[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur serienmässigen Verarbeitung eines anorganischen
und/oder organischen Materiales, das einen Flüssigkeitsanteil zwischen 3 und 90 Gew.-%
enthält, zu einem Formling mittels Kernguss und/oder Hohlguss, wobei das Material
in einen zwischen mindestens zwei porösen Formkörpem befindlichen Hohlraum eingebracht
und im Kontakt mit den angrenzenden Formkörpern entfeuchtet wird.
[0002] Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
[0003] Es ist dem Fachmann bekannt, dass Formlinge aus flüssigen oder pastösen Massen, deren
Feuchtigkeitsgehalt zwischen 3 und 90 Gew.-% liegen kann, in porösen Formen durch
Feuchtigkeitsentzug hergestellt werden können. Ein besonderes Anwendungsgebiet dieser
Technik liegt in der Massenfertigung von Geschirr und Sanitärkeramik, doch soll die
Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens keinesfalls auf dieses Gebiet beschränkt
werden. Alle möglichen anorganischen und/oder organischen Ausgangsmaterialien, die
mit oder ohne Druckanwendung zum Fliessen gebracht werden können und mit Wasser oder
einer anderen Flüssigkeit verarbeitbar sind, fallen durchaus in den Anwendungsbereich
der Erfindung. Das Kornspektrum der festen Grundsubstanz kann dabei zwischen 0,5 µ
und 5 mm schwanken. Neben der im vorliegenden Zusammenhang bevorzugt beschriebenen
Herstellung von Keramikteilen sei als Beispiel auf die Verarbeitung von Asbestschlicker,
d.h. einer unter Zugabe von Zement erstellten Asbestsuspension, verwiesen.
[0004] Die bei der Herstellung von Geschirr und Sanitärkeramik üblicherweise verwendeten
Gipsformen haben bekanntlich den Nachteil, dass sie einerseits nur für eine begrenzte
Anzahl von Abgüssen verwendbar sind, während andererseits der Filtrationsvorgang,
d.h. die Verfestigung des Scherbens durch Wasserentzug, einen grossen Zeit- und damit
auch Kostenaufwand erfordert. Man rechnet heute allgemein damit, dass die Bildung
eines Scherbens von 10 bis 11 mm Dicke etwa 1 1/4 Stunden benötigt und dass sich erst
nach einer weiteren Stunde der Scherben durch die Schwindung von der Gipsform löst.
Bei Verwendung der üblichen Gipsformen kann der nächste Abguss somit erst nach einem
zeit- und energieaufwendigen Trocknungs- bzw. Entwässerungsvorgang erfolgen. Derartige
Wartezeiten sind in der Massenfertigung selbstverständlich ein beträchtliches Hindernis
(vergl. Handbuch der Keramik, Verlag Schmid GmbH, 1970, Seite 9).
[0005] Um diesen Nachteilen zu begegnen, ist man seit einiger Zeit bestrebt, den Gips durch
ein haltbareres Material zu ersetzen, das möglichst neben der höheren Lebensdauer
auch eine glatte Oberfläche und gleichmässige Porenstruktur im Mikrobereich haben
sollte. Es sind Versuche mit verschiedenen porösen Materialien, wie Sintermetall und
Kunststoffen, gemacht worden, doch zeigte sich hierbei, dass der blosse Ersatz des
Formenmaterials das Problem nicht in zufriedenstellendem Masse zu lösen vermochte.
[0006] Eines der bisher noch ungelöst gebliebenen Probleme besteht beispielsweise darin,
die innerhalb der porösen Form während des gesamten Herstellungsprozesses notwendigerweise
schwankende Feuchtigkeitsverteilung so gezielt zu steuern, dass nicht nur dem eingebrachten
Schlicker, möglichst gleichmässig und rasch das Wasser entzogen wird, sondern dass
die Form im Grenzbereich des Scherbens noch genügend Wasser zum problemlosen Ablösen
des Scherbens bewahrt und dieses "Ablösewasser" im Ablösemoment nicht im porösen Formmaterial
verbleibt, sondern in den genannten Grenzbereich austritt und damit ein ideales Ablösepolster
bildet. Von Bedeutung ist hierbei, dass das genannte Ablösewasser nicht nur in Form
eines dünnen Feuchtigkeitsfilmes vorhanden ist, sondern dass ein reichliches allseits
gleichmässiges Wasserpolster zur Verfügung steht.
[0007] Besonders wichtig ist hierbei die Tatsache, dass ein solches Ablösepolster frei von
Lufteinschlüssen-sein muss, da bei Zerstörung des gleichmässigen Ablösepolsters durch
grössere Lufteinschlüsse ein örtlich begrenztes Verkleben zwischen Scherben und Formenoberfläche
eintritt, was zur Beschädigung des feuchten Scherbens führen muss.
[0008] Da der innerhalb der Form verfestigte Scherben trotz seines noch hohen Feuchtigkeitsgehaltes
beim Oeffnen der Form bzw. Ablösen des Formlings eine gewisse Tendenz zur Rissbildung
zeigt, kommt ferner dem Oeffnungsvorgang bzw. der sorgfältigen Vorbereitung einer
exakten Ablösung grösste Bedeutung zu. An der Kompliziertheit und Vielschichtigkeit
dieses Ablöseproblems sind die bisher mit porösen Kunststofformen durchgeführten Versuche
gescheitert.
[0009] Besondere Probleme stellen sich beim sogenannten Hohlguss, der beispielsweise bei
der Herstellung von Sanitärkeramik, aber auch bei bestimmten Geschirrformen praktisch
unvermeidbar ist. Dabei entstehen innerhalb des Scherbens, z.B. beim Giessen eines
Keramik-Waschtisches, durch Wasserentzug Hohlräume, in welchen die Erzielung stabiler
Wandungen und das Vermeiden des Nachlaufens von flüssigem, an den Wandungen haftenden
Schlickers, besonders heikel sind.
[0010] Schliesslich besteht ein weiterer Nachteil des herkömmlichen Hohlgussverfahrens darin,
dass der Rest- oder Hohlgussschlicker nach dem Verlassen der Form kontrolliert, gereinigt
und neu aufbereitet werden muss, was zusätzliche Leitungen, Apparaturen, Transportmittel
und damit vermehrte Kosten bedingt.
[0011] Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung
zur serienmässigen Herstellung von Formlingen, insbesondere von Geschirr und Sanitärkeramik
vorzuschlagen, das die vorerwähnten Nachteile zu beheben gestattet. Dem erfindungsgemässen
Verfahren liegt demgemäss insbesondere die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung poröser
Kunststofformen die im Verlaufe des Herstellungsprozesses innerhalb der Formen schwankende
Flüssigkeitsverteilung gezielt und in Abhängigkeit von der jeweiligen Produktionsphase
so zu steuern, dass sich nicht nur eine erhebliche Verkürzung des Filtrationsvorganges,
sondern auch eine optimale Ablösung des Scherbens ergibt. Gleichzeitig wird eine Verfestigung
des feuchten Scherbens angestrebt, während sich gewissermassen als Sekundäreffekt
die Wiederverwendbarkeit des Rück-oder Hohlgussschlickers ohne jegliche Kontrolle
und Reinigung ergibt. Ferner sollen die Formlinge den im Betrieb gestellten Festigkeitsanforderungen
gewachsen sein.
[0012] Diese Aufgabe wird durch die in den beiden unabhängigen Patentansprüchen definierten
Merkmalskombinationen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen
Patentansprüchen.
[0013] Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen
Verfahrens beschrieben.
[0014]
Fig. 1 ist eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Einrichtung zur Herstellung
von Sanitärkeramik, beispielsweise eines Keramik-Waschtisches,
Fig. 2 ist eine vereinfachte Perspektivdarstellung einer zur Halterung der Formkörper
und zur Zu- bzw. Abführung von Gas und Feuchtigkeit dienenden Platte,
Fig. 3 zeigt anhand einer Schnittdarstellung einen vergrösserten Ausschnitt aus einer
Form,
Fig. 4 bis 6 veranschaulichen anhand von Schnittdarstellungen verschiedene Phasen
des Herstellungsverfahrens,
Fig. 7 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung des Entlastungs- bzw. Ablösevorganges
von grösstenteils aus Hohlguss bestehenden Formlingen dient,
Fig. 8 ist eine Draufsicht auf einen Teil eines armierten Formkörpers und
Fig. 9 ist eine Schnittdarstellung des gleichen Formkörpers.
[0015] Gemäss Fig. 1 weist die Einrichtung zwei einander gegenüberliegende Formkörper la
und lb auf, die aus einem porösen Kunststoff bestehen und an ihren einander zugewandten
Flächen so geformt sind, dass sie im zusammengefahrenen Zustand (vergl. Fig. 4) eine
zur Aufnahme des Schlickers und Bildung des Keramikscherbens dienenden Hohlraumform
F umgrenzen. Beide Formkörper la/lb sind mit parallelen Bohrungen 2 versehen, die
von der hinteren Stirnfläche jedes Formkörpers nach innen ragen und kurz vor den vorderen
Stirnflächen Sa/Sb enden. Es handelt sich somit um Sacklochbohrungen, die in jedem
Formkörper durch ein gemeinsames Netz von Kanälen 3a, 3b gespeist werden können. Die
Kanäle 3a/3b sind in die.Oberfläche von Anpressplatten 4a/4b eingearbeitet, die mit
einem Zu- und - Ablaufkanal 5a/5b versehen sind.
[0016] Die vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Aluminium gefertigten Anpressplatten
4a/4b weisen auf ihren den Formkörpern zugewandten Stirnflächen einen Raster von Kanälen
3a/3b (vergl. Fig. 2) auf und sind mittels Schrauben 6 an den Formkörpern befestigt.
Durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung, beispielsweise einen entsprechenden
hydraulischen Energiespeicher, können die beiden Anpressplatten 4a/4b zwecks Schliessens
der Form gegeneinander bewegt und zum abschliessenden Abdichten der zwischen den Formkörpern
bestehenden Grenzfläche unter Druck gehalten werden. Zur Kraftübertragung dienen beispielsweise
Kolbenstangen 7, die mit Stirnflanschen 8 auf den jeweiligen Anpressplatten 4a/4b
aufliegen.
[0017] Zu Beginn des Herstellungsverfahrens ist die zweiteilige Form gemäss Fig. 1 offen.
Beide Formkörper la/lb sind über die Kanalnetze 3a/3b an eine Unterdruckquelle angeschlossen.
Der sich über das Rastersystem der Anpressplatte (Fig. 2) auf die Kanäle 3a/3b fortsetzende
Unterdruck übt dank der Porosität der Formkörper eine saugende Wirkung aus, die sich
praktisch bis in die Stirnflächen Sa/Sb erstreckt. Dadurch ergibt sich eine sorgfältige
und über den Unterdruck gezielt steuerbare Entwässerung der freien Oberflächen der
Formkörper.
[0018] Sobald die beiden Formkörper in Pfeilrichtung (Fig. 1) zusammengefahren werden und
deren Dichtflächen D aufeinander zu liegen kommen, fällt der angelegte Unterdruck
ab und es öffnet sich ein Entlüftungsventil, das das gesamte Kanalsystem der Formkörper
entlüftet. Anschliessend wird über das hydraulische Druckhaltesystem und die Kolbenstangen
7 ein Zuhaltedruck angelegt, der über dem Innenoberflächendruck des Giesslings liegt.
Nun ist die Form zur Aufnahme des Schlickers bereit.
[0019] Der Schlicker, welcher das vorbereitete Ausgangsmaterial des Herstellungsverfahrens
bildet, kann aus einem anorganischen und/oder organischen Material mit einem Flüssigkeitsanteil
zwischen 3 und 90 Gew.-% bestehen. Das Kornspektrum der festen Grundsubstanz kann
innerhalb weiter Grenzen, d.h. zwischen 0,5 p und 5 mm liegen.
[0020] In der ersten Phase der Formfüllung wird der Giessschlicker zwecks Vermeidung von
Turbulenz unter geringem Druck, d.h. bei etwa 0,1 bis 3 bar, eingefüllt. Die einströmende
Schlickermasse verdrängt dabei die Volumenluft des Giesslings, die durch eine entsprechend
angeordnete Oeffnung (Hohlgussöffnung) entweicht. Auch ein geringer Wasseranteil,
sei es Restwasser vom vorangegangenen Herstellungsvorgang oder vom neu eingefüllten
Schlicker abgeschiedenes Wasser, kann bereits in dieser Anfangsphase durch die Poren
der Formkörper und das noch drucklose Kanalsystem entweichen.
[0021] Nachdem die in Fig. 4 mit F bezeichnete Hohlform mit Schlicker gefüllt ist, wird
an den Schlicker ein Ueberdruck von etwa 10 bis 50 bar angelegt, wobei sich der Giessling
in der Form unter Wasserentzug verfestigt. Unter dem angelegten Ueberdruck beschleunigt
sich die Wasseraufnahme seitens der Formkörper beträchtlich, so dass innerhalb weniger
Minuten ungefähr 50 % oder mehr des im SchlickEr enthaltenen Wassers entweichen. Dieses
unter Druck aus dem Schlicker austretende Wasser, das sogenannte Filtrationswasser,
wird nun nicht durch die Formkörper hindurch nach aussen gedrückt, sondern bleibt
zum Grossteil in den Kapillaren der Formkörper unmittelbar hinter der dem Giessling
zugewandten Formkörperfläche. Da das Filtrationswasser die in den Kapillaren der Formkörper
enthaltene Luft verdrängt und dieselbe ungehindert nach aussen entweichen kann, bildet
sich in dem dem Giessling benachbarten Grenzbereich der Formkörper ein luftfreies
Wasserpolster, das für die spätere Ablösung des Giesslings von grosser Bedeutung ist.
[0022] Die Druckbeaufschlagung des in der Form befindlichen Geschirrschlickers erfolgt hydraulisch,
beispielsweise mit Hilfe von Membranen. Wie Fig. zeigt, münden in die Hohlform F zwei
Kanäle 9 und 10, welche mit Absperrventilen 11 und 12 versehen sind. Beim Einfüllen
und anschliessenden Unterdrucksetzen des Schlickers wird das Einfüllventil 12 geöffnet,
das Entleerungsventil 11 hingegen ist geschlossen. Die im Hohlraum 5 enthaltene Luft
entweicht durch die poröse Form und das Kanalsystem. In dieser Phase des Wasserentzuges
und der Verfestigung unter Druck sind die Kanäle 3a, 3b, 5a, 5b offen.
[0023] Solange der Giessschlicker zwecks Wasserentzugs und Verfestigung unter Druck gehalten
wird, sind die Kanäle 3a/3b/5a/5b somit entlüftet. Je nach der Zusammensetzung und
Viskosität des Schlickers sowie in Abhängigkeit vom Material der porösen Formkörper
kann es aber auch zweckmässig sein, während dieser Phase über die Zuleitungskanäle
5a/5b einen pneumatischen oder hydraulischen Gegendruck anzulegen, um die Feuchtigkeitsaufnahme
und -verteilung innerhalb der Formkörper gezielt zu steuern. Dieser von aussen angelegte
Gegendruck kann unter anderem die Aufgabe haben, das vom Schlicker in die Formkörper
eingedrungene Wasser innerhalb der Formkörper zu halten, damit es beim abschliessenden
Ablösevorgang noch zur Verfügung steht.
[0024] Gemäss einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann jedoch die Ausbildung des
für einen problemlosen Ablösevorgang unbedingt erforderlichen gleichmässigen, nicht
(z.B. durch grössere Lufteinschlüsse) unterbrochenen Wasserpolsters völlig unabhängig
von einem allfälligen auf das Kanalsystem der Form ausgeübten Gegendruck erfolgen.
Die Feuchtigkeitsaufnahme und -verteilung in der Form werden somit in dieser Phase
nicht durch irgendwelche Art von Gegendruck gesteuert, sondern sind ausschliesslich
eine Funktion des Druckes von der Schlickerseite und der ganz besonderen Eigenschaften
der Mikroporenstrüktur sowie des Aufbaues der Form, d.h. Abdichtung nach aussen, Ausbildung
der Dichtungsfläche D usw.
[0025] Das vom Schlicker in die Form eingedrungene Wasser muss somit gemäss dieser Variante
nicht im Grenzbereich Scherben/Formenoberfläche durch einen von aussen angelegten
"Gegendruck" gehalten werden, vielmehr bleibt das Wasser-! polster dort, wenn es nicht
durch Fehler oder falsche Massnahmen weitertransportiert oder verändert wird. Fehler
bzw. falsche Massnahmen in diesem Sinne können beispielsweise sein:
- undichte Formenoberfläche im Bereich D
- undichte Formenaussenwände
- im Vergleich zum Schlickerdruck überhöhter Unterdruck von der Formenseite her oder
- zu hoher und zu langer angesetzter Gasdruck nach dem Hohlgiessen, d.h. in der Phase
der Verfestigung des Formlings.
[0026] Im Verlaufe des Filtrationsvorganges verfestigt sich nun die Schlickermasse durch
Wasserentzug und es bildet sich an den Stirnflächen Sa/Sb der Formkörper der in Fig.
5 eingezeichnete, mit 13 bezeichnete Keramikscherben. Sobald die Scherbenbildung abgeschlossen
ist, d.h. wenn der Scherben die gewünschte Kontur und eine.gewünschte Dicke erreicht
hat, wird das Ventil 11 geöffnet und der Rest- oder Hohlraumschlicker läuft ab. Dieser
Entleerungsvorgang kann durch Druckluft unterstützt werden, die durch das Ventil 12
eingeführt werden kann.
[0027] Wie nun die Erfahrung gezeigt hat, besteht nach dem Ablassen des Rück- und Hohlraumschlickers
aus dem Hohlraum H (Fig. 5) die Gefahr, dass einerseits der noch nasse Schlicker an
den Hohlraumwänden "nachläuft" und dadurch zur Schlierenbildung führt; andererseits
hat sich gezeigt, dass der Scherben bei kurzer Einwirkungsdauer vielfach eine ungenügende
Festigkeit aufweist. Um diesen Nachteilen zu begegnen, wird nach dem Ablaufen des
Rück- bzw. Hohlraumschlickers innerhalb des Hohlraumes H ein pneumatischer Druck aufgebaut
und über eine bestimmte, vom Formkörper- und Schlickermaterial abhängige Zeitdauer
gehalten. Bei der Herstellung eines Keramikwaschtisches wurde beispielsweise ein pneumatischer
Druck von 15 bar während 10 bis 15 Sekunden aufrechterhalten. Dadurch wird das Nachlaufen
verhindert, wobei ein Teil des an den Wänden des gebildeten Formlings befindlichen
Wassers in den Formling eindringt. Der auf diese Weise mit Druckluft behandelte Scherben
besitzt demgemäss eine trockenere Innenfläche und ist nachweisbar gegenüber einem
nicht druckbehandelten Keramikteil höher verfestigt, was insbesondere beim Hohlguss
von ausschlaggebender Bedeutung sein kann.
[0028] Der Vorgang der pneumatischen Druckanlegung kann mehrfach wiederholt werden, wobei
durch zeitweiliges Oeffnen des Ablassventiles das in der Zwischenzeit noch zusammengelaufene,
restliche Schlickermaterial abgelassen werden kann.
[0029] Die Anlegung eines pneumatischen Druckes im Hohlraum H dient somit der Verhinderung-des
Nachlaufens und der Erzielung einer erhöhten Festigkeit des Formlings. Zudem dringt
das dem Schlicker während der Scherbenbildung entzogene Filtrat in die dem Scherben
benachbarte Grenzschicht des Formkörpers ein und bildet dort das für den Ablösevorgang
unerlässliche zusammenhängende Wasserpolster. Dabei muss unbedingt verhindert werden,
dass durch zu lange anhaltende oder zu starke Druckanlegung während des Scherbenverfestigungsvorganges
Luft durch den Scherben hindurch tritt und das zusammenhängende Wasserpolster verdrängt
bzw. unterbricht (Falschluft) und deswegen das problemlose Ablösen des Scherbens von
der Formenoberfläche nicht mehr gewährleistet ist.
[0030] Sobald nämlich an einer Stelle der direkte Kontakt zwischen Formling und Wasserpolster
in der Form durch grössere Lufteinschlüsse oder eine grosse Menge kleinerer Luftbläschen
unterbrochen ist, kann durch noch so geschickte Steuerung ein genügend gleichmässiger
Gegendruck über die gesamte Scherben- oder Formoberfläche nicht aufgebaut werden,
was über unregelmässige Druckbeaufschlagung auf das Stück zu Spannungen und Stauchungen
im Scherben und damit zu Defekten führt.
[0031] Gegebenenfalls lässt sich durch ein ausgewogenes Abstimmen des im Hohlraum H angelegten
Luftdruckes und eines von aussen über die Kanäle 5a/5b angelegten pneumatischen oder
hydraulischen Gegendruckes die Feuchtigkeitsverteilung innerhalb der Formkörper zusätzlich
steuern.
[0032] Zum Ablösen des Formlings wird nun gemäss Fig. 6 zunächst über den Kanal 5b an den
einen Formkörper lb ein Unterdruck angelegt, während über den Kanal 5a am Formkörper
la ein pneumatischer Ablösedruck einwirkt. Dadurch wird der Scherben 13 aus dem Formkörper
la herausgedrückt und vom Formkörper lb durch Vakuum festgehalten. Der hierbei sich
abspielende Vorgang ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich.
[0033] Fig. 3 zeigt anhand einer vereinfachten Schnittdarstellung zwei aus porösem Kunststoff
bestehende Formkörper 14 und 15, die wiederum zwischen zwei Platten 4a/4b eingespannt
sind. Durch Schrauben 18 sind die Platten in den Formkörpern verankert. Der von den
beiden Formkörpern 14 und 15 umschlossene Hohlraum H dient zur Bildung eines Hohlgussteiles,
das in der gezeigten Phase für den Ablösevorgang bereit ist. Demnach wurde ein Teil
des Filtrationswassers durch den Schlickerdruck, die Kapillarwirkung des porösen Materiales
und den im Hohlraum H angelegten pneumatischen Druck in den angrenzenden Bereich W
der Formkörper verlagert. Mit W ist somit in Fig. 3 ein den Scherben ganz umfassendes,
nicht unterbrochenes Wasserpolster bezeichnet. Dieses Wasserpolster darf selbstverständlich
nicht durch die Kanäle 2 nach aussen entweichen. Dies wird dadurch sichergestellt,
dass durch Verhinderung von Luftzutritt das Wasser im Grenzbereich Scherben/Formenoberfläche
gehalten wird.
[0034] Unterstützt wird diese Massnahme durch die auf das Wasser wirkenden Kapillarkräfte
der offenen Poren. Um die Lage des Wasserpolsters W in jeder Phase gezielt steuern
zu können, kann einerseits an den Hohlraum H ein pneumatischer Druck, andererseits
von aussen an die Formkörper, d.h. über die Kanäle 2, ein hydraulischer oder pneumatischer
Gegendruck angelegt werden. Durch ein gegenseitiges Abstimmen dieser Drücke kann das
Wasserpolster bis zum Entformungsvorgang in der in Fig. 3 dargestellten Position gehalten
werden.
[0035] Wird nun, wie anhand von Fig. 3, bzw. 6 beschrieben, an den Formkörper 14 ein Ueberdruck,
an den Formkörper 15 ein Unterdruck angelegt, so wird das gespeicherte Filtrationswasser
W wieder zurück gegen den Hohlraum H gedrückt, bis es an der Grenzfläche zwischen
Formkörper 14 und Scherben 13 austritt und damit das Ablösen des Scherbens begünstigt.
[0036] In ähnlicher Weise wird der Scherben 13 anschliessend von dem verbleibenden Formkörper
lb (Fig. 6) bzw. 15 (Fig. 3) abgelöst.
[0037] Gemäss Fig. 4 und 5 wird die Dichtheit im Dichtspalt D zwischen den beiden Formkörpern
durch den hydraulischen Druck gewährleistet, welcher über die Kolbenstangen 7 und
die Pressflanschen 8 aufgebracht-wird. Es konnte nun durch Versuche festgestellt werden,
dass dieser Anpressdruck nicht zu hoch gewählt werden darf.
[0038] Berücksichtigt man, dass sich beim Entlasten im Hinblick auf die Ablösung die kompressiblen
Formkörper, der Scherben und der Schlickerdruck entspannen müssen, so darf der Zuhalte-
bzw. Anpressdruck im Grenzbereich D nicht erheblich über der Summe dieser elastischen
Rückstelldrücke liegen. Bezeichnet man die elastische Rückstellkraft der Formkörper
mit FF, diejenige des Keramikscherbens mit FK, den Schlickerdruck mit FS, so gilt
für den Zuhaltedruck FZ:
wobei der Faktor h, der die Dichthaltung im Grenzbereich D gewährleistet, zwischen
1,05 und 1,2 liegen sollte.
[0039] Ferner spielt beim Entlastungsvorgang nicht nur die Höhe des gewählten Anpressdruckes,
sondern auch der zeitliche Ablauf der Formenöffnung eine wichtige Rolle. Die gefürchtete
Rissbildung lässt sich mit Sicherheit nur vermeiden, wenn der Druckabbau beim Oeffnungsvorgang
den besonderen Bedürfnissen des Formlings angepasst wird, d.h. der Druckabbau in allen
Fällen langsam, der Oeffnungsvorgang bei grösstenteils aus Hohlguss bestehenden Formlingen
auch langsam und in Phasen erfolgt, für grösstenteils aus Kernguss bestehende Formlingen
hingegen schnell abläuft.
[0040] Fig. 7 zeigt die Oeffnungsgeschwindigkeit v, d.h. die Geschwindigkeit, mit der beim
Oeffnungsvorgang die beiden Dichtflächen Sa und Sb auseinanderfahren, in Abhängigkeit
von der Zeit für grösstenteils im Hohlgussverfahren hergestellte Formlinge. Während
einer ersten, mit A bezeichneten Phase entspannen sich zunächst der Scherben und die
porösen Formkörper, bis sich die Stirnfläche des einen Formkörpers vom Scherben zu
lösen beginnt. Diese Ablösung erfolgt nun äusserst langsam (Ablösephase B). Nach Abschluss
dieser Ablösephase kann der Formkörper relativ rasch weiter vom Scher-Den weggefahren
werden (Eilöffnungsphase C).
[0041] Das beschriebene Verfahren zeichnet sich dank der Möglichkeit der gleichmässigen
Feuchtigkeitsverteilung durch einen einwandfrei beherrschbaren Ablösevorgang sowie
einen gegenüber dem Stande der Technik merklich verfestigten Scherben aus. Eine beträchtliche
Zeitersparnis ergibt sich durch die Tatsache, dass der Schlicker nach dem Einfüllen
kurzzeitig unter Druck gehalten wird. Der Einfüllvorgang des Schlickers selbst darf,
wie die Erfahrung gezeigt hat, jedoch lediglich mit einem Anfangsdruck zwischen 0,1
und 3 bar erfolgen, ansonsten sich Turbulenzen ergeben. Erst anschliessend, d.h. nachdem
mindestens ein Grossteil des Schlickermaterials eingebracht wurde, kann der Druck
auf ein Mehrfaches, beispielsweise auf 10 bis 50 bar erhöht werden.
[0042] Es wurde ferner festgestellt und durch Versucheerhärtet, dass aus warmem Material
(z.B. Schlicker von 40 °C) hergestellte Formlinge noch besser entformt werden können
und nach dem Entformen rascher und besser weiterbearbeitet werden können, weil sie
rascher fest sind. Es ist daher von Vorteil, das Material vor dem Einleiten in die
Form auf 25 bis 50 °C vorzuwärmen.
[0043] Der in Fig. 1 mit lb bezeichnete Formkörper weist, wie erwähnt, eine ringförmige
Dichtfläche D sowie einen durch die Stirnfläche Sb (Giessfläche) begrenzten Vorsprung
auf. Diese beiden Flächen D und Sb werden bei der Durchführung des beschriebenen Druckguss-Verfahrens
einerseits zur ungleichen Zeit und andererseits mit unterschiedlichen Drücken belastet.
Der aus porösem Kunststoff erstellte Formkörper hält dieser Wechselbeanspruchung,
wie Versuche gezeigt haben, auf die Dauer nicht stand. Am Uebergang von der Dichtfläche
D zur Giessfläche Sb zeigen sich unter dem Einfluss der auftretenden Kerbwirkungen
alsbald feine Risse, welche bei weiterer Benutzung des Formkörpers dessen Bruch bewirken.
[0044] Das gleiche gilt in ähnlicher Weise auch für den Formkörper la.
[0045] Um den Formkörpernla und lb die für den Betrieb erforderliche Festigkeit zu verleihen,
werden dieselben vorzugsweise mit einer Armierung versehen, die-dem speziellen Aufbau
der Formkörper und deren Material Rechnung trägt. Ein Ausführungsbeispiel eines derart
armierten Formkörpers wird nachstehend anhand der Fig. 8 und 9 beschrieben.
[0046] An dem auch hier mit lb bezeichneten Formkörper sind die gegenüber Fig. 1 unverändert
gebliebenen Bezugszahlen beibehalten worden.
[0047] Zur Verdeutlichung der armierten Konstruktion ist in Fig. 8 und 9 die poröse Kunststoffmasse,
welcher die Hauptfunktion der Wasseraufnahme zukommt, mit K bezeichnet. Diese Kunststoffmasse
K ist von einem zusammenhängenden Armierungsgitter A durchsetzt, das jeweils im Bereich
der Bohrungen 2 im Abstand um diese herumgeführt ist und sich ferner über eine Tiefe
erstreckt, die derjenigen der Bohrungen 2 entspricht. Die Gitterstruktur des Armierungsgitters
A umgreift somit sämtliche Bohrungen 2 auf deren Gesamtlänge (Fig. 9) und verleiht
dem Formkörper eine beträchtliche Festigkeit gegen die auftretenden Druckbeanspruchungen.
Das Armierungsmaterial A durchsetzt bei der dargestellten Ausführungsform die Zwischenräume
zwischen den einzelnen Bohrungen 2 ganz und bildet somit ein Netz sich kreuzender
Versteifungswände.
[0048] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Armierungsgitter A aus dem gleichen
Kunststoff, der die wasseraufnehmende Masse K bildet, mit dem Unterschied jedoch,
dass diesem Kunststoff bei dessen Herstellung porenbildende Substanzen nicht beigegeben
wurden. Damit ist Gewähr gegeben, dass sich die Grundmasse K und die Armierung A einwandfrei
miteinander verbinden, während sich andererseits durch den Wegfall der Poren ein beträchtlicher
Festigkeitszuwachs ergibt.
[0049] Anstelle dieses bevorzugten Materials kommen aber auch andere Armierungswerkstoffe
in Frage.
[0050] Wie sich ferner aus Fig. 9 ergibt, ist die Struktur des Armierungsgitters A bei der
dargestellten Variante mit metallischen Drahtgittern G durchsetzt, wobei hier drei
Drahtgitter D im gegenseitigen Abstand übereinander angeordnet sind. Die Gitter D
entsprechen in ihrer Teilung genau der in Fig. 8 ersichtlichen Anordnung des Armierungsgitters
A.
[0051] Für die Anbringung des Armierungsgitters A ergeben sich verschiedene Möglichkeiten.
Gemäss einer bevorzugten Variante werden an dem fertig gegossenen Formkörper la oder
lb (wie in Fig. l) Aussparungen ausgebohrt,oder ausgefräst, die anschliessend mit
dem Armierungsmaterial ausgegossen werden, nachdem die Bohrungen 2 durch Stöpsel verschlossen
wurden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die für die Armierung erforderlichen
Aussparungen schon beim ersten Guss freizulassen und anschliessend auszugiessen.
[0052] Das Grundmaterial der Formkörper la, lb ist ein verschleissfester Kunststoff, welchem
bei seiner Herstellung eine porenbildende Substanz beigefügt wird, so dass sich die
gewünschte poröse Struktur ergibt.
l. Verfahren zur serienmässigen Verarbeitung eines anorganischen und/oder organischen
Materiales, das einen Flüssigkeitsanteil zwischen 3 und 90 Gew.-% enthält, zu einem
Formling mittels Kernguss und/oder Hohlguss, wobei das Material in einen zwischen
mindestens zwei porösen Formkörpern befindlichen Hohlraum eingebracht und im Kontakt
mit den angrenzenden Formkörpern entfeuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die
Einbringung des Materials in den genannten Hohlraum in einer ersten Phase zwecks Vermeidung
von Turbulenzen mit einem Anfangsdruck zwischen 0,1 und 3 bar erfolgt und der Druck nach erfolgter Füllung des Formenhohlraums mit Material
auf ein Mehrfaches gesteigert und bis zur Verfestigung des Materials gehalten wird,
wobei das Filtrat unter dem Einfluss des herrschenden Druckes in die Formkörper eindringt,
die in deren Poren und Kapillaren befindliche Luft verdrängt und damit in der dem
Formling benachbarten Randschicht der Formkörper für den Ablösevorgang zur Verfügung
steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, für die Verarbeitung des genannten Materials im Hohlguss
bzw. kombinierten Hohl- und Kernguss, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bildung
des Formlings an den Hohlraumwänden das flüssigkeitshaltige Restmaterial aus dem verbleibenden
Hohlraum hinausgeblasen und anschliessend in diesem Hohlraum ein Gasdruck aufgebaut
wird, einerseits um das noch fliessfähige Material an den inneren Hohlraumwänden zu
halten und ein Nachlaufen desselben zu vermeiden, und andererseits, um die Verfestigung
des Formlings zu beschleunigen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau eines Gasdruckes
innerhalb des genannten Hohlraums einmal oder mehrere Male wiederholt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der genannten
Randschicht der Formkörper befindliche Flüssigkeit durch ein abgestimmtes Zusammenwirken
des genannten Gasdruckes mit.einem von aussen auf beide Formkörper einwirkenden Gas-
oder Flüssigkeitsdruck in der genanntenhohlraumseitigen Randschicht gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, zur serienmässigen Herstellung von
Geschirr oder Sanitärkeramik, wobei ein Masseschlicker in den genannten Hohlraum eingeleitet
und im Kontakt mit den angrenzenden, aus porösem Kunststoff bestehenden Formkörpern
entwässert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der in den genannten Hohlraum eingebrachte
Masseschlicker zwecks Reduzierung der Filtrationszeit und Erzielung einer erhöhten
Festigkeit des Scherbens während einer von der Dicke des zu erzielenden Scherbens
abhängigenEinwirkungsdauer unter einem Druck von 10 bis 50 bar gehalten und ein Teil
des Filtrats in die dem Scherben benachbarten Grenzschichten der Formkörper verdrängt
und dort, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit einem von aussen an die porösen Formkörper
angelegten Gas- bzw. Flüssigkeitsdruck, gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der nach der Scherbenbildung
zurückbleibende Rück- oder Hohlraumschlicker ohne zusätzliche Aufbereitung wieder
verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass zum Aufbau des genannten Gasdruckes Druckluft verwendet wird, welche
durch die Einguss- bzw. Hohlgussöffnung der Formkörper in den genannten Hohlraum eingeführt
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die beiden Formkörper
beim und nach dem Einleiten des Schlickers dicht zusammenhaltende Aussendruck in unterschiedlichen
Phasen gelöst wird, wobei eine langsame und im Geschwindigkeitsbereich 0-10 mm/Sek.
beliebig einstellbare Entspannungs- und Erstöffnungsgeschwindigkeit in eine rasche
Eilgeschwindigkeit übergeht, sobald in Abhängigkeit von Konizität und Tiefe des Formlings
der für die problemlose Oeffnung nötige Abstand unter den Formenteilen erreicht ist.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit
mindestens zwei einen Hohlraum umschliessenden, aus porösem Kunststoff bestehenden
Formkörpern (la/lb), welche mit Bohrungen (2) zur Zu- bzw. Ableitung von Gas oder
Flüssigkeit versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei einander gegenüberliegenden
Aussenflächen der Formkörper (la/lb), je eine feinsteuerbare Anpressvorrichtung (7,
8) angreift, und dass die genannten Bohrungen (2) praktisch parallele Sacklochbohrungen
sind, deren aussenliegende Mündungen in ein rasterartiges Netz von Verteilernuten
(3a/3b) münden, die ihrerseits auf der ihnen zugewandten Fläche einer mit Anschlüssen
versehenen Platte (4a/4b) angeordnet sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, mit zwei Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass
die Trennfläthe der Formkörper (la/lb) vertikal und die parallelen Sacklochbohrungen
(2) der Formkörper praktisch waagrecht angeordnet sind.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens
einer der beiden Formkörper (la/lb) mit Armierungen (A) versehen ist, welche sich
zwischen den genannten Bohrungen (2) in den betreffenden Formkörper hinein erstrecken.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungen (A)
aus dem Kunststoff des Formkörpers (la, lb) erstellt sind, welchem jedoch zur Verbesserung
seiner Festigkeitseigenschaften die porenerzeugende Materialkomponente fehlt, und
der zwischen den genannten Bohrungen (2) in vorbereitete Nuten oder Löcher eingegossen
ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
die Armierungen (A) die Zwischenräume zwischen den einzelnen Bohrungen (2) ganz durchsetzen
und somit ein Netz sich kreuzender Versteifungswände bilden.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass
sich die aus porenfreiem Kunststoff erstellten Armierungen (A) praktisch über die
jeweilige Länge der ihnen benachbarten Bohrungen (2) erstrecken.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in
den aus porenfreiem Kunststoff erstellten Armierungen (A) zwecks Verbesserung der
Festigkeitseigenschaften Metallprofile (D), beispielsweise ein oder mehrere dem gegenseitigen
Abstand der Bohrungen (2) angepasste Metallgitter, eingelegt sind.