DE2716523C2

DE2716523C2 - Formwerkzeug zum Herstellen von faserverstärkten, ringförmigen Kunststoff-Formteilen etwa C-förmigen Querschnitts

Info

Publication number: DE2716523C2
Application number: DE2716523A
Authority: DE
Inventors: William J. Peninsula Ohio Hampshire
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1976-04-12
Filing date: 1977-04-12
Publication date: 1985-09-26
Also published as: DE2716523A1; FR2348036A1; JPS60131U; GB1573670A; CA1096125A; FR2348036B1; JPS52124072A; IT1077764B; US4069000A

Description

50 len;

Fig.8 einen mit dem Formwerkzeug hergestellten Tragring in einem Ofen im Teilschnitt;

Fig.9 einen der Fig.8 entsprechenden Teilschnitt

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formwerkzeug des Tragringes nach dem Herausnehmen aus dem Ofen; nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 55 F i g. 10 einen der F i g. 9 entsprechenden Teilschnitt

Ein Formwerkzeug dieser Bauart ist in DE-OS des fertig bearbeiteten Tragringes;
40 933 beschrieben und dargestellt Ein vergleichba- F i g. 11 eine Tragringhälfte in der Seitenansicht;

rer Stand der Technik ist auch zu entnehmen aus H. Ha- Fig. 12 eine Teilansicht in der Ebene der Linie 12-12

gen »Glasfaserverstärkte Kunststoffe«, S.356 bis 391, in Fig. 11;
Ausgabe 1961,Springer-Verlag. 60 Fig. 13 einen Teilschnitt durch die Patrize im Ofen

Bei den Ausgestaltungen nach dem Stand der Technik beim Vorheizen;

schließen die den Vorformling in seine endgültige Form F i g. 14 einen Teilschnitt durch die Matrize und die

pressende Matrize und Patrize einen Formhohlraum Patrize mit dazwischen liegendem Vorformling in einer zwischen sich ein, der der endgültigen Form des Vor- um 180° verdrehten Anordnung,
formlings entspricht. Eine solche Ausgestaltung des 65 Der Vorformling 10 ist beim vorliegenden Ausfüh-Formwerkzeugs führt im Betrieb zu Schwierigkeiten, rungsbeispiel ein ringförmiger Körper, der aus rundweil der Vorformling beim Zusammenschieben des herum kunststoffbeschichteten und radial sowie tangen-Formwerkzeugs unregelmäßig in den Formhohlraum tial verlaufenden Fasern 11 besteht. Er kann in einer

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Form aus imprägnierten Glasfasern hergestellt werden. der mit der endgültigen Form des zu formenden Trag-Dabei werden die Glasfasern imprägniert mit drei bis ringes 19 übereinstimmt

fünf Prozent Harz durch Schneidvorrichtungen geführt, Oberhalb der Querebene A-A (Fig. 7) befinden sich die die Strange der Fasern in gegebene Längen schnei- zwischen Matrize 12 und Patrize 14 zwei Ringräume 38, det und sie in radialer und tangentialer Ausjichtung auf 5 39, die von Einführflächen 41, 42 der Matrize 12 und eine drehbare, mit einer von Silikon, Polyäthylen oder eingeschnittenen Flächen 43,44 der Patrize 14 begrenzt einem anderen Antihaftmaterial beschichtete Form werden. Die Einführflächen 41, 42 (Fig.4) erstrecken bringt Die drehbare Form ist auf einer drehbaren Platt- sich in einem Winkel a von 45° bis 60° zu der Fläche des form angebracht, so daß beim Drehen Faserlagen 11 in Formraumes 28 an der Querebene A-A. Hierdurch wergegebener Ausrichtung auf der Form entstehen. Gleich- io den Abquetschkanten 34, 35 gebildet, die etwa in der zeitig wird Kunststoff, zum Beispiel Epoxydharz, an die Querebene A-A liegen und mit den Kanten 36,37 des Fasern gebracht und dies kann durch eine oder mehrere fertigen Tragringes 19 übereinstimmen.
Sprühdüsen erfolgen, die sich Ober der rotierenden Der Ringraum 38 erstreckt sich im Querschnitt vom Form befinden. Ring 29 radial nach innen und wird von der ringförmi-Auf den Vorformling 10, der gemäß Fig.5 auf der is gen, eingeschnittenen Fläche 43 der Patrize 14 und der Matrize 12 eines Formwerkzeugs 32 ruht, wird eine Pa- Einführfläche 41 der Matrize 12 bestimmt Der Ringtrize 14 gelegt Vor dem Aufbringen der Patrize 14 auf raum 39 erstreckt sich vom Ring 29 radial nach außen den Vorformling 10 werden Verstärkungen 15, die Ep- und wird von der eingeschnittenen Fläche der Patrize 14 oxydharz und Glasfasern enthalten, an der Patrize 14 an und der Einführfläche 42 der Matrize 12 bestimmt Die Stellen angebracht, die den verdickten Stellei/16,17 und 20 Breite (Wi) der Ringräume 38,39 ist an den Abquetschte auf einem mitteis des Formwerkzeugs geformten kanten 34, 35 des Formhohlraumes 33 mindestens so Tragring 19entsprechen(Fig. 11 und 12). groß wie die Breite des Formhohlraumes 33 an diesen Die durch die Matrize 12 und die Patrize 14 gebilde- Stellen, und die Breiten (W2, wi) der Ringräume 38, 39 ten Formglieder bestehen aus einem entsprechenden sind an der breitesten Stelle zwei-bis dreimal größer als Material zum Formen von Kunstharz. Im vorliegenden 2s die Breite des Formhohlraumes 33 an dessen Ab-Ausführungsbeispiel kann dies aus glasfaserverstärktem quetschkanten 34,35.
Il Epoxydharz für Mikrowellenheizanlagen bestehen. Auf Bei dieser Konstruktion werden die Ränder 45,46 des ρ die Matrize 12 und die Patrize 14 kann vor dem Aufle- Vorformlings 10 lose in den Ringräumen 38,39 aufge-ΐ| gen des Vorformlings 10 zum Verhindern des Haftens nommen, nach dem das Formwerkzeug 32 geschlossen ψ des Vorformlings 10 ein Antihaft-Material gebracht 30 und die Fasern U ausgerichtet gehalten worden sind. fj werden. Das Ausrichten wird auch während des Formens der Ü Der Vorformling 10 wird in der Lage gemäß Fig.5 Vorform durch die Neigung der Einführflächen 41, 42 p, zwischen der Matrize 12 und der Patrize 14 für eine der Matrize 12 aufrechterhalten, wenn der Ring 29 den φ. Verweildauer gehalten, die etwa fünf Minuten bis zu Vorformling 10 in den Formraum 28 drückt Nach dem ψ einer Stunde bei einer Ofentemperatur von 50° bis 35 Zusammendrücken der Matrize 12 und der Patrize 14 Λ 120°C betragen kann. Während dieser Zeit fließt ein werden Matrize und Patrize in der in Fig.6 gezeigten % Teil des Harzes vom Vorformling 10 durch diesen in die Lage durch Sperrstifte 25 verriegelt Es bleiben jedoch |j Matrize 12, verdickt dann und bildet eine Ansammlung Belüftungsöffnungen 47 und 48 zwischen den beiden >/! 22 eines mit verhältnismäßig hoher Viskosität fließen- Formgliedern bestehen und stellen eine Verbindung den Harzes. 40 zwischen den Ringräumen 38, 39 und dem Raum 49 .' Das Harz kann aber auch durch einen Schlauch, der außerhalb des Formwerkzeugs 32 her, um die Form zu ^; sich zwischen dem Vorformling 10 und der Matrize 12 entlüften.

*: befindet, in diese gegossen werden. In diesem Fall kann Nach dem Zusammenpressen und Verriegeln des

Λ die Verweildauer wegfallen und die Patrize 14 unmittel- Formwerkzeugs 32 durch die Stifte 25 wird es in den

H bar auf die Matrize 12 gepreßt werden. 45 Mikrowellenofen 13 zum Aufheizen auf die Härtungs-

: Die Matrize 12 und die Patrize 14 werden zwischen temperatur von rund 160° C gebracht was fünf Minuten

Preßgiiedern 23,24 gebracht (F i g. 5) und in verhältnis- lang dauert Das Formwerkzeug 32 mit dem Vorform-

., mäßig kurzer Dauer von einer halben bis zwei Minuten ling 10 kann dann in einen normalen Industrieofen 52

\<i mit einem Druck von 1,4 bis 3, 5 N/cm² zusnmmenge- gebracht werden, in dem der Vorformling 10 fünf Minu-

j; drückt Dabei erhält der Vorformling 10 die Form ge- 50 ten lang bei 16O⁰C aushärtet Das Formwerkzeug 32

V maß F i g. 6. Während des Schließens fließt das Harz der und der Vorformling 10 können dann aus dem Ofen 52 ?- Ansammlung 22 durch Zwischenräume zwischen imprä- genommen und bei Raumtemperatur unter einem Luftgnierten Faserndes Vorformlings 10 und drückt die dort strom für zehn Minuten abgekühlt werden und die |i- enthaltene Luft heraus. Das Zusammenpressen erfolgt Formtemperatur wird auf 110° bis 130⁰C herabgesetzt :^; innerhalb oder außerhalb des Ofens 13. Die Matrize 12 55 (F i g. 7). Der teilweise gehärtete Vorformling 10 wird ■ und die Patrize 14 können durch Sperrstifte 25 zusam- dann aus dem Formwerkzeug 32 entnommen. Der so ■ mengehalten werden, die auf dem Umfang verteilt in geformte Tragring 19 wird dann in den Ofen 52 zum j Löchern 26,27 eingesetzt sind, die sich durch einander weiteren Nachhärten für etwa drei Stunden bei 160⁰C ρ unter- bzw. übergreifende Ränder an der Matrize 12 zurückgebracht Nach dem Nachhärten wird der Trag-

V und der Patrize 14 erstrecken. 60 ring 19 aus dem Ofen 52 genommen und bei Raumtem- ·' Die Matrize 12 ist wie es die F i g. 2 und 4 zeigen, peratur unter einem Luftstrom für eine halbe Stunde

ringförmig und besitzt einen ringförmigen Formraum abgekühlt

28, der sich von einer Querebene A A nach unten er- Nach ausreichender Abkühlung kann der Tragring 19

streckt (F i g. 4). Die Patrize 14 besitzt einen Kern oder an seinen Rändern 45,46 behandelt und in zwei Hälften

Ring 29, der sich von der Querebene A-A ebenfalls nach 65 geschnitten werden (F i g. 11). Die abgeschnittenen En-

unten erstreckt (F i g. 5 und 13). Die Matrize 12 und die den des Tragringes 19 besitzen an den Stellen 16,17 und

Patrize 14 schließen zwischen dem Ring 29 und der 18 dickere Wandungen als die anderen Stellen (Fig. 10 Fläche des Formraumes 28 einen Formhohlraum 33 ein, und 12).

Für einen Tragring 19 gleich dicker Wandungen bedarf es keiner Verstärkung an der Patrize 14, wie es F i g. 3 zeigt.

Es ist auch möglich, das Formwerkzeug mit dem Vorformling 10 in umgekehrter Anordnung (Fig. 14) zusammenzustellen. Die Matrize 12 und die Patrize 14 können auch vorgeheizt werden (Fig.4 und 13), bevor der Vorformling 10 dazwischen gelegt wird. Matrize 12 und Patrize 14 werden dann in die Lage nach F i g. 5 umgekehrt, wobei der Vorformling 10 an den Einführflächen 41,42 der Matrize gehalten wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

25

30

Claims

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eingeschoben wird. Dies führt zu unerwünschten VerPatentansprüche: formungen sowie Spannungen im Vorformling und zu

Beschädigungen insbesondere der Randzonen des Vor-

1. Formwerkzeug zum Herstellen von («server-" formlings. Dabei ist zu berp^sichtigen, daß der Vor-

stirkten, ringförmigen Kunststoff-Formteilen etwa s formling aufgrund seiner Bildung aus Fasern sehr emp-

C-förmigen Querschnitts, insbesondere von inner- findlich ist und die Fasern gegenseitig verzogen werden

halb eines Fahrzeugreifens auf der Reifenfelge anzu- können.

ordnenden Tragringen, wobei das Formwerkzeug Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formeine Matrize und Patrize aufweist, die in zusammen- werkzeug der eingangs bezeichneten Bauart so auszugeschobener Stellung einen ringförmigen, im Quer- io gestalten, daß der Vorformling wahrend des Einschieschnitt C-förmigen Formhohlraum zwischen sich bens leicht in den Formhohlraum hereingleiten kann einschließen, in dem zur Herstellung des Kunststoff- und der Rand des Vorformlings von Beanspruchungen Formteile ein aus Fasern gebildeter Vorformling mit im wesentlichen freigestellt ist
Kunststoff umgeben wird, dadurch gekenn- Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 en thalzeich η et, daß der Formhohlraum (33) in einen 15 tenea Merkmale gelöst

erweiterten Ringraum (38,39) übergeht zur Aufnah- Bei der erfindungsgemißen Ausgestaltung geht der

me des überstehenden Randes (45,46) des Vorform- Formhohlraum in einen Ringraum Ober, in den der über-

lings (10) und daß der Wandabschnitt (41, 42) der stehende Rand des fertig verformten Vorformlings hin-

Matrize (12) im Bereich des Ringraums (38,39) zum einragt Der Rand unterliegt deshalb wahrend des Ein-

Formhohlraum (33) hin geneigt oder gekrümmt ist 20 Schiebens des Vorformlings keiner wesentlichen BeIa-

Z Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch ge- stung, die zu einer Verspannung oder auch zu einer

kennzeichnet, daß der Wandabschnitt (43, 44) der Ablösung der randseitigen Fasern führen könnte, die in

Patrize (14) im Bereich des Ringraums gerundet ist diesem Bereich des Vorformlings mit nur verhältnismä-

3. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, da- Big geringer Festigkeit zusammengefügt sind. Die erfindurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Formhohl- 25 dungsgemäße Abknickung bzw. Abbiegung der matriraum (33) und dem Ringraum (38,39) an der Matrize zenseitigen Wand des Formhohlraums erleichtert das (12) Abquetschkanten (34,35) vorgesehen sind. Hereingleiten des Vorformlings beim Zusammenschie-

4. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis ben von Matrize und Patrize und sie trägt dazu bei, daß

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandabschnitt der Rand des Vorformlings an der matrizenseitigen (41,42) der Matrize (12) im Bereich des Ringraums 30 Wand des Formhohlraums nicht entlangstreift

(38, 39) gegenüber der Wand des Formhohlraums Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in

(33) jeweils um einen Winkel (a, F i g. 4) von 45° bis den Unteransprüchen beschrieben.

60° geneigt ist. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin-

5. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis dung anhand einer vereinfachten Zeichnung näher be-

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (38, 35 schrieben. Es zeigt

39) zweimal bis dreimal breiter bemessen ist als der F i g. 1 einen aus Fasern und Kunstharz bestehenden

Formhohlraum (33). Vorformling;

6. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis F i g. 2 die Matrize eines Formwerkzeugs in der

5, dadurch gekennzeichnet, daß in der .lusammenge- Draufsicht;

schobenen Stellung des Formwerkzeugs (32) zwi- 40 F i g. 3 die Patrize des Formwerkzeugs in der Unterschen der Patrize (14) und der Matrize (12) Belüf- ansicht;

tungsöffnungen (47, 48) für den Ringraum (38, 39) F i g. 4 die Matrize nach F i g. 2 in einem Teilschnitt

verbleiben. längs der Linie 4-4 in F i g. 2 und in einem Ofen;

7. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis F i g. 5 das Formwerkzeug mit eingelegtem Vorform-

6, dadurch gekennzeichnet, daß es in seiner zusam- 45 ling vor dem Zusammenpressen im Teilschnitt;
mengeschobenen Stellung durch am Umfang verteilt F i g. 6 das Formwerkzeug nach F i g. 5 /lach dem Zuangeordnete Sperrstifte (25) fixiert ist sammenpressen;

F i g. 7 einen der F i g. 6 entsprechenden Teilschnitt des Formwerkzeugs außerhalb des Ofens beim Abküh-