DE19725265C2

DE19725265C2 - Ein- oder mehrteiliges Strangpreß-Mundstück

Info

Publication number: DE19725265C2
Application number: DE19725265A
Authority: DE
Inventors: Helmut Knoblich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2017-06-14
Also published as: DE19725265A1

Description

Die Erfindung betrifft ein ein- oder mehrteiliges Strangpreß-Mundstück zur Herstellung von Formlingen aus Ton oder anderen keramischen Stoffzusammensetzungen oder aus Mischungen, die schmirgelartiges Material enthalten.

In der DE 34 31 892 A1 wird ein matritzenförmiges Strangpreß-Mundstück für den Einsatz in Extruderpressen vorgeschlagen, welches mit einer hochfesten Beschichtung aus Titancarbid oder einer vergleichbaren Verbindung versehen ist. Damit soll der relativ starke mineralische Verschleiß der druckbeaufschlagten Flächen des Mundstüc kes gemindert werden.

Der Nachteil der vorgenannten Lösung besteht darin, daß das Mundstück, welches beim Preßvorgang mechanisch und thermisch am höchsten belastet wird, aus massivem, gehärtetem Stahl besteht. Dadurch ist eine Änderung der Geometrie der Austrittsöff nung des Mundstückes nicht möglich.

Aus der DE 29 30 726 A1 ist ein rahmenförmiges Mundstück bekannt, das eine gegossene Stahleinlage aufweist. Aufgrund der Gußtextur und der Oberflächenhärte der Stahleinlage besitzt dieses Werkzeug eine hohe Resistenz gegenüber mineralischem Verschleiß, wie er beim Strangpressen von Formlingen aus Ton oder bei der Verarbei tung strangpressfähiger Mischungen aus schmirgelartigem Material auftritt.

Aus der DE 26 51 058 A1 ist ein Mundstück für im Strangverfahren herzustellende Erzeugnisse der Grob- und Feinkeramischen Industrie bekannt, mit dem insbesondere Fassadensteine hergestellt werden.

Darin wird ein Mundstück beschrieben, welches lösbar mit dem Preßkopf der Urform maschine verbunden ist. Die Austrittskanten des Mundstückrahmens werden durch funkenerosive Oberflächenbehandlung bearbeitet und zugleich in der Randzone aufgehärtet, um eine hinreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber mineralischem Verschleiß zu gewährleisten. Die Zeit- und energieaufwendige Behandlung des Mund stückrahmens durch Funkenerosion bedeutet erhöhten fertigungstechnischen Aufwand, der sich auf die Fertigungsstückkosten des Mundstückes auswirkt.

Aus der DE 39 23 597 A1 ist ein, vom Preßkopf lösbares Mundstück beschrieben, bei dem die verschleißgefährdeten Oberflächen ebenfalls aus gehärtetem Stahl bestehen.

Daneben sind aus dem Stand der Technik Mundstücke bekannt, die eine verschleiß resistente keramische Oberfläche aufweisen.

Auch ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 94 11 168 U1 eine Preßkopfauskleidung mit Polyurethan bekannt. Ziel ist es, die normative Nutzungsdauer eines Preßkopfes, der den Überströmkanal von der Vakuumpresse der Urformmaschine zum mechanisch hochbelasteten Mundstück bildet, zu erhöhen.

Dabei wird der Innenraum des Preßkopfes drucklos mit Polyurethan ausgegossen. Anschließend erfolgt die Innenbearbeitung des Strömungskanales des Preßkopfes durch bekannte spanabhebende Verfahren (Bohren, Innendrehen, CNC-Fräsen). Um bei größeren Wanddicken des Polyurethanmantels im Preßkopf ein Abscheren bzw. Abschälen der Polyurethanschicht zu vermeiden, werden vor dem Ausgießen des Preßkopfes vorteilhaft metallische Stege an der Innenwandung des Preßkopfes ein geschweißt.

Nach Erreichen eines zulässigen Verschleißgrenzmaßes kann der Preßkopf erneut durch Ausgießen und nachfolgende mechanische Bearbeitung aufgearbeitet werden.

Die insgesamt notwendigen technologischen Teilschritte verursachen erhebliche Fertigungskosten. Insbesondere stellt die Innenbearbeitung des Preßkopfes, der im Regelfall keine rotationssymetrischen Außenabmessungen aufweist, hohe Anforderun gen an die Fertigungsgenauigkeit. Zudem werden Spezialmaschinen benötigt, um die Innenbearbeitung des eingespannten Preßkopfes zu realisieren.

Daneben sind aus dem Stand der Technik eine Reihe von Lösungen bekannt, mit deren Hilfe eine Veränderung der Mundstücksform vorgenommen werden kann.

Die Änderung der Geometrie der Austrittsöffnung des Mundstückes dient dabei der Herstellung eines im Querschnitt balligen Formlings, um nach dem anschließenden Trocknen und Brennen des Ziegels eine möglichst ideale Quaderform realisieren zu können.

Aufgrund unterschiedlicher Chargenzusammensetzungen des Tons sowie durch techno logisch bedingte Drifterscheinungen der Prozeßparameter (Temperatur, Durchtritts geschwindigkeit, Restfeuchte im Ton, etc.) ist eine regelmäßige Anpassung des Austrittsquerschnittes des Mundstückes notwendig.

So wird im deutschen Gebrauchsmuster 296 17 393 U1 eine Ziegelpressmaschine mit geometrisch veränderbarem Preßformeingang vorgeschlagen. Dazu weist das Mund stück mehrere, nebeneinander liegende Wände oder Leisten auf, deren Neigung veränderbar ist, um die Außenabmessungen des austretenden Formlings variieren zu können.

Ebenso wird in der DE 40 23 007 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstel len eines Ziegels beschrieben, bei dem das Mundstück eine Einrichtung zur Änderung des Querschnittes der Mundstücksöffnung aufweist.

Die vorgenannten, einstellbaren Mundstücke bestehen aus einem dünnwandigen Stahlblechmantel, der ein ausreichendes, elastisches Formänderungsvermögen aufweist, um den Austrittsquerschnitt des Mundstückes während des Urformvorganges verändern zu können.

Nachteilig ist, daß der dünnwandige Stahlblechmantel des Mundstückes einem extre men mineralischen Verschleiß unterliegt. Da der Stahlblechmantel durch bekannte Umformverfahren, wie Tiefziehen oder Abkanten mit anschließendem Verschweißen des Fügestoßes hergestellt werden, können keine höherfesten Stähle aus Ausgangs material verwendet werden. Ein nachfolgendes Härten des Stahlblech-Mundstückes ist wegen der inneren Spannungen durch das vorangehende Tiefziehen bzw. Abkanten nur begrenzt möglich. Zudem werden durch das Zeit- und energieintensive Härten die Fertigungskosten negativ beeinflußt.

Aus der DE 43 33 958 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen eines Batzens aus einem formbaren Material bekannt. Dabei ist am Austrittsende einer Presse ein Mundstück angeordnet, durch welches der zu verarbeitende Ton ausgepreßt wird. Der Austrittsquerschnitt des Mundstückes kann während des Auspressvorganges mechanisch geändert werden. Die Änderung des Austrittsquerschnittes des Mundstückes erfolgt über vier einzeln verstellbare, kurvengesteuerte Spannbacken.

Mit Hilfe dieses besonders ausgebildeten Mundstückes können massive, gedrungene Tonbatzen als Vorformlinge hergestellt werden. Die abschließende Formgebung der Tonbatzen erfolgt in einem gesonderten Arbeitsgang auf einer weiteren Presse.

Die Herstellung der Batzen als Vorformlinge in einer Zwischenstufe des Umformprozes ses dient der gezielten Verteilung der notwendigen Pressenkräfte auf zwei technologisch getrennte Arbeitsgänge auf zwei Urformmaschinen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein Strangpress-Mundstück zu schaffen, welches bei gleicher Standzeit im Vergleich zu konventionellen Mundstücken kostengünstig herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Vorzugsweise Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiederge geben.

Das ein- oder mehrteilige Strangpreß-Mundstück besteht aus einem biegeelastischen Rahmen aus spritzgießfähigem Kunststoff Form und Abmessungen der Austritts öffnung des Mundstückes entsprechen der Form des herzustellenden Strangpreß- Formlings.

Eine Änderung der Geometrie der Austrittsöffnung des Mundstückes erfolgt durch Einstellglieder, die am Umfang des Mundstückes angeordnet sind. Im einfachsten Fall werden als Stellglieder Verstellspindeln eingesetzt, über die mechanisch eine individu elle Änderung der Geometrie der Austrittsöffnung des Mundstückes vorgenommen werden kann.

In einer bevorzugten Weiterentwicklung werden die Stellglieder durch Schrittmotore angetrieben. Dadurch ist ein zeitabhängige Steuerung bzw. Regelung der Austrittsöffnung des Mundstückes von einem Leitstand aus möglich.

Das rahmenförmige Mundstück wird von einer Aufnahme aufgenommen, die die resultierenden Kräfte und Momente sowie die an den Randzonen auftretenden Schubspannungen aufnimmt.

Ebenso besteht die Möglichkeit, neben dünnwandigen, rahmenförmigen Mundstücken auch größere Wanddicken des Mundstückes zu realisieren, da der dauerelastische Kunststoff auch bei derartigen Wandstärken noch ein hinreichend großes elastisches Formänderungsvermögen als Voraussetzung für die individuelle Einstellbarkeit des Mündungsquerschnittes aufweist.

Überraschend wurde gefunden, daß neben mechanisch und thermisch hochbelastbaren technischen Kunststoffen, wie Polytetrafluorethylen und Perfluoralkoxy auch extrem preisgünstige Thermoplaste, wie Polypropylen, Polyethylen oder Polyamid als urformfähiger Ausgangswerkstoff für die Herstellung der Strangpreß-Mundstücke verwendet werden können.

So hat sich überraschend herausgestellt, daß bei Verwendung der letztgenannten Thermoplaste nicht nur die Standzeit bisher verwendeter ungehärteter Stahlblech- Mundstücke erreicht, sondern zum Teil bis zum 1,4 . . . 1,6fachen überboten werden konnte.

Vorteil der verwendeten Thermoplaste sind die geringen Materialkosten gegenüber herkömmlichen Mundstücken aus ungehärtetem oder gehärtetem Stahl oder anderen, höherfesten Stahllegierungen.

Ein weiterer Vorteil besteht in der einfachen, unkomplizierten Herstellung der Strangpreß-Mundstücke durch bekannte Urformverfahren, wie Spritzgießen, Extrudieren, Pressen, etc.

Aufgrund des dauerelastischen Verhaltens des Thermoplast-Mundstückes ist eine leichte und genaue Einstellbarkeit der Geometrie der Austrittsöffnung des Mundstückes im Vergleich zu den bislang verwendeten, dünnwandigen Stahlblech-Mundstücken möglich.

Überraschend hat sich gezeigt, daß die mit dem erfindungsgemäßen Mundstück hergestellten Ziegel deutlich geringere Eigenspannungen aufweisen. Damit sind die Ziegel nach dem Brennprozeß mechanisch höher belastbar. So wurde eine reduzierte Sprödbruchneigung des gebrannten Ziegels festgestellt.

Die Strangpreß-Mundstücke können wahlweise ein- oder mehrteilig gestaltet werden. Die kostengünstige Variante stellt dabei regelmäßig die Herstellung einteiliger Thermoplast-Mundstücke durch bekannte Spritzgießverfahren dar.

Bei komplizierter geformten Mundstücken oder bei der Herstellung von Hohlblock- Ziegeln werden mehrteilige Mundstücke bzw. Mundstücke mit einem oder mehreren Kerneinsätzen verwendet. Dabei weisen die verwendeten Kerne gleichfalls eine Thermoplast-Ummantelung auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beschrieben und schematisch in den Fig. 1 und 2 dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Draufsicht auf eine Schneckenpresse mit angrenzendem Preßkopf (5) und angeflanschtem Mundstück (1)

Fig. 2 Das Mundstück (1) nach Fig. 1 in einer Vorderansicht

Fig. 1 zeigt in schematisierter, geschnittener Darstellung die wesentlichen Bau gruppen der Urformmaschine in einer Seitenansicht.

Das rechteckige Mundstück (1) aus Polyamid dient der Herstellung eines Tonstranges, der nach dem Passieren des Mundstückes (1) durch bekannte Trenneinrichtungen zu einzelnen Ziegelrohlingen abgelängt wird.

Die Vakuumpresse (6) erzeugt den notwendigen Druck, um die fließfähige Tonmasse (7) durch die sich verjüngende Öffnung des Mundstückes (1) hindurchzupressen.

Der Austrittsquerschnitt (2) des Mundstückes (1) ist in Fig. 2 in einer Frontansicht dargestellt.

Das mechanisch und thermisch am höchsten belastete Mundstück (1) besteht aus einem 6 mm bis 8 mm starken Rahmen aus Polyamid.

Aufgrund der leichten Urformbarkeit des Thermoplast-Mundstückes können nahezu beliebige Mundstück-Konturen gefertigt werden. Damit besteht eine wesentlich größere Variationsvielfalt der herstellbaren Formlinge gegenüber bekannten Mundstücken, die aus Stahlblech gefertigt werden.

Die Aufnahme des Mundstückes erfolgt vorzugsweise in einer formschlüssigen Aufnahme (4) aus Stahl, Aluminium oder Thermoplast. Dadurch ist eine Bearbeitung der Innenkontur der Aufnahme (4) mit einfachen Werkzeugen z. B. auf einer CNC- Fräsmaschine möglich. Die Aufnahme (4) ist zudem dauerhaft verwendbar. Die Innenkontur kann bedarfsweise durch Nachfräsen korrigiert oder bei geänderten Sollabmessungen des Formlings (3) verändert werden.

Die notwendige Änderung des Austrittsquerschnittes (2) des Mundstückes (1) während des Urformprozesses erfolgt durch eine nicht näher dargestellte Regeleinrichtung. Dabei wird der austretende Formling (3) sensorisch erfaßt und die Ist-Abmessungen sowie die tatsächliche Form des Formlingsquerschnittes mit den entsprechenden Sollwerten verglichen.

Der Soll-Ist-Vergleich erfolgt durch einen Bordrechner, der sich im Leitstand der Anlage befindet. Bei auftretenden Abweichungen erfolgt eine Querschnittskorrektur der Austrittsöffnung des Mundstückes (1). Dazu wird über elektrische Stellmotoren, die direkt auf Spindeln (8) wirken, eine lokale Verstellung ("Trimmen") des Mundstück rahmens in den einzelnen Bereichen der Mundstück-Austrittsöffnung vorgenommen.

Die Spindeln (8) sind der besseren Übersichtlichkeit halber als Doppelpfeile dargestellt, um die Bewegungsabläufe bei der Änderung des Austrittsquerschnittes (2) des Mund stückes (1) anzudeuten.

Derartige Veränderungen werden zudem durch den Bordrechner protokolliert, um stärkere Drifterscheinungen, die z. B. Folge größerer Werkstoff-Inhomogenitäten des verarbeiteten Tones sein können, rechtzeitig festzustellen.

Verzeichnis verwendeter Bezugszeichen

1

Mundstück

2

Austrittsquerschnitt

3

Formling

4

Aufnahme

5

Preßkopf

6

Vakuumpresse

7

Tonmasse

8

Spindel

Claims

1. Ein- oder mehrteiliges Strangpreß-Mundstück zur Herstellung von Formlingen (3) aus Ton oder anderen keramischen Stoffzusammensetzungen oder aus Mischungen, die schmirgelartiges Material enthalten, dessen Austrittsquerschnitt (2) einstellbar ist und bei dem das gesamte Mundstück (1) aus einem elastischen Thermoplast besteht.

2. Mundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast ein Polyamid ist.

3. Mundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast ein Polyethylen ist.

4. Mundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast ein Polypropylen ist.

5. Mundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast ein Polytetrafluorethylen (PTFE) ist.

6. Mundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast ein Perfluoralkoxy (PFA) ist.

7. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (1) lösbar in einer Aufnahme (4) angeordnet ist.

8. Mundstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (4) aus Thermoplast oder Aluminium besteht.

9. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt (2) des Mundstückes (1) in Abhängigkeit von Form und/oder Abmessungen des austretenden Formlings (3) durch eine Prozeß steuerung einstellbar oder regelbar ist.

10. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (1) durch Spritzgießen, Extrudieren oder Pressen hergestellt ist.