EP0406783A2 - Process for making hollow articles from lignocellulosic fibres - Google Patents

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EP0406783A2
EP0406783A2 EP90112631A EP90112631A EP0406783A2 EP 0406783 A2 EP0406783 A2 EP 0406783A2 EP 90112631 A EP90112631 A EP 90112631A EP 90112631 A EP90112631 A EP 90112631A EP 0406783 A2 EP0406783 A2 EP 0406783A2
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EP
European Patent Office
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mold
water
molded part
suspension
binder
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EP90112631A
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EP0406783A3 (en
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Eckhard Dipl.-Volkswirt Jagdt
Paul Dipl.-Ing. Buchholzer
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
    • D21J3/00—Manufacture of articles by pressing wet fibre pulp, or papier-mâché, between moulds

Definitions

  • the invention relates to a method for producing molded parts with a spatial shape from lignocellulose-containing fibers according to the preamble of the main claim.
  • molded parts with a spatial shape from lignocellulose-containing chips and fibers is preferably carried out by the pressing process, i.e. the spreading process is followed by the pressing process.
  • the strength of the molded parts produced in this way is also sufficient for larger dimensions.
  • These are mostly synthetic resin-bonded molded parts with a resin content of 4 to 20%. These molded parts are expensive. Environmentally harmful substances are emitted when such molded parts are burned. Both are disadvantageous.
  • a casting process is known according to which molded parts are produced from fibers containing lignocellulose (porous fiberboard) without subsequent pressing.
  • the fiber suspension is placed in a casting box and the excess water is then expelled using vacuum or gravity.
  • These panels have a strength which, due to the low material density, is not sufficient for a wide range of applications. If spatial molded parts of larger dimensions are made from it, in which heavy objects may also have to be transported, the strengths are not sufficient. If you want to achieve higher strengths, the walls and the bottom of such molded parts must have a disproportionately large wall thickness. This is disadvantageous, the applicability or usability of such molded parts is thereby limited.
  • the coffin industry relies on solid wood coffins to deliver, since the use of legends from lignocellulose-containing shavings and fibers has so far failed for the reasons mentioned above (no emissions, high costs, insufficient strength).
  • a further production process for molded parts made of lignocellulose-containing fibers is known (VDI-Nachschreib (No. 32 / August 12, 1988).
  • An aqueous slurry of lignocellulose-containing material is then poured into a casting mold and the water is then suctioned off with a vacuum.
  • the raw mass dries into With this procedure it is important that the resulting pressure drop acts evenly over the entire cross-section of the mold. If this is not done, a molded part with an uneven thickness and material density distribution is created. To avoid this, nonwovens / fibreboards are used in the production This possibility does not exist in the production of molded parts.
  • molded parts made of cast fiber according to the known method have inaccurate dimensions and uneven density distribution. This is disadvantageous.
  • the object of the invention is to provide a method for producing molded parts with spatial shaping from lignocellulose-containing fibers, according to which the molded part is easy to produce and has controllable strengths even with complicated profiling while maintaining uniform density distribution and dimensions.
  • the molded part By producing the molded part by the process according to the invention in such a way that the water-binder fiber suspension is introduced into a mold under pressure, it is achieved that a molded part with a uniform density distribution is produced both in the bottom section and in the walls. Even with molded parts with a complicated profile, a uniform density distribution can be achieved in the entire molded part.
  • a variable part with the desired strength is produced by the variable setting of the pressure and the underpressure required for suctioning off the excess water.
  • the application of pressure means that the thickness of the floor and walls can be controlled.
  • the molded parts produced by casting with pressure application have no points that are not sufficiently compressed and thereby lower the strength of the molded part.
  • the fiber content of the suspension can be increased so that the volume of the material to be introduced is significantly smaller than in the manufacturing process without pressure. Due to the application of pressure, the entire manufacturing process takes considerably less time than comparable processes without using pressure. In this way, the economy of the manufacturing process can be significantly increased.
  • smaller mold dimensions are required when the suspension is introduced under pressure than during the manufacturing process without applying pressure.
  • the bottom section of the molded part can be produced separately from the walls. This is particularly advantageous if e.g. the floor should have different strengths or material density than the walls. Furthermore, this method of producing the molded part in two steps is particularly advantageous when it concerns molded parts with a large floor area.
  • the procedure can be such that the suspension introduced into the mold is additionally mechanically compressed.
  • One way of carrying out the compression process is to lower a compression stamp into the mold.
  • the additional mechanical compression is always chosen when the molded parts to be manufactured are subject to particularly high demands in terms of strength and density.
  • the density of the moldings according to the invention is preferably 150 kg / m3 to 350 kg / m3.
  • the corresponding bending strength values are between 1.2 N / mm2. It can be determined by the fiber mass to be dosed and the choice of pressure and vacuum to be used. This predetermined material density can be adhered to exactly by the method according to the invention.
  • a manufacturing process for molded parts with spatial shaping from lignocellulosic fibers is specified, in which the suspension introduced into a mold is compressed twice.
  • the A individual compression processes are independent of each other; the first compression process serves to compress the bottom section of the molded part, the second compression process serves to compress the walls of the molded part to be produced.
  • the density of the walls and the bottom section can be the same or different.
  • the strengths of these two parts of the molded part can be the same or different. This can be easily achieved by using the two-stage compression process.
  • the mechanical compression takes place by means of stamps which can be lowered into the mold.
  • the first punch which can be lowered into the mold and which serves to compress the bottom section is selected such that it also serves as a rough shape for the walls.
  • the variation of the thickness dimensions of the bottom section and the walls can be realized either by appropriate travel paths of the punches or by using different punches.
  • the former alternative is particularly inexpensive and simple in terms of device.
  • the water is expelled by gravity or vacuum.
  • the part is preferably dried at 180 ° C. In the case of parts with an average wall thickness of approximately 2 cm, the drying time is approximately one and a half to two hours. If the molded part remains in the outer or inner mold during the drying process, the convex wall deformations that occur due to the tensile stresses during drying in the direction of the molded part center are prevented.
  • the economy of the process according to the invention is significantly increased in that the water-binder suspension is used in the recycling process.
  • the fiber suspension used to manufacture the molded parts can consist of 100% defibrator wood pulp with vegetable binders. It is advantageous if the binding and adhesive agent forms a neutral colloidal solution with water, at the same time fulfilling the function of a suspending agent.
  • the molded parts produced by the process according to the invention have the advantages already described, such as uniform density distribution in the entire molded part, uniform strength in the entire molded part or uniform density and strength distribution only in the bottom section or only in the walls, ie a targeted reinforcement of a part of the molded part possible.
  • the molded part has additional stiffeners, the insertion of bottom or side reinforcements in the manufacturing process is not problematic.
  • the methods according to the invention are not limited to the production of molded parts of smaller dimensions. Molded parts can be produced that have a complicated profile and have a size of a few meters. This is possible because, due to the application of pressure or compression during the manufacturing process, the strength of the molded part is much higher than when manufacturing without pressure and without compression. In addition, the strength of the molded part can be adjusted according to the requirements by varying the pressure and the negative pressure
  • the processing of the finished molded part is possible as with solid wood.
  • the methods according to the invention can preferably be used for the production of molded parts for the coffin industry. These processes are also suitable for the production of molded parts for the packaging industry, gardening supplies or insulation purposes.
  • the shape can consist of two parts, an inner and an outer shape.
  • This advantageous embodiment is particularly useful when the wall thickness or the base thickness of the molded part is to be varied while maintaining the external dimensions. This can be set according to the proposed solution of claim 13 via the distance between the two forms.
  • the outer shape advantageously has perforations on the bottom and on the sides. These allow a simple drainage process due to negative pressure or gravity.
  • a device which has a stamp which can be lowered from above into an outer shape perforated on the side and / or bottom. At the same time, this stamp has the function of limiting the filling space for the suspension.
  • a device which has an outer shape provided with bottom and side perforations and has a pouring plunger that can be lowered from above.
  • the casting ram compresses the bottom section and, in cooperation with the outer shape, represents a raw contour for the walls of the molded part.
  • a further ram that can be lowered into the outer shape is provided to compress the walls.
  • the device for performing the method has a casting box 1, consisting of a lower part 1 'and upper part 1 ⁇ , an outer shape 2 provided with lateral and bottom perforations and a compression ram 3.
  • feed channels 4 are provided for entering the suspension.
  • the following process sequence results:
  • the suspension 5 is introduced through the channels 4 into the outer mold 2 under pressure. If the filling space 5 ', which is limited by the walls of the outer shape 2 and the inner walls of the stamp 3, filled with suspension, the stamp 3 is lowered, the suspension supply is interrupted. At the same time, the excess water is expelled from the suspension 5 by means of negative pressure, which is facilitated by the perforations made in the outer mold 2.
  • the molded part 6 thus produced is then dried at an elevated temperature and heat treated.
  • the device has the following components: a mixer 7, a metering pump 8, an outer mold 10, which is attached in a casting box 9 and is perforated on the bottom and sides, a separator 11, a vacuum reservoir 12, a vacuum pump 13, a casting ram 14, a ram 15, a separate, perforated inner mold 16 and a drying cabinet 17.
  • the procedure is as follows: A suspension in the mixer 7 is produced from the constituents water (A), fibers (B) and binder (C) with the addition of the expelled water with binder constituents (D). The suspension is poured into the perforated outer mold 10, which is inserted between the upper and lower part of the casting box 9.
  • the casting process is interrupted and the sedimentation of the fibers waited until no more water flows from the separator 11.
  • the casting die 14 is placed centrally in the outer mold 10, the cast fiber flow being compressed by its own weight and / or mechanical pressure.
  • the molding base 18 is produced by this process.
  • Molded walls 19 are then produced by pouring the suspension into the space between the outer contour of the die 14 and the inner contour of the outer mold 10 up to the height where the die 14 has the greatest width.
  • the sedimentation of the fibers is waited until no more water flows out of the separator 11.
  • the casting die 5 is now removed from the mold and the press die 15 is retracted. Only the walls 19 of the molded part are compressed by the mechanical pressure.

Abstract

A process for making hollow articles from lignocellulosic fibres with vegetable binders is presented, by which it is possible to make articles (20) which have a uniform density distribution even in the case of complicated profiling. The dimensions of the articles (20) and their strength can be controlled by the production process presented. A specific setting of the density and of the strength in the article is possible by the process described. The features of the production process are: introducing the suspension into the mould under pressure and compressing the parts (18, 19) of the article. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit räumlicher Formgebung aus lignocellulosehaltigen Fasern gemäß dem Oberbegriff des Haupt­anspruches.The invention relates to a method for producing molded parts with a spatial shape from lignocellulose-containing fibers according to the preamble of the main claim.

Die Herstellung von Formteilen mit räumlicher Formgebung aus lignocellulosehalti­gen Spänen und Fasern erfolgt bei den geforderten Festigkeiten vorzugsweise im Preßverfahren, d.h. an den Streuvorgang schließt sich der Vorgang des Pressens an. Die Festigkeiten der so hergestellten Formteile reichen auch für größere Abmessun­gen. Es handelt sich dabei meistens um kunstharzgebundene Formteile mit Harzan­teilen von 4 bis 20%. Diese Formteile sind teuer. Bei der Verbrennung solcher Form­teile werden umweltbelastende Stoffe emittiert. Beides ist nachteilig.The production of molded parts with a spatial shape from lignocellulose-containing chips and fibers is preferably carried out by the pressing process, i.e. the spreading process is followed by the pressing process. The strength of the molded parts produced in this way is also sufficient for larger dimensions. These are mostly synthetic resin-bonded molded parts with a resin content of 4 to 20%. These molded parts are expensive. Environmentally harmful substances are emitted when such molded parts are burned. Both are disadvantageous.

Daneben ist ein Gießverfahren bekannt, nach dem Formteile aus lignocellulosehalti­gen Fasern (poröse Faserplatten) ohne anschließendes Pressen hergestellt werden. Dabei wird die Faser-Suspension in einen Gießkasten eingebracht und das über­schüssige Wasser anschließend mittels Vakuum oder durch Schwerkraft ausgetrieben. Diese Platten weisen eine Festigkeit auf, die durch die geringe Materialdichte be­dingt, nicht für eine breite Palette von Anwendungen ausreicht. Werden daraus räumliche Formteile von größeren Abmessungen hergestellt, in denen eventuell auch schwere Gegenstände transportiert werden müssen, reichen die Festigkeiten nicht aus. Will man höhere Festigkeiten erreichen, so müssen die Wandungen und der Bo­den solcher Formteile eine unverhältnismäßig große Wandstärke aufweisen. Dies ist nachteilig, die Anwendbarkeit, bzw. Verwendbarkeit solcher Formteile wird dadurch begrenzt. So ist z.B. die Sarg-Industrie darauf angewiesen, Särge aus Massivholz her­ zustellen, da die Verwendung von Sagen aus lignocellulosehaltigen Spänen und Fa­sern bisher aus den obengenannten Gründen (keine Emissionsfreiheit, hohe Kosten, nicht ausreichende Festigkeiten) scheiterte.In addition, a casting process is known according to which molded parts are produced from fibers containing lignocellulose (porous fiberboard) without subsequent pressing. The fiber suspension is placed in a casting box and the excess water is then expelled using vacuum or gravity. These panels have a strength which, due to the low material density, is not sufficient for a wide range of applications. If spatial molded parts of larger dimensions are made from it, in which heavy objects may also have to be transported, the strengths are not sufficient. If you want to achieve higher strengths, the walls and the bottom of such molded parts must have a disproportionately large wall thickness. This is disadvantageous, the applicability or usability of such molded parts is thereby limited. For example, the coffin industry relies on solid wood coffins to deliver, since the use of legends from lignocellulose-containing shavings and fibers has so far failed for the reasons mentioned above (no emissions, high costs, insufficient strength).

Es ist ein weiteres Herstellungsverfahren für Formteile aus lignocellulosehaltigen Fa­sern bekannt (VDI-Nachrichten (Nr.32/ 12. August 1988). Danach wird ein wässriger Brei aus lignocellulosehaltigem Material in eine Gießform gegossen und das Wasser anschließend mit Vakuum abgesaugt. Die Rohmasse trocknet in einem Trockenka­nal. Bei dieser Vorgehensweise ist es wichtig, daß das entstehende Druckgefälle gleichmäßig über den ganzen Querschnitt der Form wirkt. Geschieht dies nicht, so entsteht ein Formteil mit ungleichmäßiger Dicke und Materialdichteverteilung. Um dies zu vermeiden, werden bei der Herstellung von Vliesen/Faserplatten entspre­chende Leitbleche eingesetzt. Bei Herstellung von Formteilen besteht diese Möglich­keit nicht. Somit weisen die nach dem bekannten Verfahren hergestellten Formteile aus Faserguß ungenaue Abmessungen und ungleiche Dichteverteilung auf. Dies ist nachteilig.A further production process for molded parts made of lignocellulose-containing fibers is known (VDI-Nachrichten (No. 32 / August 12, 1988). An aqueous slurry of lignocellulose-containing material is then poured into a casting mold and the water is then suctioned off with a vacuum. The raw mass dries into With this procedure it is important that the resulting pressure drop acts evenly over the entire cross-section of the mold. If this is not done, a molded part with an uneven thickness and material density distribution is created. To avoid this, nonwovens / fibreboards are used in the production This possibility does not exist in the production of molded parts. Thus, molded parts made of cast fiber according to the known method have inaccurate dimensions and uneven density distribution. This is disadvantageous.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit räumlicher Formgebung aus lignocellulosehaltigen Fasern anzugeben nach dem das Formteil einfach herzustellen ist und auch bei einer komplizierten Profilierung unter Einhaltung gleichmäßiger Dichteverteilung und Abmessungen kontrollierbare Festigkeiten aufweist.The object of the invention is to provide a method for producing molded parts with spatial shaping from lignocellulose-containing fibers, according to which the molded part is easy to produce and has controllable strengths even with complicated profiling while maintaining uniform density distribution and dimensions.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claims 1 and 4. The subclaims represent advantageous developments.

Durch die Herstellung des Formteiles nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der­art, daß die Wasser-Bindemittel-Faser-Suspension unter Druck in eine Form einge­bracht wird, wird erreicht, daß ein Formteil mit gleichmäßiger Dichteverteilung sowohl im bodenseitigen Abschnitt als auch in den Wandungen entsteht. Auch bei Formteilen mit einer komplizierten Profilierung ist dadurch eine gleichmäßige Dichteverteilung im gesamten Formteil erreichbar. Durch die variable Einstellung des Druckes und des zum Absaugen des Überschußwassers notwendigen Unterdruk­kes wird ein Formteil mit gewünschter Festigkeit hergestellt. Des weiteren ist durch die Druckanwendung erreichbar, daß die Stärke des Bodens und der Wandungen kontrollierbar ist. Durch das Einbringen der Suspension durch Gießen unter Druck und gleichzeitiges Absaugen des Überschußwassers mittels einer Vakuumpumpe wird wesentlich weniger Vakuum benötigt, als beim Gießen ohne Druck. Somit sinkt der Energiebedarf. Die durch Gießen mit Druckanwendung hergestellten Formteile wei­sen keine Stellen auf, die nicht genügend verdichtet sind und dadurch die Festigkeit des Formteiles senken. Durch die Anwendung des Druckes kann der Faserstoffgehalt der Suspension erhöht werden, so daß das Volumen des einzubringenden Materials wesentlich kleiner ist als beim Herstellungsvorgang ohne Druck. Das gesamte Her­stellungsverfahren dauert durch die Druckanwendung wesentlich kürzer als ver­gleichbare Verfahren ohne Druckanwendung. Die Wirtschaftlichkeit des Herstel­lungsprozesses kann auf diese Weise also wesentlich gesteigert werden. Außerdem werden bei gleichgroßen Formteilen bei Einbringen der Suspension unter Druck kleinere Formabmessungen benötigt als beim Herstellungsvorgang ohne Druckan­wendung.By producing the molded part by the process according to the invention in such a way that the water-binder fiber suspension is introduced into a mold under pressure, it is achieved that a molded part with a uniform density distribution is produced both in the bottom section and in the walls. Even with molded parts with a complicated profile, a uniform density distribution can be achieved in the entire molded part. A variable part with the desired strength is produced by the variable setting of the pressure and the underpressure required for suctioning off the excess water. Furthermore, the application of pressure means that the thickness of the floor and walls can be controlled. By introducing the suspension by casting under pressure and simultaneous suction of the excess water using a vacuum pump requires significantly less vacuum than when casting without pressure. This reduces the energy requirement. The molded parts produced by casting with pressure application have no points that are not sufficiently compressed and thereby lower the strength of the molded part. By applying the pressure, the fiber content of the suspension can be increased so that the volume of the material to be introduced is significantly smaller than in the manufacturing process without pressure. Due to the application of pressure, the entire manufacturing process takes considerably less time than comparable processes without using pressure. In this way, the economy of the manufacturing process can be significantly increased. In addition, with molded parts of the same size, smaller mold dimensions are required when the suspension is introduced under pressure than during the manufacturing process without applying pressure.

Gemäß Lösungsvorschlag des Ansprüches 2 wird erreicht, daß der bodenseitige Ab­schnitt des Formteiles getrennt von den Wandungen hergestellt werden kann. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn z.B. der Boden andere Festigkeiten bzw. Materi­aldichte aufweisen soll als die Wandungen. Weiterhin ist dieses Verfahren der Her­stellung des Formteiles in zwei Schritten besonders dann vorteilhaft, wenn es sich um Formteile mit einer flächenmäßig großen Bodenausdehnung handelt.According to the proposed solution of claim 2 it is achieved that the bottom section of the molded part can be produced separately from the walls. This is particularly advantageous if e.g. the floor should have different strengths or material density than the walls. Furthermore, this method of producing the molded part in two steps is particularly advantageous when it concerns molded parts with a large floor area.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens kann so vorgegan­gen werden, daß die in die Form eingebrachte Suspension zusätzlich mechanisch ver­dichtet wird. Eine Möglichkeit der Ausführung des Verdichtungsvorganges ist das Absenken eines Verdichtungsstempels in die Form. Die zusätzliche mechanische Verdichtung wird immer dann gewählt, wenn an die herzustellenden Formteile be­sonders hohe Anforderungen bezüglich Festigkeit und Dichte gestellt werden.In an embodiment of the production method according to the invention, the procedure can be such that the suspension introduced into the mold is additionally mechanically compressed. One way of carrying out the compression process is to lower a compression stamp into the mold. The additional mechanical compression is always chosen when the molded parts to be manufactured are subject to particularly high demands in terms of strength and density.

Die Dichte der erfindungsgemäßen Formteile beträgt vorzugsweise 150 kg/m³ bis 350 kg/m³. Die entsprechenden Biegefestigkeitswerte liegen zwischen 1,2 N/mm². Sie kann durch die zu dosierende Fasermasse und die Wahl des anzuwendenden Druckes und Unterdruckes bestimmt werden. Diese vorgegebene Materialdichte kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren genau eingehalten werden.The density of the moldings according to the invention is preferably 150 kg / m³ to 350 kg / m³. The corresponding bending strength values are between 1.2 N / mm². It can be determined by the fiber mass to be dosed and the choice of pressure and vacuum to be used. This predetermined material density can be adhered to exactly by the method according to the invention.

Gemäß dem Lösungsvorschlag des Ansprüches 4 ist ein Herstellungsverfahren für Formteile mit räumlicher Formgebung aus lignocellulosehaltigen Fasern angegeben, bei dem die in eine Form eingebrachte Suspension zweimal verdichtet wird. Die ein­ zelnen Verdichtungsvorgänge sind unabhängig voneinander; der erste Verdichtungsvorgang dient zur Verdichtung des bodenseitigen Abschnittes des Form­teiles, der zweite Verdichtungsvorgang dient zur Verdichtung der Wandungen des herzustellenden Formteiles. Die Dichte der Wandungen und des bodenseitigen Ab­schnittes kann gleich oder unterschiedlich sein. Auch die Festigkeiten dieser beiden Teile des Formteiles können gleich oder unterschiedlich sein. Dies ist durch die Verwendung des zweistufigen Verdichtungsvorganges einfach erreichbar. Die me­chanische Verdichtung erfolgt mittels in die Form absenkbarer Stempel. Dabei ist der erste in die Form absenkbare Stempel, welcher zur Verdichtung des bodenseiti­gen Abschnittes dient, so gewählt, daß er gleichzeitig als Rohform für die Wandungen dient. Die Variation der Dickenabmessungen des bodenseitigen Abschnittes und der Wandungen ist entweder durch entsprechende Verfahrwege der Stempel realisierbar oder durch Einsatz verschiedener Stempel. Die erstgenannte Alternative ist beson­ders kostengünstig und vorrichtungsmäßig einfach.According to the proposed solution of claim 4, a manufacturing process for molded parts with spatial shaping from lignocellulosic fibers is specified, in which the suspension introduced into a mold is compressed twice. The A individual compression processes are independent of each other; the first compression process serves to compress the bottom section of the molded part, the second compression process serves to compress the walls of the molded part to be produced. The density of the walls and the bottom section can be the same or different. The strengths of these two parts of the molded part can be the same or different. This can be easily achieved by using the two-stage compression process. The mechanical compression takes place by means of stamps which can be lowered into the mold. The first punch which can be lowered into the mold and which serves to compress the bottom section is selected such that it also serves as a rough shape for the walls. The variation of the thickness dimensions of the bottom section and the walls can be realized either by appropriate travel paths of the punches or by using different punches. The former alternative is particularly inexpensive and simple in terms of device.

Das Austreiben des Wassers findet statt durch Schwerkraft oder Vakuum.The water is expelled by gravity or vacuum.

Die Trocknung des Teiles findet vorzugsweise bei 180°C statt. Bei Teilen von einer mittleren Wandstärke von etwa 2cm beträgt die Trocknungszeit ca. eineinhalb bis zwei Stunden. Verbleibt das Formteil während des Trocknungsprozesses in der Außen- oder auf der Innenform, so werden die durch die Zugspannungen während der Trocknung auftretende konvexe Wandverformungen in Richtung Formteilmitte verhindert.The part is preferably dried at 180 ° C. In the case of parts with an average wall thickness of approximately 2 cm, the drying time is approximately one and a half to two hours. If the molded part remains in the outer or inner mold during the drying process, the convex wall deformations that occur due to the tensile stresses during drying in the direction of the molded part center are prevented.

Die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nicht zuletzt wesent­lich dadurch gesteigert, daß die Wasser-Bindemittel-Suspension im Recyclingverfah­ren verwendet wird. Die zur Herstellung der Formteile verwendete Faser-Suspension kann aus 100% Defibrator-Holzfaserstoff mit pflanzlichen Bindemitteln bestehen. Es ist vorteilhaft, wenn das Binde- und Klebemittel mit Wasser eine neutrale kolloidale Lösung bildet, wobei zugleich die Funktion eines Suspendiermittels erfüllt wird.Last but not least, the economy of the process according to the invention is significantly increased in that the water-binder suspension is used in the recycling process. The fiber suspension used to manufacture the molded parts can consist of 100% defibrator wood pulp with vegetable binders. It is advantageous if the binding and adhesive agent forms a neutral colloidal solution with water, at the same time fulfilling the function of a suspending agent.

Die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile weisen die be­reits beschriebenen Vorteile auf, wie gleichmäßige Dichteverteilung im gesamten Formteil, gleichmäßige Festigkeit im gesamten Formteil oder gleichmäßige Dichte und Festigkeitsverteilung nur un Bodenabschnitt bzw. nur in den Wandungen, d.h. eine gezielte Verstärkung eines Teiles des Formteiles ist möglich.The molded parts produced by the process according to the invention have the advantages already described, such as uniform density distribution in the entire molded part, uniform strength in the entire molded part or uniform density and strength distribution only in the bottom section or only in the walls, ie a targeted reinforcement of a part of the molded part possible.

Sollte das Formteil noch weitere Versteifungen aufweisen, so ist die Einlegung von bodenseitigen bzw. seitlichen Armierungen beim Herstellungsprozeß nicht problema­tisch.If the molded part has additional stiffeners, the insertion of bottom or side reinforcements in the manufacturing process is not problematic.

Die erfindungsgemäßen Verfahren sind nicht auf Herstellung von Formteilen kleine­rer Abmessungen beschränkt. Es können Formteile hergestellt werden, die eine komplizierte Profilierung aufweisen und eine Größenordnung von einigen Metern besitzen. Dies ist dadurch möglich, weil aufgrund der Druckanwendung bzw. der Verdichtung während des Herstellungsprozesses wesentlich höhere Festigkeiten des Formteiles erteicht werden als beim Herstellen ohne Druck und ohne Verdichtung. Außerdem kann die Festigkeit des Formteiles durch die Variation des Drucks und des Unterdruckes den Anforderungen entsprechend eingestellt werdenThe methods according to the invention are not limited to the production of molded parts of smaller dimensions. Molded parts can be produced that have a complicated profile and have a size of a few meters. This is possible because, due to the application of pressure or compression during the manufacturing process, the strength of the molded part is much higher than when manufacturing without pressure and without compression. In addition, the strength of the molded part can be adjusted according to the requirements by varying the pressure and the negative pressure

Die Bearbeitung des fertigen Formteiles ist wie bei Massivholz möglich.The processing of the finished molded part is possible as with solid wood.

Die erfindungsgemäßen Verfahren können bevorzugt zur Herstellung von Formteilen für die Sargindustrie angewendet werden. Daneben eignen sich diese Verfahren zur Herstellung von Formteilen für die Verpackungsindustrie, dem Gärtnereibedarf oder Isolationszwecke.The methods according to the invention can preferably be used for the production of molded parts for the coffin industry. These processes are also suitable for the production of molded parts for the packaging industry, gardening supplies or insulation purposes.

Erfindungsgemäß kann die Form aus zwei Teilen bestehen, einer Innen- und einer Außenform. Diese vorteilhafte Ausbildung kommt besonders dann zum Tragen, wenn unter Beibehaltung der äußeren Abmessungen, die Wanddicke bzw. die Bodendicke des Formteiles variiert werden soll. Diese kann gemäß dem Lösungsvorschlag des Ansprüches 13 über den Abstand zwischen den beiden Formen eingestellt werden.According to the invention, the shape can consist of two parts, an inner and an outer shape. This advantageous embodiment is particularly useful when the wall thickness or the base thickness of the molded part is to be varied while maintaining the external dimensions. This can be set according to the proposed solution of claim 13 via the distance between the two forms.

Die Außenform besitzt vorteilhafterweise bodenseitige und seitliche Perforationen. Diese erlauben einen einfache Entwässerungsvorgang durch Unterdruck oder Schwerkraft.The outer shape advantageously has perforations on the bottom and on the sides. These allow a simple drainage process due to negative pressure or gravity.

Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 ist eine Einrichtung notwendig, die einen Stempel aufweist, welcher von oben in eine seitlich und/oder bodenseitig perforierte Außenform absenkbar ist. Gleichzeitig hat dieser Stempel die Funktion der Begrenzung des Füllraumes für die Suspension.To carry out the method according to claim 3, a device is necessary which has a stamp which can be lowered from above into an outer shape perforated on the side and / or bottom. At the same time, this stamp has the function of limiting the filling space for the suspension.

Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 ist eine Einrichtung vorgesehen, die eine mit bodenseitigen und seitlichen Perforationen versehene Außenform und einen von oben in diese absenkbaren Gießstempel aufweist. Der Gießstempel ver­dichtet den bodenseitigen Abschnitt und stellt mit der Außenform zusammenwirkend eine Rohkontur für die Wandungen des Formteiles dar. Zur Verdichtung der Wan­dungen ist ein weiterer in die Außenform absenkbarer Stempel vorgesehen.To carry out the method according to claim 4, a device is provided which has an outer shape provided with bottom and side perforations and has a pouring plunger that can be lowered from above. The casting ram compresses the bottom section and, in cooperation with the outer shape, represents a raw contour for the walls of the molded part. A further ram that can be lowered into the outer shape is provided to compress the walls.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verfahren sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

  • Fig.1 Eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufes beim Einbrin­gen der Suspension unter Druck mit einer gleichzeitigen mechanischen Verdichtung.
  • Fig.2 Eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufes bei Herstellung der Formteile mit zweimaliger Verdichtung.
Exemplary embodiments of the method according to the invention are shown in the following drawings. Show it:
  • Fig.1 A schematic representation of the process flow when introducing the suspension under pressure with a simultaneous mechanical compression.
  • Fig.2 A schematic representation of the process flow in the production of the molded parts with two compression.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen Gießkasten 1, beste­hend aus einem Unterteil 1′ und Oberteil 1˝, eine mit seitlichen und bodenseitigen Perforationen versehene Außenform 2 und einen Verdichtungsstempel 3 auf. An dem Gießkasten 1 sind Zufuhrkanäle 4 für die Eingabe der Suspension vorgesehen. Es er­gibt sich folgender Verfahrensablauf: Die Suspension 5 wird durch die Kanäle 4 in die Außenform 2 unter Druck eingegeben. Ist der Füllraum 5′, der durch die Wan­dungen der Außenform 2 und die Innenwandungen des Stempels 3 begrenzt ist, mit Suspension gefüllt, so wird der Stempel 3 abgesenkt, die Suspensionszufuhr wird un­terbrochen. Gleichzeitig wird das überschüssige Wasser aus der Suspension 5 mittels Unterdruck ausgetrieben, was durch die in der Außenform 2 angebrachten Perfora­tionen erleichtert wird. Das so hergestellte Formteil 6 wird anschließend bei erhöhter Temperatur getrocknet und wärmevergütet.The device for performing the method has a casting box 1, consisting of a lower part 1 'and upper part 1˝, an outer shape 2 provided with lateral and bottom perforations and a compression ram 3. On the casting box 1, feed channels 4 are provided for entering the suspension. The following process sequence results: The suspension 5 is introduced through the channels 4 into the outer mold 2 under pressure. If the filling space 5 ', which is limited by the walls of the outer shape 2 and the inner walls of the stamp 3, filled with suspension, the stamp 3 is lowered, the suspension supply is interrupted. At the same time, the excess water is expelled from the suspension 5 by means of negative pressure, which is facilitated by the perforations made in the outer mold 2. The molded part 6 thus produced is then dried at an elevated temperature and heat treated.

Zur Durchführung des in Fig. 2 dargestellten Verfahrensablaufes weist die Einrich­tung folgende Bestandteile auf: Einen Mischer 7, eine Dosierpumpe 8, eine in einem Gießkasten 9 angebrachte, bodenseitig und seitlich perforierte Außenform 10, einen Abscheider 11, einen Vakuumvorratsbehälter 12, eine Vakuumpumpe 13, einen Gießstempel 14, einen Preßstempel 15, eine gesonderte, perforierte Innenform 16 und einen Trockenschrank 17 auf. Der Verfahrensablauf ist folgender: Aus den Bestandteilen Wasser (A), Fasern (B), und Bindemittel (C) unter Zugabe des ausge­triebenen Wassers mit Bindemittelanteilen (D) wird eine Suspension im Mischer 7 hergestellt. Die Suspension wird in die perforierte Außenform 10 gegossen, die zwi­schen das Ober- und Unterteil des Gießkastens 9 eingelegt ist. Nachdem die eingege­ bene Suspensionsmenge für den Bodenabschnitt ausreichend ist, wird der Gießvor­gang unterbrochen und die Sedimentation der Fasern abgewartet, bis kein Wasser mehr aus dem Abscheider 11 fließt. Der Gießstempel 14 wird zentrisch in die Außen­form 10 eingelegt, wobei durch sein Eigengewicht und/oder einen mechanischen Druck das gegossene Faserfließ verdichtet wird. Durch diesen Vorgang wird der Formteilboden 18 hergestellt. Anschließend werden Formteilwandungen 19 durch das Gießen der Suspension in den Zwischenraum zwischen der Außenkontur des Gießstempels 14 und der Innenkontur der Außenform 10 bis zu der Höhe, wo der Gießstempel 14 die größte Breite aufweist, hergestellt. Die Sedimentation der Fasern wird abgewartet, bis kein Wasser mehr aus dem Abscheider 11 fließt. Der Gießstem­pel 5 wird jetzt aus der Form herausgenommen und der Preßstempel 15 eingefahren. Durch den mechanischen Druck werden ausschließlich die Wandungen 19 des Form­teiles verdichtet. Sobald der Preßstempel auf dem Gießkasten 9 aufliegt, wird Va­kuum angelegt und das Formteil 20 durch Anlegung von Unterdruck entwässert. Hierdurch sinken die Faserrückstellkräfte des Formteiles 20, so daß am Ende des Herstellungsvorganges kein mechanischer Druck mehr erforderlich ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Vakuum abgeschaltet und der Preßstempel 15 herausgenommen. Das Formteil 20 wird nochmals mittels Vakuum entwässert. Anschließend wird das Formteil 20 mit der Außenform 10 aus dem Gießkasten 9 herausgenommen und auf eine perforierte Innenform 16 aufgelegt. Die perforierte Außenform 10 kann nun zur Herstellung eines weiteren Formteiles eingesetzt werden. Auf der Innenform 16 auf­gelegt, wird das Formteil 20 wärmevergütet.2, the device has the following components: a mixer 7, a metering pump 8, an outer mold 10, which is attached in a casting box 9 and is perforated on the bottom and sides, a separator 11, a vacuum reservoir 12, a vacuum pump 13, a casting ram 14, a ram 15, a separate, perforated inner mold 16 and a drying cabinet 17. The procedure is as follows: A suspension in the mixer 7 is produced from the constituents water (A), fibers (B) and binder (C) with the addition of the expelled water with binder constituents (D). The suspension is poured into the perforated outer mold 10, which is inserted between the upper and lower part of the casting box 9. After the entered bene suspension amount is sufficient for the bottom section, the casting process is interrupted and the sedimentation of the fibers waited until no more water flows from the separator 11. The casting die 14 is placed centrally in the outer mold 10, the cast fiber flow being compressed by its own weight and / or mechanical pressure. The molding base 18 is produced by this process. Molded walls 19 are then produced by pouring the suspension into the space between the outer contour of the die 14 and the inner contour of the outer mold 10 up to the height where the die 14 has the greatest width. The sedimentation of the fibers is waited until no more water flows out of the separator 11. The casting die 5 is now removed from the mold and the press die 15 is retracted. Only the walls 19 of the molded part are compressed by the mechanical pressure. As soon as the press ram rests on the casting box 9, vacuum is applied and the molded part 20 is dewatered by applying negative pressure. As a result, the fiber restoring forces of the molded part 20 decrease, so that no mechanical pressure is required at the end of the manufacturing process. At this time, the vacuum is switched off and the press ram 15 is removed. The molded part 20 is dewatered again by means of a vacuum. The molded part 20 with the outer mold 10 is then removed from the casting box 9 and placed on a perforated inner mold 16. The perforated outer mold 10 can now be used to produce a further molded part. Placed on the inner mold 16, the molded part 20 is heat treated.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von aus einem Bodenabschnitt und einem oder mehreren Wandungsabschnitten bestehenden Formteilen mit räumlicher Formgebung aus lignocellulosehaltigen Fasern mit pflanzlichen Binde­mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wasser-Bindemittel-Faser-­Suspension (5) unter Druck in eine Form (2) eingebracht wird und daß das Wasser und die in diesem eingebundenen Bindemittel mittels Unter­druck weitgehend ausgetrieben werden und das Formteil (6) bei erhöhter Temperatur getrocknet und vergütet wird.1. A process for the production of molded parts consisting of a bottom section and one or more wall sections with spatial shaping of lignocellulosic fibers with vegetable binders, characterized in that a water-binder fiber suspension (5) is introduced under pressure into a mold (2) and that the water and the binders incorporated in this are largely expelled by means of negative pressure and the molded part (6) is dried and tempered at elevated temperature. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Sus­pension (5) für den Formteilboden unter Druck in die Form (2) einge­bracht wird und das Wasser, samt der darin eingebundenen Bindemittel, mittels Unterdruck weitgehend ausgetrieben wird und dann weitere Sus­pension für die Wandungen in die Form unter Druck eingebracht und durch Unterdruck entwässert wird und anschließend das Formteil (6) bei erhöhter Temperatur getrocknet und vergütet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that first the suspension (5) for the molding base is introduced under pressure into the mold (2) and the water, including the binder incorporated therein, is largely expelled by means of a vacuum and then further suspension for the walls are introduced into the mold under pressure and dewatered by negative pressure, and the molded part (6) is then dried and tempered at elevated temperature. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Form (2) eingebrachte Suspension (5) zusätzlich mechanisch verdichtet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the suspension (5) introduced into the mold (2) is additionally mechanically compressed. 4. Verfahren zur Herstellung von aus einem Bodenabschnitt und einem oder mehreren Wandungsabschnitten bestehenden Formteilen mit räumlicher Formgebung aus lignocellulosehaltigen Fasern mit pflanzlichen Binde­mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wasser-Bindemittel-Faser-­Suspension in eine Form (10) eingebracht wird und die eingebrachte Menge, die etwa für die Herstellung des bodenseitigen Abschnittes (18) ausreichend ist, nach Austreiben des Wassers mechanisch verdichtet wird und, daß danach weitere Suspension, deren Menge für die Herstellung der Wandabschnitte (19) ausreichend ist, in die Form (10) eingebracht und nach Austreiben des Wassers mechanisch verdichtet wird und daß das überschüssige Wasser aus dem gesamten Formteil (20) durch Unterdruck ausgetrieben und das Formteil (20) anschließend vergütet und getrocknet wird.4. A process for the production of moldings consisting of a base section and one or more wall sections with spatial shaping of lignocellulose-containing fibers with vegetable binders, characterized in that a water-binder fiber suspension is introduced into a mold (10) and the introduced Amount which is sufficient for the manufacture of the bottom section (18) is mechanically compressed after the water has been driven out and that further suspension, the amount of which is sufficient for the manufacture of the wall sections (19), is then introduced into the mold (10) and after the water has been expelled, it is mechanically compressed and the excess water is expelled from the entire molded part (20) by means of negative pressure, and the molded part (20) is then tempered and dried. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die me­chanische Verdichtung mittels in die Form (2, 10) absenkbarer Stempel (3, 14, 15) erfolgt.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the mechanical compression by means of the mold (2, 10) lowerable stamp (3, 14, 15). 6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (6, 20) während des Trocknungs- und Vergütungsprozesses in der Außenform (10, 2) oder auf der Innenform (16) verbleibt.6. The method according to one or more of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the molded part (6, 20) remains during the drying and tempering process in the outer mold (10, 2) or on the inner mold (16). 7. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß das ausgetriebene Wasser samt der darin eingebun­denen Bindemittel (D) für eine neu herzustellende Wasser-Bindemittel-­Suspension (A, B, C, D) verwendet wird.7. The method according to one or more claims 1 to 5, characterized in that the expelled water together with the binder (D) incorporated therein is used for a water binder suspension (A, B, C, D) to be newly produced. 8. Formteil mit räumlicher Formgebung bestehend aus lignocellulosehalti­gen Fasern, vorzugsweise 100% Defibrator-Holzfaserstoff mit pflanzlichen Bindemitteln, insbesondere Stärke und/oder Methylcellulose erhältlich durch Einbringen von Wasser-Bindemittel-Faser-Suspension (5) unter Druck in eine Form (2), Austreiben des Wassers und der in diesem ein­gebundenen Bindemittel aus der Suspension (5) durch Unterdruck und anschließende Trocknung und Wärmevergütung des Formteiles (6) bei erhöhter Temperatur.8. molded part with spatial shaping consisting of fibers containing lignocellulose, preferably 100% defibrator wood fiber with vegetable binders, in particular starch and / or methyl cellulose, obtainable by introducing water-binder fiber suspension (5) under pressure into a mold (2), Expulsion of the water and the binder incorporated in it from the suspension (5) by negative pressure and subsequent drying and heat treatment of the molded part (6) at elevated temperature. 9. Formteil mit räumlicher Formgebung, bestehend aus einem bodenseitigen Abschnitt und einem oder mehreren Wandungsabschnitten aus ligno­cellulosehaltigen Fasern mit pflanzlichen Bindemitteln erhältlich durch das Einbringen von Wasser-Bindemittel-Faser-Suspension in eine Form (10), in einer Menge die für die Herstellung des bodenseitigen Abschnittes (18) ausreichend ist, Austreiben des Wassers aus der Suspension, mecha­nische Verdichtung derselben, Einbringen weiterer Suspension in die Form in einer Menge, die zur Herstellung der Wandungsabschnitte (19) ausreichend ist, Austreiben des Wassers, mechanische Verdichtung der Wandungungsabschnitte (19), Austreiben des Wassers aus dem gesamten Formteil (20) durch Unterdruck und anschließende Vergütung und Trocknung.9. molded part with spatial shaping, consisting of a bottom section and one or more wall sections made of lignocellulosic fibers with vegetable binders obtainable by introducing water-binder fiber suspension into a mold (10), in an amount necessary for the production of the bottom section (18) is sufficient, expelling the water from the suspension, mechanical compression thereof, introducing further suspension into the mold in an amount sufficient to produce the wall sections (19), expelling the water, mechanical compression of the wall sections (19), Expulsion of the water from the entire molded part (20) by negative pressure and subsequent tempering and drying. 10. Formteil nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in seinen äußeren und/oder inneren Schichten, bodenseitige oder seitliche Armierungen aus Gewebe, vorzugsweise Textilgewebe oder dergleichen eingelegt sind.10. Molding according to claims 8 or 9, characterized in that in its outer and / or inner layers, bottom or side reinforcements made of fabric, preferably textile fabric or the like are inserted. 11. Formteil nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bearbeitung und Veredelung des Formteiles (6,20) ähnlich wie bei Mas­sivholz möglich ist.11. Molding according to claims 8 to 10, characterized in that processing and finishing of the molded part (6, 20) similar to solid wood is possible. 12. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form zweiteilig ausgebildet ist und aus einer Innen- und Außenform (2) besteht.12. Device for performing the method according to claims 1 or 2, characterized in that the shape is formed in two parts and consists of an inner and outer shape (2). 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteilwanddicke über den Abstand zwischen der Außen- und Innen­form eingestellt wird.13. The device according to claim 12, characterized in that the molding wall thickness is set via the distance between the outer and inner mold. 14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenform (2, 10) bodenseitige und seitliche Perforationen aufweist.14. Device for performing the method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the outer shape (2, 10) has perforations on the bottom and on the sides. 15. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus eine bodenseitig und seitlich perforierte Außenform (2) und einen, von oben in diese absenkbaren, eine Be­grenzung für den Füllraum (5′) der Form darstellenden Stempel (3) auf­weist.15. Device for carrying out the method according to claim 3, characterized in that the shape of a bottom and side perforated outer shape (2) and a, from this into the lowerable, a limitation for the filling space (5 ') of the shape representing stamp ( 3). 16. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine bodenseitig und seitlich performierte Außen­ form (10) und ein in diese von oben absenkbarer Gießstempel (14) vorge­sehen sind und daß zwischen den Wandungen der Außenform (10) und denen des Gießstempels (14) ein Raum vorhanden ist, der der Rohform­kontur der Wandungen (19) des Formteiles (20) entspricht und daß ein weiterer, in die Außenform (10) von oben absenkbarer Preßstempel (15) vorgesehen ist, dessen Kontur ist so gewählt, daß der Raum zwischen sei­nen Wandungen und denen der Außenform (10) der entgültigen Form des Formteiles (20) entspricht.16. Device for performing the method according to claim 4, characterized in that a bottom and side performed outside mold (10) and a casting plunger (14) which can be lowered from above are provided and that between the walls of the outer mold (10) and those of the plunger (14) there is a space which corresponds to the raw contour of the walls (19) of the molded part ( 20) and that a further, in the outer shape (10) lowerable plunger (15) is provided, the contour of which is chosen so that the space between its walls and that of the outer shape (10) of the final shape of the molded part (20 ) corresponds.
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