DE3726395A1 - Giessform zum druckschlickergiessen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gießform zum Druckschlickergießen zur Herstellung von Keramikartikeln und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen porösen Gießform.

Zur Herstellung der meisten Keramikartikel, die verhält­ nismäßig groß und in ihrer Formgebung kompliziert sind, ist über lange Zeit ein druckloser Schlickergießprozeß angewandt worden, bei dem eine Gipsform verwendet wird. Beim Schlickergießen wird jedoch Wasser aus dem Schlicker in die Form durch deren Kapillarwirkung aufgesaugt, so daß die Gießgeschwindigkeit nicht wesentlich erhöht wer­ den kann. Wenn die Gipsform mit Wasser gesättigt ist, ist ihre Kapillarwirkung so gering, daß die Gießform nach je­ dem Gebrauch oder nach jedem zweiten Gebrauch für lange Zeit getrocknet werden muß.

Daher ist in jüngerer Zeit ein Druckschlickergießprozeß entwickelt worden, um diese Nachteile zu vermeiden und die Produktivität beträchtlich zu erhöhen.

Bei diesem Druckschlickergießverfahren wird der Schlicker unter einem Druck von bis zu 30 kp/cm² in einen Raum zwischen zwei Formteilen, d.h. in einem Formhohlraum ein­ gegossen. Die poröse Gießform wird durch Ausfüllen eines Raumes zwischen einem verstärkenden, druckbeständigen Ei­ senbehälter oder einem Gehäuse und einem Basisteil unter Verwendung einer die poröse Form bildenden Gießmischung oder eines Pulvers (z.B. einer Mischung aus einem Epoxid­ harz und Sand) und durch Aushärten der Gießmischung oder des Pulvers hergestellt, um einen mit dem verstärkenden Eisenbehälter oder dem verstärkenden Gehäuse integralen Formaufbau zu schaffen.

Durch diesen Aufbau ist es schwierig, den verhältnismäßig starren druckbeständigen Behälter oder das verstärkende Eisengehäuse in ihrer Form der Form des zu gießenden Pro­ duktes oder Artikels anzupassen und gleich zu gestalten. Infolge dieser Schwierigkeit hat die poröse Schicht ört­ lich eine große Dicke.

Eine übermäßige Dicke der porösen Schicht führt zu einer Erhöhung der elastischen Druckbelastung durch den Schlickerdruck während des Druckschlickergießens mit der Folge, daß die Ecken der porösen Schicht zu Rissen und Brüchen neigen. Wenn das gegossene Produkt aus der Form entfernt werden soll, tritt überdies die weitere Schwie­ rigkeit auf, daß die Reaktionskraft der Druckbelastung dazu führt, daß die poröse Schicht das Produkt festhält, so daß das Entformen des Produktes schwierig ist. Ande­ rerseits erfordert der Druckschlickergießprozeß nicht nur Entlastungskanäle zum Abführen des Wassers, das während des Gießschrittes in die poröse Form aufgenommen wurde, sondern erfordert ebenfalls Druckluftkanäle zum Einsprit­ zen von Luft und Wasser zu der Innenformfläche durch die poröse Form, wenn das Produkt aus der Gießform entformt werden soll. Im Falle, daß die Gießform z.B. aus einem oberen und einem unteren Teil besteht, muß der obere Teil der Form während der Entformung des Produktes vom unteren Formteil evakuiert werden, so daß das Produkt am oberen Formteil anhaftet, ohne herabzufallen. Zu diesem Zweck sind Luftkanäle ebenfalls unvermeidlich. Diese Kanäle können in üblicher Weise aufgeteilt sein und sollten un­ tereinander und von der Formfläche beabstandet sein, um gleichmäßige Einspritzungen von Wasser und Luft zu ge­ währleisten, um nicht während der Entformung zu Schwie­ rigkeiten Anlaß zu geben. Eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung solcher Wasser- und Luftkanäle sind vorge­ schlagen worden, haben jedoch vielfach bei ihrer Herstel­ lung und Anwendung zu Schwierigkeiten geführt.

Bei einem der Verfahren des Standes der Technik wird eine poröse Form mit Wasser- und Luftkanälen durch Formgebung eines Drahtnetzes oder -gitters in einen Käfig herge­ stellt, der in einem gewünschten Abstand von der Formflä­ che gehalten ist. In geeigneten Abständen sind entweder poröse Rohre oder rohrförmige Teile, die aus mit Textil­ material bedeckten Wicklungen bestehen, zur Wasser- und Luftverbindung befestigt. Der Käfig wird an einem druck­ beständigen Behälter in gewünschtem Abstand von der Form­ fläche befestigt, der druckbeständige Behälter wird mit einem Basisgehäuse zur Ausbildung eines Formhohlraumes verbunden und eine, eine poröse Schicht bildende Gießmi­ schung wird in den Formhohlraum eingegossen und ausgehär­ tet. Dieses Verfahren ist nachteilig insofern, als der Käfig für jede Form hergestellt werden muß und es bei dem Käfig aus einem Drahtgitter oder -geflecht schwierig ist, diesem eine genaue Form zu geben und die Wasser­ durchgänge genau in der porösen Schicht anzuordnen. Fer­ ner ist es mühsam, die rohrförmigen Teile mit dem Käfig zu verbinden. Da es bei diesem Verfahren schwierig ist, den Wasser- und Luftkanälen einen kleinen Durchmesser zu geben, treten an den Kreuzungen vergrößerte Hohlräume auf, so daß die Kanäle Probleme hinsichtlich der Festig­ keit der Form und der Beabstandung der Kanäle von der Formfläche aufwerfen mit der Folge, daß in nachteiliger Weise keine ungehinderten Kreuzungen bzw. Schnittpunkte der Kanäle zugelassen werden können.

Nach einem weiteren Verfahren, das durch die JP-OS 8010/1985 vorgeschlagen wurde, werden flexible oder star­ re Leitungen direkt in einem verstärkenden Eisengehäuse befestigt und dieses Eisengehäuse wird mit einem Basis­ teil verbunden, um einen Formhohlraum zu bilden. Eine Gießmischung zur Bildung einer porösen Schicht wird in diesen Formhohlraum eingegossen und ausgehärtet. Nachdem die Gießmischung ausgehärtet ist, werden die Leitungen aus der Form herausgezogen, um Entlastungskanäle zu bil­ den.

Nach diesem Verfahren kann jedoch das Eisengehäuse nicht in seiner Form identisch mit derjenigen des Produktes bzw. Artikels, der gegossen werden soll, sein. Im Ergeb­ nis tritt die Schwierigkeit auf, daß Wasser- und Luftka­ näle in Bezug auf ihren Abstand von der Formfläche und ihren Abstand untereinander nicht wie gewünscht ausgebil­ det werden können.

Gemäß noch einem weiteren, vorgeschlagenen Verfahren wer­ den vorher Nuten in der Rückseite der porösen Form durch ein Werkzeug ausgebildet und durch Bänder abgedeckt, die einen Klebstoff tragen, um auf diese Weise die Wasser­ und Luftkanäle zu bilden. Dieses Verfahren bringt die Schwierigkeiten mit sich, daß die Formgenauigkeit der Nu­ ten nicht hinreichend ist und daß infolge der manuellen Verarbeitung der Verklebung der Nuten durch Bänder, die mit Klebstoff beschichtet sind, die Finger der Ausführen­ den durch Klebstoff verschmutzt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Druckluft auf den Verkle­ bungsabschnitten entweicht, wenn die Form verwendet wird, so daß die Form brechen kann.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Gießform anzugeben, das von den vorerwähnten Nachteilen des Standes der Technik frei ist, leicht ausführbar ist und zur industriellen Verwendung geeignet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Gieß­ form zu schaffen, die sich durch hohe Formgenauigkeit und hervorragende Gießeigenschaften auszeichnet.

Nach einem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer porösen Gießform, die zum Druckgießen für die Herstellung keramischer Artikel verwendet wird, vorgesehen, das die folgenden Verfahrens­ schritte aufweist: lösbares Verbinden einer Mehrzahl von mit einer Ausnehmung versehenen Halteteilen in einem Ge­ biet unter einem gewünschten Abstand an der Innenfläche eines Oberkastens, der aus einem starren Material be­ steht, Einführen einer flexiblen Leitung in die Aus­ nehmungen der Halteteile in jeder Reihe, um diese in ei­ nem bestimmten Abstand von der Innenfläche des Oberka­ stens zu halten, wobei sich zumindest eines der beiden Enden der flexiblen Leitung durch den Oberkasten hindurch nach der Außenseite des Oberkastens erstreckt, Eingießen einer Gießmischung in einen Formhohlraum, der durch den Oberkasten und einen unteren Grundkasten begrenzt ist, der mit dem Oberkasten verbunden ist, zur Herstellung ei­ ner porösen Form, Entfernen des Oberkastens von der porö­ sen Form, nachdem die Gießmischung ausgehärtet ist, wobei die Halteteile zusammen mit den flexiblen Leitungen in der porösen Form verbleiben und Herausziehen der flexib­ len Leitungen aus der porösen Form, um die Kanäle in der porösen Form auszubilden.

Um die Halteteile lösbar am Obergehäuse zu befestigen, können die folgenden Verfahren verwendet werden: das Ver­ fahren der festen Aufnahme einer Mehrzahl von Magneten in der Innenfläche des Oberkastens, wobei die Halteteile aus einem ferromagnetischen Material bestehen, das Verfahren der Anwendung eines magischen Bandes (Haft- oder Klett­ bandes) an jedem der beiden Teile, d.h. an der Innenflä­ che des Oberkastens und jedem der Halteteile, das Verfah­ ren der Anwendung eines wieder ablösbaren Klebstoffes an zumindest einem der beiden Teile, d.h. der Innenfläche des Oberkastens und jedem der Halteteile, und das Verfah­ ren der Anwendung eines Klebbandes an zumindest einem der zu verbindenden Teile, d.h. den Innenflächen des Oberka­ stens und jedem der Halteteile.

Nach diesen Verfahren werden die Halteteile von dem Ober­ kasten getrennt und in der porösen Form belassen, wenn der Oberkasten entfernt wird, so daß der Oberkasten ohne irgendwelche Schwierigkeiten von der porösen Gießform entfernt werden kann, selbst in dem Fall, in dem die po­ röse Form vertikale und/oder geneigte Außenflächen auf­ weist. Dies macht es überflüssig, die Ausnehmungen, die im Ergebnis der gemeinsamen Entfernung von Halteteilen mit dem Oberkasten an der porösen Form verbleiben, mit einem Kunstharz zu verfüllen, wie dies in dem Fall vorge­ sehen ist, bei dem die Halteteile beständig am Oberkasten befestigt sind. Somit kann die Arbeitsproduktivität be­ trächtlich erhöht werden.

Die Gießform nach der Erfindung zeichnet sich durch exak­ ten Verlauf und Abstand der Entlastungskanäle von der Formfläche sowie durch erhöhte Festigkeit in Verbindung mit der Einbettung von Halteteilen aus.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Er­ findung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen derselben verdeutlicht, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen vorge­ nommen wird. In diesen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt, der eine poröse Form zeigt, die nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde,

Fig. 2 eine schematische Ansicht, die die Kanäle, die in der porösen Form ausgebildet werden, zeigt,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Oberkastens, der bei dem Verfahren nach der vorliegenden Er­ findung verwendet wird,

Fig. 4 eine detaillierte Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem die flexiblen Leitungen am Oberkasten durch Halteteile befestigt sind,

Fig. 5 eine Vorderansicht, die die Beziehung zwischen einem der Magneten des Oberkastens und dem korre­ spondierenden Halteteil zeigt,

Fig. 6 einen Querschnitt, der den Zustand zeigt, bei dem die Gießmischung zur Bildung der porösen Form in einen Formhohlraum eingegossen ist, der durch den Oberkasten und einen unteren Grundkasten, der mit dem Oberkasten verbunden ist, gebildet wird,

Fig. 7 einen Querschnitt, der den unteren Grundkasten und die poröse Form zeigt, wobei der Oberkasten gerade entfernt wird, und

Fig. 8 einen Querschnitt, der die poröse Form zeigt, von der die flexiblen Leitungen entfernt bzw. heraus­ gezogen wurden.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläu­ tert:

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine poröse Form, die durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung her­ gestellt wurde. Die poröse Form 1 ist im Inneren mit ei­ ner Mehrzahl von Durchgängen bzw. Kanälen 2 für Wasser­ und Luftverbindungen versehen. Die Kanäle 2 bestehen aus einander kreuzenden Verbindungs- und Zweigkanälen 2 a, 2 b, wie dies schematisch in Fig. 2 gezeigt ist.

Fig. 3 zeigt einen Oberkasten 3, der bei der Herstellung einer porösen Form nach dem Verfahren nach der vorliegen­ den Erfindung verwendet wird. Dieser Oberkasten 3 besteht aus einem starren Material, wie z.B. aus Kunststoff (FRP). An dem Oberkasten 3 ist durch Halteteile 4 eine Mehrzahl von flexiblen Leitungen 5 angeordnet, die in be­ stimmten Abständen und Anordnungen vorgesehen sind. Das Bezugszeichen 5 b bezeichnet flexible Leitungen für die Zweigkanäle, die durch eine flexible Leitung 5 a für den Verbindungskanal gekreuzt werden. Diese flexiblen Leitun­ gen 5 treten sämtlich mit ihren Enden durch den Oberka­ sten 3 hindurch nach außen, so daß sie aus der porösen Form 1 herausgezogen werden können, nachdem die Form 1 ausgehärtet ist. Die flexiblen Leitungen 5 können vor­ zugsweise eine draht- oder rohrförmige Form mit kreisför­ migem oder elliptischem Querschnitt besitzen und aus ei­ nem elastischen und zugfesten Material, wie z.B. Silikon- oder Polyäthylengummi bestehen. Diese Leitungen können vorzugsweise einen Durchmesser von 1 bis 5 mm haben.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist der Oberkasten 3 zur Herstellung einer porösen Form geeignet, die mit vertika­ len und/oder geneigten Flächen in Verbindung mit einer horizontalen Fläche versehen ist. Wie am besten aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, sind in den Oberkasten 3 Magnete 10 fest eingebettet, die in einem Gebiet in be­ stimmten Abständen angeordnet sind, um die Halteteile 4, die aus einem ferromagnetischen Material bestehen, lösbar anzuziehen. Jedes der Halteteile 4 ist mit einer Öffnung 6 versehen und jede der flexiblen Leitungen 5 ist in die­ se Ausnehmungen hindurchgeführt und durch die Ausnehmun­ gen 6 der Halteteile 4 in jeder Reihe gehalten, so daß sie in einem bestimmten Abstand von der Innenfläche des Oberkastens gehalten werden. Somit wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist, der Oberkasten 3, der die flexiblen Leitun­ gen 5 trägt, mit einem unteren Grundkasten 7 kombiniert und eine die poröse Form herstellende Gießmischung 9 wird in den Formhohlraum eingegossen, der durch die zwei Gieß­ kästen 3 und 7 begrenzt ist.

Nachdem die Gießmischung für die Herstellung der porösen Form ausgehärtet ist, wird der Oberkasten 3 von der porö­ sen Form 1 abgenommen. Hierbei werden die Magnete 10 von den Halteteilen 4 entfernt, wobei die Halteteile 4 in der porösen Form verbleiben, wie dies Fig. 7 zeigt. Als Näch­ stes werden die flexiblen Leitungen 5 herausgezogen, um die Kanäle 2 in der porösen Form 1 zu bilden (s. Fig. 8). Die Halteteile 4 können in wünschenswerter Weise einer Rostschutzbehandlung, z.B. durch Beschichtung mit einem Kunstharz, unterworfen sein, so daß sie während ihrer Verwendung nicht rosten.

In der vorangegangenen Beschreibung werden die Halteteile 4 lösbar mit dem Oberkasten anhaftend verbunden, indem die Halteteile aus einem ferromagnetischen Material unter Zuordnung entsprechender Magneten zum Oberkasten herge­ stellt werden. Die lösbare Verbindung kann jedoch in gleicher Weise durch ein magisches Haftband, einen ab­ schälbaren Klebstoff oder ein Klebstoffband hergestellt werden.

Wie oben beschrieben, wird, entsprechend dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, dann, wenn eine poröse Gießform zum Druckgießen hergestellt werden soll, der Oberkasten, der die Leitungen zur Ausbildung der Kanäle für die Wasser- und Luftkommunikation in der porösen Form trägt, verwendet, so daß der Abstand der Kanäle von der Formfläche sowie Zwischenabstand und Durchmesser der Ka­ näle genau gesteuert und kontrolliert werden können, um im wesentlichen die bisher aufgetretenen Nachteile zu be­ seitigen. Da die Kanäle in der porösen Form lediglich durch Entfernen des Oberkastens und Herausziehen der fle­ xiblen Leitungen nach dem Aushärten der porösen Form ge­ bildet werden, ist es in gleicher Weise einfach und mühe­ los, die Kanäle herzustellen. Ohne jedwede langjährige Erfahrung können überdies die Leitungen schnell und ein­ fach in einem bestimmten Gebiet am Oberkasten angeordnet werden, so daß die Arbeitseffektivität drastisch erhöht werden kann.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer porösen Gießform, die in einem Druckgießverfahren zur Herstellung von Keramik­ artikeln verwendet wird, gekennzeichnet durch die Verfah­ rensschritte:
Lösbares Anbringen einer Mehrzahl von mit zumindest einem Durchbruch versehenen Halteteilen (4) in einem Bereich und mit einem gewünschten Abstand zur Innenfläche eines Oberkastens (3), der aus einem starren Material besteht,
Hindurchführen einer flexiblen Leitung (5) durch die Aus­ nehmungen der Halteteile (4) jeder Reihe, um die flexible Leitung (5) in bestimmtem Abstand von der Innenfläche des Oberkastens (3) zu halten, wobei zumindest eines der bei­ den Enden der flexiblen Leitung (5) sich durch den Ober­ kasten (3) hindurch nach außen erstreckt,
Eingießen einer Gießmischung (9) in einen Formhohlraum, der zwischen dem Oberkasten (3) und einem unteren Grund­ kasten (7) begrenzt ist, wobei der Unterkasten (7) mit dem Oberkasten (3) zur Herstellung der porösen Gießform verbunden ist,
Entfernen des Oberkastens (3) von der porösen Gießform, nachdem die Gießmischung (9) ausgehärtet ist, wobei die Halteteile (4) zusammen mit den flexiblen Leitungen (5) in der porösen Gießform verbleiben, und
Herausziehen der flexiblen Leitungen (5) aus der porösen Gießform, um Kanäle (2) in der porösen Gießform (1) zu schaffen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der lösbaren Anbringung der Halte­ teile (4) das feste Einbetten einer Mehrzahl von Magneten (10) in der Innenfläche des Oberkastens (3) umfaßt, wobei die Halteteile (4) aus einem ferromagnetischen Material bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der lösbaren Anbringung von Halte­ teilen die Befestigung der Haftkomponenten eines magi­ schen Bandes bzw. Haftbandverschlusses an der Innenfläche des Oberkastens (3) und jedem der Halteteile (4) umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der lösbaren Anbringung der Halte­ teile die Anwendung eines abschälbaren Klebstoffes an der Innenfläche des Oberkastens (3) und/oder jedem der Halte­ teile (4) umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der lösbaren Anbringung von Halte­ teilen die Anbringung eines Klebebandes an der Innenflä­ che des Oberkastens (3) und/oder den Halteteilen (4) um­ faßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Leitungen (5) aus stangenförmigen oder rohrförmigen Teilen mit einem Durchmesser von 1 bis 5 mm bestehen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stangenförmigen oder rohrförmigen Teile aus Silikon- oder Polyäthylengummi bestehen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteteile (4) einer Rostschutzbehandlung durch Be­ schichtung mit einem Kunstharz unterzogen werden.

9. Gießform zum Druckgießen von Keramikteilen, mit in der Gießform vorgesehenen Kanälen, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich der Kanäle (2) in der Gießform (1) Halteteile (4) eingebettet sind.