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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Pressstiicken aus Kunstharz.
Im Stammpatent Nr. 146814 ist ein Verfahren geschützt, durch das ermöglicht wird. beliebig lange Stücke aus Kunstharz und Kunstharz enthaltenden Massen unter Benutzung von verhältnismässig kleinen, am Austrittsende offenen Pressformen beliebiger Querschnittsbegrenzung herzustellen, bei dem der zur Pressung notwendige Gegendruck von den Presslingen selbst ausgeübt wird vermöge einer Klemmwirkung, die durch kegelförmige Ausgestaltung der Matrize oder durch Anbringen von Klemmbacken herbeigeführt wird, wobei der gehärtete Presslingsabschnitt durch einen den Pressdruck übersteigenden Druck aus der Austrittsöffnung hinausgetrieben wird ;
durch Aufreehterhaltung eines Tem- peraturgefälles entgegen der Pressrichtung wird die gleichförmige Verbindung des erstgebildeten Presslingsabschnittes mit dem nächstgebildeten gewährleistet.
Es wurde nun gefunden, dass das Verfahren dadurch verbessert werden kann, dass die Klemm- wirkung am Austrittsende der Matrize gemäss der gewünschten Festigkeit des Endproduktes geregelt und konstant gehalten wird.
Diese Regelung der Klemmwirkung kann z. B. dadurch erfolgen, dass der Scheitelwinkel der Kegelform der Matrize geändert wird, je nach dem Druck und der gewünschten Festigkeit des Enderzeugnisses. Durch richtige Wahl der Konizität kann auf die besonderen Eigenschaften des benutzten Werkstoffes Rücksicht genommen werden. Immer aber ist dabei zu bemerken, dass der Seheitelwinkel des Kegelstumpfes und damit, die Klemmwirkung nicht wesentlich grösser sein sollen, als zur Erreichung des gewünschten Pressdruckes notwendig ist, so dass das Heraustreiben aus der Matrize einen möglichst geringen zusätzlichen Druck erfordert.
Zwecks Vermeidung des Hängenbleibens und Festbackens in der Matrize empfiehlt es sich, entweder selbstschmierenden Ausgangsstoff zu verwenden oder für Schmierung der Oberflächen der Matrize oder des Stempels oder beider zu sorgen.
Schliesslich ist das bei Kautschuk verwendete Wasser als Schmiermittel für härtbare Massen nicht anwendbar.
Dabei ist es unter Umständen vorteilhaft, die Matrize als Doppel-Kegelstumpf und die beiden Kegel mit ihrer grössten Grundfläche aneinanderliegend auszubilden oder als mehrfachen DoppelKegelstumpf, wobei immer das Austrittsende der kleineren Grundfläche des Kegelstumpfes entspricht.
Dadurch wird die Gleichförmigkeit des Werkstoffes erhöht und das Entweichen der sich entwickelnden Gase und Dämpfe erleichtert.
Wenn der Pressling aus der Matrize austritt, so muss für eine Führung desselben gesorgt werden, die entweder als Ringführung oder als Rollenführung mit zwei oder mehreren im Winkel stehenden Rollen ausgebildet sein kann. Dadurch ist die Gefahr von Durchbiegungen des Presslings beseitigt, so dass die heraustretenden beliebig im Querschnitt begrenzten Gegenstände fast mathematisch parallele Kanten bzw. Begrenzungsflächen bei gleichbleibenden Druckverhältnissen aufweisen.
Weiter wurde gefunden, dass das Verfahren des Stammpatentes dadurch verbessert werden kann, dass mit der Beschickung eine selbsttätige, genaue Mengenzumessung vorgenommen wird, wobei die Vorrichtung für die Mengenzumessung zweckmässig von der Pressvorrichtung getrennt angeordnet, *) Erstes Zusatzpatent Nr. 156809.
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jedoch gleich angetrieben ist. Dabei kann die Mengenzumessung durch mengenmässige. Abmessung von Pulver oder durch Tablettierung vorgenommen werden.
Die Zuführung erfolgt durch den kalt gehaltenen Fülltrichter oder vorteilhaft durch den Stempel, wobei die ganze Fläche desselben dem Pressen dient, indem in der Mitte des Stempels ein zweckmässig gleichmässig angetriebener Innenstempel angeordnet ist, dessen Kopffläche mit der Kopffläche des Hauptstempels eine Fläche bilden kann. Dieser innere Stempel ist in dem Hauptstempel verschiebbar und kann die Zuführung des zugemessenen Werkstoffes z. B. dadurch bewirken, dass er einen im Hauptstempel befindlichen Kanal, durch den z. B. zugemessene Tabletten zugeführt werden, öffnet und schliesst.
Der Hilfsstempel wird beim Zurückgehen des Hauptstempels, also innerhalb des Hauptstempels so weit zurückgehen, bis die Kanalöffnung frei wird und die Tablette in den Führungsraum des Innenstempels eintritt, wonach dann der innere Stempel im Verhältnis zum Hauptstempel vorgeht, bis die Pressflächen eine Fläche bilden, wobei die Tablette in den Formraum gedrückt wird.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Mengenzumessung des zugeführten Ausgangsstoffes von ausserordentlicher Bedeutung für die Dichtheit und Gleichmässigkeit des Enderzeugnisses ist, wobei im allgemeinen die Regel gilt, dass bei mengenmässig geringerer Beschickung die Dichtheit des Stoffes bei Gleichbleiben der Pressdruek steigt. Es ist also empfehlenswert, die jeweilige Beschickungsmenge gering zu halten bei gleichbleibend hohem Pressdruck, wobei naturgemäss überhohe Drücke vermieden werden sollen.
Die gleichmässige Dichte wird dann durch gleichmässige Beschickung gewährleistet, während bei nicht genügend genauer Mengenzumessung Unterschiede der Dichte des Enderzeugnisses zu befürchten sind, die unter Umständen das Erzeugnis unbrauchbar, jedenfalls minderwertig machen können.
Es sind zwar für von härtbarem Kunstharz verschiedene Werkstoffe Zuführungsvorrichtungen bekanntgeworden, die eine gewisse Mengenzumessung gewährleisten. Bei der Erfindung handelt es sich aber in erster Linie um eine genaue Mengenzumessung. Erfolgt diese nicht mit Genauigkeit, so ändern sich bei Verschiedenheit der Beschickungsmenge auch die Druckverhältnisse und damit die Eigenschaften des heraustretenden Presslings.
Die Pressfläche des Hauptstempels wird vorzugsweise vollkommen eben ausgeführt oder sogar hohl. Es wird dadurch das Auftreten von falschgerichteten Kräften und Keilwirkungen vermieden.
Dies ist von erheblicher Bedeutung, da bei Eintreten von Keilwirkungen eine Verstopfung der Pressform zu befürchten ist, die zum völligen Unbrauchbarmachen derselben und sogar auch der Presse selbst führen kann.
Durch die gegebene Regelung wird das Verfahren gemäss dem Stammpatent dadurch besonders verbessert, dass die Gleichmässigkeit und Güte der Enderzeugung erhöht wird.
Bei einem derartigen Verfahren zur Herstellung beliebig langer Stücke aus Massen, die aus gehärtetem Kunstharz bestehen bzw. gehärtetes Kunstharz enthalten, wird, ganz gleich, ob lange oder verhältnismässig kleine beiderseits offene Pressformen angewendet werden, und unabhängig von der Art der Beheizung, für gewöhnlich so gearbeitet, dass die Pressform bzw. Pressdüse und der Pressstempel im wesentlichen die Querschnittsform des herzustellenden Presskörpers besitzen. Es muss also im allgemeinen der Pressstempel entsprechend der Quersehnittsform der herzustellenden Gegenstände gestaltet sein und ebenso die Form sowie der Teil der Form, in den der Pressstempel einfährt.
Diese Art des Vorgehens jedoch bringt eine Verteuerung der gesamten Pressform mit sich, was besonders bei schwierigen Querschnittsformen des herzustellenden Gegenstandes von Bedeutung ist, und es wird auch dadurch das Reinhalten des Pressstempels und der Form schwierig. Ausserdem aber ergibt sich der Übelstand, dass bei Herstellung von Gegenständen mit sehr geringer Querschnittsstärke bzw. Gegenständen mit sehr schwierigen Querschnittsformen Pressstempel notwendig werden, deren Wandstärke unter Umständen so gering ist, dass der Stempel den erforderlichen hohen Drücken nicht standhält und daher bricht, sich verbiegt oder die gesamte Pressform nach nicht allzulanger Zeit infolge der hohen Beanspruchung schadhaft wird.
Es wurde nun gefunden, dass zur Erzielung derartiger beliebig langer Gegenstände verschiedenster Querschnittsform die Benutzung eines entsprechend gestalteten Stempels unnötig wird und einfache nicht gestaltete Pressstempel mit runden, elliptischen, quadratischen oder ähnlichen Querschnitten verwendet werden können, wobei der Teil der Pressform, in den der Stempel eingleitet, ebenfalls diese einfache Querschnittsausgestaltung besitzt. Ermöglicht wird dies dadurch, dass die Formung des herzustellenden Gegenstandes erst in der Zone der am Austrittsende offenen Pressform beginnt, in der die Pressmasse schon infolge der hohen Temperatur und des Druckes sieh in plastischem bzw. fliessfähigem Zustande befindet, ein Übergehen in den Endzustand jedoch noch nicht stattgefunden hat. Die Einfüllzone wird dabei kühl gehalten bzw. gekühlt.
Die Formgebung wird durch geeignete, innerhalb der Düse befindliche Hilfsmittel bewirkt, wie das an Hand der Beispiele näher erläutert wird. Dabei werden die Hilfsmittel, die die Formgebung herbeiführen, zweckmässig derart ausgebildet, dass sie z. B. durch Zuspitzung, Verjüngung u. dgl. dem ungeformten in diesen Teil eintretenden Werkstoff möglichst wenig Widerstand entgegensetzen.
Diese Hilfsmittel können auch derart ausgebildet sein, dass sie sich als Scheidewände innerhalb der Düse erstrecken, wodurch mittels einer Pressform, eines Stempels und eines Formraumes und in
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einem Verfahren mehrere Presskörper untereinander gleichen oder verschiedenen Querschnittes hergestellt werden können.
Zur Erzielung ganz diinner, einfacher oder doppelter Stücke kann der Füllraum und der Pressstempel im Querschnitt erheblich stärker bemessen sein als der Querschnitt des Presslings. Das gleiche gilt naturgemäss, wenn nur ein Pressstück hergestellt wird.
Die Verjüngung in der Pressform muss jedoch an der Stelle durchgeführt werden, an der das Pressgut sich während des Pressvorganges in fliessfähigem oder plastischem Zustande befindet (zum Vergleich Fig 2).
Es wurde ferner gefunden, dass bei dem Verfahren zur Herstellung beliebig langer Gegenstände die Reibung auch durch Absetzen des Austrittsendes der Pressform erzielt werden kann.
Dabei wird am unteren Ende der Düse ein Teil der Wandung derart weggeschnitten, dass der Pressling zum Teil freiliegt (s. Fig. 1) ; zum Teil also liegt der Pressling dabei noch an einem Teil der inneren Düsenwandung an, während an dem freiliegenden Teil des Presslings eine Klemmbacke wirkt, die gestaltet sein kann und die den freiliegenden Teil des Presslings vollkommen umschliessen kann.
Eine derartig gestaltete Klemmbacke kann, wie sich gezeigt hat, an den offenliegenden Teil des Pressstückes durch Schrauben oder andere geeignete Vorrichtungen derart angepresst werden, dass das Pressstück an die gegenüberliegende Wand der Düse derart gedrückt wird, dass der zum Pressen notwendige dem Pressdruck entgegenwirkende Widerstand erreicht wird.
Die deutsche Patentschrift Nr. 402881 bezieht sieh gemäss dem Oberbegriff des Anspruches l auf die Herstellung stangen-und röhrenförmiger Gegenstände aus zerkleinertem, mit einem Bindemittel gemischtem Kork in einer Form unter Erhitzung, Druck und mit nachfolgender Kühlung. Es werden hier also nicht durch Hitze härtbare Erzeugnisse, wie bei vorliegender Erfindung, verwendet, sondern Bindemittel, die in der Hitze stets flüssig oder ungefähr flüssig sind und erst in der Kälte erstarren.
Es sind auch bereits Strangpressen für die Herstellung von Gegenständen aus Massen bekannt, die in der Wärme erweichbare, im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung nicht wärmehärtbare Bindemittel enthalten, wobei im übrigen z. B. durch DRP. Nr. 409577 auch vorgeschlagen wurde, zweeks leichter Erzielung der gewünschten Formgebung auswechselbare Mundstücke vorzusehen. Nach der vorliegenden Erfindung hingegen wird durch die verschiedene Konizität der auswechselbaren Mundstücke eine verschieden grosse Reibung des wärmehärtbaren Presslings und damit ein verschieden hoher Gegendruck erzeugt.
In der österr. Patentschrift Nr. 36473 ist vorgeschlagen worden, bei der Herstellung von Rohren, Stäben u. dgl. aus aufgefrischtem (regeneriertem) Kautschuk zwischen die innere Umfläche der Press- öffnung bzw. der Form und die äussere Umfläche des Pressstüekes ein Schmiermittel einzuführen.
Vorliegend wird hingegen vorgeschlagen, der wärmehärtbaren Masse ein Schmiermittel in an sieh bekannter Weise zugemischt bzw. werden Matrize und Patrize geschmiert, um die auf die wärmehärtbare Masse am Austrittsende der Matrize ausgeübte Klemmwirkung der gewünschten Festigkeit des Enderzeugnisses entsprechend regeln zu können.
Die österr. Patentschrift Nr. 66734 schlägt ein Verfahren zur Herstellung von teils aus Weichgummi, teils aus Hartgummi bestehenden Gegenständen aus Abfallgummi vor, bei dem eine besondere Einrichtung zur regelmässigen und genauen Zuführung des weichen und harten Gummi vorgesehen ist.
Auch bei diesem Vorschlag handelt es sich also nicht um die Verarbeitung von härtbaren Kunstharzen.
Die schweizerische Patentschrift Nr. 45940 bezieht sich auf die Herstellung von Kautschuk- gegenständen, wie z. B. massiven Radreifen und Röhren aus vulkanisiertem Kautschuk in troekenem, zerkleinertem Zustande. Bei diesem Verfahren ist vorgeschlagen, eine Vorrichtung zu benutzen, bei der eine Druekschnecke das Kautsehukpulver zusammenpresst und dadurch von Luft befreit und es in einen Raum von kreisförmigem Querschnitt eindrückt, in dem es erhitzt wird. Dieser Raum ändert seinen Querschnitt nach dem Austrittsende zu, derart, dass das Austrittsende das gewünschte Profil aufweist.
Bei der Benutzung von nicht durch Wärme härtbaren Massen ist ein solches Vorgehen ohne weiteres möglich. Dagegen war es nicht naheliegend, bei Verwendung von durch Wärme härtbaren Massen zunächst die Erhitzung des härtbaren Werkstoffes durchzuführen in einem Raum, der dem Pressling nicht die gewünschte endgültige Form erteilt. Da bei diesem Erwärmen die Reaktion stets weitergeht, so lag es zunächst nahe, das Erwärmen von vorneherein in einem Raum durchzuführen, der dem Pressling die gewünschte endgültige Form erteilen könnte.
Im Gegensatz dazu wird nach der Erfindung unter anderm vorgeschlagen, die Formgebung, Profilierung bzw. Röhrenbildung erst in dem Teil der Düse durch im Inneren angebrachte Mittel zur Bildung der Querschnittsform einzuleiten und durchzuführen, in den die Pressmischung plastisch bzw. flüssig wird, wobei Füllraum und Pressstempel einen einfachen Querschnitt aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass ein solches Vorgehen, das zunächst als fernliegend angesprochen werden muss, zu sehr
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Verbindungsflächen zwischen den einzelnen Presslingsabschnitten bilden können und infolgedessen eine weniger grosse Festigkeit an den Verbindungsstellen nicht mehr hervorrufen können.
Auch wenn
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durch Verwendung anderer Druckmittel solche Stempelflächen nicht vorliegen, ist das Vorgehen gemäss vorliegender Erfindung von beträchtlichem. Vorteil, da durch diese Ausbildung der Presse bzw. des Formraumes eine Relativbewegung der Teilchen in der Form herbeigeführt wird, die sich günstig im Sinne der Steigerung der Festigkeitseigenschaften auswirkt.
In der britischen Patentschrift Nr. 155016 ist eine Strangpresse beschrieben für plastischen Werkstoff, wobei offensichtlich an Gummi gedacht ist. Hiebei ist unter anderm vorgeschlagen, am Austrittsende ein Messer vorzusehen, das den austretenden Strang teilt. Nach der Erfindung hingegen wird bei der Verarbeitung von härtbaren Kunstharzen vorgeschlagen, innerhalb des Formkanal eine oder mehrere Scheidewände vorzusehen, die den Formraum in zwei oder mehr einzelne Formräume unterteilen, die untereinander gleich oder verschieden sein können. Diese Scheidewände können also nicht nur im Endteil der Form angebracht werden, sondern müssen sich in den Teilen der Form erstrecken, in denen Härtung des Werkstoffes noch nicht eintritt.
An Hand von schematischen Darstellungen seien Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine geheizte am Eintrittsende gekühlte Pressform gemäss der Erfindung.
In dem Füllraum F, der durch den Kühlmantel K infolge eines durch Kühlrohre K1 fliessenden Mediums gekühlt wird, wird eine beliebige härtbare Pressmischung, d. h. eine Pressmischung, bei der ein Härten durch Einwirken der Wärme noch möglich ist, in Tabletten-oder Pulverform eingegeben. Der Pressstempel P drückt dann nieder. Die eingebrachte Pressmischung gelangt durch diesen Druck in die nächste Zone, die schon mässig geheizt ist, durch den Heizmantel Zf, der beheizt wird durch ein Heizmittel, das durch Heizrohre H1 strömt oder durch elektrische oder andersartige Heizung. Die Pressmischung gelangt ferner an die Stelle, wo die Formgebung bzw.
Unterteilung der Pressform beginnt, in der schematischen Darstellung angedeutet durch oben verjüngte Mittel zur Bildung der Querschnittsformen E, die an der einen Seite der Düseninnenwandung anliegen, so dass ein formgebildetes Stück gemäss dem gezeichneten Querschnitt sich ergibt.
Hier erweicht der Werkstoff, d. h. er wird fliessfähig. Der Pressstempel wird nun wieder gehoben, eine zweite Charge-Pressmasse in die kühle Einfüllzone eingegeben, hierauf der Stempel wiedergesenkt, wodurch der neu eingebraehte Werkstoff den gleichen Weg geht, wie oben beschrieben, und der vorher eingebrachte Werkstoff, der schon flüssig ist, zusammengedrückt wird und durch die Öffnungen getrieben wird, wobei im weiteren Lauf des ununterbrochenen Schritt-für-Schritt-Verfahrens die Masse durch die Temperatur allmählich in den Endzustand übergeht.
Zweckmässig wird die Beheizung derart ausgeführt, dass die endgültige Härtung in der Gegend des Austrittsendes vor sieht geht und die Temperatur in dieser Zone am höchsten ist, während zweckmässig die Eintrittszone gekühlt wird.
Es ist dann also ein Temperaturgefälle in Gegenrichtung zum Pressdruck vorhanden.
Dabei ist es unter Umständen nicht notwendig, die Eintrittszone direkt zu kühlen. Immer aber muss darauf geachtet werden, dass die Temperatur in der Eintrittszone nicht zu hoch ist, damit ein vorzeitiges Härten vermieden wird. Eingerichtet wird das Temperaturgefälle derart, dass eine gute Durchheizung des Werkstoffes in der zur Verfügung stehenden Strecke eintritt, vorzeitige Härtung aber vermieden wird.
Das Verfahren wird so lange fortgesetzt, bis die Pressmasse am abgesetzten Teil T sichtbar wird.
Es wird durch die Klemmbacke B, die auf geeignete Weise befestigt ist und z. B. durch eine Schraube S angedrückt werden kann und die entsprechend gestaltet sein kann, der austretende Teil des Presslings so stark angedrückt, dass die in der Pressform befindliche Masse durch den Pressstempel so zusammengedrückt wird, dass ein gleichgeartetes Gefüge entsteht, jedoch der Pressling infolge des durch den Pressstempel ausgeübten Überdruckes austreten kann.
Damit von vorneherein der nötige Gegendruck ermöglicht ist und die Masse nicht durch die Kanäle durchfliessen kann, empfiehlt es sich, bei Beginn des Verfahrens ein entsprechend gestaltetes Stück, z. B. aus Metall, vor Einbringen der ersten Charge in die Pressform an der Stelle einzubringen, wo die endgültige Gestaltung beginnt. Die Form des Stückes wird dabei so gewählt, dass es gegen die Kanalwandungen reibt und dadurch den notwendigen Gegendruck ausübt, trotzdem aber durch den Überdruck des Pressstempels allmählich durch-und ausgetrieben wird, wonach dann der Pressling selbst die ihm zukommende Aufgabe der Ausübung des Gegendruckes erfüllt.
Zu bemerken ist noch, dass die Klemmwirkung auch durch andere Vorrichtungen geschaffen werden kann und dass die Backenvorrichtung ausserhalb der Matrize angeordnet werden kann.
In der Fig. 2 ist schematisch eine Pressform dargestellt, bei der die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile anzeigen. Angedeutet ist ferner durch Z die Zone, in der der Werkstoff in den plastischen bzw. fliessfähigen Zustand übergeht und in dem die endgültige Formgebung stattfindet. Dabei ist auch die allmähliche Verjüngung im Innern zwecks Ermöglichung eines geringen Widerstandes angedeutet.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Pressform zur Herstellung von Rohren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen wieder gleiche Teile. Zur Erzielung der Rohröffnung wird in dem z. B. runden oder auch quadratischen oder elliptischen Kanal ein Dorn E, der ebenfalls rund, quadratisch oder elliptisch sein kann, derart festgelegt, dass der Querschnitt des Dornes der lichten Weite des Rohres entspricht.
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Der obere Teil dieses Dornes ist verjüngt zur Vermeidung unnötiger Widerstände und die Befestigung des Dornes an den inneren Wandungen des Formraumes ist an der Stelle angebracht, an der die Masse sich noch in fliessfähigem nicht gehärtetem Zustand befindet. Die Masse fliesst also nach Durchgang der Haltevorrichtung z. B. in Form eines Kreuzes od. dgl. wieder zusammen. Zweckmässig ist das Haltekreuz bzw. die Speichen der Haltevorrichtung dem Stempel zu zugespitzt. R bezeichnet das zu Anfang eingeführte Reibungsstück und ist in diesem Fall als Ring ausgebildet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Abänderung des Verfahrens gemäss Stammpatent Nr. 146814, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmwirkung am Austrittsende der Matrize gemäss der gewünschten Festigkeit des Enderzeugnisses geregelt und konstant gehalten wird.