Brennprozessoptimierung zur Herstellung von Sanitärkeramiken und Baukeramiken wie Wand- und Bodenfliesen oder Dachziegel.

Für Sanitär- und Baukeramiken werden die keramischen Grundmassen traditionell aus natürlich vorkommenden Rohstoffen hergestellt. Die einzelnen Bestandteile werden in speziellen Verfahren zusammengestellt, aufbereitet und homogenisiert. Im Anschluss werden die Grundmassen in unterschiedlichsten Guss- oder Pressverfahren in Form gebracht. Die Wahl des Herstellungsverfahrens hängt in erster Linie von der Komplexität und der Stückzahl der zu produzierenden Bauteile ab. Auch wenn sich die Produkte in vieler Hinsicht stark unterscheiden, ist doch der Herstellungsprozess vergleichbar.

Die besonderen Eigenschaften der jeweiligen Grundmassen erlauben – neben den traditionellen Produkten – die Herstellung unterschiedlichster Erzeugnisse in einer nie dagewesenen umfassenden und innovativen Formenvielfalt. Gleichzeitig ziehen jedoch die steigende Formenvielfalt und Komplexität der Keramiken eine produktionstechnische Herausforderung nach sich.

Die Herausforderung für die Industrie: Energieeinsparung und homogene Wärmeverteilung in periodischen und kontinuierlichen Industrieöfen.

Mit einer der entscheidenden Herstellungsschritte ist das Brennen der Grünlinge. Die abgeformten und getrockneten Grünlinge werden bei Temperaturen bis zu 1300°C gebrannt. Diese hohen Temperaturen beim Brennvorgang sorgen für den entsprechenden Härtegrad und die Langlebigkeit der Sanitär- und Baukeramiken wie Wandfliesen, Bodenfliesen oder Dachziegel.

Der Brand erfolgt in periodischen oder kontinuierlichen Öfen. Dabei ist eine exakte Temperaturführung von hoher Bedeutung, da durch diesen Prozessschritt die spezifischen Eigenschaften der keramischen Werkstoffe festgelegt werden.

Die Herausforderung besteht darin, durch den gesamten Ofen das Brennprofil homogen zu halten, um ein homogenes Gefüge zu erreichen.

Neben der homogenen Wärmeverteilung im Ofen soll die Produktion zudem nachhaltig energieeffizient gestaltet und die Ökobilanz verbessert werden. Dies kann am ehesten durch die Optimierung des Brennprozesses erfolgen, da dieser im gesamten Herstellungsprozess den höchsten Energieeinsatz besitzt.

Die Lösung für die Industrie: Prozess-Temperatur-Kontroll-Ringe PTCR.

Um den Brennprozess nachhaltig und energieeffizient zu gestalten, liefern wir als etablierter Spezialist für Hochtemperatur-Technologie mit Prozess-Temperatur-Kontroll-Ringen PTCR eine kostengünstige und einfache Möglichkeit zur detaillierten Kontrolle und Optimierung. Die wesentlichen Anwendungen sind:

  • Prozesskontrolle und Optimierung
  • Fehlersuche und Problembehandlung
  • Leistungssteigerung des Ofens
  • Steigerung der Produktqualität
  • Reduzierung des QS-Aufwandes
  • Kontinuierliche Qualitätssicherung
  • Nachhaltige Energieeinsparung

Wird die Ofentemperatur über lokal angebrachte Thermoelemente erfasst, so fehlt weder die Gewissheit über die Homogenität des Temperaturfeldes, noch über die Reproduzierbarkeit einzelner Ofengänge. Thermoelemente erfassen die Temperatur an einer einzigen Position und geben keine Auskunft über die Temperatur an der Position des Werkstücks, die letztendlich entscheidend ist. Diese wird maßgeblich durch die eingetragene Wärmeenergie beeinflusst und kann nicht durch ein Thermoelement erfasst werden. Zudem wird der Wärmeeintrag bei gleicher nomineller Ofentemperatur für verschiedene Bestückungen bzw. unterschiedliche Ofenfahrten abweichen.

Um diese aufgezählten Randbedingungen bei der Messung der Temperatur bzw. des Wärmeeintrags berücksichtigen zu können, wurde der PTCR entwickelt. Insgesamt stehen sieben verschiedene Ringtypen für den Temperaturbereich von 560°C bis 1750°C zur Verfügung.

 

Ringtyp

Temperaturbereich

ZTH

560°C

660°C

UTH

660°C

900°C

ETH

850°C

1100°C

LTH

970°C

1250°C

STH

1130°C

1400°C

MTH

1340°C

1520°C

HTH

1450°C

1750°C

*Alle Ringtypen sind alternativ auch in der dünneren L-Variante verfügbar - z.B. ETL 3,5mm statt 7mm hoch.

 

Die maximale Temperatur Ihres Brenn-/Sinterprozesses sollte ungefähr in der Mitte des Temperaturbereiches liegen, welchen der Ringtyp abdeckt. Im mittleren Temperaturbereich reagieren die Ringe deutlich sensibler als im äußeren Temperaturbereich. Liegt die maximale Prozesstemperatur im Grenzbereich zweier Ringtypen, fällt die Auswahl unter Berücksichtigung der Prozessbedingungen wie z.B. der Haltezeit und Atmosphäre, da beide Faktoren die Schwindung des Ringes ebenfalls stark beeinflussen. Hier empfehlen wir Kontakt zu uns aufzunehmen.

Das Ergebnis: Ein nachhaltig optimierter und energieeffizienter Brenn-/Sinterprozess.

Mittels PTCR lassen sich Brenn- und Sinterprozesse nachhaltig optimieren. Abweichungen im Temperaturfeld des Ofens können gezielt lokalisiert und optimiert werden. Durch diese Maßnahme lassen sich sowohl der Energieaufwand als auch die damit verbundenen Betriebskosten nachhaltig senken.

Der Produktionsausschuss kann dank präziser Kontrolle des Prozesses minimiert und der Qualitätsstandard gesteigert werden. Die verbesserte Prozessführung erlaubt die Reduzierung des Aufwandes bei der Qualitätssicherung. Durch eine kontinuierliche Dokumentation der Homogenität des Temperaturfeldes mittels PTCR lässt sich die Reproduzierbarkeit der einzelnen Ofengänge ohne hohen Aufwand überprüfen.

 

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