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Die Erfindung betrifft einen Rohling zur Herstellung eines Werkstückes aus Duroplast und ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes aus Duroplast.
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Bisher werden granulierbare Duroplastformmassen über verschiedene Dosiersysteme in formgebende Systeme eingebracht. Bei sehr vielen Anwendungen ist es denkbar, dass für die Herstellung der Werkstücke auch ein Vorprodukt des Duroplasts verwendet wird, welches beispielsweise in staubförmiger Form als Puder vorliegt. Problematisch ist hierbei, dass durch die Verwendung von staubförmigen Vorprodukten ein erhöhtes Staubaufkommen in der Produktion herrscht. Es müssen daher geeignete Maßnahmen getroffen werden um beispielsweise die Gesunderhaltung der Mitarbeiter zu garantieren. Ebenfalls könnte das Problem der staubförmigen Vorprodukte durch eine Kapselung der Verarbeitungsmaschinen gelöst werden. Die scheitert in der Praxis häufig an hohen Investitionskosten.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Rohling bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes aus Duroplast zur Verfügung zu stellen, die die genannten Nachteile der Verwendung von pulverförmigen Vorprodukten zur Herstellung eines Werkstückes aus Duroplast überwindet.
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Die Aufgabe wird gelöst gemäß Anspruch 1 und Anspruch 13. Der Rohling nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Werkstückes aus Duroplast ist mit einer Formmasse befüllt, die nach Anwendung von Temperatur und/oder Druck das Werkstück bildet, wobei der Rohling eine Hülle umfasst, die aus einem Hüllstoff besteht, der mit mindestens einem Inhalt der Formmasse bei der Anwendung von Temperatur und/oder Druck das Werkstück bildet.
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Vorteilhaft hierbei ist, dass die Hülle des Rohlings die Formmasse fest umschließt und ein Austreten der Formmasse verhindert. Ebenso ist vorteilhaft, dass der Rohling beispielsweise über ein Transportsystem in ein Werkzeug eingelegt werden kann zur Herstellung eines Werkstückes aus Duroplast.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Hülle von einer Folie gebildet. Vorteilhaft hierbei ist, dass der Rohling besonders einfach hergestellt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Hülle von zwei Folien aus unterschiedlichen Materialien gebildet. Vorteilhaft hierbei ist, dass Vorder- und Rückseite des Werkstückes aus Duroplast mit anderen Oberflächeneigenschaften versehen werden können.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Folie eine Materialstärke zwischen 8µm und 500µm auf. Besonders vorteilhaft weist die Folie eine Materialstärke zwischen 14µm und 20µm auf.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Hülle durch Thermoformen eines thermoplastischen Kunststoffes gebildet.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Formmasse als staubförmiges Puder ausgebildet. Die Korngröße des staubförmigen Puders kann sehr viel kleiner als 0,1mm sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Hüllstoff des Rohlings Cellulosenitrat, Celluloseacetat oder Cellulosehydrat (Cellophan).
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält der Inhalt der Formmasse Cellulose.
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Der Hüllstoff des Rohlings kann ungesättigtes Polyester umfassen. Ebenfalls kann der Inhalt der Formmasse Duroplast enthalten.
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Die erfinderische Aufgabe wird ebenso gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 13. Dabei umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes aus Duroplast aus einem Rohling folgende Schritte, wobei der Rohling eine Hülle umfasst, die aus einem Hüllstoff besteht, der mit mindestens einem Inhalt der Formmasse bei der Anwendung von Temperatur und/oder Druck das Werkstück bildet:
- – Befüllen der Hülle des Rohlings mit der Formmasse;
- – Verschließen des Rohlings;
- – Einlegen des Rohlings in eine Werkzeug-Form; und
- – Herstellen des Werkstückes durch Anwendung von Temperatur und/oder Druck mittels der Werkzeug-Form auf den Rohling.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
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1 Ausschnitt eines Rohlings mit Hülle aus Folien und Formmasse;
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2 Aufsicht auf einen Rohling aus Folien mit drei seitlichen Schweißnähten oder verklebten Nähten;
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3A, 3B, 3C, 3D Rohling, umgeformter Rohling, befüllter umgeformter Rohling, und zu verschließender befüllter umgeformter Rohling;
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4 Aufsicht auf einen Rohling aus Folien mit vier seitlichen Schweißnähten oder verklebten Nähten; und
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5 Flussdiagramm des Verfahrens zur Herstellung eines Werkstückes aus Duroplast aus einem Rohling.
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In 1 ist ein Rohling 100 teilweise dargestellt. Dieser Rohling 100 dient der Herstellung eines Werkstückes aus Duroplast. Der Rohling 100 ist mit einer Formmasse 300 befüllt. Die Formmasse 300 bildet nach Anwendung von Temperatur und/oder Druck das Werkstück.
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Der Rohling 100 besitzt eine Hülle 210, 220. Der Hüllstoff, also das Material, aus dem die Hülle 210, 220 besteht, umfasst mindestens einen Inhalt der Formmasse 300, so dass bei Anwendung von Temperatur und/oder Druck das Werkstück gebildet wird aus Formmasse 300 und Hülle 210, 220.
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Die Hülle des Rohlings 100 wird von den Folien 210, 220 gebildet. Dabei kann es sich bei den Folien 210, 220 um ein und dieselbe Folie, aber auch um zwei Folien aus unterschiedlichen Materialien handeln.
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In 2 ist eine Aufsicht auf den Rohling 100 dargestellt. Der Rohling 100 umfasst eine Hülle 210, die von einer Folie gebildet wird. Die Folie 210 ist entlang der Seiten 251, 252, 253 verschweißt oder verklebt. An der unteren Kante des Rohlings 100 gemäß der Darstellung in 2 ist die Folie umgeschlagen, so dass die Folie 210 sich oberhalb und unterhalb der Formmasse 300 befindet. Durch die Schweiß- oder Klebenähte entlang der Richtungen 251, 252, 253 ist die Formmasse 300 hermetisch abgeschlossen und kann nicht aus dem Rohling 100 entweichen.
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Als Hüllstoff der Folien 210, 220 kann beispielsweise Cellulosenitrat, Celluloseacetat oder Cellulosehydrat (Cellophan) verwendet werden. Beispielsweise kann eine Celluloseacetat-Folie in einer Materialstärke von 14µm bzw. 20µm zum Einhüllen der Formmasse 300 verwendet werden. Folien aus Celluloseacetat können ebenfalls in einer Stärke von 200µm bis 500µm als Hüllmaterial für den Rohling 100 verwendet werden.
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Die Formmasse 300 kann als Inhalt auch Cellulose enthalten. Idealerweise werden Duroplast und Folie 210, 220 in der Kombination verwendet, welche eine chemische Anbindung der Folie 210, 220 an die Formmasse 300 ermöglicht. Die Folie 210 verbindet sich mit der Formmasse 300 und bleibt beim Werkstück auf der Oberfläche erhalten. Die Verbindung von Folie 210, 220 und Formmasse 300 kann dergestalt ausgebildet sein, dass sich die Oberflächenhärte geringfügig unterscheidet zu einem reinen Werkstück bestehend nur aus der Formmasse 300.
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In 4 ist der Rohling 100 dargestellt mit vier Schweiß- oder Klebenähten entlang der Richtungen 251, 252, 253, 254. Die Formmasse innerhalb der Schweiß- oder Klebenähte entlang der Richtungen 251, 252, 253, 254 wird staubfrei innerhalb des Rohlings 100 gehalten. Dadurch, dass die Formmasse 300 von vier Schweiß- oder Klebenähten umgeben ist, können unterschiedliche Folien aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden. Beispielsweise könnte die den stromführenden Elementen zugewandte Seite eines Schalters mit einer nichtleitenden Folie versehen sein und die Design-Oberfläche beispielsweise einen metallischen oder farbigen Anstrich bekommen.
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Die äußere Folie kann ebenso beispielsweise mit Melamin angereichert sein, um eine höhere Kratzbeständigkeit zu erreichen. Desweiteren ist vorstellbar, dass eine oder mehrere der Folien 210, 220 mechanische, elektrische, elektromagnetische, elektrooptische oder anderweitig gestaltete Funktionskörper oder Strukturen aufnehmen und diese dann dem Werkstück zusätzliche Eigenschaften verleihen. Beispielsweise können Leiterbahnen, an Leiterbahnen angebundene LED’s, mechanische Schalter oder Wippen, Holzfurniere, Fotos, usw. auf dem Werkstück integriert werden.
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Ebenfalls ist denkbar, dass der Hüllstoff der Folie 210, 220 ein ungesättigtes Polyester umfasst. Dieses ungesättigte Polyester kann unter Anwendung von Temperatur und/oder Druck mit einer Formmasse 300, welche Duroplast enthält, ein Werkstück bilden. Ein sogenanntes Bulk-Molding-Compound, welches ein Faser-Matrix-Halbzeug ist, kann beispielsweise mit einem Hüllmaterial eines Rohlings 100 aus Polyester Verwendung finden.
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Generell kann die Formmasse 300 als staubförmiges Puder ausgebildet sein. Die Korngröße dieses staubförmigen Puders kann sehr viel kleiner als 0,1mm sein.
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Die Hülle 310 des Rohlings 100 kann durch Thermoformen eines thermoplastischen Kunststoffs gebildet sein. Dieses ist näher in den 3A bis 3D dargestellt.
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3A zeigt eine Folie 310, bevor diese mittels Thermoformen einen dreidimensionalen Körper ausbildet. In 3B ist die Folie 310 nach dem Thermoformen dargestellt. Die Folie 310 bildet nun einen dreidimensionalen Körper, in den die Formmasse 300 eingefüllt werden kann gemäß 3C. In 3D ist dargestellt, wie der mit der Formmasse 300 befüllte dreidimensionale Körper 310 mittels einer weiteren Folie 320 verschlossen wird.
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Die Formgebung des dreidimensionalen Körpers nach dem Thermoformen der Folie 310 kann so an das Werkzeug beziehungsweise die Werkzeug-Form zur Herstellung des Werkstücks angepasst sein, dass die Formmasse 300 optimal im Werkzeug verteilt angeordnet ist.
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Die Rohlinge 100 gemäß den 2 und 4 umfassen Schweiß- oder Klebenähte entlang der Richtungen 251, 252, 253 und gegebenenfalls 254. Beim Einlegen dieses Rohlings sollten die Ränder und die Schweißnähte idealerweise außerhalb des zu entstehenden Werkstückes liegen und können nach Fertigstellung entfernt werden. Es hat sich gezeigt, dass doppellagige Folien 210, 220 in Abhängigkeit ihrer Dicke keine chemische Anbindung an die Formmasse erfahren können. Das Werkzeug ist daher optimaler weise so gestaltet, dass die Folie 210, 220 von ihm durchtrennt wird, und die überstehenden Teile des Rohlings 100 möglichst einfach entfernt werden können.
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In 5 ist das Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes aus Duroplast dargestellt. Dabei wird ein Rohling verwendet, der eine Hülle 210, 220 umfasst, die aus einem Hüllstoff besteht, der mit mindestens einem Inhalt der Formmasse 300 bei der Anwendung von Temperatur und/oder Druck das Werkstück bildet. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Befüllen 510 der Hülle 210, 220 des Rohlings 100 mit der Formmasse 300;
- – Verschließen 520 des Rohlings 100;
- – Einlegen 530 des Rohlings 100 in eine Werkzeug-Form; und
- – Herstellen 540 des Werkstücks durch Anwendung von Temperatur und/oder Druck mittels der Werkzeug-Form auf den Rohling 100.
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Erfindungsgemäß wird die Dosierung der Duroplast-Formmasse 300 vom eigentlichen Fertigungsprozess entkoppelt. Dabei kann die Formmasse 300 granulierbar, aber ebenfalls auch puderförmig sein. Die Formmasse 300 kann beispielsweise in Folien 201, 220; 310, 320 beziehungsweise in Foliensysteme eingebracht werden und so verschlossen werden, dass sie kontanimationsfrei dem Werkzeug zugeführt werden kann.
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Vorteil der Erfindung ist, dass die Formmasse 300 beziehungsweise deren produktionstechnische Vorstufe Verwendung findet, zum Anderen werden in einem Arbeitsschritt dem Formteil zusätzliche Funktionen bzw. Oberflächeneigenschaften, wie z. B. Kratzbeständigkeit, Farbe, Metallisierung, Funktionskörper, hinzugefügt.
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Beispielsweise soll ein Harnstoff-Formmasse-Granulat durch ihr puderförmiges Vorprodukt ersetzt werden. Dabei ist eine Form der Zuführung ein aus Folie hergestellter Beutel, welcher manuell oder automatisch mit der Formmasse befüllt wird und anschließend mit geeigneten Mitteln verschweißt bzw. verschlossen wird. Ebenso sind Schlauchsysteme oder anderweitig hergestellte volumenaufnehmende Systeme vorstellbar.
