EP0089317A2

EP0089317A2 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Formlingen

Info

Publication number: EP0089317A2
Application number: EP83810107A
Authority: EP
Inventors: Thomas Dr. Gerster
Original assignee: Keramik Holding AG Laufen
Current assignee: Keramik Holding AG Laufen
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1983-03-15
Publication date: 1983-09-21
Also published as: DE8307691U1; BR8301326A; JPS58222808A; ES520640A0; US4591472A; EP0089317A3; ES8407412A1

Abstract

Zur Herstellung eines Keramikteiles verwendet man zwei Formkörper (14/15) aus porösem Kunststoff, die zwischen zwei Anpressplatten (4a/4b) angeordnet sind. In den Formkörpern (14/15) befinden sich parallele Kanäle (2), die von einem Kanalnetz (3a/3b) der Anpressplatten (4a/4b) gespeist werden und in Form von Sacklochbohrungen bis knapp an den zur Scherbenbildung dienenden Formraum heranreichen.

Nach dem Einfüllen des Schlickers wird derselbe zwecks Beschleunigung der Filtration unter Druck gehalten. Nach dem Ablaufen des Rück- und Hohlraumschlickers, d.h. nach der Bildung des Scherbens (13), wird der verbleibende Hohlraum unter pneumatischen Druck gesetzt, um das Nachlaufen zu verhindern und die weitere Verfestigung zu erreichen.

Das in die Formkörper (14, 15) eingedrungene Filtrationswasser (W) wird im Grenzbereich des Scherbens (13) gehalten, gegebenenfalls durch ein gezieltes Zusammenwirken des pneumatischen Hohlraumdruckes und eines von aussen an die Formkörper (14, 15) angelegten Gegendruckes. Dadurch steht das Filtrationswasser (W) für den Ablösevorgang zur Verfügung.

Verwendung zur Herstellung von Geschirr und Sanitärkeramik, aber auch zur Verarbeitung anderer Substanzen, z.B. Asbestschlicker, zu Formlingen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur serienmässigen Verarbeitung eines anorganischen und/oder organischen Materiales, das einen Flüssigkeitsanteil zwischen 3 und 90 Gew.-% enthält, zu einem Formling mittels Kernguss und/oder Hohlguss, wobei das Material in einen zwischen mindestens zwei porösen Formkörpem befindlichen Hohlraum eingebracht und im Kontakt mit den angrenzenden Formkörpern entfeuchtet wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist dem Fachmann bekannt, dass Formlinge aus flüssigen oder pastösen Massen, deren Feuchtigkeitsgehalt zwischen 3 und 90 Gew.-% liegen kann, in porösen Formen durch Feuchtigkeitsentzug hergestellt werden können. Ein besonderes Anwendungsgebiet dieser Technik liegt in der Massenfertigung von Geschirr und Sanitärkeramik, doch soll die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens keinesfalls auf dieses Gebiet beschränkt werden. Alle möglichen anorganischen und/oder organischen Ausgangsmaterialien, die mit oder ohne Druckanwendung zum Fliessen gebracht werden können und mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit verarbeitbar sind, fallen durchaus in den Anwendungsbereich der Erfindung. Das Kornspektrum der festen Grundsubstanz kann dabei zwischen 0,5 µ und 5 mm schwanken. Neben der im vorliegenden Zusammenhang bevorzugt beschriebenen Herstellung von Keramikteilen sei als Beispiel auf die Verarbeitung von Asbestschlicker, d.h. einer unter Zugabe von Zement erstellten Asbestsuspension, verwiesen.
Die bei der Herstellung von Geschirr und Sanitärkeramik üblicherweise verwendeten Gipsformen haben bekanntlich den Nachteil, dass sie einerseits nur für eine begrenzte Anzahl von Abgüssen verwendbar sind, während andererseits der Filtrationsvorgang, d.h. die Verfestigung des Scherbens durch Wasserentzug, einen grossen Zeit- und damit auch Kostenaufwand erfordert. Man rechnet heute allgemein damit, dass die Bildung eines Scherbens von 10 bis 11 mm Dicke etwa 1 1/4 Stunden benötigt und dass sich erst nach einer weiteren Stunde der Scherben durch die Schwindung von der Gipsform löst. Bei Verwendung der üblichen Gipsformen kann der nächste Abguss somit erst nach einem zeit- und energieaufwendigen Trocknungs- bzw. Entwässerungsvorgang erfolgen. Derartige Wartezeiten sind in der Massenfertigung selbstverständlich ein beträchtliches Hindernis (vergl. Handbuch der Keramik, Verlag Schmid GmbH, 1970, Seite 9).
Um diesen Nachteilen zu begegnen, ist man seit einiger Zeit bestrebt, den Gips durch ein haltbareres Material zu ersetzen, das möglichst neben der höheren Lebensdauer auch eine glatte Oberfläche und gleichmässige Porenstruktur im Mikrobereich haben sollte. Es sind Versuche mit verschiedenen porösen Materialien, wie Sintermetall und Kunststoffen, gemacht worden, doch zeigte sich hierbei, dass der blosse Ersatz des Formenmaterials das Problem nicht in zufriedenstellendem Masse zu lösen vermochte.
Eines der bisher noch ungelöst gebliebenen Probleme besteht beispielsweise darin, die innerhalb der porösen Form während des gesamten Herstellungsprozesses notwendigerweise schwankende Feuchtigkeitsverteilung so gezielt zu steuern, dass nicht nur dem eingebrachten Schlicker, möglichst gleichmässig und rasch das Wasser entzogen wird, sondern dass die Form im Grenzbereich des Scherbens noch genügend Wasser zum problemlosen Ablösen des Scherbens bewahrt und dieses "Ablösewasser" im Ablösemoment nicht im porösen Formmaterial verbleibt, sondern in den genannten Grenzbereich austritt und damit ein ideales Ablösepolster bildet. Von Bedeutung ist hierbei, dass das genannte Ablösewasser nicht nur in Form eines dünnen Feuchtigkeitsfilmes vorhanden ist, sondern dass ein reichliches allseits gleichmässiges Wasserpolster zur Verfügung steht.
Besonders wichtig ist hierbei die Tatsache, dass ein solches Ablösepolster frei von Lufteinschlüssen-sein muss, da bei Zerstörung des gleichmässigen Ablösepolsters durch grössere Lufteinschlüsse ein örtlich begrenztes Verkleben zwischen Scherben und Formenoberfläche eintritt, was zur Beschädigung des feuchten Scherbens führen muss.
Da der innerhalb der Form verfestigte Scherben trotz seines noch hohen Feuchtigkeitsgehaltes beim Oeffnen der Form bzw. Ablösen des Formlings eine gewisse Tendenz zur Rissbildung zeigt, kommt ferner dem Oeffnungsvorgang bzw. der sorgfältigen Vorbereitung einer exakten Ablösung grösste Bedeutung zu. An der Kompliziertheit und Vielschichtigkeit dieses Ablöseproblems sind die bisher mit porösen Kunststofformen durchgeführten Versuche gescheitert.
Besondere Probleme stellen sich beim sogenannten Hohlguss, der beispielsweise bei der Herstellung von Sanitärkeramik, aber auch bei bestimmten Geschirrformen praktisch unvermeidbar ist. Dabei entstehen innerhalb des Scherbens, z.B. beim Giessen eines Keramik-Waschtisches, durch Wasserentzug Hohlräume, in welchen die Erzielung stabiler Wandungen und das Vermeiden des Nachlaufens von flüssigem, an den Wandungen haftenden Schlickers, besonders heikel sind.
Schliesslich besteht ein weiterer Nachteil des herkömmlichen Hohlgussverfahrens darin, dass der Rest- oder Hohlgussschlicker nach dem Verlassen der Form kontrolliert, gereinigt und neu aufbereitet werden muss, was zusätzliche Leitungen, Apparaturen, Transportmittel und damit vermehrte Kosten bedingt.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur serienmässigen Herstellung von Formlingen, insbesondere von Geschirr und Sanitärkeramik vorzuschlagen, das die vorerwähnten Nachteile zu beheben gestattet. Dem erfindungsgemässen Verfahren liegt demgemäss insbesondere die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung poröser Kunststofformen die im Verlaufe des Herstellungsprozesses innerhalb der Formen schwankende Flüssigkeitsverteilung gezielt und in Abhängigkeit von der jeweiligen Produktionsphase so zu steuern, dass sich nicht nur eine erhebliche Verkürzung des Filtrationsvorganges, sondern auch eine optimale Ablösung des Scherbens ergibt. Gleichzeitig wird eine Verfestigung des feuchten Scherbens angestrebt, während sich gewissermassen als Sekundäreffekt die Wiederverwendbarkeit des Rück-oder Hohlgussschlickers ohne jegliche Kontrolle und Reinigung ergibt. Ferner sollen die Formlinge den im Betrieb gestellten Festigkeitsanforderungen gewachsen sein.
Diese Aufgabe wird durch die in den beiden unabhängigen Patentansprüchen definierten Merkmalskombinationen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben.

Fig. 1 ist eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Einrichtung zur Herstellung von Sanitärkeramik, beispielsweise eines Keramik-Waschtisches,
Fig. 2 ist eine vereinfachte Perspektivdarstellung einer zur Halterung der Formkörper und zur Zu- bzw. Abführung von Gas und Feuchtigkeit dienenden Platte,
Fig. 3 zeigt anhand einer Schnittdarstellung einen vergrösserten Ausschnitt aus einer Form,
Fig. 4 bis 6 veranschaulichen anhand von Schnittdarstellungen verschiedene Phasen des Herstellungsverfahrens,
Fig. 7 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung des Entlastungs- bzw. Ablösevorganges von grösstenteils aus Hohlguss bestehenden Formlingen dient,
Fig. 8 ist eine Draufsicht auf einen Teil eines armierten Formkörpers und
Fig. 9 ist eine Schnittdarstellung des gleichen Formkörpers.

Gemäss Fig. 1 weist die Einrichtung zwei einander gegenüberliegende Formkörper la und lb auf, die aus einem porösen Kunststoff bestehen und an ihren einander zugewandten Flächen so geformt sind, dass sie im zusammengefahrenen Zustand (vergl. Fig. 4) eine zur Aufnahme des Schlickers und Bildung des Keramikscherbens dienenden Hohlraumform F umgrenzen. Beide Formkörper la/lb sind mit parallelen Bohrungen 2 versehen, die von der hinteren Stirnfläche jedes Formkörpers nach innen ragen und kurz vor den vorderen Stirnflächen Sa/Sb enden. Es handelt sich somit um Sacklochbohrungen, die in jedem Formkörper durch ein gemeinsames Netz von Kanälen 3a, 3b gespeist werden können. Die Kanäle 3a/3b sind in die.Oberfläche von Anpressplatten 4a/4b eingearbeitet, die mit einem Zu- und - Ablaufkanal 5a/5b versehen sind.
Die vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Aluminium gefertigten Anpressplatten 4a/4b weisen auf ihren den Formkörpern zugewandten Stirnflächen einen Raster von Kanälen 3a/3b (vergl. Fig. 2) auf und sind mittels Schrauben 6 an den Formkörpern befestigt. Durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung, beispielsweise einen entsprechenden hydraulischen Energiespeicher, können die beiden Anpressplatten 4a/4b zwecks Schliessens der Form gegeneinander bewegt und zum abschliessenden Abdichten der zwischen den Formkörpern bestehenden Grenzfläche unter Druck gehalten werden. Zur Kraftübertragung dienen beispielsweise Kolbenstangen 7, die mit Stirnflanschen 8 auf den jeweiligen Anpressplatten 4a/4b aufliegen.
Zu Beginn des Herstellungsverfahrens ist die zweiteilige Form gemäss Fig. 1 offen. Beide Formkörper la/lb sind über die Kanalnetze 3a/3b an eine Unterdruckquelle angeschlossen. Der sich über das Rastersystem der Anpressplatte (Fig. 2) auf die Kanäle 3a/3b fortsetzende Unterdruck übt dank der Porosität der Formkörper eine saugende Wirkung aus, die sich praktisch bis in die Stirnflächen Sa/Sb erstreckt. Dadurch ergibt sich eine sorgfältige und über den Unterdruck gezielt steuerbare Entwässerung der freien Oberflächen der Formkörper.
Sobald die beiden Formkörper in Pfeilrichtung (Fig. 1) zusammengefahren werden und deren Dichtflächen D aufeinander zu liegen kommen, fällt der angelegte Unterdruck ab und es öffnet sich ein Entlüftungsventil, das das gesamte Kanalsystem der Formkörper entlüftet. Anschliessend wird über das hydraulische Druckhaltesystem und die Kolbenstangen 7 ein Zuhaltedruck angelegt, der über dem Innenoberflächendruck des Giesslings liegt. Nun ist die Form zur Aufnahme des Schlickers bereit.
Der Schlicker, welcher das vorbereitete Ausgangsmaterial des Herstellungsverfahrens bildet, kann aus einem anorganischen und/oder organischen Material mit einem Flüssigkeitsanteil zwischen 3 und 90 Gew.-% bestehen. Das Kornspektrum der festen Grundsubstanz kann innerhalb weiter Grenzen, d.h. zwischen 0,5 p und 5 mm liegen.
In der ersten Phase der Formfüllung wird der Giessschlicker zwecks Vermeidung von Turbulenz unter geringem Druck, d.h. bei etwa 0,1 bis 3 bar, eingefüllt. Die einströmende Schlickermasse verdrängt dabei die Volumenluft des Giesslings, die durch eine entsprechend angeordnete Oeffnung (Hohlgussöffnung) entweicht. Auch ein geringer Wasseranteil, sei es Restwasser vom vorangegangenen Herstellungsvorgang oder vom neu eingefüllten Schlicker abgeschiedenes Wasser, kann bereits in dieser Anfangsphase durch die Poren der Formkörper und das noch drucklose Kanalsystem entweichen.
Nachdem die in Fig. 4 mit F bezeichnete Hohlform mit Schlicker gefüllt ist, wird an den Schlicker ein Ueberdruck von etwa 10 bis 50 bar angelegt, wobei sich der Giessling in der Form unter Wasserentzug verfestigt. Unter dem angelegten Ueberdruck beschleunigt sich die Wasseraufnahme seitens der Formkörper beträchtlich, so dass innerhalb weniger Minuten ungefähr 50 % oder mehr des im SchlickEr enthaltenen Wassers entweichen. Dieses unter Druck aus dem Schlicker austretende Wasser, das sogenannte Filtrationswasser, wird nun nicht durch die Formkörper hindurch nach aussen gedrückt, sondern bleibt zum Grossteil in den Kapillaren der Formkörper unmittelbar hinter der dem Giessling zugewandten Formkörperfläche. Da das Filtrationswasser die in den Kapillaren der Formkörper enthaltene Luft verdrängt und dieselbe ungehindert nach aussen entweichen kann, bildet sich in dem dem Giessling benachbarten Grenzbereich der Formkörper ein luftfreies Wasserpolster, das für die spätere Ablösung des Giesslings von grosser Bedeutung ist.
Die Druckbeaufschlagung des in der Form befindlichen Geschirrschlickers erfolgt hydraulisch, beispielsweise mit Hilfe von Membranen. Wie Fig. zeigt, münden in die Hohlform F zwei Kanäle 9 und 10, welche mit Absperrventilen 11 und 12 versehen sind. Beim Einfüllen und anschliessenden Unterdrucksetzen des Schlickers wird das Einfüllventil 12 geöffnet, das Entleerungsventil 11 hingegen ist geschlossen. Die im Hohlraum 5 enthaltene Luft entweicht durch die poröse Form und das Kanalsystem. In dieser Phase des Wasserentzuges und der Verfestigung unter Druck sind die Kanäle 3a, 3b, 5a, 5b offen.
Solange der Giessschlicker zwecks Wasserentzugs und Verfestigung unter Druck gehalten wird, sind die Kanäle 3a/3b/5a/5b somit entlüftet. Je nach der Zusammensetzung und Viskosität des Schlickers sowie in Abhängigkeit vom Material der porösen Formkörper kann es aber auch zweckmässig sein, während dieser Phase über die Zuleitungskanäle 5a/5b einen pneumatischen oder hydraulischen Gegendruck anzulegen, um die Feuchtigkeitsaufnahme und -verteilung innerhalb der Formkörper gezielt zu steuern. Dieser von aussen angelegte Gegendruck kann unter anderem die Aufgabe haben, das vom Schlicker in die Formkörper eingedrungene Wasser innerhalb der Formkörper zu halten, damit es beim abschliessenden Ablösevorgang noch zur Verfügung steht.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann jedoch die Ausbildung des für einen problemlosen Ablösevorgang unbedingt erforderlichen gleichmässigen, nicht (z.B. durch grössere Lufteinschlüsse) unterbrochenen Wasserpolsters völlig unabhängig von einem allfälligen auf das Kanalsystem der Form ausgeübten Gegendruck erfolgen. Die Feuchtigkeitsaufnahme und -verteilung in der Form werden somit in dieser Phase nicht durch irgendwelche Art von Gegendruck gesteuert, sondern sind ausschliesslich eine Funktion des Druckes von der Schlickerseite und der ganz besonderen Eigenschaften der Mikroporenstrüktur sowie des Aufbaues der Form, d.h. Abdichtung nach aussen, Ausbildung der Dichtungsfläche D usw.
Das vom Schlicker in die Form eingedrungene Wasser muss somit gemäss dieser Variante nicht im Grenzbereich Scherben/Formenoberfläche durch einen von aussen angelegten "Gegendruck" gehalten werden, vielmehr bleibt das Wasser-! polster dort, wenn es nicht durch Fehler oder falsche Massnahmen weitertransportiert oder verändert wird. Fehler bzw. falsche Massnahmen in diesem Sinne können beispielsweise sein:

- undichte Formenoberfläche im Bereich D
- undichte Formenaussenwände
- im Vergleich zum Schlickerdruck überhöhter Unterdruck von der Formenseite her oder
- zu hoher und zu langer angesetzter Gasdruck nach dem Hohlgiessen, d.h. in der Phase der Verfestigung des Formlings.

Im Verlaufe des Filtrationsvorganges verfestigt sich nun die Schlickermasse durch Wasserentzug und es bildet sich an den Stirnflächen Sa/Sb der Formkörper der in Fig. 5 eingezeichnete, mit 13 bezeichnete Keramikscherben. Sobald die Scherbenbildung abgeschlossen ist, d.h. wenn der Scherben die gewünschte Kontur und eine.gewünschte Dicke erreicht hat, wird das Ventil 11 geöffnet und der Rest- oder Hohlraumschlicker läuft ab. Dieser Entleerungsvorgang kann durch Druckluft unterstützt werden, die durch das Ventil 12 eingeführt werden kann.
Wie nun die Erfahrung gezeigt hat, besteht nach dem Ablassen des Rück- und Hohlraumschlickers aus dem Hohlraum H (Fig. 5) die Gefahr, dass einerseits der noch nasse Schlicker an den Hohlraumwänden "nachläuft" und dadurch zur Schlierenbildung führt; andererseits hat sich gezeigt, dass der Scherben bei kurzer Einwirkungsdauer vielfach eine ungenügende Festigkeit aufweist. Um diesen Nachteilen zu begegnen, wird nach dem Ablaufen des Rück- bzw. Hohlraumschlickers innerhalb des Hohlraumes H ein pneumatischer Druck aufgebaut und über eine bestimmte, vom Formkörper- und Schlickermaterial abhängige Zeitdauer gehalten. Bei der Herstellung eines Keramikwaschtisches wurde beispielsweise ein pneumatischer Druck von 15 bar während 10 bis 15 Sekunden aufrechterhalten. Dadurch wird das Nachlaufen verhindert, wobei ein Teil des an den Wänden des gebildeten Formlings befindlichen Wassers in den Formling eindringt. Der auf diese Weise mit Druckluft behandelte Scherben besitzt demgemäss eine trockenere Innenfläche und ist nachweisbar gegenüber einem nicht druckbehandelten Keramikteil höher verfestigt, was insbesondere beim Hohlguss von ausschlaggebender Bedeutung sein kann.
Der Vorgang der pneumatischen Druckanlegung kann mehrfach wiederholt werden, wobei durch zeitweiliges Oeffnen des Ablassventiles das in der Zwischenzeit noch zusammengelaufene, restliche Schlickermaterial abgelassen werden kann.
Die Anlegung eines pneumatischen Druckes im Hohlraum H dient somit der Verhinderung-des Nachlaufens und der Erzielung einer erhöhten Festigkeit des Formlings. Zudem dringt das dem Schlicker während der Scherbenbildung entzogene Filtrat in die dem Scherben benachbarte Grenzschicht des Formkörpers ein und bildet dort das für den Ablösevorgang unerlässliche zusammenhängende Wasserpolster. Dabei muss unbedingt verhindert werden, dass durch zu lange anhaltende oder zu starke Druckanlegung während des Scherbenverfestigungsvorganges Luft durch den Scherben hindurch tritt und das zusammenhängende Wasserpolster verdrängt bzw. unterbricht (Falschluft) und deswegen das problemlose Ablösen des Scherbens von der Formenoberfläche nicht mehr gewährleistet ist.
Sobald nämlich an einer Stelle der direkte Kontakt zwischen Formling und Wasserpolster in der Form durch grössere Lufteinschlüsse oder eine grosse Menge kleinerer Luftbläschen unterbrochen ist, kann durch noch so geschickte Steuerung ein genügend gleichmässiger Gegendruck über die gesamte Scherben- oder Formoberfläche nicht aufgebaut werden, was über unregelmässige Druckbeaufschlagung auf das Stück zu Spannungen und Stauchungen im Scherben und damit zu Defekten führt.
Gegebenenfalls lässt sich durch ein ausgewogenes Abstimmen des im Hohlraum H angelegten Luftdruckes und eines von aussen über die Kanäle 5a/5b angelegten pneumatischen oder hydraulischen Gegendruckes die Feuchtigkeitsverteilung innerhalb der Formkörper zusätzlich steuern.
Zum Ablösen des Formlings wird nun gemäss Fig. 6 zunächst über den Kanal 5b an den einen Formkörper lb ein Unterdruck angelegt, während über den Kanal 5a am Formkörper la ein pneumatischer Ablösedruck einwirkt. Dadurch wird der Scherben 13 aus dem Formkörper la herausgedrückt und vom Formkörper lb durch Vakuum festgehalten. Der hierbei sich abspielende Vorgang ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich.
Fig. 3 zeigt anhand einer vereinfachten Schnittdarstellung zwei aus porösem Kunststoff bestehende Formkörper 14 und 15, die wiederum zwischen zwei Platten 4a/4b eingespannt sind. Durch Schrauben 18 sind die Platten in den Formkörpern verankert. Der von den beiden Formkörpern 14 und 15 umschlossene Hohlraum H dient zur Bildung eines Hohlgussteiles, das in der gezeigten Phase für den Ablösevorgang bereit ist. Demnach wurde ein Teil des Filtrationswassers durch den Schlickerdruck, die Kapillarwirkung des porösen Materiales und den im Hohlraum H angelegten pneumatischen Druck in den angrenzenden Bereich W der Formkörper verlagert. Mit W ist somit in Fig. 3 ein den Scherben ganz umfassendes, nicht unterbrochenes Wasserpolster bezeichnet. Dieses Wasserpolster darf selbstverständlich nicht durch die Kanäle 2 nach aussen entweichen. Dies wird dadurch sichergestellt, dass durch Verhinderung von Luftzutritt das Wasser im Grenzbereich Scherben/Formenoberfläche gehalten wird.
Unterstützt wird diese Massnahme durch die auf das Wasser wirkenden Kapillarkräfte der offenen Poren. Um die Lage des Wasserpolsters W in jeder Phase gezielt steuern zu können, kann einerseits an den Hohlraum H ein pneumatischer Druck, andererseits von aussen an die Formkörper, d.h. über die Kanäle 2, ein hydraulischer oder pneumatischer Gegendruck angelegt werden. Durch ein gegenseitiges Abstimmen dieser Drücke kann das Wasserpolster bis zum Entformungsvorgang in der in Fig. 3 dargestellten Position gehalten werden.
Wird nun, wie anhand von Fig. 3, bzw. 6 beschrieben, an den Formkörper 14 ein Ueberdruck, an den Formkörper 15 ein Unterdruck angelegt, so wird das gespeicherte Filtrationswasser W wieder zurück gegen den Hohlraum H gedrückt, bis es an der Grenzfläche zwischen Formkörper 14 und Scherben 13 austritt und damit das Ablösen des Scherbens begünstigt.
In ähnlicher Weise wird der Scherben 13 anschliessend von dem verbleibenden Formkörper lb (Fig. 6) bzw. 15 (Fig. 3) abgelöst.
Gemäss Fig. 4 und 5 wird die Dichtheit im Dichtspalt D zwischen den beiden Formkörpern durch den hydraulischen Druck gewährleistet, welcher über die Kolbenstangen 7 und die Pressflanschen 8 aufgebracht-wird. Es konnte nun durch Versuche festgestellt werden, dass dieser Anpressdruck nicht zu hoch gewählt werden darf.
Berücksichtigt man, dass sich beim Entlasten im Hinblick auf die Ablösung die kompressiblen Formkörper, der Scherben und der Schlickerdruck entspannen müssen, so darf der Zuhalte- bzw. Anpressdruck im Grenzbereich D nicht erheblich über der Summe dieser elastischen Rückstelldrücke liegen. Bezeichnet man die elastische Rückstellkraft der Formkörper mit FF, diejenige des Keramikscherbens mit FK, den Schlickerdruck mit FS, so gilt für den Zuhaltedruck FZ:
wobei der Faktor h, der die Dichthaltung im Grenzbereich D gewährleistet, zwischen 1,05 und 1,2 liegen sollte.
Ferner spielt beim Entlastungsvorgang nicht nur die Höhe des gewählten Anpressdruckes, sondern auch der zeitliche Ablauf der Formenöffnung eine wichtige Rolle. Die gefürchtete Rissbildung lässt sich mit Sicherheit nur vermeiden, wenn der Druckabbau beim Oeffnungsvorgang den besonderen Bedürfnissen des Formlings angepasst wird, d.h. der Druckabbau in allen Fällen langsam, der Oeffnungsvorgang bei grösstenteils aus Hohlguss bestehenden Formlingen auch langsam und in Phasen erfolgt, für grösstenteils aus Kernguss bestehende Formlingen hingegen schnell abläuft.
Fig. 7 zeigt die Oeffnungsgeschwindigkeit v, d.h. die Geschwindigkeit, mit der beim Oeffnungsvorgang die beiden Dichtflächen Sa und Sb auseinanderfahren, in Abhängigkeit von der Zeit für grösstenteils im Hohlgussverfahren hergestellte Formlinge. Während einer ersten, mit A bezeichneten Phase entspannen sich zunächst der Scherben und die porösen Formkörper, bis sich die Stirnfläche des einen Formkörpers vom Scherben zu lösen beginnt. Diese Ablösung erfolgt nun äusserst langsam (Ablösephase B). Nach Abschluss dieser Ablösephase kann der Formkörper relativ rasch weiter vom Scher-Den weggefahren werden (Eilöffnungsphase C).
Das beschriebene Verfahren zeichnet sich dank der Möglichkeit der gleichmässigen Feuchtigkeitsverteilung durch einen einwandfrei beherrschbaren Ablösevorgang sowie einen gegenüber dem Stande der Technik merklich verfestigten Scherben aus. Eine beträchtliche Zeitersparnis ergibt sich durch die Tatsache, dass der Schlicker nach dem Einfüllen kurzzeitig unter Druck gehalten wird. Der Einfüllvorgang des Schlickers selbst darf, wie die Erfahrung gezeigt hat, jedoch lediglich mit einem Anfangsdruck zwischen 0,1 und 3 bar erfolgen, ansonsten sich Turbulenzen ergeben. Erst anschliessend, d.h. nachdem mindestens ein Grossteil des Schlickermaterials eingebracht wurde, kann der Druck auf ein Mehrfaches, beispielsweise auf 10 bis 50 bar erhöht werden.
Es wurde ferner festgestellt und durch Versucheerhärtet, dass aus warmem Material (z.B. Schlicker von 40 °C) hergestellte Formlinge noch besser entformt werden können und nach dem Entformen rascher und besser weiterbearbeitet werden können, weil sie rascher fest sind. Es ist daher von Vorteil, das Material vor dem Einleiten in die Form auf 25 bis 50 °C vorzuwärmen.
Der in Fig. 1 mit lb bezeichnete Formkörper weist, wie erwähnt, eine ringförmige Dichtfläche D sowie einen durch die Stirnfläche Sb (Giessfläche) begrenzten Vorsprung auf. Diese beiden Flächen D und Sb werden bei der Durchführung des beschriebenen Druckguss-Verfahrens einerseits zur ungleichen Zeit und andererseits mit unterschiedlichen Drücken belastet. Der aus porösem Kunststoff erstellte Formkörper hält dieser Wechselbeanspruchung, wie Versuche gezeigt haben, auf die Dauer nicht stand. Am Uebergang von der Dichtfläche D zur Giessfläche Sb zeigen sich unter dem Einfluss der auftretenden Kerbwirkungen alsbald feine Risse, welche bei weiterer Benutzung des Formkörpers dessen Bruch bewirken.
Das gleiche gilt in ähnlicher Weise auch für den Formkörper la.
Um den Formkörpernla und lb die für den Betrieb erforderliche Festigkeit zu verleihen, werden dieselben vorzugsweise mit einer Armierung versehen, die-dem speziellen Aufbau der Formkörper und deren Material Rechnung trägt. Ein Ausführungsbeispiel eines derart armierten Formkörpers wird nachstehend anhand der Fig. 8 und 9 beschrieben.
An dem auch hier mit lb bezeichneten Formkörper sind die gegenüber Fig. 1 unverändert gebliebenen Bezugszahlen beibehalten worden.
Zur Verdeutlichung der armierten Konstruktion ist in Fig. 8 und 9 die poröse Kunststoffmasse, welcher die Hauptfunktion der Wasseraufnahme zukommt, mit K bezeichnet. Diese Kunststoffmasse K ist von einem zusammenhängenden Armierungsgitter A durchsetzt, das jeweils im Bereich der Bohrungen 2 im Abstand um diese herumgeführt ist und sich ferner über eine Tiefe erstreckt, die derjenigen der Bohrungen 2 entspricht. Die Gitterstruktur des Armierungsgitters A umgreift somit sämtliche Bohrungen 2 auf deren Gesamtlänge (Fig. 9) und verleiht dem Formkörper eine beträchtliche Festigkeit gegen die auftretenden Druckbeanspruchungen. Das Armierungsmaterial A durchsetzt bei der dargestellten Ausführungsform die Zwischenräume zwischen den einzelnen Bohrungen 2 ganz und bildet somit ein Netz sich kreuzender Versteifungswände.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Armierungsgitter A aus dem gleichen Kunststoff, der die wasseraufnehmende Masse K bildet, mit dem Unterschied jedoch, dass diesem Kunststoff bei dessen Herstellung porenbildende Substanzen nicht beigegeben wurden. Damit ist Gewähr gegeben, dass sich die Grundmasse K und die Armierung A einwandfrei miteinander verbinden, während sich andererseits durch den Wegfall der Poren ein beträchtlicher Festigkeitszuwachs ergibt.
Anstelle dieses bevorzugten Materials kommen aber auch andere Armierungswerkstoffe in Frage.
Wie sich ferner aus Fig. 9 ergibt, ist die Struktur des Armierungsgitters A bei der dargestellten Variante mit metallischen Drahtgittern G durchsetzt, wobei hier drei Drahtgitter D im gegenseitigen Abstand übereinander angeordnet sind. Die Gitter D entsprechen in ihrer Teilung genau der in Fig. 8 ersichtlichen Anordnung des Armierungsgitters A.
Für die Anbringung des Armierungsgitters A ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. Gemäss einer bevorzugten Variante werden an dem fertig gegossenen Formkörper la oder lb (wie in Fig. l) Aussparungen ausgebohrt,oder ausgefräst, die anschliessend mit dem Armierungsmaterial ausgegossen werden, nachdem die Bohrungen 2 durch Stöpsel verschlossen wurden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die für die Armierung erforderlichen Aussparungen schon beim ersten Guss freizulassen und anschliessend auszugiessen.
Das Grundmaterial der Formkörper la, lb ist ein verschleissfester Kunststoff, welchem bei seiner Herstellung eine porenbildende Substanz beigefügt wird, so dass sich die gewünschte poröse Struktur ergibt.

Claims

l. Verfahren zur serienmässigen Verarbeitung eines anorganischen und/oder organischen Materiales, das einen Flüssigkeitsanteil zwischen 3 und 90 Gew.-% enthält, zu einem Formling mittels Kernguss und/oder Hohlguss, wobei das Material in einen zwischen mindestens zwei porösen Formkörpern befindlichen Hohlraum eingebracht und im Kontakt mit den angrenzenden Formkörpern entfeuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringung des Materials in den genannten Hohlraum in einer ersten Phase zwecks Vermeidung von Turbulenzen mit einem Anfangsdruck zwischen ₀,₁ und 3 bar erfolgt und der Druck nach erfolgter Füllung des Formenhohlraums mit Material auf ein Mehrfaches gesteigert und bis zur Verfestigung des Materials gehalten wird, wobei das Filtrat unter dem Einfluss des herrschenden Druckes in die Formkörper eindringt, die in deren Poren und Kapillaren befindliche Luft verdrängt und damit in der dem Formling benachbarten Randschicht der Formkörper für den Ablösevorgang zur Verfügung steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, für die Verarbeitung des genannten Materials im Hohlguss bzw. kombinierten Hohl- und Kernguss, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bildung des Formlings an den Hohlraumwänden das flüssigkeitshaltige Restmaterial aus dem verbleibenden Hohlraum hinausgeblasen und anschliessend in diesem Hohlraum ein Gasdruck aufgebaut wird, einerseits um das noch fliessfähige Material an den inneren Hohlraumwänden zu halten und ein Nachlaufen desselben zu vermeiden, und andererseits, um die Verfestigung des Formlings zu beschleunigen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau eines Gasdruckes innerhalb des genannten Hohlraums einmal oder mehrere Male wiederholt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der genannten Randschicht der Formkörper befindliche Flüssigkeit durch ein abgestimmtes Zusammenwirken des genannten Gasdruckes mit.einem von aussen auf beide Formkörper einwirkenden Gas- oder Flüssigkeitsdruck in der genanntenhohlraumseitigen Randschicht gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, zur serienmässigen Herstellung von Geschirr oder Sanitärkeramik, wobei ein Masseschlicker in den genannten Hohlraum eingeleitet und im Kontakt mit den angrenzenden, aus porösem Kunststoff bestehenden Formkörpern entwässert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der in den genannten Hohlraum eingebrachte Masseschlicker zwecks Reduzierung der Filtrationszeit und Erzielung einer erhöhten Festigkeit des Scherbens während einer von der Dicke des zu erzielenden Scherbens abhängigenEinwirkungsdauer unter einem Druck von 10 bis 50 bar gehalten und ein Teil des Filtrats in die dem Scherben benachbarten Grenzschichten der Formkörper verdrängt und dort, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit einem von aussen an die porösen Formkörper angelegten Gas- bzw. Flüssigkeitsdruck, gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der nach der Scherbenbildung zurückbleibende Rück- oder Hohlraumschlicker ohne zusätzliche Aufbereitung wieder verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn_- zeichnet, dass zum Aufbau des genannten Gasdruckes Druckluft verwendet wird, welche durch die Einguss- bzw. Hohlgussöffnung der Formkörper in den genannten Hohlraum eingeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die beiden Formkörper beim und nach dem Einleiten des Schlickers dicht zusammenhaltende Aussendruck in unterschiedlichen Phasen gelöst wird, wobei eine langsame und im Geschwindigkeitsbereich 0-10 mm/Sek. beliebig einstellbare Entspannungs- und Erstöffnungsgeschwindigkeit in eine rasche Eilgeschwindigkeit übergeht, sobald in Abhängigkeit von Konizität und Tiefe des Formlings der für die problemlose Oeffnung nötige Abstand unter den Formenteilen erreicht ist.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit mindestens zwei einen Hohlraum umschliessenden, aus porösem Kunststoff bestehenden Formkörpern (la/lb), welche mit Bohrungen (2) zur Zu- bzw. Ableitung von Gas oder Flüssigkeit versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei einander gegenüberliegenden Aussenflächen der Formkörper (la/lb), je eine feinsteuerbare Anpressvorrichtung (7, 8) angreift, und dass die genannten Bohrungen (2) praktisch parallele Sacklochbohrungen sind, deren aussenliegende Mündungen in ein rasterartiges Netz von Verteilernuten (3a/3b) münden, die ihrerseits auf der ihnen zugewandten Fläche einer mit Anschlüssen versehenen Platte (4a/4b) angeordnet sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, mit zwei Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennfläthe der Formkörper (la/lb) vertikal und die parallelen Sacklochbohrungen (2) der Formkörper praktisch waagrecht angeordnet sind.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Formkörper (la/lb) mit Armierungen (A) versehen ist, welche sich zwischen den genannten Bohrungen (2) in den betreffenden Formkörper hinein erstrecken.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungen (A) aus dem Kunststoff des Formkörpers (la, lb) erstellt sind, welchem jedoch zur Verbesserung seiner Festigkeitseigenschaften die porenerzeugende Materialkomponente fehlt, und der zwischen den genannten Bohrungen (2) in vorbereitete Nuten oder Löcher eingegossen ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungen (A) die Zwischenräume zwischen den einzelnen Bohrungen (2) ganz durchsetzen und somit ein Netz sich kreuzender Versteifungswände bilden.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die aus porenfreiem Kunststoff erstellten Armierungen (A) praktisch über die jeweilige Länge der ihnen benachbarten Bohrungen (2) erstrecken.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in den aus porenfreiem Kunststoff erstellten Armierungen (A) zwecks Verbesserung der Festigkeitseigenschaften Metallprofile (D), beispielsweise ein oder mehrere dem gegenseitigen Abstand der Bohrungen (2) angepasste Metallgitter, eingelegt sind.