DD285041A5 - Vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von 3-dimensional profilierten, duennwandigen formlingen aus plastischen baendern oder platten keramischen grundmaterials, deren neutrale faser der profilstruktur entspricht - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von 3-dimensional profilierten, duennwandigen Formlingen aus plastischen Baendern oder Platten keramischen Grundmaterials, die in nachfolgenden Verarbeitungsschritten zu Profilkeramikplatten mit definierten Abmaszen, bevorzugt fuer die chemische Industrie zu geordneten Kolonnenpackungen fuer den Stoff- und Waermeaustausch sowie zu Wandgestaltungs-, Gebrauchs- oder Sanitaerkeramikteilen weiterverarbeitet werden. Die Vorrichtung mit ihren matten- oder bandartigen Trennmitteln ist dadurch gekennzeichnet, dasz die Trennmittel (3; 4) eine in ihren Flaechenachsen zweidimensionale, reversible Dehnfaehigkeit besitzen und die Dicke der Trennmittel (3; 4) maximal die Haelfte des kleinsten Profilkantenradius des Formlings (7) aufweist. Fig. 2{Keramik; 3-dimensional; profilieren; Trennmittel; reversible Dehnfaehigkeit}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von dreidimensional profilierten, dünnwandigen Formungen aus plastischen Bändern oder Platten keramischen Grundmaterials, die in nachfolgenden Verarbeitungsschritten zu Profilkeramikplatten mit definierten Abmaßen, bevorzugt für die chemische Industrie zu geordneten Kolonnenpackungen für den Stoff· und Wärmeaustausch sowie zu Wandgestaltungs-, Gebrauchs· oder Sanitärkeramikteilen weiterverarbeitet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt sind eine Reihe von Verfahren und Vorrichtungen zur kontinuierlichen Oberflächenprofilierung von plastischen oder breiigen Grundmaterialien mit Hilfe von Profillerwerkzeugen in Form von Walzen oder Bändern.

Das dabei auftretende Hauptproblem ist das saubere und gründliche Trennen bzw. Entformen des Grundmaterials von den entsprechenden formgebenden Werkzeugen und Transportmitteln, so daß der Formling nicht durch Klebe-, Anback- sowie Schmiereffekte deformiert oder zerstört wird. Die beschriebenen negativen Begleiterscheinungen verstärken sich mit steigender Profiltiefe und Profilierungsgrad sowie sinkender Materialstärke. Grundsätzlich können die bekannten Vorrichtungen in folgende zwei Kategorien zusammengefaßt werden.

1. Oberflächenprofilierung von plastischen Materialien mittels Profilwalzen, wobei die Materialstärke des Formlings ein Vielfaches der Profiltiefe ist und die Richtung der Profilierung ausschließlich quer zur Walzrichtung erfolgt.

In der DE-OS 2706948 werden zur Herstellung von Ziegelsteinen aus eir 9m Tonstrang unter anderem Profilwalzen vorgeschlagen, in denen ein Oberflächenprofil aufgeprägt werden soll. Die Profiltiefe ist dabei um ein Vielfaches geringer als die Materialdicke des Formlings, so daß die Inneren Spannungen im Formling größer als die auftretenden Ablösespannungen zwischen der Material- und Werkzeugoberfläche sind. Für dünnwandige Flächengebilde sind die Spannungsverhältnisse umgekehrt, so daß es zur Zerstörung des Formlings führt.

Die zusätzliche Besandung des Grundmaterials vor der Oberflächenprofilierung soll das Anhaften und Verkleben der Profilierwerkzeuge verhindern. Sand oder andere Materialien, die als irreversibles Trennmittel dienen, führen gleichzeitig zu einer Verunreinigung der Oberfläche des Formlings und sind demzufolge nur eingeschränkt anwendbar.

2. Oberflächenprofilierung von plastischen Materialien mittels Profilbändern, wobei gleich wie beim Profilwalzeneinsatz die Materialstärke ein Vielfaches der Profiltiefe und die Profilstruktur durch unkomplizierte geometrische Formen mit guten Ablöseeigenschaften gekennzeichnet ist.

Zum Beispiel wird in der DE-AS 2542 585 ein in ihrer Profilstruktur relativ formstabiles Profilband zur Oberflächenprofilierung von Mineralfaserplatten vorgeschlagen. Eine ähnliche Lösungsvariante wird in der DD-PS 97848 dargestellt, wobei ein antriebslos mitlaufender Entschalungsgurt auf der dem Materialstrang zugekehrten Umlauffläche, eine die Oberfläche des Materialstranges endgültig formende Flächenstruktur aufweist. Die Nachteile dieser Profilbänder bzw. Profilwalzen sind die schlechten Trenneigenschaften des Grundmaterials vom Profilierwerkzeug, so daß die Herstellung von dreidimensional profilierten, dünnwandigen Flächengebilden, deren neutrale Faser der Profilstruktur entspricht, nicht möglich ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von dreidimensional profilierten, dünnwandigen Formungen au3 plastischen Bändern oder Platten keramischen Grundmaterials, deren neutrale Faser der Profilstruktur entspricht, die mit einfachen Mitteln eine kostengünstige Produktion auch kompliziert strukturierter Profile erlaubt.

-2- 285 041 Darlegung des Wesen* der Erfindung

Der Erfindung !^:nqt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung räumlich kompliziert strukturierter Profilplätten aus keramischem Grundmaterial zu entwickeln, die eine saubere und zuverlässige Trennung des Formlinge von den entsprechenden tonangebenden Werkzeugen garantiert und so Deformationen oder Zerstörungen durch Klebe- und Schmiereffekte vermeidet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Profilierwerkzeugen und dem keramischen Grundmaterial dünne Bänder oder Matten geführt werden, die in Ihren Flächenachsen eine zweidimensionale, reversible Dehnfähigkeit aufweisen, so daß sich das Material nach dem Profiliervorgang von den Werkzeugen sauber trennt und die Trennbänder oder -matten sich gleichzeitig vom Formling selbständig ablösen.

Zwischen Trennmittelmaterial und Keramikmaterial bestehen die zu überwindenden Adhäsionskräfte. Durch die Kontraktion und das Bestreben der Rückverformung des Trennmittelmaterials nach dem Profiliervorgang wirken gleichmäßig auf die gesamte Formlingsoberfläche einerseits Druck- bzw. Zugkräfte und andererseits Schubkräfte, die in Ihrer Summe den Ablösevorgang bewirken. Die sich daraus ergebende Spannungstellung in Biege- und Schubspannungen sind um ein Vielfaches geringer als die zulässige Verformungsspannung des keramischen Grundmaterials, so daß es zu keiner Nächverformung kommt. Die Dehnfähigkeit bzw. die notwendige Dehnungskraft des Trennmittels ist neben den materialspezifischen Kenngrößen von der Materialdicke indirekt proportional abhängig. Die Dicke des Trennmittels ist bestimmt durch die Anforderungen an die Feinheit der Profilstruktur und beträgt maximal die Hälfte des zu realisierenden kleinsten Profilkantenradius.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispides zur kontinuierlichen Herstellung dreidimensional profilierter, ~~

dünnwandiger Kolonnenpackungselemente sowie Jer dargestellten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: Kolonnenpackungselement aus Porzellan

Fig. 2: Querschnitt eines Profilwalzenpaares mit Trennmitteln und plastisches Grundmaterial Porzellan Fig. 3: Längsschnitt eines Profilwalzenpaarer. mit Trennmitteln und plastischen Grundmaterial Porzellan.

Ein durch die Anwendung der Erfindung herstellbares räumlich stark profiliertes Kolonnenpackungselement aus Prozellan ist in Figur 1 perspektivisch abgebildet.

In Figur 2 und 3 sind die Profilierwerkzeuge in Form eines Profilierwalzenpaares 1 und 2 dargestellt, durch dessen Walzspalt 6 das plastische Grundmaterial Porzellan 5 und zwei endlose Trennbänder 3 und 4 hindurchgeführt werden. Das plastische Grundmaterial Porzellan 5 wird als Materialstrang in Form eines Bandes mit einer Dicke, die mindestens der mittleren Wanddicke des profilierten Formlings 7 entspricht, vor dem Profiliervorgang auf das untere endlose Trennband 4 aufgelegt und an die Profilierwalzen 1 und 2 herangeführt. Beim Eintritt in den Walzspalt 6 legt sich das obere endlose Trennband 3 an die Oberfläche des keramischen Grundmaterials 5 an. Die beiden Trennbänder 3 und 4 befinden sich in diesem Bereich in einem relativ spannungslosen Zustand. Erst beim gemeinsamen Eintritt des zwischen den Trennbändern 3 und 4 eingeschlossenen keramischen Grundmaterials 5 in den Walzspalt 6 werden die Bandlagen zusammengepreßt und gleichzeitig entsprechend der Oberflächenstruktur der Profilierwalzen 1 und 2 verformt. Dieser Verformungsprozeß ist mit Zwangsdehnungen und •Pressungen der Bandlagen verbunden, die sich direkt proportional zueinander verhalten. Das bedeutet, daß mit erhöhtem Verformungsgrad die Spannungen in den Trennbändern 3 und 4 steigen, die zulässige Verformungsspannung des plastischen Grundmaterials Porzellan 5 aber weit überschritten ist.

Beim Austritt der Bandlagen aus dem Walzspalt 6 verringert sich der äußere Anpreßdruck, der zur vollständigen Kontraktion der Trennbänder 3 und 4 führt, so daß sie ihren relativ spannungslosen Urzustand einnehmen. Dabei kommt es in den Grenzflächen zwischen dem plastischen Grundmaterial Prozellan 5 und den Trennbändern 3 und 4 zu Verschiebungen, die, gekoppelt mit den wirkenden Entformungskräften der Trennbänder 3 und 4, zur flächigen Ablösung voneinander führt. Die beim Ablöseprozeß auf dor Oberfläche des Formlings 7 einwirkenden Kräfte sind in ihrer Wirkung und Angriffsfläche so verteilt, daß es zu keiner Deformation des Formlings 7 kommt. Eine Grundvoraussetzung dafür ist, daß die Trennbänder 3 und 4 in ihren Flächenachsen die gleiche Dehnfähigkeit besitzen, so daß sie sich an jeder Stelle im Bereich des Walzspaltes 6 der Profilstruktur anpassen und danach gleichmäßig ablösen können. Diesbezüglich gute Ergebnisse werden durch die Verwendung von Silikongummibändern erzielt.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von dreidimensional profilierten, dünnwandigen Formungen aus plastischen Bändern oder Platten keramischen Gründmaterials, deren neutrale Faser der Profilstruktur entspricht, unter Verwendung von formstabilen Profilierwerkzeugen, insbesondere Profilierwalzen, sowie matten- oder bandartigen Trennmitteln, die sich zwischen dem keramischen Grundmaterial und den Profilierwerkzeugen befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennmittel (3; 4) eine in ihren Flächenachsen zweidimensional, reversible Dehnfähigkeit besitzen und die Dicke der Trennmittel (3; 4) maximal die Hälfte des kleinsten Profilkantenradius des Formlings (7) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel (3; 4) in seinen Flächenachsen die gleiche Dehnfähigkeit aufweist.