DE3238515C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Membran für ein Preßwerkzeug zum Pressen tellerartiger keramischer Form­ linge aus pulver- oder granulatförmiger Masse mit

• - einem ersten Werkzeugteil, an dem die Membran mit ihrem äußeren Rand dicht befestigt ist, um eine Druckmittel­ kammer abzugrenzen,
• - und einem zweiten Werkzeugteil, das eine zur Oberseite des Formlings komplementäre Formfläche hat,
• - wobei die Membran zwischen einem im wesentlichen biege­ steifen und ebenen Mittelteil und einer geneigten Ringzone eine ringförmige Rille zum Ausbilden eines Fußes am Form­ ling aufweist.

Eine solche elastische Membran ist aus der GB-PS 13 15 523 bekannt. Diese Membran hat insge­ samt eine erhebliche Dicke, die durch die ringförmige Rille nur auf einen Betrag in der Größenordnung von 80% der größten Dicke des Mittelteils der Membran vermindert ist. In dem Bereich, der die radial äußere Wand der ring­ förmigen Rille bildet, ist die Membran wieder dicker als unterhalb der Rille; die geringste Dicke wird erst in einem radial äußeren Bereich in unmittelbarer Nähe des an dem ersten Werkzeugteil befestigten Randes der Mem­ bran erreicht.

Preßwerkzeuge mit einer solchen Membran haben sich in der Praxis nicht durchsetzen können, unter anderem weil es nicht gelungen ist, Teller und ähnliche keramische Form­ linge mit stark ausgeprägtem Fuß derart zu pressen, daß alle Bereiche im wesentlichen gleichmäßig verdichtet wer­ den. Die im Fußbereich erzielbare Verdichtung ist häufig ungenügend, was sich daran zeigt, daß der Formling nach dem Brennen an seiner Oberseite eine störende ringförmige Vertiefung aufweist, deren Durchmesser demjenigen des Fußes entspricht.

Gleiches gilt auch für Preßwerkzeuge, die aus der DE-OS 16 84 041 bekannt sind. Diese Preßwerkzeuge haben einen schalen- oder plattenförmigen Elastomerkörper, der zu­ sammen mit einer zur Oberseite eines zu pressenden Tellers komplementären Formfläche eines Werkzeugteils einen Raum begrenzt, der durch eine zentrale Einfüllöffnung im Ela­ stomerkörper hindurch mit pulverförmiger keramischer Masse gefüllt wird, worauf der Elastomerkörper zusammen mit dem genannten Werkzeugteil in einem Gehäuse einem äußeren Flüssigkeitsdruck ausgesetzt wird. Auch dort hat der Ela­ stomerkörper eine ringförmige Rille zum Ausbilden eines Tellerfußes. Die Dicke des Elastomerkörpers ist in dessen Mittelteil, radial innerhalb der ringförmigen Rille, am größten und ist in dem Bereich, der den Boden der Rille bildet, nur geringfügig kleiner. Bei insgesamt schalen­ förmiger Gestaltung ist der Elastomerkörper radial außer­ halb der ringförmigen Rille nur noch etwas mehr als halb so dick wie im Mittelteil; bei plattenförmiger Gestaltung des Elastomerkörpers nimmt dessen Dicke dagegen radial außerhalb der ringförmigen Rille wieder zu. In beiden Fällen läßt sich eine hinreichend gleichmäßige Verdichtung von Formlingen mit ausgeprägtem Fuß nicht erzielen.

Deshalb ist man in der Praxis dazu übergegangen, zum Pressen tellerartiger keramischer Formlinge eine Membran zu verwenden, die sich von der Membran der eingangs beschriebenen Gattung dadurch unterscheidet, daß sie überall, mit Ausnahme ihres wulstartig gestalteten äußeren Randes, die gleiche, geringe Dicke aufweist. Mit einer solchen Membran, die beispielsweise aus der DE-OS 30 18 138 bekannt ist, läßt sich pulver- oder granulatförmige kera­ mische Masse zu Tellern oder ähnlichen Formlingen mit stark ausgeprägtem ringförmigen Fuß gleichmäßig verdich­ ten, sofern zuvor für eine gleichmäßige Füllung des von der Membran begrenzten Formhohlraumes gesorgt worden ist. Trotz gleichmäßiger, auch im Fußbereich an sich ausrei­ chender Verdichtung sind jedoch bei bestimmten Formen des Fußquerschnittes Beschädigungen beim Öffnen des Preßwerkzeugs und beim Entnehmen der gepreßten Formlinge entstanden.

Solche Mängel sind auch dann festzustellen, wenn die Mem­ bran, die mit Ausnahme ihres eingespannten äußeren Randes überall die gleiche, geringe Dicke aufweist, in ihrem mittleren Bereich, wie aus der DE-PS 23 07 496 bekannt, von einer starren ebenen Platte abgestützt ist, die sich ihrerseits über eine Feder an dem ersten Werkzeugteil ab­ stützt, an dem der Rand der Membran befestigt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die be­ schriebenen, bei bestimmten Fußformen der Formlinge trotz ausreichender und gleichmäßiger Verdichtung feststellbaren Beschädigun­ gen beim Öffnen eines mit einer gleichmäßig dünnen Membran ausgerüsteten Preßwerkzeugs dadurch entstehen, daß der Mittelteil der während des Pressens von einem hohen Flüssigkeitsdruck belasteten Membran dabei derart gedehnt wird, daß der Durchmesser der ringförmigen Rille merklich zunimmt. Wenn dann nach vollendetem Preßvorgang der Flüs­ sigkeitsdruck abgebaut wird, zieht sich der Mittelteil der Membran wieder zusammen mit der Folge, daß die radial äußere Wand ihrer Ringrille sich mit einer gewissen ela­ stischen Spannung an den Fuß des gepreßten Formlings an­ legt, während sich die radial innere Wand der ringförmigen Nut vom Fuß trennt. Der Fuß bleibt dadurch beim Öffnen des Preßwerkzeugs in der ringförmigen Rille der Membran einge­ spannt mit der Folge, daß er vor allem dann leicht beschä­ digt werden kann, wenn der Formling beim Entnehmen gering­ fügig verkantet wird, beispielsweise infolge von Kräften, die nicht genau in Achsrichtung des Formlings wirken.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Membran der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, die bei einer gleichmäßigen Verdichtung der Masse eine beschädigungsfreie Ent­ nahme der Formlinge ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die Membran in ihrem den Boden und die radial äußere Wand der ringförmigen Rille bildenden Bereich eine Dicke aufweist, die nur 10 bis 30% der größten Dicke des Mittelteils der Membran beträgt.

Aus dieser Gestaltung der Membran ergibt sich eine neue Art des Zusammenwirkens ihres den Boden und die radial äußere Wand der ringförmigen Rille bildenden Bereichs mit dem Mittelteil. Das Mittelteil ist wegen der Elastizität der Membran zwar hinreichend nachgiebig, um pulver- oder granulatförmige keramische Masse in dem innerhalb eines ringförmigen Fußes liegenden Bereich eines Formlings hin­ reichend zu verdichten; zugleich ist der Mittelteil der Membran aber hinreichend starr, um zu verhindern, daß der Durchmesser der ringförmigen Rille sich unter der Einwir­ kung des beim Pressen verwendeten Druckmittels wesentlich vergrößert. Andererseits ist der im Vergleich zum Mittel­ teil sehr dünne, den Boden und die radial äußere Wand der ringförmigen Rille bildende Bereich der Membran derart nachgiebig, daß das Druckmittel den Formling in seinem Fußbereich, in dem er eine besonders große Dicke aufweist, ausreichend verdichtet. Unter der Einwirkung des Druck­ mittels verformt sich die radial äußere Wand der Membran nicht nur in axialer, sondern auch in radialer Richtung des Formlings, und dabei bildet der im wesentlichen starre Mittelteil der Membran eine Art Widerlager, das eine be­ sonders gute Verdichtung im Fußbereich des Formlings er­ möglicht. Sobald die Membran vom Druckmittel entlastet wird, kehrt die radial äußere Wand der ringförmigen Rille im wesentlichen radial nach außen in ihre Ausgangsstellung zurück, so daß sie den Fuß des Formlings nicht mehr fest­ klemmen kann. Der Formling läßt sich deshalb entnehmen, ohne im Bereich seines Fußes beschädigt zu werden.

Vorzugsweise beträgt die Dicke der Membran im den Boden und die radial äußere Wand der ringförmigen Rille bilden­ den Bereich 15 bis 25% der größten Dicke des Mittelteils.

Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Dicke der Membran im den Boden und die radial äußere Wand der ringförmigen Rille bildenden Bereich und in ihrer geneigten Ringzone zumindest annähernd konstant ist. Damit wird erreicht, daß die beschriebene, im wesentlichen radial nach innen ge­ richtete Verformung des unmittelbar außerhalb der ringför­ migen Rille gelegenen Bereichs der Membran ohne wesentli­ che Behinderung durch die weiter radial außerhalb gele­ gene, geneigte Ringzone stattfinden kann.

Wenn Teller oder tellerartige Formlinge mit einer im Ver­ gleich zur geneigten Ringzone flacheren Tellerfahne ge­ preßt werden sollen, ist es ferner vorteilhaft, wenn sich an die geneigte Ringzone der Membran ein radial äußerer, randnaher Bereich von größerer Dicke zur Ausbildung der Tellerfahne anschließt.

Wenn das Mittelteil der er­ findungsgemäßen Membran eine starre Einlage enthält, die als solche auch bei einer der eingangs beschriebenen bekannten Membranen vorhanden ist, dann ist es besonders vorteilhaft, wenn die Einlage den größten Teil des Volumens des Mit­ telteils ausfüllt.

Eine solche großvolumige Einlage macht das Mittelteil der erfindungsgemäßen Membran derart starr, daß es die ringför­ mige Rille so gut wie vollständig daran hindert, ihren Durchmesser unter der Einwirkung des Druckes beim Pressen zu vergrößern. Ferner verbessert die großvolumige starre Einlage die Wirkung des Mittelteils der Membran als Widerlager, das dazu beiträgt, daß der Formling in seinem Fußbereich auch in etwa axialer Richtung verdichtet wird. Schließlich verhindert die großvolumige Einlage, daß das Mittelteil beim Pressen in radialer Richtung nennenswert zusammengedrückt wird und dann nachfedert, wenn es vom Preßdruck entlastet wird.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß eine Preß­ form, deren Membran mit einer solchen großvolumigen Ein­ lage ausgestattet ist, nach dem Pressen sehr viel rascher geöffnet werden kann als eine im übrigen gleiche Preßform, deren Membran keine oder nur eine dünne, kleine Einlage aufweist. Die zum Öffnen der Preßform erforderliche Zeit läßt sich durch die Erfindung von etwa 2,5 Sek. auf etwa 0,04 Sek. verringern.

Die beschriebenen vorteilhaften Wirkungen stellen sich in besonders hohem Maß ein, wenn die Einlage 75 bis 95% des Volumens des Mittelteils ausfüllt.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung hat das elastische Material der Membran, in das die Einlage ein­ gebettet ist, an deren dem Formling zugewandten Seite eine Dicke, die nur 15 bis 30% der größten Dicke des Mittel­ teils beträgt.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das elastische Material der Membran, in das die Einlage eingebettet ist, an deren der ringförmigen Rille zugewandtem Rand eine Dicke hat, die nur 15 bis 30% der größten Dicke des Mittelteils be­ trägt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben. In den Zeichnungen ist ein Preßwerkzeug zum Pressen von Tellern in axialen Schnitten halbseitig dargestellt; dabei zeigt

Fig. 1 das Preßwerkzeug in entspanntem und halb ge­ öffnetem Zustand vor dem Entnehmen eines ge­ preßten Formlings und

Fig. 2 das Preßwerkzeug beim Pressen des nächsten Formlings.

Das dargestellte Preßwerkzeug ist zum Pressen eines Tellers oder tellerartigen Formlings 10 vorgesehen, der einen ringförmigen Fuß 12 von erheblicher, in Richtung der Achse A des Formlings gemessener Dicke aufweist.

Hauptbestandteile des Preßwerkzeugs sind ein erstes Werk­ zeugteil 14, eine an diesem befestigte Membran 16 und ein zweites Werkzeugteil 18.

Das erste Werkzeugteil 14 besteht im wesentlichen aus einem Formteilhalter 20, einem mit diesem verschraubten Spannring 22 und einem von beiden umschlossenen Formteil 24, das eine zur Unterseite des Formlings 10 annähernd komplementäre Formfläche 26 sowie mehrere an dieser Form­ fläche mündende Druckmittelkanäle 28 aufweist. Die Druck­ mittelkanäle 28 sind an eine nicht dargestellte Druck­ mittelquelle angeschlossen, von der aus sich eine Druck­ mittelkammer 30 zwischen der Formfläche 26 und der Membran 16 mit flüssigem Druckmittel füllen läßt.

Die Membran 16 besteht aus Polyurethan und hat ein Mittel­ teil 32, das durch eine kreisringförmige Rille 34 umgrenzt ist, eine sich an diese Rille 34 radial nach außen an­ schließende geneigte Ringzone 36, einen radial äußeren, randnahen Bereich 38 und einen Rand 40. Das Mittelteil 32 ist an seiner in den Zeichnungen unteren Seite vollständig eben und hat insgesamt eine erhebliche Dicke, die ihren größten Betrag D im Bereich der Achse A aufweist und von dort aus zur ringförmigen Rille 34 nur verhältnismäßig ge­ ringfügig abnimmt. Erst in dem Bereich, der den Boden der radial äußeren Wand der Rille 34 bildet, nimmt die Dicke der Membran 16 auf einen erheblich geringeren Betrag d in der Größenordnung von etwa 20% der größten Dicke D ab. Der radial äußere Bereich 38, der zur Ausbildung einer Teller­ fahne am Formling 10 vorgesehen ist, hat wieder eine größere Dicke d′ in der Größenordnung von etwa 50% der größten Dicke D.

Das Mittelteil 32 der Membran 16 enthält eine starre Ein­ lage 41, die den bei weitem größeren Teil, nämlich unge­ fähr 85%, des Volumens dieses Mittelteils 32 ausfüllt. Die Einlage 41 besteht vorzugsweise aus einem harten Kunst­ stoff, kann aber auch aus Metall oder Hartholz bestehen. Die Dicke der Einlage 41 ist so bemessen, daß das elastische Material der Membran 16 an deren dem Formling 10 zugewandten Seite nur eine Dicke d′′ in der Größenord­ nung von 20% der größten Dicke D der Membran hat. Im Be­ reich des radial äußeren, der ringförmigen Rille 34 zuge­ wandten Randes der Einlage 41 hat das elastische Material der Membran 16 nur eine Dicke d′′′, die ebenfalls in der Größenordnung von 20% der größten Dicke D des Mittelteils 32 beträgt.

Das zweite Werkzeugteil 18 hat eine Formfläche 42, die zur Oberseite des Formlings 10 genau komplementär ist.

Das dargestellte Preßwerkzeug entspricht mit Ausnahme der Gestaltung seiner Membran 16 dem aus der DE-OS 30 18 138 bekannten Preßwerkzeug und arbeitet auch in der gleichen Weise wie dieses, weshalb eine weitergehende Beschreibung nicht erforderlich ist.

Die Achse A des dargestellten Preßwerkzeugs ist vorzugs­ weise waagerecht, kann aber auch eine andere, insbesondere senkrechte Lage im Raum haben.

Claims (9)

1. Elastische Membran für ein Preßwerkzeug zum Pressen tellerartiger keramischer Formlinge aus pulver- oder granulatförmiger Masse mit

• - einem ersten Werkzeugteil (14), an dem die Membran (16) mit ihrem äußeren Rand (40) dicht befestigt ist, um eine Druckmittelkammer (30) abzugrenzen,
• - und einem zweiten Werkzeugteil (18), das eine zur Ober­ seite des Formlings (10) komplementäre Formfläche (42) hat,
• - wobei die Membran (16) zwischen einem im wesentlichen biegesteifen und ebenen Mittelteil (32) und einer geneig­ ten Ringzone (36) eine ringförmige Rille (34) zum Ausbil­ den eines Fußes (12) am Formling (10) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (16) in ihrem den Boden und die radial äußere Wand der ringförmigen Rille (34) bildenden Bereich eine Dicke (d) aufweist, die nur 10 bis 30% der größten Dicke (D) des Mittelteils (32) der Membran (16) beträgt.

2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Dicke (d) im den Boden und die radial äußere Wand der ringförmigen Rille (34) bildenden Bereich 15 bis 25% der größten Dicke (D) des Mittelteils (16) beträgt.

3. Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Dicke (d) im den Boden und die radial äußere Wand der ringförmigen Rille (34) bildenden Bereich und in ihrer geneigten Ringzone (36) zumindest annähernd konstant ist.

4. Membran nach Anspruch 3 für tellerartige Formlinge mit einer im Vergleich zur geneigten Ringzone flacheren Tellerfahne, dadurch gekennzeichnet, daß sich an ihre geneigte Ringzone (36) ein radial äuße­ rer, randnaher Bereich (38) von größerer Dicke (d′) zur Ausbildung der Tellerfahne anschließt.

5. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, deren Mittel­ teil (32) eine starre Einlage (41) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (41) den größten Teil des Volumens des Mittelteils (32) ausfüllt.

6. Membran nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (41) 75 bis 95% des Volumens des Mittel­ teils (32) ausfüllt.

7. Membran nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material der Membran (16), in das die Einlage (41) eingebettet ist, an deren dem Formling (10) zugewandten Seite eine Dicke (d′′) hat, die nur 15 bis 30% der größten Dicke (D) des Mittelteils (32) beträgt.

8. Membran nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material der Membran (16), in das die Einlage (41) eingebettet ist, an deren der ringförmigen Rille (34) zugewandtem Rand eine Dicke (d′′) hat, die nur 15 bis 30% der größten Dicke (D) des Mittelteils (32) be­ trägt.