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Titel: Elastische Membran für ein Preßwerkzeug
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zum Pressen tellerartiger keramischer Formlinge
Elastische
Membran für ein Preßwerkzeug zum Pressen tellerartiger keramischer Formlinge Die
Erfindung betrifft eine elastische Membran für ein Preßwerkzeug zum Pressen tellerartiger
keramischer Formlinge aus pulver- oder granulatförmiger Masse mit - einem ersten
Werkzeugteil, an dem die Membran mit ihrem äußeren Rand dicht befestigt ist, um
eine Druckmittelkammer abzugrenzen, - und einem zweiten Werkzeugteil, das eine zur
Oberseite des Formlings komplementäre Formfläche hat, - wobei die Membran zwischen
einem im wesentlichen biegesteifen und ebenen Mittelteil und einer geneigten Ringzone
eine ringförmige Rille zum Ausbilden eines Fußes am Formling aufweist.
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Ein Preßwerkzeug mit einer solchen elastischen Membran ist aus der
GB-PS 1 315 523 bekannt. Diese Membran hat insgesamt eine erhebliche Dicke, die
durch die ringförmige Rille nur auf einen Betrag in der Größenordnung von 80% der
größten Dicke des Mittelteils der Membran vermindert ist. In dem Bereich, der die
radial äußere Wand der ringförmigen Rille bildet, ist die Membran wieder erheblich
dicker als unterhalb der Rille; die geringste Dicke wird erst in einem radial äußeren
Bereich in unmittelbarer Nähe
des an dem ersten Werkzeugteil befestigten
Randes der Membran erreicht.
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Preßwerkzeuge mit einer solchen Membran haben sich in der Praxis nicht
durchsetzen können, unter anderem weil es nicht gelungen ist, Teller und ähnliche
keramische Formlinge mit stark ausgeprägtem Fuß derart zu pressen, daß alle Bereiche
im wesentlichen gleichmäßig verdichtet werden. Die im Fußbereich erzielbare Verdichtung
ist häufig ungenügend, was sich daran zeigt, daß der Formling nach dem Brennen an
seiner Oberseite eine störende ringförmige Vertiefung aufweist, deren Durchmesser
demjenigen des Fußes entspricht.
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Gleiches gilt auch für Preßwerkzeuge, die aus der DE-OS 1 684 041
bekannt sind Diese Preßwerkzeuge haben einen schalen- oder plattenförmigen. Elastomerkörper,
der zusammen mit einer zur Oberseite eines zu pressenden Tellers komplementären
Formfläche eines Werkzeugteils einen Raum begrenzt, der durch eine zentrale Einfüllöffnung
im Elastomerkörper hinduitch mit pulverförmiger keramischer Masse gefüllt wird,
worauf der Elastomerkörper zusammen mit dem genannten Werkzeugteil in einem Gehäuse
einem äußeren Flüssigkeitsdruck ausgesetzt wird. Auch dort hat der Elastomerkörper
eine ringförmige Rille zum Ausbilden eines Tellerfußes. Die Dicke des Elastomerkörpers
ist in dessen Mittelteil, radial innerhalb der ringförmigen Rille, am größten und
ist in dem Bereich, der den Boden der Rille bildet, nur geringfügig kleiner. Bei
insgesamt schalenförmiger Gestaltung ist der Elastomerkörper radial außerhalb der
ringförmigen Rille nur noch etwas mehr als halb so dick wie im Mittelteil; bei plattenförmiger
Gestaltung des Elastomerkörpers nimmt dessen Dicke dagegen radial außerhalb der
ringförmigen Rille wieder zu. In beiden
Fällen läßt sich eine hinreichend
gleichmäßige Verdichtung von Formlingen mit ausgeprägtem Fuß nicht erzielen.
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Deshalb ist man in der Praxis dazu übergegangen, zum Presen tellerartiger
keramischer Formlinge Preßwerkzeuge zu verwenden, die sich von der eingangs beschriebenen
Gattung dadurch unterscheiden, daß ihre Membran überall, mit Ausnahme ihres wulstartig
gestalteten äußeren Randes die gleiche, geringe Dicke aufweist. Mit einem solchen
Preßwerkzeug, das beispielsweise aus der DE-OS 3 018 138 bekannt ist, läßt sich
pulver- oder granulatförmige keramische Masse zu Tellern oder ähnlichen Formlingen
mit stark ausgeprägtem ringförmigen Fuß gleichmäßig verdichten, sofern zuvor für
eine gleichmäßige Füllung des von der Membran begrenzten Formhohlraumes gesorgt
worden ist.
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Trotz gleichmäßiger, auch im Fußbereich an sich ausreichender Verdichtung
sind jedoch bei bestimmten Formen des Fußquerschnittes Beschädigungen beim Öffnen
solcher bekannten PreßMerkzeuge und beim Entnehmen der gepreßten Formlinge entstanden.
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Solche Mängel sind auch dann festzustellen, wenn die Membran, die
mit Ausnahme ihres eingespannten äußeren Randes überall die gleiche, geringe Dicke
aufweist, in ihrem mittleren Bereich, wie aus der DE-PS 2 307 496 bekannt, von einer
starren ebenen Platte abgestützt ist, die sich ihrerseits über eine Feder an dem
ersten Werkzeugteil abstützt, an dem der Rand der Membran befestigt ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die beschriebenen,
bei bestimmten Fußformen trotz ausreichender und gleichmäßiger Verdichtung feststellbaren
Beschädigungen beim Öffnen eines mit einer gleichmäßig dünnen Membran ausgerüsteten
Preßwerkzeugs dadurch entstehen, daß der
Mittelteil der während
des Pressens von einem hohen Flüssigkeitsdruck belasteten Membran dabei derart gedehnt
wird, daß der Durchmesser der ringförmigen Rille merklich zunimmt. Wenn dann nach
vollendetem Preßvorgang der Flüssigkeitsdruck abgebaut wird, zieht sich der Mittelteil
der Membran wieder zusammen mit der Folge, daß die radial äußere Wand ihrer Ringrille
sich mit einer gewissen elastischen Spannung an den Fuß des gepreßten Formlings
anlegt, während sich die radial innere Wand der ringförmigen Nut vom Fuß trennt.
Der Fuß bleibt dadurch beim öffnen des Preßwerkzeugs in der ringförmigen Rille der
Membran eingespannt mit der Folge, daß er vorallem dann leicht beschädigt werden
kann, wenn der Formling beim Entnehmen geringfügig verkantet wird, beispielsweise
infolge von Kräften, die nicht genau in Achsrichtung des Formlings wirken.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Membran
für ein Preßwerkzeug zum Pressen tellerartiger keramischer Formlinge aus pulver-
oder granulatförmiger Masse die Voraussetzungen sowohl für eine gleichmäßige Verdichtung
wie für eine beschädigungsfreie Entnahme der Formlinge zu verbessern.
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Diese Aufgabe ist, ausgehend von einer Membran der eingangs beschriebenen
Gattung, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran in ihrem den Boden und
die radial äußere Wand der ringförmigen Rille bildenden Bereich eine Dicke aufweist,
die nur 10 bis 30% der größten Dicke des Mittelteils der Membran beträgt.
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Aus dieser Gestaltung der Membran ergibt sich eine neue Art des Zusammenwirkens
ihres den Boden und die radial äußere Wand der ringförmigen Rille bildenden Bereichs
mit dem Mittelteil. Das Mittelteil ist wegen der Elastizität
der
Membran zwar hinreichend nachgiebig, um pulver- oder granulatförmige keramische
Masse in dem innerhalb eines ringförmigen Fußes liegenden Bereich eines Formlings
hinreichend zu verdichten; zugleich ist der Mittelteil der Membran aber hinreichend
starr, um zu verhindern, daß der Durchmesser der ringförmigen Rille sich unter der
Einwirkung des beim Pressen verwendeten Druckmittels wesentlich vergrößert. Andererseits
ist der im Vergleich zum Mittelteil sehr dünne, den Boden und die radial äußere
Wand der ringförmigen Rille bildende Bereich der Membran derart nachgiebig, daß
das Druckmittel den Formling in seinem Fußbereich, in dem er eine besonders große
Dicke aufweist, ausreichend verdichtet. Unter der Einwirkung des Druckmittels verformt
sich die radial äußere Wand der Membran nicht nur in axialer, sondern auch in radialer
Richtung des Formlings, und dabei bildet der im wesentliche starre Mittelteil der
Membran eine Art Widerlager, das eine besonders gute Verdichtung im Fußbereich des
Formlings ermöglicht. Sobald die Membran vom Druckmittel entlastet wird, kehrt die
radial äußere Wand der ringförmjgen Rille im wesentlichen radial nach außen in ihre
Ausgangsstellung zurück, so daB sie den Fuß des Formlings nicht mehr festklemmen
kann. Der Formling läßt sich deshalb entnehmen, ohne im Bereich seines Fußes beschädigt
zu werden.
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Vorzugsweise beträgt die Dicke. der Membran im den Boden und die radial
äußere Wand der ringförmigen Rille bildenden Bereich 15 bis 25% der größten Dicke
des Mittelteils.
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Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Dicke der Membran im den Boden
und die radial äußere Wand der ringförmigen Rille bildenden Bereich und in ihrer
geneigten Ringzone zumindest annähernd konstant ist. Damit wird erreicht, daß die
beschriebene, im wesentlichen radial nach innen gerichtete
Verformung
des unmittelbar außerhalb der ringförmigen Rille gelegenen Bereichs der Membran
ohne wcsentliche Behinderung durch die weiter radial außerhalb gelegene, geneigte
Ringzone stattfinden kann.
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Wenn Teller oder tellerartige Formlinge mit einer im Vergleich zur
geneigten Ringzone flacheren Tellerfahne gepreßt werden sollen, ist es ferner vorteilhaft,
wenn sich an die geneigte Ringzone der Membran ein radial äußerer, randnaher Bereich
von größerer Dicke zur Ausbildung der Tellerfahne anschließt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Mittelteil der erfindungsgemäßen
Membran eine starre Einlage enthält, die als solche auch bei einigen der eingangs
beschriebenen bekannten Membranen vorhanden ist. Wenn die erfindungsgemäße Membran
eine starre Einlage aufweist, dann füllt diese vorzugsweise den größeren Teil des
VoLumens des Mittelteils aus.
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Eine solche großvolumige Ein lage macht das Mittelteil der erfindungsgemäßen
Membran derart starr, daß er die ringförmige Rille so gut wie vollständig daran
hindert, ihren Durchmesser unter der Einwirkung des Druckes beim Pressen zu vergrößern.
Ferner verbessert die großvolumige starre Einlage die Wirkung des Mittelteils der
Membran als Widerlager, das dazu beiträgt, daß der Formling in seinem Fußbereich
auch in etwa axialer Richtung verdichtet wird.
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Schließlich verhindert die großvolumige Einlage, daß das Mittelteil
beim Pressen in radialer Richtung nennenswert zusammengedrückt wird und dann nachfedert,
wenn es vom Preßdruck entlastet wird.
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Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß eine Preßform, deren
Membran mit einer solchen großvolumigen Einlage ausgestattet ist, nach dem Pressen
sehr viel rascher geöffnet werden kann als eine im übrigen gleiche Preßform, deren
Membran keine oder nur eine dünne, kleine Einlage aufweist. Die zum Öffnen der Preßform
erforderliche Zeit läßt sich durch die Erfindung von etwa 2,5 Sek. auf etwa 0,04
Sek. verringern.
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Die beschriebenen vorteilhaften Wirkungen stellen sich in besonders
hohem Maß ein, wenn die Ein lage 75 bis 95% des Volumens des M3' ttelteils ausfüllt.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung hat das elastische
Material der Membran, in das die Einlage eingebettet ist, an deren dem Formling
zugewandten Seite eine Dicke, die nur 15 bis 30% der größten Dicke des Mittelteils
beträgt.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn das elastische Material der Membran,
in das die Einlage eingebettet ist, an deren der ringförmigen Rille zugewandtem
Rand eine Dicke hat, die nur 15 bis 30% der größten Dicke des Mittelteils beträgt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben. In den Zeichnungen ist ein Preßwerkzeug
zum Pressen von Tellern in axialen Schnitten halbseitig gezeichnet; dabei zeigt:
Fig.l das Preßwerkzeug in entspanntem und halb geöffnetem Zustand vor dem Entnehmen
eines gepreßten Formlings und
Fig.2 das Preßwerkzeug beim Pressen
des nächsten Formlings.
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Das dargestellte Preßwerkzeug ist zum Pressen eines Tellers oder tellerartigen
Formlings 10 vorgesehen, der einen ringförmigen Fuß 12 von erheblicher, in Richtung
der Achse A des Formlings gemessener Dicke aufweist Hauptbestandteile des Preßwerkzeugs
sind ein erstes Werkzeugteil 14, eine an diesem befestigte Membran 16 und ein zweites
Werkzeugteil 18.
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Das erste Werkzeugteil 14 besteht im wesentlichen aus einem Formteilhalter
20, einem mit diesem verschraubten Spannring 22 und einem von beiden umschlossenen
Formteil 24, das eine zur Unterseite des Formlings 10 annähernd komplementäre Formfläche
26 sowie mehrere an dieser Formfläche mündende Druckmittelkanäle 28 aufweist Die
Druckmittelkanäle 28 sind an eine nicht dargestellte Druckmittelquelle angeschlossen,
von der aus -sich eine Druckmittelkammer 30 zwischen der Formfläche 26 und der Membran
16 mit flüssigem Druckmittel füllen läßt.
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Die Membran 16 besteht aus Polyurethan und hat ein Mittelteil 32,
das durch eine kreisringförmige Rille 34 umgrenzt ist, einen sich an diese Rille
34 radial nach außen anschließende geneigte Ringzone 36, einen radial äußeren, randnahen
Bereich 38 und einen Rand 40. Das Mittelteil 32 ist an seiner in den Zeichnungen
unteren Seite vollständig eben und hat insgesamt eine erhebliche Dicke, die ihren
größten Betrag D im Bereich der Achse A aufweist und von dort aus zbr ringförmigen
Rille 34 nur verhältnismäßig geringfügig abnimmt. Erst in dem Bereich, der den Boden
der radial äußeren Wand der Rille 34 bildet, nimmt die Dicke
der
Membran 16 auf einen erheblich geringeren Betrag d in der Größenordnung von etwa
20% der größten Dicke D ab. Der radial äußere Bereich 38, der zur Ausbildung einer
Tellerfahne am Formling 10 vorgesehen ist, hat wieder eine größere Dicke d' in der
Größenordnung von etwa 50% der größten Dicke D.
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Das Mittelteil 32 der Membran 16 enthält eine starre Einlage 41, die
den bei weitem größeren Teil, nämlich ungeführ 85%, des Volumens dieses Mittelteils
32 ausfüllt. Die Einlage 41 besteht vorzugsweise aus einem harten Kunststoff, kann
aber auch aus Metall oder Hartholz bestehen.
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Die Dicke der Einlage 41 ist so bemessen, daß das elastische Material
der Membran 16 an deren dem Formling 10 zugewandten Seite nur eine Dicke d' in der
Größenordnung von 20% der größten Dicke D der Membran hat. Im Bereich des radial
äuBeren, der ringförmigen Rille 34 zugewandten Randes der Einlage 41 hat das elastische
Material der Membran 16 nur eine Dicke d, die ebenfalls in der Größenordnung von
20% der größten Dicke D des Mitteilteils 32 beträgt.
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Das zweite Werkzeugteil 18 hat eine Formfläche 42, die zur Oberseite
des Formlings 10 genau komplementär ist.
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Das dargestellte Preßwerkzeug entspricht mit Ausnahme der Gestaltung
seiner Membran 16 dem aus der DE-OS 3 018 138 bekannten Preßwerkzeug und arbeitet
auch in der gleichen Weise wie dieses, weshalb eine weitergehende Beschreibung nicht
erforderlich ist.
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Die Achse A des dargestellten Preßwerkzeugs ist vorzugsweise waagerecht,
kann aber auch eine andere, insbesondere senkrechte Lage im Raum haben.
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