DE4230304C2 - Keramikpreßteil und Werkzeug zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Keramikpreßteil mit strukturierter Oberfläche sowie ein Werkzeug zum Herstellen derartiger Keramikpreßteile.

Keramikpreßteile und insbesondere Porzellanpreßteile sind in der Technik weit verbreitet und finden insbesondere Verwendung als isolierende und wärmebeständige Formteile, z. B. als Fassungen für Glühlampen oder als Keramikteile für Sicherungen, wie z. B. Sicherungssockel oder -fassungen sowie auch als Halterungen für elektrische Kontakte. Sie können jedoch auch für viele andere Zwecke eingesetzt werden und als Haushalts- bzw. Geschirrgegenstände Verwendung finden. Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung mit Keramikpreßteilen, die eine strukturierte Oberfläche haben, wobei die hier in Rede stehende Oberflächenstruktur in erster Linie nicht dem späteren Verwendungszweck des Keramikpreßteiles dient, sondern den Entformungs­ vorgang nach dem Pressen der Keramikmasse erleichtern soll. Das üblicherweise zum Formgeben von Keramik eingesetzte Verfahren heißt Naßpressen. Die mehr oder weniger sandigen bzw. sandartigen Rohstoffe werden angefeuchtet mit Wasser und Öl in Stahlformen verpreßt. Das Keramikmasse-Granulat wird im Überschuß auf das Unterteil der Form aufgegeben, das Oberteil wird von oben auf die Form bis zum Zusammenschluß aufgesetzt und quetscht die überschüssige Masse über die Preßkante heraus. Bei einem anderen Verfahren wird der Überschuß der Keramikmasse vor dem Pressen abgestreift. Dabei können Ober- ebenso wie auch das Unterteil durchaus relativ komplizierte Formen aufweisen, um z. B. die eben erwähnten Lampenfassungen mit Durchbrüchen, Vertiefungen und einem Innengewinde zu erzeugen. Hierzu wird das Oberteil des Werkzeuges gegebenenfalls mehrteilig ausgebildet, z. B. mit einer drehbaren Hülse zur Erzeugung des Gewindes für die Lampe.

Die am häufigsten verwendeten Keramikmassen sind Porzellan und Steatit, wobei in der folgenden Beschreibung der Einfachheit halber und wegen seiner breiten Verwendung von Porzellan als dem Keramikmaterial ausgegangen wird, ohne jedoch hierdurch den Erfindungs­ gegenstand zu beschränken.

Große Teile der Form und auch des Preßteiles bilden jedoch relativ glatte, gerade oder gleichmäßig gekrümmte Oberflächen. Lampenfassungen sind beispielsweise an ihrer Außenseite überwiegend zylindrisch geformt mit gewissen Durchbrüchen und Vertiefungen in der Zylin­ dermantel- und auch der Stirnfläche, wobei jedoch glatte Flächen bzw. Zylinderflächen verbleiben. Läßt man die Oberfläche des Preßwerkzeuges und damit auch des Porzellanpreßteiles in diesen großflächigen Bereich glatt und unstrukturiert, so neigt die Porzellanmasse sehr stark zum Verkleben, bildet Aufwölbungen oder Blasen und läßt sich nur sehr schlecht in der gepreßten, noch ungebrannten Form aus dem Preßwerkzeug entnehmen.

Aus diesem Grunde sind die Oberflächen der entsprechenden Stahlformen in der Vergangenheit mit eingeritzten bzw. eingravierten oder eingeschnittenen Rillen versehen worden, um der Verklebungstendenz der Porzellanmasse an den glatten Stahlflächen entgegenzuwirken. Mit derartigen Werkzeugen hergestellte Porzellanpreßteile lassen sich in der Tat leichter entformen bzw. aus den Stahlformen herausnehmen oder -drücken als aus glattflächigen Werkzeugen. Die so erzeugten Porzellanpreßteile weisen jedoch eine sehr rauhe Oberfläche auf. Insbesondere bei der Weiterverarbeitung bzw. bei der Montage derartiger Porzellanpreßteile hat sich deren, indirekt durch die Entformungsrillen der Preßwerkzeuge bedingte, rauhe Oberfläche immer wieder als nachteilig erwiesen. Soweit die Teile mit bloßen Händen gehandhabt werden mußten, hat die Oberflächenrauhigkeit der Porzellanpreßteile häufig zu Verletzungen oder wunden Fingern geführt. Aus diesem Grunde wurden derartige Porzellanpreßteile nach dem Brand häufig einem Vibrations- Schleifprozeß unterzogen, um die Oberfläche etwas zu glätten und die weitere Handhabung der Teile damit zu erleichtern.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Keramikpreßteil und ein entsprechendes Werkzeug zu seiner Herstellung zu schaffen, welches eine leichte Entformung ermöglicht und dennoch eine vergleichsweise glatte Oberfläche hat, die ein Nachschleifen nicht erfordert.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Keramikpreßteils dadurch gelöst, daß es mindestens auf dem größten Teil seiner äußeren Oberfläche Vertiefungen in Form von entformbaren Rillen aufweist. Unter "entformbaren" Rillen werden dabei solche Rillen verstanden, die, in Entformungsrichtung gesehen, keine oder nur geringfügige Hinterschneidungen bilden. Dabei werden Hinter­ schneidungen als geringfügig angesehen, wenn die Keramik- bzw. Porzellanmasse nicht aufgrund der Hinterschneidungen beim Entformen ihre äußere Gestalt ändert, wenn also das Preßteil nach dem Entformen genau die Form hat, die ihm während des Pressens durch das Werkzeug mitgegeben wurde. Mit anderen Worten: Verläuft eine Wand des Preßteils parallel zur Entfor­ mungsrichtung, so darf diese Wand keine Hinterschneidungen aufweisen, d. h. die Rillen müssen dann parallel zur Entformungsrichtung verlaufen. Ist die Wand des Preßteiles jedoch gegenüber der Entformungsrichtung geneigt, d. h. wird das Preßteil beim Entformen sehr schnell von der Wand abgehoben, so können die Rillen in dem Preßteil in weitgehend beliebigen Richtungen verlaufen und sich auch überkreuzen, solange durch die korrespondierenden Vorsprünge am Werkzeug in Entformungsrichtung keine nennenswerten Hinterschneidungen gebildet werden. Geringfügige Hinterschneidungen können durch die Elastizität der frisch gepreßten Masse gegebenenfalls überwunden werden.

Diese scheinbar nur minimale Strukturänderung der bekannten Teile, die im Gegensatz zu den neuen Porzellanpreßteilen anstelle der Rillen lediglich hervorstehende Rippen aufwiesen, führt jedoch zu einer überraschenden Änderung der Oberflächeneigenschaften. Die mit Vertiefungen in Form paralleler Rillen anstatt mit Erhöhungen in Form paralleler Rippen versehenen Porzellanpreßteile fühlen sich oberflächlich sehr viel glatter an und schließen Verletzungen von Fingern oder Händen allein aufgrund einer Oberflächenrauhigkeit völlig aus. Dies ist auch deshalb überraschend, weil beim Stand der Technik die Oberflächen in sich rauher waren und nicht etwa die Rippenstruktur als solche die Rauhigkeit bedingte.

Es versteht sich, daß die Rillen in den Porzellanpreßteilen, ebenso wie die Rippen bei den vorbekannten Porzellanpreßteilen nicht jeden Bereich der Oberfläche des Porzellanpreßteiles erfassen müssen, sondern im wesentlichen auf den größeren und für die Entformung wesentlichen und abgesehen von den zusätzlich angebrachten Rillen glatten Oberflächen vorgesehen sind.

Für Teile, deren Wände im wesentlichen parallel oder nur unter einem kleinen Winkel zur Entformungsrichtung verlaufen, wie z. B. bei in Axialrichtung entformten zylindrischen oder schwach konischen Bauteilen ist eine Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, bei welcher die Rillen zumindest im Bereich dieser Wandteile im wesentlichen parallel zur Entformungsrichtung verlaufen.

Für den Abstand der Rillen läßt sich im Hinblick auf die Entformbarkeit ein sinnvoller Bereich von etwa 0,5 bis 5 mm angeben, vorzugsweise liegt dieser Abstand im Bereich von 1 bis 2 mm.

Die Rillen können stückweise, d. h. über einen kleinen Teil ihrer Länge, aus optischen Gründen, aber auch aus Gründen der Entformbarkeit nicht parallel verlaufen, z. B. im Bereich zueinander abgewinkelter oder zueinander versetzter Oberflächen des Preßteiles, die zur Entformungsrichtung geneigt sind.

Die Tiefe der Rillen sollte kleiner als ihr Abstand und vorzugsweise auch kleiner als 0,5 mm sein. Bei tieferen Rillen könnte der Entformungsvorgang negativ beeinflußt werden.

Der Rillenquerschnitt ist weitgehend beliebig, er kann beispielsweise rechteckig oder U-förmig sein.

Bevorzugt ist jedoch für die Rillen ein V-förmiger Querschnitt, wobei wiederum ein Winkel zwischen den beiden V-Schenkeln von etwa 90° besonders bevorzugt wird.

Eine derartige Gestaltung hat sich für die Entformbarkeit als besonders günstig erwiesen. Dabei beträgt die bevorzugte Tiefe der Rillen etwa 0,3 mm, was im Falle der bevorzugten V-förmigen Rillen zu einer Rillenbreite an der Oberfläche des Teiles von knapp 0,5 mm führt (√2 × 0,3 mm).

Die Rillung ist vorzugsweise überall dort auf den Porzellanpreßteilen vorgesehen, wo die Oberfläche ansonsten eine im Vergleich zur Rillung glatte Struktur hat. Die im Hinblick auf den späteren Gebrauch und die Nutzung des Teiles ohnehin stärker und feiner strukturierten Bereiche lassen sich auch ohne die Rillung und auch ohne Rippen leichter entformen, unter Umständen verbietet die Funktion des Teiles in bestimmten Bereichen sogar eine Rillung.

Die vorliegende Erfindung hat sich vor allen Dingen als besonders nützlich erwiesen für Lampenfassungen der Typen E14, E27 und E40 sowie für Sicherungssockel der Typen D01, D02, EZ25 und EZ63.

In Analogie zu den Porzellanpreßteilen betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Werkzeug zum Herstellen von Porzellanpreßteilen, welches die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch löst, daß es auf dem größten Teil seiner mit der Porzellanmasse in Berührung tretenden, im wesentlichen glatten Oberfläche von den Oberflächen vorspringende, im wesentlichen parallel und in Entformungsrichtung verlaufende Rippen aufweist. Die Geometrie dieser Rippen entspricht dabei selbstverständlich der Geometrie der in der Oberfläche des Porzellanpreßteiles zu erzeugenden Rillen, so daß die bevorzugten Maße, Formen und der Verlauf der Rillen genau den komplementären Maßen der Rippen am Preßwerkzeug entsprechen. Die Rippen im Werkzeug haben also vorzugsweise einen Abstand im Bereich von 0,5 bis 5 mm, die Höhe der Rippen ist kleiner als ihr Abstand und vorzugsweise auch kleiner als 0,5 mm, z. B. 0,3 mm und bis herab zu 0,1 mm und im Querschnitt sind die Rippen rechteckig, U-förmig und bevorzugt, V- bzw. dachförmig mit einem eingeschlossenen Winkel von etwa 90°.

Die mit einem solchen Werkzeug hergestellten Porzellanpreßteile haben eine im wesentlichen glatte aber dennoch griffige Oberfläche, wobei Verletzungen aufgrund der Oberflächenrauhigkeit der Teile praktisch ausgeschlossen sind, so daß eine Nachbehandlung in Form von Nachschleifen oder dergleichen nicht mehr erforderlich ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele mit ihren Merkmalen und Anwendungsmöglichkeiten werden nun anhand der Figuren beschrieben, von denen

Fig. 1 einen Ausschnitt aus der Oberfläche eines Preßwerkzeuges im Querschnitt zeigt,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Wand eines entsprechenden Porzellanformteiles zeigt.

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein zylindrisches Porzellanpreßteil zeigt, in welchem die Rillung nur abschnittsweise dargestellt ist,

Fig. 4 schematisch eine Lampenfassung in einer Seitenansicht mit einigen, sich im wesentlichen in Axialrichtung der Fassung erstreckenden Rillen zeigt und

Fig. 5 eine einzelne Rille im Querschnitt darstellt.

In Fig. 1 erkennt man die Wand eines Preßwerkzeuges 10 von dessen Oberfläche 11 Rippen 12 nach außen hervorstehen. Der Schnitt durch das Werkzeug liegt senkrecht zur Entformungs­ richtung, so daß die dargestellten Rippen senkrecht zur Zeichenebene verlaufen. Der dargestellte Wandabschnitt des Preßwerkzeuges kann beispielsweise eine Wand eines rechteckigen Hohlraumes, gegebenenfalls mit weiteren funktionellen Aussparungen und Vorsprüngen sein. Eine Porzellanmasse wird in diesen Hohlraum gefüllt und ein passendes Formoberteil, welches gegebenenfalls weitere Vorsprünge und Aussparungen zur Formgebung aufweist, wird von oben auf das Werkzeug 10 aufgesetzt, wobei die Porzellanmasse in die Vertiefungen des Werkzeuges 10 eingepreßt wird und gegebenenfalls überschüssige Masse zwischen den beiden Formteilen herausquillt. Nach dem Preßvorgang wird die gepreßte Porzellanmasse entsprechend den Darstellungen der Fig. 1 und 2 senkrecht zur Zeichenebene aus der Form bzw. dem Werkzeug 10 herausgezogen oder gestoßen.

Die durch die Rippen 12 hervorgerufene Oberflächenstruktur der Oberfläche 1 des Porzellanpreß­ teiles 3 mit den Rillen 2 erleichtert das Entformen und fühlt sich nach dem anschließenden Brand des Porzellanpreßteiles relativ glatt an. Die in Fig. 1 dargestellte Werkzeugoberfläche könnte man sich in analoger Weise auch als Oberfläche eines Porzellanpreßteils nach dem Stand der Technik vorstellen, das nach dem Brand eine erhebliche Rauhigkeit mit scharfen Graten aufwies, so daß vor der Handhabung derartiger Porzellanteile mit bloßen Fingern ein Schleifvorgang empfehlenswert und gegebenenfalls auch notwendig war. Es ist jedoch zu betonen, daß diese Oberflächenrauhigkeit nicht mit der hier dargestellten V-Form der Oberflächenrippen zusammen­ hing, die bei Porzellanteilen nach dem Stand der Technik vorhanden waren. Vielmehr war diese Oberflächenrauhigkeit auch dann vorhanden, wenn die hervorstehenden Rippen beispielsweise einen halbkreisförmigen oder U-förmigen Querschnitt hatten. Die Oberflächenrauhigkeit entstand also auf der Oberfläche der Rippen und auch auf den dazwischenliegenden Flächenbereichen, so daß ein Zusammenhang mit der Rippenstruktur nicht erkennbar war. Durch die Umkehrung der Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung, ist jedoch dieses Phänomen überraschenderweise völlig beseitigt worden. Die Porzellanteile, welche mit Rillen auf ihren ansonsten glatten Oberflächen versehen sind, weisen keinerlei Grate oder sonstige unerwünschte Oberflächenrau­ higkeit auf.

In Fig. 3 ist ein zylindrischer Querschnitt eines Porzellanpreßteiles dargestellt, welches ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene entformt wird. Dabei sind die Rillen der Einfachheit halber nur entlang eines Teiles der inneren und äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Preßteiles dargestellt. Die untere Werkzeugform für ein solches Teil ist beispielsweise ein einfacher Hohlzylinder, der an seiner Innenfläche parallel zur Achse verlaufende Rippen aufweist, während die von oben herabsenkbare Form ein zylindrischer Stopfen mit kleinerem Durchmesser ist, an dessen Außenseite ebenfalls hervorstehende Rippen achsparallel verlaufen.

In Fig. 4 ist eine Lampenfassung vom Typ E27 in einer Seitenansicht dargestellt. Eine derartige Fassung besteht grob gesagt aus zwei im wesentlichen zylindrischen oder leicht konischen Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers mit einem konischen Übergangsbereich. Auch hier sind die Rillen wieder nur auf einem kleinen Teil der Oberfläche dargestellt, sind jedoch in gleichmäßigen Abständen um den gesamten Umfang dieser Fassung verteilt, soweit nicht andere Strukturen, d. h. Vertiefungen oder Vorsprünge, vorgesehen sind. Man erkennt im unteren Bereich vier parallel verlaufende Rillen 2, die in der Praxis einen Mittenabstand von etwa 1,5 mm haben. Ein Querschnitt derartiger Rillen ist in Fig. 5 dargestellt. Die Tiefe der Rillen beträgt etwa 0,3 mm, ihre Breite am Rand der äußeren Oberfläche dementsprechend knapp 0,5 mm, so daß der lichte Abstand zwischen den Rillen etwas mehr als 1 mm beträgt. In dem konischen Übergangs­ bereich der beiden zylindrischen Abschnitte der Lampenfassung werden jeweils zwei Rillen etwas schräg verlaufend zusammengeführt und münden gemeinsam in eine Rille im oberen zylindrischen Abschnitt, wobei jedoch nicht die beiden nächst benachbarten Rillen zusammengeführt werden, sondern, beginnend mit einer Zählung an einem bestimmten Punkt nur die erste und vierte, die dritte und sechste, die fünfte und achte Rille, etc. Dies führt zu der in Fig. 4 angedeuteten Struktur mit sich überkreuzenden Rillen 2 im konischen Übergangsbereich und einer um den Faktor 2 reduzierten Rillenzahl am oberen zylindrischen Abschnitt mit größerem Durchmesser. Diese spezielle Gestaltung hat zum einen optisch-ästhetische Gründe, zum anderen ist es jedoch in dem konischen Übergangsbereich nicht erforderlich, daß die Rillen parallel zur Entformungs­ richtung verlaufen, da beim Entformen die Porzellanmasse in diesem Bereich direkt von der Form abgehoben wird und nicht entlang der Oberfläche der Form gleitet, wie in den beiden zylindrischen Abschnitten. Durch die sich überkreuzenden Rillen verhindert man in diesen Bereichen ein stückweises Kleben oder Abbröckeln der Porzellanmasse.

Als weiterer überraschender Vorteil der neuen Gestaltung der Porzellanpreßteile hat sich herausgestellt, daß die so hergestellten Porzellanpreßteile beim Brand weniger zur Rißbildung neigen. Offenbar haben die bisherigen vorstehenden Rippen beim Entformen zu kleinen, nicht sichtbaren lokalen Spannungen geführt, welche die Rißbildung begünstigt haben.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es also nicht nur gelungen, Porzellanpreßteile einfacher und mit einer besseren Oberflächenbeschaffenheit ohne einen zusätzlichen Nachschleifvorgang herzustellen, sondern es wird gleichzeitig auch noch die Ausschußrate verringert. Reklamationen wegen einer schlechten Handhabbarkeit und Oberflächenrauhigkeit bleiben bei den so hergestellten Porzellanpreßteilen aus.

Claims (20)

1. Keramikpreßteil mit strukturierter Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens auf dem größten Teil seiner äußeren, im wesentlichen glatten Oberfläche (1) Vertiefungen in Form von entformbaren Rillen (2) aufweist.

2. Keramikpreßteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen überwiegend parallel verlaufen.

3. Keramikpreßteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) über den größten Teil ihrer Länge einen Abstand von etwa 0,5 bis 5 mm haben.

4. Keramikpreßteil nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Rillen (2) kleiner als ihr mittlerer Abstand, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm ist.

5. Keramikpreßteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) im Querschnitt rechteckig oder U-förmig sind.

6. Keramikpreßteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) im Querschnitt im wesentlichen V-förmig sind.

7. Keramikpreßteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflanken der Rillen (2) einen Winkel von etwa 90° einschließen.

8. Keramikpreßteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Rillen etwa 0,3 mm beträgt.

9. Keramikpreßteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) im wesentlichen in Entformungsrichtung des Preßteiles verlaufen.

10. Keramikpreßteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Preßteiles im gerillten Bereich einen abgesehen von der Rillenstruktur glatten Verlauf aufweist.

11. Keramikpreßteil nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) geneigt zueinander verlaufen.

12. Keramikpreßteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Porzellan oder Steatit besteht.

13. Werkzeug zum Herstellen von Porzellanpreßteilen mit strukturierter Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß es auf dem größten Teil seiner mit der Porzellanmasse in Berührung tretenden, im wesentlichen glatten Oberfläche von dieser Oberfläche vorspringende, und in Entformungsrichtung des Werkzeuges nicht oder nur geringfügig hinterschnittene Rippen (2') aufweist.

14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (2') überwiegend parallel und in Entformungsrichtung des Werkzeuges verlaufen.

15. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen über den größten Teil ihrer Länge einen Abstand von 0,5 bis 5 mm haben.

16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Rippen kleiner als ihr mittlerer Abstand und vorzugsweise kleiner als 5 mm ist.

17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen im Querschnitt rechteckig oder U-förmig sind.

18. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen im Querschnitt V- bzw. dachförmig sind.

19. Werkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Rippen einen Winkel von etwa 90° miteinander einschließen.

20. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Rippen etwa 0,3 mm beträgt.