DE2421849C3

DE2421849C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen poröser keramischer Erzeugnisse

Info

Publication number: DE2421849C3
Application number: DE19742421849
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Filing date: 1974-05-06
Publication date: 1978-01-26

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung poröser keramischer Erzeugnisse mit ungleicher Dichte durch Einmischen von Kunststoffteilchen, insbesondere geschäumten Kunststoffkügelchen in die Rohstoffmasse, 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 Gegenstand, durch welche in dem keramischen Produkt auf einfache Art und Weise 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 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 od. dgl. in der Tonmasse vermischt ist soll eine glatte Oberfläche dadurch erreicht werden, daß am Mundstück einer Strangpresse Lamellen bzw. Zinken angeordnet sind, welche die im Mantelbereich des Tonstranges vorhandenen Ausbrennstoffe nach innen drücken. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß die Ausbrennstoffe nicht ausreichend erfaßt werden und Texturen in dem gebrannten Erzeugnis verbleiben. Eine gleichmäßige Oberfläche kann hierdurch nicht geschaffen werden (vgl. SW-PS 1 25 663). Zur Bildung verschieden dichter Bereiche in keramischen Steinen od. dgl. ist es weiterhin bekannt auf eine mit einem Ausbrennstoff versehene Masse einen Überzug aus einer Tonmasse aufzutragen, welche keine Ausbrennstoffe enthält Diese Arbeitsweise ist jedoch umständlich und unwirtschaftlich und daher auch praktisch ungeeignet (vgl. DT-PS 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 1126 302). Auch dieser Vorschlag ist auf wirtschaftliche Art und Weise in der Praxis nicht durchführbar. Ein weiterer Gedanke bezieht sich auf die Anwendung chemischer Lösungsmitte! zur Auflösung von Kunststoff-Porosierungszuschlägen (vgl. DT-OS 23 33 149). Der Gedanke geht davon aus, daß erhebliche Mengen Lösungsmittel in die Oberflächenzonen der Tonmasse eingepreßt werden können, und daß diese Mengen aus der plastischen Tonmasse nach dem Verformen wieder herausgepreßt werden können. Das Herauspressen des Lösungsmittels aus der plastischen Tonmasse ist aber in der Praxis nicht durchführbar und somit werden zwischen 1,5—4,01 Lösungsmittel pro m² Oberfläche in der Tonmasse verbleiben. Abgesehen von der Unwirtschaftlichkeit dieses Vorschlages würden 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 stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem auf einfache und wirtschaftliche Art und Weise in den zu fertigenden keramischen Erzeugnissen in vorbestimmten Bereichen eine vergrößerte Dichte hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Kunststoffteilchen während der Formgebung in Bereichen des Formlings, 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 Kunststoffteilchen 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 beim Strangpressen. Während dieses Arbeitsschrittes ist die Rohstoff masse, insbesondere eine Tonmasse, noch gut verarbeitbar, so daß einerseits die Einwirkung von Wärme leicht möglich ist und andererseits auch eine Glättung bzw. Verdichtung der Porenräume erfolgen kann, in denen sich vorher die Kunstsiofflcügelchen befanden oder in denen sie nur noch einen kleineren Raum einnehmen. Zweckmäßig werden die Kunststoffteilchen bei gleichzeitiger Einwirkung von Wärme von den Oberflächenbereichen des Formlinge mechanisch nach innen gedrückt 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 Oberfläche aufweisen. Das kann einmal aus architektonischen Gründen notwendig sein oder aber, um Außenflächen von Ziegelsteinmauern gegenüber der Einwirkung von Regenwasser, aggressiven Luftbestandteilen u. dgl. beständiger zu machen. Bei feuerfesten Isoliererzeugnissen kann 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 Masse beim Formungsvorgang zu führen.

Das Verfahren eignet sich für eine Vielzahl von Kunstharzstoffen, die als sogenannte Ausbrennstoffe als Schaumstoff und in Form von Kügelchen, Schnitzel od. dgl. in die Rohstoffmasse 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 er auf einfache Art und Weise ohne _5S großen Aufwand in Verbindung mit herkömmlichen Formgebungsmaschinen ausführbar ist. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, das Verfahren mit Hilfe einer Strangpresse durchzuführen, welche aus einem zwischen Strangpressen und Mundstück angeordneten Ringkörper besteht, der mit in Längsrichtung verlaufenden Lamellen versehen ist, welche nach innen in die Oberfläche der Strangmasse hineinragen, wobei die Lamellen als Heizelemente ausgebildet sind. Beim Strangpressen gelangen die in der Strangpresse f,₅ eingelagerten Kunststoffkügelchen 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 Wärmeeinwirkung schnell zusammen und nehmen dann nur noch einen ganz erheblich geringeren Raum 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 Stromkabel sind über den üblicher Weise vorhandenen Kernhalter zugeführt Auf diese Art und Weise entsteht ein keramisches Rohr, welches auf seiner Innenfläche verdichtet und geglättet ist

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigen

F i g. 1 und 2 den Kopf einer Strangpresse zur Herstellung eines im Querschnitt rechteckförmigen Massestranges in einem Längsschnitt und einem Querschnitt und

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

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Strangpresse 1 an ihrem Kopf mit einem Preßkopf 2 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, deren Innenkante U abgeschrägt ist. Dieser Ringkörper 4 kann aus zwei U-förmigen Teilen bestehen, die zu einem Ring zusammengesetzt sind. Die Ringkörper liegen unter Zwischenlage eines Isolierringes 6 in einer Ausnehmung eines Befestigungsflansches 7, der zwischen Preßkopf 2 und Mundstück 3 durch Verschrauben eingespannt ist Der Isolierring 6 ist für eine elektrische Isolierung der als Heizelemente ausgebildeten Lamellen 5 bestimmt Die Stromkabel 8 führen durch den Befestigungsflansch 7 radial nach außen.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung hat folgende Wirkung:

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

der Oberfläche geglättet

Der die Strangpresse verlassende Massestrang besitzt verdichtete Mantelzonen, in weichen keine Kunststoffkügelchen mehr enthalten sind. Nach dem Brennen des entsprechenden Formlinge wird daher eine verdichtete Außenhaut vorhanden sein, während der Kern des Steines durch die dort vorhandenen ausgebrannten Kunststoffkügelchen porös ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 handelt es sich um Strangpresse 1, bei welcher zwischen Preßkopf 2 und Mundstück 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 Mantelzone zu geben, sind auf dem Mantel des Kern 3 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 Wirkung dieser Ausführung ist ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2. Da sich der Kern 9 zum Austrittsende hin noch erweitert, findet ebenfalls eine Verdichtung und Glättung des Innenmantels des Rohrstranges statt.

Das Verfahren ist nicht nur für kontinuierlich arbeitende Formgebungsmaschinen zu verwenden, sondern auch für diskontinuierliche 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 od. dgl. hergestellt sein. Um die Abnutzung der Lamellen bei Strangpressen zu verringern, können diese mit Hartmetallkanten versehen sein. Auch besteht die Möglichkeit, die Lamellen versetzt oder gestaffelt anzuordnen, wie es beispielsweise in F i g. 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 daC verschiedene tiefe Bereiche in dem Massestrang erfaßt und verdichtet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen poröser keramischer Erzeugnisse mit ungleicher Dichte durch Einmischen s von Kunststoffteilchen, insbesondere geschäumten Kunststoffkügelchen in die Rohstoffmasse, Formgebung, Trocknen und Brennen, wobei die Kunststoffteilchen unter Hinterlassung von Poren verdampfen und/oder ausbrennen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen während der Formgebung in Bereichen des Formlings, in denen eine größere Dichte vorgesehen ist, durch Erwärmung zum Schwinden oder Schmelzen gebracht werden, is

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung von Wärme beim Strangpressen erfolgt

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen bei gleichzeitiger Einwirkung von Wärme von den Oberflächenbereichen des Formlings mechanisch mittels Lamellen nach innen gedrückt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einer Strangpresse, bestehend aus einem zwischen Strangpressen und Mundstück angeordneten Ringkörper, 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.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (4) unter Zwischenlage eines Isolierringes (6) in einem ringförmigen Befestigungsflansch (7) angeordnet ist, der zwischen Preßkopf (2) und Mundstück (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 ß, 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 Rohren und sonstigen Erzeugnissen mit durchgehenden Löchern, wie Hochlochziegel mit einer Strangpresse, bei welcher zwischen Preßkopf und Mundstück ein oder mehrere Kerne eingespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Mantel des so Kerns (9) radial nach außen weisende, elektrisch beheizbare Lamellen (5) unter Zwischenlage einer Isolierschicht angeordnet sind und die elektrischen Stromkabel (8) über den Kernhalter (10) zugeführt sind.