СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО САНИТАРНОГО ИЗДЕЛИЯ, А ТАКЖЕ КЕРАМИЧЕСКОЕ САНИТАРНОЕ ИЗДЕЛИЕ
METHOD FOR MANUFACTURING A CERAMIC SANITARY ARTICLE, AS WELL AS CERAMIC SANITARY ARTICLE

Изобретение относится к способу изготовления керамического санитарного изделия, в частности моечной раковины или моечного стола, при котором из керамической массы с использованием формы изготавливается сырое тело, которое затем для образования обожженного керамического тела обжигается в процессе обжиге.
Подобные санитарные изделия известны в различных формах, например в формах моечных раковин или моечных столов, а также душевых ванн или душевых поддонов, унитазов, биде и т.д. Речь идет о керамических изделиях, причем под понятием “керамика” понимаются в данном случае также санитарные изделия на основе фарфора. Такое изделие изготавливается, как правило, способом литья, причем это происходит либо посредством гипсового литья, либо литья под давлением с пластиковыми формами. После затворения керамической литейной массы она помещается в соответствующую литейную форму, остается там некоторое время и образует сырое тело, которое имеет еще высокое содержание воды. На высушенное сырое тело наносится затем, по меньшей мере, на видимые в монтажном положении санитарного изделия поверхности глазурь, для чего чаще всего напыляется соответствующая масса глазури. Затем сырое тело обжигается, вследствие чего вода удаляется, и обожженное керамическое тело получает свою прочность, как и глазурь обжигается и получает свой блеск. Процесс изготовления такого керамического санитарного изделия достаточно известен.
Во время обжига керамическое тело испытывает усадку в результате потери воды и спекания керамической массы. Эта усадка может иметь значительные величины, причем процесс усадки отличается от тела к телу, так как соответствующие процессы в отдельных телах, то есть при изготовлении отдельных санитарных изделий, протекают несколько по-разному. То есть во время обжига доходит до соответствующей деформации керамического тела, и, следовательно, каждое тело и тем самым также будущее санитарное изделие имеет после обжига определенный допуск. Этот допуск составляет в отношении ширины и вылета санитарного изделия, например, моечного стола, примерно ±1%. При 1000 мм ширины моечного стола это означает допуск в ±1 см от моечного стола к моечному столу. В отношении деформации существуют допуски до 5 мм на вылет. То есть возникают, следовательно, в рамках изготовления керамических изделий значительные геометрические или размерные различия между изготовленными в пределах партии или нескольких партий санитарными изделиями, что, естественно, является нежелательным.
Кроме того, в отношении закругления имеются технологические ограничения для минимального радиуса закругления, который задан на переходах плоских поверхностей, например, на краях моечного стола, которые должны соблюдаться, так как в противном случае доходит до высоких напряжений и, как следствие, образования трещин. Минимально возможный радиус составляет, например, при тонкой огнеупорной глине примерно 7 мм, а при высокопрочной массе примерно 5 мм. Также здесь существуют ограничения, причем, естественно, также в области образующегося радиуса существуют обусловленные усадкой допуски по нескольким санитарным изделиям.
Таким образом, в основе изобретения лежит задача указать улучшенный по сравнению с этим способ, который делает возможным изготовление точных по размеру санитарных изделий.
Для решения этой задачи предложено для способа указанного вначале типа согласно изобретению то, что обожженное керамическое тело после обжига подвергается на одной или нескольких видимых поверхностях снимающей материал обработке, пока он не будет иметь необходимый размер, после чего обработанное керамическое тело по меньшей мере на одной или нескольких обработанных видимых поверхностях глазуруется и для обжига глазури обжигается еще раз.
Соответствующий изобретению способ предусматривает двухступенчатый обжиг, причем между первым обжигом и вторым обжигом осуществляется снимающая материал обработка обожженного при первом обжиге керамического тела, за которой следует нанесение глазури и второй обжиг. После отливки и высушивания керамического тела оно либо неглазурованное, частично глазурованное, либо полностью глазурованное, что разъясняется еще в дальнейшем, обжигается в первом обжиге. Это приводит к тому, что удаляемые вещества, такие как вода, диоксид углерода, органические вспомогательные вещества и т.д., удаляются, и керамическая масса спекается. В рамках этого первого обжига доходит до вышеописанных процессов усадки и деформации, которые во время этого перового обжига почти полностью или полностью завершаются.
После выполнения первого обжига получено, следовательно, как бы готовое обожженное керамическое тело или санитарное изделие, которое, однако, имеет, как описано выше, значительные геометрические допуски.
На следующем шаге это обожженное изделие подвергается теперь на одной или нескольких видимых поверхностях, то есть на поверхностях, которые оптически видны в монтажном положении, то есть открыты, снимающей материал обработке, то есть он, например, посредством фрезерования или шлифования обрабатывается с удалением обожженного материала на одной или нескольких видимых поверхностях, пока он не будет иметь необходимый размер. То есть керамическое тело обрабатывается на этом шаге до точного, необходимого размера в отношении длины, ширины, высоты, вылета, радиуса закругления края и т.д.
На следующем шаге наносится теперь либо первый раз, либо второй раз глазурь, которая наносится, по меньшей мере, на обработанные видимые поверхности, что осуществляется, как правило, посредством напыления массы глазури. Затем уже обожженное первый раз керамическое тело или санитарное изделие обжигается второй раз, для того чтобы обжигать глазурь. Во время этого обжига ввиду того, что керамическая масса уже обожжена и потому спечена, и процессы усадки и деформации были уже в значительной степени или полностью завершены во время первого обжига, не доходит до дальнейших существенных процессов усадки или деформации, то есть уже один раз обожженное санитарное изделие сохраняет во втором обжиге свою форму и размеры. Доходит лишь до обжига глазури, но не до дальнейших процессов спекания внутри керамической массы. Поэтому обожженное затем во втором обжиге готовое санитарное изделие имеет точные необходимые размеры в каждом измерении, которые оно должно иметь по плану. Эксперименты показали, что, например, в отношении размера длины и ширины моечного стола существует, например, при длине в 1000 мм отклонение от расчетного размера примерно ±0,3 мм, в то время как в отношении ширины моечного стола обнаружился при расчетной ширине в 450 мм допуск примерно ±0,2 мм.
Таким образом, соответствующий изобретению способ позволяет изготавливать чрезвычайно точные по размеру санитарные изделия в любом количестве, то есть каждое готовое обожженное санитарное изделие имеет в итоге идентичные размеры, как в отношении размеров длины, ширины и высоты, так и в отношении возможных радиусов закруглений и тому подобного.
Согласно предпочтительному усовершенствованию изобретения предусмотрено, что температура обжига при втором обжиге ниже, чем температура обжига при первом обжиге. Так как при втором обжиге должна обжигаться всего лишь глазурь, что может также происходить при несколько более низких температурах обжига, чем для обжига керамической массы, может благодаря несколько более низкой температуре обжига во втором обжиге исключаться также незначительная таким образом дальнейшая усадка. При этом температура обжига при втором обжиге должна быть ниже примерно на 10-100°C, в частности на 15-60°C и предпочтительно на 20-40°C, причем температура обжига при первом обжиге может составлять 1200-1300°C, в частности 1240-1290°C.
Так как при втором обжиге должна обжигаться, как описано, всего лишь глазурь, также время выдержки во время второго обжига может быть короче, чем время выдержки во время первого обжига. Так как покрытие глазури очень тонко, оно составляет примерно 0,9 мм и наносится крайне однородно. То есть это тонкое покрытие глазури также относительно быстро обжигается до стекловидного, замкнутого поверхностного слоя, вследствие чего время выдержки во время второго обжига может быть существенно короче, чем при первом обжиге. Предпочтительно время выдержки во время второго обжига короче на 90-110 мин, в частности на 100 мин, чем при первом обжиге, причем время выдержки во время первого обжига может составлять, например, 240-360 мин, в частности 250-350 мин. Однако более короткое время выдержки лишь опционально, может быть также предусмотрено сопоставимое время выдержки или же несколько более длинное время выдержки, чем в первом обжиге.
Центральным шагом соответствующего изобретению способа является снимающая материал обработка обожженного в первом обжиге керамического тела на одной или нескольких видимых поверхностях. Это снятие материала осуществляется предпочтительно посредством фрезерования при помощи подходящего фрезерного инструмента, причем фрезерный инструмент перемещается предпочтительно под управлением роботом, для того чтобы достигать высокоточного съема материала. Например, фрезерный инструмент направляется пятикоординатным роботом, который делает возможным любое перемещение фрезерного инструмента в пространстве, так что могут обрабатываться любые поверхностные геометрии. Альтернативно фрезерованию возможно также снятие материала посредством шлифования, причем эта обработка подходит в частности для больших плоских поверхностей. При помощи такого фрезерного инструмента или профильной фрезы, в частности в сочетании с роботом, таким образом возможно создавать почти любые геометрии, например, плоские поверхности, угловые структуры, волнистые поверхности или волнистые структуры, или в частности закругления в области углов, которые имеют большие радиусы в несколько сантиметров, однако которые могут иметь, как разъясняется в дальнейшем, также очень малые радиусы.
Согласно предпочтительному усовершенствованию изобретения снимающая материал обработка осуществляется таким образом, что края на санитарном изделии после второго обжига имеют радиус ≤2 мм, в частности ≤1 мм. Здесь обнаруживается дальнейшее преимущество соответствующего изобретению способа, так как способ позволят выполнять края с минимальным радиусом. Так как в итоге возможно, что радиус закругления края определяется только толщиной слоя обожженной в ходе второго обжига глазури. Если санитарное изделие, то есть моечный стол или моечная раковина, имеет, например, две проходящие под углом в 90° друг к другу и переходящие друг в друга на краю видимые поверхности, то снимающая материал обработка может осуществляться таким образом, что край выполняется в виде острого 90°-края, который не имеет таким образом радиуса. Если теперь видимые поверхности и тем самым также край покрываются массой глазури, и она обжигается, то только за счет крайне тонкого слоя глазури, который имеет толщину примерно 0,9 мм, выполняется на краю минимальный радиус, который в зависимости от толщины глазури может быть также ˂1 мм. Таким образом, возможно выполнять очень точные, имеющие лишь минимальные закругления края на переходе двух видимых поверхностей, которые могут быть расположены друг к другу под любым углом, то есть также под углом меньше или больше 90°. Края могут выполняться или в частности создаваться фрезерованием в любых местах санитарного изделия.
Как уже было описано выше, существует возможность обжигать в первом обжиге неглазурованное керамическое тело и после обработки соответствующих видимых поверхностей уже один раз обожженное керамическое тело глазуровать и затем обжигать второй раз. Однако целесообразный вариант осуществления способа предусматривает в противоположность этому то, что перед первым обжигом, по меньшей мере, локально, при необходимости также полностью на все видимые поверхности, наносится глазурь на керамическое тело, которое обжигается во время первого обжига. Глазурь может при этом наноситься либо только на видимые поверхности, которые затем не обрабатываются механически, либо полностью на все видимые поверхности, так что глазурь, по меньшей мере, на обрабатываемых видимых поверхностях удаляется во время механической обработки, и эти обработанные видимые поверхности глазуруются затем второй раз. Преимущество нанесения глазури уже перед первым обжигом заключается в том, что только высушенное, но не обожженное еще керамическое тело принимает много воды из покрытия глазури, так как он обладает высокой впитывающей способностью. Это делает возможным более легкое напыление глазури и выполнение однородного рисунка напыления. Однако, как было описано, частичное или полное глазурование перед или во время первого обжига не является обязательным.
Однако если такая первая глазурь наносится, либо только локально, либо полностью, то после первого обжига происходит механическая обработка, в рамках которой при частичной глазури обрабатываются, например, только неглазурованные видимые поверхности, или при более обширной или полной глазури обрабатываются также уже глазурованные видимые поверхности со снятием глазури. В любом случае обработанные видимые поверхности должны глазуроваться, то есть покрываться посредством напыления массой глазури, перед вторым обжигом, причем это нанесение глазури осуществляется таким образом, что образовывается однородный, плавный переход к уже глазурованной поверхности.
Наряду с соответствующим изобретению способом изобретение относится далее к керамическому санитарному изделию, которое было изготовлено в соответствии со способом. Оно отличается чрезвычайно высокой точностью размеров по длине, ширине и/или высоте, в зависимости от того, в какой степени или какие видимые поверхности были соответствующим образом механически обработаны, а также тем, что оно имеет высокоточные края и при необходимости также минимальные радиусы. В частности эта чрезвычайно высокая точность размеров обеспечена также для любого количества изготовленных, одинаковых санитарных изделий.
Дальнейшие преимущества и подробности данного изобретения проистекают из описанных в дальнейшем примеров осуществления, а также из чертежа. При этом на чертеже показаны:
фиг. 1 - принципиальная схема для разъяснения соответствующего изобретению способа;
фиг. 2 - частичный вид соответствующего изобретению санитарного изделия после первого обжига и после выполнения механической обработки; и
фиг. 3 - вид в разрезе соответствующего изобретению санитарного изделия с фиг. 2 в области края.
Фиг. 1 показывает в виде технологической схемы протекание соответствующего изобретению способа.
1
1
На шаге a) сначала затворяется керамическая, пригодная для литья масса 1, которая затем, см. шаг b), помещается в форму 2 гипсового литья или литья под давлением, где она остается в течение определенного времени, для того чтобы образовывать керамическое сырое тело, которое после извлечения из формы 2 высушивается в течение заданного первого времени t при заданной температуре T, так что образовывается, см. шаг c), высушенное сырое тело 3, в данном случае в качестве примера в виде моечного стола или моечной раковины 4.
После этого существуют два варианта способа, которые обозначены стрелками I и II. Согласно варианту I, сырое тело 3 может покрываться массой 5 глазури, для чего используется подходящее устройство 6 напыления, для того чтобы наносить массу 5 глазури на одну или несколько из видимых поверхностей 8 сырого тела 3. Это показано на шаге d). После нанесения этой глазури покрытое глазурью сырое тело 3, см. шаг e), помещается в обжиговую печь 9, для того чтобы обжигать его и напыленную массу 5 глазури.
Согласно варианту II, после сушки сырого тела 3 для образования обожженного керамического тела 7, на шаге c) лишь высушенное, но не покрытое глазурью сырое тело помещается непосредственно в обжиговую печь 9, то есть неглазурованное сырое тело 3 обжигается в этом случае на шаге e).
2
2
2
Сырое тело 3, вне зависимости от того, неглазурованное ли оно или (частично) глазурованное, обжигается в течение заданного времени t при заданной температуре T обжига в обжиговой печи 9, причем время t, так называемое время выдержки, составляет 240-360 мин, в частности 250-350 мин. Температура обжига во время этого первого обжига составляет 1200-1300°C, в частности 1240-1290°C.
1
1
1
После выполнения процесса обжига обожженное керамическое тело 7 извлекается из обжиговой печи 9 и охлаждается, что показано на шаге f). После обжига керамическое тело 7 имеет измененные благодаря завершенным во время обжига процессам усадки и деформации размеры в сравнении с лишь высушенным сырым телом согласно шагу c). После первого обжига керамическое тело 7 имеет в качестве примера длину x, ширину y и высоту z. При этом, как было описано, видимые поверхности 8 могут быть либо неглазурованными, либо глазурованными, в зависимости от того, выполнялся ли вариант I или II.
2
2
2
2
1
2
1
2
1
На следующем шаге g) обожженное керамическое тело 7 при помощи инструмента 10, предпочтительно фрезы 11, которая может перемещаться в пространстве многокоординатным роботом, в частности пятикоординатным роботом, подвергается в области одной или нескольких, или всех видимых сторон 8, которые видны таким образом пользователю в монтажном положении, снимающей материал обработке, пока он не будет иметь в соответствующем необходимом измерении заданный расчетный размер. В качестве примера керамическое тело 7 имеет после этой снимающей материал обработки длину x, ширину y и высоту z, причем здесь, принимая размеры, были обработаны поверхности в каждом измерении. То есть x˂x, y˂y и z˂z. Однако не является необходимым обрабатывать каждое измерение, наоборот, в зависимости от того, в каком направлении требуется высокая точность размеров, могут также обрабатываться лишь некоторые из измерений. Следовательно, благодаря обработке видимых поверхностей 8, в рамках которой, если уже была нанесена глазурь, также эта глазурь была удалена, по меньшей мере, на частях видимых поверхностей 8, где как раз происходит обработка материала, обожженное керамическое тело 7 обрабатывается таким образом, что оно имеет необходимые расчетные конечные размеры.
3
2
3
На следующем шаге h) обработанное керамическое тело 7 глазуруется, при необходимости снова, либо на всех видимых поверхностях 8, либо, если уже произошло первое глазурование, на обработанных на шаге g) видимых поверхностях 8, то есть с использованием инструмента 6 напыления (снова) напыляется масса 5 глазури. Покрытое глазурью согласно этому керамическое тело 7 затем снова помещается в ту же или другую обжиговую печь 9 (шаг i)), где оно обжигается второй раз. Это осуществляется при температуре T обжига, которая несколько ниже, чем температура T обжига во время первого обжига. Температура T обжига должна быть ниже примерно на 10-100°C, в частности на 15-60°C и предпочтительно на 20-40°C.
3
2
3
2
3
2
2
2
Также время t выдержки, то есть время, в течение которого осуществляется второй обжиг, короче, чем время t выдержки при первом обжиге. Время t выдержки должно быть короче на 90-110 мин, в частности примерно на 100 мин, чем время t выдержки. Уменьшение температуры T обжига является преимуществом в том, что вследствие этого определенно предотвращается то, что во время этого второго обжига доходит до самых незначительных процессов усадки и тем самым процессов деформации, которые, как было описано, уже завершены в рамках первого обжига. Благодаря уменьшенной температуре обжига при втором обжиге предотвращается то, что полученные в результате механической обработки расчетные размеры x, y и z изменяются даже лишь незначительно, за исключением минимального прироста за счет слоя глазури, который очень тонок и, как правило, имеет толщину менее 1 мм. Сокращенное время выдержки устанавливается, так как при этом втором обжиге речь идет всего лишь об обжиге тонкого слоя глазури, что происходит быстро.
2
2
2
После выполнения второго обжига готовое в этом случае, обожженное и глазурованное керамическое санитарное изделие 12 извлекается из обжиговой печи 9, как показано на шаге j). Оно имеет, ввиду того, что во время второго обжига не дошло до дальнейших деформаций, по-прежнему полученные на шаге g) в результате механической обработки расчетные размеры x, y и z, причем они лишь за счет нанесенного слоя глазури, который, как описано, имеет толщину менее 1 мм, несущественно изменились. То есть готовое санитарное изделие 12 точно имеет необходимые расчетные размеры и, следовательно, не имеет допусков и может воспроизводимо изготавливаться с точно этими размерами, так что может изготавливаться любое количество санитарных изделий 12 с одинаковыми расчетными размерами.
Фиг. 2 показывает частичный вид уже один раз обожженного керамического тела 7 после выполнения снимающей материал обработки согласно шагу g). Предполагается, что были обработаны видимые поверхности 8, которые сходятся в области левого переднего края 13. Далее предполагается, что край 13 или соседние, правая и левая, видимые поверхности 8 расположены под углом α в 90° друг к другу, см. для этого также изображение в разрезе согласно фиг. 3. Как показано на фиг. 2, при помощи устройства 6 напыления масса 5 глазури наносится на фрезерованные видимые поверхности 8 и затем обжигается во втором обжиге (шаг i)).
Фиг. 3 показывает вид в разрезе обожженного до готового состояния, керамического санитарного изделия 12. Снова показан по-прежнему острый край 13 на переходе обеих видимых поверхностей 8, которые по-прежнему проходят точно под углом α=90° друг к другу. Далее показан обожженный слой 14 глазури, который очень тонок и имеет толщину, как правило, менее 1 мм, однако который показан здесь по иллюстративным причинам несколько более толстым. В любом случае на краю 13 образуется лишь минимальный радиус 15 слоя 14 глазури, то есть на этом краю обожженного санитарного изделия 12 имеется закругление с минимальным радиусом, которое зависит, в конечном счете, в отношении своего радиуса только от толщины слоя покрытия 14 глазури. Благодаря механической обработке смежных видимых поверхностей 8 выполнение края или радиуса закругления края не зависит больше от материала, так как при прежних обычных способах изготовления могли выполняться для предотвращения образования трещин не острые края, а лишь края с радиусом в несколько миллиметров.
Такой край может предусматриваться в любом месте на санитарном изделии, например, на переходе двух боковых поверхностей или в области верхнего углубления для приема одной или нескольких арматур или мыльницы и т.д., то есть везде, где две проходящие под углом друг к другу (плоские) поверхности переходят друг в друга. Наряду с очень малыми радиусами или острыми краями могут, естественно, при помощи соответствующего фрезерного инструмента или профильной фрезы создаваться также закругления с большими радиусами, например, в сантиметровом диапазоне, которые увеличиваются затем за счет глазури лишь несущественно.
Наряду с изготовлением санитарного изделия с крайне высокой точностью размеров в необходимом пространственном направлении соответствующий изобретению способ делает вследствие этого далее также возможным выполнение любых краев или переходов с изменяющимся радиусом, то есть с одной стороны возможно выполнение высокоточных закруглений за счет соответствующей механической обработки переходов поверхностей, а с другой стороны выполнение краев с меньшим радиусом вплоть до краев с минимальным радиусом в 1 мм или менее.