DE864676C

DE864676C - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung keramischer Formteile

Info

Publication number: DE864676C
Application number: DEP5694A
Authority: DE
Inventors: Josef Moellers
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1951-06-09
Filing date: 1951-06-10
Publication date: 1953-01-26

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung keramischer Formteile Bei der Herstellung keramischer Formteile werden üblicherweise die Materialbestandteile zunächst in dem geforderten gegenseitigen Verhältnis zusammen mit den etwa notwendigen Zuschlagstoffen unter Zusatz von Wasser beispielsweise in einer Kugelmühle zerkleinert und gemischt; danach wird in einer Filterpresse das Wasser zum größten Teil wieder entfernt. Der entstandene Filterkuchen wird darauf durch Zerschneiden und Kneten in die Gestalt gebracht, von der aus die weitere Verarbeitung erfolgt, z. B. mittels einer Vakuumstrangpresse, durch Ausformen auf der Töpferscheibe oder nach geeignetem Vorbrennen durch Drehen auf der Drehbank oder nach erneutem Wasserzusatz durch Gießen in eine Gipsform.
Es hat sich gezeigt, daß die Durchschlagsfestigkeit keramischer Massen gegenüber hohen elektrischen Spannungen wesentlich abhängt von der Menge der in dem Material enthaltenen Gasreste, insbesondere der eingeschlossenen Luft; mit zunehmendem Luftgehalt wird die Durchschlagsfestigkeit geringer; denn die einer Funkentladung vorausgehende Ionisation wird besonders leicht in eingeschlossenen Lufthohlräumen eingeleitet und ein Durchschlag dadurch begünstigt.
Man hat festgestellt, daß im Vergleich zu allen anderen Fertigungsstufen die Masse nach der Behandlung in der Filterpresse, also im Filterkuchen, den geringsten Luftgehalt (nur etwa o,5 Volumprozent) hat; es ist also vorteilhaft, möglichst wenig Verarbeitungsvorgänge zwischen Filterkuchen und Endverformung einzuschalten.
Bei der Herstellung von keramischen Formteilen, bei der die Ausgangsmaterialien unter Zusatz einer Flüssigkeit gemischt (aufgeschlämmt) werden und die Flüssigkeit danach ganz oder zum Teil wieder entfernt wird, läßt sich eine wesentliche Abkürzung des Herstellungsvorganges und damit eine erhebliche Verbilligung erzielen, wenn man gemäß der Erfindung zur Entfernung der Flüssigkeit aus der zu formenden Masse eine Filterpresse verwendet, deren Innenraum als Matrize ausgebildet ist. Die der Presse entnommenen Formlinge haben nur noch eine geringe Nachbearbeitung nötig und können ohne weitere Zwischenbearbeitung gesintert bzw. gebramit werden.
Zweckmäßig mündet der flüssigkeitsdurchlässige Teil der Matrizenwand in einen druckdichten Sammelraum für die aus der aufgeschlämmten Masse entfernte Flüssigkeit; Sammelraum und Matrize werden vor dem Einleiten der Masse evakuiert. Dadurch wird vermieden, daß die aufgeschlämmte Masse beim Einleiten in den Matrizenhohlraum Luft aufnimmt oder daß sich an irgendeiner Stelle ein Luftpolster bildet und der Matrizenhohlraum daher nicht- völlig von der Masse ausgefüllt wird.
Vorteilhaft wird die aus dem Sammelraum ablaufende Flüssigkeit in einem Behälter aufgefangen und beim Mischen der Ausgangsmasse für einen der folgenden Formungsvorgänge wieder verwendet. Dadurch ist es möglich, zum Mischen und Aufschlämmen auch andere Flüssigkeiten als Wasser zu verwenden, die den Vorzug haben, daß sich in ihnen Bestandteile der Mischung, wie z. B. BaO bzw. Mg O, weniger lösen, oder daß sie eine geringere Viskosität oder eine höhere Flüchtigkeit haben, wie z. B. Alkohol, Aceton, Äther od. dgl. Da bei der Verwendung solcher anderer Flüssigkeiten die Bestandteile der Mischung nicht in Lösung gehen oder chemisch mit der Flüssigkeit reagieren, läßt sich die Flüssigkeit in der Filterpresse, insbesondere bei der Anwendung von Vakuum, leichter wieder entfernen, so daß die der Presse entnommenen Formteile einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt haben, als bisher erreichbar war.
Da bei Anwendung einer Filterpresse nach der Erfindung ein Kneten oder Pressen des dem Matrizenraum anfallenden Formlings nicht mehr stattzufinden braucht, ist es auch nicht mehr erforderlich, besondere Plastifizierungsmittel, wie z. B. Ton oder Tylose, zuzusetzen, die häufig eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften hervorrufen. Man kann also unplastische Materialien, wie z. B. Titanate, insbesondere auch reines Ti 02, in einer einfachen Mischvorrichtung unter Flüssigkeitszusatz zusammenbringen und dann mittels der Filterpresse nach der Erfindung ausformen.
Keramische Formteile, die unter Verwendung einer Filterpresse nach der Erfindung hergestellt sind, sind weitgehend luftfrei, aber auch homogener als das Material, das man nach einem bisher üblichen Verfahren, beispielsweise aus einer Vakuumstrangpresse mit Schneckenförderung, erhalten konnte.
Wird die Matrize der Filterpresse drehbar angeordnet und während des Formungsvorganges in Umlauf versetzt, so wird die Flüssigkeit aus der Masse durch die Zentrifugalkraft abgeschleudert. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel. einer Filterpresse nach der Erfindung schematisch und im Mittellängsschnitt veranschaulicht.
Der Sockel i trägt seitlich einen Behälter 2, der die Mischmasse 3 enthält, die durch einen Kolben q. unter Druck gesetzt werden kann. Durch ein Zuleitungsrohr 5 ist der Mischbehälter 2 mit dem Matrizenhohlraum 6 verbunden; die Eintrittsstelle des Rohres 5 in den Matrizenraum 6 kann mittels eines als Ventil wirkenden Stiftes (Stößels) druckdicht verschlossen werden.
An der Unterseite wird der Matrizenraum 6 durch ein Filtertuch 8 begrenzt, das auf einem Drahtnetz 9 liegt. In der Wand io befinden sich Kanäle i i, die an der Einlaufseite etwas erweitert sind. Durch diese Kanäle ii ist die Wand io für Flüssigkeiten und Gase durchlässig . gemacht, während feste Bestandteile an dem Filtertuch 8 zurückgehalten werden. Die Kanäle i i münden in einen Sammelraum 12, der über eine Rohrleitung, die . einen Dreiwegehahn 13 enthält, an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen werden kann. An der trichterförmig verengten Unterseite des Raumes 12 kann die gesammelte Flüssigkeit durch eine Rohrleitung mit einem Ventil 14 in einen nicht dargestellten Behälter, beispielsweise einen Glasballon, abgelassen werden.
An der Oberseite der Matrize befindet sich der Ringkolben 15, der im Sockel i mittels der durch den Stellring 2i gehaltenen Dichtung 22 druckdicht schließt. In der Mitte des Ringkolbens 15 ist ein Stempel 16 angeordnet, durch den der eigentliche Preßvorgang bewirkt wird. In der dargestellten Lage befindet sich über dem Matrizenraum 6 unter dem Stempel 16 ein Hohlraum 2o. Der Ringkolben 15 und der Stempel 16 werden durch Führungsbolzen 17 mit Muttern 25 zentrisch zueinander geführt. Mittels einer Feder 18 wird vom Stempel 16 auf den Kolben 15 ein Schließdruck übertragen. Der Ringkolben 15 trägt an der Oberseite eine von einem Stellring 23 gehaltene Dichtung 2q..
Die Herstellung eines keramischen Formteiles mittels der dargestellten Filterpresse geht wie folgt vor sich: Zu Beginn befinden sich der Stempel 16 und der Ringkolben 15 in der in der Zeichnung dargestellten Lage; die Ventile 7, 13 und 14 sind geschlossen.
Zunächst wird das Ventil 13 geöffnet, und der Sammelraum sowie der Matrizenraum 6 und der Hohlraum 2o werden mit Hilfe der nicht dargestellten Pumpe evakuiert. Dann wird durch das Stößelventil 7 das Zuleitungsrohr 5 freigegeben; die Mischmasse fließt in die Matrize ein und füllt auch den Raum 2o unter dem Stempel 16. Darauf wird das Ventil ? wieder geschlossen, und jetzt oder auch etwas später kann durch den Dreiwegehahn 13 wieder Luft in den Raum 12 eingelassen werden.
Der Stempel 16 wird darauf nach unten bewegt, wobei die Masse aus dem Raum 2o in die Matrize 6 hineingedrückt und andererseits die Flüssigkeit durch das Filtertuch 8, das Drahtnetz 9 und die Kanäle i i in den Sammelraum 12 gepreßt wird. Wenn der Hahn 14. geöffnet wird, fließt die abgepreßte Flüssigkeit in den nicht dargestellten Behälter, so daß sie bei der Herstellung neuer Mischmasse für spätere Formungsvorgänge wieder verwendet werden kann. Durch Wahl eines bestimmten Mischungsverhältnisses und geeigneter Abmessungen kann man erreichen, daß der Inhalt des Raumes 2o gerade so groß ist wie das Flüssigkeitsvolumen, das beim Formungsvorgang abgepreßt werden muß. In diesem Fall liegt die Unterseite des Stempels 16 am Ende des Preßvorganges gerade bündig mit der Oberseite ig des fertigen Formkörpers, so daß äußerstenfalls nur eine geringe Nacharbeitung dieser Fläche erforderlich ist.
Nach beendetem Preßvorgang geht der Stempel 16 wieder nach oben und hebt sich über die in der Zeichnung dargestellte Lage hinaus; mittels der Bolzen 17 nimmt er dabei den Ringkolben 15 mit in die Höhe, so daß der Formling der geöffneten Matrize entnommen werden kann.
Wenn eine Masse verwendet wird, die nach dem Pressen ausreichende Festigkeit besitzt, kann auch der fertige Formling infolge des im Raum 2o entstehenden Unterdrucks aus dem unteren Matrizenteil 6 herausgehoben werden. Durch Einleiten von Preßluft in den Raum 2o mittels einer nicht dargestellten Druckleitung kann der Formling dann aus dem Ringkolben entfernt und z. B. von Hand aufgefangen werden.
Danach senkt sich der Stempel 16 mit dem Ringkolben 15 wieder bis in die dargestellte Ausgangslage, wobei der Ringkolben 15 mittels der Feder 18 dichtschließend in den Sockel i eingedrückt wird. Nach dem Schließen der Ventile 13 und 14 kann die Herstellung eines nächsten Formkörpers beginnen.

Claims

PATENTANSPRI,CIIE: i. Vorrichtung zur Herstellung keramischer Formteile nach Art einer Filterpresse, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum dieser Filterpresse als Matrize (6) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (8, g, io der Matrize (6) wenigstens teilweise für Gase und Flüssigkeiten durchlässig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizenwandung (io) durch Anbringung von Kanälen (i I) wenigstens teilweise durchlässig gemacht ist. q..
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle an der Einlaufseite etwa trichterförmig erweitert sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die durchlässige Wand (io) der Matrize (6) ein Sammelraum (12) für die beim Formungsvorgang abgepreßte Flüssigkeit anschließt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (12) mit einem Ablauf für die Flüssigkeit versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6., dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (12) in Verbindung mit dem Matrizenraum (6) druckdicht, insbesondere ev akuierbar ist. B.
Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (12) an eine Saugpumpe, vorzugsweise eine Vakuumpumpe, anschließbar (13) ist. g.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch einen Auffangbehälter für die aus der Formmasse entfernte Flüssigkeit. io.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (6) drehbar angeordnet ist und während des Formungsvorganges umläuft. ii.
Verfahren zur Herstellung keramischer Formteile unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (6) vor dem Einleiten der aufgeschlämmten Masse (3) evakuiert wird.
12. Verfahren zur Herstellung keramischer Formteile unter Verwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeschlämmte Masse (3) unter Druck in die Matrize eingeleitet wird.
13. Verfahren zur Herstellung keramischer Formteile unter Verwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis i o, dadurch gekennzeichnet, daß die abgepreßte und aufgefangene Flüssigkeit beim Mischen der Ausgangsmasse wieder verwendet wird, die bei einem der folgenden Formungsvorgänge verarbeitet werden soll.