mass- und Formhaltung erzielt wird und auch der Brennaufwand verringert werden kann. Darüber hinaus bewirkt dieser Zusatz im Grundstoff die Entstehung von sogenannten Mik¬ rokapillaren, die beim Brand im bestimmten Masse den Aus¬ tritt der Luft aus dem Material ermöglichen. Immerhin treten bei der Herstellung von grösseren
" tt keramischen Gegenstanden nach den erwähnten Technologien mehrere Probleme auf. Ein grundsatzliches Problem bedeutet das grosse Gewicht der so hergestellten Produkte, was in¬ folge der aus dem Gewicht resultierenden Verformung die möglichen verwendbaren Formen und die Abmessungen der herstellbaren Produkte beschrankt und auch die Ausbildung
von Versteifungsrippen notwendig macht. Ein anderes schwerwiegendes Problem besteht darin, dass bei grδsse- f! ren keramischen Gegenstanden, noch leichter als sonst, infolge von Stampfungsfehlern bzw. von unzureichender Stauchung Lufteinschlüsse im Material übrigbleiben, die beim Brand sich infolge der Dampfbildung über 300°C die Zersprengung des Gegenstandes bewirken können. Aus diesem Grunde muss man mit einem hohen Ausschussanteil rechnen bzw. hochqualifizierte Arbeitskräfte einsetzen, unter Einhaltung von strengen technologischen Vorschrif¬ ten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausar¬ beitung eines Verfahrens zur Herstellung von haupt-
•t tt sachlich dünnwandigen keramischen Gegenstanden mit grossen Abmessungen, das die Nachteile der früheren Technologien behebt und ohne spezielle Einrichtungen und Fachkennt¬ nisse die Herstellung von leichten, beliebige Form auf¬ weisenden, sich minimal verformenden, gegen Temperatur- ~ tl II
Schwankungen widerstandsfähigen, rippenlosen Gegenstanden aus einem Stück ermöglicht, unter der völligen Behebung der Gefahr, die die Lufteinschlüsse bedeuten.
Zur Grundlage der Erfindung liegt die Erkennt- niss, dass wenn dem keramischen Grundstoff ein solches
Material zugemischt wird, das an einer niedrigen Tempe- ratur mit einem bedeutenden Volumenverlust ausbrennt, dann wird ein Produkt löcheriger Struktur erhalten, das leicht, jedoch fest, und gegen Temperaturschwankungen widerstandsfähig ist.
Ausgehend von der obigen Erkenntnis wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemass dadurch gelöst, dass vor der Formgebung wenigstens einem Teil des Grundstoffes
II , tf in Abhängigkeit von dessen Piastizitat in 20 bis 50 Volumenprozent ein an einer niedrigen Temperatur, vor-
- 3 -
teilhafterweise zwischen 200 und 300°C den überwiegen¬ den Teil seines Volumens verlierendes, und praktisch spurlos ausbrennendes Material mit geringem Gewicht und einer Korngrösse von 0,5 bis 3,5 mm zugemischt 5 wird.
Durch dieses Verfahren kann es behoben werden, dass im keramischen Grundstoff solche Lufteinschlüsse übrigbleiben, die wahrend des Brandes zur Zerstörung des Produktes führen können und es wird weiterhin ermöglicht, 10 dass der Konstrukteur infolge des geringen Gewichtes eine wesentlich breitere Möglichkeit zur Gestaltung der Form erhalt.
•I II
Erfindungsgemass ist es zweckmassig, wenn das dem Grundstoff zugemischte Material ein aus Kunststoff be- 15 stehendes körniges Material ist. Es ist besonders vor¬ teilhaft, wenn dieses Material perlenförmiges aufge-
II schaumtes Polystyrol ist.
Es wurde durch Versuche festgestellt, dass das
II aufgeschäumte Polystyrol besonders geeignet ist, die 20 Funktion eines an einer niedrigen Temperatur zusammen¬ fallenden und praktisch spurlos ausbrennenden Materials
II z-u erfüllen, nämlich:
- es verliert zwischen 200 und 300 C den überwiegenden Teil seines Volumens und brennt praktisch spurlos aus,
25 so dass durch die so entstehenden kugelförmigen
Zellen bzw. die Mikrokapillaren der Druck der even¬ tuellen Lufteinschlüsse entweichen kann,
- durch das niedrige spezifische Gewicht des zugemisch¬ ten Polystyrols wird der keramische Grundstoff leicht,
-\ II
30 wodurch grosse, massbestandige und rippenlose dünn¬ wandige keramische Produkte hergestellt werden können, * - wegen des geringen Gewichts kann die durch die Schrump¬ fung hervorgerufene Verformung auf ein Minimum redu¬ ziert werden,
- die beim Brand entstehende löcherige, poröse Struktur erhöht den Widerstand gegen die grossen Temperatur¬ schwankungen, so dass dieses Material zur Anfertigung von Öfen und Kaminen aus grossen keramischen Teilen sehr gut geeignet ist.
Erfindungsgemass ist es auch zweckmassig, wenn die aussere Schicht der Wandung des keramischen Gegen¬ standes aus einem Grundstoff ohne zugemischtes ausbrennen-
II des Material, zweckmassigerweise durch Giessen gefertigt wird.
Diese Massnahme ermöglicht die Ausbildung einer kompakten äusseren Schicht, die aus ästhetischen Zwecken entsprechend behandelt, z.B. mit Glasur versehen werden kann, und die Entspannung der eventuellen, durch Stamp- fungsfehler entstehenden Lufteinschlüsse nach innen, d.
II h. über die weniger sichtbare Seite erfolgen lasst.
Die Erfindung wird ausführlicher anhand eines Aus-
II führungsbeispiels erläutert.
Als Bestandteil eines Ofens ist ein Keramikzylin- der mit einer Höhe von 180 cm, einem Durchmesser von 70 cm und einer Wanddicke von 2 cm ohne innere Rippen aus einem Stück herzustellen, wobei als Grundstoff ein kaolinhaltiges plastisches Keramienmaterial zur Verfügung steht. Im ersten Schritt wird die Gipsform des gewünsch¬ ten Gegenstandes in an sich bekannter Weise hergestellt, die nicht unbedingt eine Doppelwand aufweisen muss, sondern die eine Wand ohne weiteres erspart werden kann. Danach wird eine Gussmasse in einer Dicke von etwa 3 bis 4 mm an die Wand der Gipsform gegossen, wobei sich die Gussmasse infolge der hygroskopischen Wirkung des
II
Gipses erhärtet. Danach wird auf diese Gussmasse das vorbereitete Stampfmaterial aufgestampft, das vorher in einem Extruder in Platten entsprechender Grosse und
Dicke gepresst wurde . Vor dem Pressen wurde dem Stampf¬ grundstoff mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 25
% etwa in einem Volumenverhaltnis von 40 bis 50 % per¬ lt lenförmiges aufge schäumtes Polystyrol zugemischt , dessen
II Korngrösse 0,5 bis 3,5 mm betragt. Wenn der Grundstoff weniger plastische Eigenschaften aufweist, ist das Ver-
II haltnis des zugemischten Polystyrols bis auf 20 Volumen¬ prozent zu reduzieren.
Nach der Formgebung wird die Gipsform zerlegt und der keramische Gegenstand wird getrocknet. Das Trocknen soll wegen der grossen Abmessungen von allen Seiten her mit gleichmassiger Temperatur erfolgen.
Nach dem Trocknen wird gegebenenfalls auf die durch
II
Giessen hergestellte aussere Wand die gewünschte Glasur aufgebracht.
Als letzter Schritt wird der keramische Gegenstand ausgebrannt. Beim Brand ist es darauf zu achten, dass der Ofen anfangs, bis zum Zusammenfall und Ausbrennen des aufgeschäumten Polystyrols, d.h. bis etwa 300 C nur langsam, zweckmassigerweise mit einer Aufheizgeschwindig¬ keit von 200 C/h aufgeheizt wird. Danach kann der Brand und die Abkühlung in üblicher Weise durchgeführt werden, dem jeweiligen Grundstoff und der Technologie des Betriebes entsprechend.
II Zusammenfassend hat das erfindungsgemasse Verfahren die folgenden Vorteile:
- es ermöglicht die Herstellung von grossen, aber relativ
II dünnwandigen und leichten keramischen Gegenstanden be¬ liebiger Form, - die Herstellung ist einfach, schnell und benötigt keine speziellen Fachkenntnisse,
- die sich aus der Schrumpfung ergebenden Verformungen
II sind vernachlassigbar,
- die Brandkosten werden in Abhängigkeit von der Menge des verwendeten Polystyrols reduziert,
- die löcherige, poröse Struktur erhöht den Widerstands¬ fähigkeit gegen Temperaturschwankungen, - das erfindungsgemasse Verfahren sowohl beim Griessen als auch beim Stapfen sowie auch bei der Kombination der beiden verwendet werden kann,
- es werden bei der Herstellung nicht unbedingt doppel- waήdige Gipsformen benötigt, wodurch die Formen der Produkte einfach und schnell geändert werden können,
- die dünne, rippenlose keramische Wandung ermöglicht die Abdeckung von verschiedenen Gegenstanden beliebi¬ ger Form durch ein Element aus einem Stück,
- das Verfahren ist nicht an einen bestimmten Grundstoff gebunden und kann in einem beliebigen Betrieb verwen¬ det werden.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung von keramischen Gegenstanden mit grossen Abmessungen, insbesondere von dünnwandigen Gegenstanden mit grossen Abmessungen aus einem Stück, wobei der Gegenstand aus plastischem keramischem Grundstoff in an sich bekannter Weise ge¬ formt, getrocknet und ausgebrannt wird, dadurch e ¬ k e n n z e i c h n e t, dass vor der Formgebung
II * wenigstens einem Teil des Grundstoffes in Abhangig-
II keit von dessen Piastizitat in 20 bis 50 Volumen - prozent ein an einer niedrigen Temperatur, vorteil¬ hafterweise zwischen 200 und 300 C, den überwiegen¬ den Teil seines Volumens verlierendes, und praktisch spurlos ausbrennendes Material mit geringem spezi¬ fischen Gewicht und einer Korngrösse von 0,5 bis 3,5 mm zugemischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, dass dem Grundstoff ein aus Kunstoff bestehendes körniges Material zugemischt • wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, dass das dem Grundstoff
II perlenförmiges aufgeschäumtes Polystyrol zugemischt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 b'is 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die aussere Schicht der Wandung des keramischen Gegenstandes aus einem keramischen Grundstoff ohne zugemischtes aus- brennendes Material, zweckmassigerweise durch Giessen gefertigt wird.
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