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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
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Gegenständen aus Keramik, Porzellan oder dgl.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen
aus Keramik, Porzellan oder dgl., wobei die Klasse in die Form eingegeben, der Rohling
durch den in die Form eingetauchten Formkern in seiner Gestalt ausgebi.ldet und
nach der Formung für den Brennvorgang wieder der Form entnommen wird.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens, mit einem mit porösem Formenmaterial asgkleideten Formunterteil
und einem ebenfalls mit porösem Formenmaterial ausgekleideten Formoberteil, wobei
die Formhälften an eine Vorrichtung zum wahlweisen Absaugen und Zuführen von tuft
angeschlossen sind.
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Aus der DT-P3- 1 683 953 sind ein Verfahren und eine Pressform zur
Herstellung von Segerkegeln bekannt. Die in dieser Pressform benutzten Formhälften
bestehen aus porösem Sintermetall, porösem Kunststoff oder aus porösem Porzellan.
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Bei diesem bekannten Verfahren wird die Keramikmasse auf die eben
ausgeführte Formunterhälfte aufgelegt. Die Formoberhälfte enthält die Einzelformkammern
der Segerkegel.
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Nach dem Auflegen der Keramikmasse auf die Fläche der unteren Formhälfte
wird die obere Formhälfte auf die untere Hälfte aufgepresst, wodurch in den Einzelformkammern
der oberen Formhälfte die Segerkegel ausgeformt werden. Nach dem Öffnen der Form
können dann die ausgeformten Segerkegel zum Brennen herausgenommen werden. Zum leichteren
Herausnehmen der geformten Segerkegel aus der Form, insbesondere zum Ansaugen der
geformten Segerkegel in der oberen Formhälfte und zum Ablösen in der unteren Formhälfte
sind die beiden Formhälften an eine Vorrichtung zum wahlweisen Absaugen und Zufuhren
von Luft angeschlossen.
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Durch ein entsprechendes Beaufschlagen mit Unter- bzw.
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Überdruck verbleiben die geformten Segerkegel bei der vorbekannten
Pressform beim Offnen der Formhälften in der oberen Formhälfte. Durch das Aufbringen
eines Überdruckes in der oberen Formhälfte können die geformten Segerkegel dann
auf eine entsprechende Unterlage aus der oberen Formhälfte herausgedrückt werden.
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Eine derartige Ausbildung von Gegenständen aus einer Keramik-, Porzellanmasse
oder ähnlichen Masse in einer geschlossenen Form ist nur bei solch einfachen Gegenständen
bisher beschrieben, wie es Segerkegel sind. In der keramischen Industrie ist es
beispielsweise bei komplizierten Porzellangegenständen üblich, die Porzellanmasse
in die Formunterhälfte einzugießen. Die Ausformung des Porzellangegenstandes erfolgt
dann dadurch, daß in die Porzellanmasse der Formenkern eingepreßt wird. Die Porzellanmasse
hat nun die Eigenschaft, ungebrannt nach dem Eingeben die Form Feuchtigkeit an das
Formenmaterial abzugeben.
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Diese Feuchtigkeit wird von dem Formenmaterial aufgesaugt. Hierzu
wird als Formenmaterial vorzugsweise Gips verwendet. Durch die Abgabe von Feuchtigkeit
an das Formenmaterial wird eine bessere Struktur des gebrannten Porzellans erreicht
und das Herausnehmen des Formrohlings aus der Form erleichtert. Zum Übergang der
Feuchtigkeit aus der Porzellanmasse in das Formenmaterial ist ein wesentlicher Zeitaufwand
zu berücksichtigen. Hierdurch ist einmal die pro Tag herstellbare Stückzahl begrenzt
und zum anderen die gleichzeitige Verwendung von zahlreichen Formen erforderlich.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung von Gegenständen aus Keramik, Porzellan oder dgl. zu schaffen, mit
dem bzw. der wesentlich gößere Stückzahlen in wesentlich kürzerer Zeit hergestellt
werden können.
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Erfindungsgemäß besteht die Lösung dieser Verfahrensaufgabe darin,
daß die Form mit dem Formkern zu einer abgedichteten Spritzgußform zusammengesetzt
wird, daß zu Beginn des Formvorganges der Formhohlraum durch das poröse Formenmaterial
an ein Vakuum angeschlossen wird, daß die zu formende Masse unter Überdruck in den
Formhohlraum eingegeben wird,'daß unmittelbar nach dem Füllen des Formhohl raumes
mit der zu formenden Masse an Stelle des Vakuums auf die Oberfläche des Formlings
durch das poröse Formenmaterial ein Uberdruck ausgeübt wird und daß nach dem Aufbringen
des- Überdruckes die Form zum Herausnehmen des Formlings geöffnet wird.
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Die Lösung der Vorrichtungsaufgabe besteht erfindungsgemäß darin,
daß die Formhälften vor dem Einspritzen der
zu formenden Masse zu
einer druckdichten Spritzform zusammengepreßt sind und daß an den Formhohlraum druckdicht
die Leitung zum Einspritzen der zu formenden Masse angeschlossen ist.
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Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß durch
das Einspritzen der Masse unter einem Überdruck die Masse einer Vorverdichtung unterworlen
wird, wodurch die Feuchtigkeit leichter und schneller aus der Masse austreten kann.
Dieses Austreten der Feuchtigkeit aus der Masse wird noch durch das gleichzeitige
Anlegen eines Vakuums erleichtert, das durch die Poren des Formenmaterials auf die
Oberfläche des Formlings einwirkt. Das Anlegen des Vakuums hat außerdem den Vorteil,
daß beim Einpressen der Keramikmasse die Luft aus dem Formhohlraum schnell abgeführt
wird, wodurch die Form entsprechend schnell mit der Keramikmasse aufgefüllt werden
kann, ohne daß sich innerhalb des Formhohlraums ein unerwünscht hoher Druck aufbaut,
wodurch u.U. die Form zerstört werden könnte.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen,
daß die Struktur der Keramikmasse in dem Formling wesentlich gleichmäßiger gestaltet
wird, als dies bisher der Fall war. Es hat sich gezeigt, daß durch diese gleichmäßigere
Struktur der Keramikmasse der Ausschuß beim Brennen des Formlings wesentlich geringer
ist. Diese gleichmäßige Struktur der Keramikmasse wird auch dadurch erreicht, daß
auf beiden Oberflächen des Formlings die Absaugung der Feuchtigkeit aus der Keramikmasse
in gleicher Weise wirksam ist. Das bedeutet, daß sich innerhalb der Keramikmasse
des Formlings eine symmetrische Verteilung des Feuchtigkeitsgehaltes ergibt, der
von der neutralen Mittellinie des Formlings über beide Hälften der Wandstärke gleichmäßig
abnimmt. Eine derartige gleichmäßige
Struktur ist auch die Voraussetzung
für die spätere Formtreue des Formlings beim Brennen. Hierdurch wird auch das Schwinden
der Keramikmasse über die gesamte Wandstärke vergleichmäßigt, wodurch Spannungen
in dem fertig gebrannten Formling vermieden werden.
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Im nachfolgenden ist ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der
Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung sind: Fig. 1 ein Längsschnitt durch
die obere Formhälfte einer Spritzgußform zur Herstellung-eines Porzellan-.
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körpers und Fig.2 ein Längsschnitt durchdie untere Formhälfte der
Spritzgußform zur Herstellung eines Porzellankörpers.
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In dem in Fig.2 gezeigten Gehäuse 1 der unteren Xlormhälfte ist aus
einem porösen Sintermetall die Negativform der Außenseite des gewünschten Formlings
ausgebildet. Dabei wird die Wandstärke dieser Formhälfte so ausgewählt, daß bei
den beim Einspritzen der Porzellanmasse auftretenden Drücken eine Beschädigung des
Formenmaterials ausgeschlossen ist. In dem Gehäuse 1 des unteren Formkastens sind
Kanäle 9 ausgebildet, die zur einen Seite hin in der mit dem porösen SintermateriAl
4 der unteren Formhälfte in Eingriff stehenden Oberfläche des Gehäusekastens münden
und die zur anderen Seite über eine Sammelleitung mit Anschlußleitungen 8 in Verbindung
stehen. Durch die Anschlußlei tungen 8 kann wahlweise in den Kanälen 9 ein Unterdruck
oder ein Überdruck erzeugt werden. Die Umschaltung von
Unterdruck
auf Überdruck und umgekehrt erfolgt durch eine nicht gezeigte und außerhalb des
Gehäuses 1 angeordnete Vorrichtung.
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Die obere Formhälfte besteht aus einem Gehäuse 2 und einem druckdicht
mit diesem verbundenen Deckel 3. in dem Gehäuse 2 ist die ebenfalls aus porösem
Sintermaterial 4 bestehende obere Formhälfte der Form befestigt. Zwischen dem Deckel
3 und dem Gehäuse bzw. dem porösen Sintermaterial der oberen Formhälfte sind Dichtungen
6 angeordnet. Auch in der oberen Formhälfte ist das poröse Sintermaterial mit einer
solchen Wandstärke ausgeführt, daß die zu erwartenden Drücke beim Einspritzen der
Porzellanmasse keine Beschädigung der Form verursachen können. Bei der Bemessung
der Wandstärke ist auch berücksichtigt worden, daß das poröse Sintermaterial auf
der dem späteren Formling 5 abgewandten Fläche nicht vollständig gegen das Gehäuse
2 der oberen Formhälfte bzw. gegen den Deckel 3 anliegt. Vielmehr verbleibt zwischen
dem Deckel 3 und dem porösen Sintermaterial ein Hohlraum 10. In diesen Hohlraum
10 führt eine Leitung 11, die in diesen Hohlraum 10 frei mündet. Die Leitung 11
ist an einen Kanal 13 in dem Deckel 3 angeschlossen. Dieser Kanal 13 steht mit der
Anschlußleitung 8 in Verbindung. Über die Leitung 8, den Kanal 13 und'die Leitung
11 kann in dem Hohlraum 10 nach Belieben ein Unterdruck oder ein Überdruck erzeugt
werden.
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Die Vorrichtung zum wahlweisen Anschließen des Hohlraumes 10 an einen
Unterdruck oder an einen Überdruck ist außerhalb der Formhälfte angeordnet und in
der Zeichnung nicht dargestellt. Mit dem Deckel 3 ist ein Stößel 14 verbunden, der
über eine nicht gezeigte Vorrichtung das Anheben der oberen Formhälfte aus der unteren
Formhälfte und das Absenken in die untere Formhälfte ermöglicht.
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In dem Hohlraum 10 befindet sich außerdem eine Einspritzleitung 15,
die an dem einen Ende über eine Dichtung 16 mit einem Einspritzkanal 17 verbunden
ist, der sich in dem porösen Sintermaterial 4 der oberen Formhälfte befindet rund
in den Formhohlraum mündet. Das andere Ende der Einspritzleitung 15 ist an einen
in dem Deckel 3 angeordneten Kanal 12 angeschlossen. Der Kanal 12 steht mit einer
Anschlußleitung 7 in Verbindung, durch die einzuspritzende Porzellanmasse mit einem
vorgegebenen Druck und einer vorgegebenen Menge von einem Dosierungsventil, das
nicht dargestellt ist, zugeführt wird.
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Zwischen dem Gehäuse 2 und dem Deckel 3 ist noch eine Dichtung 6 angeordnet.
Eine weitere Dichtung 18 befindet sich an der Fläche, mit der das Gehäuse 2 beim
Schließen der Form mit dem Gehäuse 1 der unteren Formhälfte in Eingriff kommt.
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Die beiden Formhälften werden mit einem vorgewählten Druck zusammengepreßt.
Dieser Druck ist so hoch gewählt, daß durch den beim Einspritzen der Porzellanmasse
entstehenden Druck die Form sich nicht öffnen kann. Nach dem Schließen der Form
wird durch die Anschlußleitung 7 und den Kanal 12 sowie durch die Einspritzleitung
15 und durch den Einspritzkanal 17 die Porzellanmasse in den Formhohlraum eingespritzt.
Zu diesem Zeitpunkt steht die Anschlußleitung 8 mit einem Vakuum in Verbindung,
so daß sowohl in den Kanälen 9 der unteren Formhälfte als auch in dem Hohlraum 10
der oberen Formhälfte ein Unterdruck herrscht. Dieser Unterdruck ermöglicht es,
daß die von den beiden Formhälften in dem Formhohlraum eingeschlossene Luft während
des Einspritzvorganges durch die Poren des porösen Sintermaterials entweicht. Hierdurch
ist sichergestellt, daß
bei der Wahl des entsprechenden Einspritzdruckes
der Formhohlraum mit der Porzellanmasse vollständig gefüllt wird. Durch die Wahl
des Einspritzdruckes wird auch auf die Porzellanmasse ein vorbestimmter Druck ausgeübt.
Da die beiden Formhälften mit einer vorbestimmten Kraft geschlossen gehalten werden,
wird der auf die Porzellanmasse einwirkende Druck durch das poröse Sintermaterial
gleichmäßig auf die gesamte Oberfläche des Formlings 5 ausgeübt. Hierdurch erfolgt
eine erwünschte Verdichtung der Porzellanmasse.
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Der während des Einspritzvorganges wirkende Unterdruck, der sich durch
die Poren des Sintermaterials bis zu der Oberfläche des Formlingsfortsetzt, ermöglicht
es auch, daß während und nach dem Einspritzvorgang die in der Porzellanmasse enthaltene
Feuchtigkeit aus dieser austritt und in die Poren des porösen Sintermaterials übergeht.
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Da sowohl in der oberen als auch in der unteren Formhälfte das Vakuum
auf das poröse Sintermaterial einwirkt, setzt sich dieses Vakuum durch die Poren
des Sintermaterials bis zur Oberfläche des Formlings 5 fort. Da so das Vakuum auf
die gesamte Oberfläche des Formlings einwirkt, wird die in der Porzellanmasse enthaltene
Feuchtigkeit gleichmäßig aus dem Formling in die Poren des Sinterma terials übergehen.
Hierdurch wird erreicht, daß über die gesamte Oberfläche des Formlings 5 gleichmäßig
stark Feuchtigkeit an das Sintermaterial abgegeben wird. Betrachtet man die Wandstärke
des Formlings, so nimmt von beiden Oberflächen her die Feuchtigkeit bis zur Mitte
gleichmäßig zu. Dies ist die Voraussetzung dafür, daß beim späteren Brennen des
Porzellanformlings 5 eine gleichmäßige Struktur erzielt wird. Diese gleichmäßige
Verteilung der Feuchtigkeit bedingt auch ein gleichmäßiges
Schwinden
der Porzellanmasse beim Brennen. Hierdurch werden unerwünschte Spannungen in dem
fertigen Porzellankörper vermieden. Das bedeutet auch, daß bei der Herstellung von
Porzellangegenständen wesentlich weniger Ausschußware entsteht.
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Nach Abschluß des Einspritzvorganges werden die Anschlußleitungen
von dem Unterdruck getrennt und an einen Überdruck angeschlossen. Das bedeutet,
daß auch in den Kanälen 9 der unteren Formhälfte sowie in dem Hohlraum 10 der oberen
Formhälfte ein Uberdruck aufgebaut wird. Dieser Uberdruck setzt sich durch die Poren
des porösen Sintermaterials 4 bis auf die Oberfläche des Formlings 5 fort.
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Dieser Uberdruck bewirkt auch, daß die in das Sintermaterial eingetretene
Feuchtigkeit zu dem Formling hin zurückgedrängt wird. Da unmittelbar nach dem Anlegen
des Uberdrucks auch die Form geöffnet wird, bewirkt dieses Zurückdrücken der Feuchtigkeit
ein leichtes Herauslösen des Formlings aus der Form, ohne daß der Formling dabei
beschädigt oder verformt wird. Zum Aufbau dieses über druckes in dem Hohlraum 10
und in den Kanälen 9 kann auch erwärmte Druckluft verwendet werden, die ein leichtes
Verdunsten der aus dem porösen Sintermaterial ausgetretenen Feuchtigkeit bei geöffneter
Form unterstützt.
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Liste der Bezugszahlen 1 Gehäuse unten 2 Gehäuse oben 3 Deckel 4 Sintermaterial
5 Formling 6 Dichtungen 7 Anschlußleitungen 8 Anschlußleitungen 9 Kanäle 10 Holraum
11 Leitung 12 Kanal 13 Kanal 14 Stößel 15 Einspritzleitung 16 Dichtung 17 Einspritzkanal
18 Dichtung