DD232669A1

DD232669A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von formteilen aus polytetrafluoraethylenfolien (ptfe) bzw. -platten

Info

Publication number: DD232669A1
Application number: DD27153684A
Authority: DD
Inventors: Hansdieter Bernhardt; Joachim Blank; Juergen Mittelbach; Leo Schicke; Rolf Schwesinger
Original assignee: Orsta Hydraulik Veb K
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-02-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus PTFE. Es besteht die Aufgabe, auch kleine Stueckzahlen unter Beruecksichtigung der spezifischen Eigenschaften dieses Werkstoffes wirtschaftlich zu fertigen. Dies geschieht dadurch, dass PTFE-Halbzeuge, wie Folien oder Platten, ueber den Kristallitschmelzpunkt erhitzt, in der erfindungsgemaessen Vorrichtung gegen die Matrizenunterkante gepresst, mittels Pressluft in die Matrize gedrueckt und unter Gewaehrleistung eines ausreichenden Materialnachflusses wieder abgekuehlt werden. Fig. 2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung dienen der Warmformgebung von Fertigteilen, wie Lagerschalen, Membranen, Petrischalen u. a. aus Folien und Platten aus PTFE bzw. PTFE-Kompositionen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Auf Grund der speziellen Eigenschaften von PTFE ist ein Spritzgießen wie bei anderen Thermoplasten nicht möglich. Wegen der großen Wärmedehnung der PTFE und der sprunghaft erfolgenden Schrumpfung bei Abkühlung sowie des teigigen Zustandes bei Erwärmung über den Kristallitschmelzpunkt von 327⁰C zur Erzielung formbeständiger Fertigteile ist auch die sonst bei Thermoplasten übliche Vakuumformung ausgeschlossen. Deshalb erfolgt die Verarbeitung zu Halbzeugen und auch Fertigteilen fast ausschließlich durch Pressen bei normalen Temperaturen und anschließendes Sintern. Mit dieser Preß-Sintertechnologie werden Halbzeuge u.a. in Form von Stäben, Tafeln und Folien hergestellt, aus denen meist durch spanende Fertigungsverfahren Fertigteile produziert werden.

Für die Herstellung einfacher Fertigteile ist weiterhin als Formpreßverfahren das isostatische Pressen mittels einer elastischen Gummiform bekannt. Nachteilig bei diesem Verfahren sind die hohen Investitionen für diese Anlagen, welche eine Fertigung kleiner Stückzahlen aus ökonomischen Gründen ausschließen.

Bekannt ist weiterhin das Formpressen einfacherTeile unter Druck bei Zuführung von Wärmeenergie. Bei diesem Verfahren wird unter Einwirkung von Druck die Folie zwischen Matrize und Patrize in einem Wärmeschrank bis in den plastischen Bereich erhitzt. Anschließend läßt man das Fertigteil eingespannt unter Zwang abkühlen, bis ein formstabiler Zustand erreicht ist. Dieses Verfahren bedingt einen großen Zeitaufwand sowie hohen Verbrauch an Wärmeenergie, da die den Werkzeugen bei der Erwärmung zugeführte Wärmeenergie bei der Abkühlung vollständig verlorengeht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein kostengünstiges Verfahren, welches die spezifischen Eigenschaften des PTFE-Werkstoffes berücksichtigt sowie eine Vorrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nebst Vorrichtung vorzuschlagen, um Formteile aus PTFE auch in geringen Stückzahlen wirtschaftlich herstellen zu können unter Berücksichtigung der diesem Werkstoff eigenen hohen Wärmedehnung bzw. Schrumpfung bei Abkühlung.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die PTFE-Folien bzw. -platten in einem Wärmeschrank über den Kristallitschmelzpunktvon 327 ⁰C erhitzt und in einer Vorrichtung dichtend gegen die Unterkante einer Matrize gepreßt werden. Sodann wird die Folie bzw. Platte mittels Preßluft formschlüssig in die Matrize gedrückt und unter Gewährleistung eines ausreichenden Materialnachflusses abgekühlt, um anschließend formstabil entnommen zu werden. Zur Durchführung dieses Verfahrens ist auf der Kolbenstange eines Arbeitszylinders ein entsperrbares Rückschlagventil angeordnet mit Federelementen, die eine Auflageplatte tragen. Dieser gegenüber und über ein Gestell mit dem Gehäuse des Arbeitszylinders verbunden befindet sich die Matrize. Sie weist eine zur Auflageplatte planparallele geschlossene Unterkante mit Entlüftungskerben auf. Die über das Rückschlagventil und durch die Auflageplatte mit Druckluft beaufschlagbare Fläche der Matrize ist größer als die Kolbenfläche des Arbeitszylinders.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung sind sowohl der Arbeitszylinder als auch das Rückschlagventil über ein Wegeventil mit Druckluft beaufschlagbar. Dabei ist über eine Drossel die Arbeitsgeschwindigkeit des Arbeitszylinders zu beeinflussen und über eine zweite Drossel die Geschwindigkeit des Blasvorganges einschließlich der Größe des Luftspaltes, der zwischen der Auflageplatte und derauf ihr liegenden PTFE-Folie bzw.-platte en⁺steht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Hierzu zeigen Fig. 1: eine Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus PTFE

Fig. 2: eine pneumatische Anlage zum Betreiben der Vorrichtung

Auf einer Grundplatte 1 ist ein pneumatischer Arbeitszylinder 2 befestigt, auf dessen Kolbenstange 3 ein entsperrbares Rückschlagventil 4 angeordnet ist. Federelemente 5 tragen eine Auflageplatte 6 für die PTFE-Folie bzw. -platte 7. Der

— Ζ.— /13 OO

Auflageplatte 6 gegenüber und über ein Gestell 8 mit dem Gehäuse 9 des Arbeitszylinders 2 verbunden befindet sich eine Matrize

0. Die Matrize 10 hat planparallel zur Auflageplatte 6 eine geschlossene Matrizenunterkante mit Entlüftungskerben 11. Die über las Rückschlagventil 4 und über eine Bohrung 12 in der Auflageplatte 6 mit Druckluft beaufschlagbare projezierte Fläche A₂ der Matrize 10 ist größer als die FIaClIeA₁ des Kolbens 13 des Arbeitszylinders 2.

Der Arbeitszylinder 2 als auch das Rückschlagventil 4 sind von einer Druckluftquelle aus, die einer normalen Betriebsanlage für 'reßluft mit einem Betriebsdruck von 0,4-0,6MPa entspricht, über eine Schlauchleitung und ein handbetätigtes Wegeventil 14 Tiit Druckluft zu versorgen. Eine Drossel 15 beeinflußt die Arbeitsgeschwindigkeit des Arbeitszylinders 2. Die Geschwindigkeit ies Blasvorganges sowie die Größe des Luftspaltes 16 zwischen der Folie 7 und der Auflageplatte 6 sind durch eine zweite Drossel 17 zu beeinflussen.

Die Wirkungsweise zur Herstellung z. B. einer Lagerschale ist folgende:

Der Rohling aus PTFE-Folie 7 wird in einem Wärmeschrank auf eine Temperatur über den Kristallitschmelzpunktvon 327°C irhitztund anschließend auf die Auflageplatte 6 der Vorrichtung gelegt. Durch Betätigen des Wegeventils 14 wird der Arbeitszylinder 2 mit Druckluft beaufschlagt und die Kolbenstange 3 mit dem Rückschlagventil 4, der Auflageplatte 6 und der jrhitzten Folie 7 bewegen sich gegen die Matrize 10 nach oben. Die Arbeitsgeschwindigkeit wurde an der Drossel 15 eingestellt.

Mach Anpressen der Folie 7 an die Unterkante der Matrize 10 und damit verbundenem hermetischem Abschluß zwischen der !Auflageplatte 6 und der Folie 7 im Bereich der Matrizenunterkante öffnet das Rückschlagventil 4 mechanisch.

Die anliegende Druckluft wird durch die Bohrung 12 gegen die Folie 7 geblasen und drückt diese formschlüssig gegen die Matrize

10. Dabei kann die sich zwischen Folie 7 und Matrize 10 befindende Luft über die Entlüftungskerben 11 entweichen. Mit Anliegen der Folie 7 an der Matrize 10 kommt es im weiteren Verlauf kurzzeitig zu einem Druckanstieg

P₁

Λ ' ^Α2

m Raum zwischen der Auflageplatte 6 und der Folie 7, so daß die Auflageplatte 6 wieder nach unten gedrückt wird. Es entsteht zwischen der Auflageplatte 6 und der Folie 7 ein Luftspalt 16, dessen Größe sich einstellt in Abhängigkeit von der Drossel 17 und der letztlich der Beziehung

Pi · A₁ = p₂ · A₂

antspricht.

Die bereits durch die Beaufschlagung mit Druckluft und Anlage an die Matrize 10 einsetzende Abkühlung und Schrumpfung der Folie 7 wird fortgesetzt durch das ständige Überströmen von Druckluft über das Rückschlagventil 4 durch den Luftspalt 16. Der Luftspalt 16 gewährleistet dabei ein ungehindertes faltenloses Nachfließen der Folie 7.

Nach Erreichen eines formstabilen Zustandes der zur Lagerschale geformten Folie 7 wird durch Betätigen des Wegeventils 14 die pneumatische Anlage druckentlastet. Der Kolben 13 des Arbeitszylinders 2 mit Kolbenstange 3, Rückschlagventil 4 und Auflageplatte 6 bewegt sich in die Ausgangsstellung zurück. Die Lagerschale wird aus der Vorrichtung entnommen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Polytetrafluoräthylenfolien (PTFE) bzw.-platten unter Einwirkung von Wärme und Druck, gekennzeichnet dadurch, daß die PTFE-Folien bzw. -platten in einem Wärmeschrank über den Kristallitschmelzpunktvon 327 ⁰C erhitzt, in einer Vorrichtung gegen die Matrizenunterkante dichtend gepreßt, mittels Preßluft in die Matrize formschlüssig gedrückt, unter Gewährleistung eines Materialnachflusses abgekühlt und anschließend formstabil entnommen werden.

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Erfindungsanspruch:

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Kolbenstange (3) eines Arbeitszylinders (2) ein über Federelemente (5) eine Auflageplatte (6) tragendes, entsperrbares Rückschlagventil (4) angeordnet ist, während der Auflageplatte (6) gegenüber und über ein Gestell (8) mit dem Gehäuse (9) des Arbeitszylinders (2) verbunden sich die Matrize (10) befindet, die eine zur Auf lageplatte (6) planparallele geschlossene Matrizenunterkante mit Entlüftungskerben (11) aufweist, wobei die über das Rückschlagventil (4) und durch die Auflageplatte (6) mit Druckluft beaufschlagbare projizierte Fläche (A₂) der Matrize (10) größer ist als die Fläche (A₁) des Kolbens (13) des Arbeitszylinders (2).

3. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß von einer Druckluftquelle aus sowohl der Arbeitszylinder (2) als auch das Rückschlagventil (4) über ein Wegeventil (14) mit Druckluft beaufschlagbar sind, wobei die Arbeitsgeschwindigkeit des Arbeitszylinders (2) über eine Drossel (15) und die Geschwindigkeit des Blasvorganges sowie die Größe des sich ergebenden Luftspaltes (16) zwischen der Auflageplatte (6) und der auf ihr liegenden PTFE-Folie bzw. -platte 7 über eine zweite Drossel (17) beeinflußbar sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen