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Verfahren und Vorrichtung zur Abformung feinteiliger
wässriger Suspension durch Druckfiltration in geformten Filtern Das Verfahren der
Abformung von feinteiligen Feststoffsuspensionen durch Filtration ist bekannt. Seit
längerem bemüht man sich, dieses Verfahren auch in der keramischen Formtechnik einzusetzen
und den so bezeichneten Druckguß anstelle der mehr oder weniger handwerklichen Methode
der Wasserabsorption in Gipsformen zu ersetzen. Das an sich einfache und einleuchtende
Verfahren, flüssige Feststoffe durch Filtration unter hohem Druck zu verfestigen
und zu formen, erwies sich als wesentlich komplivierter in der praktischen Durchführung.
Dabei stand zunächst als Schwierigkeit das hierzu erforderliche Filtermaterial im
Vordergrund, das einen hohen Druck aushalten und eine ausgesprochen feinkörnige
Oberfläche aufweisen mußte. Es zeigte sich, daß die Abformung unter Druckfiltration
an sich weniger problematisch war, für die Entformung des Formlings wurde jedoch
kein geeignetes Konzept gefunden.
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Die unter Druck in geschlossener Filterform hergestellten Formlinge
ließen sich nicht beliebig und sicher reproduzierbar, insbesondere von dem bewegten
Formteil, lösen. Das Problem besteht insbesondere bei sehr feinteiligen Massen wie
auch den keramischen darin, daß der so hergestellte Formling nur eine geringe Festigkeit
besitzt. Beim Abdrücken des fertigen Formlings löst er sich häufig oder meistens
nur an einer Stelle und bleibt im übrigen an der Formoberfläche kleben. Über die
offene Stelle kann der zur Ablösung aufgewendete Druck sich ausgleichen und es ist
nicht mehr
möglich, über die Gesamtilache einen einheitlichen Ablösungsdruck
zu entwickeln. Statt dessen stromt das Wasser nach, das den Formling aufweicht.
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Weder durch laufendes Absaugen des Wassers während der Druckgießzeit
(= Zeitraum, in dem die Feststoffsuspension unter Druck steht und filtriert wird),
noch niit einer wassergefüllten Form -das Filtrationswasser wird im Überlauf aus
der Form abgelassen -.
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noch mit Umlaufsystemen, bei welchen das Wasser mit Vakuum und Preßluft
über Kanäle in Strömung gebracht und abgeleitel wird.
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konnte eine Besserung erzielt werden. Die l'ösun g des Problems schien
aussichtslos, so daß das Verfahren vielerorts als undurchführbar aufgegeben wurde.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die bestehenden Nachteile zu beheben.
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Es wird von der bis dahin sicher nicht ausreichend in Betracht gezogenen
Überlegung ausgegangen, daß erstens der gebildete Formling, der unter Druck von
20 - 60 atii an die Filteroberflächen gepreßt ist, nur dann eitiwandfrei gelöst
werden kann, wenn sich ein gleichmäßiges Druckpolster zur Lösung aufbauen kann.
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Zweitens um ein Nachlaufen des in der Form noch vorhandenen Filtrationswassers
zu vermeiden, das in jedem Fall unter Druck steht, wenn der Formling abgelöst wird,
muß über eine oder mehrere Stellen des Formteils das Wasser so weit abgesaugt werden,
daß sich ein zur gleichmäßigen Ablösung der Form noch notwendiges Luftkissen aufbauen
kann und Wasser nicht abgedrückt wird.
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Drittens hat Sich herausgestellt, dal selbst dann, wenn die Formteile
unter Preßluft stehen, ein zu schnelles Öffnen der Presse zum Abreißen des Formlings
führt. D. h., wenn die Preßluft mit der Geschwindigkeit, mit der die Presse abhebt,
nicht in ihrer Wirkungsweise in Übereinstimmung gebracht wird, so entsteht bei zu
schnellem Abheben ein Vakuum iiber dem Formling, das diesen auseinanderreißt. Durch
die folgenden Verfahren und Vorrichtungen werden die Aufgaben, die sich die Erfindung
gestellt hat, gelöst und ein einwandfreies Ablösen des Formlings gewährleistet.
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Das Vorgehen nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß während
und/oder nach Ausbildung des Formlings durch Druckfiltration der Feststoffsuspension
die Formteile unter Preßluft gesetzt werden und die Presse nur so weit geöffnet
wird,.
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daß das Filtrationswasser zumindest teilweise durch den öffnung spalt
über den Formrand entweichen kann und der Formling sich gleichzeitig von der Formoberfläche
löst; nach Ablaufen des Wassers wird der Formling durch Vakuum an den abzuhebenden
Presseteil angesaugt, die Presse wird geöffnet und der Formling mit einem leichten
Preßluftstoß abgelöst und entnommen.
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Dieses Vorgehen erwies sich als außerordentlich vorteilhaft.
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Ein Ankleben des Formlings an der Form war nicht mehr zu beobachten.
Die Vorlösung bei fast geschlossener Form ermöglichte außerdem ein völlig trockenes
Ablösen. Erstaunlicher~ weise führte das über den Formling bei fast geschlossener
Form abströmende Wasser zu keinen Veränderungen auf der Oberfläche.
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Das in dem gleichen Zeitraum ablaufende Filtrationswasser unmittelbar
über dem formling flihrt zur flildung eines Luft raumes in der Form, der sich rund
um den Formrand herum
erstreckt, über den der Lösungsdruck sich
ohne Wasserablauf auf den Formling übertragen kann.
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In besonderen Fällen ist es möglich, nach einer Variante des Verfahrens
das Wasser zumindest teilweise während der Druck gießzeit und/oder nach Abschluß
derselben über gebildete Kanäle noch bei geschlossener Form vorweg abzusaugen.
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Zu ähnlichen Ergebnissen kommt man, nachdem die Erstablösung von dem
feststehenden Formteil kaum Schwierigkeiten bereitet, wenn die Presse sehr langsam
abgehoben wird (ca. i-a mm/sec) und vor Ablösung des Formlings von dem vollends
abgehobenen Presseteil an den Formling eine Zweitform herangeführt wird, die den
Formling so abstützt, daß der gleiche Vorgang, wie er bereits beschrieben ist, mit
völlig geöffneter Presse vorstatten gehen kann (s. SkizzePa. ). Die an die Form
herangeführte Stütze kann gleichzeitig auch dazu verwendet werden, den Formteil
aus der Presse zu transportieren.
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Um das Wasser, das beim Voriösungsvorgang abströmt, abzufangen, ist
es günstig, eine rund um die Form führende Auskehlung, über die das Wasser abgeleitet
werden kann, in den Form rand einzulassen. Zur Abdichtung wird eine Überlappung
in den Form rand F 1 und F 2, die auch aus einer eingeklappten Dichtung bestehen
kann, eingearbeitet (s. Skizze3 ).
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Zur Verdeutlichung des Vorgehens und der Maßnahmen sollen die im folgenden
beschriebene Skizzen dienen. Dargestellt sind (Skizze+0t ) mit F 1 und F 2 ein Formenpaar
- selbstverständlich können nach der Erfindung auch mehrteilige Formen für den
Druckguß
verwendet werden -, ' wie es üblicherweise beim Druckgießen hergestellt wird. Dieses
besteht aus einem porösen Kern (a) und einem abdichtenden umgebenden Mantel (b).
Zwischen dem porösen Kern der beiden Formteile wird der Formhohlraum (c) gebildet,4
in den die Feststoffsuspension über die Zuleitung (d) eingelassen und unter Druck
gesetzt wird. Über die Zuleitung (e) und die in die Form oder in die aufgesetzte
Platte eingebrachten Aussparungen (f) wird der Form Vakuum oder Preßluft zugeführt.
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Es können weiterhin auch in Höhe des Formlings zusätzliche Kanäle
am Rand oder über dem Formling (g) oder in der Formwandung eine ringförmige Aussparung
(h) eingelassen sein, über die ebenfalls durch Zuleitung (i) Preßluft bzw. Vakuum
den Formteilen zugeführt werden kann.
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/ lisher Nach Schließen der Formteile wurde in den Formhohlraum die
Feststoffsuspension eingelassen und unter Druck gesetzt, nach ausreichender Entwässerung
wurde die Form geöffnet, I während der Druckgießzeit wurde normalerweise das Wasser
über die Kanäle (f) oder (e) abgesaugt. Nach ausreichender Entwässerung des Formlings
wurde die Presse geöffnet,' wobei in dem stehenden Form teil Preßluft, in dem abhebenden
Vakuum erzeugt wurde, so daß der Formling von diesem mitgenommen wurde. Nach völligem
Öffnen der Presse wurde durch Preßluft dieser abgelöst.
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Nach der Erfindung wird, vor dem Öffnen der presse,lzunächst die Presse
nur entspannt oder um zehntel bis einige Millimeter gelüftet, die Formen werden
oben und unten gleichzeitig oder nacheinander unter Preßluft gesetzt, das Wasser
entweicht über die Form hinweg durch den Öffnungsspalt (s. Skizze 2 ). Der
Formling
ist bereits vorgtiöst und wird min durch das im ahhebenden Teil erzeugte Vakuum
angesaugt und beim Öffnen der Presse mitgenommen. Durch die erfolgte Vorlösung des
Formlings hängt der Formling nur noch leicht durch das Vakuum gehalten am Formteil
und kann mit einem schwachen Preßluft~ stoß abgedrückt werden.
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Nach einer weiteren Variante des Verfahrens wird zunächst der Formling,
wie vorher bereits erwähnt, von dem feststehenden Formteil mit Preßluft gelöst und
von dem abhebenden Teil mitgenommen. Die Presse wird ganz geöffnet und es wird ein
zusätzlicher Formteil eingeführt (s. SkizzeZC ), der dem unteren Formteil in etwa
entspricht, jedoch Aussparungen enthalten kann, dieser setzt sich unter das mit
Vakuum festgehaltene Form teil und unterstützt den Formling,* während über die Form
Preßluft gedrückt und entwässert wird. Wenn erforderlich wird das Formteil mit Vakuum
nochmals kurz angezogen, um eventuelle Unebenheiten auf der Oberfläche auszugleichen
und wird dann auf die darunterstehende Stütze abgedrückt. Die Stütze kann gleichzeitig
den Transport des Formlings aus der Presse übernehmen.
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Das mit der Erfindung vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtungen
können für jedes Material, das sich in Feststoffsuspension durch Filtration verformen
läßt, mit Erfolg verwendet werden. Hierzu gehören beispielsweise auch fasrige Materialien
aus Zellulose, Holzschliff, Papiermasse, Glas, Asbest,! Steinwolle, textile Kunststoffasern
oder pulverförmige Produkte, z. B. aus Quarz, ' Metalloxvden u. a. in.
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Das Verfahren läßt sich auch bei der Verarbeitung von plastischen
Feststoffsuspensionen einsetzen, die verpreßt werden und unter Preßdruck gleichzeitig
Flüssigkeiten in eine poröse Form abgeben, wie dies z. B. beim Rammpressen von keramischen
Formmassen der Fall ist.