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Vorrichtung zum Fertigen von Form- oder Vorformteilen aus span-,
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faser-, pulver- oder granulatförmigen mit Bindemitteln versehenen
Holzwerkstoffen oder aus vorgefertigten Wirrfaservliesen dieser Werkstoffgruppe
durch Verpressen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fertigen von Form-oder
Vorformteilen aus span-, faser-, pulver- oder granulatförmigen mit Bindemitteln
versehenen Holzwerkstoffen oder aus vorgefertigten Wirrfaservliesen dieser Werkstoffgruppe
durch Verpressen, die aus einem oberen und einem unteren formgebenden Werkzeugteil
besteht, von denen mindestens eines ganz oder teilweise einen gummielastischen Oberzug
besitzt.
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Das Fertigen von Formteilen aus Werkstoffen der genannten Gruppe
durch vorzugsweise warmes Verpressen bereitet insofern Schwierigkeiten,
als
diese Werkstoffe nicht oder nur bedingt fliessfähig sind. Werden die Werkstoffe
als rieselfähiges Schüttgut in die Formen gefüllt, so ergeben sich als Folge der
mangelhaften Fliessfähigkeit an senkrechten oder nahezu senkrechten Formpartien
Abschiebungen des Schüttgutes, die sich nach dem Verpressen in Form von Verdichtungsunterschieden
am Fertigteil bemerkbar machen. Werden vorgebundene Wirrfaservliese als Ausgangsmaterial
benutzt, so neigen diese an den genannten Stellen infolge der dort auftretenden
Zugbeanspruchung zu Reissern.
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In beiden Fällen werden entweder unbrauchbare Teile erhalten oder
die Ausschussquote ist unvertretbar hoch.
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Der Stand der Technik auf diesem Gebiet ist gekennzeichnet durch
eine Fülle von Vorschlägen, diesen Mängeln abzuhelfen. Die Wirrfaservliese nehmen
hierbei insofern eine Sonderstellung ein, als bei ihnen die Formgebung Oberwiegend
in zwei Stufen erfolgt: Es wird zunächst ein gering verdichteter Vorformling erzeugt,
dessen Kontur näherungsweise der Kontur des Fertigteils entspricht. Dieses Vorformteil
wird anschliessend fertiggepresst. Bei diesem Vorgehen verlagert sich die umrissene
Problematik auf das Fertigen des Vorformteils.
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Bei ri esel fähigem Ausgangsmaterial werden die Pressformen in der
Regel durch Schütten gefüllt. Bereits in dieser Stufe wird versucht, das spätere
Verpressen zu verbessern. Dies erfolgt nach dem jetzigen Stand der Technik entweder
durch spezielle Schüttverfahren (beispielsweise Konturschütten) oder durch das Füllen
der Werkzeuge mit Hilfe von Schwingsieben.
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Auch bei der Gestaltung der formgebenden Werkzeuge selbst wird versucht,
die mangelhafte Fliessfähigkeit der in Frage kommenden Werkstoffe zu berücksichtigen.
Hier gehören zum Stand der Technik: - Fliessbehinderungen an gefährdeten Bereichen
in Form einer treppenförmig abgestuften Fertigteilkontur,
- Auflösung
der formgebenden Werkzeugfläche in zeitlich nacheinander wirkende Teilbereiche (DE-PS
23 38 650).
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- Oberdecken mindestens einer Hälfte der formgebenden Werkzeuge durch
eine gummielastische Folie (Klauditz, W.-Stegmann, G.-Kratz, W.: Untersuchungen
über die Herstellbarkeit und Eigenschaften einfacher Holzspan-Formteile für den
Möbel bau, Köln, Opladen 1965, S. 37 und 38).
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- Kombinationen mehrerer der genannten Massnahmen (DE-AS 27 01 480).
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Die Erfindung geht von der Möglichkeit aus, die Formgebungsverhältnisse
für die genannten Werkstoffe durch das Zwischenfügen einer gummielastischen Folie
zu verbessern. Die Wirkungsweise dieser Folie besteht vor allem darin, dass die
für das Abschieben oder Abreissen des Werkstoffes an gefährdeten Bereichen verantwortlichen
Zugkräfte besser homogenisiert und verteilt werden. Trotz der besseren Verteilung
und der Homogenisierung der Zugkräfte ergibt sich bei dieser zum Stand der Technik
gehörenden Anordnung immer noch der Nachteil, dass Zugkräfte in nennenswertem Umfang
erhalten bleiben. Dies hat zur Folge, dass die Formgebunasmöglichkeiten eingeschränkt
bleiben auf Teile verhältnismässig geringer Verformung, wenn zufriedenstellende
technische Ergebnisse erhalten werden sollen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Pressvorrichtungen
(Werkzeuge), bei denen mindestens eine Werkzeughälfte einen gummielastischen Oberzug
besitzt, so zu verbessern, dass während des Pressens Zugspannungen im gummielastischen
Oberzug - und damit im Pressgut -weitgehend vermieden werden können, so dass Vorform-
oder Fertigteile mit grösserem Umformgrad in zufriedenstellender Qualität gepresst
werden können. Dies soll erfindungsgemäss dadurch geschehen, dass der gummielastische
Oberzug spiegelbildlich oder nahezu spiegelbildlich zur Kontur des Fertigteils geformt
ist, während des Pressens zur Kontur des Fertigteils zurückgestülpt wird und für
die Dauer des Stülpens nachgiebig abgestützt ist.
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Der zunächst spiegelbildlich geformte gummielastische Oberzug besitzt
dieselbe Oberfläche wie das Gegenwerkzeug. Beim Zurückstülpen rollt er auf der Oberfläche
des Gegenwerkzeuges ab: Zugspannungen treten hierbei nicht auf, werden also auch
nicht auf das Pressgut übertragen. Bei rieselförmigem Schüttgut vermindert sich
dabei die Gefahr von Abschiebungen an gefährdeten Formbereichen.
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Werden vorgebundene Wirrfaservliese verformt, so ergibt sich bei
der erfindungsgemässen Ausführung der Vorrichtung der Vorteil, dass die Vliese nur
an den jeweiligen Berührungsflächen zwischen gummielastischem Oberzug und Gegenwerkzeug
festgehalten werden. Während des Stülpvorganges bleiben die noch nicht erfassten
Vliesbereiche im noch nicht geschlossenen übrigen Werkzeug frei beweglich, so dass
ein Materialnachfluss von aussen unbehindert möglich ist. Auch für vorgefertigte
Wirrfaservliese der genannten Werkstoffgruppe bietet daher die Erfindung erhebliche
Vorteile.
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Da die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung unabhängig
von den jeweils angewendeten Endpresskräften ist, eignet sich diese Vorrichtung
sowohl zum Fertigen von Vorformteilen als auch zum Fertigpressen.
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Um ein nachträgliches Verschieben der schon erfassten Werkstoffbereiche
während des Stülpens zu verhindern, muss der gummielastische Oberzug nachgiebig
abgestützt sein, und zwar mit solchen Kräften, die ein sicheres Festhalten des Werkstoffes
an seinem jeweiligen Ort bis zum Endpressdruck sicherstellen.
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Die nachgiebige Abstützung des gummielastischen Oberzuges während
des Zurückstülpens kann durch die Eigenelastizität des Oberzuges selbst erfolgen.
Durch geeignete Auswahl seines Werkstoffes und durch die geeignete Dicke des Oberzuges
lässt sich seine Eigenelastizität dem jeweiligen Fertigungsproblem anpassen.
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Dabei kann eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemässen
Vorrichtung darin bestehen, dass der gummielastische Oberzug unterschiedliche Wanddicken
besitzt. Auf diese Weise ist ein zusätzlicher Anpassungsspielraum gegeben.
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Die während des Stülpvorganges bereits erfassten Werkstoffbereiche
sollen in ihrer Lage möglichst festgehalten werden. Hierzu kann es zweckmässig sein,
dass der gummielastische Oberzug an seiner dem Werkstoff zugewandten Oberfläche
Strukturen besitzt, beispielsweise in Form von Noppen, Vertiefungen oder Gewebemustern.
Derartige Oberflächenstrukturen begünstigen das Festhalten des einmal erfassten
Werkstoffbereiches ebenso, wie sie der Werkstoff-Förderung in der Stülpzone selbst
dienen können.
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Sowohl die Eigenelastizität des gummielastischen Oberzuges als auch
seine mechanische Haltbarkeit kann dadurch verbessert werden, dass er durch Gewebeeinlagen
ganzflächig oder teilweise verstärkt ist. Gemäss dem Stand der Technik auf diesem
Gebiet kann durch Auswahl der Gewebe nach Art, Werkstoff und Flächengewicht das
Stülpverhalten des gummielastischen Oberzuges weitgehend den jeweiligen Erfordernissen
angepasst werden, wobei es auch möglich ist, örtlich unterschiedliche Eigenschaften
zu erzeugen.
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Die benötigte nachgiebige Abstützung des gummielastischen Oberzuges
während des Stülpens kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass er während des
Pressens durch den Druck gasförmiger, dampfförmiger oder flüssiger Medien abgestützt
ist, und dass dieser Druck konstant oder regelbar ist. Während ein konstanter Druck
technisch einfach zu realisieren ist, bietet eine technisch aufwendigere Druckregelung
während des Stülpens zusätzliche Möglichkeiten, den Verformungsvorgang zu beeinflussen.
Das Abstützen des gummielastischen Oberzuges während des Stülpens durch Gas- oder
Flüssigkeitsdruck ist eine technisch einfach zu realisierende Massnahme.
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Das nachgiebige Abstützen kann erfindungsgemäss aber auch durch Federn
erfolgen. Hierbei hat man die vorteilhafte Möglichkeit, die Abstützung mit örtlich
unterschiedlicher Kraft vorzunehmen. Eine technisch aufwendige Druckregelung während
des Stülpvorganges kann dadurch vermieden werden.
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Die einzelnen Federn des insgesamt benötigten Federpaketes können
dabei zweckmässigerweise durch eine Teleskophülle geschützt werden.
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Vor allem dann, wenn eine Abstützung des gummielastischen Oberzuges
mit Federn angewendet wird, kann es vorteilhaft sein, dass der gummielastische Oberzug
mindestens einen örtlichen Bereich enthält, der nicht elastisch ist und in Form
und Lage so angeordnet ist, dass er das Stülpen nicht behindert. Von dieser Möglichkeit
wird vor allem dann Gebrauch zu machen sein, wenn das Formteil grössere ebene Bereiche
enthält. Solche Bereiche, bei denen beispielsweise in den gummielastischen Oberzug
eine starre Platte eingearbeitet ist, können dann durch eine Einzelfeder oder durch
eine verminderte Anzahl von Federn abgestützt werden, wodurch sich der Aufwand für
eine erflndungsgemässe Vorrichtung verringert.
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Das Verpressen zu Fertigteilen erfolgt bei dieser Werkstoffgruppe
in der Regel durch warmes Verpressen. Beim Fertigen von Vorformteilen aus vorgebundenen
Wirrfaservliesen ist es dagegen üblich, kalte Werkzeuge zu verwenden. Die Wirrfaservliese
enthalten einen Anteil an thermoplastisch wirkenden Bindemitteln, werden vor dem
Vorformen erwärmt und dann im kalten Werkzeug vorgeformt.Dabei kühlt sich das thermoplastische
Bindemittel ab und gibt dem Vorformteil Transportstabilität.
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Beide Pressbedingungen können in erfindungsgemässen Vorrichtungen
dadurch berücksichtigt werden, dass der gummielastische Oberzug heiz-und/oder kühlbar
ist, vorzugsweise mit Hilfe des Druckmediums, das die nachgiebige Abstützung bewirkt.
Es ist erfindungsgemäss jedoch auch möglich, beispielsweise dann, wenn die Abstützung
des Oberzuges
durch Federn erfolgt, ein gesondertes Heiz- oder
Kühlmedium zu verwenden.
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Die Formgebungsflächen erfindungsgemässer Vorrichtungen werden günstigerweise
so gewählt sein, dass das mit dem gummielastischen Oberzug versehene Werkzeugteil
so geformt ist, dass es den gummielastischen Oberzug nach dem Stülpen ganzflächig
abstützt. Bei einer derartigen Ausführung lassen sich die benötigten Presskräfte
voll durch den gummielastischen Oberzug übertragen.
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Es ist aber auch möglich, die Presskräfte nicht nur durch eine ganzflächige
Abstützung aufzubringen, sondern hierzu den Stützdruck selbst zu verwenden, der
dazu gegebenenfalls nach dem Stülpen erhöht werden kann. Ein derartiges Vorgehen
ist vor allem für das Fertigen von Vorformteilen in Einzelfällen zweckmässig und
günstig.
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Wird zum nachgiebigen Abstützen des gummielastischen Oberzuges ein
Druckmedium verwendet, so besteht eine vorteilhafte Weiterbildung erfindungsgemässer
Vorrichtungen darin, dass dieser Stützdruck aus einem Gleichdruck besteht, dem ein
Wechseldruckanteil überlagert ist.
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Mit einem derartigen Vorgehen lässt sich auf einfache Weise ein an
sich zum Stand der Technik gehörendes Rütteln des Füllgutes während des Pressvorganges
erreichen. Hierdurch wird sowohl das Verteilen des Werkstoffes als auch das Vorverdichten
und Entlüften begünstigt.
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Ist der gummielastische Oberzug durch Federn abgestützt, iässt sich
ein ähnlicher Effekt dadurch erreichen, dass die Stützfedern durch eine gesonderte
Hilfsvorrichtung zu Schwingungen angeregt werden.
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Sind behälterförmige Teile ohne umlaufende ebene Fläche am oberen
Rand gewünscht, so kann es vorteilhaft sein, das Werkzeugteil, das den gummielastischen
Oberzug enthält, in einer Vertikalpresse als Unterwerkzeug anzuordnen, mit einem
Schüttkasten zu umgeben und durch an sich bekanntes Schütteln mit ebener Oberfläche
mit dem Pressgut zu füllen.
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Während des Stülpens wird das benötigte Füllgut über den Stülpradius
des gummielastischen Oberzuges transportiert. Das nicht benötigte Schüttgut kann
nach dem Pressen entfernt und wiederverwendet werden.
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In anderen Fällen, beispielsweise dann, wenn das Fertigteil aus einer
überwiegend ebenen Fläche besteht, die eine oder mehrere napfförmige Vertiefungen
enthält, kann es günstiger sein, dass das Werkzeugteil, das den gummielastischen
Oberzug enthält, als Unterwerkzeug in einer vertikalen Presse angeordnet ist und
dass die Vorrichtung einen beweglichen Schüttkasten mit einem gummielastisch verformbaren,
ebenen Boden besitzt, der sich nach dem Füllen durch Schütten mit ebener Oberfläche
während des Pressens zusammen mit dem Oberwerkzeug bewegt. Auf diese Weise wird
sichergestellt, dass der Pressvorrichtung an allen Stellen während des Stülpens
gleiche Füllgutmengen zugeführt werden. Hierdurch ist es möglich, bei Teilen mit
gleicher Wandstärke in allen Bereichen gleiche Verdichtung zu erzielen. Dadurch,
dass der Schüttkasten mit dem gummielastisch verformbaren, ebenen Boden während
des Pressens sich zusammen mit dem Oberwerkzeug bewegt, werden unerwünschte Rieselvorgänge
und unnötige Zugspannungen im Gummi boden des Schüttkastens verhindert. Neben der
vertikalen Beweglichkeit des Schüttkastens mit der oberen Vorrichtungshälfte kann
dieser auch eine vertikale Bewegungsmöglichkeit besitzen, so dass er ausserhalb
der Vorrichtung durch ebenes Schütten gefüllt werden kann.
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Für das Beschicken mit Wirrfaservlies-Zuschnitten besteht eine vorteilhafte
Weiterbildung erfindungsgemässer Vorrichtungen darin, dass die Vorrichtung in einer
vertikalen Presse angeordnet ist, die Zuführung des Werkstoffes in Form von ebenen
Wirrfaservlies-Zuschnitten mit Hilfe von gummielastisch verformbaren Transportfolien
erfolgt, die Transportfolie mitverformt wird und dass die Zuführungseinrichtung
sich zusammen mit dem Oberwerkzeug bewegt.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung entspricht etwa der des mitbewegten,
mit einem Gummi boden versehenen Schüttkastens. Zusätzlich lässt sich hier die Transportfolie
auch in Form eines Transportbandes verwenden, wodurch die Mechanisierung des Pressvorganges
begünstigt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die Transportfolie in Rahmen
zu spannen und diese Rahmen dann zum Bestücken vertikal aus der Presse zu verfahren.
Das bei Wirrfaserzuschnitten übliche Vordämpfen vor dem Verpressen zum Vorformteil
kann dabei auf der Transportfolie selbst erfolgen.
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Einen zusätzlichen Vorteil bieten erfindungsgernässe Vorrichtungen
dadurch, dass das Fertig- oder Vorformteil nach dem Pressen durch Zurückstülpen
des gummielastischen Oberzuges in seine Ausgangslage bei geöffneter Vorrichtung
aus dieser ausgeworfen wird. Hierdurch erübrigen sich gesonderte Hilfsmittel. Mit
Hilfe des gummielastischen Oberzuges werden die Trennkräfte grossflächig und nachgiebig
übertragen, so dass Beschädigungen des Fertigteils vermieden werden.
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Die Erfindung sei nunmehr anhand der nachstehenden Figuren näher
beschrieben und erläutert.
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Die Figuren 1 - 4 zeigen in schematischer Schnittdarstellung den Ablauf
einer Pressung mit Hilfe einer erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der das untere
Werkzeugteil ganzflächig mit einem zu stülpenden gummielastischen Oberzug abgedeckt
ist. Dargestellt sind 4 unterschiedliche Press-Stadien.
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Die Figuren 5 - 7 erläutern den analogen Fall für eine erfindungsgemässe
Vorrichtung, bei der nur ein Teilbereich des unteren Werkzeugteils den gummielastischen
Oberzug besitzt.
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In den Figuren ist mit (1) das obere Werkzeugteil (Stempel) bezeichnet,
mit (2) das untere Werkzeugteil.
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(3) ist der geformte gummielastische Oberzug, der durch die Gewebeeinlage
(4) jeweils so verstärkt ist, dass er stülpfähig, aber insgesamt nicht dehnfähig
ist. (5) ist der jeweils um das untere Werkzeugteil angeordnete Schüttkasten, (6)
das eingefüllte Schüttgut.
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Durch die Bohrung (7) im unteren Werkzeugteil kann das zum Abstützen
des gummielastischen Oberzuges benötigte Druckmedium zugeführt werden, seine Wirkung
ist jeweils durch Pfeile angedeutet.
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Das Fertigteil, dessen Press-Stadien in den Figuren 1 - 4 erläutert
sind, besitzt konische, rotationssymmetrische Napfform ohne umlaufenden waagerechten
Rand. Es entspricht damit beispielsweise einem Pflanzbehälter. Figur 1 zeigt den
Ausgangszustand. Der gummielastische Oberzug (3) ist in seiner Ausgangsstellung,
er entspricht dem Spiegelbild der Aussenkontur des späteren Fertigteils. Der Schüttkasten
(5) ist durch Schütten mit ebener Oberfläche des Pressgutes (6) so weit gefüllt,
dass das Werkzeugoberteil (1) beim Niedergehen die benötigte Werkstoffmenge vorfindet.
Der gummielastische Oberzug (3) ist dabei durch Druckluft nachgiebig abgestützt,
die durch die Bohrung (7) zugeführt wird. Die Gewebeeinlage (4) verhindert, dass
der gummielastische Oberzug in dieser Position durch den Stützdruck aufgebläht wird
und seine Form verändert.
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Figur 2 erläutert ein Zwischenstadium beim Pressen. Das Werkzeugoberteil
(1) ist abwärts gefahren und hat denjenigen Werkstoffbereich erfasst, der später
beim Fertigteil den Behälterboden bildet. Das Stülpen des gummielastischen Oberzuges
hat begonnen. Durch die Stützkräfte des Druckmediums wird dabei das Füllgut im Bodenbereich
bereits so weit verdichtet, dass es hier festgehalten wird und sich zusammen mit
dem Werkzeugoberteil weiterbewegt.
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Figur 3 erläutert das Ende des Stülpvorganges. Der gummielastische
Oberzug (3) hat sich voll an die Kontur des unteren Werkzeugteils angelegt und wird
durch dieses abgestützt.
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Der Preßspalt zwischen dem Oberteil des Werkzeuges (1) und dem gummielastischen
Oberzug (3) ist nunmehr mit leicht verdichtetem Füllgut (6') gefüllt, das nicht
benötigte Füllgut verbleibt seitlich des oberen Werkzeugteils.
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Figur 4 erläutert das Endstadium der Pressung. Zwischen dem oberen
Werkzeugteil (1) und dem durch das untere Werkzeugteil (2) abgestützten gummielastischen
Oberzug (3) ist der Werkstoff zum Fertigteil (6") verdichtet, das nicht benötigte
Füllgut (6) kann aus dem Schüttkasten entfernt und wiederverwendet werden.
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Die Figuren 5 bis 7 erläutern das Pressen eines Fertigteils, das aus
einer ebenen Platte mit einem angeformten Napf besteht. Die hierfür verwendete erfindungsgemässe
Vorrichtung besitzt dabei im Bereich der napfförmigen Ausformung den gummielastischen
Oberzug (3) nur teilflächig.
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Die Figur 5 erläutert den Ausgangszustand. Der durch das Gewebe (4)
verstärkte gummielastische Oberzug (3) besitzt die spiegelbildliche Kontur des Bodenbereiches
der napfförmigen Ausformung. Er ist durch Druckluft abgestützt, die durch die Bohrung
(7) eingeleitet wird.
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Der Schüttkasten (5) ist mit dem Füllgut (6) durch Schütten mit ebener
Oberfläche gefüllt. Es ist zu erkennen, dass sich bei dieser Anordnung eine nahezu
gleichmässige Schütthöhe ergibt. Lediglich im Bereich der steilen Wände der napfförmigen
Ausformung ist mehr Werkstoff vorhanden.
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Da in diesem Bereich beim Verpressen ohnehin geringere Verdichtungen
erzielt werden, ist dieses für das Gesamtverpressen günstig.
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Figur 6 zeigt das Stadium nach dem Zurückstülpen des gummielastischen
Oberzuges> der in dieser Stellung wieder durch das untere Werkzeugteil (2) ganzflächig
abgestützt wird. Das Füllgut (6') ist dabei leicht vorverdichtet.
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Figur 7 schliesslich erläutert das Endstadium der Pressung. Das Fertigteil
(6") ist voll ausgeformt, infolge der gleichmässigen Ausgangsschütthöhe besitzt
es gleichmässige Verdichtung. Nach dem Verpressen und nach dem Uffnen der erfindungsgemässen
Vorrichtung kann das Fertigteil (6") dem Werkzeug leicht dadurch entnommen werden,
dass der gummielastische Oberzug (3) mit Hilfe von Druckluft, die durch die Bohrung
(7) zugeführt wird, aus der Vorrichtung entfernt wird, da sich der gummielastische
Oberzug (3) zurückstülpt und dabei das Fertigteil auswirft. Die Vorrichtung ist
dann zum erneuten Beschicken vorbereitet.
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L e e r s e i t e