EP0919344A2 - Pressform, insbesondere zur Verpressung von Dachziegeln - Google Patents

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EP0919344A2 EP98117268A EP98117268A EP0919344A2 EP 0919344 A2 EP0919344 A2 EP 0919344A2 EP 98117268 A EP98117268 A EP 98117268A EP 98117268 A EP98117268 A EP 98117268A EP 0919344 A2 EP0919344 A2 EP 0919344A2
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mold
silicon
silicon carbide
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Robert Dipl.-Ing. Kremer
Artur Lorenz
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Rieter-Werke & Co KG GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/34—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials
    • B28B7/344—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials from absorbent or liquid- or gas-permeable materials, e.g. plaster moulds in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B13/00—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles; Discharging shaped articles from such moulds or apparatus
    • B28B13/04—Discharging the shaped articles
    • B28B13/06—Removing the shaped articles from moulds
    • B28B13/065—Removing the shaped articles from moulds by applying electric current or other means of discharging, e.g. pneumatic or hydraulic discharging means

Definitions

  • the invention relates to a mold, in particular for pressing of roof tiles, with the characteristics of the generic term of claim 1.
  • Molds for roof tiles are available in different designs known.
  • the shaping surfaces of conventional molds are made either made of plaster or chrome-nickel steel.
  • Gypsum molds have an excellent peeling behavior from gypsum after pressing. Leave plaster molds recover easily and inexpensively after wear.
  • the main disadvantage of plaster molds is the heavy wear. The abrasive load on the forming Areas during the molding process lead to minimal downtimes of a maximum of 2000 pressings, after which a renewal of the Plaster mold is essential. Roof tile presses usually work with stroke rates of 5 to 30 pressings per minute. Consequently, when using plaster molds, the otherwise continuous process of roof tile pressing on average all be interrupted for two hours because of a change in shape, Efficiency of the overall system lowers. The need for constant production and supply of plaster molds and the necessary mechanical and human effort represent a significant cost factor in the manufacture of Roof tiles with plaster molds.
  • roof tile shapes made of chrome-nickel steel allow long service lives in the order of 1 million Pressing until reprocessing or renewal of the Mold.
  • the steel molds are much heavier and more expensive as plaster molds.
  • the quality that can be achieved in the long term the pressed roof tile moldings significantly worse than in pressing with plaster molds. This is particularly true of one "Polishing effect" attributable to which after long use of the steel molds at crucial points in the shaping Surfaces occurs and leads to undesirable pressing errors.
  • This Pressing errors have a greater impact, the smoother they are relevant shaping surface is made of steel. Based on these Quality losses are currently predominant in Germany Plaster molds used for the production of roof tiles.
  • the release of the molded part from the mold is done with steel molds usually either by brushing with oil or by Electroshock supports to stick the sound to the prevent shaping surfaces and thus the risk of Tearing or damage to the moldings when opening the Avoid form.
  • the silicon infiltrated silicon carbide used according to the invention (SiSiC) is initially made from the raw materials Silicon powder, silicon carbide powder and graphite or carbon powder mixed in the usual mixing ratio and in shaped a known ceramic manufacturing process.
  • SiSiC silicon infiltrated silicon carbide used according to the invention
  • Silicon infiltrated silicon carbide (SiSiC), has an excellent electrical conductivity, which is a particularly light and injury-free detachment of the moldings by electric shock enables. This is achieved in that the in itself known silicon infiltration with regard to an optimized electrical conductivity during the manufacturing process is controlled. The optimized electrical conductivity leads for an optimal detachment of the moldings from the mold Electric shock effect.
  • the trained as blocks or joined sections Shaped bodies are preferably placed on their backing on support plates, which are advantageously made of steel, releasably attached. You can choose between the back of the block or the sections from the silicon-infiltrated SiC material an elastic / plastic Intermediate layer can be arranged in a Execution advantageously consists of Teflon and a thickness of 1 can have up to 2 mm, in particular 1.4 mm.
  • FIG. 1 and 2 show a first embodiment of a press mold according to the invention in two variants.
  • the upper mold 2 has one a steel plate 20 by means of strips 21 over inclined surfaces 23 on the moldings 22 held on the bottom of which 4 and thus the mold cavity facing the bottom shaping surfaces 25 corresponding to the interior or Outer contour of a roof tile are formed.
  • the plans Back 26 of the molded body is interposed elastic Teflon layer 27 of a thickness of 1.4 mm on the plan bottom 28 of the steel plate 20.
  • Shaped body 22 beveled corresponding to the inclined surfaces 23 Surfaces 29, so that a dovetail-shaped holder for the molded body 22 is formed on the steel plate 20.
  • the lower mold 4 has a steel plate 40 attached to it Last 41 with inclined surfaces 43 which the molded body 42 over correspondingly beveled surfaces 49 against the flat top 48 of the steel plate 40 with the interposition of one Hold Teflon layer 47 corresponding to Teflon layer 27.
  • On the molded body 42 has the side facing the upper mold 2 shaping surfaces 45.
  • the shaped bodies 22, 42 solid, but have the following difference:
  • the molded body is continuous made of a silicon infiltrated silicon carbide material (SiSiC), whose silicon infiltration is controlled so that optimal electrical conductivity is achieved.
  • SiSiC silicon infiltrated silicon carbide material
  • the solid molded bodies are made 22, 42 each of a hollow cast body with an outer layer 220, 420 made of the silicon-filtered silicon carbide material and a filling 221, 421 made of a filling material, such as a carrier mass for resistance heating (not shown).
  • the filling material is, for example, one with water binding chamotte or SiC mortar or a permanently elastic, self-binding plastic casting.
  • the second embodiment according to FIGS. 3 and 4 differs by the fact that the molded body 22, 42 with the shape Surfaces 25, 45 are not designed as massive blocks, but of three sections 230, 231, 232 and 430, 431, 432 are formed. Each on the outside of the molded body 230, 232 and 430, 432 are again the inclined surfaces 28 or 48 for mounting by means of the inclined surfaces 23, 43 of the Last 21, 41 provided.
  • each molded body 22, 42 are at their parting lines 233, 234; 433, 434 either glued using an adhesive that is so soft in the warmth is that a detachment of the sections of the molded body from each other is possible, or at the parting lines 233, 234; 433, 434 adjacent sides are perfectly smooth to each other trained, for example by grinding or lapping, so that the sections after joining them at their parting lines 233, 234 and 433, 434 by the natural cohesive forces stick together.
  • the sections are 230, 231, 232 of the molded body 22 or the sections 430, 431, 432 of the molded body 42 as a hollow cast body with an outer skin 2300, 2310, 2320 or 4300, 4310, 4320 made of silicon infiltrated silicon carbide material and a filling 2301, 2311, 2321 or 4301, 4311, 4321 constructed from a filling material.
  • the sections adhere to the Parting lines 233, 234 and 433, 434 to each other by gluing or due to the fact that the Surfaces generated cohesive forces.
  • the strips can surround the moldings 22, 42 on all sides.
  • the shaped bodies 22, 42 can have open pores with such a pore size and such a pore shape that A fluid such as air or water from the mold cavity through the pores can be sucked out. You can do this in the Steel plates 20, 40 corresponding extraction channels (not shown) are provided, which are connected to a vacuum source can be (not shown).

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Abstract

Eine Preßform, insbesondere zur Verpressung von Dachziegeln, mit einer Oberform (2) und einer Unterform (4), zeichnet sich dadurch aus, daß die formgebenden Flächen(25, 45) der Oberform (2) und der Unterform (4) aus Siliziumkarbid (SiC) bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Preßform, insbesondere zur Verpressung von Dachziegeln, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Preßformen für Dachziegeln sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Die formgebenden Flächen üblicher Preßformen bestehen entweder aus Gips oder aus Chrom-Nickel-Stahl.
Gipsformen weisen ein hervorragendes Ablöseverhalten der Formlinge vom Gips nach der Verpressung auf. Gipsformen lassen sich nach dem Verschleiß einfach und kostengünstig wiederherstellen. Der wesentliche Nachteil von Gipsformen besteht in dem starken Verschleiß. Die abrasive Belastung der formgebenden Flächen beim Formvorgang führt zu minimalen Standzeiten von maximal 2000 Pressungen, wonach eine Erneuerung der Gipsform unerläßlich ist. Dachziegelpressen arbeiten üblicherweise mit Hubzahlen von 5 bis 30 Pressungen pro Minute. Folglich muß bei der Verwendung von Gipsformen der ansonsten kontinuierliche Prozeß des Dachziegelpressens im Mittel alle zwei Stunden wegen Formwechsels unterbrochen werden, was den Wirkungsgrad der Gesamtanlage senkt. Die Notwendigkeit der ständigen Herstellung und Bereitstellung der Gipsformen und der dazu erforderliche maschinelle und personelle Aufwand stellen einen erheblichen Kostenfaktor beim Herstellen von Dachziegeln mit Gipsformen dar.
Dachziegelformen aus Chrom-Nickel-Stahl ermöglichen prinzipiell hohe Standzeiten in der Größenordnung von 1 Million Pressungen bis zur Wiederaufarbeitung oder Erneuerung der Preßform. Die Stahlformen sind wesentlich schwerer und teurer als Gipsformen. Ferner ist die auf Dauer erzielbare Qualität der verpreßten Dachziegelformlinge deutlich schlechter als bei der Verpreßung mit Gipsformen. Dies ist insbesondere auf einen "Poliereffekt" zurückzuführen, welcher nach längerem Gebrauch der Stahlformen an entscheidenden Stellen der formgebenden Flächen eintritt und zu unerwünschten Preßfehlern führt. Diese Preßfehler wirken sich desto stärker aus, je glatter die betreffende formgebende Fläche aus Stahl wird. Aufgrund dieser Qualitätsverluste werden derzeit in Deutschland überwiegend Gipsformen zur Herstellung von Dachziegeln eingesetzt.
Das Ablösen des Preßformlinges aus der Form wird bei Stahlformen gewöhnlich entweder durch Bestreichen mit Öl oder durch Elektroschock unterstützt, um ein Ankleben des Tons an den formgebenden Flächen zu unterbinden und damit die Gefahr des Reißens oder des Beschädigens der Formlinge beim Öffnen der Form zu vermeiden.
Aus der DE-OS 19 25 936 ist die Oberform einer Dachziegel-Preßform bekannt, deren formgebundene Fläche aus Siliziumkarbid besteht. Bisher ist es nicht gelungen, gutes Ablösevermögen und hohe Standfestigkeit der Preßform, hohe Qualität der Verpressung und niedrige Kosten der Preßform in einer Konstruktion gleichzeitig zu verwirklichen.
Es ist das technische Problem der Erfindung, eine Preßform insbesondere zum Pressen von Dachziegelformlingen zu schaffen, welche die genannten Eigenschaften in sich vereint.
Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäß eingesetzte sililiziuminfiltrierte Siliziumkarbid (SiSiC) wird zunächst aus den Ausgangsmaterialen Siliziumpulver, Siliziumkarbidpulver und Graphit oder Kohlenstoffpulver im üblichen Mischungsverhältnis gemischt und in einem bekannten keramischen Herstellungsprozeß geformt. Hierdurch ist ein Gestalten von komplizierten formgebundenen Oberflächen in einfacher Weise möglich gemacht.
Siliziuminfiltriertes Siliziumkarbid (SiSiC), hat eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit, die ein besonders leichtes und verletzungsfreies Ablösen der Preßformlinge durch Elektroschock ermöglicht. Dies ist dadurch erreicht, daß die an sich bekannte Siliziuminfiltration im Hinblick auf eine optimierte elektrische Leitfähigkeit während des Herstellungsprozesses gesteuert ist. Die optimierte elektrische Leitfähigkeit führt zu einer optimierten Ablösung der Formlinge von der Form durch Elektroschockwirkung.
Nach der Formgebung sowie der anschließenden Trocknung wird der als Block oder als eine Anzahl von Teilstücken vorliegende Formkörper zur Schaffung der Ober- und/oder der Unterform in einem Brennprozeß verfestigt und erhält hierbei hohe mechanische Festigkeit und extrem hohe Abriebsfestigkeit.
Die als Blöcke oder aneinandergefügte Teilstücke ausgebildeten Formkörper werden vorzugsweise mit ihrer Rückseite auf Trägerplatten, die vorteilhaft aus Stahl bestehen, lösbar befestigt. Dabei kann zwischen der Rückseite des Blockes oder der Teilstücke aus dem siliziuminfiltrierten SiC-Material eine elastische/plastische Zwischenschicht angeordnet sein, die in einer Ausfuhrung vorteilhaft aus Teflon besteht und eine Dicke von 1 bis 2 mm, insbesondere 1,4 mm haben kann.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
eine Preßform gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung mit je einem massiven Formkörper aus siliziumimfiltrierten SiC-Material für eine Oberform und eine Unterform;
Fig. 2
eine Variante mit je einem mittels eines Füllmaterials ausgefüllten Hohlgußkörper als Formkörper aus siliziuminfiltrierten SiC-Material;
Fig. 3
eine zweite Ausführung einer Preßform gemäß der Erfindung, bei der die Formkörper von Oberform und Unterform aus Teilstücken aus dem siliziuminfiltrierten SiC-Material zusammengesetzt sind, und
Fig. 4
eine Variante der Fig. 3, bei der die Teilstücke jeweils aus mit einem Füllmaterial ausgefüllten Hohlgußkörpern bestehen.
In den Figuren sind für gleiche oder gleichwirkende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.
Allen Ausführungen ist gemeinsam, daß die Preßform eine insgesamt mit der Bezugszahl 2 bezeichnete Oberform und eine insgesamt mit der Bezugszahl 4 bezeichnete Unterform aufweist.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführung einer Preßform gemäß der Erfindung in zwei Varianten.
In der Variante nach Figur 1 hat die Oberform 2 einen auf einer Stahlplatte 20 mittels Leisten 21 über Schrägflächen 23 an den Leisten gehaltenen Formkörper 22, an dessen der Unterform 4 und damit dem Formhohlraum zugewandten Unterseite die formgebenden Flächen 25 entsprechend der Innen- oder Außenkontur eines Dachziegels ausgebildet sind. Die plane Rückseite 26 des Formkörpers liegt unter Zwischenlage einer elastischen Teflonschicht 27 einer Dicke von 1,4 mm an der planen Unterseite 28 der Stahlplatte 20 an. Beidseitig hat der Formkörper 22 entsprechend den Schrägflächen 23 angeschrägte Flächen 29, so daß eine schwalbenschwanzförmige Halterung für den Formkörper 22 an der Stahlplatte 20 gebildet ist.
Analog hat die Unterform 4 eine Stahlplatte 40 mit daran angebrachten Leisten 41 mit Schrägflächen 43, welche den Formkörper 42 über entsprechend angeschrägte Flächen 49 gegen die plane Oberseite 48 der Stahlplatte 40 unter Zwischenlage einer Teflonschicht 47 entsprechend der Teflonschicht 27 halten. An der der Oberform 2 zugewandten Seite hat der Formkörper 42 formgebende Flächen 45.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 sind die Formkörper 22, 42 massiv, weisen jedoch folgenden Unterschied auf:
Bei der Ausführung nach Fig. 1 besteht der Formkörper durchgängig aus einem siliziuminfiltriertem Siliziumkarbid-Material (SiSiC), dessen Siliziuminfiltration so gesteuert ist, daß eine optimale elektrische Leitfähigkeit erzielt ist.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 bestehen die massiven Formkörper 22, 42 aus jeweils einem Hohlgußkörper mit einer Außenschicht 220, 420 aus dem siliziumfiltrierten Siliziumkarbid-Material und einer Füllung 221, 421 aus einem Füllmaterial, wie einer Trägermasse für eine Widerstandsheizung (nicht gezeigt). Das Füllmaterial ist beispielsweise ein mit Wasser bindender Schamotte- oder SiC-Mörtel oder ein dauerelastischer, selbstbindender Kunststoffguß.
Im übrigen sind die Teile der Oberform und der Unterform identisch mit denjenigen nach Fig. 1 und deshalb nicht nochmals beschrieben.
Die zweite Ausführung gemäß den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich dadurch, daß die Formkörper 22, 42 mit den formgebenden Flächen 25, 45 nicht als massive Blöcke ausgebildet sind, sondern von jeweils drei Teilstücken 230, 231, 232 bzw. 430, 431, 432 ausgebildet sind. Jeweils an den Außenseiten der Formkörper 230, 232, bzw. 430, 432 sind wiederum die Schrägflächen 28 bzw. 48 zur Halterung mittels der Schrägflächen 23, 43 der Leisten 21, 41 vorgesehen. Die Teilstücke jedes Formkörpers 22, 42 sind an ihren Trennfugen 233, 234; 433, 434 entweder mittels eines Klebers verklebt, der in der Wärme so weich wird, daß ein Lösen der Teilstücke des Formkörpers voneinander möglich ist, oder die an den Trennfugen 233, 234; 433, 434 aneinanderliegenden Seiten sind zueinander passend hochglatt ausgebildet, beispielsweise durch Schleifen oder Läppen, so daß die Teilstücke nach dem Aneinanderlegen an ihren Trennfugen 233, 234 bzw. 433, 434 durch die natürlichen Kohäsionskräfte aneinander haften.
Bei der Variante nach Fig. 4 sind die Teilstücke 230, 231, 232 des Formkörpers 22 bzw. die Teilstücke 430, 431, 432 des Formkörpers 42 als Hohlgußkörper mit einer Außenhaut 2300, 2310, 2320 bzw. 4300, 4310, 4320 aus dem siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid-Material und einer Füllung 2301, 2311, 2321 bzw. 4301, 4311, 4321 aus einem Füllmaterial aufgebaut. Ebenso wie bei der Ausführung nach Fig. 3 haften die Teilstücke an den Trennfugen 233, 234 bzw. 433, 434 aneinender durch Verkleben oder aufgrund der an den glattgeschliffenen aneinanderliegenden Flächen erzeugten Kohäsionskräfte.
Bei allen Ausführungsbeispielen können die Leisten 21, 41 durch in Fig. 3 angedeutete Schrauben 6, 7 oder in anderer Weise befestigt oder mit den Stahlplatten 20, 40 einteilig sein. Die Leisten können die Formkörper 22, 42 allseitig umgeben.
Die Formkörper 22, 42 können offenporig mit einer solchen Porengröße und einem solchen Porenverlauf ausgebildet sein, daß über die Poren ein Fluid, wie Luft oder Wasser aus dem Formhohlraum nach außen gesaugt werden kann. Hierzu können in den Stahlplatten 20, 40 entsprechende Abziehkanäle (nicht gezeigt) vorgesehen werden, welche an eine Unterdruckguelle angeschlossen sein können (nicht gezeigt).
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (14)

  1. Preßform, insbesondere zur Verpressung von Dachziegeln, mit einer Oberform und einer Unterform, dadurch gekennzeichnet, daß die formgebenden Flächen der Oberform und der Unterform aus siliziuminfiltriertem Siliziumkarbid (SiSiC) bestehen.
  2. Preßform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziuminfiltration in das Siliziumkarbid im Sinne einer Optimierung der elektrischen Leitfähigkeit des formgebenden Materials gesteuert ist.
  3. Preßform nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils für die Oberform und/oder die Unterform die formgebenden Flächen an der dem Formhohlraum zugewandten Vorderseite eines einheitlichen Blockes aus dem siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid ausgebildet sind.
  4. Preßform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils für die Oberform und/oder die Unterform die formgebenden Flächen an den dem Formhohlraum zugewandten Vorderseiten von in der betreffenden Form aneinanderfügbaren, einzeln austauschbaren Teilstücken aus dem siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid ausgebildet sind.
  5. Preßform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rückseite des Blockes und der Trägerplatte eine plastisch oder elastisch verformbare Zwischenschicht angeordnet ist.
  6. Preßform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine Kunststoffolie, insbesondere eine Teflonfolie einer Dicke zwischen 1 und 2 mm, vorzugsweise 1,4 mm, ist.
  7. Preßform nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten des Blockes oder der äußeren Teilstücke schwalbenschwanzförmig divergieren, und daß mit entsprechend angeschrägten Seiten versehene Leisten beidseitig des Blockes bzw. der äußeren Teilstücke an der Trägerplatte befestigt sind.
  8. Preßform nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Block oder die Teilstücke im Hohlguß als Hohlkörper ausgeführt sind.
  9. Preßform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume der Hohlkörper mittels eines formstabilen Materials aufgefüllt sind.
  10. Preßform nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das formstabile Material als Trägermasse für eine Widerstandsheizung dient.
  11. Preßform nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wesentliche Bereiche der formgebenden Flächen angerauht sind.
  12. Preßform nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das siliziuminfiltrierte Siliziumkarbid-Material der formgebenden Flächen eine den jeweiligen Tonfeuchten angepaßte Porosität aufweist.
  13. Preßform nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität zwischen 0 und 60 %, jedoch bei Verwendung von Ausfallkörnungen bis 80 % beträgt, wobei die Porosität im wesentlichen durch die verbleibende Festigkeit der Matrix beschränkt ist.
  14. Preßform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren des siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid-Materials des Blockes bzw. der Teilstücke der Oberform und/oder der Unterform offen sind, so daß sie von einem Fluid, wie Luft und/oder Wasser, durchströmbar sind.
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