DE10012196A1 - Pressform zur Herstellung von Formlingen aus keramischem Material - Google Patents

Abstract

Eine Preßform zur Herstellung von Formlingen aus keramischem Material, insbesondere von Ziegeln oder Dachziegeln, deren formbestimmende, mit dem keramischen Material in direkten Kontakt kommende Preßfläche aus einem offenporigen Sintermetall gebildet ist. Hierdurch kann die Porosität und/oder das Durchlaßvermögen der Preßfläche für die bei dem Preßvorgang entstehende Flüssigkeit an den jeweiligen Preßvorgang vielfältig angepaßt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Preßform zur Herstellung von Formlingen aus keramischem Material, insbesondere von Ziegeln oder Dachziegeln.

Preßformen dieser Art sind vielfach bekannt und im Einsatz. Bei der Herstellung von Tondachziegeln dienen sie zugleich zur Formgebung und zum Auspressen der im Rohmaterial enthaltenen Feuchtigkeit, in der Regel Wasser. Das im Zuge des Preßvorgangs austretende Wasser muß über die Trennfuge der Preßform abgeführt werden oder die formgebende Preßfläche ist zumindest bereichsweise so gestaltet, daß das Wasser durch die Preßform hindurch abfließen kann.

Hierzu haben sich Preßformen durchgesetzt, deren Preßflächen aus Gips bestehen. Diese Gipsformen verbinden die Fähigkeit, das beim Preßvorgang aus dem Keramikmaterial austretende Wasser aufzunehmen und weiterzuleiten, mit einem guten Ablöseverhalten der Formlinge von der Preßfläche. Ein wesentlicher Nachteil dieser Gipsformen besteht darin, daß sie aufgrund der dem Gips immanenten Materialschwäche einem starken Verschleiß unterliegen und deshalb nur eine geringe Standzeit haben. Um diesbezüglich Abhilfe zu schaffen, sind auch schon Preßformen für Dachziegel aus Chrom-Nickel-Stahl vorgeschlagen worden, bei denen das Wasser über die Trennfuge freigesetzt wird. Damit läßt sich zwar die Standzeit der Preßformen erheblich steigern, jedoch sind diese zum einen aufgrund der aufwendigeren Herstellung teurer als Gipsformen, zum anderen ist die Wasserabführung, bei gleichzeitig verschlechterter Oberflächenstruktur des erzeugten Formlings, gegenüber Gipsformen eingeschränkt. Weiterhin sind auch Preßformen bekannt, deren formgebende Flächen aus offenporigem Siliziumkarbid (SiC) bestehen (DE 197 44 862 A1) und das Wasser durch die Preßform hindurch ableiten können. Auch diese Preßformen sind jedoch aufwendig in der Herstellung und daher teuer. Überdies ist die Möglichkeit ihrer Anpassung an Art und Feuchtegehalt des Rohmaterials der Formlinge beschränkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Preßform der beschriebenen Art vorzuschlagen, die eine hohe Standzeit ergibt und in einem einfachen Verfahren mit einer vorbestimmbaren Porosität hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die formbestimmende, mit dem keramischen Material in direkten Kontakt kommende Preßfläche der Preßform aus einem offenporigen Sintermetall gebildet ist.

Die Wahl eines Sintermetalls zur Ausbildung einer von einer elastischen Materialbahn abgedeckten formbestimmenden Preßfläche an einer Preßform zur Herstellung von Formlingen aus keramischem Material ist an sich bereits bekannt (DE-OS 24 28 652). Hierbei dient die aus Sintermetall bestehende Preßfläche aber nur zur Abstützung einer undurchlässigen elastischen Materialbahn, welche mit dem zu formenden Keramikmaterial in Kontakt gelangt, und zur Erzeugung bzw. Aufrechterhaltung eines Vakuums zwischen der Preßfläche und der elastischen Materialbahn. An die Aufnahme und den Abtransport der aus dem keramischen Rohmaterial austretenden Flüssigkeit ist nicht gedacht. Daher muß die Ausbildung der Preßform aus Sintermetall auch auf eine Preßformhälfte beschränkt bleiben.

Erfindungsgemäß hat das Sintermetall nicht nur Stützfunktion in der Preßform, sondern ist formgebend und dient zugleich zum Abtransport des beim Preßvorgang aus dem Rohmaterial austretenden Wassers durch die formgebende Fläche selbst. Sintermetall läßt sich gezielt mit einer offenporigen Porosität und einer Durchlaßfähigkeit für Flüssigkeiten und Gase herstellen, die genau vorherbestimmbar sind. Bindemittel, die zur Formgebung und Herstellung der oben genannten Preßformen aus Keramikmaterial (DE 197 44 682 A1) erforderlich sind und die Steuerung der Porosität der Preßformen beeinträchtigen, sind nicht erforderlich. Die Preßfläche läßt sich daher vielfältig an den Preßvorgang, z. B. die Schließgeschwindigkeit der Preßform, an den Feuchtegehalt des Rohmaterials, an dessen Verschiebe- oder Fließgeschwindigkeit in der Preßform beim Zusammenpressen des Batzens und an die unterschiedliche Intensität des Flüssigkeitsaustritts aus verschiedenen Abschnitten des Formlings anpassen. So ist es denkbar, von vornherein die Porosität und das Durchlaßvermögen des Sintermetalls an den jeweiligen Formprozeß anzupassen, indem z. B. bei zu erwartenden großen Flüssigkeitsmengen aufgrund einer entsprechenden Größe des Formkörpers die Porosität und/oder das Durchlaßvermögen des Sintermetalls größer eingestellt werden. Dadurch wird die Belastung der Preßfläche verringert und die Standzeit verlängert.

So kann daran gedacht werden, den Abschnitten des herzustellenden Formlings, die voluminöser sind und daher eine entsprechend größere Flüssigkeitsmenge enthalten, auch Bereiche der Preßfläche mit größerem Durchlaßvermögen und/oder größerer Porosität zuzuordnen. Die Steuerbarkeit der Porosität des Sintermetalls erlaubt es, die Porosität von Teilbereichen der Preßfläche unterschiedlich einzustellen, um dadurch dem unterschiedlichen Anfall an Wasser Rechnung zu tragen. So kann an Stellen mit besonders hoher Fließgeschwindigkeit des Batzens eine feinporige Oberfläche gewählt werden, wodurch diese Stellen eine höhere Verschleißfestigkeit erhalten. An anderen Stellen, an denen es zu Wasseransammlungen während des Preßvorgangs kommen kann, ist zweckmäßigerweise die Porengröße erhöht, wodurch die Wasseraufnahmefähigkeit gesteigert wird. Das ergibt in diesen Bereichen eine bessere Formtreue und Oberflächengüte des Formlings. Bei Falzdachziegeln liegen die Bereiche, an denen eine große Fließgeschwindigkeit des Rohmaterials beim Preßvorgang zu erwarten ist, in dem Abschnitt des Wulstes bzw. des Deckfalzes, während im Bereich der Verfalzung beim Preßvorgang in der Zeiteinheit größere Wassermengen austreten. Dem entsprechend ist bei einer erfindungsgemäßen Preßform zur Herstellung von Falzdachziegeln die Porosität des Sintermetalls der Preßfläche eingestellt.

Es ist sogar möglich, die Porosität und das Durchlaßvermögen des Sintermetalls über die Tiefe des die Preßfläche bildenden Preßformkörpers zu variieren, ausgehend von der Preßfläche z. B. zunehmen zu lassen. Dadurch kann die Fähigkeit der Preßform zur Weiterbeförderung der im Zuge des Preßvorgangs aufgenommenen Flüssigkeit günstig beeinflußt werden. Die Porosität bzw. das Durchlaßvermögen für strömende Medien kann dabei kontinuierlich oder stufenweise zu- bzw. abnehmen. Insgesamt können somit durch die einwandfreie Beherrschung des Wasseranfalls über den ganzen Preßvorgang hinweg Anrisse in kritischen Bereichen, z. B. in der Verfalzung von Dachziegeln, vermieden werden. Auch wird der Preßvorgang unempfindlicher gegen Störungen, z. B. bei einem Ausfall der Saugpumpe zum Absaugen des Wassers, und damit die Betriebssicherheit erhöht.

Die Sintermetall-Preßform ist deutlich einfacher und mit geringerem Aufwand herzustellen als die eingangs beschriebene Preßform aus SiC-Keramik. Denn die Formgebung kann in einem Sintervorgang bei merklich niedrigeren Temperaturen im Vergleich zu einem Keramikbrand durchgeführt werden und es sind geringere Schwinderscheinungen als bei Keramik zu erwarten.

In der Regel wird als Porosität ein Wert von mindestens 25% und für das Durchlaßvermögen (Durchströmbarkeit) im Bereich von 50 bis 500 10^-7 m² als brauchbar angesehen werden können.

Das Durchlaßvermögen der Preßfläche wird im wesentlichen durch das Ausmaß eines auf der Rückseite der Preßform angelegten Unterdrucks bestimmt. Es kann aber zu einem Teil auch dadurch beeinflußt werden, daß durch eine entsprechende Behandlung das Sintermetall hydrophil gemacht wird. Das hydrophile Verhalten sollte zumindest über eine gewisse Tiefe ausgehend von der Preßfläche vorliegen, um hierdurch die Porosität feiner halten zu können und dadurch die Oberfläche des zu formenden Keramikkörpers glatt erscheinen zu lassen. Anschließend an diesen Bereich kann durch eine Steigerung der Porengröße, der Porosität und/oder des Durchlaßvermögens des Sintermetalls für eine gesteigerte Transportfähigkeit gesorgt sein. Auch eine abschnittsweise vorhandene lipophile Eigenschaft des Sintermetalls kann dazu herangezogen werden, die Durchlaßfähigkeit der Preßfläche gezielt abschnittsweise zu steuern. Der hydrophile bzw. lipophile Charakter der Sintermetalloberfläche kann durch organische oder anorganische Überzüge erzielt werden. Solche Überzüge sind bekannt.

Weiterhin kann auch daran gedacht werden, zur Beeinflussung des Ablöseverhaltens des Formlings bei der Entformung die Sintermetall-Oberfläche zu hydrophobieren. Auch hierfür stehen bekannte Hydrophobiermittel zur Verfügung, z. B. Silikonverbindungen.

Als Sintermetall kommt bevorzugt Bronze in Betracht, jedoch ist grundsätzlich die Herstellung auch aus anderen metallischen Pulvern, z. B. Chrom-Nickel-Stahl denkbar.

Abgesehen von der erfindungsgemäßen Bestimmung des Werkstoffes für die Preßfläche der Preßform bestehen für letztere alle Möglichkeiten des Aufbaus und der Funktion wie bisher. So können unter der Preßfläche Hohlräume vorgesehen sein, in denen sich die abgeführte Flüssigkeit sammelt und abtransportiert werden kann. Die Preßfläche kann weiterhin von der Rückseite her durch entsprechende Einrichtungen mit Druckluft oder Wasserdruck beaufschlagt werden, um dadurch das Ablösen des geformten Körpers von der Preßfläche zu fördern, und das Sintermetall liefert auch ohne weiteres die elektrische Leitfähigkeit, die die Erzeugung eines Elektroschocks ermöglicht, um ein Ankleben des Keramikmaterials an der Preßfläche zu verhindern. Weiterhin ist es auch möglich, die Preßform mit Einrichtungen zu verbinden, die zusätzlich zu der Beaufschlagung mittels Druckluft oder Wasser zum Zweck der Ablösung das entsprechende Medium von der Rückseite der Preßfläche her durch das Sintermetall fördern, um die Poren der Preßfläche dadurch zu reinigen und von zusetzenden Teilchen des Keramikmaterials freizuspülen. Schließlich ist es auch zweckmäßig, den die Preßfläche bildenden Teil der Preßform als Hohlkörper aus Sintermetall zu gestalten und diesen Hohlkörper durch eine Tragkonstruktion zu unterstützen.

Die erfindungsgemäße Preßform aus Sintermetall kann einteilig oder aus mehreren Einzelteilen aufgebaut sein. Dabei ist es aufgrund der leichten Bearbeitbarkeit des Sintermetalls einfach, auch bei einer mehrteiligen Preßform Markierungen durch die Stoßstellen der Teile an dem Formling zu vermeiden.

In der beigefügten Zeichnung ist schematisch ein Teil einer erfindungsgemäßen Preßform zur Herstellung eines Falzdachziegels gezeigt, hier konkret ein Abschnitt der Preßfläche zur Ausbildung der Dachziegeloberseite. Die Tiefe der Preßfläche ist unterteilt in drei Tiefenbereiche 1, 2 und 3, in denen die Porosität der Preßform im Ganzen unterschiedlich gewählt ist. Der Tiefenbereich 1 hat überwiegend eine feine Porosität, der mittlere Tiefenbereich 2 hat durchgehend eine mittlere Porosität und der äußere Tiefenbereich 3 ist ebenfalls durchgehend, jedoch von grober Porosität. Weiterhin sind Oberflächenbereiche 4 und 5 auf der dem Formling zugewendeten Preßfläche 6 vorgesehen, die in dem oberflächennahen Tiefenbereich 1 eine bereichsweise feine, jedoch unterschiedliche Porosität haben. Die Porosität, d. h. die Porengröße, ist in fünf Stufen a, b, c, d und e eingeteilt und sinkt von der Porengröße a, grob, stufenweise auf die Porengröße e, fein, ab. Aus der Eintragung dieser Porositätsstufen ist erkennbar, daß im Bereich des den Wulst des Dachziegels formenden Flächenabschnitts 4 die Porosität e sehr fein gewählt ist, während in den Abschnitten 5, durch welche Falzrippen geformt werden, die Porosität a grob und daher sehr aufnahmefähig ist. Der mittlere Tiefenbereich 2 hat durchgehend eine mittlere Porosität c und ebenso weist der von der Formfläche abgewandte Tiefenbereich 3 eine durchgehend gleichbleibende Porosität, jedoch von der Grobstufe a auf.

Claims (12)

1. Preßform zur Herstellung von Formlingen aus keramischem Material, insbesondere von Ziegeln oder Dachziegeln, deren formbestimmende, mit dem keramischen Material in direkten Kontakt kommende Preßfläche aus einem offenporigen Sintermetall gebildet ist.

2. Preßform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität des Sintermetalls 25 bis 50% beträgt.

3. Preßform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässigkeit der Preßfläche 50 bis 500 10^-7 m² beträgt.

4. Preßform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität und/oder die Durchlässigkeit des Sintermetalls über die Tiefe des die Preßfläche bildenden Sintermetallkörpers veränderlich ist.

5. Preßform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität und/oder die Durchlässigkeit über die Tiefe des die Preßfläche bildenden Sintermetallkörpers zunimmt.

6. Preßform nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetall zumindest im Bereich der Preßfläche hydrophil behandelt ist.

7. Preßform nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetall zumindest im Bereich der Preßfläche lipophil oder hydrophob behandelt ist.

8. Preßform nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßfläche durch eine Sintermetallschicht gebildet ist, deren der Preßfläche abgewandte Fläche mit mindestens einem Raum zur Abfuhr des bei dem Preßvorgang aus dem keramischen Material austretenden strömenden Mediums verbunden ist.

9. Preßform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßfläche durch einen Hohlkörper aus Sintermetall gebildet ist.

10. Preßform nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der die Abfuhr bewirkende Raum zugleich zur Zufuhr von Druckluft oder Druckwasser zum Zwecke der Ablösung der Formlinge von der Preßfläche ausgebildet ist.

11. Preßform nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßfläche Bereiche unterschiedlicher Porosität und/oder unterschiedlichen Durchlaßvermögens aufweist.

12. Preßform nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitten größeren Volumens des zu formenden Formlings Bereiche der Preßfläche mit größerer Porosität und/oder größeren Durchlaßvermögens zugeordnet sind.