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Verfahren zur Behandlung, insbesondere zur Formgebung flüssigkeitshältiger Substanzen und Form zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung, insbesondere zur Formgebung flüssigkeitshältiger Substanzen sowie eine Form zur Durchführung dieses Verfahrens, insbesondere für die Verarbeitung von keramischen Massen wie Schlicker, feuchte keramische Pasten u. dgl.
Zur Formgebung von keramischen Körpern, die in grossen Stückzahlen hergestellt werden, dienen gewöhnlich Formen, die in einem kontinuierlichen Herstellungsvorgang immer wieder verwendet werden und zweckmässig aus einem porösen Material bestehen, das aus dem zu verformenden Material Feuchtigkeit absorbieren und an die Umgebungsatmosphäre abgeben kann.
Damit die Formen rasch zur Wiederverwendung für die nächste Charge des zu verformenden Materials zur Verfügung stehen, muss jedoch die Feuchtigkeit rasch aus den Formen entfernt werden können. Zu diesem Zweck ist es üblich, die Entfernung der Feuchtigkeit durch Anwendung von Wärme zu beschleunigen, beispielsweise indem man die Formen in eine heisse Atmosphäre einbringt oder eine stationäre örtliche Erhitzung, z. B. mit Heizwendeln, anwendet. Diese Verfahren gewährleisten jedoch nicht die Zufuhr einer den verschiedenen Feuchtigkeitsgehalten der verschiedenen Zonen der Formen proportionalen Wärmemenge. Ferner sind die bekannten Trockenverfahren ziemlich zeitraubend und eignen sich nicht ohne weiteres zur Anwendung in der Massenfertigung.
Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden und ein Verfahren geschaffen, welches die Entfernung von Feuchtigkeit aus porösen Formen sehr erleichtert, eine gleichmässige Trocknung gewährleistet und damit zu verbesserten Produkten führt, die nur minimale Spannungen aufweisen.
Das erfindungsgemässeverfahren zur Behandlung, insbesondere Formgebung einer flüssigkeitshältigen Substanz, z. Bu einer verfestigbaren keramischen Substanz, wobei dieselbe mit einem porösen, die Flüssigkeit aus der Substanz aufnehmenden Material in Berührung gebracht wird und das Material zwecks beschleunigter Entfernung der absorbierten Flüssigkeit erhitzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung durch Durchleiten eines elektrischen Stromes durch das poröse Material erfolgt.
Es hat sich gezeigt, dass die Feuchtigkeit dem porösen Material, z. B. der Form, eine Leitfähigkeit verleiht, die dem Feuchtigkeitsgehalt der. Form proportional ist, wobei in den feuchtigkeitshältigsten Zonen, welche die höchste Leitfähigkeit besitzen, der stärkste Strom fliesst und daher die grösste Wärmemenge erzeugt wird. Die Anwendung des elektrischen Stromes bei der Verarbeitung von verfestigbaren Materialien ist zwar schon bekannt, doch ist das Prinzip bisher noch nicht zum Trocknen einer porösen Formangewendetworden, sodass die bedeutende Produktionssteigerung, die erfindungsgemäss erzielt wird, bisher nicht möglich war.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der elektrische Widerstand einer Form beim Trocknen automatisch zunimmt, so dass sich das Verfahren selbst regelt. Auf diesem Merkmal beruht auch die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemässen Verfahrens.
In der erfindungsgemässen Form sind Elektroden eingebettet oder so daran angebracht, dass ein Stromfluss durch dieselbe bewirkt werden kann.
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Weitere Zwecke, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung hervor, in der auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. In diesen zeigt Fig. 1 im Längsschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Verformungseinrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 ein Kurvenbild, welches die Ergebnisse der Anwendung der Erfindung auf eine bestimmte Form zeigt.
Die Form gemäss den Fig. 1 und 2 besitzt einen oberen Formteil 10 und einen unteren Formteil 12. Der obere Formteil 10 wird auf den unteren Formteil 12 aufgelegt, der mit einer Ausnehmung oder Höhlung 14 von vorherbestimmter Gestalt versehen ist, die der Gestalt des herzustellenden Körpers entspricht. Die Ausnehmung 14 dient zur Aufnahme des zu verformenden Materials und kann beispielsweise die zur Herstellung eines Behälterdeckels erforderliche Gestalt haben.
. Die beiden Teile der Form bestehen aus einem porösen Material, das Feuchtigkeit aus dem zu verarbeitenden Material absorbieren kann. Beispielsweise können die Formteile aus Gips hergestellt sein.
Der obere Formteil 10 trägt eine Zuführungseinrichtung 16 für das zu verformende Material, z. B. einen Trichter.
DerobereFormteil 10 ist mit einem Zuführungskanal 18 versehen, der vom Trichter 16 zum Hohlraum 14 führt. Der obere Formteil 10 ist ferner mit einem Austrittskanal 20 versehen, durch den Materialüberschuss aus dem Hohlraum 14 in. einen Behälter 22 od. dgl. gelangen kann. Die Kanäle 18 und 20 stehen über einen Kanal 24 miteinander in Verbindung, der bewirkt, dass der Schlicker ; die keramische Paste ode dgl. gleichmässig im Hohlraum 14 verteilt wird.
Die Form kann mit Hilfe von Ständern 28 und 30, auf einem Fussboden 26 oder einer sonstigen Unterlage stehen.
In dem Formteil 12 sind Elektroden 32a und 34a und in dem Formteil 10 Elektroden 32b und 34b eingebettet. Diese in Fig. 2 allgemein mit 32 und 34 bezeichneten Elektroden bewirken einen elektrischen Stromflussundsind vorzugsweise in Form einer metallischen Gaze oder eines Netzwerkes vorgesehen, das auf einander entgegengesetzten Seiten der Ausnehmung 14 angeordnet ist. Mit diesen Elektroden sind weitere Elektroden oder Stangen 36 und 38 verbunden, über welche der elektrische Strom den erstgenannten Elektroden zugeführt wird.
Ferner'ist erfindungsgemäss eine elektrische Kraft- oder Potentialquelle 40, beispielsweise von 220 V, vorgesehen. Man kann aber auch andere Spannungen anwenden. Beispielsweise kann man auch eine mehrphasige Spannungsquelle zusammen mit zusätzlichen Elektroden zur Ausnutzung der verschiedenen Phasen verwenden.
Die Stromquelle 40 istmit parallelen Leitungen 42 und 44 an die Elektroden 32a und 32b und mit Leitungen 46-und 48 an die Elektroden 34a und 34b angeschlossen, um eine einwandfreie Verteilung des Stromes auf die vorgenannten Elektroden zu gewährleisten.
Erfindungsgemäss wird der Trichter 16 mit einer Charge 50 aus Schlicker, feuchter keramischer Paste od. dgl. beschickt. Dieses feuchte Material gelangt durch den Kanal 18 in die Ausnehmung 14, während der Überschuss durch den Kanal 20 aufwärts in den Behälter 22 gelangt. Das Wasser in dieser verfestigbaren Substanz wird von dem porösen Material der Formteile 10 und 12 absorbiert, die ohne diesen Feuchtigkeitsgehalt im wesentlichen nichtleitend sind bzw. einen hohen elektrischen Widerstand haben.
Die in den Poren des Materials vorhandene Feuchtigkeit schafft jedoch Wege mit herabgesetztem Widerstand, so dass das Material leitfähig wird. Je grösser der Feuchtigkeitsgehalt einer bestimmten Zone des oberen und unteren Formteiles, desto höher ist auch die LeitfähigkeitdieserZone. Jene Teile, die am stärksten getrocknet werden müssen, werden daher auch von dem stärksten Strom durchflossen.
. Der Stromfluss durch die Formteile bewirkt eine Erzeugung von Wärme, welche die Entfernung der Feuchtigkeit aus dem porösen Material der Formteile beschleunigt. Ferner wirkt diese Wärme auf das feuchte Behandlungsgut ein und setzt dessen Viskosität so herab, dass die Feuchtigkeit rascher aus dem zu verformenden und zu verfestigenden Material in die Form und von dieser in die Umgebungsatmosphäre treten kann.
Aus der Fig. 3 sind die Ergebnisse der Behandlung eines aus feuchtem Gips bestehenden Blockes von 240 x 50 x 20 mm ersichtlich, an dessen Stirnflächen eine Wechselspannung von 220 V angelegt wurde.
In Fig. 3 zeigt die Kurve 52 die Temperatur in dem Block. Diese steigt bis zu einem Maximum A, das etwa 20 - 25 min nach dem Anlegen der Spannung erreicht wird, und fällt dann auf einen im wesentlichen konstanten Wert.
Die Kurve 54 stellt den Verlauf des spezifischen elektrischen. Widerstandes des Blockes dar und zeigt, dass dieser mit der Zeit zunimmt. Wenn der Block im wesentlichen trocken wird, nimmt sein
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spezifischer elektrischer Widerstand besonders stark zu.
Die Kurve 56 gibt den Verlauf der Stromstärke wieder, die bei zunehmendem spezifischem Wi- derstand absinkt. Daraus ist ersichtlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren selbstregelnd ist, da die Stromaufnahme automatisch abnimmt, wenn sich das Verfahren seinem Ende nähert.
Die Kurven 58 und 60 geben den Prozentsatz des in dem Block noch enthaltenen bzw. des ver- dampten Wassers an.
Wenn ein Bereich der Form schneller trocknet als ein anderer, nimmt die Stromstärke in dem trocke- neren Bereich gegenüber der Stromstärke in dem feuchteren Bereich ab, so dass in dem trockeneren Bereich weniger Wärme erzeugtwird. Dadurchwird gewährleistet, dass die Form und das Produkt in allen Bereichen gleichmässig getrocknet werden und ein Fabrikationserzeugnis erhalten wird, das von unerwünschten Spannungen im wesentlichen frei ist.
Es hat sich gezeigt, dass es die Erfindung ermöglicht, eine Form auf höhere Temperaturen zu erhitzen, als sie mit den üblichen Verfahren erzielt werden konnten. Infolgedessen führt die Erfindung gegenüber den bekannten Verfahren zu einer beträchtlichen Steigerung der Produktion. Gleichzeitig wird infolge der erfindungsgemäss erzielten Selbstregelung jede Gefahr einer ungeeigneten Behandlung der Materialien vermieden.
Die erfindungsgemässen Formen können so lange verwendet werden, wie sie porös bleiben. Es hat sich gezeigt, dass für besonders dauerhafte Formen Gips sehr gut geeignet ist. Ferner kann die Erfindung auf Formen beliebiger, zur Herstellung eines bestimmten Produkts erforderlicher Gestalt bzw. Profilform angewendet werden. Beispielsweise kann die Form aus zwei oder mehreren Teilen bestehen und jenachder Gestalt des herzustellenden Produkts können in jedem oder in nur einigen dieser Teile Ausnehmungen vorgesehen sein.
Die Elektroden 32 und 34 können auch durch andere Elektroden ersetzt werden, die an die Aussenseite der Form angesetzt und nicht in dieser eingebettet sind. Ferner kann die Anzahl der Elektroden vergrössert und können die Stellungen der Elektroden gegenüber der Form verändert werden.
Zahlreiche weitere Abänderungen liegen im Bereich fachmännischer Massnahmen, ohne den Rahmen des Erfindungsgedankens zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Behandlung, insbesondere zur Formgebung einer flüssigkeitshältigen Substanz, z. B. einer verfestigbaren keramischen Substanz, wobei dieselbe mit einem porösen, die Flüssigkeit aus der Substanz aufnehmenden Material in Berührung gebracht wird und das Material zwecks beschleunigter Entfernung der absorbierten Flüssigkeit erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung durch Durchleiten eines elektrischen Stromes durch das poröse Material erfolgt.
2. VerfahrennachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass elektrischer Strom durch ein Material wie z. B. Gips geleitet wird, dessen normalerweise hoher elektrischer Widerstand durch die Aufnahme von Feuchtigkeit aus der zu behandelnden Substanz verringert wird.