DE3503949C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung vorzugsweise dünnschaliger Formlinge aus Suspensionen, insbesondere auf Zementbasis, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere im Bereich der anorganischen Bindemittel werden Formlinge häufig aus hochwasserhaltigen Suspensionen hergestellt, wobei der Wasseranteil unter Umständen sogar größer als der Feststoffanteil sein kann. Da bei derartigen Bindemittelsystemen die zum Erstarren beziehungsweise Erhärten notwendige Wassermenge definiert beschränkt ist, muß bei der Formgebung überschüssiges Wasser zumindest teilweise abgeführt werden.

Aus der FR-PS 10 63 459 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Formlingen aus Suspensionen der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher der Boden einer Gießform mit einem perforierten Blech und einem darüber gelegten Tuch ausgebildet ist, über das beziehungsweise die eine Entwässerung während des Verpressens erfolgt. Gleiches gilt auch für die aus der DE-AS 21 62 030 bekannte Vorrichtung zur Herstellung von Formlingen aus Faserstoff, insbesondere Asbestzement. Gerade bei den zuletzt genannten Produkten aus anorganischen Bindemitteln setzen sich die textilen Gewebe der Filtertücher oder die Filze schnell zu, wodurch diese häufig gewechselt und/oder gereinigt werden müssen. Bei einem mit Feststoffteilchen zugesetzten Filtertuch ist darüber hinaus die Entwässerung nur noch bedingt möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Gefahr des Verstopfens des wasserpermeablen Flächenelements weitgehend verringert ist.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst. Bei dieser Vorrichtung ist der Porendurchmesser des Flächenelements nur so groß bemessen, daß in Abhängigkeit von dem über die Druckeinrichtung aufgebrachten Druck nur überschüssiges Wasser durch sie hindurchtritt und Feststoffteilchen zurückgehalten werden. Bei dichtester Kugelpackung und dicht gepreßtem und/oder gesintertem Pulvermaterial wird die feinste Durchgangsporosität erreicht.

Das beziehungsweise die wasserpermeablen Flächenelemente können an verschiedenen Stellen des Aufnahmeteils angeordnet sein. Sie können einerseits den Aufnahmeteil allseitig begrenzen, in der Regel wird es aber ausreichen, wenn bestimmte Flächen wasserdurchlässig ausgebildet sind.

Während das oder die wasserpermeablen Flächenelemente in der Regel auf der der Druckeinrichtung gegenüberliegenden, das Gegenlager bildenden Seite des Aufnahmeteils angeordnet sind, können sie aber ebenso Bestandteil der Druckeinrichtung sein, indem beispielsweise der Druckstempel entsprechend ausgebildet wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können insbesondere auch dünnschalige Formlinge aus wasserreichen Suspensionen durch einen Preßvorgang hergestellt werden, wobei bei minimalem konstruktivem Aufwand die Gefahr des Verstopfens des wasserpermeablen Flächenelements weitgehend ausgeräumt ist.

Es hat sich gezeigt, daß es verschiedene Ausführungsformen des beziehungsweise der wasserpermeablen Flächenelemente gibt, die ein Verpressen der wasserreichen Bindemittelsuspensionen ermöglichen, ohne nach dem Preßvorgang durch Feststoffteilchen selbst zu verstopfen. Die Trennung von Wasser und Feststoff wird dabei nicht nur von der Einstellung der Durchgangsporen im Verhältnis zum aufgebrachten Druck, sondern auch durch die Oberflächenbeschaffenheit der Flächenelemente beeinflußt.

Sinterwerkstoffe werden aus metallischem Pulver und/oder Granalien mit Teilchengrößen von 0,5 µm bis 1000 µm hergestellt. Über die Wahl des Formgebungs- und Sinterverfahrens können unterschiedliche Qualitäten eingestellt werden. Ferner sind auch rohstoffseitig verschiedene Alternativen möglich.

Es hat sich gezeigt, daß sich die mechanischen Eigenschaften derartiger Flächenelemente mit abnehmender Porosität verbessern. Aufgrund der verbleibenden - erforderlichen - Porosität kann es vorteilhaft sein, insbesondere wenn ein derart hergestelltes wasserpermeables Flächenelement als Gegenlager der Druckeinrichtung gegenüberliegt, dieses mittels einer Stabilisierungsplatte zu unterlegen, die dann wiederum selbst Öffnungen zum Wasserdurchtritt aufweisen muß, die dann jedoch in ihrer Größe nur noch insoweit limitiert sind, als die Festigkeit gegeben sein muß.

Als Materialien für das Flächenelement kommen sowohl rostfreier Stahl und Bronze, als auch Nickel, Titan, Aluminium, Tantal und andere sowie Sonderlegierungen in Frage.

Aus diesen oder ähnlichen Materialien hergestellte wasserdurchlässige Flächenelemente weisen eine quasi polierte Oberfläche auf, die ein Anhaften der Feststoffteilchen ausschließt, andererseits den Wasserdurchgang, unterstützt durch die Druckeinrichtung, ermöglichen. Über den jeweils eingestellten Druck läßt sich zusammen mit der Porosität des wasserdurchlässigen Flächenelementes auch der Wasser- Feststoffwert des hergestellten Formlings einstellen, und zwar so, daß Entmischungen ausgeschlossen werden.

Bei der Herstellung der genannten Formlinge - auf Zementbasis - mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind nahezu sämtliche Zuschlagstoffe (oder Füllstoffe) einsetzbar. Ohne weiteres können Leichtzuschlagstoffe wie Perlite, ebenso wie organische und/oder anorganische Fasern einzeln oder in beliebigen Kombinationen zugegeben werden. Durch die Druckeinrichtung kann überdies eine bestimmte Ausrichtung der Zuschlagstoffe im fertigen Körper erreicht werden. Es können so Formlinge bestimmter Eigenschaften (Schallschutz, Feuerschutz, etc.) hergestellt werden.

Aufgrund der hohen Wasserdurchlässigkeit der genannten Flächenelemente ist eine gezielte Entwässerung weitgehend ohne Zusetzen bzw. Verstopfen des Flächenelements bzw. ohne wartungsbedingte Unterbrechung möglich, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung mit hohen Taktzahlen gefahren werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den untergeordneten Patentansprüchen beschrieben.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Figur beschreibt in schematischer Darstellung einen senkrechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Der Aufnahmeteil 10 wird seitlich begrenzt von jeweils paarweise parallel zueinander verlaufenden Wänden 11, 12, 13, von denen in der Figur die sich gegenüberliegenden Wände 11, 12 sowie die rückseitig sie verbindende Wand 13 dargestellt sind.

Die Wände 11, 12, 13 weisen zum Aufnahmeteil 10 hin vertikal verlaufende Seitenflächen 11a, 12a, 13a auf, die an ihrem unteren Ende jeweils mit einem rechtwinkligen Rücksprung ausgebildet sind, von denen in der Figur lediglich die Rücksprünge 11b, 12b in den Wänden 11, 12 dargestellt sind. Eine leicht konisch sich nach oben erweiternde Querschnittsform ist ebenso möglich.

Unterhalb der Wände 11, 12, 13 ist eine Metallplatte 14 angeordnet, die gegen die Wände 11, 12, 13 mittels Schrauben 15 verschraubt ist. Die Metallplatte 14 weist eine Vielzahl von vertikal verlaufenden Durchgangsbohrungen 16 auf, die vorzugsweise statisch über die Fläche verteilt angeordnet sind.

Oberhalb der Metallplatte 14 ist ein wasserdurchlässiges Flächenelement 17 angeordnet, das sich über die gesamte Grundfläche des Aufnahmeteils 10 bis in die Rücksprünge 11b, 12b hinein erstreckt und dort einliegt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das wasserdurchlässige Flächenelement aus einem pulvertechnologisch hergestellten, porösen, selbsttragenden, formstabilen Sinterwerkstoff aus Bronze mit einer Dichte von 5,9 g/cm³ und einer, nach der Darcy-Gleichung gemessenen spezifischen Durchströmbarkeit α von 350×10^-12m².

Die Oberfläche wirkt wie poliert, obwohl sie herstellungsbedingt aus zahlreichen gesinterten Kleinstteilchen besteht, die jedoch jedes für sich oberflächlich völlig glatt sind.

Nach unten stützt sich die Metallplatte 14 auf einem (nicht dargestellten) Rahmen ab, der eine (gleichfalls nicht dargestellte) Wasseraufnahmeeinrichtung enthält.

Oberhalb des Aufnahmeteils 10 ist ein Druckstempel 18 angeordnet, der vertikal in den Aufnahmeteil 10 verfahrbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Druckstempel aus einer Druckplatte 19 mit ebener Grundfläche 19a und Außenabmessungen, die geringfügig kleiner als die Innenabmessungen des Aufnahmeteils 10 sind. Die Verfahrbarkeit des Druckstempels 18 nach unten ist begrenzt durch die Dicke des herzustellenden Formlings 20. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der untere Anschlagpunkt des Druckstempels 18 durch den Abstand a zur Oberfläche des wasserdurchlässigen Flächenelementes 17 gegeben. Die Dicke a entspricht der Dicke des herzustellenden Formlings.

Am unteren Umfangsrand der Druckplatte 19 kann zusätzlich eine (nicht dargestellte) Dichtungslippe vorgesehen werden.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird am Beispiel der Herstellung eines faserarmierten Betonteils näher erläutert.

Die aus Zement, Fasern und Wasser bestehende Bindemittelsuspension mit einem Wasser-Zement-Wert von 1,0 wird bei vollständig zurückgezogenem Druckstempel 19 von oben in den Aufnahmeteil 10 auf das wasserdurchlässige Flächenelement 17 eingefüllt, wo es sich verteilt.

Für das Ausführungsbeispiel wurde eine Mischung aus 97 Gewichtsteilen Portlandzement 35 und 3 Gewichtsteilen Glasfasern einer Länge von ca. 12 mm mit einem Durchmesser von 10 µm gewählt.

Der Aufnahmeteil 10 hat eine Grundfläche von 350×500 mm.

Anschließend wird von oben der Druckstempel 18 in den Aufnahmeteil 10 verfahren und übt einen Druck auf die zuvor eingebrachte Bindemittelsuspension aus. Der aufgebrachte Druck beträgt bei der dargestellten Vorrichtung ca. 50 N/mm². Während des Preßvorgangs wird in Abhängigkeit vom eingestellten Druck, der Dicke des herzustellenden Formlings sowie den Porositätseigenschaften des Flächenelements 17 überschüssiges Wasser aus der Suspension ausgetrieben und nach unten durch das Flächenelement 17 ausgetragen, von wo es durch die Durchgangsbohrungen 16 der Metallplatte 14 nach unten abgeführt, gesammelt und weggeleitet wird.

Die Eigenschaften des vorstehend im einzelnen beschriebenen, gesinterten Flächenelements sind derart, daß insbesondere in Abhängigkeit vom aufgebrachten Druck lediglich Wasser durch die offenen Poren des Flächenelementes 17 durchtreten kann, während Feststoffteilchen zuverlässig zurückgehalten werden.

Schon eine kurze Pressung von wenigen Sekunden genügt, um den Formling auf die gewünschte Dicke (a=10 mm) zu verpressen und sämtliches überschüssiges Wasser nach unten abzuführen.

Anschließend wird der Druckstempel 18 wieder nach oben weggeführt, wobei kein Feststoffmaterial an der Unterfläche der Druckplatte 19 haften bleibt.

Der so hergestellte Formling kann dann unmittelbar entnommen werden, wobei ebensowenig Material an der Oberfläche des Flächenelements 17 haften bleibt. Anschließend kann der Aufnahmeteil 10 neu befüllt und ein neuer Preßvorgang gestartet werden.

Die Entnahme des Formlings 20 kann entweder mittels geeigneter Greif- oder Saugeinrichtungen von oben erfolgen, es können aber auch einige der Wände 11, 12, 13 seitlich weggefahren und der Formling 20 seitlich abgezogen werden.

Auf dem Flächenelement 17 aufliegend, kann der Formling über eine entsprechende Hubeinrichtung nach oben aus dem Aufnahmeteil 10 hinausgeführt und dann seitlich über eine entsprechende Schubeinrichtung weggeschoben werden. Dabei werden die Seitenflächen 11a, 12a der Wände 11, 12 vertikal und ohne Rücksprünge 11b, 12b nach unten geführt, so daß das Flächenelement 17 nach oben weggedrückt werden kann.

Eine solche Anordnung und Zuordnung der einzelnen Bauteile ermöglicht den vollautomatischen Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein vorstehend beschriebener Formling weist nach 28 Tagen eine Biegezugfestigkeit, gemessen im 3-Punkt-Biegeversuch, von 21,5 N/mm² bei einer Dichte von 1,85 kg/dm³ auf.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können so Formlinge aus wasserreichen Suspensionen, insbesondere anorganischen Bindemittelsuspensionen, die eine hohe Dichte und Festigkeit aufweisen, weitgehend ohne Verstopfen des wasserpermeablen Flächenelements hergestellt werden. Der so hergestellte Formling kann anschließend auf verschiedenste Art und Weise "veredelt" werden, beispielsweise durch Aufbringen von Farbbeschichtungen oder dergleichen. Insbesondere die Farbhaftung ist bei einem solchen Formling besonders günstig, da die mit dem wasserdurchlässigen Flächenelement in Kontakt stehende Oberfläche eine feinste Rauheit aufweist, auf der die Farbe besonders gut anhaftet.

Um die Herstellung zu beschleunigen und/oder eine verbesserte Filterwirkung zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, wenn nicht nur, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, eine Fläche des Aufnahmeteils 10 (hier: der Boden) wasserdurchlässig ausgebildet ist, sondern im Extremfall auch sämtliche Wände 11, 12, 13 sowie die Druckplatte 19 selbst, wobei dann hinter bzw. über diesen Elementen entsprechende Abführeinrichtungen für das Wasser vorgesehen werden müssen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Herstellung vorzugsweise dünnschaliger Formlinge (20) aus Suspensionen, insbesondere auf Zementbasis, mit einem Aufnahmeteil (10) für die Suspension, einer flächig gegen ein entsprechendes Gegenlager (17) wirkenden Druck- oder Saugeinrichtung (18, 19) sowie mindestens einem den Aufnahmeteil (10) zumindest teilweise begrenzenden, wasserpermeablen Flächenelement (17), dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenelement (17) aus einem Körper hoher und reiner Durchgangsporosität aus einem gepreßten und/oder gesinterten metallischen Pulver- und/oder Granalienmaterial und das Pulver- und/oder Granalienmaterial aus glatten, kugeligen Teilchen gleichen Durchmessers besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das wasserpermeable Flächenelement (17) bildende Körper aus einem pulvermetallurgisch hergestellten Sinterwerkstoff besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das wasserpermeable Flächenelement (17) bildende Körper aus verschiedenen Schichten unterschiedlicher Materialzusammensetzungen und/oder -eigenschaften zusammengesetzt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das wasserpermeable Flächenelement (17) bildende Körper Bestandteil der Druckeinrichtung ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der das wasserpermeable Flächenelement (17) bildende Körper zur statischen Unterstützung mit einem Trägerelement (14) hinterlegt ist.