CH640773A5

CH640773A5 - Method and device for producing a ceramic body with a cavity by means of slip casting

Info

Publication number: CH640773A5
Application number: CH27379A
Authority: CH
Inventors: Otto Schaller
Original assignee: Villeroy & Boch
Priority date: 1978-01-21
Filing date: 1979-01-11
Publication date: 1984-01-31
Also published as: BE873438A; LU80808A1; DE2802652A1; DE2802652C2; IT7919433A0; ES476805A1; FR2414987B1; NL7900083A; IT1111008B; FR2414987A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Körpers mit einem Hohlraum durch Schlickerguss. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Schlickerguss wird ein Schlicker des aufbereiteten Rohmaterials in eine Giessform aus saugendem Gipsmaterial gefüllt. Infolge des Aufsaugens des Wasseranteils des Schlickers durch die Giessformwandung lagert sich an dieser eine verfestigte Schicht des Feststoffanteils des Schlickers ab. Diese bildet die Wandung des hohlen Formlings. Der darin noch vorhandene Schlicker wird abgegossen, dann wird die Form geöffnet und der Formling entformt. Der Formling wird nun getrocknet, in der Regel glasiert und schliesslich zu dem keramischen Körper gebrannt.

Komplizierter gestaltete Formlinge verlangen Giessformen mit Kernen, an denen sich ebenfalls eine Feststoffschicht ablagert und einen Teil der Wandung des Formlings bildet. Da die Ablagerung nur bis zu einer begrenzten Dicke möglich ist, verwendet man Kerne auch zur Erzeugung einer grösseren Wandstärke; die Ablagerungen an der eigentlichen Formwand und am Kern verwachsen dann.

Je komplizierter allerdings der Formaufbau wird, um so schwieriger gestaltet sich an den betreffenden Stellen das Aus-giessen des restlichen Schlickers aus dem Inneren des Formlings. Das engt die Möglichkeiten der Formgebungen ausserordentlich ein, zumal das Ausgiessen des Schlickers aus Fertigungsgründen nur einfache Manipulationen erfordern darf, wie ein einmaliges blosses Kippen der Giessform. Ausserdem werden die Giessformen mechanisch kompliziert; z.B. sind darin bewegliche Teile, sogenannte Gipsschieber, notwendig. Diese schränken, da sie herausziehbar sein müssen, die Freiheit in der Hohlraumgestaltung noch insofern entscheidend ein, als sie keine hintergriffigen Hohlräume erlauben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeiten der Hohlraumgestaltung in keramischen Körpern zu erweitern, insbesondere beim Schlickergiessen, sei es reiner Hohl-guss, kombinierter Hohl-Kern-Guss oder vollständiger Kern-guss, auch in komplizierten Hohlräumen Restschiicker auszu-schliessen.

Erfindungsgemäss wird in den Hohlraum der Schlickergiessform ein den minimal möglichen Hohlraum des Formlings begrenzender Kern eingesetzt, der zusammen mit der Schlickergiessform den Giesshohlraum bildet und der nach dem Entformen zunächst in dem Formling verbleibt und derart nachgiebig ist, dass er der Schwindung des Formlings beim Trocknen folgt, und der.erst dann durch Erhitzung zerstört wird.

Der Kern kann, beispielsweise aus geschäumtem Kunststoff, wie Polystyrol, in beliebiger Gestalt hergestellt werden. Zwar bestimmt die Wandung der Schlickergiessform weiterhin primär die Hohlraumgestaltung, doch erweitert der Kern die Möglichkeiten ausserordentlich:

Erzeugt wird die den Formling bildende Masse, d.h. die Ablagerungsschicht, unverändert durch die Saugwirkung der Giessformwandung an dieser, und zwar in einer im wesentlichen bestimmten, begrenzten Dicke. Die Gestalt des Hohlraums ergibt sich also insoweit von selbst aus der Gestalt der Giessformwandung. Sie kann durch den Kern nur in sehr engen Grenzen verändert werden, nämlich auf Kosten der ohnehin beschränkten und meist durchaus benötigten Dicke der Ablagerungsschicht. Fallweise und stellenweise kann dies im Rahmen der Erfindung bedeutend sein, z.B. um eine Wandstärke besonders genau einzustellen oder um an bestimmten Stellen eine zwar nur kleine, aber entscheidende Erweiterung des Hohlraums zu erzielen, etwa an einer Kante oder Ecke, wo die Ablagerung sonst besonders dick wird, oder eine hintergriffige Hohlraumgestaltung. Seine wesentliche Funktion hat der Kern beim Schlickergiessverfahren aber gerade dort, wo auch ohne ihn keine den Formling bildende Ablagerungsmasse anzutreffen ist, nämlich in der Tiefe des Hohlraums. Er eliminiert das Problem der Restschlickerentfernung aus diesem Raum, indem er von vornherein überhaupt gar keinen Schlicker hineinlässt. Diese erfindungsgemässe Funktion des Kerns verlangt vom Prinzip her keinerlei formgebende Teilnahme an der Bildung der Hohlraumwandfläche. Es genügt, wenn der Kern erst da anfängt, wo die Ablagerungsschicht einschliesslich einer Übergangszone von selbst aufhört, und es könnte sogar noch ein Schlickerfilm

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dazwischen verbleiben, soweit die betreffende Schlickermenge nachher bei der Trocknung des Formlings einfach mit austrocknen kann. Das unterscheidet den erfindungsgemäss beim Schlickergiessen angewendeten Kern von den, auch bei anderen Giessverfahren, bekannten Kernen, die immer mit ihrer Oberfläche formgebend und beim Schlickergiessen darüber hinaus ablagerungsbildend sein sollen. Trotzdem kann man auch nach der Erfindung den Kern die einseitig von der Giessformwandung her auf ihn zu wachsende Ablagerungsschicht begrenzen lassen, um auf der sicheren Seite zu sein, d.h. jeden, auch geringfügigen Verbleib von Schlicker auszuschliessen. Damit werden Hohlraumgestaltungen ermöglicht, die bisher ausgeschlossen waren, weil der Restschiicker nicht oder nicht vollständig hätte ausfliessen können, vor allem auch geschlossene Hohlräume. Ferner werden hintergriffige Hohlraumgestaltungen ermöglicht, die bisher deshalb ausgeschlossen waren, weil man den für die Bildung des Hohlraums benötigten Kern nicht hätte herausziehen können. Daraus ergeben sich weitreichende Möglichkeiten für verbesserte Erzeugnisse und vereinfachte Fertigungen.

Die Verwendung von ausbrennenden Polystyrolteilen in keramischen Körpern ist an sich seit langem bekannt aus der DE-PS 1 126 302, der DE-AS 1 253 132, der DE-AS 1 278 322, der DE-OS 1 771 526 und der DE-OS 2 421 849. Nach allen diesen bekannten Vorschlägen dient das Polystyrol jedoch nur zur Erzeugung von Porenstrukturen verschiedenster Art und wird zu diesem Zweck in Form ungezählter kleiner Teilchen in unkontrollierter, von selbst sich ergebender Verteilung in die Massen eingebracht, nicht als einzelner, definiert angeordneter und gestalteter Fprmkern. Die Verwendung von Polystyrol für durch Hitze zerstörbare Aussparkörper an definierten Stellen ist aus der DE-OS 1 942 215 bekannt. Dort handelt es sich jedoch um den vergleichsweise sehr einfachen und groben Anwendungsfall der Aussparung von Löchern in dampfgehärteten Porenbetonsteinen, und es sollen von der Oberfläche ausgehende Metalloder Holzaussparkörper ohne Änderungen der Gestaltung lediglich zur Einsparung des Herausziehens ersetzt werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Erweiterung der Hohlraumgestaltungsmöglichkeiten in verschiedenen Beziehungen bei der keramischen Formgebung nach dem komplizierten Schlickergiessverfahren mit dem Problem der Restschlickerentfernung, liegt der Lehre der DE-OS 1 942 215 ebenso fern wie die erfindungsgemässe Lösung, d.h. die neue Vorstellung eines Giesskerns, dessen Oberfläche keine formgebende Funktion zu haben braucht.

Damit der Kern beim Trocknen der Schwindung des Formlings folgt und den Formling nicht sprengt, kann ein Kern verwendet werden, der durch seine Materialauswahl, insbesondere Auswahl der Vorschäumkörnungen, und/oder durch Hohlraumbildung in dem Kern von vornherein oder durch nachträgliches Ausschneiden und/oder durch eine festigkeitsverringern-de Nachbehandlung, wie Kneten oder Walken, mit einer Kraft zusammendrückbar ist, die kleiner ist als die Bruchkraft des den Kern bei der Trockenschwindung zusammendrückenden Materials des Formlings.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass zur Erzeugung eines glasierten Formhohlraums die Glasurmasse auf den Kern aufgetragen wird, von dem sie dann auf den Formling übergeht. Dafür sollte allerdings bereits beim Giessen die Ablagerungsschicht bis zu einer festen Berührung mit der Glasurmasse an den Kern heranwachsen, damit der angelöste, wasserlösliche Leimanteil der Glasurmasse eine Haftung an der Formlingsoberfläche herstellt. Im Trocknungsvorgang wird diese Verbindung gefestigt. Sie überdauert die Schrumpfung und den späteren Zerstörungsvorgang des Kerns ohne schadhafte Einwirkung auf die zu glasierende Oberfläche. Zur Trennung der Glasurmasse vom Kern kann ein diesen Vorgang förderndes Mittel auf den Kern aufgetragen werden, z.B.

eine schwache Säure, vorzugsweise Zitronensaft. Das Mittel kann ausserdem zunächst die am Material des Kerns selbst meist nicht gegebene Haftung der Glasurmasse am Kern vermitteln. Die eigentliche keramische Verbindung der Glasurschicht mit dem Formling vollzieht sich schliesslich beim Brand.

Auch diese neue Technik eröffnet neue Möglichkeiten. Man kann in Erwägung ziehen, sie nur oder weitgehend des Glasierens wegen anzuwenden, also an Stellen, die den neuen Kern eigentlich gar nicht erfordern; sie kann den Ausschlag zu dessen Verwendung geben. Andererseits ist die Erfindung jedoch an die Glasurübertragung durch den Kern nicht gebunden. Man kann den Kern auch vor dem Brand durch eine mässige Hitzebehandlung, etwa mittels Heissluft, zerstören und dann in herkömmlicher Weise die Glasur noch auftragen.

Als eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird eine Schlickergiessform vorgeschlagen, in der ein Kern mittels einer Steckverbindung an ein Schlickergiessformteil angesetzt ist, deren Steckrichtung mit der Richtung des Auseinandernehmens des Schlickergiessformteils und des Formlings beim Entformen übereinstimmt. Die Befestigung des Kerns an der Giessform löst sich dann beim Entfernen ohne irgendeinen zusätzlichen Arbeitsgang von selbst. Sie ist jedoch trotzdem fest genug, um den Kern sicher gegen seine nicht unerhebliche Auftriebskraft im Schlicker zu halten. Die Befestigung des Kerns an einem Oberteil der Giessform verdient dabei insofern den Vorzug, als dann die Auftriebskraft in Schliessrichtung der Steckverbindung wirkt. Vorzugsweise liegt die Steckverbindung an einer Stelle, wo die Wandung des Formlings eine Aussparung haben muss (wie an einem Ablauf) oder haben kann, und die Teile der Steckverbindung sind durch den Kern und das Schlik-kergiessformteil unmittelbar gebildet, d.h. der Bolzen am Kern und sein Steckloch in der Giessform oder umgekehrt. Da der Kern ohnehin aus einem nachgiebigen Material besteht, erhält man so auf einfache Weise eine gute Klemmung. Ist eine Steckverbindung an einer Stelle nötig, wo die Wandung des Formlings keine Aussparung haben soll, so kann man in dem Schlik-kergiessformteil einen Stift verankern, der durch die Wandungsdicke hindurch in eine auf ihn passende Ausnehmung des Kerns ragt; das von dem Stift in der Wandung hinterlassene Loch kann später geschlossen werden. Einen komplizierten Kern wird man mittels dreier nicht auf einer Linie liegender Steckverbindungen befestigen.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird besonders vorgeschlagen zur Erzeugung des Überlauf-Hohlraums eines Waschbeckens, des Wasserverteilers eines Klosetts, des hohlen Henkels und/oder der Tülle eines Hohlgeschirrteils, hohler Extremitäten von Zierfiguren oder -gegenständen oder einer Verstärkung durch Ausbildung einer Hohlkammer am Ansatz der Ablageplatte am Becken einer Küchenspüle.

Auch für Elektroporzellan ist die Erfindung von Vorteil;

hier können nach dem neuen Verfahren kritische Garnierstellen vermieden werden.

Die Anwendungsmöglichkeiten gehen jedoch über diese Hinweise noch weit hinaus.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei mit Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen weiter verdeutlicht.

Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Küchenspüle,

Fig. 2 eine Ansicht der Küchenspüle von unten,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2 durch den noch in der Giessform befindlichen Formling der Küchenspüle,

Fig. 4 einen senkrechten Teilschnitt durch den noch in der Giessform befindlichen Formling einer anderen Küchenspüle.

Eine Küchenspüle 1 mit einem Becken 2 und einer Ablageplatte 3 ist an der in Fig. 1 durch den Pfeil 4 gekennzeichneten Stelle bruchgefährdet. Um die Ablageplatte 3 zu verstärken,

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sind an ihrer Unterseite zwei flache Kästen 5 mit Hohlräumen angeformt. Die Kästen 5 werden wie folgt erzeugt:

Eine aus einem Unterteil 7 und einem Oberteil 8 bestehende Schlickergiessform 9 bildet in herkömmlicher Weise mit dem Unterteil die Oberseite und mit dem Oberteil die Unterseite des Spülenformlings aus. Das Oberteil 8 weist zwei den Kästen 5 entsprechende Formräume 10 auf. In diesen ist jeweils ein Kern 11 aus nachgiebigem, geschäumten Polystyrolmaterial angeordnet. Er ist an dem Oberteil 8 befestigt mittels Bolzen 12, die klemmend in Löcher 13 des Oberteils 8 eingeschoben sind bis zu einem Absatz 14; hier schliesst sich ein etwas dickerer Bolzenabschnitt 15 an, der den Kern 11 in Abstand von der Wandung des Oberteils 8 hält. Nach Füllen und mehrmaligem Nachfüllen der Giessform mit Schlicker durch einen in der Zeichnung nicht erscheinenden Einlass hindurch lagert sich infolge des Ansaugens des Schlickerwassers durch die saugende Giessform eine verfestigte Schicht 16 des Schlickerfeststoffs an der Wandung des Unterteils 7 und des Oberteils 8 ab, die den um den Kern 11 herum in der Giessform verbleibenden Raum im wesentlichen vollständig anfüllt, so dass kein störender Rest an Schlicker verbleibt. Eine im vorliegenden Falle praktisch undurchführbare Restschlickerentfernung entfällt damit. Die im Material 16 des Formlings durch die Bolzenabschnitte 15 gebildeten Löcher 17 (Fig. 2) stören an der Unterseite der Spüle nicht.

Beim Abheben des Oberteils 8 von dem Unterteil 7 und dem Formling zieht sich das Loch 13 von selbst von dem Bolzen 12 ab. Der Kern II verschwindet beim Brand des Formlings.

Die Alternative, die Kästen 5 nach bekannter Technik anzu-garnieren, ist wesentlich umständlicher und teurer.

Das durch Fig. 4 verdeutlichte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft die Herstellung einer Doppelbecken-Küchen-Spüle, und zwar am Überlaufschacht. Der dargestellte Schnitt ist durch die Zwischenwand 17 und die Abläufe 18 der beiden Becken gelegt.

Es wird eine Giessform aus einem Unterteil 19 und einem Oberteil 20 verwendet, zwischen denen in dem zu bildenden

Überlaufschacht ein Kern 21 aus nachgiebigem, geschäumten Polystyrol eingesetzt ist.

Der Kern 21 ist am Oberteil 20 der Schlickergiessform wie folgt befestigt:

5 An den beiden Abläufen 18 füllt der Kern 21 den Zwischenraum zwischen dem Unterteil 19 und dem Oberteil 20 jeweils in voller Höhe mit einer zylindrischen Hülse 22 aus. Die beiden Hülsen 22 sind auf dem Oberteil 20 der Giessform ausgebildete Bolzen 23 klemmend aufgesteckt. Oben an der Zwischenwand 10 17 ragt aus dem Oberteil 20 der Giessform ein leicht konischer Stift 24 aus nicht rostendem Material heraus und durch die Wandungsdicke hindurch in eine Aussparung 25 des Kerns 21, wiederum klemmend, hinein. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel, lagert sich auch hier nach Füllen und mehrmaligem Nach-15 füllen der Giessform eine den Formling bildende verfestigte Schicht 26 an der Giessform ab, die den Zwischenraum zwischen dem Unterteil 19 und dem Oberteil 20 einerseits und dem Kern 21 andererseits ohne Hinterlassung problematischen Rest-schlickers ausfüllt.

20 Wird beim Entformen das Oberteil 20 der Giessform von dem Unterteil 19 und dem Formling abgehoben, so ziehen sich dabei die Bolzen 23 und der Stift 24 aus den Hülsen 22 bzw. der Aussparung 25 des Kerns 21 von selbst heraus. Das vom Stift 24 in der Formlingswandung 26 hinterlassene Loch 28 25 wird mit gleicher Masse, jedoch von plastischer.Konsistenz, verstopft und damit geschlossen. Einlaufschlitze 27, durch die das Wasser bei gefülltem Becken oben ausfliessen kann, werden eingeschnitten.

Beim Verschwinden des Kerns 21 im Brand überträgt sich 30 eine vorher auf den Kern 21 aufgebrachte Glasurschicht auf die Formlingswandung 26. Die Glasur kann mit üblicher Leimung und Viskositätseinstellung hergestellt und auf eine vorher auf den Kern aufgetragene und angetrocknete wässrige Zitronensäurelösung durch Streichen, Tauchen oder dgl. aufgebracht 35 und ebenfalls antrocknen gelassen werden.

Auf diese Weise kann der vollständige Hohlraum von Überlaufschacht und Abläufen sehr einfach erzeugt werden.

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2 Blätter Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen eines keramischen Körpers mit einem Hohlraum durch Schlickerguss, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hohlraum der Schlickergiessform ein den minimal möglichen Hohlraum des Formlings begrenzender Kern eingesetzt wird, der zusammen mit der Schlickergiessform den Giesshohlraum bildet und der nach dem Entformen zunächst in dem Formling verbleibt und derart nachgiebig ist,

dass er der Schwindung des Formlings beim Trocknen folgt, und der erst dann durch Erhitzung zerstört wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern durch den Brand des Formlings zerstört wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kern aus einem geschäumten Kunststoff, vorzugsweise Polystyrol, verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kern verwendet wird, der durch seine Materialauswahl, insbesondere Auswahl der Vorschäumkör-nung, und/oder durch Hohlraumbildung in dem Kern und/

oder durch eine festigkeitsverringernde Nachbehandlung mit einer Kraft zusammendrückbar ist, die kleiner ist als die Bruchkraft des den Kern bei der Trockenschwindung zusammendrük-kenden Materials des Formlings.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines glasierten Formhohlraums die Glasurmasse auf den Kern aufgetragen wird, von dem sie dann auf den Formling übergeht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Glasurmasse ein die Ablösung der Glasurmasse von dem Kern förderndes Mittel auf den Kern aufgetragen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als die Ablösung förderndes Mittel eine schwache Säure verwendet wird, vorzugsweise Zitronensaft.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schlickergiessform (8, 9; 19, 20), in der ein Kern (11; 21) mittels einer Steckverbindung (12, 13; 22, 23; 24, 25) an ein Schlickergiessformteil (8; 20) angesetzt ist, deren Steckrichtung mit der Richtung des Auseinandernehmens des Schlickergiessformteils (8; 20) und des Formlings (16; 26) beim Entformen übereinstimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung an einer Stelle liegt, wo die Wandung des Formlings eine Aussparung haben muss (22, 23 bzw. 18) oder kann (12, 13) und die Teile (12, 13; 22, 23) der Steckverbindung durch den Kern (17, 21) und das Schlickergiessformteil (8, 20) unmittelbar gebildet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung an einer Stelle, wo die Wandung des Formlings keine Aussparung haben soll, mit einem in dem Schlickergiessformteil verankerten Stift (24) gebildet ist, der durch die Wandungsdicke (26) hindurch in eine auf ihn passende Ausnehmung (25) des Kerns (21) ragt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (21) mittels dreier nicht auf einer Linie liegender Steckverbindungen (22, 23; 24, 25) an das Schlickergiessformteil (20) angesetzt ist.