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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Pressstüelfen aus Kunstharz.
Es ist vorgeschlagen worden, die Strangpressen der Gummiformkörperfabrikation auf die Kunstharz. verarbeitung unter entsprechender Ausgestaltung zu einer Presse für sehr hohe Drucke dadurch zu übertragen, dass an einen Presszylinder ein langes, besonders hohen Pressdruek ermöglichendes beheiztes Rohr- stück angeschlossen ist, dessen Austrittsende für die Masse abgekühlt wird. Dadurch soll erreicht werden, dass selbst die spiegelglatte Oberfläche der sich bildenden Kunstharzstangen infolge der langgezogenen Reibungsfläehe einen sehr hohen Gegendruck entstehen lässt. Dabei soll dieses lange Rohr beliebig profiliert sein können.
Dieser Vorschlag hat praktische Bedeutung nicht gewonnen, da die Herstellung von Stangen aus Kunstharzmasse mittels der beschriebenen Vorrichtung unmöglich sein dürfte bzw. die hergestellten Gegenstände durchaus unbrauchbar sind. Dies hat seinen Grund vor allem darin, dass die Benutzung von langen Rohren mit einem Temperaturgefälle in Richtung des Pressdruckes ohne besondere Rücksichtnahme auf die durch Reibung entstehenden Kräfte teils der Natur des Kunstharzes nicht gerecht weiden kann, da vor allem eine vorzeitige Härtung, d. h. keine homogene Verbindung und Porosität die Folge sind, teils den technischen Möglichkeiten bzw. Zweckmässigkeiten nicht entspricht, so dass die technische Herstellung brauchbarer, endloser Stangen usw. nicht bewirkt worden ist.
Die Technik blieb infolgedessen bei dem alten bekannten Verfahren, Pressstücke aus Press- mischungen oder Kunstharzmassen in der Weise herzustellen, dass das Ausgangsmaterial diskontinuierlich in Pressformen unter Anwendung von Hitze und Druck verpresst wurde, wobei die Pressform aus einer geschlossenen ein-oder mehrteiligen Matrize und aus einer Patrize oder Stempel besteht. Die hiebei entstehenden Presslinge sind in ihrer Grösse und Form von der Gestalt der Pressform abhängig, und ihren Dimensionen ist, da aus technischen Gründen Pressformen wie auch Pressen gewisse Ausmasse nie über- schreiten können, eine bestimmte Grenze gesetzt, so dass es unmöglich war, beliebig grosse Formlinge herzustellen.
Es wurde nun gefunden, dass Pressstücke aus Kunstharz und Kunstharz enthaltenden Massen aller Art von beliebiger Grösse, so z. B. Formlinge, wie Stangen, Leisten, Röhren, Platten usw., hergestellt werden können unter Benutzung von relativ kleinen Pressformen und kleinen Pressen, wenn die Matrize am Austrittsende offen ist und der zum Pressen notwendige Gegendruck durch den Pressling selbst ausgeübt wird, wobei die notwendige Klemmwirkung jedoch derart ist, dass ein Heraustreten des Formstückes gewährleistet ist, was durch konische Ausgestaltung der Matrize bzw.
durch Anbringen von Klemmbacken geschaffen wird, und das homogene Gefüge des Endproduktes und die homogene Verbindung des Anschlussteils des erstgebildeten Presslingsabschnitts mit dem nächstgebildeten, unter Erzielung der völligen Aushärtung und Vermeidung des schädigenden Einflusses sich entwickelnder Gase und Dämpfe gewährleistet ist durch ein Temperaturgefälle entgegengesetzt zur Pressrichtung, d. h. es wird bei dem Verfahren der Pressling jeweils vor dem Austreten der höchsten Temperatur ausgesetzt, während die Temperatur in der Beschickungszone niedrig gehalten wird.
Durch die besondere Ausgestaltung von Stempel und Matrize ist es möglich, eine beliebige Profilierung der herzustellenden Formlinge zu erreichen, wobei das Verfahren durch eine fortlaufende Beschickung der Presse kontinuierlich gestaltet wird.
Es wird dabei so verfahren, dass vor der ersten Pressung die Austrittsöffnung der Matrize geschlossen und ein erster Presslingsabsehnitt verpresst wird, der dann den notwendigen Gegendruck ausübt.
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Es werden Stücke aus Metall oder anderm Material z. B. mit Schraubengewinden in regel- mässigen Abständen oder Verstärkungsmaterialien eingepresst.
Die Vorrichtung wird zweckmässig so ausgebildet, dass der Antrieb des Kolbens derart gewählt ist, dass das Heben und Senken des Kolbens möglichst schnell geschieht und die Druckausübung des
Kolbens im Verhältnis zu den Heb-und Senkzeiten gross gewählt wird.
Mit Vorteil können auch Pressformen benutzt werden, deren Austrittsöffnung für den Pressling im Winkel liegt, wobei der Pressstempel aus kleineren Teilstempeln zusammengesetzt sein kann, die gegebenenfalls aus Materialien verschiedener Leitfähigkeit bestehen und verschieden geheizt oder auch gekühlt sein können.
Ebenfalls kann mit Vorteil eine Quetschform verwendet werden, die ausser der Austrittsöffnung für den Pressling eine Eintrittsöffnung für unverpresstes oder kalt vorgepresstes Material besitzt und gegebenenfalls einen Hilfsstempel hat, der in Richtung des Durchtritts des Presslings wirkt.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert : Fig. 1 und 2 zeigen
Vorrichtungen zur Herstellung zusammenhängender Pressstücke beliebiger Länge. Fig. 3,4, 5 und G zeigen Querschnitte profilierter und unprofilierter Formlinge, wobei Pressform und Stempel jeweils im
Querschnitt dem Querschnitt der Formlinge entsprechen. Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung zur kontinuier- lichen Herstellung von nicht zusammenhängenden, unter sich gleichen Formlingen. Die Fig. 8 und 9 zeigen Formen, bei denen die Austrittsrichtung quer zur Pressrichtung liegt. In Fig. 10 wird eine Quetsch- form gezeigt.
Dem Wesen nach besteht die Pressform aus einer Matrize und einer Patrize beliebiger gleicher
Profilierung und unterscheidet sich von einer gewöhnlichen Pressform dadurch, dass die Matrize offen ist, d. h. keinen Boden oder Unterstempel besitzt, sondern nur eine Austrittsöffnung für den verpressten und gehärteten Teil des aus der Pressform austretenden Presslings.
Die Matrize der Pressform kann gegebenenfalls an der Austrittsöffnung mit beliebig dimensionierten und profilierten Backen versehen sein, die den Zweck haben, den gehärteten austretenden Presslings- abschnitt so festzuhalten, dass er als Unterstempel wirkt, wobei er nur durch einen höheren als dem zur
Pressung notwendigen Druck aus der Form getrieben werden kann.
An Stelle der Backen kann auch die Matrize am unteren Teil, also an der Austrittsöffnung, konisch gestaltet sein, zu dem Zweck, die oben angeführte klemmende Wirkung beim Austreten des Presslings- abschnitts zu erzielen. Matrize oder Pressstempel oder beide müssen zweckmässig so beheizt sein, dass an der Austrittsöffnung des Presslings die höchste Temperatur und an der Eintrittsstelle der Pressmasse die niedrigste Temperatur liegt. Die Pressform hat also ein Temperaturgefälle entgegengesetzt zur Pressrichtung.
Solche Pressformen eignen sich naturgemäss nur zur Herstellung von Körpern mit einer zur Pressrichtung parallelen Profilierung. Durch Anwendung von geeigneten profilierten Walzen oder Werkzeugen kann dem austretenden Pressling bis zu einem gewissen Grade auch nachträglich eine Querprofilierung gegeben werden.
Es empfiehlt sich mitunter, eine Doppel- oder Mehrfac1mlatrize und -patrize anzuwenden zwecks möglichst vollkommener Ausnutzung der Wärme.
Um eine solche Form in Tätigkeit zu setzen, wird zu Beginn die untere Öffnung der Matiize geschlossen und nach Beschickung mit Pressmasse der Körper verpresst. Hiebei bildet sich ein Pressling, der an den heissesten Teilen der Matrize am härtesten und dichtesten sein wird, an den dem Stempel naheliegenden Teilen aber noch mehr oder weniger weich ist und noch kein festes Gefüge hat und also eine homogene Verbindung mit dem im nächsten Arbeitsabschnitt gebildeten Presslingsabschnitt gewährleistet ist. Nun wird der Oberstempel zurückgezogen, die Matrize mit einer weiteren Menge Pressmasse gefüllt und nach Entfernung des unteren Verschlusses abermals gepresst.
Der Druck muss jetzt so hoch sein, dass der bei der ersten Pressung gebildete, vollkommen ausgehärtete Presslingsabschnitt sich zum Teil herausdrückt und gleichzeitig einen solchen Gegendruck ausübt, dass die neu verpresste Masse in derselben Weise verpresst wird wie bei der ersten Pressung, was durch die oben schon angeführten Klemmbacken oder Konizität der Form ermöglicht wird.
Bei grossen Querschnitten wird durch mengenmässig kleine jedesmalige Beschickung und höher geheizten Oberstempel, der zweckmässig eine möglichst grosse Oberfläche besitzt, der Pressling bzw. die jedem Stempeldruck entsprechende Charge dem Endzustand nahegebracht. Es ist somit nur eine geringe Wärmemenge notwendig, um den Endzustand zu erzielen, so dass die gleichmässige Härtung im Innern des Formlings gewährleistet ist, was bei den erwähnten grossen Querschnitten bei Zaführang von Wärme lediglich von den Seiten sich nur schwer herbeifÜhren lässt.
Man kann das Pressverfahren auch so abändern, dass nach jeder Pressung die Klemmbacken sich öffnen, der Pressling durch den Oberstempel beliebig weit herausgedrückt wird, die Klemmbacken sich wieder schliessen und die Pressung wiederholt wird.
Durch geeignete Formgebung der Pressform lassen sich auf diesem Wege auch gekrümmte profilierte und unprofilierte Röhren, Leisten, Stangen usw. herstellen.
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Nach diesem oben geschilderten Verfahren lassen sich auf kontinuierlichem Wege auch einfachere und kleinere vollkommen fertige profilierte oder unprofilierte Pressstücke herstellen, u. zw. in der Weise, dass man vor jeder Beschickung der Matrize mit Pressmasse eine Metallplatte einlegt, die profiliert sein kann, und hierauf presst. Bei diesem Verfahren ist es nicht mehr notwendig, Klemmbacken anzuwenden, vielmehr genügt dafür ein Schieber, der die Matrize vor jeder Pressung abschliesst und den heraus- tretenden Pressling abzunehmen gestattet (zum Vergleich Fig. 7).
Auch kann mit Vorteil die Austrittsöffnung quer zur Druckrichtung angeordnet werden, wodurch auch querprofilierte oder mit Metalleinlagen aller Art, wie Muttern, Schrauben, Stiften, Stäben, Draht u. dgl. versehene Stangen, Leisten u. dgl., hergestellt werden können. Bei einem solchen Pressverfahren wird auch der Vorteil erreicht, dass sich die Geschwindigkeit durch die Möglichkeit der Anwendung grösserer Presszonen wesentlich vergrössern lässt.
In Fig. 8 ist eine solche Pressform dargestellt, bei der der Oberstempel B im hochgebogenen
Zustand sich befindet. Die Matrize A trägt eine seitliehe Öffnung 0. Die Austrittsöffnung in der Matrize ist so dimensioniert, dass der fertig gepresste Teil des Presslings durch diese herausgeschoben werden kann. Der Oberstempel ist an der Pressfläche derart abgeschrägt, dass er beim Pressen, d. h. bei Er- reichung des tiefsten Standes mit dem oberen Rande der Austrittsöffnung abschneidet und dem in der
Nähe der Austrittsöffnung liegenden Teil des gepressten Gegenstandes im wesentlichen die endgültige
Form verleiht. Die Austrittsöffnung wird vor der ersten Pressung mit einem Verschluss V dicht abge- schlossen.
Das Pressverfahren geht bei Benutzung einer solchen Form in der Weise vor sich, dass zunächst die Matrize bei geschlossener Austrittsöffnung mit entsprechender Menge Pressmasse (lose oder mit kalt vorgepressten Formlingen) beschickt und hierauf mit dem für die verwendete Pressmasse erforderlichen
Druck nur so kurze Zeit gepresst wird, dass der Pressling in seiner ganzen Länge noch etwas weich ist.
Der Druck wird nun rasch aufgehoben, die Form geöffnet und der Pressling z. B. mittels eines Hilfsstempels ein Stück durch die Austrittsöffnung geschoben. In den entstandenen freien Teil der Form wird nun frische Pressmasse in entsprechender Menge eingebracht und der Pressvorgang wiederholt.
Hiebei werden die schon vorgepressten Teile in der kleineren, der Austrittsöffnung nahegelegenen Presszone zu Ende gepresst, während die frisch eingefüllte Mischung nur wenig zusammengedrückt und durcherhitzt wird, sich aber noch mit dem Ende des zuerst gebildeten Presslings homogen vereinigt. Durch Wiederholung dieses Vorganges erhält man Stücke von beliebigen Längen.
Infolge der Abschrägung des Pressstempels ist naturgemäss die Presszone nahe der Austritts- öffnung kleiner als die Zone am entgegengesetzten Ende. Wenn der durch die Abschrägung bewirkte Vorschub nicht genügt, so kann das Heraustreten des Presslings bewirkt werden durch einen Hilfsstempel, der durch die der Austrittsöffnung gegenüberliegende Wand führt und auf die Austrittsöffnung hinwirkt. Dieser Hilfsstempel kann auch allein den Vorschub übernehmen.
Durch Klemmbacken C, die an der Austrittsöffnung vorgesehen sein können und sich zwangläufig mit der Pressform öffnen und schliessen, kann der austretende Pressling P freigegeben oder festgehalten werden, um ein vorzeitiges Herausstossen zu verhindern. Um eine Quer-oder Längsprofilierung zu erreichen, braucht nur das der Austrittsöffnung naheliegende Ende des Pressstempels oder der Matrize oder beider profiliert zu sein, da die Pressmasse in den entlegeneren Teilen noch nicht vollkommen zusammengedrückt und durcherhitzt, d. h. nicht in den Endzustand übergeführt ist. Auch die Austrittsöffnung ist entsprechend zu profilieren.
Das Verfahren kann auch so ausgeführt werden, dass Pressformen verwendet werden, deren Pressstempel sich aus kleineren zusammensetzen, die. gegebenenfalls aus Materialien von verschiedener Leitfähigkeit bestehen können und verschieden geheizt oder auch gekühlt sein können. Dadurch ist man in der Lage, die Drucke und die Heizwirkung zu variieren.
In Fig. 10 ist eine sogenannte"Quetschform"wiedergegeben, die sich namentlich zur Herstellung von kompliziert profilierten Stücken mit beliebigen metallischen oder nichtmetallischen Einlagen, wie Stahl, Bänder, Draht, Stifte, Scharniere, Muttern, Holz, Hartholz, Ebonit, Geweben aller Art, u. dgl. eignet. Auch kann man Schrauben einpressen, die nach der Pressung herausdrehbar sind, zwecks Versehung der Stücke mit Gewinden.
Die Pressform besteht auch bei dieser Ausführungsform aus einer Matrize und einem Oberstempel, die beliebig profiliert sein können. Der Oberstempel ist an der Pressfläche derartig ausgebildet, dass er
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die entgegengesetzte Seite weiter offen steht (s. Fig. 10).
Die Form hat bei völlig herabgedrücktem Stempel zwei Öffnungen, u. zw. eine Eintrittsöffnung g. B. für den kalt vorgepressten Pressling sowie eine Austrittsöffnung für das fertig gepresste Formstück.
Das Pressverfahren wird bei Benutzung dieser Pressform etwa wie folgt durchgeführt :
In die Matrize wird an dem Ende, an dem die Patrize nicht vollkommen schliesst, mit einem kalt vorgeformten Pressling beschickt und hierauf die Presse geschlossen. Die Teile, die sich an dem dichter schliessenden Ende der Matrize (dem Austrittsende) befinden, werden stärker erwärmt und stärker
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gelockert und in die dicht schliessende Presszone gebracht, z. B. mittels eines Hilfsstempels, während der entstandene freie Teil durch einen weiteren kalt vorgepressten Pressling ersetzt wird.
Die Form wird abermals unter Druck geschlossen, wobei der zuerst vorgepresste Pressling seine endgültige Form annimmt und die überschüssige Pressmasse abgequetscht wird und der neu eingeführte kalte Pressling genau so vorgepresst wird wie der vorhergehende bei der ersten Pressung, sich aber noch homogen mit dem an- schliessenden fertigen Pressling innig vereinigt. Durch Wiederholung dieses Vorganges werden beliebig lange Stücke erzeugt.
Bei günstigen Eigenschaften des zu verpressenden Materials bzw. bei entsprechender Dimensionierung und Beheizung der Austrittsöffnung ist es möglich, die Formgebung allein durch die Form der Austrittsöffnung stattfinden zu lassen. In einem solchen Falle ist es bei Verwendung der halboffenen Form möglich, eine Form zu benutzen, bei der weder der Stempel noch die Gegendruckplatte in Hinsicht auf die Formgebung des Presslings ausgebildet ist bzw. diese Ausbildung nur an einem der beiden Teile angebracht ist. Wird eine solche halboffene Form ohne formgebende Ausbildung des Stempels und der Gegendruckplatte benutzt, so kann die gleiche Vorrichtung zur Herstellung verschieden profilierter Pressstücke dienen, wobei durch Ansetzen einer andern dimensionierten Austrittsöffnung die Variierung der Formgebung erfolgt.
Im allgemeinen wird jedoch vorgezogen, sowohl den Stempel als auch die Gegendruckplatte der Formgebung nach so auszubilden, dass die eigentliche Formgebung, wie oben beschrieben, in dem Teil der Form erfolgt, der der Austrittsöffnung naheliegt, so dass dann-durch die Austrittsöffnung eine weitere Formgebung entweder gar nicht oder nur in geringem Masse so stattfindet, dass die durch den Stempeldruck erzeugte, im wesentlichen endgültige Form bei Durchführung durch das Austrittsende in die endgültige Form übergeführt wird.
Auch bei dieser Vorrichtung wird durch den Stempel, der in bezug auf den Unterteil der Form abgeschrägt ist, ein gewisser Vorschub bewirkt. Durch Anbringung eines weiteren Stempels, der in der Richtung nach dem Austrittsende zu wirkt und zweckmässig nicht beheizt und so geführt ist, dass er keinen eigentlichen Pressdruck ausübt, kann der Pressling durch die Austrittsöffnung gestossen werden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung beliebig langer Gegenstände aus gehärtetem Kunstharz, ausgehend von härtbarem Kunstharz bzw. Massen, die härtbares Kunstharz enthalten, können auch Stücke z. B. aus Metall oder anderm Material in gewünschten Abständen der Masse beigegeben werden. So z. B. können Stücke mit Sehraubengewinde in regelmässigen Abständen eingebracht werden, die ein späteres Verschrauben der Formlinge gestatten. Auch kann Verstärkungsmaterial, wie Drahtgeflecht und ähnliches, dem Formling auf diese Weise einverleibt werden.
Mit Vorteil kann auch Verstärkungsmaterial zentral dem Formling einverleibt werden. So kann z. B. ein Metallkern oder Metallrohr oder ein Draht als Kern der Masse benutzt werden. Die Zuführung des Kernstückes erfolgt dann laufend durch den Kolben hindurch. Bei Verwendung eines Metallrohres kann der Innenraum des Rohres frei bleiben und nur der äussere Teil des Rohres mit Kunstharzmasse umgeben werden oder auch kann umgekehrt der äussere Teil frei bleiben und das Rohr innen mit Kunstharz bedeckt werden.
Den Pressstücken kann jede Farbe, Maserung, Marmorierung usw. gegeben werden. Auch können Füllmaterial oder andere gewünschte Stoffe zugesetzt werden.
Die Beschickung der Presse erfolgt zweckmässig automatisch, wobei vorteilhaft der Kolben selbst den Verschluss der Zuführungsöffnung bildet, so dass beim Hochgehen des Kolbens die Zuführungsöffnung automatisch geöffnet und durch den festgesetzten Kolbengang eine bestimmte Menge Material eingebracht wird. Auch ist es zweckmässig, die Kolbenführung so zu gestalten, dass das Heben und Senken des Kolbens möglichst schnell geschieht und die Druckausübung des Kolbens im Verhältnis zu den Heb-und Senkzeiten gross gewählt wird.
Bei der Wahl der Menge der Beschickung muss beachtet werden, dass die Menge nicht zu gross gewählt wird, damit eine gute Durchhärtung erfolgt und eine gleichmässige Konsistenz des Formlings gewährleistet ist.
Bei der Wahl einer relativ geringen Menge ist eine Verzögerung des Vorganges nicht zu befürchten, da durch schnelles Aufeinanderfolgen der Stempeldrucke ein Zeitausgleich geschaffen wird.
Als Ausgangsmaterial wird zweckmässig ein festes Resol im gepulverten Zustand ohne oder mit Füllmaterial, z. B. Holzmehl, verwendet, wobei während des Verfahrens die Weiterkondensation stattfindet, üblicherweise bis zum Resitzustand. Ebenso können auch Tabletten und kalt vorgepresste Formlinge verwendet werden.
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