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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Gießformkomponente mit
den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1 und auf ein
Verfahren zum Herstellen einer Gießformkomponente.
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Eine
Gießform als eine Druckgießform dient zum Fertigen
von z. B. hartmetallischen oder keramischen Gegenständen
mittels eines sogenannten Schlickergießverfahrens. Üblicherweise
werden zumindest zwei Gießformkomponenten zusammengesetzt,
woraufhin ein dazwischen ausgebildeter Gießraum unter Druck
mit Schlicker gefüllt wird. Die Druckgießform
besteht innenseitig aus einer permeablen bzw. porösen Filterschicht,
durch welche die Flüssigkeit des Schlickers hindurchtritt.
Auf der Oberseite der Filterschicht bildet sich dadurch aus den festen
Bestandteilen des Schlickers ein Scherben, welcher nach Entnahme
und Sintern den metallischen oder keramischen Gegenstand ausbildet.
Zur Abführung der Flüssigkeit des Schlickers ist
der Gießschicht benachbart eine Basisschicht angeordnet,
welche der Gießschicht Stabilität bietet und eine Leitungseinrichtung
zum Abführen der Flüssigkeit aufweist.
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Bekannt
sind außerdem Gießformen für Niederdruck-Gießverfahren,
bei denen Formen aus Gips als Gießformen verwendet werden.
Schlicker wird in die Gießform quasi druckfrei oder mit
geringem Überdruck eingeleitet. Deshalb werden solche Gießverfahren
als Niederdruck-Gießverfahren bezeichnet. Die Entwässerung
einer solchen Gießform erfolgt im Wesentlichen durch Kapillarwirkung,
indem das Material der Gießform die Flüssigkeit
des Schlickers aufnimmt.
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DE 37 24 610 C2 bzw.
US 4,913,868 zeigen eine
Druckgießform, welche zwei übereinander angeordnete
poröse Schichten aufweisen. Zur Herstellung der Druckgießform
wird eine poröse Innenschicht mit einem mittlern Porendurchmesser
von höchstens 20 μm und einer Dicke der Innenschicht von
5–40 mm gegossen. Auf der Rückseite der porösen
bzw. permeablen Schicht wird mit einem Muster ein Kleber aufgetragen,
wobei wenigstens einige Bereiche der Rückseite von dem
Kleber unbedeckt bleiben müssen, woraufhin auf die Rückseite
der porösen Innenschicht eine grobporöse Außenschicht
aufgesetzt wird. Die grobporöse Außenschicht weist eine
Korngröße von 0,1–5 mm und eine Dicke
von 5–30 mm auf. An der grobporösen Außenschicht
wird wenigstens ein Rohr zum Abführen von Wasser und zum
Einblasen von Luft aus der bzw. in die grobporöse Außenschicht
angeschlossen. Außerdem wird die derart gebildete Druckgießform
außenseitig mittels eines Harzklebers abgedichtet. Die
Leitungseinrichtung zum Entwässern der porösen
Innenschicht bzw. zum Zuführen von Druckluft durch die
poröse Innenschicht besteht somit aus der grobporösen
Außenschicht und dem Rohr. Nachteilhaft ist bei dieser
Anordnung jedoch das aufwändige Verkleben der beiden porösen
Schichten miteinander.
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EP 0 121 929 B1 bzw.
US 4,531,705 beschreiben
ein sehr aufwändiges Verfahren zum Herstellen einer Druckgießform,
bei dem nach dem Formen eines rohen Grundkörpers durch
Ausschmelzen Zwischenräume und Poren ausgebildet werden.
DE 42 25 412 C1 beschreibt
eine Form zum Herstellen von flüssigkeitshaltigen Pressteilen,
wie Dachziegeln aus Lehm oder ähnlichem Material. Die Form
weist zwei Schichten auf, wobei die mit dem zu verpressenden Material
in Kontakt kommende Schicht aus feinporigem geschäumtem
Keramikmaterial besteht, während die darunter angeordnete
Schicht aus grobporigem geschäumtem Keramikmaterial oder
geschäumtem Beton besteht.
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EP 0 294 743 A2 beschreibt
ein Verfahren zum Herstellen einer Gussform. Ein erstes vorgeformtes
Formteil wird in einen Behälter eingeführt, in dem
sich flüssiger Kunstharz oder Gips befindet, um nach dessen
Aushärten eine feinporöse Schicht auf der Oberfläche
des gröber porösen Formteils auszubilden. Eine
Fertigung mit einer derartigen Mehrschalenform bietet jedoch keinen
ausreichenden Halt der einzelnen Schichten aneinander. Außerdem
ist eine derartige Herstellung mit einer Mehrschalenform sehr aufwendig,
da eine große Vielzahl einzelner Herstellungsschritte vorzunehmen
ist.
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EP 0 306 865 A1 beschreibt
Gussformen für das Druckschlickergießen zur Herstellung
von Formteilen aus keramischen Massen sowie deren Herstellung. Die
Formen bestehen aus einem Zweischichten-Aufbau mit einem mechanisch
stabilen offenporigen Träger mit großer Porenweite
und mit einer dünnen offenporigen Trennschicht geringer
Porenweite auf der Forminnenseite. Die Herstellung erfolgt dadurch,
dass eine großporige Ausgangsform mit einer Trennmembran
der gewünschten Porengröße belegt und
so weit erhitzt wird, bis die Trennmembran dehnbar wird und auf
die Ausgangsform gedrückt wird. Es entstehen somit ebenfalls
zwei voneinander getrennte eigenständige Schichten, deren
einander zugewandte Oberflächen miteinander verbunden werden.
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JP 01210306 beschreibt
eine Gussform, deren Basiskörper aus einem nicht körnigen
metallischen Material mit einer hohen Permeabilität hergestellt
wird. Nachfolgend wird eine zähe Masse auf diesen Metallkörper
aufgestrichen, um eine Osmose-Membran auszubilden.
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WO 2006/056192 A2 beschreibt
eine Gießform mit einer Basisschicht, einer permeablen
Filterschicht mit einer Filterschicht-Permeabilität auf
einer Oberfläche der Basisschicht zwischen der Basisschicht
und einem Gießraum, einer ersten Leitungseinrichtung zum
Zuführen von Schlicker in den Gießraum und einer
zweiten Leitungseinrichtung zum Ableiten von Flüssigkeit
aus dem Gießraum durch die Filterschicht und/oder zum Zuleiten
eines Druckmediums zum Ablösen eines im Gießraum
gebildeten Scherben. Dabei ist die Basisschicht aus fest miteinander
verbundenem Schüttgut mit einer Basisschicht-Permeabilität
ausgebildet. Die Filterschicht dringt von der Oberfläche
der Basisschicht aus eine Strecke in die Basisschicht ein und ist
in diesem Bereich mit der Basisschicht verbunden ist. Die Filterschicht
ist dabei auf die Basisschicht so aufgegossen, aufgestrichen oder
aufgespritzt ist, dass die Strecke des Eindringens der Filterschicht
in die Basisschicht zumindest eine Schicht aus Teilen der Basisschicht
umgreift. Die Basisschicht besteht aus einem Schüttgut,
beispielsweise aus Kalksteinsplitt. Die Filterschicht besteht aus
Polyurethan.
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Bisherige
Versuche, eine solche Gießform herzustellen, haben zwar
zu verwendbaren Gießformen geführt, jedoch ist
die Permeabilität in dem Übergangsbereich zwischen
der Filterschicht und der Basisschicht noch nicht befriedigend.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren
zum Herstellen einer solchen Gießform, insbesondere Druckgießform,
vorzuschlagen. Insbesondere soll die Leitfähigkeit in dem Übergangsbereich
zwischen der reinen Filterschicht und der reinen Basisschicht erhöht
werden.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Gießformkomponente mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren zum Herstellen einer
Gießformkomponente mit den Merkmalen des Patentanspruchs
6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand
abhängiger Ansprüche.
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Bevorzugt
wird demgemäß eine Gießformkomponente,
insbesondere Druckgießformkomponente, mit einer Basisschicht
aus einem Basisschichtmaterial aus fest miteinander verbundenen Teilen
des Basisschichtmaterials mit einer zum Leiten von Flüssigkeit
dimensionierten Basisschicht-Permeabilität, mit einer permeablen
Filterschicht mit einer Filterschicht-Permeabilität, welche sich
von einer Oberfläche der Basisschicht zu einem Gießraum
hin erstreckt und in entgegengesetzter Richtung von der Oberfläche
der Basisschicht aus eine Strecke in die Basisschicht eindringt
und in diesem Bereich mit der Basisschicht verbunden ist, und mit
einer Leitungseinrichtung zum Ableiten von aus dem Gießraum
durch die Filterschicht hindurch geströmter Flüssigkeit
aus der Basissicht und/oder zum Zuleiten eines Druckmediums in die
Basisschicht und durch die Filterschicht zum Ablösen eines
im Gießraum gebildeten Scherben, wobei mindestens 70% der
Teile des Basisschichtmaterials in der längsten Teileerstreckung
einen mittleren Durchmesser kleiner oder gleich 5 mm aufweisen.
Dies vermeidet ein Vollaufen der Basisschicht mit Filterschichtmaterial beim
Aufbringen der Filterschicht durch eine ausreichende Kapillarwirkung.
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Bevorzugt
weisen diese Teile des Basisschichtmaterials in der längsten
Teileerstreckung einen größten Durchmesser kleiner
3,5 mm, bevorzugt kleiner 3,0 mm, insbesondere kleiner 2,5 mm auf. Vorzugsweise
weisen außerdem mindestens 70% der Teile des Basisschichtmaterials
in der kürzesten Teileerstreckung einen größten
Durchmesser von mindestens 0,5 mm und mehr auf. Insbesondere eine Ausgestaltung
mit mindestens 80% der Teile in einem Bereich von 0,5–3
wird bevorzugt. Dies bewirkt einerseits ein ausreichend tiefes Eindringen
des Filterschichtmaterials beim Aufbringen der Filterschicht und
gewährleistet andererseits bei der Polymerisation eine
noch ausreichende Kanalbreite bzw. Porosität im Filterschichtmaterial
im Übergangsbereich zwischen den Teilen der Basisschicht.
Dabei können diese Teile des Basisschichtmaterials in der
kürzesten Teileerstreckung einen größten
Durchmesser von mindestens 0,8 mm, insbesondere mindestens 1,0 mm
und mehr aufweisen.
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Wenn
der Anteil an Teilen mit der jeweiligen Teileerstreckung bevorzugt
mindestens 95%, vorzugsweise mindestens 98% beträgt, entstehen
besonders hohe Permeabilitätswerte im Bereich der Übergangsschicht.
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Bevorzugt
wird gemäß auch eigenständiger Ausgestaltung
ein Verfahren zum Herstellen einer Gießformkomponente,
insbesondere Druck-Gießformkomponente, bei dem eine Basisschicht
aus einem Basisschichtmaterial, insbesondere einem Schüttgut,
durch Formen und Verbinden des Basisschichtmaterials unter Beibehaltung
einer Basisschicht-Permeabilität zum Leiten von Flüssigkeit
ausgebildet wird und nachfolgend eine permeable Filterschicht auf
eine Oberfläche der Basisschicht derart aufgebracht wird,
dass die Filterschicht sich von einer Oberfläche der Basisschicht
zu einem Gießraum hin erstreckt und in entgegengesetzter
Richtung von der Oberfläche der Basisschicht aus eine Strecke
in die Basisschicht eindringt und in diesem Bereich mit der Basisschicht
verbindet, wobei die Basisschicht vorgeformt so in eine Vorform
gesetzt wird, dass die Basisschicht von allen Wandungen der Vorform
beabstandet ist und erst danach Filterschichtmaterial zum Ausbilden
der Filterschicht in die Vorform gegossen wird. Eine solche Form
bietet eine besonders gute Anbindung der Filterschicht an die Basisschicht selbst
dann, wenn eine Verzahnung nicht oder nur in geringem Maße
erfolgt.
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Nach
Aushärten der Filterschicht wird die Vorform vorzugsweise
entfernt und eine nicht permeable Beschichtung auf den nicht dem
Gießraum zugewandten Seiten der die Basisschicht umgebenden Filterschicht
aufgebracht wird. Dadurch kann ein Unter- oder Überdruck,
der im freien Raum innerhalb der Basisschicht angelegt wird, nur
zur offenen Seite der Filterschicht, d. h. zum Gießraum
hin wirken.
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Die
vorgeformte Basisschicht kann zum beabstandeten Halten der Basisschicht
von zumindest einer der Wandungen der Vorform mittels zumindest einer
Leitungseinrichtung in der Vorform eingesetzt werden, wobei die
Leitungseinrichtung zum Ableiten von Flüssigkeit von der
Basisschicht aus der Gießformkomponente heraus und/oder
zum Einleiten von Gas oder Druckluft in die Basisschicht hinein
dimensioniert gewählt wird. Dies bietet eine Doppelfunktionalität
bei der Herstellung bzw. bei der späteren Verwendung der
Gießformkomponente.
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Beansprucht
wird eigenständig auch eine Verwendung eines derartigen
Verfahrens zum Herstellen einer solchen Gießform.
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Sowohl
eine solche Gießformkomponente als auch ein solches Verfahren
sind vorteilhaft, wenn die Basisschicht aus Teilen eines mineralischen
Materials, insbesondere Stein oder Glas, und/oder eines Kunststoffmaterials
besteht bzw. hergestellt wird. Verwendbar sind dadurch kostengünstig
bereitstellbare Schüttgüter, welche zugleich eine
hohe Festigkeit bieten.
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Das
Basisschichtmaterial kann zu dessen Verbindung auf einfache Art
und Weise aus miteinander verklebten Teilen des Basisschichtmaterials
vorgeformt ausgebildet werden.
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Die
Basisschicht-Permeabilität der Basisschicht ist bevorzugt
größer, insbesondere mehr als eine Zehner-Potenz
größer als die Filterschicht-Permeabilität
der Filterschicht.
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Die
Filterschicht kann aus einem Filterschichtmaterial ausgebildet werden,
welches mit dem Basisschichtmaterial und/oder mit einem Überzug über
dem Basisschichtmaterial verklebt bzw. verklebt wird. Das Filterschichtmaterial
kann insbesondere aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus Polyurethan
oder Polymetylmetacrylat bestehen.
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Die
Strecke des Eindringens der Filterschicht in die Basisschicht ist
so gewählt, dass zumindest eine Schicht aus Teilen der
Basisschicht davon umgriffen oder hintergriffen wird. Insbesondere
das Hintergreifen wird besonders bevorzugt, da dadurch eine Verzahnungswirkung
entsteht, welche selbst ohne eine feste Verbindung der Materialien
der Basisschicht und der Filterschicht miteinander einen guten Halt
der Filterschicht an der Basisschicht gibt. Die fertiggestellte
Filterschicht weist bevorzugt eine Permeabilität und/oder
Porosität mit Kanälen von 5 bis 50 μ auf.
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Bevorzugt
werden somit Gießformkomponenten in verschiedenen auch
untereinander kombinierbaren Ausgestaltungen und kombinierbaren
Herstellungsverfahren, um aus vorzugsweise mehreren solchen Gießformkomponenten
eine Gießform mit einem Gießraum zwischen den
einander zugewandten Filterschichten der Gießformkomponenten
zusammenzusetzen.
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Eigenständig
beansprucht werden gegossene Artikel, welche unter Verwendung einer
solchen Gießform und/oder mit einem solchen Verfahren gegossen
wurden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei werden verschiedene Ausführungsformen bezüglich
gemeinsamer Komponenten und Funktionen gemeinsam beschrieben. Es
zeigen:
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1 einen
vergrößerten Ausschnitt einer bevorzugten Gießformkomponente,
insbesondere Druckgießform für ein Druck-Gießverfahren,
während deren Herstellung in Schnittansicht;
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2 den
Ausschnitt der Gießformkomponente aus 1 während
eines späteren Herstellungsschritts;
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3 einen
Ausschnitt einer weiteren Gießformkomponente während
eines frühen Herstellungsschrittes;
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4 den
Ausschnitt der Gießformkomponente aus 3 während
eines späteren Herstellungsschritts; und
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5 den
Ausschnitt der Gießformkomponente aus 3 im
fertig gegossenen Zustand.
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Wie
aus den Figuren, insbesondere aus 2 und 5 ersichtlich,
besteht eine Gießformkomponente für eine Gießform
als Druckgießform oder als Gießform für
ein Niederdruck-Gießverfahren zum Fertigen insbesondere
keramischer und/oder metallischer Artikel im Wesentlichen aus einer
Gießschicht bzw. Filterschicht 1, einer Basisschicht 2 zum Tragen
und Stützen der Filterschicht 1 und einer Leitungseinrichtung 5, 7.
Abgesehen von der Seite mit der Filterschicht ist die Anordnung
von einer Wandung 4 oder einer flüssigkeitsdichten
Beschichtung 6 umgeben. Zum Fertigen eines keramischen
Artikels werden üblicherweise zwei oder mehr derartige Gießformen
mit einander zugewandten Filterschichten 1 aneinander angeordnet,
um zwischen den Filterschichten 1 einen Gießraum 8 auszubilden.
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Die
Leitungseinrichtung 5, 7 besteht aus einer nicht
dargestellten ersten Leitungseinrichtung und aus einer zweiten Leitungseinrichtung 5, 7.
Die erste Leitungseinrichtung besteht aus einem Rohr, welches durch
die Wandung 4, die Basisschicht 2 und die Filterschicht 1 zu
dem Gießraum 8 führt, um von außen
her Schlicker in den Gießraum 8 einzubringen.
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Die
zweite Leitungseinrichtung 5 kann gemäß einer
Ausführungsform aus einem Rohr bestehen, welches durch
die Wandung 4 bis zu der Basisschicht 2 oder gegebenenfalls
auch in diese hineinführt. Das Rohr kann aber auch zu der
Filterschicht 1 oder in diese hinein geführt sein.
Prinzipiell besteht auch die Möglichkeit, das Rohr und/oder
weiterer Rohre oder davon abzweigende Rohre bis in die permeable
Basisschicht 2 und/oder die permeable Filterschicht 1 zu
führen. Unter Rohr ist nicht nur ein übliches
starres Rohr aus Kunststoff oder Metall, sondern ein beliebig ausgestaltetes
Leitungssystem zu verstehen, welches zum Leiten von Flüssigkeit
und Luft bzw. Gas geeignet ist.
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Die
zweite Leitungseinrichtung 7 kann gemäß einer
Ausführungsform durch eine Lücke in der nicht
permeablen Beschichtung 6 oder in der Wandung ausgebildet
sein.
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Optional
ist insbesondere im Fall eines Niederdruck-Gießverfahrens
außenseitig an dem Rohr, außerhalb der Gießform
oder nur in einem Bereich der Lücke in der Beschichtung 6 eine
Pumpe angeschlossen, welche zum Anlegen eines Unterdrucks dient,
um Flüssigkeit abzusaugen. Außerdem kann die Pumpe
zum Entformen eines gegossenen Artikels zum Einpressen von Druckluft
in umgekehrter Richtung eingesetzt werden.
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Beim
Fertigen eines keramischen Artikels wird in den Gießraum 8 oberhalb
bzw. benachbart der Filterschicht 1 der Schlicker im Fall
eines Niederdruck-Gießverfahrens unter niedrigem Druck
eingelassen. Im Fall eines Druckgießverfahrens wird der Schlicker
S unter hohem Druck eingepresst. Die festen Bestandteile des Schlickers
setzen sich an einer Oberfläche der Filterschicht 1 ab,
wobei die Oberfläche der Filterschicht dem Gießraum 8 zugewandt
ist. Die Flüssigkeit in dem Schlicker dringt durch die
Filterschicht 1 hindurch in die Basisschicht 2 und
von der Basisschicht 2 über die Leitungseinrichtung 5, 7 nach
außen. Die auf der Oberfläche verbleibenden festen
Bestandteile des Schlickers bilden einen Scherben aus, welcher nach
dem Entformen aus der Gießform in einem nachfolgenden Arbeitsschritt
gesintert wird. Optional wird zum Entformen des Scherben über
das zumindest zweite Leitungssystem 5, 7 ein gasförmiges
Medium, insbesondere Druckluft in die Basisschicht 2 eingepresst.
Von der Basisschicht 2 aus dringt die Druck- bzw. Pressluft
durch die Filterschicht 1 und drückt den Scherben
von deren Oberfläche weg.
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Zum
Herstellen einer solchen Gießform wird in einem ersten
Arbeitsschritt die Basisschicht 2 aus einem Schüttgut
ausgebildet. Als Schüttgut dient ein festes, vorzugsweise mineralisches
Material, beispielsweise Splitt, Steine etc. Einsetzbar sind als Schüttgut
aber auch Materialien wie Glaskugeln oder Glasstücke, Blähton,
Kunststoffgranulat und dergleichen. Einzelne Teile T des Schüttguts
werden dazu miteinander verbunden. Zum Verbinden dient als Bindemittel
B vorzugsweise ein Kleber. Auf besonders einfache Art und Weise
können die Teile T des Schüttguts in einem Bad
aus dem Bindemittel B eingetaucht und anschließend in einer
geeigneten Form in die gewünschte Form gebracht werden,
wie dies für die zweite Ausführungsform in 3 veranschaulicht
ist.
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Der
Kleber als das Bindemittel B vernetzt vorzugsweise die Oberflächen
der einzelnen Teile T des Schüttguts derart, dass einerseits
eine ausreichende Festigkeit gewährleistet wird und andererseits
eine möglichst hohe Permeabilität k2 ermöglicht wird.
Die Permeabilität k2 in der Basisschicht 2 ist vorzugsweise
groß gegenüber einer Permeabilität k1 in
der Filterschicht 1. Die Permeabilität k2 der
Basisschicht 2 ist durch entsprechende Auswahl des Schüttgutmaterials
und des Bindemittels B vorzugsweise so groß, dass in der
gesamten Basisschicht 2 ein gleichmäßiger
Aufbau eines Überdrucks beim Zuleiten der Druckluft bzw.
eines Unterdrucks beim Ableiten der Flüssigkeit ermöglicht
wird. Möglich ist auch der Aufbau einer Basisschicht 2 mit
einer zur Filterschicht 1 hin abnehmenden Permeabilität
bzw. Porosität.
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Nach
dem ausreichenden Aushärten des Bindemittels B bzw. Verfestigen
der Basisschicht 2 wird die Filterschicht 1 auf
der Oberfläche der Basisschicht 2 ausgebildet.
Dazu wird, wie für die erste Ausführungsform in 1 veranschaulicht,
das flüssige Material der Filterschicht 1 auf
die Oberfläche der Basisschicht aufgegossen und/oder aufgestrichen
und in die gewünschte Form gebracht. Die Konsistenz des
Filterschichtmaterials 11 zum Ausbilden der Filterschicht 1 ist
beim Aufbringen auf die Oberfläche der Basisschicht 2 derart
beschaffen, dass ein Teil des Filterschichtmaterials 11 zum
Ausbilden der Filterschicht 1 eine Strecke in die Oberfläche
der Basisschicht 2 eindringt und sich insbesondere mit
der in der Zeichnung oberen Lage von Teilen T der Basisschicht 2 fest
verbindet. Die Konsistenz des Filterschichtmaterials 11 zum
Ausbilden der Filterschicht 1 wird dabei derart gewählt,
dass die Strecke, über welche das Filterschichtmaterial 11 in
die Basisschicht 2 eindringt, vorzugsweise nur soweit reicht,
wie dies erforderlich ist zum Aufbauen einer ausreichend festen, insbesondere
verzahnten bzw. hintergreifenden Verbindung von Basisschicht 2 und
Filterschicht 1 aneinander.
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Als
Filterschichtmaterial 11 für die Filterschicht 1 können
dafür übliche Materialien verwendet werden. Beispielsweise
wird derzeit bevorzugt Polyurethan oder Polymetylmetacrylat (PMMA)
als Formmasse zum Ausbilden der Filterschicht 1 verwendet. Mit
diesem Filterschichtmaterial 11 ist eine feinporöse
Filterschicht 1 mit einer niedrigen Permeabilität zum
Hindurchlassen der Flüssigkeit und der Druckluft aber zum
Zurückhalten der festen Bestandteile des Schlickers ausbildbar.
Die Dicke der Filterschicht 1 beträgt bei Druckgießformen
zum Herstellen derzeit üblicher keramischer Artikel vorzugsweise
aber nicht zwingend notwendig 1 bis 40 mm. Die Porosität bzw.
Permeabilität der Filterschicht 1 beträgt
vorzugsweise 5 bis 50 μ als permeabler Freiraum zum Leiten
der Flüssigkeit und/oder Luft.
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Durch
das teilweise Eindringen des Filterschichtmaterials 11 der
Filterschicht 1 in das Filterschichtmaterial 11 der
Basisschicht 2 entsteht ein Übergangsbereich 3,
welcher eine feste Verbindung der Filterschicht 1 und der
Basisschicht 2 aneinander ermöglicht. Vorzugsweise
hat der Übergangsbereich 3 eine Mächtigkeit
von einer Schicht oder einigen wenigen Schichten aus Körnern
bzw. Teilen T der Basisschicht 2. Durch die Verzahnungswirkung
im Übergangsbereich 3 kann zwischen den beiden
Schichten auf zusätzliche Kleber, welche für Flüssigkeit
und Druckluft undurchlässig wären, in vorteilhafter
Weise verzichtet werden.
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Bei
der ersten Ausführungsform, welche anhand der 1 und 2 veranschaulicht
ist, weist die Gießform feste Wandungen 4 auf,
in welchen die Basisschicht 2 und die Filterschicht 1 aufgenommen sind.
Entsprechend können, wie in 1 skizziert, die
Schichten direkt innerhalb der Wandungen 4 ausgebildet
werden. Als erstes wird das Material zum Ausbilden der Basisschicht 2 in
die Wandungen 4, welche vorzugsweise aus Seitenwandungen
und einer Bodenwandung bestehen, eingefüllt. Nach dem vorzugsweise,
jedoch nicht zwingend erforderlich vollständigen Aushärten
und Trocknen des Bindemittels B wird das Filterschichtmaterial 11 zum
Ausbilden der Filterschicht 1 darüber eingefüllt.
Das Filterschichtmaterial 11 wird mit einer Konsistenz
oder unter ggfs. Druckeinwirkung so eingefüllt, dass es
dabei zwischen die Teile T der Basisschicht 2 sowie zwischen
randseitige Teile der Basisschicht 2 und die umgebende
Wandung 4 eindringt.
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Besonders
bevorzugt wird dabei eine Körnung des Basisschichtmaterials
aus Teilen mit einem mittleren Durchmesser von 0,8 mm bis zu 3,0
mm. Versuche haben ergeben, dass in begrenztem Mengengehalt von
insbesondere weniger als 30% der Körner der Basisschicht 2 auch
Körner mit einem kleineren Durchmesser von 0,5 mm und Körner
mit einem größeren Durchmesser von 3,5 mm verwendbar
sind, wenn als Filterschichtmaterial 11 beispielsweise
Polyurethan eingesetzt wird. Jedoch lässt in den Durchmesserbereichen
unterhalb von 0,8 mm und oberhalb von 3,0 mm bei Verwendung von
Polyurethan bereits die Permeabilität der fertigen Gießform
und die Haftfestigkeit zwischen der Filterschicht 1 und
der Basisschicht 2 bei der genannten Materialkombination
nach. Bei zu kleinen Korndurchmessern besteht das Problem, dass
das Filterschichtmaterial 11 nicht weit genug zwischen
die einzelnen Teile T der Basisschicht 2 eindringen kann, insbesondere ein
Hintergreifen zumindest der Teile T der ersten Schicht der Basisschicht 2 nicht
mehr oder nicht mehr ausreichend erfolgt. Bei Durchmessern größer 3,0
mm besteht das Problem, dass der Kapillaranteil der wechselseitigen
Beeinflussung der Basisschicht 2 und des einfließenden
Filterschichtmaterials 11 zu gering ist und dadurch der
im ungünstigsten Fall gesamte Kern bzw. die gesamte Basisschicht
B mit dem Filterschichtmaterial 11 voll läuft.
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Bevorzugt
wird daher ein Basisschichtmaterial aus Teilen T mit einem Durchmesserbereich
von 0,8 mm bis 3,0 mm. Besonders vorteilhaft zeigte sich gemäß erster
Untersuchungen ein Durchmesserbereich von 1,0–2,5 mm. In
diesem Durchmesserbereich dringt das Filterschichtmaterial 11 beim
Eingießen einige Millimeter bis wenige Zentimeter in die
Basisschicht 2 ein.
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Gemäß einem
weiteren eigenständigen Aspekt erfolgt die Herstellung
der Gießform nicht durch das Einfüllen der Materialien
in eine feste Wandung 4, welche als fester Bestandteil
der Gießform bestehen bleibt. Anstelle dessen wird, wie
in den 3 bis 5 veranschaulicht, in einem
ersten Schritt in einer Vorform die Basisschicht 2 aus
den mit dem Bindemittel B verklebten Teilen T ausgebildet und nach einer
ausreichenden Verfestigung in einer zweiten, größeren
Form mit bodenseitig und umfangsseitig umschließenden Wandungen 4* eingesetzt.
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Dabei
ist das geformte und verfestigte Material der Schicht 2 zu
allen Seiten von den Wandungen 4* um einen Mindestabstand
d beabstandet. Dies kann dadurch erreicht werden, dass beispielsweise Stäbe
von der Bodenwandung der Wandung 4* nach oben ragen und
die verfestigte Basisschicht 2 auf solche Stäbe
aufgesetzt wird. Besonders bevorzugt wird jedoch, dass die Rohre,
welche als Bestandteil der zweiten Leitungseinrichtung 5 dienen,
anstelle derartiger Stäbe als Abstandshalter eingesetzt
werden. Vorzugsweise werden dabei die Rohre 5 so weit in das
verfestigte Material der Basisschicht 2 eingeführt,
dass sie in miteinander kommunizierende freie Raumbereiche 2* der
Basisschicht 2 hineinragen, wobei die freien Raumbereiche 2* sich
so weit innerhalb der Basisschicht 2 befinden, dass in
die freien Raumbereiche 2* kein Filterschichtmaterial eindringt.
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Nachfolgend
wird dann das Filterschichtmaterial in diese zweite Fertigungsform
eingegossen, so dass das Filterschichtmaterial beim Ausbilden der
Filterschicht 1 von allen Seiten her in die äußeren Randbereiche
der Basisschicht 2 eindringt, wie dies in 4 skizziert
ist.
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Zwischen
dem in 4 und dem in 5 gezeigten
Herstellungsschritt kann eine Form 9 auf die freie Oberfläche
aufgesetzt werden, wobei die Form 9 nach der Verfestigung
der Filterschicht 1 abgenommen wird, wie dies in 5 skizziert
ist, und den entsprechenden Abschnitt des Gießraums 8 in dem
Bereich dieser Gießform ausbildet.
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Außerdem
wird die Anordnung aus der Basisschicht 2 und der diese
umgebenden Filterschicht 1 aus der Vorform bzw. den Wandungen 4* der
Vorform herausgenommen und abschließend an allen Seiten,
an welchen keine weitere Gießform angelegt wird, mit einer
Farbe oder einem sonstigen Material beschichtet, insbesondere angestrichen.
Dadurch ergibt sich die Beschichtung 6, welche druckdicht
für die an der bzw. in der Gießform anliegenden
Drücke ist und welche nicht permeabel für Gase
und Flüssigkeiten ist. Vorzugsweise wird dazu nach dem
Herausnehmen aus den Wandungen 4* der Vorform die dann
freiliegenden Rückflächen bzw. Seitenflächen der
Filterschicht 1 vor dem Anstreichen mit dem die Beschichtung 6 ausbildenden
Material geglättet.
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Neben
den Rohren als Leitungseinrichtungen 5, welche in den freien
Raumbereich 2* der Basisschicht 2 hineinführen
und mit ihrem gegenüberliegenden Ende aus der Beschichtung 6 herausragen,
können in der Beschichtung 6 auch Lücken 7 gelassen
werden, in welchen keine Beschichtung 6 auf dem feinporösen
Material der Filterschicht 1 liegt. Dadurch kann auch durch
solche Lücken 7 eine Entlüftung bzw.
Entwässerung und/oder eine Belüftung bzw. Bewässerung
erfolgen.
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Bei
der Abstützung der Basisschicht 2 in der Vorform
werden die Rohre zur Ausbildung der Leitungseinrichtung 5 mit
ihrem von der Basisschicht 2 beabstandeten Ende vorzugsweise
in die Wandungen 4* der Vorform eingelassen. Die Einlasstiefe
entspricht dabei vorzugsweise mindestens der späteren Dicke
der abschließend aufzutragenden Beschichtung 6,
so dass die von der Basisschicht 2 abgewandten Enden der
Leitungseinrichtungen 5 auch aus der Beschichtung 6 herausragen
oder bündig mit dieser abschließen und von außen
her frei zugänglich sind.
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Unter
einem Schüttgut als Basisschichtmaterial ist insbesondere
ein schüttfähiges Gut zu verstehen, z. B. ein
Granulat, Körner oder sonstigen Partikel. Das Schüttgut
kann aus verschiedenartigen insbesondere druckbeständigen
und flüssigkeitsbeständigen Materialien bestehen.
Dimensionsangaben beziehen sich vorzugsweise auf mittlere Dimensionen.
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Dabei
beziehen sich die angegebenen Untergrenzen eines als Ausschnittsvergrößerung
in 1 skizzierten Korns bzw. Teils T des Basisschichtmaterials
bei einem nicht kugelsymmetrischen Teil T auf eine Erstreckung in
dessen kürzester Dimensionserstreckung y der drei Teile-
bzw. Dimensionserstreckungen x, y, z.
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Die
Untergrenze stellt in der kürzesten Dimensionserstreckung
y die größte Länge des Teils T innerhalb
der kürzesten Dimensionserstreckung y bzw. Dimensionsrichtung
quer zu dieser Dimensionserstreckung y dar. Die Untergrenze beträgt vorzugsweise
mindestens 0,5 mm oder mehr, insbesondere 0,8 mm und besonders bevorzugt
1,0 mm.
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Entsprechend
beziehen sich die angegebenen Obergrenzen eines Korns bzw. Teils
T des Basisschichtmaterials bei einem nicht kugelsymmetrischen Teil
T auf eine Erstreckung in der längsten bzw. breitesten
oder höchsten Dimensionserstreckung x des Teils T. Unter
einem mittleren Durchmesser in der größten Dimensionserstreckung
x bzw. Dimension des Teils wird die mittlere Länge innerhalb dieser
Dimensionserstreckung x bzw. Dimensionsrichtung verstanden. Die
Obergrenze beträgt vorzugsweise höchstens 5 mm,
insbesondere höchstens 3,5 mm oder weniger, insbesondere
3,0 mm und besonders bevorzugt 2,5 mm.
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Vorzugsweise
erstrecken sich alle Dimensionen der jeweilig betrachteten Teile
vollständig zwischen den genannten Grenzmaßen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3724610
C2 [0004]
- - US 4913868 [0004]
- - EP 0121929 B1 [0005]
- - US 4531705 [0005]
- - DE 4225412 C1 [0005]
- - EP 0294743 A2 [0006]
- - EP 0306865 A1 [0007]
- - JP 01210306 [0008]
- - WO 2006/056192 A2 [0009]