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Verfahren zum kontinuierlichen Giessen und Verpacken von im Bearbeitungszustand
deformierbarem oder flüssigem, härtbarem Material, Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens sowie nach dem Verfahren erhaltenes Produkt Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Giessen und Verpacken von im Bearbeitungszustand
deformierbarem oder flüssigem, härtbarem Material.
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Die nach dem Verfahren nach der Erfindung bearbeitbaren Materialien
können beispielsweise thermisch schmelzbare Massen, d.h. oberhalb einer bestimmten
Temperatur vom festen in den flüssigen Zustand übergehende Massen, thermoplastische
Massen, d.h. progressiv vom festen Zustand in einen plastischen und dann in einen
flüssigen Zustand tbergehende Massen, oder auch thixotrope Materialien sein, die
im fluhezustand fest sind, jedoch durch mechanische Einwirkung mehr oder weniger
flüssig gemacht werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, das auf einfache und wirtschaftliche Weise die Herstellung
von zusammenhängenden Materialblöcken erlaubt, die von einer Schutzhülle umgeben
sind und bequem gehandhabt und verwendet werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, dass ein zuvor in einen deformierbaren oder flüssigen Zustand versetztes
Material in Taschen eingefüllt wird, welche durch eine biegsame Hülle gebildet werden,
dass benachbarte Taschen vor oder unmittelbar nach der Füllung durch quer zur Längsrichtung
der Hülle angebrachte Einschnürungen voneinander getrennt werden und die Ve'rbindung
zwischen zwei henachbarten Taschen wenigstens teilweise geschlossen wird.
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Das Ausgangsmaterial kann beispielsweise durch Einwirkung von Wärme
und/oder Druck und/oder mechanische Einwirkung in den zur Verarbeitung erforderlichen
deformierbaren oder flüssigen Zustand gebracht werden.
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Im Falle warme schmelzbarer oder thermoplastischer Materialien erhitzt
man die Masse auf eine Temperatur, bei welcher das Material gut fliessfähig ist.
Im Falle eines thixotropen Materials kann die Masse bis zur Einfüllung in die Form
durch mechanische Einwirkung, beispielsweise durch Vibration oder Rührung in hinreichend
flüssigem Zustand gehalten werden.
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Vorteilhafterwise kann man das zu verarbeitende Material unter verringertem
Druck bzw. unter Vakuum halten, da in diesem Falle die Schmelztemperatur herabgesetzt,
die zur Kühlung erforderliche Zeit verkürzt und auch, im Falle einer thixotropen
Masse, der flüssige oder pastenförmige Zustand einfacher aufrecht erhalten werden
kann, was wirtschaftliche Ein sparungen bedeutet. Die Qualität des Hiillenmaterials
richtet sich nach dem zu verarbeitenden Material und'muss eine hinreichende mechanische
Festigkeit und WärmebestStigkeit gewährleisten.
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Weitere Erfindungsmerkmale, die insbesondere auch Vorrichtungen zur
Durchführung des Verfahrens und nach dem Verfahren erhaltene Produkte einschliessen,
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 : die schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens, Fig. 2 : die schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform
einer Vorrichtung, Fig. 3 : eine Variante der Vorrichtung nach Fig. 2 und Fig. 4
: die schematische Darstellung einer Vorrichtung, mit welcher man unter Vakuum arbeiten
kann.
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Die Vorrichtung nach Fig. 1 weist eine Gruppe von vertikal nebeneinander
angeordneten Giessformen 1, 2 und 3 auf, die beispielsweise aus Blechen bestehen.
Die oberen Enden dieser Formen bilden Einfülltrichter 4, über denen Injektionsdüsen
5 angeordnet sind, Diese Düsen 5 sind an ein Speisesystem 6 angeschlossen, über
welches das zu giessende Material zugeführt wird. Es können entweder, wie auf Fig.
1 dargestellt, fest installierte Injektionsdüsen für jede Giessform oder aber auch
eine bewegliche, nacheinander über die einzelnen Formen verschwenkbare Düse vorgesehen
sein.
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Im Innern jeder Form 1, 2 und 3 ist eine deformierbare Hülle 7 in
Form einer an ihrem unteren Ende geschlossenen und an ihrem oberen Ende offenen
Tasche angeordnet, welche sich an die Innenwandung der Form anlegt. Die Formen weisen
Einschnürungen 8 auf, durch welche die Formen in mehrere, teilweise voneinander
getrennte Kammern 9, 10 und 11 unterteilt werden, welche lediglich durch Kanal 12,
13 bzw. 14 mit kleinem Querschnitt untereinander bzw. mit dem Einfülltrichter 4
verbunden sind. Diese
Einschnürungen, die auf Fig. 1 nur schematisch
dargestellt sind, werden vorzugsweise durch in ihrer Stellung veränderbare 'Zapfen
oder andere Organe gebildet, die zu Beginn der Giessoperation voneinander entfernt
sind, um den Durchfluss des Materials von oben nach unten zu erleichtern und welche
nach der Füllung aller Kammern einer Form so weit aufeinander zubewegt werden, dass
sich die auf Fig. 1 dargestellten Einschnürungen ergeben. Das zu vergiessende Material
befindet sich während der Giessoperation in einem leicht deformierbaren Zustand
derart, dass es nach Austritts aus den Düsen 5 infolge der Schwerkraft alle Kammern
einer Form nacheinander ausfüllt. Wenn es sich um ein unter Wärme schmelzbares oder
um ein thermoplastisches Material handelt, dann tritt eine Schrumpfung der in den
Kammern 9, 10 und 11 befindlichen Masse infolge einer thermischen Kontraktion auf.
In diesem Falle härtet zunächst die äussere Oberfläche des Materials, während der
Kern über eine'längere Zeit geschmolzen oder zumindest plastisch bleibt. Wenn daher
eine Volumenverringerung eintritt, dann wird diese gleichzeitig durch Zufuhr weiteren
Materials von oben kompensiert. Wenn es sich um ein thixotropes Material handelt,
dann findet die Volumenverringerung einfach durch AushärtunguEtatt,und die Volumkompensation
ergibt sich auf die gleiche Weise, wobei lediglich der Unterschied besteht, dass
die Masse gleichförmig härtet.
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Das Material der Hülle 7 ist als Fuktion der zu vergiessenden Masse
sowie der angewendeten Betriebsbedingungen zu wählen, derart, dass diese Hülle eine
genügende mechanische und Wärmefestigkeit aufweist und an den Einschnürstellen gut
biegbar ist. Das zu vergiessende Material kann beispielsweise aus Paraffin, Kohlen-
oder Erdölderivaten bzw. - Rückständen wie Teer oder Pech oder auch im Falle von
thixotropen Materialien aus Fetten bestehen.
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Um die Hüllen 7 inXIlffie der Einschnürungen der Formen zu halten,
kann man beispielsweise partielle Schweissungen derart anbringen, dass an diesen
Stellen
kleine Durchlässe gebildet werden, wobei in diesem Falle die Anbringung der Schweissungen
vor der Einführung der Hülle in die Form erfolgt. Andererseits ist es auch möglich,
die Hüllen an den Einschnürstellen nach dem Vergiessen des Materials an der verfestigten
Masse zu befestigen, beispielsweise durch Anhaken oder durch Anbringung von Stepp
stichen.
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Die Giessvorichtung kann auch derart aufgebaut sein, dass die einzelnen
Formen mit ihren Einfttlltrichtern 4 unter einer einzigen feststehenden Injektionsdüse
5 zur aufeinanderfolgenden Füllung bewegbar, beispielsweise nach'Art eines Karussells,
angeordnet sind.
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Wenn in der Wärme schmelzbare oder thermoplastische Materialien verarbeitet
werden sollen, dann können diese beispielsweise entweder als homogene Masse, in
Form von Schuppen oder auch als Granulat vorliegen, wobei das Material zuvor einer
mechanischen Behandlung unterworfen werden kann. Im Falle eines Granulats wird die
äussere Oberfläche der Körner durch eine schon gehärtete Kruste gebildet, während
sich der Kern noch im flüssigen oder zumindest pastenförmigen Zustand befindet.
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Nach der Injektion des Materials in eine Form bildet sich ein thermisches
Gleichgewicht zwischen den Kõrnern, welche wieder deformierbar werden und sich unter
der Wirkung der Schwerkraft zusammenpressen. In diesem Falle entsteht infolge der
anfänglichen Gegenwart von Luft zwischen den Kornern eine beträchtliche Volumenschrumpfung,
welche jedoch, wie erwährt, durch das Nachfliessen weiteren Materials aus den Einfülltrichtern
4 kompensiert wird.
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Das fertige Produkt hat die Form einer Folge von starren-Blöcken,
welche durch Materialzungen kleinen Querschnitts miteinander verbunden und alle
von einer gemeinsamen Schutzhülle umgeben sind. Zur Speicherung und zum Transport
geneigt es, die Blockgruppen, die im betrachteten Ausführungsbeispiel
jeweils
drei Blöcke umfassen, aufeinander zu stapeln, n'achdem die überflüssige, noch im
Trichter 4 befindliche Eingussmasse in Höhe der ersten Einschnürung 14 abgebrochen,
abgeschnitten oder auf irgend eine andere Weise abgetrennt worden ist.
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Im Beispiel nach Fig. 2 wird ein von einer Rolle 22 abspulbarer Bogen
21 mechanisch derart verformt, dass die Längsränder 23 und 24 des Bogens bei 25
zu einem geschlossenen Schlauch zusammengefügt und bei 26, beispielsweise durch
Schweissung, miteinander verbunden werden. Unterhalb des Punktes 26 wird bei 27
eine Einschnürung dieser Hülle durchgeführt, was beispielsweise ebenfalls durch
eine teilweise oder vollständige Schweissung geschehen kann. Die auf diese Weise
zwischen den Punkten 26 und 27 gebildete Tasche wird über eine Speisevorrichtung
28 mit deformierbarem Material gefüllt. Wenn die Einschnürung bei 27 durch Schweissung
hergestellt wurde, dann kann die Schweissstelle derart fest ausgebildet werden,
dass man den Boden der gebildeten Tasche nicht durch zusätzliche mechanische Mittel
geschlossen zu halten braucht.
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Unterhalb der Einschnürung 27 sind schematisch die bereits gefüllten
Blöcke 29 dargestellt, welche durch schmale Zonen 30 miteinander verbunden sind.
Diese Blöcke enthalten ein noch im deformierbaren Zustand befindliches Material
und haben eine mehr oder weniger gewölbte Form, wie für den Block 29 dargestellt.
Daher ist es moglich, die Blöcke anschliessend noch einer mechanischen Verformung
zu unterwerfen, beispielsweise, indem sie zwischen festen Wänden 31 durchgeführt
werden. Auf diese Weise lassen sich nicht nur ebene, gegenüberliegende' Flächen
der Blöcke erzielen, sondern das Blockmaterial kann auch noch gekühlt werden, indem
die Wände 31 entsprechend auf eine r niedrigen Temperatur gehalten werden. Das ist
besonders vorteilhaft, wenn das vergossene Material eine in der Warme schmelzbare
oder thermoplastische Masse ist und die Blöcke rasch gekühlt werden sollen.
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Mit der Vorrichtung nach Fig. 2 erhalt man dann beidseitig abgeflachte
Blöcke
39, welche durch biegsame dünne Schläuche 40 zusammengehalten werden, die nur aus
dem eingeschnürten Hüllenmaterial bestehen.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird wiederum ein Bogen bzw. eine
als spätere Hülle dienende Materialbahn 21 von einer Vorratsrolle 22 abgwickelt
und dann die Hülle durch Verbinden der Längsränder 23 und 24 bei 26 gebildet. In
diesem Falle werden die Einschnürungen der Hülle nicht durch Schweisstellen, sondern
durch teilweise mechanische Einklemmung der Hülle erzeugt. Zu diesem Zwecke können
beispielsweise zwei endlose Ketten 32 mit äusseren Zähnen 33 vorgesehen sein, welche
beim Umlauf in Richtung der Pfeile die Hülle unter Bildung einer entsprechenden
Einschnürung erfassen und weiter bewegen. Der Abstand gegenüberliegender Zähne 33
bestimmt den Querschnitt des Bodens der gebildeten Tasche, in welche das zu verarbeitende
deformierbare Material über ein Zuführungsrohr 28 und ein Ventil 34 eingefüllt wird.
Zweckmässigerweise kann man derart vorgehen, dass die Hülle an den Einschnürungsstellen
nicht de£initiv verschlossen wird, sondern lediglich der Boden jeder Tasche solange
geschlossen gehalten wird, bis das in den Taschen eingefüllte Material hinreichend
fest geworden ist, damit es sich nicht mehr deformiert.
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Jedes Zähnepaar 33 bleibt daher genügend lange in der Einschnürungsstellung,
damit das Material Zeit hat, steif zu werden.
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Am Ausgang der beiden Ketten 32 kann ausserdem noch eine mechanische
Vorrichtung vorgesehen sein, durch welche die Hülle an den Einschnürungsstellen
mit dem im durinen Verbindungsschlauch befindlichen Material auf irgend eine geeignete
Weise verbunden wird, beispielsweise durch Haken, Steppstiche, Anbringung einer
Rändelung oder dergleichen. Das fertige Produkt hat die Form von abgeflachten Blockern
41, welche die gleiche Gestalt wie die Blöcke 29 gemass Beispiel 2 haben können,
und sind in diesem Falle durch mehr oder weniger starre Zungen 42 aus dem verarbeiteten
Material miteinander verbunden.
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Das Vergiessen des Materials kann entweder unter Atmosphärendruck,
unter Ueberdruck oder auch unter verringertem Druck vorgenommen werden. Wenn man
bei Atmosphärendruck arbeitet, dann wird die Injektionsdüse 28 direkt über ein Ventil
34 an ein Materialreservoir angeschloss'en. Wenn die Vorrichtung mit Ueberdruck
betrieben wird, dann genügt es, zwischen dem Ventil 24 und dem Reservoir eine Pumpe
einzuschalten. Wenn mit Unterdruck, bzw. unter Vakuum gearbeitet wird, dann kann
man -die auf Fig. 4 schematisch dargestellte Vorrichtung verwenden.
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Diese Vorrichtung weist ein Materialreservoir 35 auf, das unter geringem
Druck gehalten wird, eine durch ein Ventil 37 mit dem Reservoir 35 verbindbare Dosierkammer
oder Schleuse 36 sowie eine über ein weiteres Ventil 38 an diese Dosierkammer 36
angeschlossenen Injektionsdüse 28.
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Mit dieser Vorrichtung kann das zu verarbeitende Material bis zum
Einfüllen in die Taschen der Hülle unter geringem Druck gehalten werden.
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Thixotropes Material wird in flüssiger Form in die Taschen eingefüllt.
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In der Wärme schmelzbares oder thermoplastisches Material kann in
homogener Form, als Granulat, in Form von Schuppen oder dergleichen verarbeitet
werden.