DE19811059C2 - Verfahren zur Herstellung von geformten Elementen aus schüttbarem Material mit einem Bindemittel und Form zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pflastersteinen bzw. Bodenplatten aus schüttbarem Material mit einem Bindemittel, das durch Auskühlung erhärtet, wobei das schüttbare Ma­ terial mit dem Bindemittel vermischt, im erwärmten Zustand in eine Form ge­ füllt und in dieser verdichtet wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DZ: Straßentechnik 7/1955, S. 71 + 72 be­ kannt und verwendet als schüttbares Material Mineralstoffe, welche mit Bitu­ men oder Teerpech als Bindemittel versetzt sind. Um dieses bitumenhaltige Material verarbeiten zu können, ist es erforderlich, Verarbeitungstemperatu­ ren in der Größenordnung von etwa 170°C vorzusehen, damit das Material leicht in eine Form eingefüllt werden kann. In diesem Zusammenhang ist es auch aus der CH 72355 bekannt, das geteerte Material zu verpressen.

Dabei ist sicherzustellen, daß die ausgeformten Elemente nach dem Verdichten eine gewisse Standfestigkeit haben, deshalb ist es erforderlich, diese solange im Formrahmen zu lassen, bis sich zumindest die Außenhaut der Elemente auf Temperaturen abgekühlt hat, bei welchen sich das Bitumen verfestigt und für die erforderliche Standfestigkeit nach dem Entformen sorgt.

Da die Wirtschaftlichkeit eines derartigen Herstellungsverfahrens in großem Maße von der Taktzeit abhängt, welche für einen Füll-, Verdichtungs- und Ausstoßvorgang benötigt wird, stellen die langen Wartezeiten für das Abküh­ len der geformten Elemente einen wesentlichen Wirtschaftlichkeitsfaktor dar, der bisher eine Massenproduktion vereitelt hat.

Aus der Kunststoff und Keramikverarbeitung ist es durch das DE 87 14 495 U1 und die WO 96/19308 A1 bekannt volumige Kunststoff bzw. Keramikteile in der Form zu kühlen, indem ein flüssiges Kühlmittel durch die Form geleitet wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, zur Herstellung von Bau­ elementen aus schüttbarem Material mit einem thermoplastischen Bindemitte Maßnahmen zu finden, die das Verfestigen bzw. Erhärten der geformten Elemente beschleunigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Form nach dem Verdichten mit einem die Form durchströmenden Kühlmittel gekühlt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß dem Bindemittel ein chemischer Abbindebeschleuniger beigefügt wird, welcher ein rasches Aushärten durch das Abkühlen bewirkt und einen möglichst hohen Festpunkt gewährleistet.

Die für die Durchführung des Verfahrens benötigte Form mit einem Form­ rahmen sieht erfindungsgemäß vor, daß der Formrahmen doppelwandig gebaut ist, und daß der durch die Doppelwandigkeit gebildete Hohlraum an Kühlmit­ telzu- und -ableitungen anschließbar ist.

Da derartige Formrahmen beim Herstellen der Elemente auf einem Ziehblech abgestellt werden, das die Oberfläche eines Rütteltisches bildet, ist ferner vor­ gesehen, daß der doppelwandige Formrahmen auf einem ebenfalls doppelwan­ digen und kühlbaren Ziehblech abgelegt ist.

Zur weiteren Beschleunigung des Abkühlvorgangs sieht die Erfindung auch vor, daß die zum Verdichten des schüttbaren Materials im Formrahmen vorge­ sehenen Stempel bzw. Druckplatten doppelwandig ausgeführt und mit Kühl­ mittelzu- und -ableitungen versehen sind.

Für eine abgewandelte Form sieht die Erfindung auch vor, daß der Formrah­ men und/oder das Ziehblech und/oder die Stempel bzw. Druckplatten massiv ausgebildet sind und daß Kühlbohrungen in alle Formteile verlaufen, welche an Kühlmittelzu- und -ableitungen anschließbar sind.

Im Interesse eines möglich wirtschaftlichen Arbeitsablaufes sieht die Er­ findung ferner vor, daß die Form in einen Kühlmittelkreislauf eingefügt ist, wobei der doppelwandige Formkasten und vorzugsweise das Ziehblech sowie die Stempel bzw. Druckplatten parallel in den Kühlmittelkreislauf geschaltet sind, und daß ferner im Kühlmittelkreislauf ein Kühlaggregat derart angeord­ net ist, daß das heruntergekühlte Kühlmittel aus der Form und die Abwärme des Kühlaggregats ggf. über eine Heizung dem Silo zuführbar ist.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß das mit dem Bindemittel ver­ mischte schüttbare Material im Silo auf einer kontinuierlichen Verarbeitungs­ temperatur gehalten und für den Fertigungsprozeß bereitgestellt wird. Da die Form in den Kühlmittelkreislauf einerseits und das Silo in den Heizkreislauf andererseits eingebunden ist, kann die beim Abkühlen der Form entstehende Abwärme, z. B. über eine Wärmepumpe, zum Aufwärmen des schüttbaren Ma­ terials im Silo genutzt werden, was sich in Form einer günstigen Energiebilanz besonders vorteilhaft für den Fertigungsprozeß auswirkt.

Es ist auch vorgesehen, daß die in der Form hergestellten Elemente zusammen mit der Form in einer Kühlstrecke gekühlt werden. Da die Verfestigung der Elemente im wesentlichen nur von der Temperatur abhängig ist, können sie so­ fort nach der Herstellung und Abkühlung weiterverarbeitet werden. Dadurch lassen sich große Lagerkapazitäten zum Vorfertigen, wie bei Betonware, ver­ meiden.

Eine derartige Herstellung von geformten Elementen aus Asphalt gemäß der Erfindung ist in vielseitiger Ausgestaltung möglich und insbesondere für Pfla­ stersteine, Mauersteine, Pflanzringe und -tröge, Palisaden und/oder Gestal­ tungselemente für den Garten-, Landschafts- und Straßenbau vorgesehen.

Durch das zusätzliche Zugeben von chemischen Abbindemitteln bzw. Abbinde­ beschleunigern, kann man erreichen, daß die Verfestigung bereits bei verhält­ nismäßig hohen Arbeitstemperaturen d. h. bei einem hohen Festpunk einsetzt und somit sehr früh die gewünschte Standfestigkeit erzielt wird. In der Regel finden hierfür spezielle Kunststoffverbindungen Verwendung.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfol­ genden Beschreibung eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Formkasten mit beispielsweise Flüssigkeitskühlung in perspekti­ vischer Ansicht;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine flüssigkeitsgekühlte Stempelanordnung;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein auf einem Rütteltisch angeordnete flüssigkeits­ gekühlte Ziehblech;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 3;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Kühlmittelkreislaufes mit Wärmerückgewinnung zum Aufheizen eines Silos für das schüttbare, mit einem Bindemittel versetzte Material.

In Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung ein Formrahmen 10 gezeigt, des­ sen durch Formlöcher 12 verlaufender Querschnitt aus Fig. 2 hervorgeht. Die­ ser Formrahmen ist grundsätzlich doppelwandig ausgeführt, um einen die Formlöcher 12 umgebenden Hohlraum zu bilden, der über eine Zuleitung 14 und eine Ableitung 16 an einen Kühlmittelkreislauf anschließbar ist. Damit ist es möglich, die Mantelflächen der Formlöcher allseitig zu kühlen, wenn über den Kühlmittelkreislauf vorzugsweise ein flüssiges Kühlmittel zugeführt wird.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine Stempelplatte 20 dargestellt, die auf der Oberseite mit einer Auflast 22 versehen ist und an der Unterseite Stempel bzw. Druckplatten 24 trägt, die entsprechend der Formlochverteilung im Form­ rahmen 10 angeordnet sind. Diese Stempel bzw. Druckplatten 24 sind ebenfalls doppelwandig ausgeführt, wobei die Hohlräume an eine Zuleitung 26 und eine Ableitung 28 angeschlossen sind, um über diese ein Kühlmittel durch die Hohl­ räume und damit die Stempel bzw. Druckplatten 24 zirkulieren lassen zu können.

Zu der Form aus Formrahmen 10 und Stempelplatte 20 gehört ferner ein Ziehblech 30 gemäß Fig. 4, das auf einem Rütteltisch 32 angeordnet ist. Dieses Ziehblech ist ebenfalls doppelwandig ausgeführt und hat eine an den Kühl­ mittelkreislauf anschließbare Zuleitung 34 sowie eine Ableitung 36.

Die konstruktive Ausführung der Doppelwandigkeit ist derart, daß sie die beim Herstellen der Elemente auftretenden Kräfte voll aufnehmen kann, das heißt, in den Hohlräumen sind entsprechend der Kraftverteilung Abstützungen vor­ gesehen.

Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, kann die Form auch im wesentli­ chen aus massivem Material, wie z. B. Stahl, hergestellt sein, wobei alle Seiten der Form erfassende Kühlbohrungen in die Form verlaufen, welche an die Kühlmittelzu- und -ableitungen angeschlossen sind.

Aus dem Schnitt gemäß Fig. 5 durch den oberen Teil der Stempelplatte 20 geht ein Verteilersystem für das Kühlmittel hervor, bei dem kammartige Kühlleitungen 40 für die Zuleitung und die Ableitung des Kühlmittels dargestellt sind. Aus dieser Darstellung ist zu entnehmen, daß die z. B. im wesentlichen kreisrunden Stempel in Längsrichtung von zwei Leitungen durchsetzt sind, die in der eigentlichen Druckplatte miteinander kommunizieren und damit einen kontinuierlichen Fluß des Kühlmittels durch die Stempel bzw. Druckplatten ermöglichen. Aufgrund der kammartigen Zu- und Abführung des Kühlmittels werden alle Stempel bzw. Druckplatten vom Kühlmittel mit etwa gleicher Tem­ peratur beaufschlagt, so daß auch eine gleichmäßige Abkühlung gewährleistet ist.

Aus Fig. 6 geht eine Ausführungsform eines Kühlmittelkreislaufes hervor, bei dem die Druckplatten, der Formkasten und das Ziehblech vom Kühlmittel pa­ rallel durchflossen sind. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die in den Formlöchern befindlichen Elemente nach dem Einrütteln und Verdichten des Materials allseitig abgekühlt werden, was ein rasches Abbinden bis zur nötigen Standfestigkeit sicherstellt. Die aus den geformten Elementen abgeführte Wärme wird im Kühlmittelkreislauf zurück zu einer vorzugsweise mit einer Wärmepumpe versehene Kühl- und Heizanlage 54 geführt, wobei bei der dar­ gestellten Ausführungsform neben dem Kühlmittelkreislauf ein Silo für das schüttbare und mit Bindemittel versetzte Material gezeigt ist, dessen Außen­ wandung ebenfalls doppelwandig ausgeführt ist, um das schüttbare Material auf eine für die Verarbeitung geeignete Temperatur zu bringen. Zu diesem Zweck wird das angewärmte Kühlmittel im oberen Bereich des Silos in den Wärmemantel 50 eingeleitet und dient zur Vorerwärmung, indem von der Heiz- und Kühlanlage 54 aus erwärmtes Kühlmittel zugeführt wird, um das Material im Silo auf deie Verarbeitungstemperatur zu bringen und zu halten. Dieses Material ist vom Silo bei entsprechender Betätigung eines Schiebers 52 entnehmbar. Die Zuführung des erwärmten Materials in den Formkasten ge­ schieht in herkömmlicher Weise und ist nicht dargestellt.

Durch diese Ausgestaltung des Kühlmittelkreislaufes kann die den ausge­ formten Elementen entzogene Wärme teilweise zurückgewonnen werden, wo­ durch erhebliche Energieeinsparungen möglich sind.

Aus dem Straßenbau ist die Verwendung von einem schüttbaren Material mit Bindemittel bekannt, das aus Mineralstoffen einerseits und Bitumen als Bindemittel andererseits besteht. Hierbei sind Verarbeitungstemperaturen von etwa 170°C erforderlich, wobei durch die Verwendung von Bitumen verhältnismäßig lange Abkühlzeiten benötigt werden, da das Bitumen eine verhältnismäßig fla­ che Abkühlkurve hat und die für eine ausreichende Standfestigkeit benötigte Abkühltemperatur verhältnismäßig tief liegt. Die Erfindung sieht deshalb vor, daß dem Bindemittel chemische Abbindebeschleuniger beigefügt werden, wel­ che ein rasches Aushärten durch Abkühlen bewirken. Derartige Abbindebe­ schleuniger können Kunststoffe sein, wie z. B. Duroplaste bzw. Duromere oder Elastomere und Thermoplaste, die einen verhältnismäßig hochliegenden Fest­ punkt haben. Durch die Beimischung derartiger Abbindebeschleuniger wird er­ reicht, daß die ausgeformten Elemente nur wenig abgekühlt werden müssen, um die erforderliche Standfestigkeit zu erreichen, wodurch die Taktzeiten bei der Herstellung erheblich reduziert werden können.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von Pflastersteinen bzw. Bodenplatten aus schüttbarem Material mit einem Bindemittel, das durch Auskühlung er­ härtet, wobei das schüttbare Material mit dem Bindemittel vermischt im er­ wärmten Zustand in eine Form gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (10, 24, 30) mit einem die Form durchströmenden Kühlmittel ge­ kühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Form eingebrachte schüttbare Material vor dem Kühlen durch Rütteln und/oder mit Druck verdichtet wird.

3. Verfahren zur Herstellung von Pflastersteinen bzw. Bodenplatten aus schüttbarem Material mit einem Bindemittel, das durch Auskühlung er­ härtet, wobei das schüttbare Material mit dem Bindemittel vermischt im er­ wärmten Zustand in eine Form gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflastersteinen bzw. Bodenplatten nach der Verdichtung mit der Form in einer nachgeschalteten Kühlstrecke gekühlt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel ein chemischer Abbindebeschleuniger beigefügt wird, welcher ein rasches Aushärten durch das Abkühlen bewirkt.

5. Form mit einem Formrahmen zur Herstellung von Bauelementen, vorzugsweise von Pflastersteinen bzw. Bodenplatten aus einem mit einem Bindemittel vermischten schüttbaren Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Formrahmen doppelwandig aufgebaut ist, und daß der durch die Dop­ pelwandigkeit gebildete Hohlraum an eine Kühlmittelzu- und -ableitung an­ schließbar ist.

6. Form mit einem Formrahmen zur Herstellung von Bauelementen, vorzugsweise von Pflastersteinen bzw. Bodenplatten aus einem mit einem Bindemittel vermischen schüttbaren Material, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest teilweise aus massivem Material hergestellte Formrahmen mit in alle Formseiten verlaufenden Tiefbohrungen versehen ist, welche an Kühlmittelzu- und -ableitungen anschließbar sind.

7. Form nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelwandige Formrahmen (10) auf einem ebenfalls doppelwandigen und kühlbaren Ziehblech (30) ablegbar ist.

8. Form nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Tiefbohrungen versehene Formrahmen auf ein ebenfalls mit Tief­ bohrungen versehenes Ziehblech ablegbar ist.

9. Form nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel bzw. Druckplatten (24) doppelwandig ausgeführt sind und mit einer Kühlmittelzu- und -ableitung (26, 28) versehen sind.

10. Form nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stempel bzw. Druckplatten Tiefbohrungen verlaufen, welche mit ei­ ner Kühlmittelzu- und -ableitung versehen sind.

11. Form nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Form in einen Kühlmittelkreislauf eingefügt ist, der abwärmeseitig über ein beheizbares Silo für das Gemisch aus dem schüttbaren Material und dem Bindemittel verläuft, wobei der Formkasten (10) und vorzugsweise das Ziehblech (30) sowie die Stempel bzw. Druckplatten (24) parallel in den Kühl­ mittelkreislauf eingeschaltet sind,
und daß im Kühlmittelkreislauf eine Heiz- und Kühlanlage (54) derart ange­ ordnet ist, daß das heruntergekühlte Kühlmittel aus der Form und die Abwärme des Kühlaggregats für die Aufheizung dem Silo zuführbar ist.

12. Form nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kühlkreislauf und Heizkreislauf eine Wärmepumpe geschaltet ist.

13. Verwendung der Form nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11 zur Herstellung von vorgefertigten Pflastersteinen, Pflanzringen, Palisa­ den oder Mauersteinen sowie von Gestaltungselementen für den Garten-, Landschafts- und Straßenbau.