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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung von feuchten, im
plastischen Zustand mittels einer Strangpresse verpreßten keramischen Massen, bei
dem der Preßbgum von einer elektrischen Widerstands- und/oder kapazitiven und/oder
induktiven Heizung beheizt wird. Die Erfindung betrifft weiter eine Strangpresse
zum Durchführen des Verfahrens.
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Zweck einer solchen Erwärmung ist einerseits das Erzielen der Verfestigung
oder Vortrocknung der keramischen Masse. Gleichzeitig wird eine Verbesserung der
Eigenschaftder keramischen Masse beim Strangpressen und die Ufiterdrückung der Schneckenstruktur
und Schneckentextur, unter Umständen auch die Verminderung der notwendigen Umformungsarbeit,
erreicht.
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Die Masse für durch Strangpressen hergestellte keramische Produkte
muß sich im plastischen Zustand befinden, gleichgültig, ob die Produkte unmittelbar
durch Strangpressen erzeugt werden oder ob der Massestrang oder der Formling, beispielsweise
ein sogenannter Hubel, bloß als Halbprodukt für weitere Bearbeitung verwendet wird.
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Es ist bekannt, in Zieh- oder Vakuumpressen bei Normaltemperatur ohne
Erwärmung der Masse das Pressen vorzunehmen. Im plastischen Zustand ist aber die
Masse recht weich und wird leicht deformiert. Für die weitere Verarbeitung muß die
Masse in den sogenannten lederharten Zustand gebracht werden. Dies kann durch die
Trocknung der stranggepreßten Masse entweder frei in der Luft, in besonderen Trockenräumen
oder in Trocknern erfolgen. Ein solcher Verfestigungsprozeß ist langwierig und dauert
je nach dem Querschnitt des Profils auch mehrere Stunden oder Tage. Er beansprucht
viel Lagerraum, insbeso ' ndere für keramische Güter, wie Isolatoren, mit
komplizierten Umrissen, die in Formen eingedreht werden.
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Keramisches Material mit einem Feuchtigkeitsgehalt, wie er für die
Weiterverarbeitung notwendig ist, läßt sich in Strangpressen schwierig verarbeiten.
Der Feuchtigkeitsgehalt muß immer etwas höher sein, als er für die Weiterverarbeitung
sein darf. Bei einem bekannten Verfahren hat man die in der Strangpresse auftretende
Umformungsarbeit dadurch herabsetzen wollen, daß man den Wassergehalt in der Kontaktfläche
des gezogenen Materials auf Kosten des Wassergehaltes im Inneren des Stranges vergrößert.
Dieses wird bei dem bekannten Verfahren durch elektroosmotische Wirkung von Gleichstrom
erreicht. Hierdurch wird zwar die Umformungsarbeit herabgesetzt, der Strang besteht
aber nicht mehr aus einem homogenen Material, was zu nicht einwandfreien Erzeugnissen
führt. Gleichzeitig tritt infolge von Elektrolyse auch eine Verschiebung von alkalischen
Komponenten der Masse auf und dadurch eine ausgeprägte Inhomogenität des hergestellten
Gutes. Man hat dieses dadurch zu verhindern versucht, daß ein Pol der Gleichspannungsquelle
an einen rotierenden Teil der Presse angeschlossen wird. Hierbei kann jedoch die
Menge der zugeführten elektrischen Energie nicht so groß sein, wie es für eine homogene
Erwärmung des Stranges notwendig ist.
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Es ist weiter bekannt, mit rahmenförmigen Elektroden und mit Hilfe
eines Gleichstromfeldes eine induktive Erwärmung der Oberflächenschichten durchzuführen
und dadurch die Umformarbeit herabzusetzen. Es ist eine Vorrichtung bekannt, bei
der man mittels einer Widerstandstrocknung die feuchte keramische Masse als ein
ausgewalztes Band von hoher Trockenheit erhält. Der Nachteil dieser Vorrichtung
ist, daß sich der Formling wegen der Trockenheit nur noch schwer bearbeiten läßt.
Die Verformung von solch trockenem Material pflegt sich nachteilig auf das Endprodukt
auszuwirken, weil die erhaltene verfonnte Masse infolge ihrer Trockenheit Risse
und ähnliche Materialfehler aufweist.
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Um dies zu vermeiden, kann die Trocknung in zwei Stufen erfolgen,
nämlich eine Vortrocknung auf einen Wassergehalt, bei dem sich die keramische Masse
noch verformen läßt, und eine Nachtrocknung der verformten Masse. Hierbei wurden
die besten Erzeugnisse erzielt. Im ersten Trockenprozeß läßt sich zwar der Feuchtigkeitsgehalt
auf den gewünschten Wert gut und billig durch mechanische Mittel einstellen. Der
zweite Trockenvorgang erfolgt dann in Gipsformen. Diese Art der Trocknung in zwei
Stufen ist aber durch den vermehrten Arbeitsaufwand teuer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs
bezeichneten Art so zu verbessem, daß die keramische Masse die Strangpresse in einem
derart warmen Zustand verläßt, daß die Vortrocknung erheblich erleichtert und verkürzt
wird und eine Weiterverarbeitung meistens sehr kurz nach dem Austritt der Masse
aus der Strangpresse erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Masse vor dem Ablösen vom
Pressenmundstück durch ein quer durch den Massestrang wirkendes Wechselstromfeld
geführt wird.
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Dadurch kann die zur Verdampfung des Wassers notwendige Wärme in genügender
und leicht regulierbarer Menge bereits während des Strangpressens gleichmäßig im
ganzen stranggepreßten Profil gebildet werden. Die Masse verläßt die Presse bereits
erhitzt, so daß schon unmittelbar nach Verlassen der Pressenmündung eine intensive
Wasserverdampfung eintritt. Dabei fällt der Feuchtigkeitsgehalt des Massestranges
schnell ab. Der Verfestigungsgrad kann durch die Temperaturhöhe des erhitzten Massestranges
reguliert werden. Je nach dem Querschnitt des Massestranges tritt eine genügende
Verfestigung bereits nach einigen zehn Sekunden dauernden Zeitabschnitten oder einigen
Minuten ein. Der Massestrang wird nicht deformiert, und mit einer weiteren Bearbeitung
kann sofort begonnen werden.
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Zum Durchführen dieses Verfahrens eignet sich eine bekannte Strangpresse
mit einer Heizvorrichtung für den Preßzylinder, bei der gemäß der Erfindung die
feststehenden, einander gegenüberliegenden, gegeneinander und gegen die Wand der
Strangpresse abisolierten Elektroden innen im Preßzylinder oder feststehende Spulen
außen an der Preßzylinderwand vor dem Pressenmundstück angeordnet sind.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Preßzylinder als eine Elektrode
ausgebildet ist, während die Gegenelektrode stabförmig ist und konzentrisch zum
Preßzylinder kurz vor dem Mundstück innerhalb einer in den Preßzylinder eingepaßten
zylindrischen Isoliereinlage angeordet ist, die mit der keramischen Masse in Berührung
steht.
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Weitere Ausbildungen der Strangpresse zum Durchführen des Verfahrens
sind Gegenstand der Ansprüche 4 und 5.
Vom wärmetechnischen
Standpunkt aus betrachtet, ty gibt die Umwandlun- elektrischer Energie in Wärme
in der stran, epreßten Masse den bestmöglichen thermischen Wirkungsgrad, da Verluste
infolge Konvektion, Leituno, und Abstrahlung gering sind. Außerdem kann man durch
das erlinduncs##emiif3e Verfahren der Masse in der Zeiteinheit eine beliebig "roße
Wärmemenue zuführen. Die Erhitzun ist gleichmäßigT, leicht und elastisch regelbar,
praktisch C - C
ohne Dies erleichtert die genaue Dosierun- der notwendhren,
Wärmernen-e und Re-ulierun- der Verfesti"un2 der Masse.
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Durch gleichmäßige Durchwärmun- der Masse C c C
entsteht auch
eine gleichmäßige Plastizitätsveränderung über den ganzen Querschnitt der strancy-epreßten
Masse. Infolgedessen v,-ri-in#,ert sich das notwendi2e Maß an Umformungsarbeit viel
mehr als durch die bloße Einwirkunu, von Elektroosmose. Nacii Messungen bt->trä,-,t
die zum Pressen einer auf 803 C
erwärmten Porzellanrolistoilmasse notwendige
Kraft nur die Hälfte der Kraft, die zum Pressen einer kalten Masse notwendig wäre.
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Gleichzeitig tritt überraschenderweise eine Verringerung der Schneckenstruktur
(Schneckentextur) auf, wodurch die Hornocenitär der Scherben besser wird. und infolgedessen
erhöht sich die mechanische Zufestiakeit der ferti--en Erzeugnisse durchschnittlich
um 5 bis 10 0 a.
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Die Erfindung soll nun mit Hilfe einiger in der Zeichnung danzestellter
Ausführungsbeispiele erläutert werden. Es zeigt
Fil-. i. eine Strangpresse
mit direkter elektrischer Widerstandsheizung.
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Fi-. 2 eine Strangpresse mit induktiver Heizung, F i 3 eine
Strane:presse mit dielektrischer Heizunla.
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F i 1 zeigt eine Stran- resse, bei der die not-CP wendic,e
Wärme der Masse in der Presse noch vor ihrer Mündun" durch direkte elektrische V,,derstandsheizung
zugefübrt wird. Knapp vor der 2#A.Undun-- 2 ist im PreßzvIinder 1 in einer
Isoliereinla('7-. 3
C
eine rin-förmi-e Elektrode 4 eingebaut, die an
einen Pol der elektrischen Quelle 6 angeschlossen ist. Der C
Preßzylinder
1 und der Dom 5 sind mit dem zweiten geerdeten Pol der Quelle verbunden.
Der Strom äießt zwischen der Elektrode 4 und dem Dorn 5
bzw. zwischen dem
Mantel des Preßzvlinders 1 durch die stran(Y-eiDreßte '-\,fasse. die durch
unmittelbaren Stromdurch2a-ng geheizt wird.
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Bei der Ziehung voller Profile dient dür Dom 5
C
nur als
Elektrode. In diesem Fall reicht er blo'j bis zu einer genügenden Entfernung
von der Mündrin,-der Presse derart. daß in der -Nfasse kein Hohlrauin gebildet werden
'Kann. Dieser Fall ist in F 1
durch volle Striche dargestellt. Werden jedoch
hohle Profile verpreßt, z. B. Röhren, erstreckt sich (lor Dorn 5 bis in die
Mündun-tT und dient auch zur Hohlraumcyestaltun2. Dieser Fall ist in F ig.
1 -e-C - C
strichelt dargestellt. Je nach der 'Konstruktion
der Presse ist es manchmal vorteilhaft. zwei Dorne hintereinander zu verwenden.
Einer von ihnen dient als Elektrode. der zweite als Werkzeug zur HohlraumbildLin2.
Bei Vakuumpressen kann die Schnecke anstatt des Domes 5 als Elektrode dienen.
Es ist auch eine andere Elektrodenanordnung- möglich.
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F i c. 2 zeigt die Anordnuna einer iddLikti-Ven Hei-C
C
zuna dicht vor der Münduna einer Kolbenpresse. C C
Vor der Mündung
2 des Preßzylinders 1 ist eine Spule 7 angeordnet, die aus einem HF-Generator
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(ye speist wird. Den Kern dieser Spule bildet das .,(Y =CT strang', epreßte
Profil 9, da die stranggepreßte Masse im plastischen Zustand die Eigenschaft
eines Halbleiters annimmt.
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Fig. 3 zeigt die Anordnung der dielektrischen Heizung. Die
stranggepreßte Masse 9 wird zwischen den Elektroden 10 und
11 des HF-Generators 12 a
eführt, die vor der Mündung 2 der Presse
1 angeordnet sind. Die Elektroden können je nach Bedark in ei-neter
Weise geformt werden.
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Die Venvendum, eines der möglichen obenerwähnien Heizverfall hren
und die maximale zulässi-e C
Temperatur der Masse hängt von den physikalischen,
chemischen und elektrischen Ei-enschaften der stranpreßten Masse, der Form des strang
epreßten Proge 2
fils, der Konstruktion der Presse und ihrer LeistLin:,
ab. Es können auch Kombinationen der erwähnten Heizverfahren verwendet werden. Die
dargestellteln Strangpressen finden z. B. Anwendung bei der Herstellung keramischer
Bauteile für die Elektrotechnik (Widerstände, Kondensatoren usw.), in der Konstruktionsk-eramik
(pyrometrische Rohre, Träger usw.). bei der Herstellung von Elektroporzellan, B.
für dij Herse,cilun,r von T-11--- und N'l#-Tsoi;?,toren. oder bei der ErzeuuUnc,
von Stein£-:u.t. wie z. B. Rohre u. dgl.
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