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Keramische Fliese sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
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Keramische Fliesen sind klein- und großflächige, ebene, flache Körper,
die aus einer keramischen Masse durch Brennen hergestellt werden. Sie werden glasiert
und unglasiert zur Verkleidung von Innen- und Außenwänden und Böden, insbesondere
in Naßräumen von Bauwerken, wie z. B. in Bädern und Küchen, verwendet.
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Fliesen sollen in der Regel einen relativ dicht gebrannten Scherben
aufweisen. Die auf die Sichtfläche aufgetragene Glasur sorgt für eine nahezu feuchtigkeitsdichte
Oberfläche, die auch Schmutz abweist bzw. sich leicht reinigen läßt, während der
Fliesenscherben feinstkapillar und feinstporös ist und Feuchtigkeit aufnehmen, speichern
und wieder abgeben kann.
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Der dichte Scherben bedingt ein relativ hohes Gewicht, das von der
Mörtelschicht getragen werden muß, mit der die Fliese auf das Mauerwerk geheftet
ist. Insofern müssen spezielle Haftmörtel verwendet werden, die hohe Bindungskräfte
gewährleisten müssen. Der dichte Scherben
bedingt ferner mengenmäßig
den Einsatz von viel keramischer Masse, wobei die keramische Fliesenmasse im Vergleich
z. B. mit einer Ziegelsteinmasse oder dergleichen hochwertig und damit teuer ist.
Die Masse muß so eingestellt sein, daß die Fliese nach dem Brennen ebenflächig ist
und die vorbestimmten Abmessungen aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist, unter Verwendung üblicher keramischer Fliesenmassen
Fliesen herzustellen, die bei gleichen Abmessungen leichter sind, weniger keramische
Masse zu ihrer Herstellung erfordern und eine bessere Haftung mit üblichen Mörteln
gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fliesenscherben
sandwichartig geschichtet ausgebildet ist und aus mindestens einer Scherbenschicht,
die eine für den Scherben übliche Festkörperstruktur aufweist, sowie mindestens
einer mit Makroporen durchsetztenScherbenschicht besteht, wobei die Scherbenschichten
aufgrund des keramischen Brandes miteinander versintert und/oder verschmolzen sind.
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Die neue Fliese weist eine Sichtoberfläche auf, die der einer üblichen
Fliese entspricht; denn die Schicht aus dem Scherben mit der üblichen Struktur bildet
die Sichtfläche. Gleichwohl gewährleistet die mit Makroporen durchsetzte Schicht
eine erhebliche Reduzierung des Gewichts und erfordert im Zusammenhang damit eine
wesentlich geringere Menge an keramischer Masse. Der geringere Masseeinsatz bedingt
wiederum geringere Wärmeenergiemengen zum Brennen, so daß durch die Erfindung die
Herstellung von Fliesen insoweit sehr verbilligt wird.
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Die Makroporen erscheinen auch auf der Rückseite der Fliese, wobei
in der rückseitigen Fläche die Makroporen bruchteilhaft auftreten. Dadurch erhalten
die Fliesen eine gute Griffigkeit bei der Handhabung und bieten für die Haftung
mit dem Verlegemörtel eine günstigere Oberfläche, weil der Mörtel in die offenen
Makroporen eindringen und sich dort verankern kann.
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Die Makroporen verleihen der Fliese zudem eine bessere Wärmedämmfähigkeit,
so daß das Baumaterial auch insoweit verbessert wird.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fliese werden zur Erzeugung
der Makroporen übliche sogenannte Ausbrennstoffe verwendet, die der keramischen
Masse zugesetzt werden. Bevorzugt werden geschlossenzellige Schaumstoffkügelchen,
insbesondere aus Polystyrol, in Form von porösen Kügelchen (geschäumtes Styropor).
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Zweckmäßig ist, handelsübliche Polystyrolkörnungen mit einer Körnung
zu verwenden, die in Abhängigkeit von der Fliesenstärke zwischen 1 und 6 mm Durchmesser
liegt, wobei sich die Verwendung der Korngröße 1 bis 3 mm Durchmesser als vorteilhaft
erweist.
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Aus den geschäumten Polystyrolkügelchen entstehen im Scherben Kugel
poren, die die Masse durchsetzen und etwa die gleiche Größe aufweisen wie die Schaumstoffkügelchen.
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Vorzugsweise wird der Ausbrennstoff, insbesondere die vordeschäumte
Polystyrolkörnung, in Mengen von 30 bis 65 Vol.-% der keramischen Masse zugesetzt,
woraus Scherbenschich-3 ten mit Rohdichten von 1,4 bis 0,7 g/cm3 resultieren.
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Die Rohdichte der Fliese ergibt sich aus der Rohdichte der Makroporenschicht
und der dichten Scherbenschicht.
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In Kombination mit den Ausbrennstoffen oder anstelle letzterer können
auch andere porosierende mineralische Granulate wie z. B. Perlit, Vermiculit, Trass
oder dergleichen verwendet werden, die während des Brandes schmelzen und eine Pore
bilden.
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mit/ Keramische Massen mit Ausbrennstoffen und mineralischen porosierenden
Granulaten zu porosieren, ist bekannt.
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Beispielsweise wird in der DE-OS 22 43 850 als bekannt beschrieben,
keramische Leichtbaustoffe, z. B. Ziegelsteine und andere Tonerzeugnisse, herzustellen,
indem man dem Ton brennbare organische Stoffe wie z. B. Sägemehl, Kohlenstaub oder
dergleichen zumischt und dann brennt. Ferner wird als bekannt angegeben, daß man
der keramischen Rohmasse als Ausbrennstoff Kunstharzhohlkörper, insbesondere in
Kugelform, zumischt. Nachteilig soll bei der kontinuierlichen Herstellung von großformatigen,
leichten keramischen Erzeugnissen sein, daß bei der Verarbeitung mit Schneckenpressen
der erforderliche hohe Druck zur Beschädigung oder Zerstörung der Hohlkörper führt
und es bei niedrigem Druck zu Entmischungen kommen kann. Zudem soll bekannt sein,
daß man leichte keramische Erzeugnisse dadurch herstellen kann, daß man der keramischen
Rohmasse anorganische Leichtzuschlagstoffe wie z. B. Perlit, Leca oder Vermiculit
zusetzt. Auch in diesem Fall soll die Verarbeitung der Masse schwierig sein.
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Obwohl somit seit langem bekannt ist, daß man keramische Produkte
porosieren kann, ist es bisher nicht gelungen, diese Möglichkeit auf Fliesen zu
übertragen. Erst die erfindungsgemäße Idee, ein Sandwichelement zu schaffen, öffnet
den Weg, die Vorteile porosierter keramischer Produkte auch für Fliesen zu nutzen.
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Nach der Erfindung können zwei oder mehr Schichten vorgesehen werden;
die Schichtdicke ist wählbar. Vorteilhaft ist,bei einer zweischichtigen Sandwichfliese
ein Schichtdickenverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 8 zu wählen, wobei das Verhältnis
der Rohdichten der Scherbenschichten zwischen 0,35 und 0,67 liegen sollte.
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Das Glasieren der Schicht mit dem dichten Scherben wird wie üblich
ausgeführt.
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Vorteilhaft ist, alle Schichten der Fliese aus der gleichen Masse
aufzubauen, so daß die porosierte Schicht sich von der dichten Schicht lediglich
durch die Makroporen unterscheidet.
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Ein zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung der Schichtfliese sieht
vor, daß zunächst die mit dem Porenmittel versetzte keramische Masse in eine Form
gebracht, ggf.
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leicht gepreßt und anschließend die Schicht aus der dichten keramischen
Masse aufgebracht wird, woraufhin wiederum ein Pressen stattfinden kann. Anschließend
wird in der üblichen Weise keramisch gebrannt. Dabei bildet sich ein fester, unlösbarer
Verbund der Schichten untereinander, so daß ein einstückiger Körper mit Schichten
unterschiedlicher Rohdichte, vorzugsweise aber gleicher Scherbenmaterialzusammensetzung,
entsteht.
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Die erfindungsgemäßen Fliesen lassen sich so nach dem Trockenpreßverfahren
herstellen. Ebenso ist die Herstellung aus plastischen Massen im. Naßpreßverfahren
sowie
aus flüssigen Massen durch Gießverfahren möglich.
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Kombinationen dieser bekannten Verfahren sind ebenfalls moglich.
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Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
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Beispiel 1 Es wird eine plastische Hartporzellanmasse aus 50 Gew.-%
Kaolin, 25 Gew.-% Quarz und 25 Gew.-% Feldspat hergestellt. Einem Teil der Masse
werden poröse Styroporkügelchen eines Durchmessers zwischen einem und zwei mm in
einer Menge von 45 Vol.-% zugemischt. Aus der das Porenmittel enthaltenden keramischen
Masse wird auf dem Boden einer Form mit den Abmessungen 10 X 20 cm eine 6 mm dicke
Schicht gebildet. Auf diese Schicht wird eine 2 mm dicke Schicht aus der normalen
plastischen Masse aufgebracht. Anschließend wird wie üblich getrocknet und gebrannt.
Die gebrannte Sandwichfliese weist nach dem Brennen die üblichen Schwindwerte auf
und ist ebenflächig. Im Vergleich zu einer Fliese, die aus der kein Porenmittel
enthaltenden Masse wie üblich hergestellt wird, besitzt die erfindungsgemäße Fliese
ein um 44. % geringeres Gewicht. Der Wärmeenergiebedarf beim Brennprozeß konnte
um 47 % reduziert werden.
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Beispiel 2 Anstelle der Hartporzellanmasse gemäß Beispiel 1 wird ein
Töpferton verwendet. Die Verarbeitung erfolgt wie im Beispiel 1. Die gebrannte Fliese
ist ebenfalls ebenflächig und weist gegenüber einer aus dem gleichen Töpferton hergestellten
massiven Fliese ein um 30 % verringertes Gewicht auf. Der Wärmeenergiebedarf beim
Brennprozeß konnte um 33 % reduziert werden.
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Zur Herstellung glasierter Fliesen werden die gleichen Massen,wie
in den Beispielen 1 und 2 beschrieben, verwendet und farbige Glasuren aufgetragen.
Nach dem Brennen zeigt sich, daß sich die Fliesen nicht verzogen haben. Die Sichtseite
ist von der Sichtseite einer üblichen Fliese nicht zu unterscheiden.
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Es ist überraschend, daß die gebrannten Fliesen trotz unterschiedlicher
Struktur in den Scherbenschichten keinerlei Verziehen beim Trocknen und Brennen
zeigen, wenn man bedenkt, daß die Kombination unterschiedlicher Massen, insbesondere
bei dünnen, plattenförmigen, großflächigen Produkten, in der Regel zu Problemen
beim Trocknen, Brennen und Abkühlen führt. Bei Einhaltung bestimmter Grenzen im
Verhältnis der Schichtdicken und im Verhältnis der Rohdichten der Massen können
Schwindungsprobleme ausgeschaltet werden.
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Nachdem die Idee der Sandwichfliese offenbart ist, liegt es auch im
Rahmen der Erfindung, die Einstellung unterschiedlicher Rohdichten der Schichten
dadurch zu gewährleisten, daß die Basisschicht ähnlich einem Langlochziegel stein
mit Bechern versehen wird, die vorzugsweise vollständig durch die Schicht gehen.
Diese Verfahrensvariante kann in Kombination mit der zusätzlichen Porosierung ausgeführt
werden, wobei die. Löcher dazu dienen können, die Sichtschicht auf der Oberfläche
der Basisschicht zu verankern, indem Material aus der Sichtschicht in die Löcher
gepreßt wird. Zum gleichen Zweck kann vorgesehen sein, daß die Kontaktflächen zwischen
den Schichten profiliert sind oder andere Oberflächenstrukturen tragen, die die
Haftung der beiden Schichten begünstigen.
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Zweckmäßig kann zudem sein, an sich bekannte Flußmittel zwischen die
Kontaktflächen der Schichten bei der Herstellung zu bringen, die eine innige Versinterung
und/ oder Verschmelzung der Kontaktflächen gewährleisten.
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Letzteres kann vornehmlich dann in Frage kommen, wenn die Herstellung
der Fliesen durch zweifaches Brennen erfolgt, indem zunächst die poröse Basisschicht
gebrannt und anschließend die Deckschicht, die vorzugsweise schon die Rohglasur
trägt, aufgetragen und dann der endgültige Fliesenbrand durchgeführt wird. Welches
der angegebenen Verfahren das günstigste ist, ist abhängig vom Verhalten der zu
verwendenden Massen.
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In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Fliese schematisch im Querschnitt
abgebildet. Es zeigen: Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fliese,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fliese.
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Die erfindungsgemäße-Fliese weist die Basisschicht 1, die Deckschicht
2 und zweckmäßigerweise die Glasurschicht 3 auf. Die Deckschicht 2 besteht aus einem
dichten gebrannten Fliesenscherben mit üblicher Poren- und Kapillarstruktur. Die
Basisschicht enthält dagegen die Feststoffstege 4, die die Kugelporen 5 umgeben,
wobei die Feststoff stege 4 vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Deckschicht
bestehen und die gleiche Struktur besitzen. Die Kugelporen sind durch Ausbrennen
von Styroporkügelchen entstanden. Reste einer Styroporkugel sind in den Kugel poren
als kleine Schmelzperlen noch erkennbar (nicht dargestellt).
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Fig. 2) kann vorgesehen
sein, daß insbesondere in die porosierte Scherbenschicht 1 durchgehende, ganz oder
teilweise mit dichter Scherbenmasse ausgefüllte Löcher 6 oder Näpfchen 7, die ebenfalls
mit dichter Scherbenmasse ausgefüllt sein können, oder Ausnehmungen 8 eingebracht
sind.