DE4012044A1 - Verfahren zur herstellung von formen, modellen und werkzeugen zur formgebung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formen, Modellen und Werkzeugen zur Formgebung, insbesondere in der keramischen Industrie.

Seit Jahrhunderten bewährt ist die Formgebung in der feinkeramischen Industrie mit Hilfe homogen aufgebauter Gipsformen. Seit einiger Zeit gibt es auch Versuche auf der Basis von Calciumsilicathydraten. Ein deutlicher Fortschritt erfolgte durch die Einführung des Druckguß- und Naßpreßverfahrens, wobei der Aufbau des einzulegenden Schlauchsystems einen relativen großen Aufwand darstellt und besonderes manuelles Geschick erfordert. Ansonsten sind die herkömmlichen Druckguß- und Naßpreßformen aus vollem Formengips aufgebaut.

Die Druckschrift EP 02 03 333 betrifft ein Verfahren, bei dem auf einem mineralischen Bindemittel eine Glasfaser-verstärkte Formmasse aufgetragen wird. Schließlich sind Formgebungs­ verfahren bekannt, bei denen keinerlei anorganische Binde­ mittel eingesetzt werden.

Alle bisher entwickelten Verfahren konnten jedoch die seit Jahrhunderten bewährten Formgebungsverfahren mit Hilfe homogen aufgebauter Gipsformen nicht verdrängen. Die Vorteile sind die Preiswürdigkeit der Ausgangsstoffe und das leichte Herstell­ verfahren.

Das Gipsformverfahren besitzt jedoch einige Eigenschaften, die zu seinem Nachteile wirken:

Es gilt stets einen Kompromiß zwischen Abriebfestigkeit und Saugfähigkeit einzugehen, weil beide Eigenschaften sich gegenseitig ausschließen. So muß man zur Erzielung einer hohen Saugfähigkeit eine weniger abriebfeste Formengipstype auswählen, obwohl durchaus abriebfeste Formengipstypen auf dem Markt erhältlich sind, die natur­ gemäß den Nachteil der geringen Saugfähigkeit aufweisen. So geht das Relief nach einer Abformzahl verloren, bei der andere Formeneigenschaften durchaus höhere Abformzahlen zu­ lassen würden. Somit müssen die Gipsformen laufend kontrolliert und je nach angelegtem Maßstab aussortiert und verworfen werden. - So sind große Porzellanwerke an einem Standort gezwungen pro Woche bis zu 60 Tonnen gebrauchte Formen (mehrere 10 000 Stück Formen) auf Deponien zu geben. Platz-, Sickerwasser- und Grundwasser-Probleme sind die Folge.

Die Verfahren gemäß dem Stand der Technik besitzen somit eine unzureichende Umweltverträglichkeit, unbefriedigende Rezykli­ sierbarkeit der Materialien und Formen sowie unbefriedigende Eigenschaften der bisher hergestellten Formen.

Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu liefern, bei dem ein hochwertiger d. h. abrieb­ fester Gips in einer reduzierten Menge eingesetzt werden kann, das reduzierte Abfallmengen beinhaltet und gleichzeitig die bisherigen Vorteile der Formen aus herkömmlichen Bindemitteln weiterhin aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß in die vorhandenen Einrichtungen eine feinteilige nach der Aushärtung abriebfeste Masse eingegossen und im noch reaktionsfähigen Zustand ein ausreichend fester und gleichzeitig saugfähiger Kern darin eingebettet wird.

Die Unteransprüche 2 bis 8 betreffen besondere Ausführungs­ formen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das Verfahren wird im folgendem beispielhafterweise in das Wesen der Erfindung darlegender, jedoch nicht beschränkender Weise beschrieben.

Es hat sich herausgestellt, daß durch geschickte Auswahl zweier verschiedener Werkstoffe in Doppelschicht-Bauweise sich Formen in voller Funktionsfähigkeit herstellen lassen. Das vorgeschlagene Verfahren wird durch folgende Verfahrens­ schritte beschrieben:

• a) Einfüllen einer feinteiligen und nach dem Aushärten abrieb­ festen Masse in die "Einrichtungen" der keramischen Produktions­ stätten in einer Schichtdicke von 2 bis 12 mm, vorzugsweise 4 bis 6 mm,
• b) Einbetten eines ausreichenden festen, gut saugfähigen Kerns in die vorgelegte feinteilige Masse. Dabei kann die feinteilige Masse bestehen aus: hochwertigem Formgips mit hoher Abrieb­ festigkeit nach erfolgter Aushärtung, Calciumsilicathydrat, kunststoffvergüteten mineralischen Bindemitteln.

Der einzubettende Kern kann bestehen aus: einem Formengips- Körper mit hoch eingestellter Saugfähigkeit, einem Calciumsilicat-Körper mit ebenfalls hoch eingestellter Saugfähigkeit, einem keramischen Filter oder einer saugfähig eingestellten Kunstharzmasse. Vorzugsweise wird ein keramischer Filter mit der bekannt raschen Wasseraufnahme­ fähigkeit, der hohen Wasserspeicher-Kapazität und der hohen kapillaren Steighöhe gegenüber aufzusaugendem Wasser ver­ wendet. Alle Kerne können durch Gießen oder durch herkömmliche Spanabhebungen oder durch CAD/CNC-Formgebungen angefertigt werden. Die Auswahl der Stoffkombination zwischen feinteiliger Deckschicht und porösem Kern hat so zu erfolgen, daß nicht nur ein mechanischer Verbund, sondern auch ein kapillarer Übergang gewährleistet sind.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch die laufende Aufnahme der Inhaltstoffe des keramischen Schlickers die Kapillarität und somit die Wasser­ aufnahmefähigkeit der bisherigen homogenen Formenkörper nicht mehr beeinträchtigt wird; vielmehr weist der erfindungsgemäße Kern eine derart hohe innere Oberfläche und Aufnahmefähigkeit für die genannten Inhaltsstoffe auf, daß dessen Saugfähigkeit und Wasserweiterleitung nicht beeinträchtig werden. Auch daher tritt eine längere Lebensdauer und somit höhere Abformzahl der erfindungsgemäßen Formen ein.

Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nach Verschleiß der dünnwandigen Deckschicht der Kern der Form wieder verwendet werden kann. Zweckmäßigerweise löst man das anorganische Bindemittel mit Hilfe von Wasser und/oder einer handelsüblichen Salz-/Säure- Kombination ab. Die dabei anfallende Lösung kann regeneriert und zumindest teilweise wieder verwendet werden.

Ein weiteres Verfahren zum Wiederverwenden der saugfähigen Kerne ist das Erhitzen der verbrauchten Form auf eine geeignete Temperatur, wodurch sich die feinteilige Deckschicht leichter ablösen läßt.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens belüftet man die erhärtende Deck­ schicht deckschicht- oder kehrseitig, um dadurch zusätzlich wasser­ gängige Poren zu schaffen. Diese unterstützen bei der anschließenden Formgebung den Wassertransport von der keramischen Masse über die feinteilige Deckschicht bis zum saugfähigen Kern bei angelegtem kernseitigen Unterdruck bzw. angelegtem deck­ schichtseitigen Überdruck.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Formen, Modellen und Werkzeugen zur Formgebung, insbesondere in der keramischen Industrie, dadurch gekennzeichnet, daß in die vorhandenen Einrichtungen eine feinteilige nach der Aushärtung abriebfeste Masse eingegossen und im noch reaktionsfähigen Zustand ein ausreichend fester und gleichzeitig saugfähiger Kern darin eingebettet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinteilige Masse Formengips, ein kombiniertes Calciumsilicathydrat, ein kunstharzvergütetes anorganisches Bindemittel, ein reines saugfähiges Kunstharz oder dergleichen ist.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einzubettende Kern ein saugfähig eingestellter Formengipskörper, ein saugfähig eingestellter Calcium­ silicathydrat-Körper, ein kunstharzvergüteter Körper auf der Basis eines anorganischen Bindemittels, ein reiner saugfähiger Kunstharzkörper, ein poröser keramischer (Filter) oder metallischer Körper oder dergleichen ist.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzubettenden Kerne durch Gießen, durch herkömmliche Spanabhebung, durch CAD/CNC-Formgebung oder dergleichen hergestellt werden.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgtem Verschleiß der dünnwandigen Deck­ schicht die Kerne durch entsprechende Aufbereitung wieder verwendet werden.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die anfallenden Waschlösungen ebenfalls regeneriert werden.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Stoffkombination feinteilige Deckschicht/ saugfähiger Kern eine Belüftung der Deckschicht und damit die Schaffung zusätzlicher Poren erfolgt, welche bei der anschließenden Formgebung den Wassertrans­ port von keramischer Masse zum saugfähigen Kern bei Druck­ gleichheit, bei Unterdruck auf der Kernseite oder bei Überdruck auf der Deckschichtseite erleichtern bzw. unterstützen.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrauchte Form erhitzt oder sonstigen chemischen/ physikalischen Behandlungsweisen unterzogen wird, wodurch sich die feinteilige Deckschicht vom wiederzuverwendenden Kern ablösen läßt.