Teller

Abstract

 Die Erfindung betrifft Teller (1) aus sprödem Material, insbesondere Keramikteller, mit einem Tellerboden (2) und einer Tellerfahne (3) mit Rippen (6) und ist vornehmlich dadurch gekennzeichnet, daß etwa kreisbogenförmige Rippen (6), insbesondere gleicher Höhe, auf mindestens einer, insbesondere der oberen, Fläche der Tellerfahne ausgehend vom Innenrand (7) der Tellerfahne (3) im wesentlichen annähernd radial zum Außenrand der Tellerfahne (3) verlaufen und daß die kreisbogenförmigen Rippen (6) am Telleraußenrand in einem umlaufenden Ring (4) münden, dessen Stärke etwa der Stärke der Rippen (6) an ihrer dicksten Stelle ihres Querschnitts entspricht. Durch diese Ausgestaltung des Tellers (1) lassen sich Material- und Energieverbrauch bei gleicher Kantenschlagfestigkeit gegenüber Tellern mit glatter Oberfläche reduzieren.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Teller aus sprödem Material, insbesondere Keramikteller, mit einem Tellerboden und einer Tellerfahne mit Rippen.

[0002] Keramikteller existieren in einer Vielzahl an Ausführungsformen, wobei ihre Ausgestaltung jedoch primär von optischen Gesichtspunkten abhängig ist.

[0003] Die vorliegende Erfindung geht darüber hinaus und verfolgt das Ziel, durch funktionelle Ausgestaltung zu einer Tellerform zu gelangen, die gegenüber bisher bekannten Ausführungsformen zu einer Materialreduktion und damit zu einer Energieersparnis im Herstellungsprozeß sowie zur Verringerung der Transportkosten führt, ohne jedoch an Haltbarkeit gegenüber herkömmlichen, materialaufwendigeren Tellern einzubüßen.

[0004] Ein Nachteil von Keramiktellern besteht in der großen Sprödigkeit des Keramikmaterials. Solche Teller neigen deshalb dazu, besonders an den Rändern anzuspringen oder auszubrechen. Um ein vergleichbares Maß für die Festigkeit von Keramikgeschirr zu schaffen, wurde die Prüfung auf Widerstandsfähigkeit gegen Kantenschlag eingeführt. Dabei wird eine Kugel aus Stahl mit einem Gewicht von 49,5 g auf den Tellerrand fallengelassen und die Fallhöhe schrittweise erhöht, bis der Tellerrand springt bzw. bricht. Die Höhe, bei der das Fallenlassen der Kugel zum Springen bzw. Brechen des Geschirrs führt, stellt ein Maß für den Kantenschlagwiderstand dar.

[0005] Der Kantenschlagwiderstand von Keramikgeschirr wird einerseits durch das eingesetzte Material und seine Porosität und andererseits durch die Materialdicke bestimmt.

[0006] Die Porosität des Keramikmaterials ist in hohem Maße von der Brenntemperatur und insbesondere von Brenntemperaturdifferenzen abhängig. Dabei können bei einer typischen Brenntemperatur von 1000°C Temperaturunterschiede von ± 10°C eine Porositätsänderung von 5% bewirken. Man versucht, durch eine optimale Auswahl der Prozeßparameter die Porosität des Keramikmaterials möglichst gleichmäßig zu halten.

[0007] Eine weitere Möglichkeit zur Vergrößerung der Kantenschlagfestigkeit ist durch die Erhöhung der Materialdicke gegeben. Da mit einer Erhöhung der Materialdicke jedoch direkt proportional eine Steigerung des Energieverbrauchs durch längere Trocken- und Brennzyklen sowie durch das höhere Gewicht höhere Transportkosten verbunden sind und auch ästhetische Aspekte entgegenstehen, ist diese Methode nur bedingt anwendbar.

[0008] Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, einen Teller aus sprödem Material, insbesondere Keramikteller, zu schaffen, der durch entsprechende Formgebung eine gegenüber einem Teller mit konstanter Materialdicke ähnlich hohe Kantenschlagfestigkeit bei jedoch deutlich reduziertem Materialaufwand aufweist.

[0009] Der erfindungsgemäße Teller beruht dabei auf der überlegung, daß die Beanspruchung des Tellers über seine Oberfläche nicht konstant ist, sondern daß sich Bereiche größerer und kleinerer Beanspruchung angeben lassen.

[0010] Die höchste Anforderung an die Kantenschlagfestigkeit wird zweifellos an den Tellerrand gestellt. Es ist deshalb günstig, diesen Bereich mit erhöhter Materialdicke auszubilden. Auch der Tellerboden ist im täglichen Gebrauch stark beansprucht.

[0011] Etwas geringere Anforderungen werden an die Tellerwand, die sogenannte Tellerfahne, gestellt. Hier bietet sich ein Ansatz, durch eine verringerte Basisstärke und geeignet geformte Verstärkungsrippen eine deutliche Materialeinsparung mit den damit verbundenen, weiter oben erläuterten, Vorteilen zu erzielen.

[0012] Der erfindungsgemäße Teller aus sprödem Material, insbesondere Keramikteller ist dadurch gekennzeichnet, daß etwa kreisbogenförmige Rippen, insbesondere gleicher Höhe, auf mindestens einer, insbesondere der oberen, Fläche der Tellerfahne ausgehend vom Innenrand der Tellerfahne im wesentlichen annähernd radial zum Außenrand der Tellerfahne verlaufen und daß die kreisbogenförmigen Rippen am Telleraußenrand in einen umlaufenden Ring münden, dessen Stärke etwa der Stärke der Rippen an ihrer dicksten Stelle ihres Querschnitts entspricht.

[0013] Es wurde festgestellt, daß ein Teller mit geraden radial verlaufenden Rippen eine höhere Bruchfestigkeit gegenüber im rechten Winkel zur Ebene des Tellerbodens angreifenden Kräften aufweist als ein Teller mit parallel zum Tellerumfang verlaufenden Rippen, wobei die verglichenen Teller gleiche Materialstärke aufwiesen. Lotrecht zur Ebene des Tellerbodens angreifende Kräfte stellen einen üblichen Fall beim täglichen Gebrauch von Geschirr dar. Daneben treten aber auch häufig radial nach innen wirkende und Tangentialkräfte bzw. aus diesen Komponenten zusammengesetzte Kräfte auf. Radialkräfte sind z.B. immer dann gegeben, wenn der Teller mit dem Tellerrand auf ein Hindernis aufschlägt. Auch für diese Art der Beanspruchung sind radial verlaufende Rippen zu bevorzugen. Tangentiale Belastungen treten z.B. in Spülmaschinen auf, wenn der rotierende Spülarm an aufgestellten Tellern streift oder an diese anschlägt. Solche Tangentialkräfte führen in der Tellerfahne zu Biegebeanspruchungen. Nun ist aber einerseits bekannt, daß spröde Materialien wie Keramik eine geringe Festigkeit gegenüber Biegebeanspruchungen aufweisen. Andererseits zeigen solche spröden Materialien eine sehr große Festigkeit gegenüber Druckbeanspruchungen. Daher wurden die erfindungsgemäßen annähernd radialen Rippen etwa kreisbogenförmig ausgebildet; denn durch die Kreisbogenform werden die durch Tangentialkräfte verursachten Biegebeanspruchungen der Tellerfahne zumindest teilweise in Zug- bzw. Druckbeanspruchungen (abhängig von der Richtung der Tangentialkraft und der Richtung und Krümmung des Kreisbogens) umgewandelt. Somit ergibt sich durch die kreisbogenförmige Ausgestaltung der Rippen eine für Keramikmaterialien angepaßte Verteilung der durch Radial- und Tangentialkräfte bzw. daraus resultierende Kräfte bewirkten Spannungen im Teller.

[0014] Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tellers ist dadurch gekennzeichnet, daß der am Tellerrand umlaufende Ring gewellt ist. Als zweckmäßig erweist sich, daß das Verhältnis der Stärke der Rippen zwischen deren dünnsten Stelle und damit der Dicke der Tellerfahne an sich und der dicksten Stelle der Rippen (einschließlich Tellerfahnenstärke) im Bereich von 0,5 bis 0,8, vorzugsweise von 0,6 bis 0,7, liegt, z.B. die Tellerfahnendicke etwa 3-4 mm, die Höhe der Rippen einschließlich der Tellerfahnendicke etwa 5-6 mm beträgt.

[0015] Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die kreisbogenförmigen Rippen etwa einen Radius aufweisen, der dem Abstand vom Innenrand der Tellerfahne zum Tellermittelpunkt entspricht und ihre Mittelpunkte jeweils in gleichen Abständen zueinander auf dem Innenkreis der Tellerfahne liegen, sodaß die Rippen eine Schar von Kreisbögen bilden, deren gedachte Verlängerung nach innen durch den Tellermittelpunkt verlaufen.

[0016] Um einen Kraftfluß vom Tellerboden in die Tellerfahne möglichst gleichmäßig einzuleiten, ist ein stetiger übergang zwischen dem Tellerboden und den Rippen ideal. Wo dies aus Gründen des Designs nicht erwünscht ist, ist es zweckmäßig, daß die kreisbogenförmigen Rippen am Innenrand der Tellerfahne in im wesentlichen dreieckige Stirnflächen münden.

[0017] Die Erfindung umfaßt auch eine Form zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Tellers, wobei die Form aus einer um ihre Achse drehbaren unteren Formhälfte und einer um ihre Achse drehbaren oberen Formhälfte, die insbesondere in Richtung der Achse der unteren Formhälfte bewegbar ist, besteht, wobei die Achsen der oberen und der unteren Formhälfte vorzugsweise gegeneinander um einen Winkel von 10-15° verschwenkt sind, und dadurch gekennzeichnet ist, daß in die untere Formhälfte ein Negativ der vollständigen, die kreisbogenförmigen Rippen und den am Telleraußenrand umlaufenden Ring enthaltenden Oberseite des Tellers eingearbeitet ist, und daß in die obere Formhälfte ein Rotationsprofil eingearbeitet ist, dessen Erzeugende vom Rotationsmittelpunkt zum radial äußersten Punkt dem um den Verschwenkungswinkel gegen die Achse geneigten Profil der Tellerunterseite von deren Mittelpunkt zum Tellerrand entspricht, sodaß die zusammengefügten Formhälften in einer Ebene senkrecht zur unteren Formhälfte ein Negativ einer Tellerhälfte bilden.

[0018] Die Erfindung sieht weiters ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Tellers vor.

[0019] Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine formbare Masse, insbesondere Keramikmasse, auf die untere drehbare Negativformhälfte aufgebracht wird, wobei das Volumen der Masse mindestens dem Volumen des herzustellenden Tellers entspricht,
daß die Rotationsbewegung der Negativform in Gang gesetzt wird, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der oberen Formhälfte typischerweise mindestens 50U/min und die der unteren Formhälfte typischerweise mindestens 10 U/min bei gleicher Drehrichtung beträgt,
daß danach die schneller rotierende obere Formhälfte allmählich auf die langsamer rotierende untere Formhälfte bis fast zum Kontakt der Ränder der beiden Formteile abgesenkt wird, wodurch die Keramikmasse in die Form des Tellers gepreßt und der Teller voll ausgeformt wird,
daß darauf die rotierende obere Negativform von der unteren Negativform abgehoben wird
und daß der Teller in der unteren Formhälfte getrocknet und danach entnommen wird.

[0020] Auf das Trocknen können weiters noch die Schritte des Brennens, Bemalens und des Glasierens folgen.

[0021] An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nun beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen Fig.1 einen erfindungsgemäßen Teller in Draufsicht, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Teller entlang einer Mittelachse, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 und Fig. 4 eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Tellers in Seitenansicht teilweise im Schnitt.

[0022] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Teller in Draufsicht zu sehen, wobei die Darstellung in vier Quadranten I bis IV unterteilt ist, die jeweils verschiedene Aspekte des Tellers zeigen.

[0023] Im Quadrant II sind die Hauptlinien und -flächen des Tellers 1 dargestellt.

[0024] Man erkennt den Tellerboden 2, der durch den Innenkreis bzw. Innenrand 7 der Tellerfahne 3 begrenzt wird. Die Tellerfahne 3 ist je nach Verwendungszweck des Tellers mehr oder minder geneigt und mündet am Außenrand in einen umlaufenden Ring 4. Im Quadrant III sind zusätzlich die erfindungsgemäßen Rippen 6, allerdings in Gegenrichtung gekrümmt, eingezeichnet, die kreisbogenförmig vom Innenrand 7 der Tellerfahne zum Außenrand verlaufen und dort in den umlaufenden Ring 4 münden. In dieser Darstellung ist deutlich die Konstruktion der Rippen zu erkennen, deren vom Innenrand im wesentlichen radial zum Außenrand der Tellerfahne verlaufende Kanten auf Kreisbögen liegen, deren Mittelpunkte auf dem Innenkreis 7 liegen, wobei alle Kreisbögen den gleichen Radius aufweisen, der dem Radius des Innenkreises 7 der Tellerfahne gleich ist. In Fig. 1 ist die gedachte Verlängerung dieser Kreisbögen vom Tellerfahneninnenrand nach innen strichliert dargestellt, um zu zeigen, daß die Rippenkanten eine Schar von Kreisbögen bilden, deren gedachte Verlängerungen nach innen durch den Tellermittelpunkt verlaufen. Der Querschnitt der Rippen ist am besten in Fig. 3 zu sehen, die eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 1 darstellt. Man erkennt, daß, ausgehend von einer Basisstärke d₁, die der Stärke der Tellerfahne entspricht, die Rippenstärke gleichförmig bis zu einem Maximalwert bzw. einer Rippenoberkante zunimmt und wieder bis zur Dicke der Tellerfahne an sich zwischen den Rippen abnimmt, die Rippen planare Flanken aufweisen. Neben planaren Oberflächen können sich auch leicht gekrümmte Oberflächen als zweckmäßig erweisen. Der Maximalwert der Rippenstärke bzw. -höhe entspricht im wesentlichen der Stärke des umlaufenden Rings 4. Das Verhältnis zwischen Minimal- und Maximalwert der Rippenstärke liegt im Bereich von 0,5 bis 0,8, vorzugsweise von 0,6 bis 0,7 mm. Beispielsweise liegt die Dicke der Tellerfahne d₁ im Bereich von 3-4 mm, die Höhe d₂ der Rippe einschließlich der Tellerfahnendicke im Bereich von 5-6 mm.

[0025] Die Quadranten I und IV zeigen den Teller mit erfindungsgemäß ausgebildeten Rippen. Zur Erhöhung der Plastizität der Darstellung sind die von den Rippenkanten mit der maximalen Rippenstärke zu den Rippenkanten mit der minimalen Rippenstärke verlaufenden Oberflächen schattiert eingezeichnet. Die Darstellungen in den Quadranten I und IV unterscheiden sich vornehmlich dadurch, daß im Quadrant I die Verstärkungsrippen am Innenrand 7 der Tellerfahne 3 in dreieckige Stirnflächen 8 münden und der umlaufende Ring 4 konstante Breite aufweist, während im Quadrant IV der Übergang vom Tellerboden 2 zu den Rippen stetig verläuft und der umlaufende Ring 4' an der Außenseite gewellt ist.

[0026] Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Teller 1 entlang einer Mittelachse. Neben den bereits erläuterten Tellerboden 2, Tellerfahne 3 und Tellerrand 4 ist in dieser Darstellung auch ein sich von der Unterseite des Tellerbodens erstreckender ringförmiger Tellerfuß 5 zu sehen, der auch in Fig. 3 dargestellt ist.

[0027] Es wird nun beispielhaft die Herstellung eines erfindungsgemäßen Tellers unter Verwendung einer in Fig. 4 gezeigten Drehformungsvorrichung beschrieben. Die Drehformungsvorrichtung besteht aus einer drehbaren unteren Formhälfte 10, in der ein Negativ des Oberflächenprofils der Telleroberseite mit den kreisbogenförmigen Rippen ausgebildet ist und einer um eine Rotationswelle 13 in die gleiche Richtung drehbaren bzw. in Axialrichtung von Form 10 heb- und senkbaren Formhälfte 12. Die Achsen der beiden Formhälften 10 und 12 sind gegeneinander um den Winkel α verschwenkt, der üblicherweise 10-15° beträgt. Die Formhälfte 12 weist an ihrer Unterseite ein Rotationsprofil auf, dessen Erzeugende vom Rotationsmittelpunkt zum radial äußersten Punkt dem Profil der Tellerunterseite von deren Mittelpunkt zum Tellerrand entspricht, wobei die Erzeugende um den Verschwenkungswinkel α gegen die Achse der Form 12 geneigt ist. Die Teilung zwischen oberer und unterer Formhälfte erfolgt am äußersten Tellerrand. Wird die obere Formhälfte 12 auf die untere Formhälfte 10 gesenkt, so ergänzen sich die Formteile in einer die Achse der Form 10 und den Punkt der größten Annäherung der Formhälften enthaltenden Ebene zu einem Profil der Hälfte des herzustellenden Tellers, dessen Fläche in der Ebene mit 11 bezeichnet ist.

[0028] Der Vorgang des Herstellens eines Tellers beginnt damit, daß die drehbare Formhälfte 12 im gehobenen Zustand (in Fig. 4 strichliert eingezeichnet) in Rotationsbewegung mit mindestens 50 U/min versetzt wird. Die Formhälfte 10 wird ebenso in gleicher Drehrichtung wie Formhälfte 12, allerdings mit deutlich geringerer Umfangsgeschwindigkeit, z.B. 10 U/min oder mehr, in Rotation versetzt. Daraufhin wird eine formbare Keramikmasse, z.B. bestehend aus Tonen, Kaolin, Feldspat, Kalkspat, Talkum und Quarzmehl in die Mitte der unteren Formhälfte 10 eingebracht und die obere Formhälfte 12 abgesenkt, wobei die Keramikmasse durch den Druck der Formhälfte 12 auseinandergepreßt und durch die Rotationsbewegungen beider Formhälften gleichmäßig im Formenhohlraum 11 verteilt wird. Die Formhälfte 12 wird weiter abgesenkt, bis sie auf der Formhälfte 10 fast aufliegt. Überschüssige Keramikmasse wird dadurch aus der Form gepreßt. Nach dem Formungsvorgang wird die rotierende Formhälfte 12 gehoben, der Teller getrocknet und aus der Formhälfte 10 entnommen. Oblicherweise wird der Teller danach gebrannt, bemalt und glasiert.

[0029] Versuche in bezug auf die Kantenschlagfestigkeit eines solcherart hergestellten erfindungsgemäßen Tellers und eines auf die gleiche Weise hergestellten Tellers mit wesentlich dickerer Tellerfahne etwa mit einer Dicke etwa gleich der erfindungsgemäßen Rippenhöhe, aber ohne die speziellen erfindungsgemäßen Rippen und ohne ringförmigen verdickten Rand als Vergleichsbeispiel haben gezeigt, daß die Kantenschlagfestigkeit innerhalb des material- und herstellungsbedingten Toleranzbereichs dieselben Werte aufwies, der Materialverbrauch und damit der Energieverbrauch beim erfindungsgemäßen Teller jedoch um ca. 5 % gesenkt werden konnte.

Ansprüche

1. Teller aus sprödem Material, insbesondere Keramikteller, mit einem Tellerboden und einer Tellerfahne mit Rippen, dadurch gekennzeichnet, daß etwa kreisbogenförmige Rippen, insbesondere gleicher Höhe, auf mindestens einer, insbesondere der oberen, Fläche der Tellerfahne ausgehend vom Innenrand der Tellerfahne im wesentlichen annähernd radial zum Außenrand der Tellerfahne verlaufen und daß die kreisbogenförmigen Rippen am Telleraußenrand in einem umlaufenden Ring münden, dessen Stärke etwa der Stärke der Rippen an ihrer dicksten Stelle ihres Querschnitts entspricht.

2. Teller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Ring einen gewellten Außenrand aufweist.

3. Teller nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Stärke der Rippen zwischen deren dünnsten Stelle und damit der Dicke (d₁) der Tellerfahne an sich und der dicksten Stelle (d₂) der Rippen (einschließlich Tellerfahnenstärke) im Bereich von 0,5 bis 0,8, vorzugsweise von 0,6 bis 0,7, liegt, z.B. die Tellerfahnendicke (d₁) etwa 3-4 mm, die Höhe (d₂) der Rippen einschließlich der Tellerfahnendicke etwa 5-6 mm beträgt.

4. Teller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisbogenförmigen Rippen etwa einen Radius aufweisen, der dem Abstand vom Innenrand der Tellerfahne zum Tellermittelpunkt entspricht und ihre Mittelpunkte jeweils in gleichen Abständen zueinander auf dem Innenkreis der Tellerfahne liegen, sodaß die Rippen eine Schar von Kreisbögen bilden, deren gedachte Verlängerung nach innen durch den Tellermittelpunkt verlaufen.

5. Teller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisbogenförmigen Rippen am Innenrand der Tellerfahne in im wesentlichen dreieckige Stirnflächen münden.

6. Form zur Herstellung eines Tellers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Form aus einer um ihre Achse drehbaren unteren Formhälfte und einer um ihre Achse drehbaren oberen Formhälfte, die insbesondere in Richtung der Achse der unteren Formhälfte bewegbar ist, besteht, wobei die Achsen der oberen und der unteren Formhälfte vorzugsweise gegeneinander um einen Winkel von 10-15° verschwenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die untere Formhälfte ein Negativ der vollständigen, die kreisbogenförmigen Rippen und den am Telleraußenrand umlaufenden Ring enthaltenden Oberseite des Tellers eingearbeitet ist, und daß in die obere Formhälfte ein Rotationsprofil eingearbeitet ist, dessen Erzeugende vom Rotationsmittelpunkt zum radial äußersten Punkt dem um den Verschwenkungswinkel gegen die Achse geneigten Profil der Tellerunterseite von deren Mittelpunkt zum Tellerrand entspricht, sodaß die zusammengefügten Formhälften in einer Ebene senkrecht zur unteren Formhälfte ein Negativ einer Tellerhälfte bilden.

7. Verfahren zur Herstellung eines Tellers nach einem der Ansprüche 1 bis 5 unter Verwendung der Form zur Herstellung eines Tellers nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine formbare Masse, insbesondere Keramikmasse, auf die untere drehbare Negativformhälfte aufgebracht wird, wobei das Volumen der Masse mindestens dem Volumen des herzustellenden Tellers entspricht,
daß die Rotationsbewegung der Negativform in Gang gesetzt wird, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der oberen Formhälfte typischerweise mindestens 50 U/min und die der unteren Formhälfte typischerweise mindestens 10 U/min bei gleicher Drehrichtung beträgt,
daß danach die schneller rotierende obere Formhälfte allmählich auf die langsamer rotierende untere Formhälfte bis fast zum Kontakt der Ränder der beiden Formteile abgesenkt wird, wodurch die Keramikmasse in die Form des Tellers gepreßt und der Teller voll ausgeformt wird,
daß darauf die rotierende obere Negativform von der unteren Negativform abgehoben wird
und daß der Teller in der unteren Formhälfte getrocknet und danach entnommen wird.

Zeichnung