Poröser Formkörper Poröse Körper finden vielfältige Anwendung in der Technik. Man unterscheidet Körper mit geschlossenen Poren, die in der Wärme- und Kältetechnik benötigt werden und Körper mit offenen Poren, die den Körper für Gase oder Flüssigkeiten durchlässig machen und als Filter oder Saugkörper dienen. Auf letztere bezieht sich die Erfindung.
Durchlässige, also mit offenen Poren versehene Kör per sind z. B. Sintermetalle und Sinterporzellane. Diese eignen sich schon wegen der Schwierigkeit und Ruf wendigkeit ihrer Herstellung nur für begrenzte Anwen dungen.
Gegenstand der Erfindung ist ein poröser Formkör per für plastische Masse, dessen Poren mit in sich po rösen Stoffen ausgefüllt sind. Solche in sich poröse Stoffe kommen - wie z. B. Kieselgur - als Silikat in der Natur vor oder man stellt sie auf vielfache Weise aus den .gewünschten Stoffen mit der jeweils gewünschten Porengrösse und entsprechender Körnung her, wie sie z. B. als sogenanute K. C.
Trockenperlen aus Si02 in Verbindung mit bestimmten Beigaben von A103 in der chemischen Industrie verwendet werden. Desgleichen können gemahlene, z. B. keramische, poröse Massen ver wendet werden.
Die Porosität des nach der Erfindung aufgebauten Körpers lässt sich durch die Auswahl des porenfüllenden Stoffes weitgehend bestimmen und beherrschen. Man geht somit von einer messbaren Porengrösse im Stoff, von der Wahl der Korngrösse und dem Zuteilungsver- hältnis zum Trägerstoff als beliebig bestimmbaren Grös- sen aus und passt sich den jeweiligen Forderungen an. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber allen bekann ten porenbildenden Verfahren, die sich nicht in dieser Weise beherrschen lassen.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass man auch nicht auf Sinterverfahren angewiesen ist, sondern vorzugs weise bei Raumtemperatur verfahren kann, indem man selbstabbindende oder selbsthärtende Stoffe als Träger verwendet, wie beispielsweise Zement,insbesondere Ton- erdezement oder aushärtende Kunststoffe, wie Duro- plaste, denen die mit Eigenporosität versehenen Poren stoffe in jeweils gewählter Menge und Korngrösse schon bei der Herstellung beigegeben werden können. Diese Körner bilden selbst den Porenraum in der Trägermasse, den sie benötigen.
Man kann ihnen auch Treibmittel beigeben und wählt die Menge so, dass eine offene Poro- sität des zu fertigenden Körpers erzielt wird. Dieser be steht somit aus einem tragenden Skelett aus mechanisch und erforderlichenfalls auch chemisch widerstandsfähi gen Stoffen, wie Zement oder Duroplasten, das mit in sich porösen Körpern aufgefüllt ist. Somit sind sowohl die mechanischen und chemischen Anforderungen wie die Porosität selbst beliebig wählbar.
Für solche Körper nach der Erfindung gibt es ver schiedene fortschrittliche Verwendungen. Z. B. eignen sie sich, weil sie widerstandsfähig und saugkräftig sind, vorzüglich als Nasspressform. Keramische Presskörper, z. B. Dachziegel, werden bisher in Gipsformen und mit Gipsstempel, die mit Wasser vollgesogen sind, gepresst, damit man den Formling unbeschädigt aus der Form lösen kann. Gipsformen haben jedoch keine lange Le bensdauer und sind teuer.
Auf eiserne Formen kann man nicht einwandfrei ausweisen, weil sie mit Öl ge schmiert werden müssen und durch das Öl Falten ent stehen. Diese Nachteile sind bei der erfindungsgemässen Verwendung beseitigt.
Kunststoffpressformen aus Kunststoff sind bekannt. Statt Öl und Wasser müssen hier Trennmittel verwendet werden. Ein Formkörper nach der Erfindung kann z. B. aus porösen Duroplasten bestehen und die Poren kön nen mit Trennmitteln gefüllt sein.
Aber auch Giessformen, insbesondere zum Giessen keramischer Körper aus Schlicker, die als Filter wirken, sind eine vorzügliche Verwendung nach der Erfindung.
Seit langem sind Vorschläge gemacht worden, ins besondere unter Anwendung von Druck auf den in der Form befindlichen Schlicker, um das Wasser schneller in die saugfähige Form zu pressen. Dieser Vorgang ist nach verschiedenen Vorschlägen dadurch unterstützt worden, dass die Aussenwand der Saugschicht einem Unterdruck oder vorbeistreichender untersättigter Luft ausgesetzt wurde.
Der erhoffte Erfolg blieb jedoch beschränkt, weil entweder der Baustoff der saugfähigen Form den bei starken und dichten Scherben erforderlichen Drücken nicht standhielt, sondern Formveränderungen oder Risse erlitt oder aber die Anwendung der Drücke auf den Schlicker bzw. der genannten Massnahmen an der Aus senwand der Saugform unzweckmässig erfolgte. Hinzu kommt, dass bei den bisherigen Druckanwendungen der Formling an der Saugform klebte und selten heil heraus genommen werden konnte.
Die neue Verwendung unterscheidet sich von den bekannten Giessverfahren vor allem dadurch, dass eine als Filter wirkende Form verwendet wird, bei der die Kapillarwirkung der Poren von untergeordneter bzw. keiner Bedeutung ist, weil die Filterform sich stets im eingetauchten Zustand befindet. Der Filterform ist also erfindungsgemäss ständig mit der für den Formungs vorgang benötigten Flüssigkeit gesättigt.
Infolge der grossen mechanischen Festigkeit kann unter hohen Schlickerdrücken gearbeitet werden. Das Lösungsmittel, in diesem Falle z. B. Wasser, tritt se kundenschnell durch die Poren, die bereits mit Wasser gefüllt sind, denn die Form kann nunmehr als Tauch form verwendet werden. Die hohle Form, bei einer be- vorzugten Ausführung ist auf einer Seite mit Schlicker und auf der anderen Seite mit Wasser umgeben. Der Formling bildet sich im Druckgefälle zwischen beiden Seiten der Tauchform.
Ist die Formung beendet, wird der Schlicker des auf ihn lastenden Druckes enthoben und ausgegossen. Von der Wasserseite der Tauchform wird nunmehr Wasser in entgegengesetzter Richtung durch sie geführt, so dass der keramische Formling sich leicht und schnell aus ihr löst.
Poröse Körper nach der Erfindung können mit ihrer Saugfähigkeit im trockenen Zustand ausgenutzt werden und hier z. B. Gips bei allen Anwendungen auf dem Ge biet der Keramik mit grossem Vorteil ersetzen, da Gips in fast allen Fällen keine ausreichende Härte besitzt. Die Mohs'sche Härte bei Gips liegt bei 2, während z.
B. ein poröser Körper aus 85 Gew.-% Tonerdezement und 15 Gew.-% Kieselgur bei einem freien Porenraum von 41 01o eine Härte zwischen 5-6 aufweist.
Beispielsweise wird ein solcher Körper so hergestellt, dass die beiden Stoffe abgewogen und mit Wasser benetzt werden, bis ein zäher giessfähiger Brei hoher Viskosität entsteht. Dieser zähe Brei wird in einer Kolloidmühle 10 Mi nuten gemahlen. Bei diesem Mahlvorgang wird die Kie- selgur und der Tonerdeschmelzzement auf eine fast gleiche mittlere Korngrösse gebracht und gleichzeitig homogen gemischt. Nach dem Mahlvorgang wird der homogene Brei in eine Form gegossen und unter hoher Luftfeuchtigkeit und ständiger Benetzung 3 Tage aus gehärtet.
Pressfähige gekörnte Kunstharze, z. B. auf Epoxyd- basis, oder auch Duroplast, mit besonders hohen Bei mengungen von in sich porösen Füllstoffen führen zu sehr festen und in jeder Porosität gewünschten Filter körpern oder dgl.
In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 und 2 Schnitte durch einen porösen Körper; Fig.3 eine schematische Darstellung einer Press- vorrichtung; Fig. 4 eine Filter- bzw. Giessvorrichtung im Schnitt; Fig. 5 und 6 Diagramme, und Fig. 7 eine Giessvorrichtung.
Fig. 1 zeigt in starker Vergrösserung einen Schnitt durch die Masse des Körpers 1. Die hellen, mit als Punkte dargestellten Poren versehenen Stoffe 3 sind in dem skelettartig verästelten Aufbau des dunkel darge stellten Trägerstoffes 4 aufgenommen.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen porösen Kör per mit offenen, leeren Poren 2 in bereits bekannter Ausführung.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Press- vorrichtung für keramische Pressmassen unter Anwen dung der erfindungsgemässen, aus Matrize und Stempel bestehenden Form 6. Die Vorrichtung besteht aus dem Kessel 5, in dem die Matrize 6 unter Abstützung auf eine Grobsandfüllung 7 eingesetzt ist. Der Deckel des Kessels 5 ist zur Ausübung des Pressvorgangs wie üblich eingerichtet. Auch hier ist die Stempelform 6 mit Grob sand 7 hinterlegt. Durch Rohranschlüsse 10 wird die Bevorratung beider Formenteile mit Wasser aus den Be hältern 9 zur ständigen Feuchthaltung sichergestellt.
Dies ist notwendig, damit sich der Formling 8 leicht herauslösen lässt.
In Fig. 4 ist eine Filtervorrichtung bzw. eine Giess formvorrichtung im Schnitt dargestellt. Der Kessel 5 nimmt das Filter 6 in sich auf. Der Hohlraum 12 dient zur Einfüllung des Schlickers oder einer anderen Emul sion. Kommt es nur auf die Filterwirkung an, so bleibt der Kessel 5 zunächst leer und kann über einen nicht dargestellten Zapfhahn entleert werden. Will man jedoch im Filter 6 aus Tonschlicker einen keramischen Körper durch Absetzen von Ton an der Filterwand bilden so wird der Kessel 5 mittels der Vorratsbehälter 11 über die Zuleitungen 10 mit Wasser gefüllt, so dass der Filter körper 6 als Tauchform wirkt.
Der Formling wird um so schneller gebildet, desto höher der Druck ist, der auf den Schlicker ausgeübt wird. Es kommt also auf das Druckgefälle an, dass den beiden Seiten der Tauchform die Flüssigkeiten erteilt wird.
Nach Beendigung des Formvorganges wird der Schlicker entfernt und Wasser in entgegengesetzter Rich tung durch statischen Druck durch die Filterform ge drückt, damit der Formling sich leicht loslöst.
Die Wirkung des neuen Giessverfahrens sei noch ausführlicher an einem Beispiel des keramischen Gus ses beschrieben. Es ist auch für Suspensionen anderer Art, beispielsweise organischer Massen oder Lösungs mittel, anzuwenden. Ferner gestattet das neueVerfahren, den Formling nicht nur wie bisher im Innern der hohlen Giessform, sondern für bestimmte Zwecke auf der Aus senwand der Giessform zu bilden, weil es auf die Rich tung der Flüssigkeitsbewegung nicht mehr ankommt, sobald man eine eingebauchte Filterform verwendet.
Bevorzugterweise werden die anzuwendenden Drücke auf den Schlicker dem Wachsen der Schicht dicke des Formlings proportional angepasst. Danach be ginnt man den Schlicker zunächst mässigen Drücken auszusetzen und steigert diese so lange, bis die ge wünschte Stärke beim Formling erreicht ist. Diese Regel ist ohne weiteres jeder Zusammensetzung der Gussmasse und der Dichte des Formlings anzupassen.
An folgendem Diagramm ist diese Abhängigkeit des Druckes von der wachsenden Stärke des Formlings dar gestellt.
In der Fig. 5 zeigt das Diagramm an einem Bei spiel für keramischen Guss das Ansteigen des auf den Schlicker wirkenden Druckes im Verhältnis der wach senden Scherbenstücke. Der stärker werdende Scher- ben wirkt selbst als Filter, der Widerstand für den Durchgang des Lösungsmittels, in diesem Falle Wasser, verstärkt sich zunehmend und erfordert höhere Drücke, wenn man Zeitverluste und die Gefahr der Entmischung vermeiden will.
Der zeitliche Ablauf ergibt sich aus dem Diagramm der Fig. 6 und zeigt, zu welch ausserordent- lichen Verkürzungen man bei Anwendung des neuen Verfahrens kommen kann. Die Kurve gibt ferner an, dass es förderlich ist, den angewendeten Höchstdruck noch kurze Zeit auf den Formling wirken zu lassen.
Die Anordnung wird zweckmässig derart getroffen, dass nicht nur der Schlicker, sondern auch das Lösungs mittel, das die Filterform 23 in Fig. 7 bei 22 umgibt, einem besümmbarenDruck ausgesetzt werden kann. Man kann entweder den statischen Druck, der sich aus der Flüssigkeitssäule im Auffangbehälter 30 ergibt, allein wirken lassen oder man verringert den Querschnitt des Steigrohres 26 mittels des Hahns 35 in dieser Leitung, so dass sich das Druckgefälle gegenüber den auf den Schlicker ausgeübten Drücken vermindert.
Man kann hierdurch den Zeitablauf steuern und unterstützt zu gleich die mechanischen Kräfte der Filterform 23 gegen über den auf sie wirkenden hohen Drücken. Man hat es also in der Hand, auf die jeweiligen Eigenschaften der verschiedenen Suspensionen und der Formlinge Rück sicht zu nehmen.
In Fig. 7 ist als Beispiel ein Anordnungsschema für den keramischen Guss gezeigt. Der Kessel 21 bildet die äussere Hülle und zugleich das Tauchgefäss für die Fil terform 23. Zwischen beiden befindet sich ein ausrei chender Zwischenraum 22, der über die Auffangsbe- hälter 30, die Steigleitung 26 mit Wasser gefüllt wird. Oberhalb des Kessels 21 bzw. der Dichtung 34 befindet sich der obere, abhebbare Teil der Anordnung, die das Druckaggregat 29 über dem Druckzylinder 28, der mit Schlicker gefüllt ist, enthält. 32 stellt eine überlaufrinne dar.
Der Hohlraum 25 der Filterform 23 wird aus dem Vorratsbehälter 31 mit Schlicker gefüllt. Dieser .steigt in den Druckzylinder 28 hoch, bis er die überlaufrinne 32 erreicht.
Die Filterform 23 ist, wie dargestellt, vollständig ein getaucht, so dass man von ihr als einer Tauchform sprechen kann.
Im Ausführungsbeispiel ist der Innenraum 25 der Tauchform 23 mit der Suspension angefüllt, während der Aussenraum 22 mit dem Lösungsmittel angefüllt ist. Die Poren der Form 23 sind stets mit Lösungsmittel gefüllt.
Nach dem der Innenraum 25 in der beschriebenen Weise gefüllt ist, wird das Ventil 33 geschlossen und das Druckaggregat 29 mit steigender Wirkung in Tätig keit gesetzt. Hierbei wird das Lösungsmittel durch die Filterform 25 gepresst, während der Schlicker den Formling 24 mit steigender Wandstärke bildet.
Das durch die Filterform gepresste Wasser tritt in den Raum 22 über und erhöht den Flüssigkeitsspiegel im Auffangsbehälter 30. Nach Beendigung des Verfah rens werden das Ventil 27 geschlossen und die Flan schen 36 gelöst, damit der Oberteil der Anordnung vom Kessel 21 abgehoben werden kann. Der den Innenraum 25 füllende Schlicker wird in üblicher Weise ausgegos sen.
Der Formling 24 lässt sich leicht von der Filter form 23 ablösen, nachdem etwas Lösungsmittel in ent gegengesetzter Richtung aus dem Raum 22 durch die Filterform gedrungen ist und den Formling oberflächig befeuchtet hat.
Der Raum 22 kann in an sich bekannter Weise mit grobem Kies 22a oder dgl. gefüllt werden, wenn es er forderlich sein sollte, die Filterform 23 gegen den star ken Druck des Schlickers abzustützen.
Wie aus Fig. 7 :ersichtlich, wird durch das neue Ver fahren ein weiterer Vorteil erreicht, dass die bisher not wendige sogenannte Schonung, das ist der zusätzliche Raum, der den Volumenverlust beim alten Schlicker- giessverfahen auszugleichen hatte, entfällt. Dieser Aus gleich findet vielmehr im Druckzylinder 28 statt.
Nur die Befolgung dieser Regel verhindert die sonst leicht auftretenden bekannten Fehler. Wird von Anbe ginn der auf den Schlicker wirkende Druck auf volle Höhe ,gebracht, so entstehen leicht Inhomogenitäten im Formling, die zu ungleichen Wandstärken und unter schiedlicher Dichte in der Masse führen. Ausserdem wird die Saugform leichter zerstörenden Kräften aus gesetzt.
Das Anpassen der anzuwendenden Drücke ergibt noch den weiteren Vorteil, dass mehrschichtige Form- linge hergestellt werden können. So können beispiels- weise zunächst eine Glasunschicht und danach die eigentliche Masse des Formlings gebildet und eine innige Bindung zwischen diesen erzielt werden. Der Formling kann unter Vermeidung der sonst auftretenden Störun gen, wie sie bei trockenen Formen zu schlechten Ver bindungen und Abplatzen führen, seine Glasurschicht in inniger Bindung erhalten und bereits mit der Aus senglasur in einem Arbeitsgang hergestellt werden.
Dieses Verfahren gestattet die Steigerung zu beson ders hohen Drücken, wie sie beim Giessen z. B. von Isolatoren für die Elektroindustrie, Sanitärkeramik oder dgl. mit hohen Wandstärken erforderlich sind.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird nach Beendigung des Giessvorganges und Entfernen des rest lichen Schlickers aus dem Formling das Herauslösen des Formlings aus der Saugform dadurch wesentlich er leichtert, dass nunmehr Wasser oder ein anderes Lö sungsmittel von aussen durch die Filterform gedrückt wird. Hierdurch wird die Oberfläche des Formlings ge schmeidig von der Filterform abgelöst. Dieses Verfah ren hat sich wegen der Anwendbarkeit besonders hoher Enddrücke sehr bewährt.
Bei diesem darf die Filterform nicht getrocknet wer den. Auch beim ersten Guss- oder Pressvorgang muss die Filterform vollständig mit dem Lösungsmittel ge tränkt sein.
Diese Vorschrift bringt weitere grosse Kostensen- kungen mit sich, da keinerlei Zeitverlust durch den meist langwierigen Trocknungsvorgang, der ausserdem Heizenergie erforderte, eintritt. Der nächste Giessvor- gang kann mit derselben Form unmittelbar angeschlos sen werden. Man braucht deshalb selbst für ein grösse- res Programm nur noch wenige Formen.
Die grossen Räume zum Trocknen und Bevorraten eines umfang reichen Formenparks werden nicht mehr benötigt und grosse Investitions- und Arbeitskosten eingespart.
Die Formkörper werden vorteilhafterweise selbst ge gossen, indem selbstaushärtende, den Formkörper bil dende Stoffe, vorzugsweise Zement, mit porenfüllenden und in sich porösen Stoffen, vorzugsweise Kieselgar, zu einer giessfähigen, wässerigen Emulsion vermischt wer den. Je komplizierter die zu giessende Form ist, desto dünnflüssiger muss die Emulsion sein und desto grösser ist die Gefahr einer Entmischung.
In dem gewählten Beispiel von Zement mit Kiesel gur wird letztere infolge ihres sehr geringen spezifischen Gewichtes in der Emulsion schnell nach oben getrieben, da der Abbindungsprozess des Zements erst später eine grössere Dickflüssigkeit erreicht. Diese Verzögerung ist zu gross, um eine gleichmässige Porenbildung über die ganze Form zu gewährleisten.
Um diese schädliche Entmischung zu verhindern, werden der Emulsion solche Mittel zugesetzt, die ein schnelles Eindicken nach dem Guss bewirken, wenn die Emulsion Stoffe sehr unterschiedlicher spezifischer Ge wichte enthält.
Wird beispielsweise anstelle von Kieselgur ein Pulver von Sintermetall verwendet, wo wird dieses auf Grund eines höheren spezifischen Gewichts bestrebt sein, sich am Boden abzusetzen.
Am geringsten ist die Entmischungsgefahr, wenn z. B. Stoffe annähernd gleiche spezifische Gewichte, z. B. kleinkörnige Sinterkeramik, dem Zement zugeführt wer den. Für jede Sonderheit der Form, die sich nach der Gestalt des keramischen Körpers, seiner Scherbenstärke, z. B. bei Elektro- oder Sanitärkerarnik richtet, lassen sich empirisch günstige Zusammensetzungen und Be dingungen in einem weiten Bereich ermitteln.
Portland-Zement z. B. ergibt gegenüber Tonerde- Zement die Vorteile sehr feiner und harter Oberflächen und ein schnelleres Abbinden. Man kann deshalb je nach den Erfordernissen als Hauptbestandteil Portland- Zement mit geringen Zusätzen von Portland-Zement verwenden.
Versuche haben ergeben, dass sich Tonerde- Zement mit geringen Zusätzen von Portland Zement verwenden. rversuche haben ergeben, dass sich Tonerde- Zement besonders gut zur Erzielung der gewünschten Porosität eignet und dass eine schnellere Dickflüssigkeit erzielt werden kann. Beide Extreme tragen wesentlich dazu bei, dass die Mischungen mit Kieselgur schnell dickflüssig werden und eine Entmischung hintanhalten.
Von besonderem Vorteil ist eine geringe Beifügung von Bindern, insbesondere von thixotropen Stoffen, wie z. B. Alginaten, insbesondere wenn man bei komplizier ten Formen sehr dünnflüssig, also mit viel Wasserbei mengung arbeiten will. Hierbei ist die Gefahr besonders gross, dass die leichte Kieselgur sich in den oberen Be reichen der Form anreichert und die Gleichmässigkeit der Porosität stört.
Alginate sind bekanntlich thixotrop. Sie gewähren eine schnell eintretende Dickflüssigkeit. Dieser Vorgang ist reversibel, so dass man den weiteren Vorteil hat, z. B. bei der Vorratshaltung eine eingedickte Lösung z. B. durch Stoss wieder dünnflüssig zu machen. Beim Still stand geliert die Lösung wiederum und verhindert die Entmischung.
Nach dem Abbinden des Zements stören die Algi- nate nicht die Porosität. Sie verflüssigen sich unter der Druckwirkung und lassen sich austreiben.
Wenn mehrteilige Formen benötigt werden, ist es vorteilhaft, die Begrenzungskanten mit einem noch här teren Material, vorzugsweise mit Leisten oder Streifen aus Sintermetall, zu versehen, dessen offene Porosität dem sonstigen Formenmaterial entspricht. Solche Lei sten oder Streifen können bei der Herstellung der Form teile bereits in diese eingebettet werden.
Porous molded bodies Porous bodies are used in many different ways in technology. A distinction is made between bodies with closed pores, which are required in heating and cooling technology, and bodies with open pores, which make the body permeable to gases or liquids and serve as filters or absorbents. The invention relates to the latter.
Permeable, so provided with open pores Kör are z. B. Sintered metals and porcelains. Because of the difficulty and reputation of their production, these are only suitable for limited applications.
The invention relates to a porous Formkör by plastic mass, the pores of which are filled with inherently porous substances. Such inherently porous substances come - such. B. kieselguhr - as a silicate in nature or they are produced in many ways from the .desired substances with the desired pore size and the appropriate grain size, as z. B. as so-called K. C.
Dry beads made of Si02 in connection with certain additives of A103 are used in the chemical industry. Likewise, ground, z. B. ceramic, porous masses are used ver.
The porosity of the body constructed according to the invention can be largely determined and controlled by the selection of the pore-filling material. It is therefore assumed that there is a measurable pore size in the substance, the choice of grain size and the proportion of the particles to be used in relation to the carrier substance as arbitrarily determinable sizes and adapts to the respective requirements. This is a major advantage over all known pore-forming processes that cannot be controlled in this way.
Another advantage is that you do not have to rely on the sintering process, but can preferably proceed at room temperature by using self-setting or self-hardening substances as carriers, such as cement, in particular clay cement or hardening plastics such as thermosets, to which the pore materials provided with their own porosity can already be added during manufacture in the selected amount and grain size. These grains themselves form the pore space in the carrier mass that they need.
You can also add blowing agent to them and choose the amount so that an open porosity of the body to be manufactured is achieved. This be thus consists of a load-bearing skeleton made of mechanically and, if necessary, chemically resistant materials, such as cement or thermosetting plastics, which is filled with porous bodies. This means that the mechanical and chemical requirements as well as the porosity itself can be selected as desired.
There are various advanced uses for such bodies of the invention. For example, because they are tough and absorbent, they are particularly suitable as wet press molds. Ceramic compacts, e.g. B. roof tiles, are so far in plaster molds and with plaster stamps, which are soaked with water, pressed so that the molding can be removed from the mold undamaged. However, plaster molds do not have a long lifespan and are expensive.
Iron molds cannot be properly identified because they have to be lubricated with oil and the oil creates wrinkles. These disadvantages are eliminated with the use according to the invention.
Plastic compression molds made of plastic are known. Release agents must be used here instead of oil and water. A shaped body according to the invention can, for. B. consist of porous thermosetting plastics and the pores can be filled with release agents.
However, casting molds, in particular for casting ceramic bodies from slip, which act as filters, are also an excellent use according to the invention.
Proposals have long been made, in particular by applying pressure to the slip in the mold, in order to press the water more quickly into the absorbent mold. According to various proposals, this process has been supported by exposing the outer wall of the absorbent layer to a negative pressure or undersaturated air passing by.
The hoped-for success was limited, however, because either the building material of the absorbent mold did not withstand the pressures required for strong and dense fragments, but instead suffered changes in shape or cracks, or the application of the pressures to the slip or the measures mentioned on the outside wall of the suction mold took place inappropriately. In addition, in previous printing applications, the molding stuck to the suction mold and could rarely be removed intact.
The new use differs from the known pouring method mainly in that a mold is used that acts as a filter, in which the capillary action of the pores is of minor or no importance because the filter mold is always in the submerged state. According to the invention, the filter shape is thus constantly saturated with the liquid required for the shaping process.
Due to the high mechanical strength, work can be carried out under high slip pressures. The solvent, in this case e.g. B. water, se quickly occurs through the pores that are already filled with water, because the form can now be used as a dip form. The hollow shape, in a preferred embodiment, is surrounded on one side with slip and on the other side with water. The molding forms in the pressure gradient between both sides of the dipping mold.
When the molding is finished, the pressure on the slip is released and poured out. From the water side of the dipping mold, water is now passed through it in the opposite direction, so that the ceramic molding can be released from it quickly and easily.
Porous bodies according to the invention can be used with their absorbency in the dry state and here z. B. Replace plaster of paris in all applications in the field of ceramics with great advantage, since plaster of paris in almost all cases is not sufficiently hard. The Mohs' hardness in plaster of paris is 2, while z.
B. a porous body made of 85 wt .-% alumina cement and 15 wt .-% diatomaceous earth with a free pore space of 41 01o has a hardness between 5-6.
For example, such a body is produced in such a way that the two substances are weighed and wetted with water until a tough, pourable paste of high viscosity is produced. This viscous pulp is milled in a colloid mill for 10 minutes. During this grinding process, the kieselguhr and the high-alumina cement are brought to almost the same mean grain size and at the same time mixed homogeneously. After the grinding process, the homogeneous pulp is poured into a mold and cured for 3 days under high humidity and constant wetting.
Compressible granular synthetic resins, e.g. B. epoxy-based, or thermosetting plastic, with particularly high amounts of inherently porous fillers lead to very solid and desired filter bodies in any porosity or the like.
In the figures, embodiments according to the invention are shown. They show: FIGS. 1 and 2 sections through a porous body; 3 shows a schematic representation of a pressing device; 4 shows a filter or pouring device in section; FIGS. 5 and 6 are diagrams, and FIG. 7 shows a casting device.
Fig. 1 shows a large enlargement of a section through the mass of the body 1. The light, provided with pores shown as dots substances 3 are included in the skeleton-like branched structure of the dark Darge presented carrier material 4.
Fig. 2 shows a section through a porous body with open, empty pores 2 in an already known design.
3 is a schematic representation of a pressing device for ceramic molding compounds using the mold 6 according to the invention, consisting of a die and punch. The device consists of the vessel 5 in which the die 6 is inserted, supported on a coarse sand filling 7. The lid of the kettle 5 is set up as usual to carry out the pressing process. Here, too, the stamp shape 6 is deposited with coarse sand 7. Through pipe connections 10 the supply of both mold parts with water from the loading containers 9 is ensured for constant moisture retention.
This is necessary so that the molding 8 can be easily removed.
In Fig. 4, a filter device or a casting molding device is shown in section. The boiler 5 accommodates the filter 6. The cavity 12 is used to fill the slip or another emul sion. If it is only a question of the filter effect, the boiler 5 initially remains empty and can be emptied via a tap, not shown. However, if you want to form a ceramic body from clay slip in the filter 6 by settling clay on the filter wall, the boiler 5 is filled with water by means of the reservoir 11 via the supply lines 10, so that the filter body 6 acts as an immersion form.
The faster the molding is formed, the higher the pressure exerted on the slip. So it depends on the pressure gradient that the liquids are given to both sides of the dipping mold.
After completion of the molding process, the slip is removed and water is pressed in the opposite direction by static pressure through the filter mold so that the molding can be easily detached.
The effect of the new casting process will be described in more detail using an example of ceramic casting. It is also used for other types of suspensions, such as organic masses or solvents. Furthermore, the new method allows the molding not only to be formed inside the hollow casting mold as before, but also for certain purposes on the outer wall of the casting mold, because the direction of the liquid movement is no longer important as soon as a built-in filter mold is used.
The pressures to be applied on the slip are preferably adapted proportionally to the growth of the layer thickness of the molding. Then you begin to expose the slip to moderate pressures and increase them until the desired thickness is reached in the molded article. This rule can easily be adapted to any composition of the casting compound and the density of the molding.
The following diagram shows this dependence of the pressure on the growing thickness of the molding.
In Fig. 5, the diagram shows an example of ceramic casting, the increase in the pressure acting on the slip in the ratio of the growing fragments send. The increasingly stronger shard itself acts as a filter, the resistance to the passage of the solvent, in this case water, increases and requires higher pressures if one wants to avoid loss of time and the risk of separation.
The time sequence results from the diagram in FIG. 6 and shows the extraordinary shortenings that can be achieved when using the new method. The curve also indicates that it is beneficial to let the maximum pressure applied act on the molding for a short time.
The arrangement is expediently made in such a way that not only the slip but also the solvent which surrounds the filter form 23 in Fig. 7 at 22 can be subjected to a collectible pressure. You can either let the static pressure, which results from the liquid column in the collecting container 30, act alone or you can reduce the cross section of the riser pipe 26 by means of the tap 35 in this line, so that the pressure gradient is reduced compared to the pressures exerted on the slip.
This allows the timing to be controlled and at the same time supports the mechanical forces of the filter form 23 against the high pressures acting on it. So it is up to you to take into account the respective properties of the various suspensions and moldings.
In Fig. 7 an arrangement scheme for the ceramic casting is shown as an example. The boiler 21 forms the outer shell and at the same time the immersion vessel for the filter mold 23. Between the two there is a sufficient space 22 which is filled with water via the collecting container 30 and the riser 26. Above the boiler 21 or the seal 34 is the upper, liftable part of the arrangement which contains the printing unit 29 above the printing cylinder 28, which is filled with slip. 32 represents an overflow channel.
The cavity 25 of the filter mold 23 is filled with slip from the storage container 31. The latter rises into the pressure cylinder 28 until it reaches the overflow channel 32.
As shown, the filter mold 23 is completely immersed, so that it can be referred to as a diving mold.
In the exemplary embodiment, the interior 25 of the immersion mold 23 is filled with the suspension, while the exterior 22 is filled with the solvent. The pores of the mold 23 are always filled with solvent.
After the interior 25 is filled in the manner described, the valve 33 is closed and the pressure unit 29 is set in action with increasing effect. Here, the solvent is pressed through the filter mold 25, while the slip forms the molding 24 with increasing wall thickness.
The water pressed through the filter mold enters the space 22 and increases the liquid level in the collecting container 30. When the process is complete, the valve 27 is closed and the flanges 36 are loosened so that the upper part of the arrangement can be lifted off the boiler 21. The slip filling the interior space 25 is poured out in the usual manner.
The molding 24 can easily be removed from the filter form 23 after some solvent has penetrated in the opposite direction from the space 22 through the filter mold and has moistened the surface of the molding.
The space 22 can be filled in a known manner with coarse gravel 22a or the like. If it should be necessary to support the filter shape 23 against the strong pressure of the slip.
As can be seen from FIG. 7, the new method achieves a further advantage that the so-called protection that was previously necessary, i.e. the additional space that had to compensate for the volume loss in the old slip casting method, is no longer necessary. Rather, this off takes place in the pressure cylinder 28.
Only if you follow this rule will you avoid the otherwise easily known errors. If the pressure acting on the slip is brought to full height right from the start, inhomogeneities easily arise in the molding, which lead to unequal wall thicknesses and different densities in the mass. In addition, the suction mold is more easily exposed to destructive forces.
Adapting the pressures to be used also has the further advantage that multi-layer moldings can be produced. For example, first a glass layer and then the actual mass of the molding can be formed and an intimate bond can be achieved between them. The molding can, while avoiding the disturbances that otherwise occur, such as those that lead to poor connections and flaking in dry molds, retain its glaze layer in an intimate bond and can already be produced with the outer glaze in one operation.
This method allows the increase to FITS high pressures, such as when pouring z. B. of insulators for the electrical industry, sanitary ware or the like. With thick walls are required.
In a further embodiment of the method, after the casting process is complete and the rest of the slurry is removed from the molding, the molding is made much easier to remove from the suction mold in that water or another solvent is now pressed from the outside through the filter mold. This removes the surface of the molding from the filter mold. This procedural ren has proven very useful because of the applicability of particularly high final pressures.
With this, the filter shape must not be dried. The filter mold must also be completely saturated with the solvent during the first casting or pressing process.
This regulation brings further major cost reductions, since there is no loss of time due to the usually lengthy drying process, which also required heating energy. The next casting process can be followed immediately with the same mold. You therefore only need a few shapes, even for a larger program.
The large rooms for drying and storing an extensive range of molds are no longer required and large investment and labor costs are saved.
The moldings are advantageously cast themselves by mixing self-hardening substances forming the moldings, preferably cement, with pore-filling and inherently porous substances, preferably Kieselgar, to form a pourable, aqueous emulsion. The more complicated the mold to be poured, the thinner the emulsion has to be and the greater the risk of separation.
In the chosen example of cement with kieselguhr, the latter is quickly driven upwards in the emulsion due to its very low specific weight, since the setting process of the cement only becomes thicker later. This delay is too great to ensure uniform pore formation over the entire shape.
In order to prevent this harmful segregation, agents are added to the emulsion which cause a rapid thickening after casting if the emulsion contains substances of very different specific weights.
If, for example, a powder of sintered metal is used instead of diatomaceous earth, this will tend to settle on the ground due to a higher specific weight.
The risk of segregation is lowest when z. B. substances approximately the same specific weights, e.g. B. small-grain sintered ceramics fed to the cement who the. For every peculiarity of the shape, which depends on the shape of the ceramic body, its thickness, z. B. in electrical or sanitary ware, empirically favorable compositions and loading conditions can be determined in a wide range.
Portland cement z. B. provides the advantages of very fine and hard surfaces and faster setting compared to alumina cement. Therefore, depending on the requirements, Portland cement can be used as the main component with small additions of Portland cement.
Tests have shown that high alumina cement with small additions of Portland cement can be used. Tests have shown that high-alumina cement is particularly suitable for achieving the desired porosity and that a faster viscosity can be achieved. Both extremes contribute significantly to the fact that the mixtures with kieselguhr quickly become viscous and prevent segregation.
A small addition of binders, especially thixotropic substances, such as. B. alginates, especially if you want to work with a lot of water with a lot of water in the form of a very thin liquid. The risk here is particularly great that the light diatomaceous earth will accumulate in the upper regions of the mold and disturb the evenness of the porosity.
Alginates are known to be thixotropic. They allow a thick liquid that penetrates quickly. This process is reversible, so that one has the further advantage, e.g. B. when keeping a thickened solution z. B. to make it thin again by shock. When the machine is at a standstill, the solution gels again and prevents segregation.
After the cement has set, the alginates do not disturb the porosity. They liquefy under the pressure and can be driven out.
If multi-part molds are required, it is advantageous to provide the boundary edges with an even harder material, preferably with strips or strips of sintered metal, the open porosity of which corresponds to the other mold material. Such Lei costs or strips can already be embedded in the manufacture of the mold parts.