DK172697B1

DK172697B1 - Method for the extrusion of particulate materials and apparatus for use in performing the method

Info

Publication number: DK172697B1
Application number: DK72696A
Authority: DK
Inventors: Carsten Moerk Pedersen
Original assignee: Vtb Holding As
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1999-05-31
Also published as: DK72696A

Description

DK 172697 B1DK 172697 B1

Fremgangsmåde til ekstrudering af partikelbaserede materialer og apparat til brug ved udøvelse af fremgangsmåden.Process for extrusion of particulate-based materials and apparatus for use in the practice of the process.

Den foreliggende opfindelse omhandler en fremgangsmåde til ekstrudering af 5 partikelbaserede materialer, hvor en partikel- og væskeholdig blanding i form af en homogeniseret suspension, der har pastaagtig konsistens og et overskud af væske i forhold til den mængde væske, der er nødvendig til at udfylde mellemrummet mellem partiklerne, når partiklerne er i direkte kontakt med hverandre, føres ind i en ekstruder, der omfatter en langstrakt formdel bestående af en 10 række delstrækninger med hver sin funktion for formning og opbygning af kom- pakteret materiale, hvilken formdel omfatter en første del til definition af en første overflade af det ekstruderede emne og en anden del til definition af en anden overflade af det ekstruderede emne, idet suspensionen indføres i en indføringsstrækning, formgives I en efterfølgende formgivningsstrækning og derefter ud-15 sættes for afdræning af væske med samtidig kompaktering af partikelsystemet i en efterfølgende afdræningsstrækning, hvorefter emnet passerer gennem en friktionsstrækning, hvor det fornødne modtryk til kompakteringen opbygges, idet afdræningen og modtrykket tilpasses, så partiklerne i emnet, når det forlader ekstruderen, i det væsentlige er i indbyrdes kontakt, og emnet i det væsentlige 20 er formstabilt, og at ekstruderens formgivningsstrækning modsat friktionsstræk ningen forsynes med et lukke med samme tværsnit som emnet, at indføringsstrækningen tildannes med midler til at indføre suspensionen under tryk i formgivningsstrækningen.The present invention relates to a method for extruding particle-based materials, wherein a particulate and liquid mixture in the form of a homogenized suspension having paste-like consistency and an excess of liquid relative to the amount of liquid required to fill the gap. between the particles, when the particles are in direct contact with each other, is introduced into an extruder comprising an elongate mold part consisting of a series of sub-sections, each having a function for forming and forming compacted material, the mold part comprising a first part for defining a first surface of the extruded workpiece and a second part for defining a second surface of the extruded workpiece, the suspension being introduced into an insertion section, shaped into a subsequent shaping section, and then subjected to draining liquid while simultaneously compacting the particle system in a subsequent drainage system stretching, after which the workpiece passes through a stretch of friction where the required back pressure for compaction is built up, the drainage and backpressure being adjusted so that the particles in the workpiece when leaving the extruder are substantially in contact and the workpiece is substantially stable, and that the extruder forming section opposite the friction stretch is provided with a closure of the same cross-section as the blank, that the introducing stretch is provided with means for introducing the suspension under pressure into the forming stretch.

25 Opfindelsen angår også et apparat til brug ved udøvelse af fremgangsmåden, hvilket apparat er af den art, der omfatter en ekstruder med en langstrakt formdel, der har en første del til definition af en første overflade af det ekstruderede emne og en anden del til definition af en anden overflade af det ekstruderede emne, og formdelen har en indføringsstrækning, en efterfølgende formgivnings-30 strækning, en efterfølgende afdræningsstrækning og en afsluttende friktionsstrækning, gennem hvilken det ekstruderede emne forlader ekstruderen i formstabil tilstand, hvor ekstruderens formgivningsstrækning modsat friktionsstrækningen har et lukke, at indføringsstrækningen er en cylinder med stempel til indføring af suspensionen under tryk i formgivningsstrækningen.The invention also relates to an apparatus for use in the method, which apparatus is of the kind comprising an extruder having an elongate mold portion having a first portion for defining a first surface of the extruded blank and a second portion for defining it. of another surface of the extruded workpiece, and the molding member has an insertion stretch, a subsequent shaping stretch, a subsequent drainage stretch and a final frictional stretch through which the extruded workpiece leaves the extruder in a mold-stable state, with the extruder shaping stretch opposite a friction stretch. the insertion section is a cylinder with a piston for introducing the suspension under pressure into the design section.

DK 172697 B1 2DK 172697 B1 2

Denne fremgangsmåde samt apparatet er kendt fra DK patentansøgning nr.This method as well as the apparatus is known from DK patent application no.

0830/94 af 8. juli 1994, der er videreført som PCT/DK95/00297.0830/94 of 8 July 1994, continued as PCT / DK95 / 00297.

De anførte partikelbaserede materialer er BMC-materiaier (Brittle Matrix Compo-5 sites) med høj kvalitet.The listed particle-based materials are high quality BMC materials (Brittle Matrix Compo-5 sites).

De partikelbaserede materialer kan være et lerholdigt materiale, som efter ekstruderingen skal tørres og derefter brændes (teglsten, drænrør og lignende genstande), men det kan også være et cementbundet materiale (cement, fiberce- · 10 ment, beton eller fiberbeton), som efter formning gennem en ekstruder afbinder og bliver fast og derefter hærder ved den kemiske reaktion mellem cementen og en del af porevandet.The particle-based materials may be a clay-containing material which, after extrusion, must be dried and then burned (bricks, drainage pipes and similar objects), but it may also be a cement-bonded material (cement, fiber cement, concrete or fibrous concrete) which after molding through an extruder binds and solidifies and then hardens by the chemical reaction between the cement and part of the pore water.

De partikelbaserede materialer kan også bestå af hydratkalk og kisel (Ca(OH)2 15 + Si02), som efter ekstruderingen autoklaveres (temperatur ca. 150-220° C) un der dannelse af kalciumsilikat. Endelig kan materialet bestå af gips, som efter ekstruderingen hærder på normal vis ved optagelse af krystalvand.The particle-based materials may also consist of hydrate lime and silica (Ca (OH) 2 15 + SiO 2) which, after extrusion, are autoclaved (temperature about 150-220 ° C) to form calcium silicate. Finally, the material may consist of gypsum which, after extrusion, hardens normally upon absorption of crystal water.

Fælles for disse materialer er, at de som udgangsmateriale består af et uorga-20 nisk partikelsystem - normalt i form af et forholdsvis finkomet pulver, som dog i visse tilfælde - såsom når talen er om beton og fiberbeton - også indeholder grovere partikler. For at gøre disse materialer formbare og støbbare, blandes de med en vis mængde væske, normalt med vand, så der dannes en pasta- eller grødagtig suspension af partikelsystemet med blandevæsken udfyldende prak-25 tisk taget alle hulrum mellem partiklerne. Ved afpasning af mængden af væske i forhold til mængden af faststofpartikler justeres suspensionens viskositet, så suspensionen er velegnet for formning og udpresning i endeløse baner med det ønskede profil: Ikke for trægt og højviskost ved for beskeden væsketilsætning, så der under ekstruderingen indesluttes luftlommer, eller profilet ikke bliver fuldt 30 udfyldt i alle hjørner og kroge; men ej heller med for meget væske i blandingen, idet det da kan blive umuligt at bevare det formede profil, efter at pastastrengene har forladt ekstruderingsmundstykket.Common to these materials is that, as a starting material, they consist of an inorganic particle system - usually in the form of a relatively fine-grained powder, which, however, in some cases - such as when talking about concrete and fiber concrete - also contains coarser particles. To make these materials moldable and moldable, they are mixed with a certain amount of liquid, usually with water, to form a paste or mushy suspension of the particulate system with the mixing liquid filling virtually all voids between the particles. When adjusting the amount of liquid to the amount of solid particles, the viscosity of the suspension is adjusted so that the suspension is suitable for molding and pressing in endless webs with the desired profile: Not too sluggish and high-viscosity for modest liquid addition, so that air pockets are enclosed during extrusion, or the profile does not become fully filled in all corners and hooks; but also not with too much liquid in the mixture, as it may then become impossible to maintain the shaped profile after the pasta strands have left the extrusion nozzle.

I øvrigt er der her den yderligere komplikation, at man for at få så god sammen-35 blanding som muligt af udgangsmaterialerne med praktisk taget 100% homoge nisering af faststofkomponenteme (finpartikler, fyldstoffer, fibre, additiver, til- DK 172697 B1 3 slagsmateriale), hvilket er væsentligt for opnåelse af optimale materialeegenskaber i slutproduktet, må arbejde med forholdsvis høj væsketilsætning, meget gerne betydeligt højere end hvad ovennævnte hensyn til formstabilitet efter ekstruderingen gør nødvendigt.Incidentally, there is the further complication here that in order to obtain as good mixing as possible of the starting materials with practically 100% homogenization of the solid components (fine particles, fillers, fibers, additives, additives) , which is essential for obtaining optimum material properties in the final product, must work with relatively high fluid addition, preferably much higher than what the above considerations of shape stability after extrusion require.

5 På den anden side vil man meget gerne i det færdigformede og ekstruderede materiale have så lidt væske som overhovedet muligt, idet slutproduktet derved bliver så lavporøst som muligt, og det er en kendt ting for alle disse mikroporøse, uorganiske materialer, at de mekaniske egenskaber forringes væsentligt med 10 stigende porøsitet.5 On the other hand, in the finished and extruded material, it is very desirable to have as little liquid as at all possible, thereby making the final product as low-porous as possible, and it is a known thing for all these microporous, inorganic materials that the mechanical properties significantly decreases with 10 increasing porosity.

Ved den kendte fremgangsmåde er det blot angivet, at suspensionen eller pastablandingen, der indeholder de ønskede mængder af pulver, væske (normalt vand) og eventuelle andre komponenter, indføres i ekstruderen gennem en 15 tragtformet indløbsstrækning, idet blandingen af pastaen inden indføringen for eksempel sker ved anvendelse af et højeffektivt blandeaggregat til opnåelse af en pastaagtig konsistens med den ønskede viskositet, og at kompakteringen frembringes ved opbygning af et modtryk.In the known method, it is merely stated that the suspension or paste mixture containing the desired amounts of powder, liquid (normal water) and any other components is introduced into the extruder through a funnel-shaped inlet section, the mixing of the paste before, for example, taking place. using a high-efficiency mixing unit to obtain a paste-like consistency with the desired viscosity and that the compaction is produced by the build-up of a backpressure.

20 Det har imidlertid vist sig, at der derved fremkommer en utilstrækkelig styring af pastablandingens sammensætning og indføring, hvilken utilstrækkelige styring medfører variationer i det ekstruderede emnes egenskaber, der i det færdige slutprodukt indvirker på dettes evne til at modstå belastninger af forskellig art.However, it has been found that there is insufficient control of the composition and insertion of the paste mixture, which insufficient control results in variations in the properties of the extruded article which, in the finished product, affect its ability to withstand loads of different kinds.

25 Fra DK 167934 B1 er det kendt at forsyne en ekstruders formgivningsstrækning med et lukke med samme tværsnit som emnet, og at indføringsstrækningen tildannes med midler til at indføre suspensionen under tryk i formgivningsstrækningen. Fra PCT/DK95/00297 kendes det yderligere at anbringe en aftagelig lukkeplade for enden af friktionsstrækningen. Denne lukkeplade anbringes for at 30 give det nødvendige modtryk i selve opstarten, hvorefter der dannes en prop, hvilken prop opnår tilstrækkelig friktion mod formparteme til, at der opstår tilstrækkeligt modtryk til, at processen kan fortsætte med lukkepladen fjernet.25 From DK 167934 B1, it is known to provide an extruder's design section with a closure of the same cross-section as the workpiece, and that the introductory section is provided with means for introducing the suspension under pressure into the design section. From PCT / DK95 / 00297 it is further known to place a removable closure plate at the end of the friction section. This closure plate is positioned to provide the necessary back pressure in the boot itself, after which a plug is formed which achieves sufficient friction against the mold parts to produce sufficient back pressure for the process to proceed with the closure plate removed.

Det er formålet for den foreliggende opfindelse at angive en fremgangsmåde til 35 bedre styring af den indledende indføring af pastablandingen i ekstruderen, samt bedre styring af den indledende kompaktering af pastablandingen så slutpro- DK 172697 B1 4 duktets egenskaber forbedres væsentligt i forhold til, hvad tilfældet er ved den kendte fremgangsmåde.It is the object of the present invention to provide a method for better control of the initial introduction of the paste mixture into the extruder, as well as better control of the initial compacting of the paste mixture so that the final properties of the product are substantially improved over the case. is by the known method.

Dette formål opnås ved en fremgangsmåde af den indledningsvist omhandlede 5 art, hvilken fremgangsmåde ifølge opfindelsen er særegen ved, at friktions- strækningen udstyres med et i ekstruderens længderetning forskydbart bremse-organ, der indledningsvis spærres med en aftagbar lukkeplade, og at lukkepladen og bremseorganet gradvis flyttes fremad og aftages, når modtrykket til kom-pakteringen er opbygget.This object is achieved by a method of the first type, which method is characterized in that the friction stretch is provided with a longitudinally displaceable brake member which is initially locked with a removable closing plate and the closing plate and the brake member gradually moves forward and decreases when the backpressure for compacting is built up.

1010

Der er her, i modsætning til de kendte lukkeplader, tale om en lukkeplade, der sammen med det i ekstruderens længderetning forskydbare bremseorgan, kan forskydes gradvist og aftages samlet, når modtrykket til kompakteringen er opbygget. Lukkepladen er aftageligt fastgjort til bremseorganet, for i enkelte til-15 fælde at kunne aftages, f.eks. i forbindelse med rengøring.Here, in contrast to the known closure plates, this is a closure plate which, together with the longitudinally displaceable brake member, can be gradually displaced and taken together when the backpressure for compaction is built up. The closure plate is removably attached to the braking means to be removed in a few cases, e.g. in connection with cleaning.

På denne måde indelukkes suspensionen i rummet mellem ekstruderens første del og anden del, hvorefter et indespærrings- eller produktionstryk opbygges i suspensionen, der tilbageholdes i ekstruderen af bremseorganet og lukkepla-20 den, hvilket tryk frembringer afdræning af væske i afdræningsstrækningen til op bygning af en prop af kompakteret materiale dels i afdræningsstrækningen og dels i friktionsstrækningen. Proppen af kompakteret materiale udgør et filter, som kun tillader passage af væske. Produktionstrykket får proppens længde til at vokse som en funktion af tiden for udpresning af væske. Når proppen af kom-25 pakteret materiale har nået en passende længde, bevæges lukkepladen fremad, hvorefter bremseorganet og proppen af kompakteret materiale følger efter lukkepladen på grund af produktionstrykket på proppens tværsnit. Således presses mere frisk materiale fremad i retning mod afdræningsstrækningen. I takt hermed bevæges lukkepladen fortsat fremad, indtil proppen af kompakteret materiale i 30 friktionsstrækningen opnår en længde, der er større end eller lig med den længde, hvor friktionsmodstanden mod proppen overstiger kraften mod tværsnittet af proppen af kompakteret materiale. Når denne tilstand er opnået, vil proppen af kompakteret materiale ikke mere bevæge sig fremad under påvirkning af produktionstrykket, og lukkepladen og bremseorganet kan fjernes.In this way, the suspension is enclosed in the space between the first part and the second part of the extruder, after which a containment or production pressure is built up in the suspension, which is retained in the extruder by the brake means and the closure plate, which produces drainage of liquid in the drain section to build up a plug of compacted material partly in the drain section and partly in the friction section. The plug of compacted material constitutes a filter which only allows passage of liquid. The production pressure causes the length of the plug to grow as a function of the time of extruding liquid. When the plug of compacted material has reached a suitable length, the closure plate is moved forward, after which the braking means and plug of compacted material follow the closure plate due to the production pressure on the cross-section of the plug. Thus, more fresh material is pushed forward towards the drainage line. In time, the closure plate continues to move forward until the plug of compacted material in the friction section achieves a length greater than or equal to the length at which the frictional resistance to the plug exceeds the force against the cross-section of the plug of compacted material. When this condition is achieved, the compacted material stopper will no longer move forward under the pressure of production and the closing plate and the brake member can be removed.

35 DK 172697 B1 535 DK 172697 B1 5

Herved er der opbygget en prop af kompakteret materiale i ekstruderen under nøje styring af den indledende afdræning af væske.Hereby a plug of compacted material is built up in the extruder under close control of the initial drainage of liquid.

Herefter fortsættes den videre produktion af emner ved den kendte fremgangs-5 måde, idet ekstruderens første del, der for eksempel ved et rørformet emne er en kerne, trækkes tilbage og umiddelbart efter på ny føres fremad, hvilken bevægelse for eksempel kan ske med en arbejdscylinder. for eksempel en hydraulisk cylinder. Når den første del bevæges tilbage, vil produktionstrykket på tværsnittet af frisk materiale kombineret med friktionsmodstanden mellem proppen af 10 kompakteret materiale og ekstruderens anden del, der ved et rørformet emne er et yderrør, overstige friktionsmodstanden mellem proppen af kompakteret materiale og den nævnte første del. Proppen af kompakteret materiale vil derfor ikke bevæge sig tilbage sammen med ekstruderens første del. Når den første del bevæges fremad, vil prodiiktionstrykket på tværsnittet af frisk materiale kombine-15 ret med friktionsmodstanden mellem proppen af kompakteret materiale og den første del overstige friktionsmodstanden mellem proppen af kompakteret materiale og ekstruderens anden del. Proppen af kompakteret materiale vil derfor bevæge sig fremad sammen med ekstruderens første del. Denne i og for sig kendte enkle, mekaniske operation vil få proppen af kompakteret materiale til at 20 bevæge sig et trin fremad, så mere frisk materiale bevæges fremad til afdræ- ningsstrækningen, hvor det nu frembragte stabile tryk frembringer dræning af væske fra materialet. Ved således at bevæge ekstruderens første del i trin af passende længder, vil et emne af stabilt materiale forlade ekstruderen gennem friktionsstrækningen.Thereafter, the further production of blanks is continued in the known method, the first part of the extruder, for example with a tubular blast being a core, being retracted and immediately brought forward again, which movement, for example, can be done with a working cylinder. . for example, a hydraulic cylinder. When the first part is moved back, the production pressure on the cross section of fresh material combined with the frictional resistance between the plug of compacted material and the second part of the extruder, which on a tubular workpiece is an outer tube, will exceed the frictional resistance between the plug of compacted material and said first part. Therefore, the plug of compacted material will not move back along with the first part of the extruder. As the first portion moves forward, the production pressure on the cross-section of fresh material combined with the frictional resistance between the compacted material plug and the first portion exceeds the frictional resistance between the compacted material plug and the extruder's second portion. The plug of compacted material will therefore move forward with the first part of the extruder. This known, simple mechanical operation known per se will cause the plug of compacted material to move one step forward so that more fresh material is moved forward to the drainage line where the now stable pressure produces drainage of liquid from the material. Thus, by moving the first part of the extruder in steps of suitable lengths, a blank of stable material will leave the extruder through the friction stretch.

2525

Det er også formålet at angive et apparat til brug ved udøvelse af fremgangsmåden, hvilket formål opnås ved et apparat af den i indledningen omhandlede art, som ifølge opfindelsen er særegent ved, at friktionsstrækningen har et i ekstruderens længderetning forskydbart bremseorgan, der er forsynet med en aftagbar 30 lukkeplade.It is also intended to provide an apparatus for use in the practice, the object of which is achieved by an apparatus of the kind referred to in the preamble, which is peculiar to the invention in that the frictional stretch has a longitudinally displaceable braking means provided with a detachable 30 closure plate.

De uselvstændige krav omhandler fordelagtige udførelsesformer for fremgangsmåden og apparatet.The dependent claims relate to advantageous embodiments of the method and apparatus.

DK 172697 B1 6DK 172697 B1 6

Fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen vil blive forklaret nærmere i den efterfølgende detaljerede beskrivelse under henvisning til den vedføjede tegning, hvor: 5 Fig. 1 viser en kendt ekstruder i længdesnit, fig. 2 viser en udførelsesform for perforering i afdræningsstrækningen i ekstruderen ifølge fig. 1, 10 fig. 3 viser en enkelt ring, hvor et antal af sådanne ringe anvendes til at danne en perforeret væg i afdræningsstrækningen i ekstruderen ifølge fig. 1, fig. 4 viser en del af afdræningsstrækningens væg, der er sammensat af 15 et antal ringe af den i fig. 3 viste art, og fig. 5 viser skematisk en ekstruder ifølge opfindelsen i længdesnit.The method and apparatus of the invention will be explained in greater detail in the following detailed description with reference to the accompanying drawing, in which: 1 shows a known longitudinal extruder; FIG. 2 shows an embodiment of perforation in the drainage section of the extruder according to FIG. 1, 10 FIG. 3 shows a single ring in which a number of such rings are used to form a perforated wall in the drainage section of the extruder of FIG. 1, FIG. 4 shows a part of the drainage wall which is composed of a number of rings of the part shown in FIG. 3; and FIG. 5 schematically shows an extruder according to the invention in longitudinal section.

2020

Fig. 1 viser et længdesnit i en kendt ekstruder, som er beregnet til ekstrudering af rørformede emner med cirkulært tværsnit, idet det er klart, at en ekstruder 25 fremstillet efter samme principper også kunne anvendes til ekstrudering af em ner med andre tværsnit, for eksempel flade eller bølgede plader eller kantede profiler. Ekstruderen omfatter en anden del i form af et rør 1, en første del i form af en massiv kerne 2, et antal åbninger eller slidser 3 til afdræning af væske og et trykkammer 4. Ekstruderens centralakse er angivet med tallet 5. Ekstruderen 30 er som vist opdelt i fire delstrækninger, hvor 1.1 er til pastaindløb, 1.2 er til formgivning og fremføring af pasta, 1.3 er til afdræning og begyndende kompaktering af pasta til fast materiale, og 1.4 er til endelig kompaktering, fremføring efter kompaktering og opbygning af modtryk. Desuden ses en yderligere strækning 1.5, hvor det færdige emne forlader ekstruderen i formstabil tilstand. Det er klart, 35 at afdræningsstrækningens 1.3 åbninger 3, der giver mulighed for afdræning af væske, eventuelt kan udstrækkes til også at være til stede helt frem i friktions- DK 172697 B1 7 strækningen 1.4 eller endda helt frem i den yderligere strækning 1.5, idet åbningernes 3 antal og dimensioner kan aftage frem gennem ekstruderen.FIG. 1 shows a longitudinal section of a known extruder intended for extruding circular cross-sectional articles, it being understood that an extruder 25 made according to the same principles could also be used to extrude sections of other cross sections, for example flat or corrugated sheets or angled profiles. The extruder comprises a second portion in the form of a tube 1, a first portion in the form of a solid core 2, a plurality of openings or slits 3 for drainage of liquid and a pressure chamber 4. The central axis of the extruder is indicated by the number 5. The extruder 30 is shown in four sections, where 1.1 is for paste inlet, 1.2 is for shaping and feeding of paste, 1.3 is for drainage and initial compacting of paste for solid material, and 1.4 is for final compacting, feeding after compacting and building backpressure. In addition, a further section 1.5 is seen where the finished workpiece leaves the extruder in the form stable state. It is clear that the openings 3 of the drainage section 1.3, which allow for drainage of liquid, can possibly be extended to also be present all the way in the friction section 1.4 or even even further in the further section 1.5, since the number and dimensions of the openings 3 may decrease through the extruder.

I indløbsstrækningen 1.1 indføres en pastablanding 6a indeholdende de øn-5 skede mængder pulver, væske (normalt vand) og eventuelle andre komponen ter, og løber videre ind i formgivningsstrækningen 1.2, hvor røret 1 og kernen 2 definerer det formede emnes 6c tværsnit. I afdræningsstrækningen 1.3 afdræ-nes overskydende væske, og pastaen kompakteres til en prop 6b af fast materiale med direkte partikelkontakt mellem de individuelle partikler overalt i emnet, 10 idet der i det væsentlige fjernes al overskydende væske, som ikke er nødvendig for at udfylde mellemrummene mellem tætpakkede partikler i direkte indbyrdes kontakt. Dette sker ved, at væsken presses ud gennem åbningerne eller slidserne 3. der er tilvejebragt i afdræningsstrækningen 1.3 i røret 1. Den trykgradient, der uddriver væsken i afdræningsstrækningen 1.3, skabes af den modstand, 15 som den kompakterede prop 6b i friktionsstrækningen 1.4 og den sidste del af afdræningsstrækningen 1.3 yder på grund af friktion mod den indvendige overflade 1a af røret 1 og den udvendige overflade af kernen 2. Trykgradienten kan eventuelt forøges ved at påføre vakuum i trykkammeret 4. Når det stabiliserede emne 6c forlader ekstruderen gennem den yderligere strækning 1.5, har emnet 20 6c en meget lav porøsitet og er i hovedsagen fri for væske med undtagelse af den væske, som findes i mellemrummene mellem de tætpakkede partikler, og er derfor tilstrækkelig formstabilt til at kunne håndteres under den videre bearbejdning, såsom brænding, hærdning eller lignende bearbejdning, uden at blive deformeret som følge af sin egenvægt.In the inlet section 1.1, a paste mixture 6a containing the desired amounts of powder, liquid (normally water) and any other components is introduced, and runs further into the forming section 1.2, where the tube 1 and the core 2 define the cross-section of the shaped blank 6c. In drain line 1.3, excess liquid is drained off and the paste is compacted into a solid particle 6b plug with direct particle contact between the individual particles throughout the workpiece, removing substantially all excess liquid that is not needed to fill the spaces between tightly packed particles in direct contact with one another. This is done by compressing the liquid through the openings or slots 3. provided in the drain line 1.3 of the pipe 1. The pressure gradient which expels the liquid in the drain line 1.3 is created by the resistance 15 such as the compacted plug 6b in the friction section 1.4 and the the last part of the drain line 1.3 provides due to friction against the inner surface 1a of the pipe 1 and the outer surface of the core 2. The pressure gradient can optionally be increased by applying vacuum in the pressure chamber 4. When the stabilized blank 6c leaves the extruder through the further stretch 1.5 , the blank 206c has a very low porosity and is substantially free of liquid with the exception of the liquid contained in the spaces between the densely packed particles and is therefore sufficiently stable to handle during further processing such as firing, curing or similar machining, without being deformed due to its own weight.

2525

Ved begyndelsen af den beskrevne proces er der indført et modholdsstempel i ekstruderens yderligere strækning 1.5 for at fremme dannelsen af en kompakte-ret prop 6b af fast materiale i afdræningsstrækningen 1.3, hvorefter modholds-stemplet straks fjernes efter denne dannelse af proppen 6b.At the beginning of the process described, a resistor piston is inserted into the further extension 1.5 of the extruder to promote the formation of a compacted plug 6b of solid material in the drain section 1.3, after which the resistor piston is immediately removed after this formation of the plug 6b.

3030

Herefter fortsættes produktionen af emner 6c, idet kernen 2 trækkes tilbage og umiddelbart efter på ny føres fremad, hvilken bevægelse for eksempel kan ske ved hjælp af en ikke vist arbejdscylinder, for eksempel en hydraulisk cylinder.Thereafter, the production of workpieces 6c is continued, the core 2 being retracted and immediately forwarded again, which movement can be effected, for example, by means of a working cylinder (not shown), for example a hydraulic cylinder.

Når kernen 2 bevæges tilbage, vil produktionstrykket på tværsnittet af frisk mate-35 riale 6a kombineret med friktionsmodstanden mellem proppen 6b af kompakteret materiale og røret 1 overstige friktionsmodstanden mellem proppen 6b af kom- DK 172697 B1 8 pakteret materiale og kernen 2. Proppen 6b af kompakteret materiale vil derfor ikke bevæge sig tilbage sammen med kernen 2. Når kernen 2 derimod bevæges fremad, vil produktionstrykket på tværsnittet af frisk materiale 6a kombineret med friktionsmodstanden mellem proppen 6b af kompakteret materiale og kernen 2 5 overstige friktionsmodstanden mellem proppen 6b af kompakteret materiale og røret 1. Proppen 6b af kompakteret materiale vil derfor bevæge sig fremad • · sammen med ekstruderens kerne 2. Denne i og for sig kendte enkle, mekaniske operation vil få proppen 6b af kompakteret materiale til at bevæge sig et trin fremad, så mere frisk materiale 6a bevæges fremad til afdræningsstrækningen 10 1.3, hvor det nu frembragte stabile tryk frembringer dræning af væske fra mate rialet. Ved således at bevæge ekstruderens kerne 2 tilbage og fremad i trin af passende længder, vil et emne 6c af stabilt materiale forlade ekstruderen gennem friktionsstrækningen 1.4 og den yderligere strækning 1.5.When the core 2 is moved back, the production pressure on the cross section of fresh material 6a combined with the friction resistance between the plug 6b of compacted material and the tube 1 will exceed the frictional resistance between the plug 6b of compressed material and the core 2. The plug 6b of Therefore, compacted material will not move back together with core 2. When the core 2, on the other hand, moves forward, the production pressure on the cross-section of fresh material 6a combined with the frictional resistance between the plug 6b of compacted material and the core 2 will exceed the frictional resistance between the plug 6b of compacted material and the tube 1. The plug 6b of compacted material will therefore move forward • together with the core of the extruder 2. This simple, mechanical operation known per se will cause the plug 6b of compacted material to move one step forward, so that more fresh material 6a is moved forward to the drain section 10 1.3, where it now produces gt stable pressure produces fluid drainage from the material. Thus, by moving the extruder core 2 back and forth in steps of appropriate lengths, a blank 6c of stable material will leave the extruder through the friction section 1.4 and the additional stretch 1.5.

15 Fig. 2 viser et længdesnit i afdræningsstrækningen 1.3 i røret 1. Røret 1 har en yderside 1 b med et antal huller 7, som er boret ind i væggen og til en passende dybde (ca. 1 mm) fra indersiden 1a. I indersiden 1a er et antal meget fine perforeringer 3 (typisk ca. 0,001-0,01 mm), som går gennem til de respektive borede huller 7.FIG. 2 shows a longitudinal section in the drainage section 1.3 of the pipe 1. The pipe 1 has an outer surface 1 b with a number of holes 7 drilled into the wall and to a suitable depth (about 1 mm) from the inside 1a. Inside 1a is a number of very fine perforations 3 (typically about 0.001-0.01 mm) passing through to the respective drilled holes 7.

2020

Ifølge den kendte teknik kan afdræningsstrækningen 1.3 med fordel opbygges af et antal ringe 8, der fremstilles for eksempel ved drejning, og hvoraf en enkelt ring 8 er vist på fig. 3. Et antal ringe 8 indbygges i dette tilfælde i ekstruderens rør 1 og spændes mod hverandre i aksial retning, som antydet på fig. 4. Ringe-25 nes 8 indvendige diameter svarer til den udvendige diameter af det stabile emne 6c.According to the prior art, the drainage section 1.3 can advantageously be built up by a number of rings 8 produced, for example by rotation, of which a single ring 8 is shown in FIG. 3. In this case, a plurality of rings 8 are incorporated into the extruder tube 1 and tensioned against each other in the axial direction, as indicated in FIG. 4. The inner diameter of the rings 25 corresponds to the outside diameter of the stable workpiece 6c.

Ringene 8 er udformet med en inderbane 8a og en yderbane 8b. Den aksiale længde b1 af inderbanen 8a er en ubetydelighed kortere end længden b2 af 30 yderbanen 8b. Når ringene sammenspændes aksialt i ekstruderens rør 1, vil der derfor dannes slidser mellem dem med en slidsevidde som anført ovenfor, gennem hvilke slidser overskudsvæske kan presses ud.The rings 8 are formed with an inner web 8a and an outer web 8b. The axial length b1 of the inner web 8a is insignificantly shorter than the length b2 of the outer web 8b. Therefore, when the rings are axially clamped in the extruder tube 1, slits will be formed between them with a slot width as indicated above, through which slots of excess liquid can be squeezed out.

Ved den umiddelbare fjernelse af modholdsstemplet indtræder der imidlertid en 35 dårlig styring af den indledende kompaktering af pastablandingen 6a, så det ekstruderede emnes 6c egenskaber ikke er reproducerbare i ønsket omfang.However, upon immediate removal of the retaining piston, poor control of the initial compaction of the paste mixture 6a occurs, so that the properties of the extruded blank 6c are not reproducible to the desired extent.

Det er dette forhold, der rådes bod på ved fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen.It is this condition which is remedied by the method and apparatus according to the invention.

9 DK 172697 B1 5 På fig. 5 ses et længdesnit i en ekstruder ifølge opfindelsen. Af hensyn til sam menligning mellem den kendte og den nye teknik er der benyttet samme henvisningsbetegnelser for til hinanden svarende dele.9 DK 172697 B1 5 In FIG. 5 shows a longitudinal section in an extruder according to the invention. For the sake of comparison between the prior art and the new technique, the same reference numerals are used for corresponding parts.

Indføringsstrækningen 1.1 i ekstruderen ifølge opfindelsen er udformet som en 10 cylinder 9 med stempel 10, en fødetragt 11 og en ventil 12 ved overgangen mellem indføringsstrækningen 1.1 og formgivningsstrækningen 1.2. Stemplet 10 kan bevæges mod og bort fra ekstruderen ved hjælp af en på tegningen ikke vist arbejdscylinder, som antydet ved en dobbeltpil 13.The insertion section 1.1 of the extruder according to the invention is formed as a cylinder 9 with piston 10, a feeding funnel 11 and a valve 12 at the transition between the insertion section 1.1 and the design section 1.2. The piston 10 can be moved towards and away from the extruder by means of a working cylinder not shown in the drawing, as indicated by a double arrow 13.

15 Formgivningsstrækningen 1.2 er ved enden, som er modstående til den yderli gere strækning 1.5, lukket tæt om kernen 2 ved hjælp af et lukke 14 med samme tværsnit som det ekstruderede emne 6c.The molding section 1.2 is closed at the end opposite to the further section 1.5, close to the core 2 by means of a closure 14 of the same cross-section as the extruded blank 6c.

Friktionsstrækningen 1.4 er udformet med et bremseorgan 15 i form af en bøs-20 ning, der har samme tværsnit som det ekstruderede emne 6c. Bremseorganet 15 er forskydbart i ekstruderens længderetning, som antydet med en pil 16, og er fastholdt til røret 1 ved hjælp af på tegningen ikke viste organer, såsom bolte og møtrikker, eller eventuelt ved hjælp af organer, såsom en hydraulisk cylinder.The friction section 1.4 is formed with a braking means 15 in the form of a bushing having the same cross-section as the extruded blank 6c. The brake member 15 is displaceable in the longitudinal direction of the extruder, as indicated by an arrow 16, and is secured to the tube 1 by means not shown in the drawing, such as bolts and nuts, or optionally by means such as a hydraulic cylinder.

Endvidere er bremseorganet 15 styret af et rørstykke 17, der med sine ender 25 griber om røret 1 og bremseorganet 15.Further, the braking means 15 is guided by a pipe piece 17 which, with its ends 25, engages the tube 1 and the braking means 15.

Endelig er bremseorganets 15 ende lukket af en lukkeplade 18, som fastholdes mod bremseorganet 15 af på tegningen ikke viste bolte med møtrikker.Finally, the end of the brake member 15 is closed by a closure plate 18 which is held against the brake member 15 by bolts not shown in the drawing.

30 Apparatet ifølge opfindelsen betjenes som følger:The apparatus of the invention is operated as follows:

Ved begyndelsen af processen er ekstruderen ifølge opfindelsen i den på fig. 5 viste tilstand, hvor stemplet 10 i cylinderen 9 er i sin løftede stilling, det vil sige i afstand fra røret 1, og formgivningsstrækningen 1.2 er lukket tæt om kernen 2 35 med lukket 14. Bremseorganet 15 med lukkepladen 18 er ført helt mod højre på DK 172697 B1 10 figuren, det vil sige i en stilling, hvor bremseorganet 15 ligger an mod enden af røret 1.At the beginning of the process, the extruder of the invention in the embodiment of FIG. 5, in which the piston 10 in the cylinder 9 is in its raised position, that is, at a distance from the tube 1, and the shaping section 1.2 is closed tightly around the core 2 35 with the closed 14. The braking means 15 with the closing plate 18 are moved completely to the right of The figure, that is, in a position where the braking means 15 abut the end of the tube 1.

Cylinderens 9 stempel 10 føres frem og tilbage i cylinderen 9, hvorved en pasta-5 blanding, der er anbragt i tragten 11, suges ind i cylinderen 9 og presses ind i formgivningsstrækningen 1.2, når stemplet 10 har passeret mundingen på røret, som fører fra tragten 11 og til cylinderen 9, idet stemplets 10 tryk tvinger pastablandingen gennem ventilen 12. Ved gentagne bevægelser af stemplet 10 i retning af dobbeltpilen 13 fyldes formgivningsstrækningen 1.2 og afdrænings-10 strækningen 1.3 med pastablandingen 6a. der gradvis afdrænes for væske og danner en prop 6b af kompakteret materiale og til sidst danner en fast prop 6c i friktionsstrækningen 1.4.The piston 10 of the cylinder 9 is moved back and forth in the cylinder 9, whereby a paste mixture placed in the funnel 11 is sucked into the cylinder 9 and pressed into the shaping section 1.2 when the piston 10 has passed the mouth of the pipe leading from the funnel 11 and to the cylinder 9, the pressure of the piston 10 forcing the paste mixture through the valve 12. In repeated movements of the piston 10 in the direction of the double arrow 13, the shaping section 1.2 and the drainage section 1.3 are filled with the paste mixture 6a. which is gradually drained of liquid and forms a plug 6b of compacted material and finally forms a solid plug 6c in the friction section 1.4.

Når proppen 6b af kompakteret materiale har nået en passende længde, bevæ-15 ges lukkepladen 18 fremad, hvorefter bremseorganet 15 og proppen 6b af kom pakteret materiale følger efter lukkepladen 18 på grund af produktionstrykket på proppens 6b tværsnit. Således presses mere frisk materiale fremad i retning mod afdræningsstrækningen 1.3. I takt hermed bevæges lukkepladen 18 fortsat fremad, indtil proppen 6b af kompakteret materiale i friktionsstrækningen 1.4 op-20 når en længde, der er større end eller lig med den længde, hvor friktionsmod standen mod proppen 6b overstiger kraften mod tværsnittet af proppen 6b af kompakteret materiale. Når denne tilstand er opnået, vil proppen 6b af kompakteret materiale ikke mere bevæge sig fremad under påvirkning af produktionstrykket, og lukkepladen 18 og bremseorganet 15 kan fjernes.When the plug 6b of compacted material has reached a suitable length, the closure plate 18 moves forward, after which the braking means 15 and the plug 6b of compacted material follow the closure plate 18 due to the production pressure on the cross-section of the plug 6b. Thus, more fresh material is pushed forward towards the drainage line 1.3. Gradually, the closure plate 18 continues to move forward until the plug 6b of compacted material in the friction section 1.4 reaches -20 reaches a length greater than or equal to the length at which the frictional resistance of the stand against the plug 6b exceeds the force against the cross-section of the plug 6b of the compact. material. Once this condition is achieved, the compacted material plug 6b will no longer move forward under the pressure of production and the closure plate 18 and the brake member 15 can be removed.

2525

Herved er der opbygget en prop 6b af kompakteret materiale i ekstruderen under nøje styring af den indledende afdræning af væske.Hereby, a plug 6b of compacted material is built into the extruder under close control of the initial drainage of liquid.

Herefter fortsættes den videre produktion af emner 6c ved den kendte frem-30 gangsmåde, idet ekstruderens kerne 2, trækkes tilbage og umiddelbart efter på ny føres fremad, som antydet ved en dobbeltpil 19, hvilken bevægelse for eksempel kan ske med en arbejdscylinder, for eksempel en hydraulisk cylinder.Thereafter, the further production of blanks 6c is continued in the known method, with the extruder core 2 being retracted and immediately brought forward again, as indicated by a double arrow 19, which movement can be done, for example, with a working cylinder, e.g. a hydraulic cylinder.

Claims

A method for extrusion of particle-based materials, wherein a particulate and liquid mixture in the form of a homogenized suspension having a paste-like consistency and an excess of liquid relative to the amount of liquid needed to fill the gap between the particles, when the particles are in direct contact with each other, are fed into an extruder comprising an elongate mold part (1.2) consisting of a plurality of sub-sections each having a function for forming and forming compacted material, the mold part comprising a first part (2) for defining a first surface of the extruded blank (6b) and a second part (1) for defining a second surface of the extruded blank (6b), the suspension being inserted into an insertion section (1.1), formed in a subsequent forming stretch (1.2) and then subjected to drainage of liquid with simultaneous compacting of the particle ice system in a subsequent drainage system stretch (1.3), after which the workpiece (6b) passes through a friction stretch (1.4), where the required back pressure for compaction is built up, the drainage and the backpressure being adjusted so that the particles in the workpiece (6c) are essentially in the and the blank 20 (6c) is substantially shape stable and the molding section (1.2) opposite the friction section (1.4) is provided with a closure (14) of the same cross-section as the blank (6c) so that the insertion section (1.1) is formed with means (9-12) for introducing the suspension under pressure into the forming section (1.2), characterized in that the friction section (1.4) is provided with a longitudinally displaceable brake member (15) which is initially blocked by a removable closure plate (18), and that the closure plate (18) and the brake member (15) are gradually moved forward and removed as the backpressure for compaction is built up.

Method according to claim 2, characterized in that the insertion section (1.1) is formed as a cylinder (9) with piston (10) adapted to insert the suspension into the design section (1.2).

Method according to claims 1 and 2, characterized in that the braking means (15) is guided on the pipe (1) by a bushing (17) which engages the pipe (1) and the braking means (15) with its ends.

12 DK 172697 B1

Apparatus for use in practicing the method of claim 1 for extrusion of particulate-based materials, the apparatus comprising the extruder having an elongated mold portion having a first portion (2) for defining a first surface of the extruded blank (6c) and a second portion (1) for defining a second surface of the extruded blank (6c), and the mold portion (1,2) has an insertion section (1.1), a subsequent molding section (1.2), a subsequent drainage stretch (1.3) and a final friction stretch (1.4), through which the extruded blank (6c) leaves the extruder in mold stable state, the shaping stretch (1.2) of the extruder (1.2) opposite the friction stretch (1.4) having a closure (14), 1.1) is a cylinder (9) with piston (10) for introducing the suspension under pressure in the forming section (1.2), characterized in that the friction section (1.4) has a longitudinal direction of the extruder a displaceable brake member (15) provided with a removable closing plate (18).

Apparatus according to claim 4, characterized in that the insertion section (1.1) is formed as a cylinder (9) with piston (10), a funnel (11) and a valve (12) adapted to introduce the suspension into the design section ( 1.2). 20

Apparatus according to claims 4 and 5, characterized in that the braking means (15) are guided on the pipe (1) by a bushing (17) which engages the pipe (1) and the braking means (15) with its ends.