Verfahren und Brennofen zur Herstellung von unglasierten und glasierten Formkörpern Die Erfindung bezieht sich ,auf .ein Verfahren zur Herstellung von unglasierten und glasierten Formkörpern, insbesondere Platten gleichmässi#gebr Grösse, sowie auf einen Brennofen zurDurchführung ,des Verfahrens.
Die herkömmliche Arbeitsweise zur Herstellung von .glasierten Platten zeigt verschiedene ernste Mängel oder Probleme bezüglich Grösse, Form und Farbre der hergestellten Platten, der Zeiitdauer, idie zur Fertigung erforderlich ist, der erforderlichen Fabrikationsanlage sowie ,der Menge @an Bruch und schadhaften Platten bei der Produktion mit dieser Fabrikationsanlage.
Weiterhin fallen Kosten für die öftere Erneuerung ödes Ofenzubehörs an, .auf welchem die Platten in den Öfen transportiert werden isowie die Brennstoffkosten, um ,das Zubehör mit jeder Plattencharge zu erhitzen.
Bei der üblichen Herstellung von glasierten Plat ten wird zuerst ider Presskörper Ader Platte ,gefertigt, wobei gewöhnlich Ton :als Bindemittel und Verdich tungsmittel verwendet werden. Der Presskörper muss etwa 12 Stunden .getrocknet und ,dann gebrannt wer- den, um eine zufrieden:stellende Platte zu ergeben.
Der Brennprozess wird durchgeführt, indem die Platte auf Regalen, Schiebeplatten oder Wagen in Iden Ofen eingebracht wird. Hierbei werden die verschie- denen Platten ungleichmässiger Hitze ausgesetzt und werden oft in verformtem oder verzogenem Zustand statt als genau quadratische oder rechteckige Plat ten mit praktisch ebenen Oberflächen ausgetragen.
Nach dem ersten Brand wird :die Platte ,in :einem besonderen Arbeitsgang auf ihrer Oberfläche ,glasiert und gelangt in einen zweiten Brennofen, in dem die Glasur bei .niedrigerer Temperatur als im ersten Ofen @aufgebrannt wird. Es erfolgen hierbei auch Abweichungen in der Farbe einer besonderen Glasur auf Grund der unterschiedlichen Temperaturen, bei welchen sie gebrannt werden.
Bei dieser Art ider Herstellung -der Platten erfolgt auch ein beträcht licher Bruch, da sie manuellen Transport und manu elle Handhabung oder teuere Maschinen zur auto- matischen Handhabung erfordert.
Nach dem Glasurbrand wird :die Platte auf einem langen Fliessband transportiert, das auf beiden Seit-en Sortierregale hat, und,diePlatten werden nach Grösse ,und Färbung sortiert, um in jeder Charge (die best mögliche Übereinstimmung zu .erzielen.
Da einige Platten in der Farbe nicht genau zusammenpassen oder iso verformt ;sind, dass sie nicht verwendet wer den können, tritt ein gewisser Verlust auf. Demzu folge ist die Herstellung von iglas;ierten Platten nach ider .herkömmlichen Arbeitsweise teuer, und das beste erzeugte Produkt ist immer noch ungleichmässig.
Zweck der Erfindung ist es, :obige Nachteile zu beseitigen und eiin Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestatten, unglasierte und glasierte Formkörper von gleichmässiger Grösse, insbesondere Platten aus vorwiegend vorgebrannten bzw. schamot- tierten keramischen Materialien, in einem einzigen Brande herzustellen. Demgemäss betrifft die Erfin- @dung:
1. ein Verfahren zur Herstellung von glasierten oder unglasierten Formkörpern, insbesondere ;Platten gleichmässiger Grösse, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Formkörper in einem einzigen Brenn- vorgang fertig gebrannt wenden und dass man ein praktisch trockenes Gemisch von innig ,
gemischtem Bindemittel und einem Mineral von der physika lischen Härte von gemahlener Schamotte und Tal- kummin:eralien mit einer durch Mahlen gewonnenen und für die Trockenpressung geeigneten Teilchen- grössenverteilung bis zu einer Teilchengrösse von 0,6 mm verwendet, dass man aus diesem Gemisch Formkörper der gewünschten Gestalt in einem Pness- formwerkzau:
e unter einem Druck von etwa 140 bis 350 kg/cm3 formt, die gepressten Formkörper vom Pressformwerkzeug zu einem Trockenofen in einer Einzelschicht führt,
die Einzelschicht (der .geformten und getrockneten Formkörper einer gleichmässigen Erhitzung bei einer Trockentemperatur von minde stens 200 C 3 bis 10 Minuten lang zur Erzielung von trockenen, festen Formkörpern unterwirft, wobei man sie flach unterstützt und gegebenenfalls mit einer Glasur überzieht, diese ,dann zu :
einer Brenuh Station führt und sie in horizontaler Lage als.lE:inzel- schicht erhitzt, wobDi im anfänglichen Teil der Brenn- Station die Formkörper 2 bis 3 Minuten laug auf ,de Vorheiziemperatur von 540 bis 760 C gebracht, .im zweiten Brennteil Brenntemperaturen von 870 bis l150 C unterworfen ,
und in (einem dritten Teil auf 315 bis 430 C abgekühlt und die fertigen Formkörper dann weiter an (der Atmosphäre auf eine zur Handhabung gewünschte Temperatur ab gekühlt werden, wobei die Trocknungs- und Brenn- stufen während .des kontinuierlichen Weitertranspor tes der Formkörper durchgeführt werden;
Il. einen Brennofen zur Durchführung (des Ver fahrens, der gekennzeichnet ist durch eine Umhül- lung .aus Ofensteinen mit einer zentralen horizon taldurchgehenden öffnung; mindestens ein hori zontal in der öffnung angeordnetes, die ganze Länge ,des Ofens :
bestreichendes Transportmittel, das mit veränderbarer, gleichförmiger Geschwindigkeit be wegbar ist; Mittel ,zum Antrieb der Transportmittel;
einen Vorheizteil mit Heizelementen über und unter den Transportmitteln; einem Brennteil mit Heiz elementen über und unter den; Transportmitteln und einem Kühlteil, wobei zwischen Brennteil .und Kühl- teil ein Wandteil zur Abschirmung ;des letzteren vor der Hitzedes Brennteiles vorgesehen eist.
Bei dem neuen Verfahren werden also vorge- branute Materialien fein gemahlen, .mit einem Binde- mittel versetzt, getrocknet, erforderlichenfalls gla siert und im Einbrand fertiggebrannt.
Damit lassen sich glasierte Platten von einheit- licher Beschaffenheit herstellen sowohl hmächtlich der Form als auch der .Dicke. Die Platten sind genau quadratisch oder rechteckig, je nach der be sonderen Form des bei .der vorhergehenden For mung .des .Pressrohlines verwendeten Formwerkzeuges,
und jedes Stück .mit einer besonderen Farbglasur kommt in derselben Farbe heraus, so @dass am Ende kein Sortieren bezüglich Farbe wie bei der her- kömmlich hergestellten Platte erforderlich ist. Auch .der Bruch wird :
erheblich verringert, .so @dass (dieser Verlust betdeutend kleiner wird. Weiterhin kann :das Verfahren von Beginn ;der .Formung d'es Materials zum Rohling meinem Formwerkzeug ,bis zum Gla sieren und Kühlen in 30 Minuten, oder weniger durchgeführt werden, im Vergleich zu mehreren Stunden bei einem herkömmlichen Verfahren.
Dies alles kann mit einer einfacheren und billigeren Ein richtung durchgeführt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens wird aus einem dreiteiligen Brennofen zum gesteuerten Vorheizen, Brennen :und Abkühlen oder Formkörper insbesondere der glasierten ,Platten gebildet, @in dem die Brennhilfsmittel oder die För- Üermittel zweckmässig immer .am gleichen Platz blei ben, so dass ,
sie sich immer bei :der Temperatur des Abschnittsbefinden, in welchem sieangeordnet sind und eine ebene Transportoberfläche für die Platte bilden, wobei sowohl die Unterseite als auch die Oberseite der Platte einer praktisch gleichförmigen Hitze ausgesetzt werden.
Nach dem neuen Verfahren lassen sich un:gP- @brannte, formgepresste Ziagel, Platten, Rohlinge oder :dergleichen mit einer Druckfestigkeit von bis zu :
etwa 1400 lcg/cm2 herstellen, die derart sind, (dass sie einer thermischen Schockbeanspruchung wider stehen, so- @dass die formgepressten Erzeugnisse rasches Erhitzen und Abkühlen aushalten.
Der un gebrannte formgepresste Plattenrohling oder der gleichen wird vorzugsweise aus :gebranntem Ton bzw. gemahlener Schamotte, vulkanischer Asche, Siliaium- karbid, Kyanit und einem oder mehreren Magne- sium- bzw. Alkaü@silikaten hergestellt, die gründlich :gemischt und :
auf eine gleichförmige Feinheit zer kleinert und dann einem Druck von etwa 140 kg/cm2 bis 350 kg/cm2 unterworfen werden.
Das erhaltene Produkt hat praktisch nur einen sehr geringen oder kleinen Schwindungskoeffizienten, wenn es mässiger Hitzeunterworfen wird, und es kann sofort ,aus :dem Formwerkzeug entnommen werden. Danach wird es einer Trocknung zweckmässig im Bereich von etwa 200 bis 215 C in einem :elektrischen Ofen für eine Zeitspanne, die je nach der Dicke :des Teils 7 Mi nuten dauern kann, unterworfen (z. B. 7 Minuten bei einer Dicke von 6;35 mm).
Es wurden schon schnell brennende Form massen und (schnell brennende Glasuren vorgeschla gen, wobei als wesentlicher Bestandteil der Form- ,masse, um sie für den Schnellbrand .geeignet zu machen, eine besondere Art von W.ollastonit und für die Glasuren die Zugabe verschiedener Fluoride und insbesondere die Verringerung (der verwendeten Mengen an A1203 und S02 vorgeschlagen wurde.
Zur Durchführung ödes .Schnellbrandes hielt man es jedoch für notwendig, einen besonderen Brenn ofen sowie ein besonderes Ofenzubehör zu ver wenden, um die :gebrannten glasierten Platten zur Durchführung des Glasurbrandes direkt in den Ofen ein- und aus dem Ofen auszubringen.
Die Erfindung sei nun anhand der Zeichnung näher erläutert, in ;der ein bevorzugtes Ausführungsbeispielderselben wiedergegeben ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine :schematische Längsansicht im teil weisen Schnitt einer zur Durchführung des erfin- idungsgemässen Verfahrens geeigneten Vorrichtung, Fig. 2 eine schematische Draufsicht der jin Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, Fig. 3 zeigt Einzelheiten eines Förderelementes ,der Vorrichtung.
Die Vorrichtung umfasst allgemein die .Station 10 zur Aufbereitung des Materials, aus dem der Rohlinig ein einem Formwerkzeug ödes gewünschten Umrisses und oder gewünschten Dicke gepresst wird. Die Formwerkzeuge ,sind .gewöhnlich Mehrfachmatri zen, üblicherweise wenigstens 3 in einer Querreihe, wie in Fig. 2 ersichtlich, für die fortschreitende Bewegung zur Putzstation 11.
Es ist zweckmässig, die Plattenkörper in üblicher Weise zu putzen, was auf einer üblichen Putzstation erfolgt, wo alle schar fen .oder unebenen Ecken beseitigt werden, so @dass einheitliche Plattenkörper mit glatten Kanten und abgerundeten Ecken vorbereitet werden können.
Nach dem Putzen wird die Reihe von Platten in den Trockenofen 12 überführt, es wird eine ein zige Schicht von geformten Platten zum und durch jden Trockenofen geführt und eine ausreichende Zeit bei einer gewünschten Temperatur getrocknet, um ein praktisch trockenes Produkt zu bilden. Wenn es zweckmässig erscheint, kann auch die Putzstation 11 am Austrittsende des Trockenofens. 12 angeord net werden.
Nach dem Trocknen wird die Platte in üblicher Weise idurch eine herkömmliche Glasurstation 13 geführt, wo -die gewünschte Einbrennglasur aufge bracht wird. Die Plattenkörper mit derdarauf befind lichen ungebrannten Glasur werden.d,ann als Einzel schicht zur Brennstation oder .zum Ofen 14 geführt.
Die Plattenkörper oder Tafeln werden in sehr kurzer Zeit auf Temperaturen gebracht und dann einem Brennvorgang unterworfen, der sich für die besondere Glasur eignet, bekanntlich bei praktisch etwa 870 bis 1150 C, dann in den Kühlteil der Brennstation gebracht, worin sie auf etwa 400 C gebracht wer den, und werden dann zur Verpackungsstation ge führt, wobei sie auf dem Wege abkühlen, bis sie sich zur Handhabung eignen.
Bei der Durchführung des Verfahrens an der Mischstation 10 wird ;ein :besonderes Gemisch her gestellt, Idas vorzugsweise aus einem .geeigneten Mengenanteil an gebranntem Ton: bzw. gemahlener Schamotte und Natrium,silikat bestehen kann, rund das noch näher erläutert wind. Alternativ kann ;
das ,den Plattenkörper bildende Material ein ,Sandoder vorzugsweise ein Talkummineral ,geeigneter Korn grösse, ein schamotteähnliches Glühprodukt von Tal kum oder einer Mischung von Talkum und Ton oder irgendeines einer grossen. Vielzahl von Minera lien Bein, die in geeigneter Form, Grösse und Härte gefunden oder hergestellt wenden können oder ein Gemisch der obigen mit Schamotte.
Vorzugsweise sollte das erhaltene Gemisch eine Porosität von: etwa 15 bis 40 VoU, insbesondere bei Einbeziehung von Sand eine Porosität von etwa 15 bis 25 Vo:l.% aufweisen, umgute Trocknungsei.genschaften und gute Beständigkeit gegen thermischen Schock sowie :gute Brennmerkmale zu ergeben.
Die ;grösste Korn grösse im vermahlenen Material kann zwischen etwa 0,5 mm und 0,15 mm, je nach den in der Tafel gewünschten Oberflächenmerkmalen, liegen. Gewöhn, lich sind die grössten Körner oder Teilchen etwa 0,15 mm bis 0,075 mm und haben eine Sbandard- grössenverteilun.g der Körner.
Bei der Herstellung ,des Materials .aus einem natürlichen Gestein, das ,etwas weiches Material enthält, wird vorzugsweise der Hauptteil des sehr feinen Materials, das flockig oder plättchenähnlichsein kann und schwierig zu befeuch ten ist, sich beim Mischen zusammenballt und schlecht gebundene Stellen, Risse und fehlerhafte Stellen in ,der Platte hervorruft,
ausgesondert. Es kann jedes harte Material verwendet werden, (das die Merkmale von gemahlenem Gestein hat und die spitzen Ecken und Kanten eines derartigen Materials ;ergeben die gewünschten Abstände für die Porosität sowie für gute Bindungseigenschaften mit Natrium silikat.
Da :das verwendete Mineral vorzugsweise in; gemahlener Form vorliegt, haben die Teilchen un regelmässige Gestalt mit verschiedenen ,Kontaktstel- len und Kontaktlinien @in :
den Rohplatten, und Idas Gemisch mit dem Natriumsilskat oder dem plasti- scher Tonbindemittel ist derart, @dass @es eine innere Kompression und eine Dehnung innerhalb ider ela- stischen Grenze @d@es Bindematerials zulässt, ohne Üass notwendigerweise,dtie gesamten Abmessungen,
der Platte oder ödes Plattenkörpers wesentlich .abnehmen müssen und ohne eine Rissbildung an der Ober fläche hervorgerufen wird. Die Porosität ist derart, dass<B>jedes</B> einzelne Teilchen beim Trocknungsprozess und :bei dem noch zu beschreibenden Brennprozess sich zusammenziehen und ausdehnen kann, ohne @dass,die benachbarten Teilchen in unzulässiger Weise gestört werden.
Sowohl bei der Trocknungs- als auch bei ider Brennstufe, die durch gleichzeitiges Erhitzen von beiden entgegengesetzten Hauptober flächen der Platten oder des Plattenkörpers erfolgen, gestattet das relative Schlüpfen oder Verschieben zwischen den.
Teilchen eine Expansion :der einzel nen Teilchen während :des Erhitzers ohne, w2sent- liche Ausdehnung der Platten oder ödes Platten körpers als ganzem, und die Erhitzungszeiten sind derart, dass der Fortschritt des Erhitzers in einer Ebene von jeder .Saite gegen die Mittelebene der ;Platte ein praktisch gleichförmiges Erhitzen solcher Körper ergibt.
Sowohl beim Trocknen als auch beim Brennen gleicht das gleichzeitige Erhitzen sowohl von oben als auch von unten bei :der Platte jede Tenh denz zum Verziehen oder zur Rissbildung in wirk samer Weise aus.
Jedes der obigen Materialien, das auf @diese Weise zubereitet wurde, um einen .im wesentlichen :nichtplastischen Charakter zu ergeben, liefert eine zufrie;denstellende Masse .für die Platten körper, doch passen zu einigen idavon Glasuren leichter als zu ,anderen.
Bei allen obigen Materialien liegt der Mengen anteil des verwendeten Minerals: und des Natrium- @silikats im Verhältnis von etwa<B>10</B> :1, vorzugsweise etwa 7: 1, und die Wasserglaslösung hat eine Kon zentration von vorzugsweise 40 Baume. Das Ver- hältnis von Kieselsäure zu Soda beträgt etwa 3,25: 1.
Vorzugsweise beträgt idie Ausdehnung des ,zu ver wendenden Materials etwa 6 bis 15 X 10-s cm/ cm' C, so dass @es zur Ausdehnung der Glasur p:
asst, die gewöhnlich verwendet wird und ist vorzugsweise @etwas grösser als bei diesen Glasuren, so dass es bei ider Kontraktion nach der Ausdehnung die Glasur unter schwache Kompression. bringt.
Jede ,der obigen Mischungen wird in einem Mi scher bei der Station 10 eingebracht, wo eine ,innige Mischung hergestellt wird, so (dass jedes Teilchen vorzugsweise einen Überzug oder einen teilweisen Überzug von Natriumsilikat hat. Das Gemisch be findet sich in praktisch trockenem Zustand.
Das Material wird dann in. einen Schüttel trog 2,1 übergeführt, der sich über einem Satz von Formwerkzeugen oder Matrizen mit beweglichem Boden 22 und Seitenwandlungen 23 von gewünschtem Umriss bewegt.
Das Material wird aus dem Schüttel trog ientleert, um idiese Matrizen ,auf die :gewünschte Höhe zu füllen, die danach !einem Druck von etwa 140 kg/cm\z bis etwa 350 kg/cm@ unterworfen werden,
um sie @durch einen Stempel 221 zu komprimieren. Der bewegliche Boden 22 wird :
dann angehoben und der Schütteltrog wirkt, während er zum Wiederauf- füllen der Matrize nach vorn kommt, ,als Stossvor richtung, um die ,geformten rechteckigen Platten Ider Matrize in die Putzstation 11 zu stossen, die in üblicher Weise arbeitet,
um idie Plattenkörper zu glätten.
Es empfiehlt sich sowohl bei Verwendung ider, wie vorstehend beschrieben, aufbereiteten Massen .und insbesondere bei Verwendung konventionell her gestellter Massen, die in ,dem vorerwähnten Mischer mit Natriumsilikat vermischt worden ,sind,
vor der Aufgabe .auf die Pressen eine Nachtrocknung bis zu eirein solchen Feuchtigkeitsgrad vorzunehmen, idass eine Verarbeitung des Materials auf vollautomati- schen JPressen ermöglicht wird.
Danach werden idie Platten als Einzelschicht zum Trocknungsofen 12 geführt, wo sie einer Trock- nungstemperatur ausgesetzt werden, die edier Platte überall :
etwa .eine Temperatur von .etwa 200 C oder darüber mit Hedzgeräten 15 ,ertedien, idie sowohl ober halb als ,auch unterhalb oder gleichzeitig oberhalb und unterhalb der Förderelemente 14 :
angeordnet sind, welche ihrerseits idie Form von querkegenden, sich dauernd drehenden Rollen haben, ,die letztlich eine flache Oberfläche zur Unterstützung der Platten liefern. Ein solches Förderelement .ist im einzelnen in Fig. 3 gezeigt. Die
Förderelemente oder Rollen werden dauernd an ,der Stelle gedreht und sind in einem solchen Abstand bezüglich der Abmessung ,der Barübergehenden Platte angeordnet, @dass zumin- dest zwei und manchmal idrei Rollen die Platten unterstützen.
Anstelle ,der Rollen können auch Stahl transportbänder oder Kettenförderer vorgesehen wer den. Es ist wichtig, !die Heizelemente vom Typ der elektrischen Widerstandsheizung oder der Strahlungs- heizung im Trocknungsofen zu proportionieren, und ,die Decken- und Bodenheizungsvorriehtungen ige- :
trennt zu steuern, so idass Wärme gleichmässig auf ,sowohl die Oberseite als .auch die Unterrehe oder Platte angewandt wird, um Verformungen zu ver meiden. Es ist ersichtlich, ,dass die Rollen 14, wenn ,sie einmal auf Temperatur gebracht sind, immer bei dieser Temperaturbleiben.
Nach Eintritt in den Trocknungsofen haben die urgetrockneten rechteckigen Stücke !einte .gewisse Eigenfestigkeit, welche die Handhabung beim Trans port vom Formwerkzeug zum Trocknungsförderer gestattet, und beim Trocknen im Trocknungsofen ;gewimven sie weiter an Festigkeit. Die ;
Platten können in etwa 7 Minuten @durch den Trocknungsofen ,ge führt werden, wo die gewünschte Trocknung bewirkt wird. Die getrockneten Platten haben ausgezeichnete Beständigkeit gegen thermischen Schock.
Die Tem peratursteig erung wird erfahrungsgemäss geregelt ent sprechend den vorliegenden Mengenanteilen Ader Mischung, ,der Korngrössenabstufung und der Dicke oder Platten.
Wenn eine Platte, die 2n an sich .gutem Zustand aus der Presse :gekommen ist, sich .beim Trocknen in Schichten auflöst oder Risse bildet, so ist dies die Folge von zu langsamem oder zu schnel lem Trocknen.
Bei der Vervollkommnung des Trock- nungsprozesses wurde festgestellt, dass eine Schicht von Natriumsilikat, die auf ein Stück Glas oder Metallblech iaufgcstr:ichen wurde, zum Trocknen und dann zur Wiederverflüssigung aufgeschäumt werden konnte, indem die Erhitzungsgeschwindigkeit variiert wurde.
Diese Erscheinung ist unzweifelhaft .auf die Frei- setzung der Kristallisationsflüssigkeit zurückzuführen, .die ebenfalls entfernt werden muss.
Es wurde die optimale Trocknung einer Platte von Durchschnitts- grösse bestimmt und dabei gefunden, @dass die Zeit für eine besondere Platte von .3 bis 10 Minuten; und ,die Endtemperatur eines Stückes von 200 bis 370 C ohne Versagen beim Verfahren variieren können.
Dann ,gelangen die Plattentafeln auf einer För- idervorrichtung ,durch eine übliche Glas ierstation 13 und sind :dann fertig zur Überführung ,in ,die Brenn station .oder den Ofen 16.
Dieser Ofen umfasst drei Abschnitte und ist mit einer Fördervorrichtung für eine Einzelschicht von Platten ausgestattet, die so gebaut ,ist, @dass bei einer ,Brennhitze von etwa 870 Abis 1150 C die Oberseite, idie Unterseite :oder .beide zusammen .beaufschlagt werden. Die Heizung erfolgt beispielsweise :
durch elektrische Heizungsvorrichtungen 25 oder Gashren ner, so, :dass die oberen und die unteren Heiz- vorrichtungen unabhängig gesteuert werden, um -eine gleichmässige Erhitzung der Platten ohne Werfen der Platte zu bewirken. Einte geeignete Fördervorrichtung ,ist .ein:
kleiner Rollenförderer mit Kraftantrieb, wobei ider Mittelabstand der sich dauernd drehenden .kera mischen Rollen 14 ;die Hälfte oder weniger ider Ge samtabmessung der in Längsrichtung über die För- Adervorrichtung zu transportierenden Platte beträgt. Die Fördervorrichtung 14 @in der Trockner- und in ,der Brennstation sind ähnlich.
Der anfängliche Teil 16a der Station 14 dient für das Weisstrocknen und Vorerhitzen, was 2 bis 3 Minuten erfordert. Der Mittelteil 16b der Brennstation bewirkt das Brennen ,der Glasur und der Platte bei etwa 870 :bis 1150 C in etwa 6 bis 12 Minuten, und der dritte Teil 16c der Station dient zum Abkühlen auf 400 C für etwa 5 Minuten. .Der Teil 16a kann teilweise vom Teil 16b durch vertikale Unterteilungen 28 abge schirmt werden.
Im Teil 16c konvergieren (die obere Wand und die Bodenwand des Ofens, was eine Ver- engUng im Teil 16c ergibt und sowohl die Platte als auch die Rollen von der Heizvorrichtung im Brenn- teil 16b abschirmt. Die Rollen 14 sind in den vertikalen Schamottewänden 29, 29' so :gelagert"dass (sie jederzeit frei rotieren können und nicht ver klemmen :oder durch die Ausdehnung des Mauer werkes behindert werden.
Sie werden vorteilhaft aus einem hochfeuerfesten keramischen Material anige- fertigt und laufen in Lagern 30, 30' um, die :
aus einem elastischen fibrösen Isoliermaterial, wie beii- spielsweise keramischen Fasern, hergestellt sind. Auf einer Seite stehen idie Rollen über die Aussenwand soweit über, dass auf ihnen Kettenräder 31 aufge bracht werden können.
Dieselben :sind untereinander mit einer motorbetriebenen, mit Spannvorrichtung versehenen Kette 32 verbunden, von,der :sie in Um lauf versetzt werden können. Der Motorantrieb ist stufenlos regelbar, damit die Durchlaufgeschwindig- keit beliebig eingestellt werden kann.
Nach dem Verlassen des: Brennofens werden die fertigen Platten in (einer offenen Fördervorrichtung vor .dem Verpacken abgekühlt. Die erhaltenen gla sierten Platten sind bei jeder verwendeten Glasur von gleichförmiger Farbe und haben praktisch den glei chen Umriss und die gleichen Abmessungen, id. h. praktisch keine Schwindung, wie anfangs nach der Formung im Formwerkzeug.
Eine ganz besonders bevorzugte Formmasse zur Herstellung von Formkörpern wird, wie schon er wähnt, aus gebranntem Ton bzw. gemahlener Scha motte, vulkanischer Asche, Siliziumkarbid, Kyanit und einem oder mehreren Magnesium- bzw. Alkali silikaten hergestellt.
Die Verarbeitung dieser Masse zu Formkörpern erfolgt durch gründliches Mischen und Zerkleine rung auf gleichmässig feine Konsistenz und :anschhe- ssendes Pressen mit etwa 140 bis 350 kg/cm2.
Der Ausdruck Gebrannter Ton bzw. gemahlene Schamotte , der hier verwendet wird, ist auf Seite 389 Hackhs Chemical Dictionary, 3. Aufl. als Zie gelsplitt oder als für feuerfestes Material verwendeter gebrannter gemahlener Feuerton definiert, und diese Definition wird hier verwendet. Diese Schamotte kann. aus Ziegelsplitt oder gebranntem, gemahlenem Feuer ton bestehen oder kann @einGemisch von beiden sein.
Das Material wird auf :eine Feinheit von 0,6 bis 0,075 mm oder feiner gemahlen. Es ist wichtig, d ass diese verschiedenen Korngrössen der Schamotte so proportioniert werden"dass die Zwischenräume der grösseren Teilchen zumindest teilweise idurch einige der kleineren Teilchen gefüllt werden.
Die Gewichts anteile ider unterschiedlichen Grössen für ein .grobes Gemisch .sind beispielsweise 40 % von der Korn grösse etwa 0,42 mm und 60 % mit einer Korn grösse von 0,15 mm und feiner (was bedeutet, d ass alles durch ein Sieb der angegebenen Maschengrösse geht, einschliesslich aller kleineren Teilchen). Für ein feineres Gemisch sind idie Gewichtsanteile wie folgt: 15 % mit 0,15 bis 0,1 mm, 10 % von 0,1 bis 0,075 .mm und 75 % von kleinerer Korngrösse als 0,075 mm.
Das Material wird :mit einer Alkali- silikatlösunggemischt, die ein spezifisches Gewicht von etwa 41 Baume hat, so @dass :das Alkali silikatetwa 9 bis 11 % des Gesamtgemisches,be zogen auf das Gewicht, bildet. Das Alkalisilikat kann aus Natriumsilikat bestehen, doch kann (diesies igewünschtenfa@lls mit etwas anderen Alkalisilikaten, wie Kal:iums.ilikat, ,gemischt sein.
Das trockene Material und das Alkalisilikat wer den in einem Mischer :gemischt, Ader eine Quetsch- wirkung erzeugt, @so dass das :Gesamtgemisch gründ- iieh gemischt wird :und gewährleistet ist, dass jedes Teilchen des trockenen Materials mit (dem Alkali- s:ilikat überzogen ist.
Das Mischen, das .sich im Mischer mit Quetschwirkung ergibt, .liefert einige kör nige oder kugelförmige Aggregate und um Idas Ge misch zu einer feinen, :gleichförmigen Substanz z u zerkleinern, wird es in eine Mühle oder in eine ähn liche Maschine eingeführt, welche die körnigen Aggregate zerkleinert. Der gleichmässige Austrag der Mühle wird dann in das Formwerkzeug eingeführt, wo -er einem Druck von etwa 140 bis 350 kg/cm2 unterworfen wird.
Das Formwerkzeug formt (das Ma terial unter dem erwähnten Druck zu kleinen Platten, Presskörpern oder Ziegeln, und :das komprimierte Material wird dann in den Trockenofen eingebracht, wo es :bei einer Temperatur von etwa 200 bis 215 C für eine Zeitdauer von( wenigstens 7 Minuten für eine .Dicke von 6,35 .mm @getrocknet wird.
Die erhaltenen komprimierten Erzeugnisse haben praktisch nur einen sehr geringen oder gar keinen Schwindungskoeffizientenbeim Erhitzen. Das gebil dete getrocknete ungebrannte Erzeugnis hat eine Druckfestigkeit von :bis 1400 kg/cm2. Es hat auch eine grosse Beständigkeit gegen thermischen Schock und ist wertvoll als feuerfestes Material, das schnel les Erhitzen und Abkühlen aushalten muss.
Method and furnace for producing unglazed and glazed moldings The invention relates to a method for producing unglazed and glazed moldings, in particular plates of uniform size, and to a furnace for carrying out the method.
The conventional way of making glazed panels shows various serious shortcomings or problems with the size, shape and color of the panels produced, the time required to manufacture them, the manufacturing equipment required, and the amount of breakage and defective panels in production with this manufacturing facility.
Furthermore, there are costs for the frequent renewal of empty furnace accessories on which the plates are transported in the furnace, as well as the fuel costs to heat the accessories with each plate batch.
In the usual production of glazed plates, the pressed body or plate is first manufactured, usually clay: being used as a binding agent and compacting agent. The compact must be dried for about 12 hours and then fired to give a satisfactory panel.
The firing process is carried out by placing the panel in the furnace on shelves, sliding panels or trolleys. Here, the various panels are exposed to uneven heat and are often discharged in a deformed or warped state instead of as precisely square or rectangular panels with practically flat surfaces.
After the first firing: the plate is glazed in a special process on its surface and is placed in a second kiln, in which the glaze is fired at a lower temperature than in the first kiln. There are also deviations in the color of a special glaze due to the different temperatures at which they are fired.
In this type of production of the panels, there is also a considerable breakage, since it requires manual transport and manual handling or expensive machines for automatic handling.
After the glaze firing: the plate is transported on a long conveyor belt with sorting racks on both sides, and the plates are sorted according to size and color in order to achieve the best possible match in each batch.
Since some panels do not match exactly in color or are iso deformed in that they cannot be used, some loss occurs. As a result, the conventional way of making iglazed panels is expensive, and the best product made is still uneven.
The purpose of the invention is to: eliminate the above disadvantages and to create a method and a device that allow unglazed and glazed molded bodies of uniform size, in particular panels made of predominantly pre-fired or fired ceramic materials, to be produced in a single fire . Accordingly, the invention relates to:
1. A process for the production of glazed or unglazed moldings, in particular; panels of uniform size, which is characterized in that the moldings are completely fired in a single firing process and that a practically dry mixture of intimate,
mixed binder and a mineral with the physical hardness of ground chamotte and talcum: eralia with a particle size distribution obtained by grinding and suitable for dry pressing up to a particle size of 0.6 mm that can be used to produce moldings from this mixture desired shape in a pness form tool:
e forms under a pressure of about 140 to 350 kg / cm3, the pressed moldings from the compression molding tool to a drying oven in a single layer,
The individual layer (the .formed and dried moldings are subjected to uniform heating at a drying temperature of at least 200 C for 3 to 10 minutes to achieve dry, solid moldings, supported flat and, if necessary, covered with a glaze, then closed :
a Brenuh station and heated them in a horizontal position as.lE: single layer, whereby in the initial part of the firing station, the moldings were 2 to 3 minutes, the preheating temperature brought from 540 to 760 C, Subjected to 870 to l150 C,
and in (a third part cooled to 315 to 430 C and the finished moldings are then further cooled down in the atmosphere to a temperature desired for handling, the drying and firing stages being carried out during the continuous further transport of the moldings ;
Il. a kiln for carrying out (the process, which is characterized by an envelope made of kiln bricks with a central, horizontally continuous opening; at least one horizontally arranged in the opening, the entire length, of the kiln:
coating means of transport that can be moved at a variable, uniform speed; Means for driving the means of transport;
a preheating part with heating elements above and below the transport means; a burning part with heating elements above and below the; Transport means and a cooling part, with a wall part between the burning part and the cooling part for shielding the latter from the heat of the burning part being provided.
In the new process, pre-baked materials are finely ground, mixed with a binding agent, dried, glazed if necessary and fired in the final firing.
In this way, glazed panels of uniform consistency can be produced, both in terms of shape and thickness. The plates are exactly square or rectangular, depending on the particular shape of the molding tool used in the previous molding of the press blank,
and every piece with a special colored glaze comes out in the same color, so that in the end no sorting in terms of color is necessary as with the conventionally produced plate. The fraction will also:
significantly reduced, so @that (this loss is significantly smaller. Furthermore: the process from the beginning; the .forming of the material to the blank my mold, up to glazing and cooling in 30 minutes, or less can be carried out in the Compared to several hours with a conventional method.
All of this can be done with simpler and cheaper equipment.
The device for carrying out the new method is made up of a three-part furnace for controlled preheating, firing and cooling or moldings, in particular the glazed plates, in which the kiln furniture or the conveying means always remain in the same place, so that ,
they are always at: the temperature of the section in which they are arranged and form a flat transport surface for the plate, with both the underside and the top of the plate being subjected to practically uniform heat.
According to the new process, un: gP- @baked, compression-molded bricks, plates, blanks or: the like with a compressive strength of up to:
Produce about 1400 lcg / cm2, which are such, that they withstand a thermal shock load, so that the molded products withstand rapid heating and cooling.
The unfired, compression-molded plate blank or the like is preferably made from: burnt clay or ground chamotte, volcanic ash, silicon carbide, kyanite and one or more magnesium or alkali silicates, which are thoroughly: mixed and:
crushed to a uniform fineness and then subjected to a pressure of about 140 kg / cm2 to 350 kg / cm2.
The product obtained has practically only a very small or small coefficient of shrinkage when it is subjected to moderate heat and it can be removed immediately from the mold. It is then suitably dried in the range of about 200 to 215 C in an: electric oven for a period of time which, depending on the thickness of the part, can last 7 minutes (e.g. 7 minutes for a thickness of 6 ; 35 mm).
Fast-burning molds and (fast-burning glazes have already been proposed, with a special type of Oollastonite as an essential component of the mold, in order to make them suitable for fast-firing, and the addition of various fluorides to the glazes and in particular the reduction (in the amounts of A1203 and SO2 used) has been proposed.
In order to carry out drought .Schnellbrandes, however, it was considered necessary to use a special kiln and special oven accessories to bring the glazed plates directly into and out of the oven to carry out the glaze firing.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which a preferred embodiment of the same is shown. Show it:
1 shows a schematic longitudinal view in partial section of a device suitable for carrying out the method according to the invention, FIG. 2 shows a schematic top view of the device shown in FIG. 1, FIG. 3 shows details of a conveying element, the device.
The device generally comprises the station 10 for the preparation of the material from which the blank is pressed into a molding tool of the desired outline and / or desired thickness. The molding tools are usually multiple matrices, usually at least 3 in a transverse row, as can be seen in FIG. 2, for the progressive movement to the cleaning station 11.
It is advisable to clean the panels in the usual way, which is done on a conventional cleaning station, where all sharp or uneven corners are removed so that uniform panels with smooth edges and rounded corners can be prepared.
After cleaning, the series of panels are transferred to drying oven 12, a single layer of shaped panels is fed to and through each drying oven, and dried at a desired temperature for a sufficient time to form a substantially dry product. If it appears expedient, the cleaning station 11 at the outlet end of the drying oven can also be used. 12 can be arranged.
After drying, the plate is passed in the usual way through a conventional glaze station 13, where the desired stoving glaze is applied. The plate bodies with the unfired glaze on them are then fed as a single layer to the firing station or to the furnace 14.
The plate bodies or panels are brought to temperatures in a very short time and then subjected to a firing process that is suitable for the particular glaze, known to be practically about 870 to 1150 C, then brought into the cooling part of the firing station, where they are brought to about 400 C. who the, and are then ge to the packaging station, where they cool on the way until they are suitable for handling.
When the method is carried out at the mixing station 10, a special mixture is produced, which can preferably consist of a suitable proportion of fired clay: or ground chamotte and sodium silicate, which will be explained in more detail below. Alternatively can;
the material forming the plate body is a, sand or preferably a talc mineral, suitable grain size, a fireclay-like glow product of talc or a mixture of talc and clay or any one of a large size. A large number of minerals can be found or manufactured in a suitable shape, size and hardness, or a mixture of the above with chamotte.
The mixture obtained should preferably have a porosity of: about 15 to 40 VoU, in particular when including sand, a porosity of about 15 to 25 Vol: 1%, in order to give good drying properties and good resistance to thermal shock as well as good burning characteristics .
The largest grain size in the ground material can be between about 0.5 mm and 0.15 mm, depending on the surface features desired in the table. Usually the largest grains or particles are about 0.15 mm to 0.075 mm and have a standard size distribution of the grains.
In making the material from a natural rock containing some soft material, it is preferred that most of the very fine material, which may be flaky or platelet-like and difficult to moisten, agglomerate when mixed and poorly bonded spots become cracks and defects in the plate
singled out. Any hard material can be used (which has the characteristics of ground rock and the sharp corners and edges of such a material; gives the desired spacing for porosity as well as good bonding properties with sodium silicate.
Since: the mineral used preferably in; ground form, the particles have an irregular shape with different contact points and contact lines @in:
the raw slabs, and the mixture with the sodium silicate or the plastic clay binder is such that it allows internal compression and elongation within the elastic limit of the binding material, without the need for the overall dimensions
of the plate or the dull body of the plate, and without cracking on the surface. The porosity is such that <B> each </B> individual particle during the drying process and: during the firing process to be described below can contract and expand without the neighboring particles being disturbed in an inadmissible manner.
Both in the drying as well as in the firing stage, which are carried out by simultaneously heating two opposite main upper surfaces of the plates or the plate body, allows the relative slipping or shifting between the.
Particles an expansion: of the individual particles during: the heater without any substantial expansion of the plates or the dull plate body as a whole, and the heating times are such that the progress of the heater in a plane of each string against the median plane of the; Plate gives practically uniform heating of such bodies.
Both during drying and firing, the simultaneous heating from above and below effectively compensates for any tendency for the plate to warp or crack.
Any of the above materials, prepared in this way to give an essentially non-plastic character, provide a satisfactory composition for the slab body, but some of these glazes go more easily than others.
In all of the above materials, the proportion of the mineral used and of the sodium @silicate is in the ratio of about 10: 1, preferably about 7: 1, and the water glass solution has a concentration of preferably 40 trees . The ratio of silica to soda is about 3.25: 1.
The expansion of the material to be used is preferably about 6 to 15 X 10-s cm / cm 'C, so that the expansion of the glaze p:
asst, which is commonly used and is preferably slightly larger than that of these glazes, so that when it contracts after expansion, the glaze is slightly compressed. brings.
Each of the above blends is placed in a mixer at station 10 where an intimate blend is made such (that each particle is preferably coated or partially coated with sodium silicate. The blend is in a substantially dry state.
The material is then transferred to a shaking trough 2,1 which moves over a set of molds or dies with movable bottom 22 and side walls 23 of the desired shape.
The material is emptied from the shaker trough in order to fill these matrices to the desired height, which are then subjected to a pressure of about 140 kg / cm \ z to about 350 kg / cm @,
to compress them @ by a stamp 221. The movable floor 22 will:
then lifted and the shaking trough acts, while it comes to the front to refill the die, as a pushing device to push the shaped rectangular plates of the die into the cleaning station 11, which works in the usual way,
to smooth the plate bodies.
It is recommended both when using the masses prepared as described above and especially when using conventionally produced masses that have been mixed with sodium silicate in the above-mentioned mixer,
before being fed onto the presses, post-drying is carried out to such a degree of moisture that the material can be processed on fully automatic presses.
Then the plates are fed as a single layer to the drying oven 12, where they are exposed to a drying temperature, the edier plate everywhere:
about .a temperature of .about 200 C or above with Hedz devices 15, ertedien, idie both above and below or simultaneously above and below the conveyor elements 14:
which in turn are in the form of transversely rotating continuously rotating rollers which ultimately provide a flat surface to support the plates. Such a conveying element is shown in detail in FIG. The
Conveyor elements or rollers are constantly rotated in place and are arranged at such a distance with respect to the dimension of the transitional plate that at least two and sometimes three rollers support the plates.
Instead of the rollers, steel conveyor belts or chain conveyors can also be provided. It is important to! Proportion the heating elements of the type of electric resistance heating or radiant heating in the drying oven, and to have the ceiling and floor heating devices:
separates so that heat is evenly applied to both the top and the bottom row or plate to avoid deformation. It can be seen that the rollers 14, once brought to temperature, always remain at that temperature.
After entering the drying oven, the pre-dried rectangular pieces have a certain inherent strength, which allows them to be handled during transport from the mold to the drying conveyor, and when drying in the drying oven; they continue to grow in strength. The ;
Panels can be passed through the drying oven in about 7 minutes, where the desired drying is effected. The dried panels have excellent resistance to thermal shock.
Experience has shown that the increase in temperature is regulated according to the proportions of the mixture, the grain size gradation and the thickness or plates.
If a board that has come out of the press in good condition, dissolves in layers while drying or cracks, this is the result of drying too slowly or too quickly.
As the drying process was perfected, it was found that a layer of sodium silicate painted on a piece of glass or sheet metal could be foamed to dry and then reliquefied by varying the heating rate.
This phenomenon is undoubtedly due to the release of the crystallization liquid, which must also be removed.
The optimal drying of a plate of average size was determined and it was found that the time for a particular plate of .3 to 10 minutes; and, the final temperature of a piece can vary from 200 to 370 C without failure in the process.
Then, the plate panels arrive on a conveyor device, through a conventional glazing station 13 and are: then ready for transfer into the firing station .or the furnace 16.
This furnace comprises three sections and is equipped with a conveyor device for a single layer of plates, which is built so that at a burning heat of about 870 to 1150 C the top, the bottom: or both together. The heating takes place, for example:
by electrical heating devices 25 or gas horns, so that: the upper and lower heating devices are controlled independently in order to bring about an even heating of the plates without throwing the plate. Another suitable conveyor is a:
small roller conveyor with power drive, the center distance of the constantly rotating .kera mix rollers 14; half or less of the overall dimension of the plate to be transported in the longitudinal direction via the conveyor device. The conveyor 14 @ in the dryer and in the burning station are similar.
The initial part 16a of the station 14 is used for white drying and preheating, which takes 2 to 3 minutes. The central part 16b of the firing station fires the glaze and the plate at about 870: to 1150 C in about 6 to 12 minutes, and the third part 16c of the station is used to cool to 400 C for about 5 minutes. The part 16a can be partially screened from part 16b by vertical partitions 28.
In part 16c (the top wall and the bottom wall of the furnace converge, which results in a constriction in part 16c and shields both the plate and the rollers from the heating device in the combustion part 16b. The rollers 14 are in the vertical fireclay walls 29) , 29 'so: stored "that (they can rotate freely at any time and do not jam: or are hindered by the expansion of the masonry.
They are advantageously made of a highly refractory ceramic material and run in bearings 30, 30 'that:
are made of an elastic fibrous insulating material such as ceramic fibers. On one side, the rollers project beyond the outer wall to such an extent that chain wheels 31 can be placed on them.
The same: are interconnected by a motorized chain 32 provided with a tensioning device, from which: they can be set in circulation. The motor drive is infinitely variable so that the throughput speed can be set as required.
After leaving the kiln, the finished panels are cooled in an open conveyor prior to packaging. The glazed panels obtained are of uniform color for every glaze used and have practically the same outline and dimensions, i.e. practically no shrinkage, as initially after forming in the mold.
A particularly preferred molding compound for the production of moldings is, as already mentioned, made from baked clay or ground scabbard, volcanic ash, silicon carbide, kyanite and one or more magnesium or alkali silicates.
The processing of this mass into moldings is carried out by thorough mixing and grinding to an evenly fine consistency and: subsequent pressing with about 140 to 350 kg / cm2.
As used herein, the term fired clay or ground fireclay is defined on page 389 of Hackhs Chemical Dictionary, 3rd Edition as brick chippings or as fired, ground fired clay used for refractory material, and that definition is used herein. This chamotte can. consist of brick chippings or burnt, ground fireclay or can be a mixture of both.
The material is ground to: a fineness of 0.6 to 0.075 mm or finer. It is important that these different grain sizes of the chamotte be proportioned so that the spaces between the larger particles are at least partially filled by some of the smaller particles.
The weight proportions of the different sizes for a coarse mixture are, for example, 40% of the grain size about 0.42 mm and 60% with a grain size of 0.15 mm and finer (which means that everything through a sieve of the specified mesh size, including all smaller particles). For a finer mixture, the weight proportions are as follows: 15% with 0.15 to 0.1 mm, 10% from 0.1 to 0.075 mm and 75% with a grain size smaller than 0.075 mm.
The material is: mixed with an alkali silicate solution, which has a specific gravity of about 41 trees, so that: the alkali silicate forms about 9 to 11% of the total mixture, based on weight. The alkali silicate can consist of sodium silicate, but can be mixed with other alkali silicates, such as potassium silicate, if desired.
The dry material and the alkali silicate are: mixed in a mixer, the vein creates a squeezing effect, @ so that the: total mixture is thoroughly mixed: and it is ensured that every particle of the dry material with (the alkali: ilikat is coated.
The mixing that results in the squeezing mixer produces some granular or spherical aggregates and to break up Ida's mixture into a fine, uniform substance, it is fed into a mill or similar machine which makes the granular aggregates crushed. The even output from the mill is then introduced into the mold, where it is subjected to a pressure of around 140 to 350 kg / cm2.
The mold forms (the material under the mentioned pressure into small plates, compacts or bricks, and: the compressed material is then introduced into the drying oven, where it: at a temperature of about 200 to 215 C for a period of (at least 7 Minutes for a .thickness of 6.35 .mm @ drying.
The compressed products obtained have practically very little or no coefficient of shrinkage when heated. The formed, dried unfired product has a compressive strength of: up to 1400 kg / cm2. It also has great resistance to thermal shock and is valuable as a refractory material that must withstand rapid heating and cooling.