DE1940907C2

DE1940907C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern

Info

Publication number: DE1940907C2
Application number: DE19691940907
Authority: DE
Inventors: Géza von Dipl.-Chem. 3001 Isernhagen Pilinszky
Original assignee: Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Current assignee: Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Priority date: 1969-08-12
Filing date: 1969-08-12
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE1940907A1

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Herstellung von verdichteten Formkörpern aus körnigem Formmaterial ist das sogenannte »Schießverfahren« bekannt Es wird insbesondere im Gießereiwesen zur Herstellung von Formen und Kernen mittels »Formschießmaschinen« durchgeführt, indem einzelne Chargen des körnigen Formmaterials mit Hilfe von Preßluft im Druckbereich von etwa 2 bis 15bar schußartig (d.h. mit hoher Fördergeschwindigkeit bis hinauf zu 150 m/sec) durch einen kurzen Schieß- kanal hindurch in einen Formhohlraum eingebracht werden, worin es sich infolge des Schießdruckes sofort verdichtet Kennzeichnend für das Schießverfahren sind somit hohe Arbeitsgeschwindigkeiten bei kurzen Taktzeiten.

In der Praxis sind diese Formschießmaschinen bevorzugt im Einsatz zur Herstellung von Gegenständen, bei denen das körnige Formmaterial zu einem einheitlichen, definierten Körper verbunden ist, der jedoch zwischen den Körnern des Formmaterials noch eine gewis- se, für zahlreiche Anwendungsfälle benötigte Porosität besitzt Beispiele solcher Gegenstände sind Formlinge aus geschäumtem Polystyrol, Formen und Kernstücke

für die Gießereiindustrie und dergleichen.

Das Schießverfahren zur Herstellung von insbesondere porösen Formkörpern aus körnigem Formmaterial hat sich grundsätzlich gut bewährt. Probleme ergeben sich jedoch aus der Tatsache, daß es häufig erforderlich ist, das körnige Formmaterial mit einem besonderen Behandlungsmittel zu behandeln, beispielsweise mit einem Härtungsmittel, einem Verfestigungsmittel, einem AktiivierungEmittel oder einem Bindemittel zur Erzielung des benötigten festen Verbundes der Kömer 1es Formimaterials. In jedem Fall muß das Behandlungsmittel, wenn der Vorteil der kurzen Taktzeiten genutzt werden soll, außerordentlich rasch wirkea Dadurch aber wiederum ist es nicht möglich, das Behandlungsmittel schon vor dem Schußvorg&ng dem Formmaterial beizumischen, weil es dann seine Wirkung schon im Vorratsbehälter oder spätestens im Schießkopf der Maschine entfaltet und damit das Schießen unmöglich macht

Aus diesem Grunde ist es bislang erforderlich, das Behandlungsmittel erst nach beendetem Einschießen innerhalb des Formenhohlraums auf das Formmaterial einwirken zu lassen, beispielsweise, indem nach beendetem Einschießen das Mittel selbst oder zumindest eine die Wirksamkeit des Mittels bewirkende Komponente in den Formenhohlraum eingebracht werden. Daraus ergeben sich unnötig lange Standzeiten der Maschinen und häufig auch Schwierigkeiten in der Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung des Behandlungsmittels inn Formenkörper. Relativ hohe Ausschußquoten warein die Folge.

Die vorgenannten Schwierigkeiten lassen sich vermeiden, wenn dem Formmaterial ein wärmehärtbares Bindemittel beigemischt und das Formmaterial zusammen mit diesem Bindemittel in heiße Kernkasten eingeschlossen wird. Der durch den Schießvorgang verdichtete Formkörper kann sich dann durch die Wärmeeinwirkung verfestigen. Das ist jedoch eine relativ energieaufwendige Verfahrensweise, die sich auch nur für Formkörper von relativ geringem Volumen durchführen läßt

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Formkörpern insbesondere für das Gießereiwesen, wobei kömiges Formmaterial schubweise mit hoher Fördergeschwindigkeit durch einen kurzen Schießkanal hindurch in einen Formenhohlraum gefördert wird, und wobei eine Behandlung des Formmaterials mit einem Behandlungsmittel vorgesehen ist, zur Verfügung zu stellen, welches die sich aus der Anwendung eines Behandlungsmittels ergebenden Nachteile vermeidet, ohne ein Erwärmen des verdichteten Formmaterials notwendig zu machen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Behandlungsmittel während der Förderung des Formmaterials kurz vor dessen Eintritt in den Formenhohlraum mit einem in der Größenordnung des Förderdruckes liegenden Sprühdruck in den Schießkanal gesprüht wird.

Ein Behandlungsmittel der hier betrachteten Art benötigt normalerweise eine gewisse Reaktionszeit bis zur Entfaltung der vollen Wirksamkeit Andererseits ist die Verweilzeit des kömigen Formmaterials im Förderweg infolge der hohen Schußgeschwindigkeiten nüf sehr kurz. Die Erfindung nutzt diese beiden Tatsachen in konsequenter Weise aus, indem das Behandlungsmittel dem kömigen Formmaterial in der Schußphase zugeführt wird, also einer Phase, die schon nach außerordentlich kurzer Zeit die Endphase der Herstellung eines Formkörpers übergeht Dadurch wird erreicht, daß das

Behandlungsmittel schon auSerhalb des Formenhohlraums dem körnigen Formmaterial zugemischt werden kann, seine Wirksamkeit aber erst entfaltet, wenn das körnige Formmateria! irr« Formenhohlraum seine endgültige Relativiage bekommen hat. Außerdem ergibt sich auch eine größere Sicherheit in der gleichmäßigen Verteilung des Behandlungsmittels, da längs des Förderweges oder Schußweges jedes Korn des Formmaterials gleichermaßen gut von dem Behandlungsmittel erreicht werden kann, unabhängig davon, welche Lage das betreffende Korn später im fertigen Formkörper hat Dte sehr gleichmäßige Verteilung des Behandlungsmittels im fertigen Formkörper ergibt sich wahrscheinlich infolge der Tatsache, daß die einzelnen Teilchen des Formmaterials beim Übergang von dem mehr pfropfartigen Förderzustand im Schießkanal zum Ablagezustand im Formenhohlraum noch einmal stark ihre Relativlage zueinander ändern.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist praktisch bei jedem zum Schießverfahren geeigneten Formmaterial, und bei jedem dafür benutzten Behandlungsmittel verwendbar, D&s Behandlungsmittel kann flüssig oder gasförmig sein, es kann sogar aber auch die Form eines mit einem Trägergas oder einer Trägerflüssigkeit verstäubten, feinen Pulvers haben. Ein Anwendungsbeispiei für das erfindungsgemäße Verfahren ist das Einsprühen lösend wirkender Stoffe auf Kunststoffgranulate, so daß diese Granulate nach Füllung des Formenhohlraumes miteinander verkleben. Ein anderes Anwendungsbeispiel ist die Behandlung von mit bei Raumtemperatur aushärtenden chemischen Bindesystemen vermiscntem körnigen Material mit geeigneten Härtersystemen.

Die Erfindung betrifft sodann eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ausgehend von einer Formschießmaschine nach der DD-PS 10 889 mit einem Schießkopf zur schubweisen Abgabe von körnigem Formmaterial mit hoher Fördergeschwindigkeit und mit einem dem Schießkopf nachgeordneten Formenhohlraum kennzeichnet sich die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch, daß zwischen Schießkopf und Formenkasten ein Zwischenstück angeordnet ist, in dessen Durchtrittskanal für das Formenmaterial die Sprühdüsen münden.

Die Vorrichtung erfordert apparativ nur wenig Aufwand.

Die Anzahl ?jnd Anordnung der Spinndüsen in dem Durchtrittskanal des Zwischenstücks kann für jeden Anwendungsfall in einfacher Weise so eingestellt werden, daß eine möglichst gleichmäßige Benetzung des körnigen Formmaterials ir.5». dem Behandlungsmittel gewährleistet ist Günstig ist dabei normalerweise eine Düsenanordnung und -ausbildung derart, daß das Behandlungsmittel etwa senkrecht zur Förderrichtung des körnigen Materials und mit einem in der Größenordnung des Förderdruckes des Materials liegenden Sprühdruck auf das Material aufgesprüht wird Auch eine Anordnung von Pralleinbauten in dem Durchtrittskanal in Förderrichtung hinter der Mündung der Sprühdüse oder Sprühdüsen ist in vielen Fällen sehr zweckmäßig.

Nachfolgend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung gibt schematisch eine Ausführungsform einer zur Durchführung des erfindurigsgemäßen Verfahrens geeigneten Formschießmaschine an.

Bei der zeichnerisch dargestellten Maschine ist ein Schießkopf 1 vorhanden, ip dessen Bodenplatte 2 eine Schießöffnuiig Λ «ngebr<cht ist Im Schießkopf 1 befindet sich das zu einem Formkörper zu formende körnige Material, das während einer ■·' .:hte3vtifgangi.-.<: durch einen in Richtung des Pfeiles 4 wirkct/Jen Sotütiüdnielc von fe zu 35 bar schußartig, also mit hoher Geschwindigkeit aus der Schießöffnung 3 ausgetragen wird.

UiUerhalb der Schießöffnung 3 ist ein Formkasten 5 angebracht, der einen mit Entlüftungsdüsen 7 versehenen Formenhohlraum 6 begrenzt Der Formkasten 5 ist auf einem Maschinentisch 8 gelagert und kann mittels einem oder mehrerer Schließzylinder 9 geöffnet und geschlossen werden. Der von den Zylindern 9 aufgebrachte Schließdruck (Pfeilrichtung 10) ist normalerweise etwas größer als der Schließdruck 4. Der Maschinentisch 8 seinerseits ist von einem Hubzylinder 11 getragen, dessen Hubdruck (Pfeilrichtung 12) normalerweise in der gleichen Größenordnung liegt wie der Schließdnick 10.

Die soweit beschriebene Vorrichtung ist von konventiorieller Bauart und kann auch durch jede andere Type einer Formschwßmaschine ersetzt sein. Sie dient hier im wesentlichen nur zur Veranschaulic'-^ng des Prinzips des Schießverfahrens.

Die Maschine ist nun durch eine besondere Einrichtung 13 ergänzt, die in der zeichnenschen Darstellung mit stärker ausgezogener Linienführung hervorgehoben ist Diese Einrichtung 13 besteht aus einem zwischen der Bodenplatte 2 und dem Formkasten 5 angeordneten Zwischenstück 14, das einen Durchtrittskanal 15 besitzt Dieser Durchtrittskanal verbindet die Schießöffnung 3 in der Bodenplatte 2 mit dem vom Formkasten 5 gebildeten Formenhohlraum 6.

In dem Durchtrittskanal 15 münden eine oder mehrere Düsen 16, die über Ventile 17 mit einer Leitung 18 zur Zuführung eines Behandlungsmittels verbunden sind. Das Behandlungsmittel kann dabei in Richtung der Pfeile 19 mit einem etwa in der Größenordnung des Schießdrucks 4 liegenden Sprühdruck zugeführt werden. Unterhalb der Mündung der Düsen 16 im Durchtrittskanal 15 befinden sich noch Pralleinbauten 20, die eure Verwirbelung des Materials im Kanal 15 begünstigen.

Mit Hilfe der zusätzlichen Einrichtung 13 ist eine Behandlung des von der Schießöffnung 3 dem Formenhohlraum 6 mit hoher Fördergeschwindigkeit zugeführten körnigen Formmaterials während der Förderphase möglich. Dazu werden die zweckmäßig als Magnetventile ausgebildeten Ventile 17 während eines Schußvorganges geöffnet, so daß das Behandlungsmittel aus den Leitungen 18 über die Düsen 16 in den Durchtrittskanal so 15 gelangt und dort die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Körner des Formmaterials benetzt Dabei läßt sich durch geeignete Anordnung und Ausbildung der Düsen 16 sowie geeignete Wahl des Verhältnisses zwischen Sprühdruck 19 und Schießdruck 4, gegebenenfalls '.inte·· zusätzlicher Anordnung und geeigneter Ausbildung der Pralleinbauten 20, eine gleichmäßige Benetzung der einzelnen Körner des Formmaterials gswährleistea Diese Parameter lassen sich für jeden Anwendungsfall durch einfache Versuche leicht ermitteln.
Die Einrichtung 13 ist derart ausgebildet, daß der im Durchtrittskanal 15 nach einem Schußvorgang verbleibende Formstoffkern leicht entnehmbar ist Vorzugsweise ist dazu, was zeichnerisch aber nicht mehr weiter dargestellt ist, die Einrichtung 13 analog der Teilung des Formkastens 5 getsüi, so daß sie sich mit diesem zusammen ftfrnet und schließ«. Dabei bildet der im Kar.al 15 verbleibende, behandelte Furmstoffkern nach dem Öffnen eine Art A nguß am Formkörper selbst

Das Öffnen und Schließen der Ventile 17 wird zweckmäßig über eine selbsttätige Steuereinrichtung mit der Bedienungseinrichtung der Maschine zum Auslösen eines Schießvorganges gekoppelt. Dies ist nicht mehr weiter dargestellt

Die praktische Durchführung des Verfahrens wurde mehrfach erprobt Zur Veranschaulichung möge das nachfolgende Zahlenbeispiel für den Anwendungsfall der Herstellung von Form- und Kernstücken für die Gießereiindusrie dienen:

100 Gewichtsteile Quarzsand von mittlerer Körnung 0,24 mm wurden mit 0,7 Gewichtsteilen eines Phcnolresols (gemäß unserer deutschen Patentanmeldung P 17 58 977.4) und 0,7 Gewichtsteilen Diphenylmethandiisocyanat vermischt Dieses körnige Formstoffgemisch wurde in einer Schießmaschine des vorangehend erläuterten Typs mit Schließzylinderinhalt 2,5 1 eingefüllt. Unter dem Schießkopf der Maschine wurde die Behandlungseinrichtung 13 angebracht sowie der Formkasten. Das Formstoffgemisch wurde mit einem Schießdruck von 6 bar aus dem Schießkopf über den

Durchtrittskanal 15 der Behandlungseinrichtung 13 in den vom Formkasten gebildeten Formenhohlraum 6 eingeschlossen. Während des Durchtritts durch den Kanal 15 wurde das körnige Material über die Düsen 16 mit Cyclohexyldimethylamin als Härter besprüht, und

zwar mit einem Spriihdruck von 6,5 bar. Der Schließdruck des Formkastens und der Hubdruck des Maschinentisches betrugen ebenfalls je O_nS bar.

Unmittelbar nach Beendigung des Schießvorganges, d. h. unmittelbar nach Füllung des Formenhohlraumes konnte ein festgehärtster Formenkörper dem Formenhohlraum entnommen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern insbesondere für das Gießereiwcsen, wobei körniges Formmaterial schubweise mit hoher Fördergeschwindigkeit durch einen kurzen Schießkanal hindurch in einen Formenhohlraum gefördert wird, und wobei eine Behandlung des Formmaterials mit einem Behandlungsmittel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmittel während der Förderung des Formmateriais kurz vor dessen Eintritt in den Formenhohlraum mit einem in der Größenordnung des Förder- druckes liegenden Sprühdruck in den Schießkanal gesprüht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Schießkopf zur schubweisen Abgabe von körnigem Formmaterial mit hoher Feuergeschwindigkeit, mit Sprühdüsen zum Besprühen des Formmaterials und mit einem dem Schießkopf nachgeordnet angebrachten, teilbaren Formkasten, der einen mit Entlüftungsdüsen versehenen Formenhohlraum begrenzt, dadurch gekenn- zeichnet, daß zwischen Schießkopf (1) und Formkasten (5) ein Zwischenstück (14) angeordnet ist, in dessen Durchtrittskanal (IS) für das Formmaterial die Sprühdüsen (16) münden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Durchtrittskanal (15) in Förderrichtung hinter der Mündung der Sprühdüsen (16) Pralleinbauten (20) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einer;, der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zufuhr des Behandlungsmittels zu den Spr jhdüsen (16) Magnetventile (17) vorgesehen sind, die über eine Steuervorrichtung mit der Maschinen-Betätigungseinrichtung zur Auslösung eines Schußvorganges gekoppelt sind.