DE2803298A1

DE2803298A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von expandierten (geschaeumten) tafeln

Info

Publication number: DE2803298A1
Application number: DE19782803298
Authority: DE
Inventors: Donald R Beasley
Original assignee: NORDFIELD CORP
Current assignee: NORDFIELD CORP
Priority date: 1977-01-27
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1978-08-03
Also published as: FR2384610A1; JPS53124581A; US4113909A; CA1118571A; AR220699A1; BR7800476A; FR2384610B1; JPS6117650B2; DE2803298C2; GB1585734A

Description

NORFIELD CORPORATION in Danbury (Connecticut,V.St.A.)

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von expandierten (geschäumten) Tafeln.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren,in welchem eine Platte oder Presse in einer festgelegten Lage während eines ausgedehnten Bereiches eines thermischen Vorganges bzw. einer thermischen Behandlung gehalten werden muß, wie es bei der Herstellung von expandierten warmverformbaren Materialien und Erzeugnisseh der Fall ist, im allgemeinen und insbesondere auf ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung, um eine Presse oder Platte festgelegt zu halten.Hinsichtlich der Herstellung von warmverformbaren Erzeugnissen läßt die Erfindung die Herstellung größerer Tafeln, als es bisher möglich war, aus solchen Material zu.

Allgemein gesprochen ist eine wichtige Gattung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, auf welche sich die Erfindung bezieht, die in einer Reihe von USA-Patentschriften, so den USA-Patentschriften 3 919 445i 3 919 380; 3 919 38I und 3 919 378 . offenbart, welche alle am 11. November 1975 an Walter H. Smarock als Patent erteilt worden sind. Grundsätzlich ist das in der USA-Patentschrift 3 beschriebene Verfahren ein Verfahren, in welchem ein Rohling bzw. Formling von thermoplastischem,

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polymeren Material zwischen zwei Formen einer erhitzten Presse gebracht wird. Temperatur der Formplatten beläuft sich um fünf⁰oder zehn⁰ C oberhalb der Temperatur, bei welcher das thermoplastische Material ein warmklebriges Haften ergibt. Die Formplatten sind voneinander getrennt und die Haftkräfte des polymeren Materials an den Formplatten sind größer als die zähflüssigen Eigenschaften des polymeren Material selbst während der Stufe des Trennvorganges der Platten oder der Stufe des Expandierens. Auf diese Weise bzw. so ist es möglich, die Formplatten mechanisch eine gewisse Strecke von dem polymeren Material zu bewegen, welches an der Oberfläche davon anklebt, ohne einen Bruch bzw. Riß der Haftung zwischen den Oberflächen und dem geschmolzenen Material zu verursachen. Die Platten werden getrennt und verursachen, daß die Tafel eine neue innere Geometrie und die dann gekühlten Platten auf Erstarren der expandierten bzw. geschäumten Tafel wirken. Während des Verfahrens müssen die Platten oberflächen einander mit wenigen Tausendstel eines Zolles Differenz parallel sein, zuerst während der Schmelzstufe oder sonst die plastische Haftung nicht erreicht wird, und endlich während der Kühlstufe oder sonst führt das endgültige Muster zu keiner gängigen Handelsware mit gleichmäßiger Stärke. Der Temperaturkreis kann sich zwischen 60 und 7oo° F bewegen. Ein allgemeinerer Bereich bewegt sich von loo° F bis 4oo° F. Daher besteht ein fundamentales Problem bei diesen Verfahren darin, daß die Formplatten aus Metall auch Dimensionsänderungen erleiden, wenn sie Temperaturänderungen unterworfen sind und daß bei der Befestigung an einem Tragrahmen notwendigerweise das Streben zu einem solchen Biegen

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auftritt, daß sie ihre Paralliiütät verlieren. Außerdem kann auch ein Verziehen des Tragrahmens bzw. Traggestells auftreten. Der überwiegende Anteil der Entwicklungsarbeit an solchen Verfahren, so weit es in den vorerwähnten Patentschriften beschrieben ist, wurde an quadratischen Platten von I5 cm Kantenlänge gemacht. Die Aufrechterhaltung der Parallilität bei solch kleinen Größen ist nicht besonders schwierig. Immerhin waren die Versuche, Tafeln größerer Abmessungen herzustellen zur Zeit der Erfindung nicht besonders erfolgreich. Selbst Tafeln von einer Größe von 14 χ 24 " (35 x 6o cm) haben sich als problematisch «erwiesen. Es besteht jedoch ein Bedürfnis nach größeren Tafeln, z.B. Tafeln von Abmessungen von 4 χ Io Fuß (12ο χ jjoo cm) und größer. Solche Tafeln können als Schwimmdachabdeckungen bei chemischen Tanks und Eröltanks verwandt werden, um die Verschmutzungs- und Verdunstungsverluste zu mindern. Es gibt natürlich auch andere Anwendungen für solche Tafeln. Einige von ihnen verlangen große Toleranzen, insbesondere wo eine Mehrheit von Tafeln miteinander · verbunden oder zusammengesetzt ist, d.h. BUroaufteilungen und Schreibtischplatten.

Hieraus ist ersichtlich, daß eine Notwendigkeit für ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zum Expandieren von warmverformbarem Material besteht, um so Produkte, die z.B. Tafeln, mit größeren Abmessungen herzustellen, welche kmmerziell annehmbar sind.

Allgemein gesagt, es besteht ein Bedürfnis für ein Verfahren und eine Vorrichtung zum festgelegten Halten großer Pressen oder Platten während eines thermischen Durchlaufes bzw. einer thermischen Behandlung.

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Die Erfindung gibt eine Lösung für dieses Problem. Abweichend von der herkömmlichen Art des Anbringens, bei welchem I-Träger unmittelbar an den parallelen Preßplatten der Preßmaschine angebracht sind,welche verwandt wird,um die Formen voneinander weg und zusammen zuführen, ist eine Anordnung,· die eine Relativ- ..- . bewegung zwischen der Maschine und der Form zuläßt, bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung verwandt.Nach der Erfindung ist jede von den Formen mit dem Maschinenrahmen durch die Verwendung von einer Mehrheit von länglichen Anbringbolzen verbunden. Es wurde gefunden, daß bei der Herstellung von warmverformbaren Tafeln von einer Größe von 4 χ Io Fuß bzw. 12ο χ j5oo cm Anbringbolzen von einer Länge notwendig sind, die größer als 12^W (^o cm) ist, um geformte Tafeln zu erzielen, welche den Toleranzanforderungen genügen und eine Wiederholgenauigkeit ergeben.

Die Konstruktion nach der Erfindung vermeidet Probleme, welche bei anderen Anbring- bzw. Aufspan&anordnungen gefunden worden sind. Z.B. wurde eine Anbringbzw. Aufspannvorrichtung, bei welcher die Aufspannung bzw. Anordnung der Form unmittelbar an die -Trägern vorgenommen ist, welche umgekehrt unmittelbar an dem Maschinenrahmen mit den Formbefestigungsbolzen angebracht sind, um so eine freie Schiebebewegung bzw. Gleitbewegung zuzulassen als vollkommen unbefriedigend in Folge eines auftretenden KrUmmens gefunden, welches eine 3/16 Abweichung zwischen den Enden und der Mitte zur Folge hat. Es wird vermutet, daß dieses Ergebnis eine Folge davon ist, daß die Bolzen nicht frei gleiten, und daß Wärme von den durch die Form umgebenen !-Trägern

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und dem Maschinengestell ist. Selbst Versuche der Verbesserung des Gleitens der Befestigungsbolzen durch die Verwendung von Teflon-Scheiben (Polytetrafluoräthylen Scheiben) und die Isolierung der Form von den I-Trägern mit geeigneten Isolatoren ergibt kein wirksames Ergebnis. Wenn schon solche Schritte sich in einer Verbesserung äußern, ist es noch schwierig eine Tafelwiederholgenauigkeit zu erzielen, welche zu markgängigen Ausführungen führt. Darüberhinaus ergibt die Verwendung von Befestigungsbolzen der bei der Erfindung verwandten Art, welche 12" (jjocm) lang oder kürzer sind, keine wiederholbaren, befriedigenden Ergebnisse, wenn Tafeln hergestellt werden, die eine Größe von 4 χ Io Fuß bzw. 12ο χ ^oo cm haben. Nur wenn die Bolzenlänge über 12" (j5o cm) z.B. 16" (4o cm) verlängert ist, können bei dieser Tafelgröße Toleranzen aufrechterhalten werden. Bei 16" (4o cm) Befestigungsbolzen ist die Stärkenabweichung auf Io Tausendstel mit der Vorrichtung und dem Verfahren nach der Erfindung verringert.

Mit der Formbefestigung nach der Erfindung, welche sich von 16" -Bolzen bedient, werden die thermischen Einwirkungen auf den Rahmen bzw. das Gestell bis zur Bedeutungslosigkeit gemindert. Die überwiegende Deformationseinwirkung ist die horizontale Bewegung der Befestigungsbolzen. Hervorstechend ist, daß bei einer horizontalen Platte und einer Temperaturdifferenz von J5oo° F sich eine Längenänderung von etwas o,23" (o,575 cm) auf jeder Seite ergibt. Die Wirkung dieses horizontalen Wechsels in der vertikalen Stellung ist so berechnet, daß sie ungefähr 1,6 Tausendstel für jede Formplatte beträgt oder sich auf einen Gesamtbetrag

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von 3j2 Tausendstel beläuft. Dies ist passend mit den Messungen, welche an tatsächlich geformten Tafeln vorgenommen sind und liegt gut in den für marktgängige Tafeln verlangten Toleranzen.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil der Maschinenplatte, welche die Anordnung der Befestigungsbolzen verdeutlicht.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1, welche auch die an die Maschinenplatten angebrachte Formplatte erkennen läßt.

Fig. 3 läßt einen Einzelteil von Fig. 2 erkennen der die Anbringanordnung näher verdeutlicht.

Fig. 1 und 2 geben die allgemeine Anordnung der Vorrichtung nach der Erfindung wieder. Fig. 1 ist eine Ansicht auf die Befestigung der Anbringbolzen 11 nach der Erfindung an die Maschinengestellplatte IJ und insbesondere die obere platte IJ des Maschinengestells. Die wiedergegebene Maschinengestellplatte umfaßt zwei 8" Stahlkanäle 12 mit 8" Stahl-I-Trägern 14, welche dazwischen angeordnet sind. Wie es gezeigt ist, sind drei Reihen von Befestigungsbolzen verwandt. Mit Ausnahme der Bolzen an den Enden haben die Befestigungsbolzen gleichen Abstand in waagerechter Richtung von der Größe b". An den Enden ist lediglich ein Abstand von b¹ zwischen den Befestigungsbolzen vorgesehen. Die drei Reihen der Befestigungsbolzen 11 haben einen mit a bezeichnetem Abstand voneinander. Kennzeichned für eine Platte bzw. ein Panel von der Größe 4 χ lo, d.h. eine Größe, bei welcher die Strecke A sich auf 4 Fuß bzw. 12o cm und die Strecke B sich auf zehn Fuß bzw. J5oo cm beläuft, so beläuft sich der Abstand a auf

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17" bzw. 43,2 cm zur mittleren Reihe der Befestigungsbolzen 11 auf der Mittellinie. Der Abstand b¹ beläuft sich auf 8" bzw. 2o cm und der Abstand b" auf 13" bzw. 32,2 cm. Fig. 2 zeigt die Maschinenplatte 13 nochmals der Länge nach mit den Befestigungsbolzen 11 und der Formplatte 15 am Ende der Befestigungsbolzen 11. Ein Teil der Bodenformplatte 15a ist gleichfalls gezeigt, welche mit den Bolzen 11 gleiche Bolzen 11a an der gegenüberliegenden, nicht wiedergegebenen Maschinenplatte angebracht ist. Schließlich verdeutlicht Fig. 3 mehr im Einzelnen die Befestigung der Formplatte 15 an dem Maschinengestell 13. Wie es gezeigt ist, ist jeder Befestigungsbolzen 11, welcher durch eine Stange von 5/8-11" gebildet ist an einem mit Gewinde versehenem Loch 17 angebracht, der angeschweißt oder in anderer Weise an der Formplatte mit einer Sicherungsmutter 19 befestigt ist, welche verwendet ist, um die mit Gewinde versehene Stange 11 an der Anbringstelle zu sichern. Der Gewindestab ist durch ein geeignetes Loch in der Machinenplatte 13 mit einer darüber vorgesehenen Ausnehmung geführt,so daß die Sicherungsmutter 21 an gegenüberliegenden Seiten des Maschinengestells vorgesehen werden können. Der Abstand zwischen dem Boden des Maschinengestells 13 und der Oberseite der Formplatte I5* als die Entfernung C in der Fig angedeutet, soll sich auf wenigstens 16" bzw. 4o,64 cm belaufen, wenn die Formplatten eine Größe von 4 χ Io Fuß bzw. 12o χ 3oo cm haben. Allgemein ausgedrückt der Betrag der thermischen Ausdehnung X einer Platte in beiden Richtungen beläuft sich von der Mittellinie gemessen auf B/2 mal dem Koeffizienten der thermischen Expansion mal.4 t wobei Λ t die Temperaturänderung ist.

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Für eine Tafel von 4 χ Io Fuß bzw. 12ο χ J5oo cm lautet die Gleichung X = 60 in χ IJ χ lo~ m./in/ ⁰F X Joo ⁰F= o,2J" bzw. X = 150 cm χ 13 x lo"⁶ cm/cm/ ⁰F x 3oo F = 5*8 cm. Die Änderung D in der vertikalen Dimension in Folge einer solchen horizontalen Ausdehnung bzw. Expansion ist gleich C -y C - X . Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beläuft sich C auf 16 inch. bzw. 4o cm und X auf 23 inch bzw. 57,5 cm. Die Lösung für die obige Gleichung ergibt sich in der vertikalen Distanz mit D gleich 1,6 Tausendstel.Allgemein ausgedrückt, wenn eine Tafel bzw. Platte von einer unterschiedlichen Größe hergestellt werden soll, muß die Länge gewählt werden, daß der Gleichung D=C-

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1/ C - X genügt wird, wobei darin D gleich 1/2 der größten zulässigen Abweidiung in der Stärke der Tafel ist.

(wenn zwei Formstücke bzw. Formen vorhanden sind, gibt jede einen Betrag zu der Abweichung in der Stärke).

C ist die Länge der Bolzen und X der Betrag der thermischen Ausdehnung in einer Hälfte der Form beruhend auf dem Formmaterial und den verschiedenen Temperaturen, welche angewandt werden.

Wenngleich die Erfindung in Verbindung mit einem Verfahren für warmverformbares Material offenbart ist, ist es für den Fachmann klar, daß die Erfindung allgemein bei jedem Verfahren angewendet werden kann, wo eine Platte oder Presse festlegt gehalten werden muß, wie bei dem Reaktionsspitzguß (RIM).

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Leerse ite

Claims

Patentansprüche.

1.J Verfahren zum Expandieren des Querschnitts eines Rohlings bzw. Formlings aus warmverformbarem Material während eines warmverformbaren Zustandes durch Verfahrensschritte, welche das Anordnenbzw. Einbringen des Materials in einem warmverformbaren Zustand zwischen zwei Formplatten und eine Materialerhitzung auf eine eine klebende Haftverbindung an den Formplatten herbeiführende Temperatur, daß Auseinanderziehen bzw. voneinander Wegziehen der Platten,während das Materia 1 sich in einem warmverformbaren Zustand befindet sowie das Kühlen des expandierten Materials auf eine Tempertur unterhalb des Deformationspunktes des Materials umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden getragenen bzw. abgestützten Formplatten von einer Mehrheit von länglichen Bolzen getragen ist, welche eine Länge zur Erfüllung der Gleichung: D = C - Sj C - X aufweist, wobei D die größte in der Tafelstärke zugelassene Abweisung, C die Länge der Bolzen und X der Betrag der thermischen Expansion in einer Hälfte der Form beruhend auf dem verwandten Formmaterial bzw. dem Material der Form und den ver-

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ORIGINAL INSPECTED

schiedenen angewandten Temeraturen bedeutet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Material annähernd eine Größe von H- bis Io Fuß aufweist und wobei sich die Länge der Bolzen- auf 16^N beläuft.

J5. Verfahren zum Expandieren des Querschnitts eines Rohlings bzw. eines Preßlings aus warmverformbarem Material, welche eine Maschine mit einer ersten und einer zweiten sich gegenüberstehenden Pressplatte; Mittel, zur Steuerung des Abstandes der Preßplatten, erste und zweite Formplatten; und Befestigungsmittel für die Formplatten an den Pressplatten umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) über den Bereich der Fortnplatten verteilt eine Mehrheit von länglichen Bolzen vorgesehen ist, daß die Länge der Bolzen derart ist, daß der Gleichung D = C \jC² - X² genügt wird, wobei D eine Hälfte der zugelassenen Größenabweichung in der Tafelstärke, C die Länge der Bolzen und X den Betrag der thermischen Expandierung in einer Hälfte der Form bedeutet, welche auf dem verwandten Formmaterial und der verschiedenen Temperatur.beruht;

b) das Mittel zum Anbringen eines Ende eines jeden Bolzen an einer Preßplatte und

c) Mittel zum Anbringen des anderen Endes der Bolzen an einer Formplatte vorgesehen sind.

4. Vorrichtung bzw. Gerät nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß das warmverformbare Material eine Länge von annähernd Io Fuß (j5oo cm) aufweist, wobei sich die Länge der Bolzen auf annähernd 16" (4o cm) beläuft.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Pressplatten mit Öffnungen bzw. Lochungen ausgerüstet sind, durch welche die Bolzen hindurchgehen und daß die Mittel zum Anbringen der Pressplatten Festlegemuttern auf jeder Seite der Öffnungen bzw. Lochungen umfassen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbringmittel der Bolzen an den Tragplatten Gewindeblöcke, welche fest an den Formplatten angebracht sind, und eine Festlegemutter zur Verriegelung der Bolzen an ihren Anbringstellen nach dom Einschrauben in die Gewindeblöcke umfassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen in Reihen angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bolzen an jedem Ende einer jeden Reihe einen geringeren Abstand voneinander als die anderen Bolzen haben.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das warmverformbare Material annähernd Io Fuß (3oo cm) lang und 4 Fuß (12o cm) breit ist und das jede Bolzenreihe 7 Bolzen umfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbolzen einer jeden Reihe einen Abstand von annähernd 8" (2o cm) voneinander haben und daß die restlichen Bolzen annähernd 13" (32,5 cm) auseinander sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen einen Abstand von annähernd 17" (^2,5 cm) voneinander haben.

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12. Das in dem "Verfahren nach Anspruch 1 hergestellte Erzeugnis.

13. Verfahren, in welchem ein flacher, flächiger Teil, wie eine presse oder Platte, in einer festgelegten Lage während eines Wärmezyklus (einer Wärmebehandlung) durch größere Bereiche gehalten werden muß, und bei welchem ein Biegen des Teils während der Wärmebehandlung vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil von einer Mehrheit von länglichen Bolzen getragen wird, die Bolzen eine der gleichung: D=C- / C - X genügende Länge aufweisen, wobei D das Maximum der zulässigen Abweichung bei dem Biegen des Teils . C die Länge der Bolzen und X den Betrag der thermischen Expansion in dem Teil bedeutet, welche auf dem hierbei verwandten Material und der angewandten verschiedenen Temperatur beruht.

14. Vorrichtung zum Expandieren von Material, welche eine Maschine mit einem ersten und einem zweiten ebenflächigen Teil; Mittel zum Steuern des Abstandes der ebenflächigen Teile und Mittel zum Anbringen der ebenflächigen Teile an einer Traganordnung umfaßt, gekennzeichnet durch

a) eine Mehrheit von länglichen Bolzen, die über die Fläche des ebenflächigen Teils verteilt sind, von einer solchen Länge, daß der Gleichung D=C- J C² - X² genügt wird, worin D die zulässige Maximalabweichung im Biegen des Teils, C die Länge der Bolzen und χ den Betrag der thermischen Expansion bei dem ebenflächigen Teil be-„deutet, welche auf dessen Herstellungsmaterial und der angewandten Temperatur beruht;

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b) Mittel zum Anbringen eines Endes eines jeden Bolzens an dem Aufbau bzw. der Anordnung und

c) Mittel zum Anbringen des anderen Endes der Bolzen am ebenflächigen Teil

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