DE2421849A1

DE2421849A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen poroeser keramischer erzeugnisse

Info

Publication number: DE2421849A1
Application number: DE19742421849
Authority: DE
Inventors: Sven Fernhof
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-06
Filing date: 1974-05-06
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DE2421849B2; GB1466016A

Description

Patentanwalt Dr.-lng. Günther Adcmann, 4T Duisburg, Ciaubergstraße 24

22.1179

(32.829)/ch. Duisburg, den 3. Mai 1974

Herr Sven Fernhof, 6951 Ponte Capriasca (Schweiz)

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen poröser keramischer Erzeugnisse

Die Erfindung betrifft die Herstellung poröser keramischer Erzeugnisse durch Einmischen von ICunstst off teil-' chen, insbesondere geschäumten Kunststoffkügelchen in die Höhstoffmasse, Formgebung, Trocknen und Brennen, wobei die Kunststoffteilchen unter Hinterlassung von Poren verdampfen und/oder ausbrennen und hat ein besonders zweckmäßiges Verfahren sowie eine hierfür geeignete Vorrichtung zum G-egenstand, durch, welche in dem keramischen Produkt auf einfache Art und Weise Bereiche mit einer größeren Dichte geschaffen werden können.

Zur Herstellung poröser keramischer Erzeugnisse ist es bekannt, in die .Rohstoffmasse sogenannte Ausbrennstoffe einzumischen, die nach der Formgebung, und dem Trocknungsvorgang während des Brennens unter. Hinterlassung von Poren ausbrennen. Bei Erzeugnissen dieser Art sind die Poren gedoch gleichmäßig* über die gesamte Masse des keramischen Produktes verteilt.

Andererseits besteht ein Bedürfnis, bei porösen Keramischen Erzeugnissen dieser Art, bestimmte Flächen- oder Massenbereiche mit einer größeren Dichte zu versehen. Bei der Herstellung von Ziegelsteinen, deren Rohmasse mit ausbrennbaren Stoffen in der Form von Sägespänen, Torf, Kohlenstaub, kugelförmigen Zelluloseteilchen o.dgl. in der Tonmasse vermischt ist, soll eine glatte Oberfläche dadurch erreicht werden, daß am Mundstück einer Strangpresse Lamellen bzw.

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Zinken angeordnet sind, welche die im Kant el bereich, des Tonstranges vorhandenen Ausbrennstoffe nach innen drücken. Diese Ausführung hat jedoch den Fachteil, da> die Ausbrennstoffe nicht ausreichend erfaßt werden und Texturen in dem gebrannten Erzeugnis verbleiben. ]jine gleichmäßige Oberfläche icann hierdurch nicht geschaffen werden (vgl. 8^T/7-P3 125 663). Zur Bildung verschieden dichter Bereiche in -xeramischen Steinen o.d.el. ist es weiterhin begannt, auf eine mit einem Ausbrennstoff versehene !Tasse einen Überzug aus einer Tonmasse aufzutragen, welche Keine Ausbrennstoffe enthält. Diese Arbeitsweise ist jedoch umständlich und unwirtschaftlich und daher auch praktisch ungeeignet' (vgl. DT-P3 25 109). Desgleichen ist bereits vorgeschlagen worden, die Ausbrennstoffe in verschiedenen Mengen im Erzeugnis zu verteilen oder an einigen Stellen, insbesondere an der Oberfläche wegzulassen, um hier eine nicht zellulare glatte Struktur zu erhalten (vgl. DT-PS 1 126 302). Auch dieser Vorschlag ist auf wirtschaftliche Art und Weise in der Praxis nicht durchführbar, j-jin weiterer Gedanke bezieht sich auf die Anwendung chemischer Lösungsmittel zur Auflösung von Liunststoff-Porosierungszuschlägen (vgl. DT-OS 2 333 149). Der 3-edanke geht davon aus, daß erhebliche Biengen Lösungsmittel in die Oberflächenzonen der Tonmasse eingepreßt werden ±cönnen, und daß diese Mengen aus der plastischen Tonmasse nach dem Verformen wieder herausgepreßt werden Können. las Herauspressen des Lösungsmittels aus der plastischen Tonmasse ist aber in der Praxis nicht durchführbar und somit werden zwischen

1,5 - 4,0 ltr. Lösungsmittel pro m Oberfläche in der Tonmasse verbleiben. Abgesehen von der Unwirtschaf'tlichiceit dieses Vorschlages wurden die chemischen Substanzen, besonders bei der Anwendung von Chlorverbindungen, zu einem gefährdeten ArbeitsplatzkLima und außerdem zu Verfärbungen der Oberfläche des fertigen Produktes führen.

Demgegenüber geht die Erfindung von der bekannten Herstellung poröser keramischer Erzeugnisse unter Verwendung ausbrennbarer Kunststoffteilchen aus und stent sich die Auf-

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gäbe, ein Verfahren zu entwickeln, mit dein auf einfache und wirtschaftliche Art und './eise in den zu fertigenden Keramischen Erzeugnissen in vorbestimmten Bereichen eine vergrößerte Dichte hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die "lunststoffteilchen vor dem Trocknen und Brennen in Bereichen des Tormlings, in denen eine größere Dichte vorgesehen ist, durch Erwärmung zum Schwinden oder Schmelzen gebracht werden.

Dieses neuartige Verfahren hat den wesentlichen Vorteil, daß auf einfache und wirtschaftliche Art und Weise die runststoffteilchen in den Bereichen, wo eine größere Dichte vorgesehen ist, entweder vollständig entfernt oder so verkleinert werden, daß keine oder wesentlich kleinere Poren verbleiben. Das gebrannte keramische Produkt hat in diesem Bereich daher eine wesentlich höhere Dichte und Festigkeit. Vorzugsweise erfolgt die Einwirkung von Wärme während der Formgebung, insbesondere beim Strangpressen, wahrend dieses Arbeitsschrittes ist die Hohstoffmasse, insbesondere eine [fonmasse/noch gut verarbeitbar, so daß einerseits die Einwirkung von Wärme leicht möglich ist und andererseits auch eine 3-lättung bzw. Verdichtung der Porenräume erfolgen kann, in denen sich vorher die lüunststoffkügelchen befanden oder in denen sie nur noch einen kleineren Raum einnehmen. Zweckmäßig werden die Kunststoffkügelchen bei gleichzeitiger Einwirkung von Wärme von den. Oberflächenbereichen des Formlinge mechanisch nach innen gedruckt. Mit dieser Arbeitsweise wird der bekannte Vorschlag zum Eindrücken der Ausbrennstoffe aufgenommen, wobei jedoch eine gleichzeitige Wärmeeinwirkung vorgesehen ist.

Mit dem neuartigen Verfahren können auf einfache Art und Weise poröse Vormauerziegel, Wandplatten oder Wandelemente hergestellt werden, welche eine nichtporosierte glatte

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Oberflache aufweisen. Das kann einmal aus architektonischen Gründen notwendig sein oder aber, um Außenflächen von Ziegelsteinmauern gegenüber der Einwirkung von Hegenwasser, aggressiven Luftbestandteilen u.dgl. beständiger zu machen. Bei feuerfesten Isoliererzeugnissen icann durch eine nichtporosierte Oberfläche eine größere Druckfeuerbeständigkeit erzielt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, im Inneren keramischer Erzeugnisse Bereiche mit einer höheren Dichtigkeit herzustellen, beispielsweise einen dichteren Kern zu bilden, um die Druckfestigkeiten des keramischen Erzeugnisses zu verbessern. Hierfür ist es lediglich erforderlich, die Wärme in den entsprechenden Bereich des Formlings bzw. der Hasse beim Formungsvorgang zu führen.

Das Verfahren eignet sich für eine Vielzahl von Eunstharzstoffen, die als sogenannte Ausbrennstoffe als Schaumstoff und in Form von Kügelchen, Schnitzel o.dgl. in die Hohstoffmasse eingemischt werden. Hierzu gehören u.a. Polystyrol, Phenolharz, Polyvinylstoffe, ungesättigte Polyester, Harnstoffharze, Polyurethan, Polyäthylen, Polyisobutylen, Silikone und Zellulosederivate. Vorzugsweise finden Kunststoffkügelchen aus geschäumtem Polystyrol Verwendung. Alle diese Kunststoffe sind so auszuwählen, daß sie durch Wärmeeinwirkung schwinden bzw. schrumpfen oder schmelzen.

Ein wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß es auf einfache Art und Weise ohne großen Aufwand in Verbindung mit herkömmlichen Formgebungsmaschinen ausführbar ist. So besteht beispielsweise die Möglichice it, das Verfahren mit Hilfe einer Strangpresse durchzuführen, welche aus einem zwischen Strangpressen und Mundstück angeordneten Hingkörper besteht, der mit in Längsrichtung verlaufenden Lamellen versehen ist, welche nach innen in die Oberfläche der Strangmasse

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hineinragen, wobei die Lamellen als Heizelemente ausgebildet sind. Beim Strangpressen gelangen die in der Strangmasse eingelagerten Kunststoffkugelchen in den Bereich der beheizten Lamellen und werden von diesen zum Schwinden oder Schmelzen gebracht. Eine besonders einfache Ausbildung wird dadurch erreicht, daß der Ringkörper unter Zwischenlage eines Isolierringes in einem ringförmigen Befestigungsflansch angeordnet ist, der zwischen Preßkopf und Mundstück der Strangpresse eingespannt ist. Durch diese Ausbildung ist es lediglich erforderlich, das zusätzliche Bauteil an die Strangpresse anzubauen. Dieses Bauteil ist einfach und preiswert. Vorzugsweise sind die Lamellen elektrisch beheizbar.

In allen "Fällen erfolgt ein besonders schnelles und gründliches Schrumpfen bzw. Schmelzen durch '/Wärmeeinwirkung, wenn die Kunststoffteilchen aus geschäumtem Polystyrol oder einer ähnlichen Kunststoffmasse bestehen. .Solche geschäumten Kunststoffmassen fallen in bekannter Weise bei 7färme ein wirkung schnell zusammen und nehmen dann nur noch einen ganz erheblich geringeren ein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist zur Herstellung von Rohren mit einer Strangpresse geeignet, bei welcher zwischen Preßkopf und MundstücK ein kegelförmiger Kern eingespannt ist. Bei dieser Ausführungsform sind auf dem Mantel des Kerns radial nach außen weisende, elektrisch beheizbare Lamellen unter Zwischenlage einer Isolierschicht angeordnet, und die elektrischen otromkabel sind über den üblicher Weise vorhandenen Kern halter zugeführt. Auf diese Art und Weise entsteht ein keramisches Sohr, welches auf seiner Innenfläche verdichtet und geglättet ist.

Der G-egenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigen:

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Figuren 1 und 2 den Kopf einer Strangpresse zur herstellung

eines "im. "nierschnitt rechteci-ifürr.igen ?Tassestranges in einer. Längsschnitt und einem Querschnitt und

Figuren 3 und 4 ein anderes Ausführungsbeispiel zur Herstellung von keramischen Rohren in einem Längsschnitt und einem Querschnitt.

Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Strangpresse 1 an ihrem ICopf mit einem Preßicopf und einem MundstücK 3 versehen.

Erfindungsgemäß ist in dem Bereich zwischen Preßkopf 2 und Mundstück 3 ein Ringkörper 4 vorgesehen, welcher mit nach innen ragenden Lamellen 5 ausgestattet ist. Dieser "iingkörper 4 kann aus zwei U-förmigen ¹Ieilen bestehen, die zu einem Ring zusammengesetzt sind. Die Ringkörper liegen unter Zwischenlage eines Isolierringes 6 in einer Ausnehmung eines Befestigungsflansches 7, der zwischen Preßicopf 2 und ITundstücj:: durch Verschrauben eingespannt ist. Der Isolierring 5 ist für eine elektrische Isolierung der als Heizelemente ausgebildeten Lamellen 5 bestimmt. Die otromirabel 8 führen durch den Befestigungsflansch 7 radial nach außen.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung hat folgende ',yiricung:

Die Lamellen 5 werden über die Stromkabel 8 beheizt, lährend der Massestrang von der Strangpresse durch den Bereich des Eingkörpers 4 gedrückt wird, drücken sich die einzelnen beheizten Lamellen 5 in die Oberfläche des Massestranges ein. Hierdurch kommen die in diesem Bereich in der Rohstoffmasse befindlichen Kunststoffteilchen mit den Lamellen 5 in Berührung und schwinden schlagartig bzw. schmelzen. Der Kassestrang gelangt dann in das Mundstück 3· Hierdurch wird die Tonmasse weiter verdichtet und an der Oberfläche geglättet.

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Der die Strangpresse verlassende Massestrang besitzt verdichtete Llantelzonen, in welchen seine Kunststofficiigelchen mehr enthalten sind. ITach dem Brennen des entsprechenden Formlinge wird daher eine verdichtete Außenhaut vorhanden sein, während der lern des Steines durch die dort vorhandenen ausgebrannten ■'unststofficiigelchen porös ist.

■Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3'und 4 handelt es sich um Strangpresse 1, bei welcher zwischen Preßkopf 2 und Kundstück 3 ein kegelförmiger Kern 9 mittels Kernhalter 10 eingespannt ist. Eine solche Strangpresse dient zur Herstellung keramischer Rohre.

Um einem solchen keramischen Rohr eine verdichtete innere Man- telzone zu geben, sind auf dem Mantel des Kerns 9 radial nach außen weisende elektrisch beheizbare Lamellen 5 unter Zwischenlage eines Isolierringes 6 angeordnet, während die elektrischen Stromkabel 8 über den Kernhalter 10 zugeführt sind. Die "Yirlcung dieser Ausführung ist ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2. Da sich der Kern 9 zum Austrittsende hin noch erweitert, findet ebenfalls eine Verdichtung und Glättung des Innenmantels des Rohrstranges statt.

Die Erfindung bleibt nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind zahlreiche Änderungen durchführbar, ohne daS der Rahmen der Erfindung überschritten wird. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, die neuartige Verfahrensweise nicht nur für kontinuierlich arbeitende Formgebungsmaschinen zu verwenden, sondern auch für diskontinuierlich? oder sogar handgefertigte Formlinge« Hier ist es lediglich erforderlich, eine geeignete Heizvorrichtung in die Rohstoffmasse des Formlings einzuführen. Eine solche Heizvorrichtung kann beispielsweise in der- Form von Kämmen, Zinken o.dgl.

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hergestellt sein. Um die Abnutzung der Lamellen bei Strangpressen zu verringern, können diese mit Hartnetallkanten verseilen sein. Auch besteht die Möglichkeit, die Lamellen versetzt oder gestaffelt anzuordnen, wie es beispielsweise in Figur 1 unten gezeigt ist. Anstelle von Lamellen können auch Messerwalzen, aufheizbare Rollen oder Zinken in Igelform mit einer anschließenden Nachformung Verwendung finden. Schließlich besteht aber auch die Möglichkeit, die Lamellen verschieden tief auszubilden, oder diese in ihrer Höhe verstellbar zu machen, so daß verschieden tiefe Bereiche in dem Massestrang erfaßt und verdichtet werden.

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Claims

Patentanwalt Dr.-Ing. Günther Adcmann, 41 Duisburg, Claubergstraße 24

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(32.829)/ch Duisburg, den 3. Mai 1974

Patentansprüche:

Verfahren zum Herstellen poröser keramischer Erzeugnisse durch Einmischen von Hunstst off teilchen, insbesondere geschäumten Kunststoffkügelchen in die Rohstoffmasse, Formgebung, Trocknen und Brennen, wobei die Xunststoffteilchen unter Hinterlassung von Poren verdampfen und/oder ausbrennen, dadurch gekennzeichnet, daß die'Kunststoffteilchen vor dem Trocknen und Brennen in Bereichen des Pormlings, in denen eine größere Dichte vorgesehen ist, durch Erwärmung zum Schwinden oder Schmelzen gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung von Wärme während der Formgebung, insbesondere beim Strangpressen, erfolgt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffkügelchen bei gleichzeitiger Einwirkung von Wärme von den Oberflächenbereichen des Formlings mechanisch nach innen gedruckt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einer Strangpresse, bestehend aus einem zwischen Strangpressen und Mundstück angeordneten Pängirörper, der mit in Längsrichtung verlaufenden Lamellen versehen ist, welche nach innen in die Oberfläche der Strangmasse hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5) als Heizelemente ausgebildet sind.

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Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daö der Hingkörper (A) unter Zwischenlage eines Isolierringes (6) in einem ringförmigen Befestigungsflansch (7) angeordnet ist, der zwischen Preßkopf (2) und rlundstüclc (3) der Strangpresse (1) eingespannt ist.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5) elektrisch beheizbar sind.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkante (11) der Lamellen (5) abgeschrägt ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3> zur Herstellung von bohren und sonstigen Erzeugnissen mit durchgehenden Löchern, wie Uochiοchziegel mit einer Strangpresse, bei.welcher zwischen Preßkopf und Mundstück ein oder mehrere .lerne eingespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem hantel des ;iems (9) radial nach außen weisende, elektrisch beheizbare Lamellen (5) unter Zwischenlage einer Isolierschicht angeordnet sind und die elektrischen Stromkabel (8) über den Zemhalter (10) zugeführt sind.

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