DE3102220A1

DE3102220A1 - Verfahren und vorrichtung zum entgraten von im presswege hergestellten formteilen

Info

Publication number: DE3102220A1
Application number: DE19813102220
Authority: DE
Inventors: Günter H. 1000 Berlin Kiss
Original assignee: Lignotock Verfahrenstechnik GmbH
Current assignee: Lignotock GmbH
Priority date: 1981-01-22
Filing date: 1981-01-22
Publication date: 1982-09-23
Also published as: NL8200219A; IT1149307B; ES509008A0; DE3102220C2; US4394334A; JPH0120041B2; ES8305249A1; GB2091628A; SE8200108L; BR8200342A; IT8247610A0; AT372042B; SE454661B; FR2498114A1; ATA15282A; CA1190716A; JPS57201642A

Description

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■ Patentanwälte Kurfurstendamm 170. D 1000 Berlin 15

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PATENTANWÄLTE BERLIN · MÜNCHEN

J. Pfenning. Dipl -4ng Berlin Dr. t. Maas. Dipl -Chem München K. H Μβϊηις. Dipl.-Phys Berür Dr G. Spott. Dipl -Chem München

Zugelassene Vertreter beim Europäischer Patentamt

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Telefon:
030/8812008/8812009

Telegramme:
Seilwehrpatent

Telex: 5215880

Beriin Date

22. Januar 1981

LIGNOTOCK Verfahrenstechnik GmbH Douglasstraße 9, 1OOO Berlin 33

Verfahren und Vorrichtung zum Entgraten von im Preßwege hergestellten Formteilen

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgraten von im Preßwege hergestellten Formteilen, insbesondere größerer Randkonturen, aus schlecht wärmeleitenden Materialien, vorzugsweise aus zerkleinerten, beleimten, organischen Roh- oder Sekundärrohstoffen, beispielsweise aus verdichteten Lignosezellulosefasermatten.

Aus derartigen Fasermatten werden Panele, Möbelteile, Transportpaletten und in erheblichem Umfange Innenverkleidungsteile für Fahrgastzellen von Kraftfahrzeugen gefertigt, indem eine voluminöse lose gebundene Fasermatte durch Preßwerkzeuge in der Regel unter Wärmeanwendung verdichtet und zu einem räumlichen selbsttragenden Formteil geformt wird.

Die Randkontur des Formteiles wird hierbei überwiegend durch Tauch- oder Quetschkanten während des Pressens ausgebildet, wobei ein äußerer umlaufender Abfallrand entsteht, der nach Entnahme des fertigen Formteiles aus dem Preßwerkzeug abgetrennt werden muß. Zufolge der gegebenen Werkzeugtoleranzen und vor allem zufolge des Werkzeugverschleisses bei der Herstellung größerer Stückzahlen verbleibt an dem

fertigen Formteil nach dem Abtrennen des Abfallrandes ein Preßgrat, der in nachfolgenden Arbeitsgängen entfernt werden muß. Da die Formteile größere Ausmaße besitzen, muß das Entfernen des Preßgrates bisher von Hand erfolgen, da bei den relativ großen Formteilen und bei der räumlich kompliziert gestalteten Kontur des Formteiles ein automatisches Entgraten nicht durchführbar ist. Dieses in der Regel von Hand vorzunehmende Entgraten der Formteile stellt somit einen die Herstellung erheblich verteuernden Kostenfaktor dar, zumal die Fertigung der Formteile selbst in weitem Maße automatisch erfolgt. Es besteht daher das Bedürfnis, das in hohem Maße lohnintensive Entgraten in einer Weise durchzuführen, die weitgehend der automatischen Herstellung der Formteile angepaßt ist.

Es sind automatisch ablaufende Entgratungsverfahren, wie Trommelentgraten, chemisches Entgraten und thermisches Entgraten bekannt, die bei kleineren Formteilen aus metallischen Werkstoffen benutzt werden. Wegen der Größe der hier in Rede stehenden Formteile und wegen ihrer Werkstoffstruktur scheiden diese bekannten Entgratungsverfahren aus. So besitzen die aus Fasermatten gefertigten Formteile eine solche

Größe, daß sie nicht in Entgratungstrommeln aufgenommen werden können. Chemische Entgratungsverfahren sind vor allem wegen der Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit der Faserwerkstoffe nicht anwendbar. Auch die bei metallischen Formteilen übliche thermische Entgratung ist auf verpreßte organische Werkstoffe an sich nicht übertragbar aus folgenden Gründen: Die aus Fasermatten hergestellten Formteile besitzen eine solche Größe, daß keine geeigneten Maschinen zur Verfügung stehen. Da bei dem bekannten thermischen Entgraten in der Entgratungskammer Drücke von mehr als 100 bar auftreten, würde die Herstellung von Maschinen entsprechender Größe einen nicht vertretbaren Konstruktions- und Kostenaufwand erfordern. Außerdem verhindert die geringe Wärmeleit· fähigkeit organischer Werkstoffe das zum thermischen Entgraten notwendige überhitzen des Grates gegenüber dem Grundkörper des fertigen Formteiles, was zur Folge hat, daß die Formteile aus derartigen organischen Werkstoffen beim üblichen thermischen Entgraten ganzflächig angegriffen werden und teilweise verkohlen, Rissebildungen zeigen und daher unbrauchbar sind, insbesondere dann, wenn sie eine geringe Wandstärke aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte

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thermische Entgraten so auszubilden, daß das fertige Formteil dem Preßwerkzeug nach dem Verpressen praktisch gratlos entnommen werden kann, so daß die bisher erforderliche lohn- und kostenintensive Nacharbeit weitestgehend entfällt. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches gelöst durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale. Die anschließenden Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch dar.

Die der Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung kennzeichnet sich durch die in dem Anspruch 10 unter Schutz gestellten Merkmale. Die hieran anschliessenden Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Die erfindungsgemäße thermische Zersetzung einer schmalen Werkstoffzone längs des Randes der Kontur des fertigen Formteiles bereits im Preßwerkzeug während des Preßvorganges besitzt eine Reihe von Vorteilen. Das fertige Formteil ist während der thermischen Zersetzung vom Preßwerkzeug umschlossen, so daß es an seiner Oberfläche ganzflächig geschützt ist und keine Beschädigun-

ring ist. Zweckmäßiger ist es, die thermische Zersetzung mit einem Verbrennungsvorgang zu koppeln, da hierbei eine zuverlässige und vollständige Entgratung erreichbar ist. Die thermische Zersetzung kann hierbei durch Zünden eines Brenngasgemisches mit SauerstoffÜberschuß erzielt werden, wobei die Zündung die notwendige Zersetzungsenergie liefert und der Sauerstoffüberschuß eine Nachverbrennung des Zersetzungsproduktes zur Folge hat, so daß die bisher erforderliche Entgratung überflüssig wird.

Ähnlich günstige Bedingungen werden erreicht, wenn die Werkstoffzersetzung in einer Sauerstoffatmosphäre erfolgt, wobei der zu zersetzende Werkstoffanteil an einer oder mehreren Stellen auf Zundtemperatür erhitzt werden kann. Wird die Zersetzung an mehreren Stellen gleichzeitig eingeleitet, so verkürzt sich die notwendige Zersetzungs- und Verbrennungszeit. Darüberhinaus erfolgt der thermische Angriff am ganzen Umfang des fertigen Formteiles gleichmässiger, wodurch vor allem bei großen Formteilen eine bessere und gleichmäßige Entgratung möglich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es wesentlich, daß die thermische Zersetzung oder die Nach-

verbrennung der Zersetzungsprodukte vor Entnahme aus dem Preßwerkzeug sicher unterbunden wird, um Produktionsgefährdungen durch Nachglimmen und Brandgefahr zu vermeiden. Zu diesem Zwecke wird die thermische Zersetzung und/oder die mit ihr verbundene Nachverbrennung dadurch beendet, daß in die Zersetzungszone eine inerte Gasatmosphäre und/oder eine Flüssigkeit eingegeben wird. Hierbei wird durch das inerte Gas oder durch die Flüssigkeit die Sauerstoffzufuhr unterbunden und eine zusätzliche Kühlung der Zersetzungszone erreicht. Als inertes Gas bietet sich Stickstoff an, als Flüssigkeit vorzugsweise Wasser. Wird Wasser verwendet, so erfolgt seine Verdampfung am aufgeheizten Preßwerkzeug stoßartig, so daß der in der Zersetzungszone befindliche Sauerstoff mit hohem überdruck kurzzeitig verdrängt wird. Gleichzeitig wird der entsprechende Werkzeug- und Werkstoffbereich durch die gegebene Verdampfungswärme des Wassers gekühlt.

Die der Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung besteht üblicherweise aus einem oberen und einem unteren Preßwerkzeug. Der Randbereich des Formteiles wird in dem oberen Preßwerkzeug ausgeformt.

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Im unteren Preßwerkzeug ist eine umlaufende, den Rand des Formteiles geringfügig untergreifende, die Zersetzungszone bildende Kammer angeordnet, in die eine an der Unterseite des Randes des Formteiles gebildete Tauchkante eingreift, die mit dem in der Kammer befindlichen, unverdichteten, thermisch zu zersetzenden Material in Verbindung steht. Die Kammer ist bei geschlossenen Preßwerkzeugen durch das obere Preßwerkzeug abgedeckt. Die der Tauchkante gegenüberliegende Wandung der Kammer bildet eine als Quetschkante dienende Wäraieleitnase, durch die der in der Kammer thermisch zu zersetzende Materialanteil von dem Abfallrand abgegrenzt ist. In der Kammer sind die der thermischen Zersetzung dienenden Mittel angeordnet. Das Volumen der Kammer ist größer als das Volumen des in ihr bei geschlossenen Preßwerkzeugen aufgenommenen zu zersetzenden unverdichteten Teiles des Materials der Fasermatte. In der Kammer kann ein in Berührung mit dem Fasermaterial stehender Heizdraht angeordnet sein, durch den die thermische Zersetzung bewirkt wird. Die Kammer kann auch mit mindestens einer Zuführungsleitung für ein Brenngasgemisch und/oder für Sauerstoff verse-

hen und mit ihrer Zündung dienenden Zündkerzen oder dergleichen ausgestattet sein. Durch das Brenngasgeniisch oder den Sauerstoff erfolgt die thermische Zersetzung in Form einer Verbrennung des in der Kammer aufgenommenen unverdichteten Materialanteiles der Fasermatte. Zweckmäßigerweise besitzt die Kammer eine der Eingabe eines den Zersetzungsvorgang beendenden Mittels dienende Leitung.

Bei der thermischen Zersetzung verkohlt oder verbrennt der in der Kammer aufgenommene unverdichtete Anteil der Fasermatte. Bei Entnahme des Formteiles aus den Preßwerkzeugen löst sich der thermisch zersetzte Materialanteil von der an der Unterseite der Randkontur des Formteiles befindlichen Tauchkante, wobei lediglich geringe Unregelmäßigkeiten an der Tauchkante sich bilden können, die von einem Betrachter nicht wahrgenommen werden, und die andererseits die Verwendung oder den Einbau des Formteiles nicht behindern, so daß eine nachträgliche Entgratungsoperation vollkommen überflüssig wird.

Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung.

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gen erfahren kann. Da nur eine geringe Werkstoffmenge in der Zersetzungszone thermisch zersetzt wird, ist der Energiebedarf für die thermische Zersetzung, die auch in Form einer Verbrennung erfolgen kann, gering. Hinzu kommt noch, daß die Formteile in der Regel warm verpreßt werden, so daß die Zersetzungszone bereits vorgewärmt ist, wodurch der Energieverbrauch weiter gesenkt wird. Darüberhinaus erfolgt die Zersetzung zeitgleich mit dem Preßvorgang, wodurch der Fertigungsaufwand und auch die Fertigungskosten verringert werden.

Vorteilhaft ist, daß das in der zwischen dem Abfallrand und der Randkontur des fertigen Formteiles befindlichen Zersetzungszone aufgenommene Material praktisch nicht verdichtet ist, da die lockere Werkstoffstruktur des unverdichteten Materials die thermische Zersetzung begünstigt und deren Ablauf verkürzt, da innerhalb des Werkstoffes die Wärmeleitung noch weiter verschlechtert wird, und der unverdichtete Werkstoff stark vergrößerte Oberflächen und damit Angriffsflächen für die Zersetzung und/oder Verbrennung besitzt.

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Wenn in der Zersetzungszone die der thermischen Zersetzung dienende Wärme durch Wärmeleitflächen dem in der Zersetzungszone befindlichen Material zugeführt wird, ist die thermische Zersetzung zuverlässig auf die Zersetzungszone begrenzt, so daß die Zersetzung nicht unkontrolliert auf das fertige Formteil übergreifen kann.

Die thermische Zersetzung kann durch elektrische Widerstandsbeheizung erfolgen, wobei ein üblicher Heizdraht oder eine beheizbare Sintermasse verwendet werden kann. Die Zersetzung kannaich durch Hochfrequenz erfolgen. Der Heizdraht kann auch zusammen mit dem zersetzten Material abgeführt und für die nächstfolgende thermische Zersetzung durch einen neuen Heizdraht ersetzt werden. Bei einer derartigen thermischen

Zersetzung werden Temperaturen erreicht, die größer j

i sind als die Zersetzungstemperatur des jeweiligen Werkstoffes. Wenn die thermische Zersetzung unter weitgehendem Sauerstoffabschluß erfolgt, schließt sich nach dem Entformen des fertigen Formteiles an dessen Randkontur eine verkohlte Werkstoffzone an, die infoiger ihrer geringen mechanischen Festigkeit auf leichte Weise entfernt werden kann, so daß der für die Entgratung erforderliche Aufwand optimal ge-

Die Vorrichtung besitzt ein oberes Preßwerkzeug 1 und ein unteres Preßwerkzeug 2. Im oberen Preßwerkzeug 1 wird der dargestellte Randbereich 3 des Fonnteiles ausgeformt, und am Begrenzungsrand des Formteiles 3 befindet sich eine an seiner Unterseite angeordnete Tauchkante 10.

In dem unteren Preßwerkzeug 2 ist eine an die Tauchkante 10 mit ihrer Windung anschließende nutenförmige Kammer 5 angeordnet. Die der Tauckante 10 gegenüberliegende Wandung der Kammer 5 ist als Quetschkante ausgebildet und dient als Wärmeleitnase 6, die den in der Kammer 5 aufgenommenen unverdichteten Anteil 9 der Fasermatte von dem in dem unteren Preßwerkzeug 2 gebildeten Abfallrand 4 trennt. An der Unterseite des unverdichteten Materialanteiles 9 liegt ein Heizdraht 8 an, der bei Beheizung die thermische Zersetzung des Materialanteiles 9 bewirkt. Die Kammer 5 besitzt eine an eine Zuführungsleitung 7 für Sauerstoff angeschlossene Bohrung.

Durch die Wandungen der Kammer 5 und durch das obere Preßwerkzeug 1 ist bei geschlossener Presse die Zersetzungszone sicher begrenzt. Da im Bereich der nuten-

förraigen Kammer 5 dem Werkzeug beim Pressen das Gegenlager fehlt, entsteht in der Kammer eine praktisch unverdichtete schmale Werkstoffzone 9, die mit dem Heizdraht 8 in loser Berührung steht. Der Heizdraht 8 kann beispielsweise durch Keramikstützen umlaufend und freitragend in der nutenförmigen Kammer 5 geführt werden, er kann elektrisch auf eine hohe Temperatur erhitzt werden. Durch die Zuführungsleitung 7 kann der Kammer Sauerstoff zugeführt werden. Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Kammer 5 an anderer Stelle mindestens eine nicht dargestellte Ablaßleitung enthält, die das Spülen mit Sauerstoff erleichtert. Wird bei geschlossenen Preßwerkzeugen 1, 2 die Kammer 5 mit Sauerstoff beschickt und der Heizdraht 8 auf eine entsprechend hohe Temperatur erwärmt, so beginnt in dem unverdichteten Werkstoffbereich 9 die thermische Zersetzung und die Verbrennung. Die Sauerstoffzufuhr kann dabei über einen geeignet langen Zeitraum aufrechterhalten werden, insbesondere dann, wenn Ablaßkanäle für die Verbrennungsprodukte vorgesehen sind. Nach erfolgter Zersetzung und Verbrennung des Werkstoffbereiches 9 wird dieser Vorgang dadurch unterbrochen, daß beispielsweise über die Zuführungsleitung 7 anstelle des Sauerstoffes ein inertes Gas oder eine Löschflüssigkeit zugeführt wird.

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Leerseite

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ANSPRÜCHE

1A Verfahren zum Entgraten von im Preßwege hergestellten Formteilen, insbesondere größerer Randkonturen, aus schlecht wärmeleitenden Materialien, vorzugsweise aus zerkleinerten, beleimten, organischen Roh- oder Sekundärrohstoffen, beispielsweise aus verdichteten Lignozellulosefasennatten, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in einer zwischen der zu entgratenden Randkontur des Formteiles und dem Rand des Abfallteiles liegenden schmalen, umlaufenden Zone während des Pressvorganges des Formteiles einer thermischen Zersetzung unterzogen, und das Material der Zersetzungszone bei der Entnahme des Formteiles aus den Preßwerkzeugen von der Randkontur des Formteiles gelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Material bildende Fasermatte in der Zersetzungszone einer geringeren Verdichtung als der Formteil und der Abfallteil unterzogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der thermischen Zersetzung dienende Wärme durch Wärmeleitflächen dem in der Zersetzungszone befindlichen Material zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Zersetzung durch elektrische Widerstandsbeheizung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Zersetzung durch Zündung eines Brenngasgemisches mit Sauerstoffüberschuß erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Zersetzung in einer Sauerstoffatmosphäre erfolgt, wobei der zu zersetzende Materialanteil des Abfallteiles an einer oder mehreren Stellen auf Zundtemperatür erhitzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Zersetzung durch Einführung einer inerten Gasatmosphäre und/oder einer Flüssigkeit in die Zersetzungszone beendet wird.

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8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, bestehend aus einem oberen und einem unteren Preßwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Unterseite der im oberen Preßwerkzeug (1) ausgeformten Randkontur des Formteiles (3) vorspringende Tauchkante (10) in eine im unteren Preßwerkzeug (2) angeordnete, umlaufende, nutenförmige, die Zersetzungszone begrenzende, durch das obere Preßwerkzeug (1) verschließbare Kammer

(5) übergeht, daß die der Tauchkante (10) gegenüberliegende Wand der Kammer(5) eine vorzugsweise als Quetschkante ausgebildete Wärmeleitnase (6) bildet, und daß der thermischen Zersetzung dienende Mittel

in der Kammer (5) angeordnet sind. j
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, j

daß das Volumen der Kammer (5) größer ist als das j

i Volumen des in ihr aufgenommenen,zu zersetzenden j

unverdichteten Teiles der Fasermatte. i
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn- j

zeichnet, daß in der Kammer (5) ein in Berührung mit der Fasermatte stehender Heizdraht (8) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) mindestens eine Zuführungsleitung (7) für ein Brenngasgemisch und/oder für Sauerstoff besitzt und mit ihrer Zündung dienenden Zündkerzen oder dergleichen versehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) eine der Eingabe eines den Zersetzungsvorgang beendenden Mittels dienende Leitung aufweist.