DE1771643B2 - Verfahren zur Herstellung keramischer Formlinge und Spritzpreßform zur Durch fuhrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung geschirrkeramischer Formlinge durch Spritzpressen, bei dem durch Wasserzugabe plastisch gewordene keramische Massen verwendet werden, sowie eine Spritzpreßform zur Durchführung des Verfahrens.

Die Herstellung keramischer Formlinge erfolgt bislang durch ein Preß-, Dreh- oder Gießverfahren. Dabei werden nahezu ausschließlich aus Gips hergestellte Arbeitsformen verwendet.

Die F unktionstüchtigkeit dieser Formen wird durch das im abgebundenen Gips enthaltene Porensystem gewährleistet.

Ein Nachteil der heutigen Masseverfon.iungsmethoden besteht darin, daß die benutzten Arbeitsformen infolge der schlechten Festigkeitseigenschaften und der Wasserlöslichkeit des Gipses nur eine verhältnismäßig kurze Gebrauchsdauer aufweisen. Ein weiterer Mangel ist, daß die Entwässerung der keramischen Formlinge, die auf bzw. in den Arbeitsformen erfolgt, bedingt durch die nur geringe thermische Belastbarkeit des Gipses, erst durch einen hohen formenmäßigen oder maschinellen Aufwand ermöglicht wird.

Deshalb hat es nicht an Versuchen gefehlt, diese Nachteile durch eine Verbesserung der Festigkeitseigenschaften und der Wärmebeständigkeit des Gipses zu vermeiden.

Zur Erprobung gelangten dabei Cellulosederivate, Polyvinylalkohole und -acetate, Kalk- und Zementzusätze sowie Kunststoffe auf der Basis von Epoxyd-, Polyester- und Methacrylatharzen. Da dabei jedoch das Porensystem des Gipses nachteilig beeinflußt wird, so haben diese festigkeitsverbessernden Zusätze in der Praxis bisher keinen Erfolg gezeigt.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die zur Herstellung keramischer Formlinge benötigten Ar-

beitsformen nicht aus Gips, sondern aus anderen Werkstoffen anzufertigen.

In der deutschen Patentschrift 1 127 787 wird beispielsweise als Werkstoff zur Herstellung von Arbeitsformen eine tonerdereiche, mit wenig Flußmitteln versetzte, hochgebrannte keramische Masse beschrieben, und die deutsche Auslegeschrift 1 241 751 behandelt ein Verfahren zur Herstellung von Arbeitsformen auf der Basis anorganischer Füllstoffe in Verbindung mit organischen Bindemitteln.

so Für die Praxis sind aber auch diese Verfahren ohne Bedeutung gehlieben, weil der Brennprozeß zu Schwindungs- und vor allen Dingen Verwindungserscheinungen an diesen Formen führt und weil bei der Formenherstellung gemäß der genannten Auslegeschrift die

gleichmäßige Ausbildung des benötigten Porensystems erhebliche Schwierigkeiten bereitet.

Bi-i dem aus der USA.-Patentschrift 1 864 365 bekannt gewordenen Verfahren zur Herstellung von Zündkerzenisolatoren wird eine noch fließfähige Schlickermasse in eine poröse Form eingepreßt. Dabei macht jedoch die Entwässerung des Formlings erhebliche Schwierigkeiten, die zum einen die Verwendung von Formen mit in verschiedenen Bereichen unterschiedlichen Durchlässigkeiten erfordert, zum anderen muß mit extrem hohen Drucken gearbeitet werden, die Gipsformen, welche gemäß der USA.-Patentschrift 1 864 365 verwendet werden sollen, unter keinen Umständen aushalten, auch dann nicht, wenn sie auf de ι Außenseite mit Stützgerüsten versehen sind.

Schließlich ist aus der britischen Patentschrift 664 082 bereits ein Verfahren der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei dem durch Wasserzugabe plastische Massen durch Spritzpressen in eine Form gepreßt werden. Die Formlinge werden durch Einfrieren gehärtet, aus der Form entnommen und müssen dann einige Tage trocknen, eh sie gebrannt werden können. Ganz abgesehen von den damit verbundenen hohen Zwischenlagerzeiten und der Gefahr eines sich Verziehens oder einer Beschädigung der vom gefrorenen Zustand ausgehend im Verlauf von Tagen trocknenden Formungen ist dieses Verfahren auch nur für spezielle Massen geeignet, da die Härtung des Formlings durch Einfrieren einen bestimmten Wassergehalt erfordert.

Die Nachteile der verschiedenen bekannten Formgebungsverfahren werden bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß die plastischen Massen in Formen aus einem porösen Werkstoff eingepreßt werden und die entstehenden Formlinge nach einer durch einen Wasserentzug bewirkten Erhärtung aus den Formen herausgenommen werden. Mit besonderem Vorteil werden dabei beheizbare Spritzpreßformen verwendet, die Füllstoffe mit einem guten Wärmeleitvermögen aufweisen.

Die erfindungsgemäß verwendeten Arbeitsformen werden dabei aus anorganischen Füllstoffen, die mit einer bestimmten Gruppe von Kuntsharzen verfestigt werden, hergestellt.

Als Füllstoffe im Sinne der Erfindung eignen sich alle Substanzen, die ein Wärmeleitvertiögen besitzen und in Korngrößen zwischen 0,005 und 0,5 mm hergestellt werden können. In der Praxis finden vorzugs- * weise Metallpulver, wie Aluminium- oder Kupferpulver, Verwendung.

Als Bindemittel im Sinne der Erfindung sind alle Kunstharz? geeignet, deren Verfestigung durch einen Härtungsvorgang unter Abspaltung einer bei der Verfestigungstemperatur gasförmigen Phase erfolgt. In der Praxis werden vorzugsweise die Polykondensationskunstharze, wie Phenol-, Melamin- und Harnstoffharze, verwendet.

Das für die Funktion der Arbeitsformen benötigte Kapillarsystem mit durchgehenden, beidseitig offenen Poren wird durch die beim Härtungsvorgang entweichenden gasförmigen Stoffe gebildet.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Anteil der bezeichneten Kunstharzbindemittel in den zur Herstellung der Arbeitsformen verwendeten Masseversätzen zwischen 5 und 35 ⁰O beträgt. Diese Bindemittel sollen in flüssiger und/oder pulverförmiger Form vorliegen. Die Härtung dieser Bindemittel kann durch eine Heißhartung, durch eine Kalthärtung, unter Druck und drucklos erfolgen.

Zur Herstellung der Arbeitsformen gemäß der Erfindung kann, um ein Beispiel zu nennen — ohne daß die Erfindung darauf beschränkt ist —, folgender Masseversatz verwendet werden:

400 g Kupferpulver, Korngröße 100 bis 120 my, 2250 g Aluminiumpulver, Korngröße 40 bis 60 my, 270 g flüssiges Phenol-Resol-Harz,
360 g festes Phenolharz auf der Basis

Novolak-Hexamethylentetramin

in Pulverform.

Die genannten Produkte werden nach dem Vermischen in einer hydraulischen Presse unter Druck verformt und durch eine Heißhärtung verfestigt.

Die Masseverformung nach dem Prinzip der Spritzpreßtechnik in porösen, beheizbaren Arbeitsformen bringt den Vorteil, daß die Entwässerung der keramischen Formlinge auf zweierlei Weise sehr schnell geschehen kann:

Es besteht einerseits die Möglichkeit, daß ein stationär angebrachtes Formenoberteil mit mehreren, auf einem Rundtisch umlaufenden beheizten Formenunterteilen immer nur während des Einspritzvorgangs eine geschlossene Arbeitsform bildet, so daß nach der Formgebung durch die Beheizung der unteren Formenhälften in Verbindung mit zusätzlicher Warmiuftzuführung vorzugsweise von oben die Lederharttrocknung der Formlinge innerhalb von 60 Sekunden durchgeführt werden kann.

Es ist andererseits möglich, die Entwässerung der gespritzten Teile durch entsprechenden Druckaufbau direkt über die Porenausbildungen der Arbeitsformen vorzunehmen.

Der Druckaufbau wird dabei durch den in der Spritzpreßmaschine vorliegenden Druckgeber bewirkt und die Druckübertragung geschieht durch die Spritzpreßmasse selbst.

Eine zusätzliche Beheizung der Arbeitsformen führt auch bei dieser Verfahrensweise dazu, daß die keramischen Formlinge schon nach wenigen Sekunden lederhart den Arbeitsformen zu entnehmen sind.

Die erstgenannte Trocknungsmethode benötigt zur

ίο Produktionsgestaltung noch ein Formenoberteil und bis zu 15 Formenunterteile; das letztgenannte Entwässerungsverfahren gestattet dagegen die Herstellung keramischer Formlinge mit einer einzigen Arbeitsform. Damit erbringt das erfindungsgemäß beschriebene Spritzpreßverfahren im Vergleich zu den heutigen Formgebungsmethoden, bei denen noch Formensätze von 1500 bis 3000 Arbeitsformen zum Einsatz kommen, den Vorteil einer kaum mehr zu unterbietenden Reduzierung des Arbeitsformenbedarfs.

so Damit verbunden sind entsprechende Einsparungen beim hormenwechsel, beim Foinienan- und Formenabtransport und bei der Formenlagerung.

Dun.h die Herstellung keramischer Formlinge nach dem Spritzpreßverfahren entfällt die bisher notwendige Trochnungseinrichtung für die Lederharttrocknung. Es entfallen des weiteren die bisher an den Formungen notwendigen Putz- und Verschwammvorgänge.
Außerdem wird der Massebedarf im Vergleich zum heutigen Drehverfahren bis zu 40% vermindert, denn bei der Spritzpreßtechnik werden die beim Drehvorgang benötigten Masseüberschüsse hinfällig.

Ein bedeutender Vorteil des Spritzpreßverfahrens ist nicht zuletzt darin zu sehen, daß mit dieser Formgebungstechnik auch solche Teile produziert werden können, die h^her nicht als drehfähig nach dem Gießverfahren hergestellt werden mußten. In

Fig. la ist eine geschlossene Spritzpreßform im Schnitt gezeigt;

Fig. Ib stellt die Trocknung des gespritzten Formlings dar und

Fig. 2 eine andere Art der Trocknung.
Dabei ist mit 1 der keramische Formling, mit 2 das Formenunterteil, mit 3 das Formenoberteil und mit 5 der Gießmasse-Einspritzkanal bezeichnet. Sowohl in das Formenunterteil als auch in das Formenoberteil sind Heizelemente 4 eingelassen.

Nach Beendigung des Spritzvo.-gangs wird das für eine Mehrzahl von Formenunterteilen — beispielsweise allen eines Rundtisches — brauchbare Formenoberteil abgenommen und das Formenunterteil mit dem Formling zwecks dessen Trocknung einer Trocknungsvorrichtung 6 zugeführt, aus deren Düsen Warmluft auf den Formling geblasen wird. So wird die Lederharttrocknung kurzfristig erreicht.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erfolgt die Trocknung des Formüngs durch Druckwirkung, welche die Feuchtigkeit durch die Poren des Formenunterteils 2 auspreßt. Der Druck kann dabei durch den Kanal 5 mittels der Spritzpreßmasse ausgeübt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung geschirrkeramischer Formlinge durch Spritzpressen, bei dem durch Wasserzugabe plastisch gewordene keramische Massen verwendet werden, dadurchgekennzeichnet, daß die plastischen Massen in Formen aus einem porösen Werkstoff eingepreßt werden und die entstehenden Formlinge nach einer durch einen Wasserentzug bewirkten Erhärtung aus den Formen genommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die plastischen Massen in beheizbare Spritzpreßfoi men eingespritzt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formlinge durch Beheizung: der SpritzpreGformen und durch zusätzliche Beaufschlagung mit Warmluft lederhart getrocknet werden.

4. '.'erfahren nach den Ansprüchen ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem behei7ten Formenunterteil befindlichen Formlinge nach Abnahme des Formenoberteils mit Warmluft von oben getrocknet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formlinge durch Beheizung der Spritzpreßformen und unter Druck entwässert und dadurch lederhart getrocknet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den beheizten Formenteilen befindliehen Formlinge durch die Spritzpreßmasse im E.inspritzkanal unter Druck gesetzt werden.

7. Spritzgußform zur Durchführung des Verfahrens gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zum Teil aus wärmeleitfähigem Werkstoff hergestellt ist.