EP0234360A1 - Casting mould for making ceramic articles - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/26—Producing shaped prefabricated articles from the material by slip-casting, i.e. by casting a suspension or dispersion of the material in a liquid-absorbent or porous mould, the liquid being allowed to soak into or pass through the walls of the mould; Moulds therefor ; specially for manufacturing articles starting from a ceramic slip; Moulds therefor
- B28B1/261—Moulds therefor
- B28B1/262—Mould materials; Manufacture of moulds or parts thereof
- B28B1/263—Plastics
Definitions
- Methods for the production of ceramic moldings are known, according to which an inorganic and / or organic material is processed as standard, which contains a liquid content of between 3 and 90% by weight, the material being introduced into a cavity located between at least two porous moldings and in the Contact with the adjacent moldings is dehumidified.
- porous plastics such as acrylic resins, polyurethane resins and furan resins in particular have recently proven to be useful.
- the molds produced with these materials now showed satisfactory absorption behavior in the tests carried out, but their use brought with it various other problems: -
- These materials are relatively compressible in relation to gypsum, so that they deform under load during the work process, which leads to irregularities and rejects in the ceramic products to be produced.
- undesirable crack formation occurs under the influence of the forces acting on the mold.
- a relatively high closing pressure is required.
- the forms show a relatively high and difficult to control shrinkage, which is particularly important for multi-part forms.
- the creation of the forms requires specially trained specialist personnel.
- two pressure plates 1 and 2 via sliding piston rods 3 and 4 are ver with a hydraulic pressure device, not shown bound.
- two shaped bodies 5 and 6 are arranged, which enclose a cavity H.
- Bores 7 to 10 are arranged in the shaped bodies 5 and 6 and are used in a known manner for supplying the ceramic slip and for supplying and discharging gas and water.
- each of the two shaped bodies 5 and 6 is constructed in two parts: the shaped body 5 has a water absorption layer 11 on its side facing the cavity H, which is followed by a load bearing layer 12 on the side facing away from the cavity H. .
- the molded body 6 also has a water absorption layer 13 facing the cavity H and a load absorption layer 14 facing away from it.
- the water absorption layers 11 and 13 have the task of extracting the water from the slip located in the cavity H and of supplying it to a drainage network 15, 16 arranged between each water absorption layer 11, 13 and the adjacent load absorption layer 12, 14.
- This sewer network can consist, for example, of perforated copper tubes or plastic hoses which are cast either in the water absorption layer 11, 13 or in the load absorption layer 12, 14 or in their common border zone. In the latter two cases, the load-bearing layer 12, 14 should also be porous in its part surrounding the channels, that is to say liquid-permeable.
- the duct network 15 can be formed according to a manufacturing process, for example by inserting plastic strings that can be pulled off after the casting process.
- the load-bearing layers 12 and 14 consist of a pressure-resistant, practically incompressible material and are intended to serve as abutments for the two water-absorbing layers 11 and 13 and thus either completely avoid their deformation or at least keep them within permissible limits. Accordingly, the load-bearing layers 12, 14 can consist, for example, of a synthetic resin-bonded quartz sand. It is known to the person skilled in the art that such a synthetic resin-bonded quartz sand can, depending on the production process (in particular depending on the percentage resin), be liquid-repelling or more or less liquid-absorbing, depending on the need.
- the channel system 15 is not required. In this case, the water absorbed from the slip by the water absorption layers 11, 13 is discharged through the load absorption layers 12 and 14.
- FIG. 2 shows a water absorption layer W, which with the load-bearing layer L underneath is glued by a synthetic resin K. Since both layers W and L already contain synthetic resin, this bond results in an extraordinarily good and permanent bond.
- the enlarged representation according to FIG. 7 again shows the water absorption layer W, which is securely anchored in the load absorption layer L located below by means of anchoring elements 20 with a hammer head-shaped cross section.
- the water absorption layer W should have a layer thickness d of 20 to 50 mm.
- the drainage channels designated here with 21 can be designed as perforated copper tubes be. If, as shown in FIG. 7, these copper tubes lie within the load-bearing layer L, then the same must also be permeable to water in their section surrounding the tubes.
- the tubes 21 can, however, also be arranged in the lower region of the water absorption layer W adjacent to the load absorption layer L or in the intermediate region between the two layers L and W.
- FIGS. 8 and 9 An embodiment of the same is shown in FIGS. 8 and 9.
- FIG. 8 two molded bodies 22 and 23 are clamped between two pressure plates 24 and 25 and enclose a cavity H.
- This material consists of glass and / or ceramic particles, which are preferably spherical and, possibly using an adhesion promoter, are connected to one another by a synthetic resin.
- the synthetic resin preferably an acrylic, polyurethane or furan resin, surrounds the individual glass or ceramic spheres 26 in a thin film 27, so that a contiguous network 28 of spaces and capillary canals is formed between adjacent spheres 26 remains free, which absorb the resulting liquid.
- ceramic beads with a diameter between 0.1 and 0.25 mm are used and soaked in one of the synthetic resins mentioned above to increase the strength before the binder is applied.
- the ceramic beads produced by the spray drying process are advantageously used, which are fired at a relatively low temperature of 600 to 900 ° C. and therefore have a relatively high surface porosity. The latter improves water and resin absorption and acts as an adhesion promoter during the binding process. Good results have been obtained with such porcelain or stoneware balls.
Abstract
Description
Es sind Verfahren zur Herstellung keramischer Formlinge bekannt, gemäss welchen serienmässig ein anorganisches und/oder organisches Material verarbeitet wird, das einen Flüssigkeitsanteil zwischen 3 und 90 Gew.-% enthält, wobei das Material in einen zwischen mindestens zwei porösen Formkörpern befindlichen Hohlraum eingebracht und im Kontakt mit den angrenzenden Formkörpern entfeuchtet wird.Methods for the production of ceramic moldings are known, according to which an inorganic and / or organic material is processed as standard, which contains a liquid content of between 3 and 90% by weight, the material being introduced into a cavity located between at least two porous moldings and in the Contact with the adjacent moldings is dehumidified.
Um den früher fast ausschliesslich verwendeten Gips durch ein haltbareres, wiederverwendbares Material zu ersetzen, das neben seiner erhöhten Lebensdauer auch eine glatte Oberfläche und gleichmässige Porenstruktur im Mikrobereich aufwies, wurde bereits vorgeschlagen, den Gips durch poröse Materialien wie Sintermetall oder speziell geeignete Kunststoffe zu ersetzen.In order to replace the gypsum that was previously used almost exclusively with a more durable, reusable material that, in addition to its increased service life, also had a smooth surface and uniform pore structure in the micro range, it has already been proposed to replace the gypsum with porous materials such as sintered metal or specially suitable plastics.
Als solche Ersatzmaterialien für Gips haben sich in letzter Zeit insbesondere poröse Kunststoffe wie z.B. Acrylharze, Polyurethanharze und Furanharze als zweckmässig erwiesen. Die mit diesen Materialien hergestellten Giessformen zeigten nun bei den durchgeführten Versuchen ein zufriedenstellendes Absorptionsverhalten, doch brachte deren Verwendung verschiedene andere Probleme mit sich:
- Diese Materialien sind im Verhältnis zu Gips relativ kompressibel, so dass sie sich während des Arbeitsvorganges unter Last verformen, was zu Unregelmässigkeiten und Ausschuss bei den herzustellenden Keramikprodukten führt.
- Infolge der Kompressibilität des Materiales entstehen unter dem Einfluss der auf die Form einwirkenden Kräfte unerwünschte Rissbildungen.
- Im Hinblick auf die erforderliche Abdichtung im Grenzbereich der beiden Formhälften ist ein relativ hoher Schliessdruck erforderlich.
- Die Formen zeigen eine relativ hohe und schwer kontrollierbare Schwindung, was insbesondere bei Mehrteilformen ins Gewicht fällt.
- Die Erstellung der Formen erfordert speziell geschultes Fachpersonal.As such substitute materials for gypsum, porous plastics such as acrylic resins, polyurethane resins and furan resins in particular have recently proven to be useful. The molds produced with these materials now showed satisfactory absorption behavior in the tests carried out, but their use brought with it various other problems:
- These materials are relatively compressible in relation to gypsum, so that they deform under load during the work process, which leads to irregularities and rejects in the ceramic products to be produced.
- As a result of the compressibility of the material, undesirable crack formation occurs under the influence of the forces acting on the mold.
- With regard to the required sealing in the border area of the two mold halves, a relatively high closing pressure is required.
- The forms show a relatively high and difficult to control shrinkage, which is particularly important for multi-part forms.
- The creation of the forms requires specially trained specialist personnel.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Nachteile der Giessformen zu beheben und eine neuartige Giessform vorzuschlagen, welche einerseits die erforderliche Filtrierfunktion (Wasseraufnahme) voll erfüllt, andererseits aber dank ihrer erhöhten Festigkeit unerwünschte Verformungen und deren negative Konsequenzen zu vermeiden gestattet.It is therefore the object of the present invention to remedy the disadvantages of the casting molds and to propose a novel casting mold which, on the one hand, fully fulfills the required filtering function (water absorption), but on the other hand, thanks to its increased strength, allows undesired deformations and their negative consequences to be avoided.
Die den Gegenstand der Erfindung bildende Giessform ist in den beiden unabhängigen Patentansprüchen 1 und 7 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The casting mold forming the subject of the invention is in the two
Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Giessform einschliesslich einiger Konstruktionsvarianten erläutert.
- Fig. 1 ist eine vereinfachte Schnittdarstellung einer aus zwei Formhälften bestehenden Giessform,
- Fig. 2 bis 6 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Verankerung der Wasseraufnahmeschicht in der angrenzenden Lastaufnahmeschicht,
- Fig. 7 zeigt in schematischer Form anhand eines Teilschnittes eine Möglichkeit der praktischen Ausführung,
- Fig. 8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsvariante anhand einer Schnittdarstellung und
- Fig. 9 zeigt die Struktur des in der Ausführungsform nach Fig. 8 verwendeten Formmateriales.
- 1 is a simplified sectional view of a mold consisting of two mold halves,
- 2 to 6 show different possibilities for anchoring the water absorption layer in the adjacent load absorption layer,
- 7 shows a possibility of practical implementation in schematic form on the basis of a partial section,
- 8 illustrates a further embodiment variant on the basis of a sectional illustration and
- Fig. 9 shows the structure of the molding material used in the embodiment of Fig. 8.
Gemäss Figur 1 sind zwei Anpressplatten 1 und 2 über gleitend gelagerte Kolbenstangen 3 und 4 mit einer nicht dargestellten hydraulischen Anpressvorrichtung ver bunden. Zwischen den beiden Anpressplatten 1 und 2 sind zwei Formkörper 5 und 6 angeordnet, die einen Hohlraum H umschliessen. In den Formkörpern 5 und 6 sind Bohrungen 7 bis 10 angeordnet, welche in bekannter Weise zur Zufuhr des Keramikschlickers sowie zur Zu- und Ableitung von Gas und Wasser dienen.According to Figure 1, two
Wie Figur 1 ferner zeigt, ist jeder der beiden Formkörpern 5 und 6 zweiteilig aufgebaut: So weist der Formkörper 5 an seiner dem Hohlraum H zugewandten Seite eine Wasseraufnahmeschicht 11 auf, an welche sich - auf der dem Hohlraum H abgewandten Seite - eine Lastaufnahmeschicht 12 anschliesst. In ähnlicher Weise besitzt auch der Formkörper 6 eine dem Hohlraum H zugewandte Wasseraufnahmeschicht 13 und eine demselben abgewandte Lastaufnahmeschicht 14.As FIG. 1 also shows, each of the two
Die Wasseraufnahmeschichten 11 und 13 haben die Aufgabe, dem im Hohlraum H befindlichen Schlicker das Wasser zu entziehen und einem zwischen jeder Wasseraufnahmeschicht 11, 13 und der angrenzenden Lastaufnahmeschicht 12, 14 angeordneten, der Entwässerung dienenden Kanalnetz 15, 16 zuzuführen. Dieses Kanalnetz kann beispielsweise aus gelochten Kupferröhrchen oder Kunststoffschläuchen bestehen, welche entweder in die Wasseraufnahmeschicht 11, 13 oder in die Lastaufnahmeschicht 12, 14 oder in deren gemeinsame Grenzzone eingegossen sind. In den beiden letzteren Fällen sollte die Lastaufnahmeschicht 12, 14 in ihrem die Kanäle umgebenden Teil ebenfalls porös, d.h. flüssigkeitsdurchlässig sein.The
Das Kanalnetz 15 kann gemäss einem Herstellungsverfahren beispielsweise durch Einlegen von Plastikschnürchen gebildet werden, die sich nach dem Giessvorgang abziehen lassen.The
Die Lastaufnahmeschichten 12 und 14 bestehen aus einem druckfesten, praktisch inkompressiblen Material und sollen den beiden Wasseraufnahmeschichten 11 und 13 als Widerlager dienen und damit deren Verformung entweder ganz vermeiden oder doch innerhalb zulässiger Grenzen halten. Dementsprechend können die Lastaufnahmeschichten 12, 14 beispielsweise aus einem kunstharzgebundenen Quarzsand bestehen. Es ist dem Fachmann bekannt, dass ein solcher kunstharzgebundener Quarzsand je nach Herstellungsverfahren (insbesondere in Abhängigkeit vom prozentualen Harzanteil) dem Bedarfsfalle entsprechend flüssigkeitsabstossend oder mehr oder weniger flüssigkeitsabsorbierend sein kann. Wird ein solches flüssigkeitsabsorbierendes Material verwendet, bei welchem die Quarzkörner lediglich an ihren gegenseitigen Berührungsstellen miteinander verklebt sind und zahlreiche Poren offenlassen, dann ist das Kanalsystem 15 nicht erforderlich. Das von den Wasseraufnahmeschichten 11, 13 aus dem Schlicker aufgenommene Wasser wird in diesem Falle durch die Lastaufnahmeschichten 12 und 14 abgeleitet.The load-bearing
Die Bindung der Wasseraufnahmeschichten 11 und 13 an die jeweils benachbarten Lastaufnahmeschichten 12 und 14 kann beispielsweise auf chemischen Wege durch Kunstharzkleber oder mit mechanischen Mitteln erfolgen. Figur 2 zeigt eine Wasseraufnahmeschicht W, welche mit der darunter befindlichen Lastaufnahmeschicht L durch ein Kunstharz K verklebt ist. Da beide Schichten W und L bereits kunstharzhaltig sind, ergibt diese Verklebung eine ausserordentlich gute und dauerhafte Bindung.The binding of the
Figur 3 bis 6 zeigen verschiedene Möglichkeiten der mechanischen Verankerung, die aber vom Fachmann ohne weiteres durch weitere Varianten ergänzt werden können. Die ausgewählten Beispiele zeigen gemäss
- - Fig. 3 eine Verbindung mittels untergriffigen Elementen, die nach Art
16a, 16b ineinander vergossen sind,schwalbenschwanzförmiger Nuten - - Fig. 4 eine Verbindung mittels
Schrauben 17, - - Fig. 5
ineinandergreifende Elemente 18 und 19, wobei hier die Wasseraufnahmeschicht W um den Umfang der Lastaufnahmeschicht L herumgezogen ist, - - Fig. 6 eine Verbindung mittels schraubenlinienförmiger Stahldrahtelemente, z.B. Stahlfedern F.
- 3 shows a connection by means of gripping elements which are cast into one another in the manner of dovetail-
16a, 16b,shaped grooves - 4 shows a connection by means of
screws 17, - 5
18 and 19, in which case the water absorption layer W is drawn around the circumference of the load absorption layer L,interlocking elements - 6 shows a connection by means of helical steel wire elements, for example steel springs F.
Die vergrösserte Darstellung gemäss Figur 7 zeigt wiederum die Wasseraufnahmeschicht W, welche mittels Verankerungselementen 20 von hammerkopfförmigem Querschnitt in der darunter befindlichen Lastaufnahmeschicht L sicher verankert ist. Die Wasseraufnahmeschicht W sollte je nach Einzelfall eine Schichtdicke d von 20 bis 50 mm haben. Die hier mit 21 bezeichneten Entwässerungskanäle können als gelochte Kupferröhrchen ausgebildet sein. Falls diese Kupferröhrchen, wie in Figur 7 gezeigt, innerhalb der Lastaufnahmeschicht L liegen, so muss dieselbe in ihrem die Röhrchen umgebenden Abschnitt ebenfalls wasserdurchlässig sein. Die Röhrchen 21 können aber auch im unteren, der Lastaufnahmeschicht L benachbarten Bereich der Wasseraufnahmeschicht W oder im Zwischenbereich zwischen den beiden Schichten L und W angeordnet sein.The enlarged representation according to FIG. 7 again shows the water absorption layer W, which is securely anchored in the load absorption layer L located below by means of anchoring
Die Vermeidung der eingangs erwähnten, den bekannten Giessformen anhaftenden Nachteile lässt sich jedoch noch auf einem weiteren Wege erzielen. Eine Ausführungsform desselben zeigen die Figuren 8 und 9.However, the avoidance of the disadvantages mentioned at the outset which are inherent in the known casting molds can be achieved in a further way. An embodiment of the same is shown in FIGS. 8 and 9.
Auch in Figur 8 sind wiederum zwei Formkörper 22 und 23 zwischen zwei Anpressplatten 24 und 25 eingespannt und umschliessen einen Hohlraum H. Im Gegensatz zur Ausführungsform nach Figur 1 bis 7 ist jedoch hier jeder Formkörper nicht mehrschichtig ausgebildet, sondern besteht aus einem Material, das die doppelte Funktion der Wasseraufnahme und Lastabstützung übernimmt. Dieses Material besteht aus Glas- und/oder Keramikpartikeln, welche vorzugsweise kugelförmig und, eventuell unter Verwendung eines Haftvermittlers, durch ein Kunstharz miteinander verbunden sind. Wie die vergrösserte Darstellung der Figur 9 zeigt, umgibt das Kunstharz, vorzugsweise ein Acryl-, Polyurethan- oder Furanharz, die einzelne Glas- oder Keramikkügelchen 26 in einem dünnen Film 27, so dass zwischen aneinandergrenzenden Kügelchen 26 ein zusammenhängendes Netz 28 von Zwischenräumen und Kapillarkanälchen frei bleibt, welche die anfallende Flüssigkeit aufsaugen.Also in FIG. 8, two molded
Bei einer Ausführungsvariante werden Keramikkügelchen mit einem Durchmesser zwischen 0,1 und 0,25 mm verwendet und vor Aufbringung des Bindemittels zur Erhöhung der Festigkeit in einem der bereits genannten Kunstharze getränkt. Hierzu werden vorteilhafterweise die nach dem Sprühtrocknungsverfahren erstellten Keramikkügelchen verwendet, welche bei relativ niedriger Temperatur von 600 bis 900°C gebrannt werden und daher eine relativ hohe Oberflächenporosität besitzen. Letztere verbessert die Wasser- und Harzaufnahme und übt beim Bindevorgang eine Haftvermittlerfunktion aus. Mit solchen Kügelchen aus Porzellan- oder Steinzeugmasse wurden gute Resultate erzielt.In one embodiment, ceramic beads with a diameter between 0.1 and 0.25 mm are used and soaked in one of the synthetic resins mentioned above to increase the strength before the binder is applied. For this purpose, the ceramic beads produced by the spray drying process are advantageously used, which are fired at a relatively low temperature of 600 to 900 ° C. and therefore have a relatively high surface porosity. The latter improves water and resin absorption and acts as an adhesion promoter during the binding process. Good results have been obtained with such porcelain or stoneware balls.
Bei Verwendung der anhand der Figuren 1 bis 9 beschriebenen Giessformen ergeben sich die folgenden Vorteile, welche insbesondere bei der Massenfabrikation von Sanitärkeramikteilen ins Gewicht fallen:
- a) Es können ca. 80 % des teuren, porösen Kunststoffmateriales eingespart werden.
- b) Da gegenüber dem bisher verwendeten Verfahren die Aluminiumplatten, Stahlrahmen, Armierungsschrauben sowie Bohr- und Fräserarbeiten entfallen, ergibt sich hierdurch eine weitere beträchtliche Kostenersparnis.
- c) In Anbetracht des geringeren Schliessdruckes ergibt sich eine verbesserte Lösung für die gegenseitige Dichtung der beiden Formenhälften.
- d) Da sich die Formkörper nur noch im Dichtflächenbereich und nicht mehr ihrer Gesamtgeometrie entsprechend verformen, ergibt sich eine reduzierte Gefahr für die Rissbildung.
- e) Die auftretende Schwindung wird vermindert und kontrollierbar, was insbesondere bei Mehrteilformen von grosser Bedeutung ist und
- f) Die neuen Formen können nach einer gewissen Anlernzeit von den vorhandenen Modelleuren gefertigt werden.
- a) About 80% of the expensive, porous plastic material can be saved.
- b) Since the aluminum plates, steel frames, reinforcing screws and drilling and milling work are no longer required compared to the previously used method, this results in a further considerable cost saving.
- c) In view of the lower closing pressure, there is an improved solution for the mutual sealing of the two mold halves.
- d) Since the shaped bodies only deform in the sealing surface area and no longer in accordance with their overall geometry, there is a reduced risk of cracking.
- e) The shrinkage that occurs is reduced and controllable, which is particularly important in the case of multi-part shapes and
- f) The new molds can be manufactured by the existing modellers after a certain training period.
Claims (12)
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