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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von keramischen Platten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von keramischen
Platten, insbesondere Verkleidungsplatten aus formbaren Massen, die in der jeweils
gewünschten Form abgepreßt, anschließend getrocknet und mit oder ohne Glasurauflage
in einem Brennofen gebrannt werden.
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Es sind bereits mehrere Verfahren zur Herstellung solcher Platten
bekannt, sowie auch einschlägige Vorrichtungen. Beispielsweise werden die in Bädern,
Laboratoriumsräumen, Krankenhäusern, Küchen udglo verwendeten Wandfliesen aus trockene
massen in einem Hochdruckreßverfahren -erstellt. Für die handelsüblichen 15x15 cm-Platten
ist hierbei eine Druckleistung von 100 t erforderlich. Die Werkzeuge sind entsprechend
kostspielig, da ausschließlich geschliffene und hartverchromte Stahlformen benutzt
werden können, die zudem einer @schnellen Abnutzung unterliegen. Schon die 15x15
cm Wandfliesen erfordern daher zu ihrer Herstellung hohe Investitionskosten, die
sich auf die Herstellungspreise schlagen. Größere Wandplatten, wie sie zOB. für
die Verkleidung-von Außenwänden, Preibädern u.s.wO wünschenswert wären, kann man
mit diesem Verfahren nicht wirtschaftlich herstellen, weil man hierzu wesentlich
höhere Drücke und entsprechend viel höhere Investitionskosten benötigen würde, Daher
sind größere Verkleidungsplatten bisher in Gipsformen gegossen worden0 Dieses Verfahren
ist insbesondere bei den heutigen hohen Lohnkosten sehr aufwendig. Dazu kommt, daß
die-Gipsform nach höchstens 50 Abgüssen anbrauöhbar wird, weil sie verseift und
dann nicht mehr wasseraufnahmefähig ist.
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Ganz abgesehen von den hohen Herstellungskosten weist dieses
Verfahren
einen entscheidenden technischen Nachteil auf man kann keine Schamotte in eine gegossene
Platte einbringen, weil die Schamotte beim Trocknen nicht zurückgeht. Mit Schamotte
in der Gießmasse kann deswegen keine glatte oder regelmäßige Oberfläche erzielt
werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Platten nachgearbeitet'werden
müssen, weil beim Ablösen der Form von del gegossenen Platte oft etwas von der Masse
an der Form hängen bleibt. Das Auftragen öliger Trennmittel ist nicht immer imstande,
ein Abbröckeln zu verhüten. Außerdem verlangsamen Trennmittel die Austrocknung.
Ein anderer Nachteil ist darin zu erblicken, daß die formbare Masse viel Wasser
enthalten muß, um für das Gießverfahren geeignet zu sein. Das Austrocknen dauert
daher lange, und viele Formlinge weisen nach dem Austrocknen Trockenrisse auf.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe man auch große Verkleidungsplatten in wirtschaftlicher
Weise industriell im Fließbandverfahren herstellen kann. Die erfindungsgemäßen Verkleidungsplatten
sollen aus relativ trokkenen Massen (sogenannten trockenfeuchten Massen) erstellbar
sein, ohne Nacharbeit stets klare und scharf abgegrenzte Kanten und Prägemuster
aufweisen und ohne ölige Trennmittel von dem Werkzeug leicht zu trennen sein. Das
erfindungsgemäße Verfahren soll auch bei Großplatten mit verhältnismässig geringer
Druckleistung arbeiten; die Werkzeuge sollen einfach und billig sein, keine Hartverchromung
benötigen flnd eine lange Lebensdauer aufweisen.
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Diese Erfindungsziele werden dadurch erreicht, daß die in einer Strangpresse
vorgeformten und beim Verlassen der Strangpresse abgelängtenPLttenrohlinge während
des Abpressens in einer Formpresse allseitig mittels Schutzfolien von den Preßwerkzeugen
getrennt sind, wobei die Schutzfolien nach Beendigung des Preßvorganges im Zuge
der Beförderung der Plattenrohlinge Vom Preßtisch weg mechanisch vom Rohling
abgezogen
werden Hierbei können die Plattenrohlinge mittels eines Förderbandes von der Strangpresse
auf den Preßtisch der Formpresse transportiert und nach Anhalten des Förderbandes
mittels des mit einem Matrizenwerkzeug ausgerüsteten Oberteils der Formpresse gepreßt
werden, wobei sowohl zwischen dem Oberteil und dem Plattenrohling als auch zwischen
dem Preßtisch und dem Plattenrohling je eine Plastikfolie angeordnet ist, die von
je einer im Verhältnis zur Fdierrichtung vor der Formpresse befindlichen Geberrolle
auf je eine im Verhältnis zur Förderrichtung hinter der Formpresse befindliche motorisch
angetriebene Empfangsrolle im Gleichschritt mit dem Förderband abrollt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden ein Teilförderband
mit eigenem Förderantrieb eine Förderbahn von der Strangpresse bis zum Preßtisch
und ein zweites Teilförderband mit Antrieb eine zweite Förderbahn vom Preßtisch
bis zum Aufladetisch, während von einem bis zum anderen Ende des Preßtisches zwei
in Abstand von einander und parallel miteinander verlaufende Zwischenförderbänder
mit gemeinsamem Antrieb angeordnet sind, wobei sämtliche Förderbänder sich im Gleichschritt
miteinander und mit den Schutzfolien bewegen. Das Werkzeug des Oberteils kann allseitig
mit Formmessern zum Abschneiden der Plattenkanten ausgerüstet sein. Die Innenflächen
eines jeden Formmessers kann mit der Hubrichtung des Oberteils einen Winkel bilden,
indem die Ebenen der Messerinnenflächen sich in Abstand über dem Oberteil schneiden.
Schließlich kann der schneidenächster Teil eines jeden Messerblatts nach der Messerschneide
hin eine derartige Krümmung aufweisen, daß die Messerschneide weiter vom Mittelpunkt
des Werkzeugs entfernt ist als die Innenfläche des Messers.
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Anhand der Zeichnung wird in der Folge ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt und erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Vorrichtung zum Abpressen
von Verkleidungsplatten gemäß der Erfindung, in einer Seitenansicht, Figur 2 die
Vorrichtung Fig. 1, von oben gesehen, nachdem der Oberteil der Formpresse abgenommen
ist,
Figur 5 eine vergrößerte Teilansicht der auf Fig. 1 dargestellten
Formpresse, Figur 4 eine vergrößerte Teilansicht der auf Fig. 1 dargestellten Formpresse,
jedoch unter Wegpassung der Vorderwand des Preßtisches und mit Einrichtungen zur
Beprägung der Unterseite des Plattenrohlings, Figur 5 eine vergrößerte Teilansicht
der Vorrichtung Figo 2, jedoch mit Einrichtungen gemäß Fig04, Figur 6 den Schnitt
X-X der Figo 5, bei Weglassung der Antriebseinrichtungen, Figur 7 eine Teilansicht
des Preßtisches, von oben gesehen, mit Ausnehmungen im Förderband, Figur 8 den Schnitt
Y-Y der Teilansicht Pig. 7, mit einem entsprechenden Längs schnitt durch den Preßbären,
Figur 9 einen Längsschnitt durch die Formpresse gemäß Fig. 3 unmittelbar bevor die
Formmesser den Plattenrohling anschneiden, Figur 10 den Längsschnitt Fig. 9, nachdem
Formmesser und Prägematrize ihre Endstellung erreicht haben und Figur 11 eine Teilansicht
eines etwa mittig durch den Preßtisch geführten Querschnitts' indem Prägematrize
und Formmesser etwa die Hälfte des Hubweges von der Endstellung zurück in ihre Ausgangsstellung
zurückgelegt haben.
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Die Zeichnungen Figuren 1 bis 11 sind rein schematische Dar-Stellungen
und zeigen lediglich diejenigen Einzelheiten, die
notwendig sind,
um das Erfindungswesentliche zu erläutern.
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Die Formpresse 1,2 besteht aus dem feststeheaden Preßtisch 1 und dem
vertikal verschiebbaren Oberteil (Preßbären) 2.
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Zwischen diesen verläuft ein endloses Förderband 3, das sich um Förderwalzen
4,5 bewegt; Die Förderwalze 5 wird von einem Getriebemotor 6 angetrieben. Die Förderwalzen
4,5 sind an Auslegern 7,8 des Preßtisches 1 gelagert, die mit Förderrollen 9 ausgerüstet
sind.
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An der Förderwalze 4 befindet sich die Ausgangsöffnung einer Strangpresse
10, aus welcher die Plattenrohlinge 11 abgelängt auf das Förderband 3 aufgebracht-werden,'äedoch
nicht unmittelbar auf das Förderband, sondern auf eine das Förderband überlagernde
und mit gleicher Geschwindigkeit und in gleichem Takt wie dieses fortbewegte Plastikfolie
i2. Die Plastikfolie 12 wird von einer Geberrolle 13 abgerollt, die am unteren Teil
der Strangpresse 10 angebracht ist; die Plastikfolie, die etwa die Breite des Förderbands
aufweist, gleitet über eine Steuerrolle 14 auf das Förderband auf, bedeckt das Förderband
auf dessen Förderweg und wird auf eine Empfangsrolle 15 wieder eingerollt, die unterhalb
der antreibenden Förderwalze 5 angebracht ist. Die Empfangsrolle. 15 wird von einem
Getriebemotor 16 angetrieben.
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Die Plastikfolie 12 bildet also kein endloses Band, sondern wird nach
einer-einzigen Benutzung wieder eingerollt, Sie dient dem Zweck, daß das Förderband
nie in unmittelbarer Berührung mit dem Plattenrohling kommen kann, weil jeder Plattenrohling-stets--auf
einer frischen Plastikfolie durch die Vorrichtung geführt wird. Wenn der Plattenrohling
das Förderband verläßt, gleitet er auf einen Abladetisch 17, von wo aus er auf ein
Trockengestell (nicht gezeichnet) gebracht wird.
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Der vertikal verschiebbare Oberteil der Formpresse, der sogenannte
Preßbär, ist mit dem für die Formgebung jeweils zu verwendenden und mit Prägematrize
ausgerüsteten Werkzeug 18 versehen. Zwischen dem Werkzeug 18 und dem Preßtisch 1
bzw.
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dem auf dem Preßtisch befindlichen Plattenrohling 14 ist eine
zweite
Plastikfolie 19 angesrdnet, die von einer Geberrolle 20 an der einen Seite des Preßbären
über einstellbare Steuerrollen 21,22 abrollt und auf eine mit Getriebemotor 23 angetriebene
Empfangsrolle 24 an der anderen Seite des Preßbären wieder e-ngerollt wird. Die
Steuerrollen 21,22 sorgen dafür, daß die Plastikfolie 19 stets im kurzen Abstand
von dem Werkzeug 18 abläuft und nicht durch Reibung am Werkzeug behindert wird.
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Die Bewegung des Förderbandes 3 sowie der beiden Plastikfolien 12,19
wird mittelS einer Lichtschranke (nicht gezeichnet) immer dann für den Preßvorgang
zum Stillstand gebracht, wenn der Jeweilige Plattenrohling 11 in die richtige Lage
gelangt ist. Die Steuerung der Lichtschranke (die auch eine ultraschallgesteuerte
Durchgangsschranke o.dgl. sein kann) erfolgt über ein Steuerorgan 25 und die Regelung
der Band- und Foliengeschwindigkeit über einen Regler 26. Den Preßbären 2 kann man
entweder von der Hand über den Schalter 27 oder automatisch beim Einschalten des
Automatikschalters 28 betätigen.
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Während des Preßvorganges befinden sich die Plastikfolien 12,19 stets
zwischen dem Plattenrohling 11, dem Werkzeug 18 und dem Förderband 3. Weder Werkzeug
noch Förderband oder Presstisch können daher verschmutzen; Werkstoffabfälle verbleiben
an den Folien hängen oder fallen von diesen ab. Das Prägebild, das die Matrize des
Werkzeugs 18 in den Rohling hineinprägt,.bleibt klar und sauber. Die Ränder des
Plattenrohlings werden glatt abgeschnitten, indem dags Werkzeug 18 allseitig mit
Formmessern 29 ausgerüstet ist, von denen jedes ein nach innen'bin schräggestelltes
Messerblatt 30 aufweist, vgl. Fig. 9 bis 11. Damit die obere Folie 19 nicht von
den Formmessern 29 zerschnitten werden kann, ist der Hubweg des Preßbären 2 derart
beschaffen, daß sich die Schneide eines jeden Formmessers am Ende des Preßvorgangs
um etwa eine Folienstärke, bis 0.5 mm, über der unteren Ebene des Plattenrohlings
befindet. Jedes Messerblatt 30 bildet mit der senkrechten Ebene (bzw. mit der Hubachse)
einen Winkel w, deseen
Winkelgröße etwa 10 beträgt. Auf den Zeichnungen
Fig. 9 bis 11 ist der Winkel w allerdings beträchlich größer dargestellt, um die
Wirkung zu erläutern. Wenn nämlich das Werkzeug sich von dem fertig geformten Plattenrohling
löst, bleibt keine Tonmasse an der den Formmessern überlagernden Plastikfolien hängen,
weil diese sich gleich seitlich lösen. Wenn die Plastikfolie seitlich den Plattenrohling
nicht überlagert und die Formmesser deshalb die Seitenränder des Rohlings unmitdank
telbar anschneiden, bleiben auchXdie Messerblätter frei von Tonmaterial. Praktische
Versuche haben gezeigt, daß zu diesem Effekt eine Schräge der Messerblätter um 10
genügt.
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Fig. 9 zeigt das werkzeug 18 und die Plastikfolie 19 unmittelbar bevor
die Formmesser 29 den Rohling 11 anschneiden.
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Auf Fig.1O hat das Werkzeug 18 die Endstellung erreicht; die Prägestempel
31 sind in den Plattenrohling hineingedrückt und die Ränder des Rohlinge sind glatt
abgeschnitten. Das abfallende Tonmaterial 32 befindet sich zwischen den Plastikfolien
12 und 19. Fig. 11 zeigt einen etwa mittig durch die Formpresse 1,2 geführten Querschnitt,
und zwar in der Stellung nach dem Abpressen, als das Werkzeug 18 sich von dem Plattenrohling
11 gelöst hat und unterwegs zurück in die Ausgangsstellung ist.
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In der bisherigen Darstellung des Ausführungsbeispiels' wurde der
Plattenrohling 11 nur einseitig geprägt Um auch die Rückseite des Rohlings prägen
zu können, z.B. mit Ausnehmungen für die Anbringung von Halte- und Aufhängungsorganen
u.dgl., muß ein Teil dieser Rücksette von unten her freigelegt werden. Dieses kann
beispielsweise dadurch erfolgen, indem anstelle des Förderbandes 3 ein Teilförderband
30t den Plattenrohling von der Strangpresse 10 bis zum Preßtisch 1 und ein zweites
Teilförderband 302 den Plattenrohling vom Preßtisch 1 bis zum Ablagetisch 17 befördern,
vgl.
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Fig. 4, 5-und 6. Das Teilförderband 301 erstreckt sich zwischein Strangpresse
und Preßtlsch und verläuft an dem strangpreßseitigen Ende des Preßtisches um zwei
Förderwalzen 33,34.
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Die Förderwalze 34 wird von einem Getriebemotor 51 angetrieben. Das
zweite Förderband 302 rollt preßtischseitig per zwei Förderwalzen 55,36 ab. Die
Antriebswalze 5 des Förderbands 302 wird wie vorhin am Ablagetisch 17 vom Getriebemotor
6 angetrieben. Zwischen den Förderbändern 301 und 302, die jeweils ata Preßtisch
enden, sind in Abstand von einander zwei parallele schmälere Zwischenförderbänder
37,38 angeordnet, die den Plattenrohling über den Preßtisch hinweg befördern, vgl.
Fig. 5 und 6. Die Zwischenförderbnder 37,38 rollen um mit gemeinsamen Drehachsen
versehene Zwischenförderwalzen 39,40 ab, indem die Zwischenförderwalze 40 von einem
Getriebemotor 41 angetrieben wird. Die Zwischenförderbänder 37,38 sind derart angeordnet,
daß sie an beiden Seiten den Rohling 11 untergreifen (Fig. 5 und 6) und ihn weitertransportieren,
nachdem das Förderband 301 ihn an dem zwischen der Förderwalze 33 und der Förderwalze
39 befindlichen Tiachausschnitt 42 losgelassen hat. Der Rohling 11 wird in dieser
Weise in die Preßlage über der in den Preßtisch 1 eingelassenen Gegenmatrize 101
mit den Rückprägestempeln 43 gebracht. beim Preßvorgang wirken sowohl die vorderseitigen
Prägestempel 31 als auch die rückseitigen Prägestempel 43 auf den Rohling ein, indem
die Gegenmatrize 101 mit den rückseitigen Prägestempeln nach oben bewegt werden.
Der Rohling bleibt nach wie vor beidseitig mittels Plastikfolien 12,19 von den Werkzeugen
getrennt.
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In analoger Weise kann der Rohling auch in Kasettenform gepreßt werden.
' Die Fördergeschwindigkeit der Förderwalzen 5 und 40 sowie der Empfangsrollen 15
und 24 sind miteinander abgestimmt, sodaß die Förderbänder 3,37 und 38 und die Plastikfolien
12,19 stets in gleichem Takt und mit gleicher linearer Ge8chwindigkeit bewegt werden.
Die Lichtschranke schaltet alle gleichzeitig ab, und die Rückkehr des Preßbären
2 in die Ausgangsstellung schalten sie alle wieder gleichzeitig ein. Bei automatischer
Bedienung schaltet die Lichtschranke die Hubbewegung des Preßbären ein, wenn sie
die Förderwalzen ausschalten.
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In einer Abänderung dieses Ausführungsbeispiels weist das Förderband
3 eine Anzahl von Auenehmungen 303 auf, durch welche die Prägestempel 45 an den
Plattenrohling 11 herangeführt werden können. Bei dieser Rückprägeeinrichtung spart
man die Zwischenförderbänder; sie ist jedoch nur geeignet für kleinere Prägestempel
einfacher Art, da die offene Weite einer jeden Ausnehmung 303 wegen der Ungenauigkeit
der Bandführung insbesondere der Länge nach um ein Vielfaches. großer sein muß als
der Querschnitt des größten verwendeten Prägestempel.
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Im Ausführungsbeispiel ist der Rohling 11 aus einer Mischung von Ton
und Schamotte erstellt und braucht nur einen geringen Feuchtigkeitsgrad aufzuweisen.
Die sogenannte trookenfeuchte Masse erscheint besondere geeignet. Um eine möglichst
trockene Masse verwenden können, ohne daß die Formmesser Kratzer in die Plattenränder
einbringen, z.B. mit Sandkörnern, die während der Hubbewegung vom Messer nicht vollständig
in die Masse hineingedrückt, sondern über eine Strecke mitgeschleift wer@en, ist
die Innenseite eines jeden Formmessers 29 aus einem geraden, schwach nach oben und
innen geneigten oberen Flächenteil ("oben" im Verhältnis zur Hubbewegung des Werkzeugs
18) und einem wen der Werkzeugmitte weg nach außen hin gekrümmten unteren Flächenteil
tuxamxengesetnt, der den oberen Flächenteil mit der Messerschneide 291 verbindet,
vgl. Figuren 8 bis 11.
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Diese gekrümmte Fläche glättet während der Hubbewegung den Rand des
Plattenrohling ab und drückt gröbere Massenteilehen in die Maßse hinein, s@ daß
keine Kraftzer entstehen.
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Zu der Messerführung muß noch gesagt werden, daB bei Formpressea,
die lediglich eine Plattengröße herstellen, die Formmesser derart angeordnet sein
können, daß sie in der unteren Endstel-1uug, über den Plattenrohling-und die Gegenmatrize
hinweg nach unten greifen. Hier dient die Krümmung der Messerinnenfläche außerdem
dazu, evt. Aberstehenae Ränder der Förderbänder aufzufangen und nach unten wegzudrücken.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Werkzeuge
wegen der Plastikfolien nicht verschnutzen können. Ferner
treten
keinerlei Schlieren an der fertigen Platte auf, und das geprägte Muster tritt klar
und scharf in Erscheinung, weil sich die Plastikfolie mühelos von dem Plattenrohling
löst.
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Da optimal trockene Massen verwendet werden können und da keine Trennmittel
aufgetragen werden müssen, trocknen die Plattenrohlinge sehr schnell.
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Besonders vorteilhaft ist es, daß die erfindungagemäße Formpresse
mit einem relativ geringen Druck arbeitet, um etwa 20 t herum. Dadurch sind die
Anschaffungskosten von Presse und Werkzeuge wesentlich geringer als es bei bekannten
Einrichtungen der Fall ist. Die Werkzeuge werden außerdem geschont, weil zwischen
ihnen und den Plattenrohlingen stets Schutzfolien angebracht sind die Werkzeuge
brauchen nicht aus hochwertigem Material gefertigt und auch nicht hartverohromt
zu sein. Sie haben trotzdem eine lange. Lebensdauer. Durch alle diese Vorteile,
die zum Teil technische Überraschungen darstellen, bildet die erfindungsgemäße ForZbprease
einen erheblichen technischen und wirtschaftlichen Fortschritt.
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6 Patentansprüche