DE2705548C2 - Vorrichtung zur Verstärkung eines im wesentlichen aus einer thermogeformten Schale bestehenden Hohlkörpers - Google Patents

Vorrichtung zur Verstärkung eines im wesentlichen aus einer thermogeformten Schale bestehenden Hohlkörpers

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DE2705548C2 DE19772705548 DE2705548A DE2705548C2 DE 2705548 C2 DE2705548 C2 DE 2705548C2 DE 19772705548 DE19772705548 DE 19772705548 DE 2705548 A DE2705548 A DE 2705548A DE 2705548 C2 DE2705548 C2 DE 2705548C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstärkung eines im wesentlichen aus einer thermogeformten Schale bestehenden Hohlkörpers, bei dem eine Oberfläche der Schale mit einer faserverstärkten, ausgehärteten Kunstharzschicht belegt ist, wobei die Vorrichtung aus einer Patrize und einer Matrize besteht von denen die Formfläche der Matrize im wesentlichen der Außenoberfläche des Hohlkörpers entspricht und die Patrize mit einem der Kunstharzschicht entsprechenden Zwischenraum zum Hohlkörper angeordnet ist
Die DE-AS-14 04 394 beschreibt eine derartige Vorrichtung, mit der eine Wanne aus Kunststoff hergestellt wird. Derartige Wannen bestehen aus verhältnismäßig schlagfestem Kunststoffmaterial und. bei ihrer Herstellung im Spritzgußverfahren treten daher keine besonderen Probleme auf.
Die US-PS 3158 906 beschreibt eine Vorrichtung zum Gießen von pastenförmigen Hohlkörpern, insbesondere von Batteriekästen, wobei die Vorrichtung ebenfalls aus einer Matrize und einer Patrize besteht und die Patrize aus einem festen Träger besteht, der von einer abtrennbaren und elastisch deformierbaren Hülle aus elastomerem Material umgeben ist. Derartige kastenförmige Hohlkörper werden üblicherweise ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial gespritzt, das beim Spritzvorgang den hierbei auftretenden Drücken ohne gesonderte Maßnahmen standhalten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit der auch aus verhältnismäßig leicht zerbrechbarem Material bestehende Schalen verstärkt werden können, ohne daß beim Spritzgußvorgang die Gefahr besteht, daß die Schale zerbricht. Auch soll der Hohlkörper gegebenenfalls Hinterschneidungen haben können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß an der der Kunstharzschicht abgewandten Oberfläche der Schaie ein der Druckverteilung dienendes elastisches Kissen angeordnet ist.
Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Schale aus einem Kunststoffmaterial herzustellen, daß einerseits verhältnismäßig dünn ist und andererseits verhältnismäßig leicht bricht. Dennoch werden die beim Verstärkungsvorgang auftretenden Drücke und Belastungen durch das elastische Kissen gut aufgenommen. Sofern die thermogeformte Schale an der zur Matrize weisenden Seite Hinterschneidungen hat erleichtert das hier vorgesehene elastische Kissen außerdem das Entformen der Schale aus der Matrize.
Ais Material für das elastische Kissen hat sich PoIynorbornenkautschuk bewährt
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein Schnittbild durch eine erfindungsgemäße
ίο Vorrichtung;
Fig.2 ein Schnittbild durch eine Vorrichtung zum Anbringen einer deformierbaren Hülle der Patrize an der Schale bei der Vorrichtung nach F i g. 1.
Die folgende Beschreibung bezieht sich beispielsweise und ohne Beschränkung der erfinderischen Lehre auf die Herstellung eines Sturzhelms für Motorradfahrer. Es handelt sich dabei urn ein Feil mit relativ kleinen Abmessungen, das eine verstärkte thermogeformte Schale besitzt, die hinterschnittene Teilbereiche besitzt deren Verstärkung mittels bekannter Verfahren schwer durchführbar ist
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung enthält im wesentlichen eine Matrize 2, in der eine thermogeformte Schale 1 eines Sturzhelms gelagert wird und eine Patrize 3, die im Inneren der Schale 1 angeordnet wird, wobei die Matrize und die Patrize je eine der inneren bzw. der äußeren Oberfläche der Schale komplementäre Form besitzen. Die Matrize umgibt eng die äußere Oberfläche der Schale, während die Patrize einen Zwischenraum 4 zwischen sich und der inneren Oberfläche der Schale 1 freiläßt
Matrize und Patrize bestehen jeweils aus einem festen Element das ein weiches und elastisch deformierbares Element trägt, welches das feste Element bedeckt Die Matrize 2 besteht im wesentlichen aus einem festen Träger 5, der eine Mulde mit nach unten aufeinander zu laufenden Seitenwänden bildet und der von einem elastisch deformierbaren Kissen 6 bedeckt ist, das die äußere Oberfläche der Schale 1 eng umgibt, wobei der feste Träger z. B. aus einem geschichteten Polyester und das Kissen 6 bevorzugt aus einem Polynorbornenkautschuk besteht. Der Träger kann aber auch aus anderen festen Materialien metallischer oder anderer Natur bestehen, wie auch das Kissen 6 aus irgendeinem Elastomer bestehen kann, das einerseits genügend fest ist, um die Schale wirkungsvoll abzustützen, und das gleichermaßen hinreichend elastisch deformierbar ist, um sich der Gestalt der Schale eng anzupassen.
Die Patrize 3 enthält ebenfalls einen festen Träger 7 mit aufeinander zulaufenden Seitenwänden und ist mit einer elastisch deformierbaren Hülle 8 bedeckt, die bevorzugt aus einem Silikonharz besteht. Der Träger 7 besteht aus einem geschichteten Polyester. Aus Erleichterungsgründen ist der Träger 7 hohl und enthält einen zentralen Hohlraum 9, in den eine Einspritzöffnung 10 mündet, die durch die den Boden des Hohlraums 9 bildende Hülle 8 hindurchläuft. Der Durchmesser der Einspritzöffnung 10 ist in Richtung der Bohrung leicht konisch ausgebildet, um die bei der Verbindung des Teils mit einer zur Zufuhr des Formmaterials erforderlichen Leitung (nicht dargestellt) entstehenden Abdichtune zu verbessern.
Der feste Träger 5 der Matrize 2 enthält ebenfalls eine öffnung 11, um das Ablösen und die Herausnahme des Kissens 6 aus dem Träger zu erleichtern.
Vorgesehen sind ferner Zentrierzapfen 12 und 13, die die Positionierung der Elemente 6 und 8 bezüglich ihrer Träger gestatten, wobei die Zentrierzapfen 12 und 13 in
entsprechende Zentrieröffnungen der Träger passen. Zentrieröffnungen und Zentrierzapfen werden dabei gegeneinander mittels Zentrierschrauben 14 positioniert Die Zentrierschrauben 14 befinden sich in einer Manschette 15 des festen Trägers 5 und werden von entsprechenden Zentrierbohrungen 16 aufgenommen, die sich in einer Manschette 17 des Trägers 7 befinden.
Während des Spritzvorganges des Verstärkungsmaterials sind die beiden festen Träger miteinander mittels klassischer, nicht dargestellter Verbindungsorgane, wie z. B. Schrauben, Verbindungsklemmen etc. verbunden.
Während des Einspritzen;» des Formmaterials zwischen die Patrize und die thermogeformte Schale 1 wird die thermogeformte Schale realtiv hohen Drucken ausgesetzt, die nicht vernachlässigbare Beanspruchungen ausüben. Diese Schale, die bevorzugt aus einem Methyl-Polymethylmetacrylat besteht, ist ziemlich leicht brüchig und läuft Gefahr, an solchen Stellen zu brechen oder zu reißen, wo sie nicht ausreichend unterstützt und gehalten wird und wo die Beanspruchungen kritisch werden. Es ist daher wichtig, daß die Schale vollkommen und vollständig an allen Stellen abgestützt wird. Dies ist nur dadurch erreicht, daß die Matrize 2 die äußere Oberfläche der Schale, die hinterschnittene Teile besitzt, vollständig und eng umgibt
Damit der freie Zwischenraum 4 zwischen der Patrize 3 und der Schale 1 eine im wesentlichen gleichförmige Dicke besitzt, ist es wichtig, daß die äußere Oberfläche der Patrize eine der inneren Oberfläche der Schale auch bezüglich der hinterschnittenen, nach außen gewölbten Partien komplementäre Form besitzt
Aus den genannten Gründen besitzen die Patrize 3 und die Matrize 2 elastisch deformierbare Elemente 6 und 8, die eine vollkommene Anpassung an die Gestalt der thermogeformten Schale 1 ermöglichen, wodurch sich aufgrund ihrer Weichheit und Dehnbarkeit eine gleichförmige Verteilung der Beanspruchungen und eine einfache Herauslösung aus der Form erzielen läßt
Diese Elemente 6,8 werden auf folgende Weise hergestellt.
Damit das Kissen 6 sich vollständig an die Schale anpaßt und diese umgibt, gießt man das Kissen 6 unmittelbar auf der äußeren Oberfläche der Schale, in anderen Worten, man bedeckt die äußere Oberfläche der Schale mit einer Schicht aus dem elastischen Material, die ausreicht, um die nach außen verlaufenden, hinterschnittenen Partien mindestens 5 mm dick zu bedecken. Anschließend wird nach der Erstarrung dieser Belag mit geschichtetem Polyester verstärkt und so der feste Träger 5 gebildet Da sich zwischen den beiden Bauelementen keine Verbindung oder Befestigung herstellt, werden die Zentrierzapfen 12 und die entsprechenden öffnungen vorgesehen, um das elastische Element bezüglich des auf diese Weise gewonnenen festen Trägers zu positionieren.
Nachdem dieser Bausatz sich verfestigt hat, wird der Innenraum der thermogeformten Schale mit einem Formwachs mit einer Dicke belegt, die derjenigen Dikke der Glas/Harzverstärkung entspricht, mit der die Schale versehen werden soll.
Ferner "'"^ mi*« (rap^li^htatam PrtHmctAr ΗαΓ fACtP
■ WlIIVl TTIIW MUtV gVUVIllvUVVW·· . Vj........ —_.
Träger 7 der Patrize 3 hergestellt, wobei darauf geachtet wird, daß dieser feste Träger 7 keine hinterschnittenen Partien besitzt. In die schalenförmige Anordnung aus dem festen Träger 5, dem Kissen 6 und der mit Formwachs versehenen Schale 1 gießt man z. B. Silikonharz ein. Anschließend wird der Träger 7 eingetaucht, um das Silikonharz längs der Seitenwände der Schale bis zum Überlaufen durch entsprechende Überlauföffnungen im festen Träger 7 emporsteigen zu lassen, wobei der feste Träger 7 mittels der in der, entsprechenden Bohrungen 16 laufenden Zentrierschrauben 14 positioniert wird, damit er nach dem Auseinandernehmen der Fonr seine exakte Position wiederfindet Nach der Polymerisation wird die Form auseinandergenommen, das Formwachs entfernt und die Einspritzöffnung 10 und die zur Formablösung vorgesehene öffnung 11 in die auf diese Weise am festen Träger 5 ausgebildete Hülle 8 eingebracht
Die auf diese Weise aufgebaute »Gußform« stellt dann eine Matrix dar, die aus der thermogeformten Schale 1 besteht, die von dem elastischen Kissen 6 abgestützt wird, wobei das Kissen 6 außerdem die Patrize 3 aus dem festen Träger 7, der mit der elastischen Hülle 8 bedeckt ist, die während des Verschließens der Gußform zuerst alleine in die Schale 1 eingeführt wurde und dort verlief und anschließend durch Einführung des Trägers 7 in Form gebracht wurde, wozu der Träger 7 in der Hülle angeordnet wurde.
Um die Hülle 8 anzubringen und zu entfernen, wird die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung verwendet, die aus einer Platte 20 besteht, an deren Umfang sich Zentrierbohrungen 21 befinden, die die Zenlrierzapfen 13 der Hülle 8 aufnehmen, wobei die Platte 20 von einem zentralen Rohr 22 durchdrungen wird. Ein Ende des Rohres 22 ist durch einen konischen Verschluß 23 geschlossen, der dazu dient, von der Einspritzöffnung 10 der Hülle 8 aufgenommen zu werden. In der Nähe dieses Verschlusses 23 ist eine öffnung 24 im Rohr 22 vorgesehen. Das andere Ende des Rohres 22 ist mit einer Saugpumpe (nicht dargestellt) verbunden. Ferner ist eine Verbindung 25 vorgesehen, die eine Dichtung zwischen der Platte 20 und dem Rohr 22 darstellt.
Will man die Form schließen, so bringt man die Hülle 8 auf der Platte 20 so an, daß die Zentrierzapfen 13 in die öffnungen 21 greifen und der Verschluß 23 in der öffnung 10 einen Stöpsel bildet. Anschließend wird ein luftdichter Raum 26 zwischen der Platte und der Hülle ausgepumpt, wobei sich die Hülle zusammenzieht und die hinterschnittenen Partien einziehen, wodurch eine leichte Einführung in die thermogeformte Schale 1 ermöglicht wird. Anschließend wird wieder Normaldruck in den Raum 26 gegeben, so daß die Hülle 8 ihre ursprüngliche, hinterschnittene Form annimmt Dann wird die Platte 20 abgenommen und der feste Träger 7 in die Hülle 8 eingeführt, um deren Gestalt zu vervollkommnen und zu verfestigen.
Die Verstärkung der thermogeformten Schale wird in folgender Weise durchgeführt.
Nachdem die Schale 1 mit dem elastischen Element 6 bedeckt wurde und Schale und elastisches Element zusammen in dem festen Träger 5 angeordnet sind, legt man in die Schale Matten und/oder Glasfasern ein, die sorgsam geschnitten sind, um eine Verkleidung mit denselben zu erreichen; dann wird die Form dadurch geschlossen, daß die Hülle 8 und der Träger 7 bezüglich der Schale in der oben geschilderten Weise angeordnet werden, wobei die festen Träger 5 und 7 anschließend fest untereinander verhunden sind. Es ist wichtie. darauf hinzuweisen, daß die Verschließung nicht dicht zu sein braucht, wobei die Undichte z. B. daher rühren kann, daß jich Glasfasern zwischen dem festen Träger 7 und der thermogeformten Schale 1 einklemmen oder daß die Oberfläche des Trägers 7, die in Kontakt mit der Schale ist, Riefen besitzt.
Mittels einer Einspritzmaschine wird anschließend
Harz unter einem Druck von 1 bis 10 bar durch die öffnung 10 der Hülle 8 eingespritzt. Dabei wird darauf geachtet, daß dieser Arbeitsschritt möglichst langsam durchgeführt wird, um eine richtige und korrekte Verbindung der Fasern zu ermöglichen, und um die Ausbildung von Lufttaschen zu vermeiden, wobei die Einspritzung solange vorgenommen wird, bis das Harz an radialen Rillen des Trägers 7 überläuft.
Die Weichheit und Dehnbarkeit der elastischen Elemente 6 und 8 gestatten es, die Drucke zu absorbieren und die an der thermogeformten Schale auftretenden Beanspruchungen zu verteilen, da die Schale gleichförmig durch das elastische Kissen 6 abgestützt wird, das zur Druckverteilung dient und das Auftreten von Mikrorissen verhindert.
Nach Beendigung der Polymerisation des Verstärkungsharzes wird der fertige Sturzhelm aus der Form genommen, wobei der feste Träger 7 der Patrize sich aufgrund der nach unten aufeinander zulaufenden Seitenwände leicht herausnehmen läßt. Anschließend wird durch Anwendung von Unterdruck die Hülle 8 mittels der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung mit der Plate 20 verformt und abgenommen. Ferner wird die verstärkte und mit dem elastischen Kissen 6 versehene Schale aus dem Träger 5 herausgenommen, wobei das elastische Kissen 6 wie eine Socke gewendet wird, um den Sturzhelm freizugeben.
Hierzu 1 Blau Zeichnungen
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65

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Verstärkung eines im wesentlichen aus einer thermogeformten Schale bestehenden Hohlkörpers, bei dem eine Oberfläche der Schale mit einer faserverstärkten, ausgehärteten Kunstharzschicht belegt ist, wobei die Vorrichtung aus einer Patrize und einer Matrize besteht, von denen die Formfläche der Matrize im wesentlichen der Außenoberfläche des Hohlkörpers entspricht und die Patrize mit einem der Kunstharzschicht entsprechenden Zwischenraum zum Hohlkörper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Kunstharzschicht abgewandten Oberfläche der Schale (1) ein der Druckverteilung dienendes elastisches Kissen (6) angeordnet ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kissen (6) aus einem Polynorbornenkautschuk besteht
DE19772705548 1976-03-09 1977-02-10 Vorrichtung zur Verstärkung eines im wesentlichen aus einer thermogeformten Schale bestehenden Hohlkörpers Expired DE2705548C2 (de)

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