Fliesenherstellung

Die Fliesenindustrie spielt eine entscheidende Rolle in der modernen Baubranche, indem sie innovative Lösungen für die Boden- und Wandgestaltung liefert. Ein zentraler Aspekt des Produktionsprozesses keramischer Fliesen ist der Sinter- bzw. Brennvorgang, der maßgeblich die Qualität und Funktionalität des Endprodukts beeinflusst.

Fliesenarten wie Steingut, Steinzeug und Feinsteinzeug benötigen unterschiedliche Brenntemperaturen und -zeiten, um ihre spezifischen Eigenschaften zu entwickeln. Steingutfliesen mit einer Wasseraufnahme von über 10 % werden bei 900–1.100 °C gebrannt, bleiben porös und eignen sich vorwiegend für Innenwandverkleidungen. Steinzeug- und Feinsteinzeugfliesen mit einer Wasseraufnahme unter 3 % werden bei 1.150–1.300 °C nahezu vollständig gesintert und sind aufgrund ihrer hohen Widerstandsfähigkeit vielseitig einsetzbar.

Der Brand erfolgt meist in Rollen- oder Tunnelöfen. Zur Gewährleistung einer gleichbleibenden Produktqualität ist die Kontrolle der Temperaturverteilung bzw. des Wärmeeintrags entscheidend, da dieser direkten Einfluss auf Qualität, Festigkeit, Härte, Farbe und andere wesentliche Eigenschaften der Fliesen hat. Vor dem Hintergrund moderner Trends, wie der Verwendung großformatiger Fliesen, ist die Kontrolle der Homogenität des Sinterprozesses besonders bedeutsam, um einen gleichmäßigen Brand sicherzustellen. Prozess-Temperatur-Kontroll-Ringe (PTCR) helfen dabei, Öfen kosteneffizient thermisch zu überwachen und gleichmäßige Sinterergebnisse zu gewährleisten.

Was sind Prozess-Temperatur-Kontroll-Ringe?

PTCR sind keramische Ringe, die proportional zum Wärmeeintrag schrumpfen. Der Grad der Schrumpfung hängt unter anderem vom Temperaturverlauf im Ofen, den Wärmeleitungsbedingungen und der Verweildauer im Ofen ab. Die 20 mm kleinen PTCR können direkt am Produkt nahezu überall auf den Ofenwagen platziert werden.

Die pyrometrischen Ringe helfen, verschiedene Herausforderungen bei der Produktion keramischer Fliesen zu bewältigen und potenzielle Probleme zu minimieren:

Risse und Brüche:
Risse und Brüche treten auf, wenn die Temperatur im Brennofen ungleichmäßig verteilt ist oder das Material zu schnell aufgeheizt oder abgekühlt wird. Dies kann die strukturelle Integrität der Fliesen und ihrer Glasur beeinträchtigen.

Verformungen:
Ungleichmäßige Temperaturverteilungen können zu ungleichem Schrumpfen des Grünkörpers führen und so Verformungen des gesinterten Materials verursachen.

Farbabweichungen:
Zwischen zwei Chargen können Farbtonabweichungen auftreten, die durch eine ungleichmäßige Wärmeeinbringung entstehen. Eine präzise Brennprozesskontrolle sorgt für gleichbleibende Farbtöne.

Optische Eigenschaften:
Glanz und Mattigkeit der Fliesenoberfläche lassen sich durch eine exakte Temperaturführung gezielt steuern.

Energieeffizienz:
Ein ineffizienter Brennprozess führt zu erhöhtem Energieverbrauch und steigenden Produktionskosten. Eine optimierte Ofenkonstruktion und Steuerung kann den Energiebedarf minimieren.

Verwendung der Prozess-Temperatur-Kontroll-Ringe

Nach dem Brand werden die Ringe entnommen, im Durchmesser vermessen und anhand der mitgelieferten Temperaturtabellen die sogenannte Referenztemperatur ermittelt. Diese gibt den Wärmeeintrag an der jeweiligen Stelle im Ofen an. Mit Hilfe der pyrometrischen Ringe lässt sich der Wärmeeintrag einfach bestimmen und der Ofenbetrieb kontinuierlich überwachen.

Zur Minimierung von Abweichungen und Optimierung der Energieeffizienz ist eine präzise Steuerung des Brennprozesses essenziell. Für den Fliesenbrand stehen drei Hauptvarianten zur Verfügung, je nach Prozessparametern:

• PTCR ETH (850 °C - 1.100 °C)
• PTCR LTH (970 °C - 1.250 °C)
• PTCR STH (1.130 °C - 1.340 °C)

Die Wahl des geeigneten Ringtyps sollte so erfolgen, dass die maximale Prozesstemperatur ungefähr in der Mitte des Temperaturbereichs liegt. Falls die Temperatur im Grenzbereich zweier Ringtypen liegt, sollten zusätzliche Prozessbedingungen wie Haltezeit und Atmosphäre berücksichtigt werden. Insgesamt stehen acht verschiedene PTCR-Typen für Temperaturen von 560 °C bis 1.750 °C zur Verfügung.