DE3009583A1

DE3009583A1 - Verfahren zum veraendern der physikalischen eigenschaften eines werkstoffes und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3009583A1
Application number: DE19803009583
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Ibar
Original assignee: Individual
Current assignee: SOLOMAT PARTNERS L P STAMFORD CONN US
Priority date: 1979-03-14
Filing date: 1980-03-13
Publication date: 1980-09-25
Also published as: GB2046167B; ES8200235A1; ES490300A0; US4469649A; IT1130058B; CA1180527A; IT8020644A0; GB2046167A

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf ein Verfahren zum Verändern der physikalischen Eigenschaften eines Werkstoffes und insbesondere auf ein Verfahren zum Rüttelformen, mit dessen Hilfe die physikalischen Eigenschaften der hergestellten Formkörper, insbesondere deren mechanische und optische Eigenschaften, kontrolliert und verändert bzw. modifiziert werden können, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Physikalische Untersuchungen auf der Grundlage von Theorie und Praxis haben gezeigt, daß die physikalischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften eines Werkstoffes davon abhängen, mit welcher Geschwindigkeit oder bei welchen Geschwindigkeitsveränderungen das Abkühlen des Werkstoffes bei seinem Übergang in einen geschmolzenen oder pastösen oder in einen festen Zustand erfolgt, gleichgültig, ob es sich um Werkstoffe mit kristalliner oder amorpher Struktur handelt. Zum Beispiel wird die Elastizität von Polykarbonat bei sehr niedriger Kühlgeschwindigkeit Null. Andererseits ist die Transparenz semikristalliner Werkstoffe größtenteils eine Funktion ihres Abkühlungsgrades. Im allgemeinen sine die eingeführten Wärmespannungen von der Geschwindigkeit der Zustandsänderung abhängig.

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In dem einen Fall wird die Übergangstemperatur als Erstarrungstemperatur bezeichnet, während sie sich im anderen Fall auf die Glasfluß-Übergangstemperatur bezieht.

Bisher im Laboratorium durchgeführte Versuche bestanden darin, bei einem konstanten Druck zu arbeiten und die Kühlgeschwindigkeit des Werkstoffs durch dessen Isoliere ι oder durch Beschleunigen seines Wärmeaustauschens nach außen zu verändern. Laborversuche ermöglichen es, Punkt.für Punkt die Kurven aufzutragen, die die Übergangstemperatur, wie z.B. die Erstarrungstemperatur des Glasübergangs als Funktion" eines physikalischen Parameters, wie z.B. des Druckes, angeben.

Bisher bekannte Verfahren zum Verändern des Wärmeaustausches zwischen abkühlendem Material und dessen Umgebung sind durch die Bedingungen für Wärmeübertragung, -leitung, -konvektion etc., die nicht immer in einem größeren Ausmaß veränderbar sind,darauf beschränkt, die Geschwindigkeit des Wärmeaustauches oder die Temperaturveränderung innerhalb solcher Grenzen zu variieren, daß die physikalischen Eigenschaften des Materials, wenn dieses wieder die Temperatur seiner Umgebung angenommen

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hat, beeinflußt worden sind.

Heutzutage werden zahlreiche Materialien durch einen aus Gießen oder Preßformen bestehenden Vorgang aus ihrem rohen Ausgangszustand zu dem Fertigprodukt oder Halbzeug umgeformt. Bei diesen Materialien handelt es sich z.B. um Metall, Glas, Keramik, Polymere, Kunstharze und Gummi, organische oder anorganische Kunststoffe oder Natur-Werkstoffe. Diese Materialien sind jeweils mit einem charakteristischen Komplex mechanischer und physikalischer Eigenschaften ausgestattet, die in erster Linie von der chemischen Beschaffenheit des Materials abhängig sind, die jedoch auch" von dem thermodynamischen Zustand des Materials nach dem Formgebungsvorgang und insbesondere dem Zustand thermodynamischen Ungleichgewichts bei der Gebrauchstemperatur abhängen.

Eine Reihe von Versuchen bestanden in dem Bemühen, gewisse physikalische und mechanische Eigenschaften der Materialien durch das Steuern des Einflusses der Formgebungs- bzw. Gießparameter zu verändern und zu verbessern. So war der Einfluß des Formdruckes auf den inneren Entspannungszustand und die mechanischen Eigenschaften von amorphen oder halbkristallinen mikromolekularen Materialien Gegenstand ausgedehnter Versuche.

Es ist allgemein bekannt, daß der Druck (oder ganz all-

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gemein irgendeine andere statische Kraft) die· Zustandsveränderung der Materialien", z.B. den Glaszustand, beein flußt. Dieser Einfluß wird durch die Tatsache offenbart, daß die Glasumwandlungstemperatur T eine Funktion des während des Vorgangs auf die Flüssigkeit oder auf das Gummi ausgeübten Druckes ist. Der Wert T reflektier

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den thermokinetischen Instabilitätszustand des glasig gewordenen Materials bzw. des Glases. Dies bedeutet, daß es theoretisch möglich ist, dieses Material bei einer beliebigen Temperatur auf den glasigen Zustand zu verflüssigen, und zwar unter der Bedingung, daß genügend Druck aufgebracht wird ,daß die Glasübergangstemperatur bis zumindest auf die betreffende Temperatur erhöht wird. Diese Phänomene sind experimentell in nachstehenden Veröffentlichungen beschrieben worden: G. Allen et al., J. Polymer, Sei, C. 23, 127 (1968), W.C. Dale et al., J. Appl. Polymer, Sei., 16, 21 (1972) und E. Jones Parry und D. Tabor, J. Materials Sei. 8, 1510 (1973) .

Es ist jedoch nirgendwo in diesen Veröffentlichungen vorgeschlagen worden, gleichzeitig einen mit einer Steuerung der Temperatur gekoppelten Vibrationseffekt aufzubringen, um die Eigenschaften des Materials zu.beeinflussen oder sogar den gestellten Forderungen anzupassen

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Die US-PS 3 912 480 beschreibt ein Verfahren zum Tempern von Glas, indem es auf seine Tempertemperatur gebracht wird, in einem geschmolzenen Salzbad auf dieser Temperatur gehalten und gleichzeitig einer mechanischen Vibration mit festgelegter Frequenz von 20 bis 18 000 Hz unterworfen wird, wobei das Salzbad, dessen Viskosität 100 Hz nicht überschreitet, die Vibration auf das Glas überträgt. Dieses Verfahren soll keine Zustandsveränderung verursachen, und es findet lediglich bei Glas Anwendung, ohne daß andere Materialien erwähnt sind.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, das das gesteuerte Abwandeln der Temperaturänderungsgeschwindigkeit des Materials während des Abkühlens desselben durch unabhängiges Einwirken auf die Veränderung in der Übergangstemperatur mittels eines der Parameter, die letztere beeinflussen, ermöglicht.

Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, ein Verfahren zu schaffen, das die Veränderung oder Steuerung bestimmter Eigenschaften von kristallinen, halbkristallinen oder amorphen Materialien beim Verändern ihres physikalischen Zustands, d.h. beim übergang von dem flüssigen Zustand in den pastösen Zustand, vom teigigen bzw. pastösen Zustand zum festen Zustand, vom flüssigen Zustand zum Glaszustand oder umgekehrt ermöglicht.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht weiter darin, ein Verfahren zu schaffen, das die Veränderung der Eigenschaften von gießfähigen bzw. formbaren Materialien ermöglicht, nämlich im Hinblick auf größere Stärke bei Druck bzw. Spannung, bessere Stärke bei Biegebeanspruchun einen besseren Elastiztitätsmodul, bessere Wärmeleitfähigkeit, besseren elektrischen Widerstand, größere Flexibilität, bessere Beständigkeit gegen chemische Korrosion, größere Oberflächenhärte, bessere Wärmekapazität, bessere Homogenität des Materials nach dem Formen (keine Konzentration von inneren Spannungen), ein abgeändertes Kristallinitätsverhältnis und eine verkürzte Temperzeit zum Stabilisieren des Fprmkörpers zu seinem Gleichgewichtszustand hin.

Ebenso ist es Aufgabe der Erfindung,- ein Verfahren zu schaffen, das das Verändern von Eigenschaften von Materialien ermöglicht, die aus Pulver, Granulat, Plättchen, Filmen od.dgl., gleichgültig ob aus Glas, Keramik, sythetischen oder natürlichen Polymeren, Gummi od.dgl. bestehend, geformt sind, wenn diese Materialien von einem Zustand in einen anderen überführt werden.

Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens ermöglicht.

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Dementsprechend bezieht sich die Erfindung in erster Linie auf ein Verfahren, wie es im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren, das die Beeinflussung in der gewünschten Richtung ermöglicht, nämlich die Veränderung oder Verbesserung bestimmter physikalischer Eigenschaften eines kristallinen, halbkristallinen oder amorphen Materials bei dessen Zustandsveränderung, z.B. einer Veränderung im festen Zustand oder bei seinem übergang von dem flüssigen Zustand zum pastösen Zustand, vom pastösen Zustand zum festen Zustand, vom flüssigen Zustand zu dem glasartigen Zustand oder umgekehrt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine hinsichtlich Schwingungszahl und -weite (oder Beschleunigung) programmierte Vibrationsbehandlung bei der Herstellung fertiger oder halbfertiger Teile aus einem Rohling oder eines Artikels aus dem Material umfaßt, wobei die Behandlung gleichzeitig einen Vorgang umfaßt, bei dein die Temperatur einer Veränderung nach einem regulierten oder gesteuerten Schema unterworfen wird, nämlich einen Vorgang wie z.B. Preßformen oder Gießen, Erhitzen,gefolgt von Abkühlen, Tempern, oder irgendeine andere mögliche Kombination von zumindest zweien dieser Vorgänge.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal kann diese

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Behandlung eine Überlagerung mit der Einwirkung eines statischen Druckes darstellen.

Das Verfahren kann bei Materialien, wie z.B. Polymeren in pulvriger, granulierter, plättchen- oder filmartiger Form, Anwendung finden, die durch unter Druck erfolgendes Rüttelformen behandelt werden, indem sie auf eine derartige Temperatur gebracht werden, daß sich das Material in einem glasartigen, halbkristallinen, gummiartigen, .pastösen oder flüssigen (geschmolzenen) Zustand befindet, indem ein Druck von geringerer Intensität oder demjenigen entsprechend, der üblicherweise für einen ohne Vibration (d.h. für Preßformen) ausgeführten Vorgang derselben Art benutzt wird, auf die Materialien aufgebracht wird, diese einer Schvsikung von Temperatur und Schwingung ausgesetzt werden, die nach einem Schema festgesetzt ist, das von der Art des verwendeten Materials und der zu verbessernden Eigenschaft abhängig ist, unter Vibration des Materials bei der genannten programmierten Frequenz für die Induktion von Schwingungskräften nahe dem statischen Mittelwertdruck, wobei die Vibration zumindest von dem Augenblick aufgebracht wird, in dem die Temperatur ihren höchsten Wert erreicht hat, und spätestens bis zu dem Augenblick, in dem das Material wieder die gewählte Temperatur (z.B. die Umgebungstemperatur) angenommen hat, wobei die

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Schwingungs- oder Rüttelfrequenz selbst als Folge der Abkühlungskurve des Materials und dessen Beschaffenheit bestimmt wird.

Die Druck- und Vibrationsbehandlung kann gleichmäßig über der gesamten Außenkontur des gegossenen Materials erfolgen. Außerdem kann die Vibrationsbehandlung plus Druck über Ausbauchungen, Wülste u.dgl. und Vertiefungen in den Wandungen der Gießform auch auf bestimmte Stellen der Kontur des gegossenen Materials aufgebracht werden.

Die behandelten Materialien können anfänglich die Form von Partikeln, Pulver, Körnern^-Filmen, Plättchen, laminaren oder nicht-laminaren oder selbst sandwichartigen Gebilden haben.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Maschine vorgesehen, die die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht und prinzipiell im Patentanspruch 17 gekennzeichnet ist.

Die Behandlung kann vorteilhaft und vorzugsweise zwischen -6O°C und mehr für Gummisorten, deren Glasübergang niedrig ist, und 5OO°C oder weniger bei Polymeren mit hohem Glasübergang und Schmelzpunkt durchgeführt werden.

Die Frequenz variiert vorzugsweise von 5 Hz und etwa

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3000 Hz.

Die Schwingungsreguliervorrichtung kann für die Anwendung einer konstanten Frequenz, einer sich logarithmisch

mit der Zeit ändernden Frequenz, einer sich linear mit der Zeit ändernden Frequenz oder einer Fequenz ausgebildet sein, die sich in programmgesteuerter Weise im Einklang mit der Veränderung der Formtemperatur ändert.

Diese Reguliervorrichtung ermöglicht auch eine Steuerung der Höhe des Schwingungsdruckes entsprechend einem festgesetzten Programm.'

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens eine Einrichtung aufweisen, mit der der Werkstoff dem Druck eines Gases oder, gegensätzlich, einem hohen Vakuum im Verlauf der Behandlung ausgesetzt werden kann.

Der auf den Werkstoff bzw. das Material ausgeübte statische Druck kann in programmierter Weise geändert werden. Es ist im allgemeinen leichter, einen statischen Druck anzuwenden, bevor mit der Rüttelbehandlung begonnen wird.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Vorrichtung eine Einrichtung zum Aufbringen eines vorbestimmten Wärmegefälles auf das Material im Verlauf der Behandlung aufweisen, wobei das Gefälle in Richtung der Dicke des Materials aufgebracht wird.

Mit anderen Worten besteht das Verfahren nach einem Merkmal der Erfindung darin, daß ein Werkstoff einer Schwingung ausgesetzt wird, deren Merkmale programmiert sind.

Obgleich die Schwingungen auf das Material auf verschiedene Art und Weise und insbesondere auf mechanischem Wege aufgebracht werden können, hat diese in zahlreichen Fällen anwendbare allgemeine Lösung den Nachteil, daß mechanische Schwingungen außerhalb der Vorrichtung erzeugt werden. Diese Schwingungen verursachen Störungen, insbesondere aufgrund von Materialermüdung in den Maschinenteilen, auf die die Schwingungen übertragen werden, oder in diesen benachbarten Bauteilen.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, das auf einen Formwerkstoff angewendet werden kann, der dielektrische Eigenschaften aufweist, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der dielektrische Werkstoff einem sinusförmigen elektrischen Feld ausgesetzt wird, dessen Frequenz und

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Stärke in der Zeit von einem Programm bestimmt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es möglich eine programmierte Veränderung in der Zeit in der Spannung und in der Stärke des nicht-periodischen elektrischen Feldes im Falle eines dielektrischen Werkstoffe: auszuüben.

Gemäß den beiden letztgenannten Merkmalen ist nicht vorgesehen, in dem Werkstoff ein Freisetzen von Wärme zu erzeugen, um ihn auf eine bestimmte Temperatur zu bringen, sondern die Frequenz der elektrischen Erregung und die Signalamplitude variien zu lassen, d.h. die Stärke des elektrischen Stromes während der Abkühlung des den Formkörper bildenden Materials. Auf diese Weise wird ein innerer fließelastischer Zustand simuliert, der sich nach den oben erwähnten -festen Parametern richtet.

Der Vorteil der Anwendung von Schwingungen elektrischen Ursprungs im Falle eines Materials mit dielektrischen Eigenschaften besteht darin, daß die gleiche Veränderung der physikalisch-chemischen Eigenschaften des Werkstoffes wie im Falle von Schwingungen mechanischen Ursprungs gewährleistet ist, da die log f (Hz) darstellende Kurve als eine Funktion des reziproken Wertes der abso-

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luten Temperatur (V) entsprechend dem fließelastischen

Übergang eine einzige Kurve, gleich welcher Schwingungsart, ist.

Der Vorteil dieses besonderen Merkmals des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der besseren Energieausbeute des Betriebsablaufes, geringeren Materialermüdungserscheingungen in den Vorrichtungsteilen, verringerten Anlagekosten und in einer genaueren Steuerung des Verfahrens in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Programn hinsichtlich Frequenz und Amplitude der Schwingungen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden Schwingungen mechanischen Ursprungs und Schwingungen elektrischen Ursprungs gleichzeitig beispielsweise für mehrere Fließübergänge während des Abkühlens aufgebracht. Auf diese Weise kann den stets auftretenden Sekundärübergängen Rechnung getragen werden.

Schließlich kann nach einem weiteren Merkmal dieses Verfahrens als Ausgangspunkt eine Einrichtung verwendet werden, die elektrische Schwingungen zur Erwärmung des Materials an Ort und Stelle aufbringt, bevor die eigentliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt, d.h. das Abkühlen mit gesteuerter Anwendung von Schwingungen in der Zeit im Hinblick auf Frequenz und

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Amplitude.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den- Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Einflusses der Veränderung in der Abkühlgeschwin digkeit auf den Endzustand des Werkstoffes nach dem Kühlvorgang,

Fig. 2 ein Diagramm, in dem die Veränderung im

spezifischen Volumen als eine Funktion der Temperatur bei verschiedenen Drücken angegeben ist,

Fig. 3 ein Diagramm, in dem die Veränderung der

Übergangstemperatur als eine Funktion eines physikalischen Parameters angegeben ist,

Fig. 4 ein allgemeines Diagramm zur Veranschaulichun< des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 5 eine Schemadarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens,

Fig. 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Aus-

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Wirkungen des erfindungsgemäßen Rüttelformverfahrens auf den Wärmeinhalt eine Polystyrens,

ein Diagramm zur Veranschaulichung der Auswirkungen des Abkühlungsgrades auf die thermischen Eigenschaften eines Polystyrens und

ein Diagramm zur Veranschaulichung der Auswirkungen des erfindungsgemäßen Rüttelformverfahrens auf die Verformung: kurve als eine Funktion der Temperatur mit verschiedenen Schwingungsfrequenzen auf Polydyren. -

Wie bereits einleitend zum Ausdruck gebracht wurde, ist es bekannt, daß sich die physikalischen Eigenschaften von Werkstoffen entsprechend der Behandlung, der sie unterzogen werden, z.B. in Abhängigkeit von der Abkühlung zwischen einem flüssigen Zustand und einem festen Zustand, ändern. Als Beispiel werden im folgenden zwei Fälle der Veränderung entsprechend der Veränderung des spezifischen Volumens eines Materials als Funktion der Temperatur untersucht. Im ersten Fall (Fig. 1) werden verschiedene Kurvenstrecken entsprechend der Kühlgeschwindigkeit erreicht. In dem anderen Fall (Fig. 2) ist die Kurvenanordnung unterschiedlich entsprechend dem festgesetzten Druck, bei dem die Veränderung untersucht

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wird. Der Übergang ist selbst eine Funktion des aufgebrachten Druckes.

Die Kurven der Fig. 2 zeigen die Veränderung des spezifischen Volumens (reziproker Wert der Dichte) eines Materials als eine Funktion der Temperatur, wenn das Material drei bestimmten Drücken P1 , P2, P3 ausgesetzt wird, wobei diese Drücke größer werden.

Die drei Kurven zeigen eindeutig, daß bei hohen Temperaturen die Veränderung im spezifischen Volumen größer als bei niedrigen Temperaturen ist, wobei sich die beiden Teile einer jeden Kurve bei konstantem Druck in einem Punkt vereinigen, der den Übergang M11, M12, M13 entsprechend den jeweiligen Übergangstemperaturen Tg (P1), Tg (P2), Tg (P3) definiert. Somit ist es möglich, die Veränderungen des Übergangs Punkt für Punkt als eine Funktion eines einzigen Parameters, in diesem Fall Tg als eine Funktion von P, zu untersuchen.

Das Diagramm entsprechend Fig. 1 zeigt die Veränderung des spezifischen Volumens als eine Funktion der Temperatu T für einen gegebenen Druck. Die ohne Auswirkung auf die Veränderung der Temperatur erhaltene Kurve zum Beschleunigen oder Verlangsamen ist wie vorher aus zwei Teilen C1 und C2 zusammengesetzt, die sich im übergangs-

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punkt M14 vereinigen. Wenn die Kühlung beschleunigt wird, findet die Veränderung nicht entsprechend der Kurve C2, sondern entsprechend der Kurve C3 ausgehend vom Punkt M15 statt. Der Übergang ist somit selbst von der Veränderung der Abkühlgeschwindigkeit abhängig.

Das Diagramm der Fig. 3 zeigt die Kurve, die die Übergangstemperatur Tg als eine Funktion eines physikalischen Parameters χ angibt. Diese Übergangstemperatur ist die Erstarrungstemperatur im Falle eines entsprechend einer kristallinen Struktur erstarrenden Materials oder die Glasübergangstemperatur im Falle eines amorphen Materials oder auch irgendein anderer Übergang des Sekundärtyps; in dem Fall eines Materials mit bestimmten physisch-chemischen Eigenschaften zu beiden Seiten dieses Sekundärübergangs ist die Kurve C Punkt für Punkt aufgetragen, wobei die Variable χ einen Parameter darstellt.

Entsprechend der Darstellung teilt die Kurve C einen hohen Temperaturen entsprechenden oberen Bereich ab. In diesem Bereich oberhalb der Kurve C befindet sich das Material in einem Zustand E1. Unterhalb der Kurve C befindet sich das Material im Zustand E2. Zum Auftragen der Kurve C entsprechend den Untersuchungen ist der Übergang zwischen dem Zustand E1 und dem Zustand E2 vor-

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genommen, indem man bei einem konstanten Wert des Parameters χ bleibt, d.h. auf einer Linie D1 parallel zur Temperaturachse arbeitet. Diese Linie D1, die dem Parameter x1 entspricht, schneidet die Kurve in einem Punkt M1. In einem Punkt M¹ oberhalb des Punktes M1 ist das Material im Zustand E1; in einem Punkt M" unterhalb des Punktes M1 befindet sich das Material im Zustand E2. Der Übergang zwischen diesen Zuständen M¹, M" wird durch Absenken der Temperatur herbeigeführt.

Gemäß bekannten Untersuchungen ist die Kurve C durch

Auswählen einer Reihe von Werten x1, x2 für den

Parameter χ und durch jeweiliges Aufsuchen des Übergangs punktes M1, M2 ... auf den vertikalen Linien D1, D2....

entsprechend den Parametern x1, x2 . aufgetragen.

Jedem Übergangspunkt M1 entspricht eine Übergangstemperatur Tg (x1). Der Punkt Ml kann selbst von der Kühlgeschwindigkeit (vgl. Fig. 1) abhängig sein, d.h. von der Geschwindigkeit, mit der der Raum M¹,M" durchquert wird. Dabei ist es auch notwendig, die Kurvenscharen C entsprechend den verschiedenen Kühlgeschwindigkeiten zu kennen.

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In der Mehrzahl der Fälle ist der physikalische Parameter χ der Druck. Es sind auch Laboruntersuchungen durchgeführt worden, bei denen eine Schwingungsfrequenz als Parameter (mechanisch, elektrisch oder elektromagnetisch) und die Amplitude (oder Intensität) der Schwingung verwendet wurden. In diesen verschiedenen Fällen ist die Form der Übergangskurve von gleicher Beschaffenheit, d.h. die Kurve trennt den Zustand E1 deutlich vom Zustand E2 ohne eine Schlaufe, einen Punkt des Rückwärtsverlaufs etc. aufzuweisen. Ein weiteres sämtlichen Kurven C gemeinsames Merkmal besteht darin, daß letztere als eine Funktion des Wachstums der Parameter ansteigen? falls diese Kurven nicht ansteigen, ist es möglich, eine grafische Darstellung zu wählen, die eine ansteigende Kurve als Funktion eines Parameters oder des reziproken Wertes eines Parameters angibt.

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß den allgemeinen Richtlinien der Erfindung ist zum Modifizieren der Änderungsgeschwindigkeit in der Temperatur beim Durchgang durch die Übergangskurve C, d.h. zum Modifizieren der Durchgangsgeschwindigkeit vom· Zustand E1 zum Zustand E2, eine Verbindung der Änderung der Temperatur T und der Änderung eines anderen physikalischen PaTaTnp>t-p>Tt; ν tni <·

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temperatur im Nahbereich und während der Zustandsänderung nach einer Funktion F (T,x) vorgesehen.

Nach dem Stand der Technik wird die Entwicklung der Temperatur des Werkstoffes, der sich anfangs in dem durch den Punkt M¹ dargestellten Zustand befindet, vorgenommen, indem der Parameter χ konstant auf dem Wert x1 gehalten wird. Die Entwicklung erfolgt absteigend entlang der durch den Punkt M¹ verlaufenden Senkrechten D1, die die Übergangskurve C im Punkt M1 schneidet. Die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur ist nur von der bei dieser Entwicklung auftretenden Wärmeübertragung abhängig.

Nach der Erfindung erfolgt eine Änderung der Temperatur T und des Parameters χ als eine Funktion der physikalisch chemischen Eigenschaften, die der Werkstoff aufweisen soll, nachdem er auf Umgebungstemperatur gebracht worden ist.

Wird diese Entwicklung der Parameter T,x durch die Funktion F verbunden, die durch eine in Richtung auf χ abfallende Kurve dargestellt ist, die zwischen dem Anfangspunkt N und dem Schnittpunkt R der Übergangskurve C im Punkt x3 anwächst, so entspricht der Verlauf einem Abschrecken vom Zustand E1 zum Zustand E2, dessen Abkühlgeschwindigkeit mittels des Ausmaßes der Temperatur

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änderung durch Wärmeübertragung und ferner mittels der Variablen χ steuerbar ist, deren Änderungsverhältnis unabhängig von den Bedingungen der Wärmeübertragung geändert werden kann.

Wird nach einer zweiten Möglichkeit die Änderung der Parameter T, χ in der Weise vorgenommen, daß ihr Verlauf durch die Funktion G (T, x) verbunden wird, so schneidet die entsprechende, im Punkt N ihren Anfang nehmende Kurve die Übergangskurve C im Punkt S oberhalb der durch den Punkt N verlaufenden Horizontalen, die die Kurve C im Punkt L der Abzisse x2 schneidet. Die Horizontale NL entspricht der Bildung des Zustandes E2 durch die alleinige Wirkung der Änderung des Parameters x, während die Temperatur konstant bleibt; die Geschwindigkeit der "Abkühlung" kann dann als eine Funktion des Veränderungsmaßes von χ auf der Horizontalen NL gesteuert werden.

Nach einem dritten Fall wird die Änderung der Temperatur und des Parameters χ entsprechend der Funktion H (T, x) vorgenommen, derart, daß die durch den Punkt N verlaufende Darstellungskurve die Ubergangskurve C in einem Punkt T unterhalb des Punktes M schneidet, d.h. entsprechend einem Parameter x5 ,der kleiner ist als der Parameter x1.

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Im ersten Fall der Kurve [f (T,x7] nimmt die Temperatur des Werkstoffes ab, bevor sie die Übergangstemperatur Tg (x3) im Punkt R erreicht, und während dieser selben Zeit steigt der Parameter χ an, was zu einer beschleunigten Annäherung an den Zustand E2 führt.

Im Gegensatz dazu steigt im zweiten Fall entsprechend der Kurve G (T,x) die Temperatur in der gleichen Zeit wie der Parameter χ an, was anzeigt, daß die Wirkung einer Temperaturerhöhung mit Hilfe einer Änderung von Tg mit χ durch einen programmierten Anstieg von χ zur gleichen Zeit kompensiert werden kann.

Im dritten Fall nimmt die Temperatur zur gleichen Zeit ab, in der der Parameter χ abnimmt, wobei die Änderungswerte unabhängig voneinander programmiert werden können.

Der Parameter χ kann allgemein einer physikalischen Größe oder dem reziproken Wert einer physikalischen Größe entsprechen.

In der Regel ist der Parameter der Druck (mit oder ohne Schwingungen) und/oder die Schwingungsfrequenz und/oder die Schwingungsariplitude, denen der Werkstoff bei seinem Durchgang der Ubergangskurve ausgesetzt ist.

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Mathematisch wird das erfindungsgemäße Verfahren durch die Partxalquotienten ausgedrückt.

Wenn Tg die Übergangstemperatur des Materials, t die Zeit,
χ eine erste Variable, die eine Änderung von

Tg herbeiführen kann, und y eine zweite Variable, die ebenfalls eine Änderung von Tg herbeiführen kann, ist,

so ergibt sich die Temperaturänderung als Funktion der Zeit als:

dy

at \dx)_y at \dy/_x at

Angenähert ergibt sich im Bereich des Übergangspunktes Tgo,ausgewählt ent
Variablen χ und y:

Tgo,ausgewählt entsprechend den Werten χ und ν der

ο ^Jo

Auf diese Weise wird die Änderung von Tg als Funktion der Zeit t im Bereich eines ausgewählten Punktes dor Kurve C (oder der Oberfläche im Falle der Variablen χ und y) durch Modifizierung von χ und y als Funktion der

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Δ χ Ay

(—- und )

nt Δ *

gesteuert. Die Geschwindigkeit der Annäherung an den Zustand E2 ist eine direkte Funktion der Änderung (dT /dt) und derjenigen von (dT/dt), die vom Wärmeübergangsparameter gesteuert wird.

Falls nun beispielsweise χ ein in der Zeit veränderbarer Druck und y eine in der Zeit veränderbare Frequenz ist, so genügt es_; die Änderungen als eine Funktion der gesamten zu erreichenden Änderung zu wählen. Falls nur eine Variable vorhanden ist, zum Beispiel x, ergibt

Δ ^γ

sich notwendigerweise = O und die Formel ist

Δ t

vereinfacht.

Die Erfindung findet auch auf eine beliebige Anzahl von Variablen in der Zeit, die die Übergangstemperatur beeinflussen können, Anwendung.

In Fig. 5 ist bei A ein Schwingungserzeuger oder Rüttler dargestellt, der mit seinen Einzelheiten in Fig. 6 dargestellt ist. Die Feldzuführung des Rüttlers und die Schwingungssteuerung, wie ein Sinuswellen-Generator, der bei B dargestellt ist, sind an einen Leistungsverstärker C mit Halbleitern angeschlossen. Ein Steuer-

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schrank D ermöglicht die überwachung der mittleren aufgebrachten Kraft, der durchschnittlichen Verschiebung bzw. Verlagerung, der Temperatur und des Kühlungsgrades. Die elektrische Energie wird vom Leistungsverstärker C dem Rüttler A durch die Leitung 1 zugeführt. Die elektrischen Leitungen, die zum Spulenkörper, zur Feldzuleitung und zum Beschleunigungsmesser führen, sind mit 1,2 und 3 bezeichnet. Der Rüttler ist mit einer Luftkühlturbine 53 durch eine Leitung 58 verbunden. Über die Leitungen 4,5 und 6 ist der Rüttler mit dem Steuerschrank verbunden, um das Ablesen und Regulieren der mittleren Kraft, der Gesamte-nergie pro Zyklus, der Phasendifferenz zwischen Spannung und Belastung und das Messen der Spannung-Belastung-Ausgänge zu ermöglichen. Der Rüttler hat Anschluß an eine Kühleinrichtung, ein Gebläse 53 mit Riemenantrieb, an eine Kühlmittelzufuhr zum Verstärker und zur Form bei 54 und an eine Kühlmittelabfuhr bei 55.

Eine Vakuumpumpe und ein Manometer sind bei 56 angeschlossen, und eine Konditioniergaszufuhr wird durch die Leitung 57 bereitgestellt, während eine Luftleitung 58 das Gebläse mit dem Rüttler verbindet.

Die Anschlüsse der Heizelemente, zu den Thermoelementen, zur Lastzelle und zum Element zum Messen der Verschiebunc

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bzw. Verlagerung sind bei 4,5,6 und 16 veranschaulicht. Die elektrischen Leitungen 7,8 und 10 sind Stromversorgungsanschlüsse. Die Leitungen 9 und 19 dienen zum Übertragen der Ausgänge auf Aufzeichnungsgeräte und zur Zuführung des Ausgangs der Thermoelemente an den Temperatur-Frequenz-ümwandlungsgenerator. Es ist möglich die mittlere Kraft, die Spitzenkraft, die mittlere Verschiebung bzw. Verlagerung, die Phasendifferenz zwischen Kraft und Verschiebung, die Temperatur und die Frequenz aufzuzeichnen. Zwei in Fig. 5 mit a und b bezeichnete Ventile steuern die Kühlung der Form. Das Ventil a ermöglicht eine thermische Isolierung der Lastzelle und des Rütteltisches de_s Formraumes, der beheizt ist. Das Ventil b ermöglicht,die Kühlung der Form zu konditionieren. Das Ventil c ist ein Auslaßventil für die Kühlmedien. Das Ventil d ermöglicht die Regelung der Kühlung der Transistoren des Leistungsverstärkers.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind die beiden Formteile 21 und 32 und der Balg 31 zwischen die Lastbzw. Kraftmeßzelle 28 und die Stützplatte 41 gesetzt, die selbst mit dem Rütteltisch 42 verschraubt ist. Gewindestangen 22 erstrecken sich senkrecht durch den Rahmen 29 und sind dabei in die Stützplatte 41 eingeschraubt.

Eine Drehung der Gewindestangen 22 führt dazn. daß rtif=·

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Anordnung von Federn 11 mit einer Geschwindigkeit zusammengedrückt wird, die von der Druckänderung gesteuert wird. Eine mechanische Vorrichtung 12, die entweder entsprechend der zeichnerischen Darstellung von Hand oder elektrisch gesteuert wird, ist auf einer die Federn abstützenden Platte angeordnet und ermöglicht das Aufbringen eines gesteuerten Druckes. Die Kühlleitungen 23 sind an die Form durch Einlaßventile 24 angeschlossen und münden durch das Auslaßventil 25 aus. Ein Beschleunigungsmesser und sein Kabel sind bei 26, die Thermoelemente und die Heizelemente bei 27 angeschlossen. Eines der Thermoelemente ist an dem Schwingungserzeuger angeschlossen. Das (nicht dargestellte) Meßelement für die auftretende Spannung bzw. Verlagerung ist starr mit dem Rütteltisch im Inneren des Rüttlers 13 verbunden und seine Ausgangsleitung ist bei 30 angedeutet.

Die Maschine ist so ausgelegt und konstruiert, daß die zu bearbeitenden Materialien ganz spezifischen und programmierbaren Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Druck (vor Anwendung der Schwingung) und Schwingung (Frequenz-Amplitude) ausgesetzt werden können. Der flexii Ie Metallbalg 31 ermöglicht eine geringe Relativbewegung zwischen dem oberen und dem unteren Formteil. Das zu behandelnde Material wird zwischen diese beiden Formteile

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eingesetzt, die mit elektrischen Heizelementen versehen sind. Ein schnelles oder konditioniertes Abkühlen der Form ist dadurch möglich, daß Kühlmittel in Kanäle geleitet wird, die in die Form nahe dem zu bearbeitenden Material eingearbeitet sind.

Ein Elektromagnetkraftverstärker erzeugt die Schwingungsbewegung, die die Gesamtenergie pro auf das Material ausgeübtem Zyklus bestimmt.

Das Arbeitsprinzip des elektromagnetischen Verstärkers ist ähnlich dem bei Hi-Fi-Lautsprechern verwendeten, wobei sich versteht, daß im vorliegenden Fall die Bauteile viel größer und leistungsstärker sind.

Eine Kraft- bzw. Schwingungsbeanspruchungsmeßzelle ist am oberen Formteil 21 angebracht und ermöglicht eine direkte Ablesung der auf das in der Form befindliche Material ausgeübten Kräfte.

Das andere Ende der Meßzelle 28 ist mit dem Maschinenrahmen 29 fest verbunden, der selbst auf den festen Teil des Rüttlers 13 aufgeschraubt ist. Der Ausgang der MeßzeHe ist mit einem Meßfühler verbunden, der ein direktes Ablesen der auf das Material ausgeübten Kräfte ermöglicht. Ein Wählschalter ermöglicht eine

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Anzeige entweder der durchschnittlichen auf die Werkstoffprobe ausgeübten Kraft (die Hälfte der Sinuswelle) oder der Spitzenkraft entsprechend der maximalen Druckbeanspruchung.

Durch den Rahmen 2 9 kann die Armatur des Rüttlers 13 mechanisch mit dem oberen Formteil durch die Meßzelle 28 verbunden werden. Er hält den Kräften der Armatur des Rüttlers 13 stand und übt eine Rückwirkung auf den Rumpf des Rüttlers aus. Der Elastizitätsmodul des Maschinenrahmens ist deutlich größer als der des zu behandeläen Materials, so daß· der obere Formteil ortsfest gehalten werden kann.

Um einen positiven Druck auf dem Material ungeachtet der gesamten vom Rüttler hervorgerufenen Schwingungsbeanspruchung aufrechterhalten zu können, ist der Satz von Federn 11 über der Form angeordnet und ermöglicht eine Beaufschlagung der Form mit einem verhältnismäßig konstanten Druck. Diese konstante Kraft ist größer als die Halbwelle des sinusförmigen Druckes. Die von den Federn ausgeübten Kräfte werden direkt von einem Druckanzeiger abgelesen.

Mehrere Thermoelemente sind in die Form so nahe wie möglich am Werkstoff (2 mm) eingesetzt, damit die Tem-

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peraturen der beiden Formteile gemessen werden können. Einer der Ausgänge der Thermoelemente wird verstärkt und kann als Eingangssignal für den Schwingungsfrequenzerzeuger dienen.

Die Ausgangsspannung der anderen Thermoelemente wird an ein automatisches Instrument zur Regelung der Formtemperatur und an ein Aufzeichnungsgerät y-t übertragen. Dieses Instrument ermöglicht eine direkte und kontinuierliche Ausgabe der Temperaturkurve der Materialprobe auf Millimeterpapier von der Eingabe des Materials in die Form bis zu seiner Entformung"bei der gewünschten Temperatur (z.B. Umgebungstemperatur). Die Vorrichtung ist mit einem elektronischen Servoregler (mit Proportionalband) der an die Heizwiderstände abgegebenen elektrischer Leistung versehen. Diese Vorrichtung ermöglicht es, eine gewünschte Temperatur in kürzester Zeit zu erreichen und diese Temperatur zu stabilisieren.

In Abhängigkeit von der Anfangstemperatur in der Form und der Schwingungsfrequenz nimmt der eingegebene Werkstoff wie Kunststoff spezifische physikalische Zustände an. Die Formhöhlung ist so ausgebildet, daß Kunststoffscheiben mit verschiedenen Durchmessarn und Dicken von etwa 2 mm bis etwa 3,75 mm und mit einem größten in die Form passenden Durchmesser von 70 mm be-

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handelt werden können. Der Kunststoff kann auch erwärmt werden, so daß er in die Form und in den Balg fließen kann. Es ist daher möglich, daß das beschriebene Verfahren der Schwingungsformung an flüssigen Kunststoff oder Flüssigkeiten durchgeführt wird. Die Formeinsatzmasse sollte nicht die Masse einer PS-Scheibe von 3,75 im Dicke, 70 mm Durchmesser und mit einer Dichte von etwa 1g/cm³ übersteigen. Mittels des flexiblen mechanischen Balges kann das zu behandelnde Material auch auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der es in die Formaushöhlung und in den Balg fließen kann. Es ist folglich möglich, geschmolzene Harze oder sogar Flüssigkeiten dem Rüttelformvorgang auszusetzen. Wiederum darf die Menge des in die Form eingegebenen Materials 8,85 g nicht übersteigen.

Unter der Annahme, daß Scheiben von 70 mm Durchmesser verwendet werden, beträgt der von der Federanordnung aufgebrachte durchschnittliche Druck etwa 32 bar, hervorgerufen von einer Gesamtdruckkraft von etwa 1870 kg auf einer mittleren Balgfläche von etwa 59,27 cm². Bei einer solchen Scheibe kann auch die gesamte maximal von den Federn aufgebrachte Kraft 2000 kg betragen, womit ein statischer Druck von 51 bar auf einer Fläche von 38,48 cn erzeugt werden kann.

Der Betrag variierbaren Druckes, der durch die Leistunqs-

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abgabe des Rüttlers entwickelt werden kann, ändert sich mit der Frequenz, mit der der Rüttler betrieben wird.

Berechnungen haben ergeben, daß ein Schwingungsdruck von etwa 35 bar bei Frequenzen bis zu 200 Hz erreicht werden kann. Somit können Spitzendrücke von etwa 86 bar bei Frequenzen bis zu etwa 200 Hz erreichbar sein; die Verwendung kleinerer Materialproben ermöglicht es, höhere Drücke zu erreichen.

Der maximale statische und Schwingungsdruck, der mit dieser Ausführungsform erreichbar ist, beträgt 51 - 35 ba nämlich 86 bar statischer Spitzendruck, während die maximale Schwingungsamplitude (bei niedrigsten Frequenzen 1,4 mm beträgt, was 40% relativer Verdrängung für Materialproben mit einer Ausgangsdicke von 3,75 mm entspricht

Der Vibrator kann mit Frequenzen von 5 bis 3000 Hz mit der Möglichkeit schneller Spitzen bis auf 5000 Hz betrieben werden. Bei Frequenzen über etwa 200 Hz nimmt unter der Annahme einer konstanten Schwingungsamplitude die an die Form übertragene Kraft theoretisch etwa umgekehrt mit dem Quadrat der Antriebsfrequenz ab (Newtonsche Bewegungsformel). Die Schwingungsamplitude kann gesenkt werden, um einen konstanten Schwingungsdruck selbst bei

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hohen Frequenzen zu erhalten.

In der Praxis ist empirisch gefunden worden, -daß die scheinbar bewegte Masse der Maschine, d.h. die auf das Material durch Beschleunigung übertragene Kraft, frequen abhang ist. Der Logarithmus der bewegten Masse ist daher linear mit einer negativen Neigung auf den Logarith mus der Frequenz bezogen. Dieses Ergebnis zeigt an, daß es umso schwieriger ist, die Schwingungsenergie auf das Material zu übertragen, je höher die Frequenz ist. Die Formtemperatur kann zwischen 0° und 5OO°C eingestellt werden.

Die Form kann die maximale Temperatur von 50O⁰C von der Raumtemperatur ausgehend in weniger als etwa 15 Minuten erreichen. Die Form kann unter verschiedenen Kühlbedingungen gekühlt werden, wobei beim Abschrecken unter Verwendung von Wasser als Kühlmedium die Formtemperatur von 500° auf 60°C in weniger als 2 Minuten herabgesetzt werden kann. Die Form kann mit einem Warmwasserstrom (20 bis 7O⁰C), der den zur Verfügung stehenden Bereich der Abschreckbedingungen zeigt, erwärmt oder gekühlt werden. Die Form kann auch mit einem Zwangsstrom von Luft oder Stickstoff gekühlt werden, was einen großen Bereich langsamer und gesteuerter Kühlverhältnisse ermöglicht.

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Die gesamte in Schwingungen zu versetzende Masse beträgt etwa 27 kg. Die bei diesem Prototyp verwendete Vorrichtung hat eine Grenzkapazität'von 1364 kg Vibrationskraft, die mittels einer Beschleunigung von (3000/60) = 50 g (g = Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft 9,8 m/sec²) erreicht werden kann.

Der mechanische Balg, der als Schwingungsumhüllung dient, hat mechanische Eigenschaften, die nicht überschritten werden dürfen. Insbesondere darf er nicht über 1,4 mm zusammengedrückt werden, wenn seine Bunde nicht mit Material gefüllt sind. Wenn andererseits das Material in der Schmelze oder eine Flüssigkeit die Bunde des Balges füllt, übertragt das Material seinen Druck und seine Druckveränderung auf die Balgwände. In diesem Fall beträgt der Kompressionsgrenzwert nur 0,89 mm.

Ein Festkörper-Leistungsverstärker kann als Haupteinheit der Vorrichtung verwendet werden. Dieser kann bis zu 8 KW eines Sinuswellenstroms mit einer beliebigen Frequen: von 5 Hz bis 3000 Hz liefern. Die Ausgangsmodule (Transkonduktoren), von denen vier vorgesehen sind, haben jeweil 60 Leistungstransistoren. Diese werden durch Buffer und Vorverstärker von einer Niedervolt-Spannungsquelle (6 Veff max.) gespeist und erzeugen einen Ausgang von 115 Volt bei 70 A. Die Last für diesen Verstärker

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ist die Armatur des Rüttlers. Diese kann eine Kraft von 1360 kg aufweisen. Sie ist von einem motorgetriebenen Zentrifugalgebläse luftgekühlt. Der Rüttler erfordert ferner eine Gleichstromquelle für die Spule, die das starke magnetische Feld im Luftspalt erzeugt. Hierzu dient die Feld-Stromversorgung mit einer Ausgangsleistung von 190 Volt, 40 A.

Der Festkörper-Leistungsverstärker, die FeId-Stromversorgung und der Motor für das Gebläse erfordern 380 V, 50 Hz Drehstrom. Der Gesamtbedarf beträgt etwa 28,3 kVA. Die Bereitstellung erfolgt aus dem Netz über einen Sicherungsschalter und ein großes dreipoliges Wechselstromschütz an einer Wand in der Nähe der Vorrichtung. Der Strom für die Niedervolt-Verstärkerstufen und die Steuerschaltkreise ist ein Einphasenstrom von 110 V, 50 Hz, der von einem außerhalb angeordneten Steuerstrom-Transformator geliefert wird. Der Gesamtstrom von 220 V für die Steuereinrichtung, die Heizeinrichtungen sowie für die Druck- und Temperaturmeßinstrumente beträgt etwa 3 kVA.

Der Verstärkungssteuerschrank, der in einer Einheit mit dem Leistungsverstärker ausgeführt ist, ist mit Drucktasten, Anzeigelampen, Sicherheitseinrichtungen, Hauptkontrollen usw. für die Steuerung des Stromlaufs im

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System versehen.

Die Niedervolt-Spannun^quelle ist das Sinuswellen-Steuer Zentrum. Dieses ist in ein und demselben Schrank mit der Feld-Stromversorgung untergebracht. Es enthält sämtliche Schaltungen, die zur Erzeugung des Wechselstromsignals niedriger Höhe, zur Überwachung der Beschleunigung, der Geschwindigkeit, der Amplitude usw. erforderlich sind.

Kühlwasser wird an die Kühlkörper der Verstärkertransistoren mit einer Menge von etwa 12 l/min abgegeben. Kühlwasser wird auch für die Form auf dem Rüttler benötigt. Druckluft von etwa 6 bar wird für das Schwingungsdämpfungssystem des Rüttlers benötigt.

Die Verbindung zwischen dem Rüttler und dem Leistungsverstärker und zwischen dem Gebläse und dem Leistungsverstärker erfolgt mit Hilfe von Kabeln für das Gebläse (vier Drähte), Feld (2 Drähte), Armatur (2 Drähte), Überlastschalter (3 Drähte) und Beschleunigungsmesser (koaxial). Zusätzliche Drähte werden für die Formheizglieder, die Thermoelemente, die Meßzellen und den Frequenzerzeuger benötigt.

Die Schwingungsfrequenz kann während des Formvorgangs

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entweder nach einem eingestellten Frequenz-Zeit-Muster oder über einen elektronischen Frequenz-Temperatur-Umwandler programmiert werden. In letzterem Fall wird de Millivoltausgang von einem der Thermoelemente ständig verstärkt und kompensiert, bevor er an den Temperatu Frequenz-Umwandler gegeben wird. Das jeweilige Frequenz-Zeit-Muster oder die Einstellungen für den Frequenz-Temperatur-Umwandler hängen von der chemischen Beschaffe hext des Materials, dem rheologischen Verhalten innerhalb des in Frage kommenden Temperaturbereichs und von der Wahl der makroskopischen Eigenschaft ab, die verbessert werden soll.

Der Steuerschrank enthält die Schaltungen für die Stromzufuhr zu den Formheizelementen der Maschine,ein Anzeige-und Steuergerät für die Formtemperatur mit Schreibstreifen und einen Druckmesser, der in Verbindung mit der Kraft- bzw. Druckmeßzelle verwendet wird. Die Steuerungen für diese Einrichtung sind unabhängig von den Steuerungen für den Verstärker, der im übrigen in einem weiteren Schrank untergebracht ist.

Der Netzstrom wird aus Drei-Phasen-Leitungen 380 V, 50 Hz über einen Hauptschalter von 100 A bezogen. Der Strom mit dieser Spannung wird für die Primärseiten des Transformators, für den Leistungsverstärker, für die

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Stromversorgung der Armatur des Rüttlers und für die Feld-Stromversorgung sowie für den Motor von 3 PS verwendet, der für das den Rüttler kühlende Gebläse benutzt wird. Der Steuerstrom für die Spulen der ,großen Schaltschütze, die den Strom mit Leitungsspannung schalten, ist ein Einphasenstrom von 115 V, 50 Hz.

Diesen Strom erhält man durch einen Reduktionstransformator und eine geeignete Schaltvorrichtung.

Der größte Teil der Steuerschaltung benötigt Gleichstrom von 24 V für die kleinen Relais, die Festkörper-Relais-Treiber (Transistoren) und für die Anzeigelampen. Diesen Strom erhält" man von einer 115-V-Stromquelle mittels eines Reduktionstransformators, Diodengleichrichtern und mittels eines Filterkondensators.

Andere Schaltungen für Festkörper-Elemente erfordern drei regulierte Gleichstromquellen von - 15 V, eine Gleichstromquelle von + 15 V, durch Zener-Diode reguliert, eine nicht regulierte Gleichstromquelle von 24 V und eine zenerdxodenregulierte Stromquelle von 5 V. Somit sind sechs verschiedene Gleichstromquellen für Steuerzwecke vorhanden.

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Die Verstärkerstromquelle wandelt den Wechselstrom von 380 V, 3 Phasen, 50 Hz in Gleichstrom von 115 V um. Die Festromquelle wandelt den Wechselstrom von 380 V, 3 Phasen, 50 Hz in Gleichstrom von 190 V bei 40 Amp.

Beide Stromquellen verwenden Reduktionstransformatoren und Silizium-Leistungsdioden in direkten Vollwellen-Brückengleichrichtern. Die Stromquelle des Leistungsverstärkers ist außerordentlich gut gefiltert.

Zur Veranschaulichung der zahlreichen praktischen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden einige Beispiele beschrieben.

Die Auswirkungen der nach der Erfindung vorgenommenen Schwingungsbehandlung auf die physikalischen Eigenschaften der Formkörper ergibt sich aus den wiedergegebenen Meßergebnissen dieser physikalischen Eigenschaften.

Beispiel 1

Mit einer Dupont-990-DSC-Zelle wurde die Auswirkung der

chwingungsbehandlung auf die Wärmekapazität; eines Polystyrene (PS) für allgemeine Verwendungszwecke untersucht. Die Fig. 7 gibt die Resultate für zwei verschiedene

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Behandlungsarten wieder. Für jede Behandlung entspricht die Bezugskurve einer unter den gleichen Bedingungen mit Ausnahme der Schwingung abgekühlten Materialprobe; somit entspricht die Bezugskurve einem klassischen Preßformkörper. Die Erwärmung wird für alle Läufe konstant auf 2O°C/min gehalten.

Bei der in Fig. 7 oben wiedergegebenen Behandlung ist die PS-Probe anfänglich ein rundes Stück einer Materialplatte, welche in die Form eingesetzt und auf Tg + 3O°C, d.h. 135⁰C erwärmt wird, bis die Temperatur konstant gehalten wird. Ein -statischer Druck von 14,8 bar wird auf die Probe aufgebracht und sodann wird der Rüttelvorgang eingeleitet. Die Welle ist anfangs 15 Hz₇ wobei die Amplitude von Spitze zu Spitze 0,12 mm beträgt. Wenn die Form zum Abschrecken der Materialprobe schnell heruntergekühlt wird, erhöht sich die Schwingungsfrequenz nach f (Hz) = 15 e¹/⁵, während die Schwingungsamplitude konstant gehalten wird. Die Rüttelbehandlung wird unterbrochen, wenn die Temperatur der Materialprobe 98°C erreicht. Die Materialprobe bzw. der Formkörper kühlt dann weiter ohne Rüttelbehandlung ab.

Die Vergleichsprobe nach Fig. 7 (obere Kurve) wird unter den gleichen Bedingungen gekühlt, jedoch wird während

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des Kühlens keine Rüttelbehandlung angewendet. Das Thermograram der behandelten und der unbehandelten Materialprobe zeigt deutlich die Unterschiede in der Wärmekapazität der beiden Materialproben. Während sowohl das behandelte wie auch das unbehandelte Materialstück ein klassisches endothermes Verhalten bei der Glasübergangstemperatur zeigen, ist ihr Nach"Übergangs-Wärmeverhalten deutlich unterschiedlich. Die Wärmekapazität der behandelten Materialprobe ist nach dem endothermen Ablauf Tg rückläufig auf einen Wert, der in etwa gleich der extrapolierten Wärmekapazität (bei der entsprechenden Temperatur), ausgehend von der vorauf gegangenen Temperaturzone ist (T^Tg) .

Somit hat die schwingungsgeformte Materialprobe thermische Eigenschaften bei Raumtemperatur (nach der Behandlung) , die von dem Verhalten nach Tg extrapoliert werden können, wo bekannt ist, daß sich das Polymer in einem Gleichgewichtszustand befindet. Dies bedeutet, daß sich die behandelte Materialprobe unterhalb von Tg wie eine Materialprobe verhält, die ihren Gleichgewichtszustand erreicht hat, d.h. wie ein Material, welches lange getempert worden ist.

Die Wärmekapazität der unbehandelten Materialprobe gemäß

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dem Vergleichsmuster flacht nach dem endothermen Vorgang ab und zeigt einen großen Wärmekapazitätsunterschied zwischen dem Glaszustand (T < Tg) und dem Gummizustand (T > Tg). Dieses Verhalten ist typisch für ein abgeschrecktes Material, wie es weiter aus Fig. 8 ersichtlich ist. Nach dieser Figur ist eine PS-Probe unter einem Druck von 40 bar mit drei verschiedenen Kühlgeschwindigkeiten (80°C/min, 2°C/mi_n/ O,5°C/min) gekühlt worden.Die Ausgangstemperatur im Gummizustand beträgt 135⁰C. Es ist deutlich, daß sich die schwingungsgeformte Materialprobe nach Fig. 7 (oben) wie ein langsam abgekühltes Materialstück (untere Linie der"Fig. 8) verhält, während es tatsächlich einem starken Abschreckvorgang ausgesetzt wurde.

Dieses Beispiel veranschaulicht somit, daß die erfindungs gemäße Schwingungsbehandlung während der Kühlung eine Steuerung und Verbesserung des Gleichgewichtszustands, d.h. der Stabilität des gebildeten "Glases" ermöglicht, ohne den Geschwindigkeitsvorteil eines Abschreckvorgangs zu verlieren.

Das Verfahren macht auch langwierige und kostenaufwendige Wärmebehandlungen wie Tempern nach dem Abschrecken entbehrlich, die gegenwärtig angewandt werden, um das

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"Glas" von inneren aufgebauten und während des Abschreckvorgangs eingefrorenen Spannungen zu befreien.

Beispiel 2:

Das zweite behandelte Beispiel der Fig. 7 ist eine weitere Polystyren-Materialprobe, die aus dem Gummizustand bei 8O°C/min unter Anwendung von Schwingungen abgeschreckt worden ist. Der auf die Materialprobe wirkende statische Druck beträgt 15 bar; die Ausgangstemperatur beträgt 12O°C. Die Schwingungsfrequenz während des Kühlvorgangs ist konstant gleich 100 Hz. Der sinusförmige Druck beträgt P = 15 * 8,7 [[sin (2 JT x 100tf) , wobei P in bar ausgedrückt wird und t die Zeit in Sekunder ist. Der Rüttelvorgang wird unterbrochen, wenn die Temperatur der Materialprobe 80⁰C erreicht. Fig. 7 zeigt in den unteren Kurven die DSC-Thermogramme der rütteIgeformten Materialprobe und einer Vergleichsprobe, die in gleicher Weise, jedoch ohne Rüttelvorgang während des Kühlens, gekühlt wurde. Wiederum ist das Wärmeverhalten der behandelten und der unbehandelten Materialprobe unterschiedlich. Die Merkmale der endothermen Eigenschaften bei Tg sind für die behandelte Materialprobe komplexer als für das unbehandelte Material. Insbesondere ist der endotherme Ablauf für das behandelte Material

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breit, indem er sich über einen Bereich von 4O°C erstreckt. Die mechanischen Spannungs- und Biegeeigenschaften der behandelten und der unbehandelten Materialprobe sind nach einem Verfahren entsprechend ASCM D 790 (I) und ASTM D638-68 untersucht worden.

1. Biegefestigkeitsergebnisse

A: Behandelte Materialprobe:

Bxegefestigkeit: 940 kg/cm²

(Streuung: 5%)

Maximale Reißdehnung in %: 4,2 - 0,2% Biegemodul:

27601 kg/cm² (Streuung: 5%)

B": ünbehandelte Materialprobe Bxegefestigkeit:

Maximale Reißdehnung: Biegemodul:

696 kg/cm² (Streuung: 4%)

2,7 - 0,3%

26611 kg/cm² (Streuung: 6%)

2. Zugversuch:

A: Behandelte Materialprobe: Zugfestigkeit:

Bruchdehnung: Streckspannung:

421 kg/cm² (Streuung: 7%)

2,4 bis 3%

313 kg/cm² (Streuung 2%)

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Streckdehnung: 1,6 bis 2%

Zugspannungsmodul: 25853 kg/cm²

(Streuung:5%)

B: Nicht behandelte Materialprobe:

Zugfestigkeit: 350 kg/cm²

(Streuung:4%)

Bruchdehnung: 1 ,5 bis 2%

Streckspannung: keine Streckgrenze Streckdehnung: keine Streckgrenze

Zugspannungsmodul: 11031 kg/cm²

(Streuung: 5%)

Diese Ergebnisse wurden mit einer statistischen Grundgesamtheit von 4 Proben pro Behandlung erreicht. Die Streuung betrug das 100-fache des Verhältnisses der Standardabweichung und des Mittelwertes.

Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß die mechanischen Eigenschaften der schwingungsgeformten Materialproben insbesondere im Hinblick auf die Festigkeit und den Dehnungsprozentsatz überlegen sind. Bei der Biegung ist beispielsweise die Biegefestigkeit des oben erwähnten schwingungsgeformten Material 35% größer und die Dehnung 50% größer als bei der unbehandelten Materialprobe. Dies gilt, wenn auch im geringeren Ausmaß, für die Zugergebnisse.

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Dieses Beispiel zeigt wieder, daß die während der Kühlung der obigen Schwingungsbehandlung unterzogenen Materialproben in ihren mechanischen Eigenschaften den unbehandelten Materialproben, insbesondere hinsichtlich der Biegewerte, überlegen sind.

Beispiel 3

Durch dieses Beispiel soll gezeigt werden, daß durch die Schwingungsbehandlung eines Polymer-Material im Glaszustand unterhalb der Glasübergangstemperatur das Material auf günstige Weise"erweicht wird.

Das untersuchte Material ist ein Polystyren für allgemeine Zwecke, das bereits in scheibenförmige Proben aus Plattenmaterial geschnitten ist. Das unbehandelte Material, das als Vergleichs- bzw. Bezugswert dient, wird bei Raumtemperatur einem Preßdruck von 630 bar ausgesetzt, wobei die Materialprobe seitlich fließen kann. Die Form wird erwärmt, um einen linearen Anstieg der Materialtemperatur zu erzielen. Die Verformung parallel zur Druckachse wird gemessen und gegenüber der Temperatur aufgetragen, um das Erweichungsverhalten des Materials unter statischer Belastung zu kennzeichnen Die behandelten Materialproben werden von 5O°C an auf-

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wärts einem Schwingungsdruck P = 470 - 160 [sin

- —ι ausgesetzt

(2 // *q tjj / ■ ,wobei P in bar ausgedrückt ist, 2ο

die Frequenz in Hertz und t die Zeit in Sekunden ist. Die Heizgeschwindigkeit ist für jede Materialprobe gleich. In Fig. 9 werden die Verformungs-Temperatur-Kurven der statisch und dynamisch unter Druck gesetzten Materialproben verglichen. Bei allen Materialproben ist der maximale Druck gleich, nämlich 630 bar.

Der Durchschnittsdruck ·, der auf die behandelten Materialproben einwirkt, beläuft sich auf 470 bar, d.h. 34% weniger als der Bezugsdruck. Fig. 9 zeigt die Auswirkung der Schwingungsfrequenz auf die Erweichungstemperatur, wobei die Frequenz während eines Laufes konstant bleibt. Aus Fig. 9 ist deutlich, daß die während des Heizvorgangs angewandte Schwingung einen beträchtlichen Einfluß auf die Verformungsfähigkeit des Materials unter Last hat. Zum Beispiel ist die Erv&chungstemperatur etwa 30°C niedriger für das bei 50 Hz gerüttelte Material. Somit ist ein geringerer dynamischer Druck für das gleiche Verformungsergebnis erforderlich. Fig. 9 zeigt ferner, daß die Auswirkung der Frequenz bei konstantem Durchschnitts- oder Maximaldruck nicht eindeutig ist. Es scheint eine Optimierung

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der Behandlungsauswirkungen vorzuliegen, wenn sich die Schwingungsfrequenz im Bereich von 50 bis 60 Hz befindet In jedem Fall sind bei mechanischen Behandlungen mit niedrigen Thermoform-Temperaturen (T < Tg) die Vorteile der Verwendung von Schwingungen bei einer ausgewählten Frequenz während des Behandlungsvorgangs eindeutig, nämlich, daß ein niedrigerer Gesamtdruck oder eine niedrigere Betriebstemperatur verwendet werden kann.

Beispiel 4

Dieses Beispiel befaßt sich mit der Verringerung der Doppelbrechung sowie mit thermischen Spannungen nach dem Formen. Das verwendete Material ist wiederum Polystyren, das wie oben aus plattenförmigen! Material von 2mm Dicke in flache Scheiben geschnitten worden ist. Das Bezugsmuster wurde über seine Glasübergangstemperatm auf 140°C erwärmt. Ein Preßdruck von 600 bar wurde bei der entsprechenden Temperatur angewendet und die Form wurde schnell abgeschreckt. Das Muster veränderte während des Vorgangs seine Abmessungen, wurde in der Dicke verkleinert und im Durchmesser vergrößert. Es war optisch durchsichtig, jedoch war die Transparenz schlecht und die Übertragung des Lichtes ungleichmäßig. Eine Untersuchung des Musters zwischen gekreuzten Polarisatoren zeigte ein Doppelbrechungsmuster in radialer Symmetrie (konzentrisch-isochromatisch, bei Malteserkreuz mit Linien gleicher Spannung). Das behandelte Muster war mit

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dem Bezugsmuster geometrisch gleich ausgebildet. Es wurde ohne Anwendung von Druck auf die gleiche Temperatur von 14O°C erwärmt. Ein dynamischer Preßdruck von

+ _ . —ι ,wurde aufgebracht P = 450 - 150 [sin (2 V 100 t)J bar-; woraufhin die Form wie vorher schnell abgeschreckt wurde. Der Rüttelvorgang wurde unterbrochen, als das Muster eine Temperatur von 50⁰C erreichte. Die Probe wurde bei jedem Zyklus dem gleichen Gesamtdruck von 600 bar wie das Vergleichsmuster unterzogen. Die optischen Eigenschaften der Materialprobe waren ausgezeichnet. Es war kein Doppelbrechungsmuster in der-Ebene der verformten Scheibe vorhanden. Bei Betrachtung zwischen Kreuz-Polarisatoren war das Muster vollkommen schwarz.

Es ist zu schließen, daß die Rüttelbehandlung während der Kühlung eine Entspannung und ein Ausschalten von thermischen Beanspruchungen und/oder Orientierungsspannungen aufgrund der thermomechanisehen Behandlung ermöglicht. Die optischen Eigenschaften waren durch die Rüttelbehandlung verbessert.

Beispiel 5

Dieses Beispiel behandelt das Preßformen von Granulat unter Anwendung von Schwingungen. Es wurde von der Firma

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Dow Chemical Company bezogenes Polystyren-Granulat (PS - lot S-108) verwendet.

Die Bezugs- bzw. Vergleichsmuster A wurden nach dem folgenden Verfahrensschema bearbeitet:

1. 8,85 g Granulat werden bei Raumtemperatur in die Formhöhlung eingegeben.

2. Die Form wird schnell auf 21O°C in 7 Minuten erwärmt.

_2

Während dieser Zeit wird ein Vakuum von 4 χ 10 Torr an die Formhöhlung angelegt,-

3. Die Form wird mit einem Preßdruck von 30 bar beaufschlagt (1 Minute).

4. Die Form wird auf 24O°C für 1 Minute bzw. 3 Minuten bzw. 5 Minuten gehalten.

5. Die Formhälften werden mit kaltem Wasser auf Raumtemperatur abgeschreckt. Der Druck wird aufgehoben, wenn die Materialtemperatur 50⁰C beträgt.

Eine andere Serie von Bezugsmustern (B) wird nach folgen-

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dem Schema behandelt:

Stufen 1 und 2 wie oben beschrieben.

3. Ein Druck von 30 bar wird aufgebracht, wenn die Temperatur 100⁰C erreicht, und der Druck wird auf dieser Höhe gehalten.

Stufen 4 und 5 wie oben beschrieben.

Die behandelten Muster werden nun nach folgenden Bedingungen bearbeitet:

Stufen 1 und 2 wie oben beschrieben.

Wenn die Materialtemperatur 100°C erreicht, erfolgt die Schwingungsbehandlung der Form:

Untere Frequenzgrenze: 5 Hz Obere Frequenzgrenze: 3000 Hz Durchlaufzeit von unterer

Grenze zu oberer Grenze: 30 Sekunden

Schwingungs frequenz zyklen zwischen 5 Hz und 3000 Hz, Änderung des Freuqenzlogarithmus linear mit der Zeit.

der mittlere auf die Form aufgebrachte Druck beträgt 22,4 bar.

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3009583 — 58 — Abschrecken der Form, wenn die Materialtemperatur 21O⁰C beträgt und den Rüttelvorgang beenden, wenn die Materialtemperatur 50⁰C erreicht. In der folgenden Tabelle sind die Gesamtzeit des Form vorgangs und das abschließende Aussehen der Muster bzw. Materialproben in bezug auf das Vorhandensein von Blasen wiedergegeben:	Vergleichsmuster A	2	3	Vergleichsmuster B	2	3	behände1 te Muster
	1	12 min	15 min	1	12 min	15 min	9 min
Gesamt zeit	10 mir	einige	feine	10 -min	3 Blasen	keine	keine
Blasen	Viele	einige	Es ist eindeutig, daß die Schwingungsbehandlung während des Formvorgangs die Verteilung von Blasen zum Außen umfang hin und deren nachfolgendes Absaugen aus der Form mittels der Vakuumeinrichtung fördert. Die Gesamt zeit des Materials in der Form ist unter Erhalt zufrie denstellender Formkörper bedeutend kürzer, wenn die Be handlung nach der Erfindung durchgeführt wird.

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Claims

Patentansprüche:

1, Verfahren zum Verändern der physikalischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften eines Werkstoffes unter Vornahme eines Kühlvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff zwischen einem festen, pastösen, teigigen oder geschmolzenen Zustand und einem festen, kristallinen oder amorphen Zustand in der Weise gekühlt wird, daß die Temperatur abgesenkt wird und die Temperaturveränderung und die Veränderung zumindest einer weiteren physikalischen Variablen, z.B. des Druckes, der Schwingungsfrequenz, der Schwingungsamplitude, der elektrischen Feldspannung, der Intensität oder der Frequenz, als eine Funktion der Zeit durch ein Verhältnis gekoppelt werden, welches als eine Funktion der Eigenschaften, die der Werkstoff aufweisen soll, ausgewählt und programmiert wird, und wobei die Temperaturänderung entsprechend den Wärmeübergangsbedingungen vorgenommen wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne daß die Temperatur und der Druck gekoppelt und nach einer gegebenen Funktion geändert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur und die Schwingungsfrequenz gekoppelt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur und die Schwxngungsamplitude gekoppelt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei Anwendung auf dielektrisches Material die Temperatur mit der Spannung und der elektrischen Feldstärke, der das dielektrische Material ausgesetzt ist, gekoppelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Temperatur, der Druck und die Schwingungsfrequere die Schwingungsamplitude, die Spannung und die elektrische Feldstärke entsprechend einer Funktion mit sechs Variablen gekoppelt werden.
7· Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das behandelte Material dielektrische Eigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet,daß dem Material zu seiner Erregung

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elektrische Schwingungssignale zugeführt und die elektrischen Signale in der Frequenz und in der Amplitud nach einem vorbestimmten Schema gesteuert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig Schwingungen elektrischer Natur und Schwingungen mechanischer Natur angewendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf des Werkstoffes vom flüssigen Zustand zum teigigen oder pastösen Zustand, vom teigigen oder pastösen Zustand zum festen Zustand, vom flüssigen Zustand zum Glaszustand oder umgekehrt eine Rüttelbehandlung mit programmierter Schwingungsfrequenz und -amplitude oder -beschleunigung angewendet und in diese Behandlung gleichzeitig ein Vorgang einbezogen wird, bei dem die Temperatur in einem gesteuerten Verhältnis geändert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung des physikalischen Zustands des Werkstoffes durch einen Formvorgang, einen Erwärmungsvorgang mit anschließendem Abschrecken, direktem Abschrecken oder Tempern oder eine Kombination zumindest zweier dieser Vorgänge vorgenommen wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet ,daß die Rüttelbehandlung einem das Material beaufschlagenden statischen Druck überlagert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem Polymerharze in Form von Pulver, Granulat, Platten oder Folien, Verbundmaterial oder Laminaten einem Formvorgang unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff auf eine Temparatur erwärmt wird, in der er sich in einem glasigen, semikristallinen, gummiartigen, teigigen (Gummibereich) oder flüssigen (Schmelzbereich) Zustand befindet, eine Belastung in einer Stärke angewendet wird, die geringer als die oder gleich der Belastung ist, die normalerweise für einen gleichartigen ohne Rütteln ausgeführten Vorgang (z.B. einen Preßformvorgang) angewendet wird, die nach einem von der Beschaffenheit des verwendeten Werkstoffes abhängigen Programm gesteuerte Temperatur zur Verbesserung bestimmter Eigenschaften

und des Werkstoffes verändert wird ,/der Werkstoff einem Rüttelvorgang ausgesetzt wird, der im Werkstoff Schwingungskräfte um die mittlere statische Belastung bestimmt, wobei der Rüttelvorgang zumindest von dem Augenblick an, in dem die Temperatur ihren höchsten Wert erreicht hat,und spätestens bis zu dem Augenblick, in dem der Werkstoff auf seine gewünschte Temperatur (z,B. die Umgebungstemperatur) zurückgefallen ist, durchgeführt und die Schwingungsfrequenz unter Berücksichti-

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gung der Abkühlungskurve und der Beschaffenheit des Materials programmiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingung und die statische Kraft bzw. der Druck auf bestimmte Bereiche der Außenkontur des geformten Werkstoffs mit Hilfe von Erhebungen und/ oder Ausnehmungen aufweisenden Formwänden lokalisiert werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Variationsbereich der Temperatur von etwa 1O°C bis 5OO°C verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Variationsbereich der Frequenz von etwa 5 Hz bis etwa 3000 Hz verwendet wird.
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine mechanische Rütteleinrichtung und eine an eine Form zur Aufnahme des zu behandelnden Materials angeschlossene Stromzuführung sowie einen Signalgeber zur Abgabe variabler elektrischer Signale und eine Steuereinrichtung für die Frequenz und die Amplitude der elektrischen Signale zur Veränderung als eine Funktion der Zeit nach einem vorbestimmten Programm.

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17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erwärmen des Werkstoffes auf eine programmierte Temperatur, eine Rütteleinrichtung zum gleichzeitigen Beaufschlagen des Werkstoffes mit Schwingungen einer programmierten Frequenz bis zu 3000 Hz und durch eine Kühleinrichtung zum gesteuerten Abkühlen des Werkstoffes bei fortgesetzter Rüttelanwendung entweder durch Konvektion kalten Gases oder durch Anfeuchten mit Wasser oder anderen Flüssigkeiten.

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