DE4427588C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von profilierten, rohrförmigen Formlingen aus plastischem Material wie Ton und dergleichen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von profilierten, rohrförmigen Formlingen aus plastischem Material wie Ton und dergleichen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von außen und innen profilierten, rohrförmigen Formlingen aus plastischem Material wie Ton oder dergleichen unter Verwendung einer zweiteiligen Preßform mit einer porösen Auskleidung.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Steinzeug und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung sind bekannt aus der DE-OS 31 00 009. Eine in Längsrichtung horizontal in zwei Formhälften unterteilte Preßform weist die die Außengestalt des herzustellenden Rohres definierende Form auf. In die Preßform ist von der einen Seite ein Plungerkolben einschiebbar, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser der Form entspricht. Gegenläufig zum Plungerkolben ist ein Dorn in die Form einfahrbar, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser des herzustellenden Rohres entspricht. Mit dieser Preßvorrichtung lassen sich einfache, gerade Muffenrohre herstellen.
Aus der DE-AS 21 04 632 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Verzweigungsrohren aus Keramikmaterial bekannt. In die zweiteilige Preßform wird zunächst eine plastische Keramikmasse gefüllt. Anschließend werden in jede Öffnung der Preßform Preßkerne eingefahren, deren Enden eine zueinander derart komplementäre Form aufweisen, daß sie in der eingefahrenen Stellung der Preßkerne aneinander anliegen, um so einen durchgehenden Hohlraum zu schaffen.
Aus der CH-PS 453 180 ist eine Presse zum Herstellen zylindrischer Rohre oder rechteckiger Hohlblocksteine bekannt. Diese Presse verwendet einen unbeweglichen Zylinderkern. Der Preßdruck wird von einer Mehrzahl von radial verschieblichen Preßbacken mit konzentrisch zum Zylinderkern gewölbten Preßflächen erzeugt, die so angeordnet sind, daß sie in der Preßstellung einen geschlossenen Außenzylinder um den Zylinderkern bilden.
In alten Preßvorrichtungen fließt das plastische Material unter der Wirkung des Preßdrucks in die Formhohlräume. Dabei entstehen im Material Texturen. Besonders ausgeprägt ist dies, wenn das Material aus Ton besteht, der ziemlich trocken verarbeitet wird, um eine schnelle Entformung der Preßlinge zu ermöglichen. Texturen führen zu einem erhöhten Ausschuß beim Brennen sowie zu einer verringerten Haltbarkeit, insbesondere Frostbeständigkeit, der gebrannten Teile.
Gemeinsames Merkmal der zuvor beschriebenen Preßvorrichtungen ist, daß die einfahrenden Kolben und Dorne das plastische Material über lange Strecken fließen lassen, was die Texturbildung begünstigt und insbesondere auch hohe Kräfte erfordert.
Das über große Strecken fließende Keramik- und Tonmaterial führt des weiteren zu einer erhöhten Abnützung der Formoberflächen, und zwar insbesondere an den Trennflächen der Form, wo überschüssiges Material herausgequetscht wird.
Aus der DE-PS 34 44 322 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bekannt, bei dem die Texturen dadurch verringert werden, daß ein weich aufbereitetes Tonmaterial verwendet wird. Die zweiteilige Preßform ist mit einer porösen Auskleidung versehen, die günstige Eigenschaften bezüglich des Entformens der fertigen Formlinge hat. In Verbindung mit einer besonderen Zugabe des Tonmaterials konnten sehr texturarme und damit sehr haltbare Formlinge mit fein ausgearbeiteter Profilierung hergestellt werden; allerdings sind die Formlinge nach dem Entformen noch sehr weich und müssen daher mit besonderer Vorsicht gehandhabt werden. Deformationen sind unvermeidlich. Die Formlinge können nicht sofort weiterbearbeitet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von außen und innen profilierten, teilweise rohrförmigen Preßlingen unter Verwendung einer zweiteiligen Preßform mit poröser Auskleidung anzugeben, bei dem die Preßlinge in einem sehr steifen Zustand problemlos entformt werden können und trotzdem nur minimale Texturen besitzen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Damit ergeben sich die Vorteile, daß das plastische Material ohne Handarbeit, sozusagen vollautomatisch, in die Form eingebracht wird, wo es auf kürzestem Weg, d. h. ohne über weite Strecken zu fließen, ohne Bildung von schädlichen Texturen und bei gleichzeitiger Schonung der Formoberflächen, gezielt in die Formhohlräume eingebracht wird. Die Relativbewegung zwischen Form und Mundstück unterstützt die gleichmäßige Verteilung des Materials. Gleichzeitig wird das Material gestrichen, vergleichbar der Bearbeitung auf der Töpferscheibe.
Das Pressen des Materials in der Form mittels Gummiblase ermöglicht eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung auch bei kompliziert geformten und profilierten Preßlingen. Dabei entweichen zunächst etwaige Luftreste, anschließend die Feuchtigkeit. Am Ende des Preßvorgangs läßt sich der steife Formling problemlos entformen.
Vorteilhafterweise wird die Gummiblase mit einem Gas, z. B. Preßluft, unter Druck gesetzt. Die Verwendung eines kompressiblen Gases hat gegenüber der Verwendung einer inkompressiblen Flüssigkeit den Vorteil, daß der Preßdruck nur wenig nachläßt, wenn der Preßling infolge des Entweichens von Luft und Wasser schwindet, ohne daß ständig nachgepreßt werden muß.
Wie Versuche gezeigt haben, steht die Zeitdauer, für die der Preßdruck aufrechterhalten werden muß, bis der Preßling ausreichend entwässert ist, im umgekehrten Verhältnis zum Preßdruck. Werden zum Entwässern eines bestimmten Preßlings bei ca. 10 bar Preßdruck noch ca. 2 Stunden benötigt, so fällt die Preßzeit bei ca. 50 bar auf nur noch 10 min., bei ca. 70 bar auf nur noch 5 min. usw. Magere Tone benötigen kürzere Preßzeiten als fette.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es des weiteren, eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Dies wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4.
Vorzugsweise sitzt in der Spitze des Mundstücks eine Druckluftdüse. Dies erleichtert das Herausfahren des Mundstücks aus der Preßform bzw. dem Preßling.
Der Preßdruck wird gemäß der Erfindung mit Hilfe einer Gummiblase erzeugt, die in den vom Mundstück hinterlassenen Hohlraum einführbar und unter hohen Druck setzbar ist. Zur leichteren Handhabung besitzt die Gummiblase vorzugsweise eine Hochdruck-Kupplung, ein Absperrventil und insbesondere eine Armatur mit Dichtkonus. Insbesondere das Absperrventil ermöglicht es, nach Einfüllen des Druckgases in die Gummiblase die Preßgasquelle abzutrennen, um die nächste Gummiblase unter Druck zu setzen.
Diese zuletzt beschriebene Eigenschaft ermöglicht gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines schrittweise endlos umlaufenden Formenträgers. Dank dieser einfachen Vorrichtung ist eine vollautomatische Fertigung der Formlinge möglich, wobei durch die Zahl der Schritte pro Umlauf die Zahl der Formen und die Schrittdauer die für die Versteifung des Materials benötigte Zeitspanne, abhängig von der möglichen Preßdruckhöhe, sichergestellt wird. Auf jeden Fall ist der Formling so versteift, daß er nach dem Herausnehmen der entleerten Gummiblase und dem Öffnen der Preßform ohne weiteres aus der Form herausgehoben werden kann, und zwar auch mit einem einfachen Handhabungsautomaten.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Preßform eine kreiszylindrische, gegebenenfalls konische Form besitzt und von einer rohrförmigen, gegebenenfalls konischen Hülse zusammengehalten wird. Dies erleichtert die erforderliche Relativdrehung zwischen Preßform und Mundstück. Auch ist die Fähigkeit, hohe Drücke aufzunehmen, sehr gut.
Schließlich besteht die Möglichkeit, die Gummiblase mit Zonen von verringerter und/oder erhöhter Dehnbarkeit sowie mit Längs- und/oder Querrillen auszurüsten, so daß eine Innenprofilierung möglich wird.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 rein schematisch in perspektivischer Darstellung eine Preßform,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung ein Mundstück einer Materialstrangpresse,
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung eine Gummiblase mit Armatur und
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine einfache, vollautomatisch arbeitende Vorrichtung zur Herstellung von rohrförmigen Preßlingen.
Fig. 1 zeigt im Inneren einer stabilen rohrförmigen Hülse 10 eine zweiteilige Preßform 11, 12, wobei nur die untere Preßformhälfte 11 ausführlich dargestellt ist. Die obere Preßformhälfte 12 ist nur angedeutet; ihr Aufbau entspricht dem Aufbau der unteren Preßformhälfte 11.
Das Gehäuse der beiden Preßformhälften 11, 12 besteht aus Stahl. In der vorderen Stirnseite ist ein Dichtkonus 13 vorgesehen. Das Innere ist mit einer porösen Auskleidung 14 ausgerüstet, deren Innenfläche einem Negativ des herzustellenden Preßlings entspricht.
Fig. 2 zeigt ein Mundstück 20 einer Materialstrangpresse, beispielsweise einer Extruderpresse für Ton. Das Material wird entsprechend dem Pfeil 9 durch das Mundstück 20 geschoben. Am vorderen Ende besitzt das Mundstück 20 ein Füllrohr 21, welches über Länge und Umfang mehrfache Öffnungen 22 besitzt. Auch die Spitze 24 des Füllrohrs 21 ist offen, da der in der Form 11, 12 herzustellende Preßling einen geschlossenen Deckel besitzen soll.
Eine Preßluftdüse 25 in der Spitze des Mundstücks 20 erleichtert das Herausfahren des Mundstücks 20 aus der Preßform 11, 12 bzw. dem Preßling. Abstreifer 26 erleichtern das Abtrennen des im Füllrohr (21) verbleibenden Materialstrangs.
Das Mundstück 20 besitzt einen Dichtkonus 23, der mit dem Dichtkonus 13 der Preßform 11, 12 korrespondiert. Bei eingefahrenem Mundstück 20 ist die Preßform 11, 12 dicht verschlossen, so daß kein Material verloren geht.
Beim Einpressen des Materials in die Form 11, 12 wird zwischen der Form 11, 12 und dem Mundstück 20 eine Relativdrehung erzeugt. Dies wird durch die kreiszylindrische Form der Preßform 11, 12 erleichtert. Dank dieser Relativdrehung wird das aus dem Mundstück 20 austretende Material gleichmäßig im Forminneren verteilt, gelangt so auf kürzestem Wege und ohne die Bildung von schädlichen Texturen an die gewünschten Stellen und wird zu einer homogenen Einheit verformt.
Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Gummiblase 30, befestigt an einer Armatur 31, die mit einer Hochdruckkupplung 34 und einem Absperrventil 32 ausgerüstet ist. Die Armatur 31 besitzt ebenfalls einen Dichtkonus (nicht sichtbar), der mit dem Dichtkonus 13 der Preßform 11, 12 korrespondiert. Die Gummiblase 30 kann nach dem Herausziehen des Mundstücks 20 in die mit Material gefüllte Preßform 11, 12 eingeführt werden. Anschließend wird sie mit Hilfe von Preßluft aufgeblasen, wodurch der Preßling unter einen hohen, allseits gleichmäßigen Preßdruck gesetzt wird. Dadurch verlassen Luftbestandteile und insbesondere das zum Anmachen des Tons benutzte Wasser die Preßform 11, 12 durch die poröse Auskleidung 14 hindurch.
Sobald die Gummiblase 30 unter Druck steht, kann das Absperrventil 32 geschlossen werden.
Die Gummiblase 30 kann mit Zonen 35, 36 von verringerter und/oder erhöhter Dehnbarkeit ausgerüstet sein, um eine Innenprofilierung der Formlinge zu erzielen.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine einfache, schrittweise endlos umlaufende karussellartige Arbeitsplattform 2, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. An der ersten Position I ist das Mundstück 20 mit dem Kernrohr 21 und dem Dichtkonus 23 zu erkennen, das zum Befüllen der geschlossenen Preßform 11, 12 in diese eingefahren und nach dem Befüllen wieder herausgefahren wird.
In der zweiten Position II wurde die Gummiblase in die Preßform 11, 12 eingefahren, bis der Dichtkonus 33 dicht anliegt. Auf die Hochdruckkupplung 34 ist ein mit einer Preßluftquelle verbundener Hochdruckschlauch 37 aufgesteckt. Das Absperrventil 32 ist geöffnet. Das Preßgas strömt in die Gummiblase 30.
An der dritten Position ist das Absperrventil 32 geschlossen, der Hochdruckschlauch 37 von der Hochdruckkupplung 34 abgezogen. Der Preßling im Inneren der Preßform 11, 12 wird durch den hohen Druck entlüftet, entwässert und versteift. Die Zeitdauer, die wie schon erwähnt im umgekehrten Verhältnis steht zu der Höhe des Preßdrucks, wird dadurch gewährleistet, daß der Preßdruck über mehrere Schritte der Arbeitsplattform 2 angelegt bleibt.
An der vierten Position IV wurde die Gummiblase 30 entnommen, die Preßform 11, 12 geöffnet und der Formling 1 entformt. Er kann mit einer geeigneten Abfördereinrichtung 3 einem Trockenwagen oder direkt dem Brennofen zugeführt werden.
Nach dem Putzen werden die Formhälften 11, 12 geschlossen und in der ersten Arbeitsposition I wieder mit Material gefüllt.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen von außen und gegebenenfalls innen profilierten, teilweise rohrförmigen Formlingen (1) aus plastischem Material wie Ton unter Verwendung einer zweiteiligen Preßform (11, 12) mit einer porösen Auskleidung (14), dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrfach über Länge und/oder Umfang perforiertes Mundstück (20) einer Materialstrangpresse in die geschlossene Preßform (11, 12) eingefahren wird, daß die Preßform (11, 12) mit Material gefüllt wird, daß Mundstück (20) und Preßform (11, 12) dabei relativ zueinander gedreht werden, daß nach dem Herausziehen des Mundstücks (20) eine Gummiblase (30) in den entstandenen Hohlraum eingefahren und anschließend unter Druck gesetzt wird und daß der Preßdruck für eine vorbestimmte Zeitdauer aufrechterhalten bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiblase (30) mit einem Gas, z. B. Preßluft, unter Druck gesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochdruck von wenigstens 70 bar für einige Minuten aufrechterhalten bleibt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer zweiteiligen Preßform (11, 12) mit einer porösen Auskleidung (14), gekennzeichnet durch die Merkmale:
  • - es ist eine Materialstrangpresse, ein Wellenmischer mit Förderschnecke oder dergleichen vorgesehen
  • - mit einem Mundstück (20),
  • - das über Umfang und/oder Länge mehrfach perforiert ist,
  • - und an der Spitze (24) eine Öffnung besitzt,
  • - es ist eine Gummiblase (30) vorgesehen,
  • - die in den vom Mundstück (20) hinterlassenen Hohlraum einführbar
  • - und unter hohen Druck setzbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - eine Drehvorrichtung erzeugt eine Relativbewegung zwischen Mundstück (20) und Preßform (11, 12).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - in der Spitze (24) des Mundstücks (20) sitzt eine Druckluftdüse (25).
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - in der Spitze (24) des Mundstücks (20) sitzt ein Materialabschneider (26).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch die Merkmale:
  • - die Gummiblase (30) besitzt
  • - eine Hochdruck-Kupplung (34),
  • - ein Absperrventil (32) und
  • - eine Armatur (31) mit Dichtkonus (33).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - die Gummiblase (30) besitzt Zonen und/oder Profile (35, 36) mit verringerter und/oder erhöhter Dehnfähigkeit.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, gekennzeichnet durch die Merkmale:
  • - die Preßform (11, 12) hat eine kreiszylindrische bzw. konische Form,
  • - eine rohrförmige Hülse (10) hält die Preßformhälften (11, 12) zusammen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, gekennzeichnet durch die Merkmale:
  • - es ist eine schrittweise endlos umlaufende Arbeitsplattform (2) vorgesehen
  • - einer ersten Position der Arbeitsplattform (2) ist die Materialstrangpresse bzw. deren Mundstück (20) zugeordnet,
  • - einer zweiten Position ist eine Druckgasleitung (35) zum Aufblasen der montierten Gummiblase (30) zugeordnet,
  • - einer dritten Position ist eine Einrichtung zum Halten des Preßdrucks für eine bestimmte Zeitdauer zugeordnet,
  • - einer vierten Position sind Einrichtungen zum Drucklosmachen der Gummiblase (30), zum Öffnen der Preßform (11, 12) und zum Entformen des fertigen Preßlings (1) zugeordnet,
  • - einer fünften Position sind Einrichtungen zum Säubern der Preßform (11, 12) und zum Schließen derselben zugeordnet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - der vierten Position der Arbeitsplattform (2) ist ein Abförderer (3) zugeordnet.
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