DE3300981A1

DE3300981A1 - Verfahren zum formen von kunststoffmaterial mittels mechanischer pressen

Info

Publication number: DE3300981A1
Application number: DE3300981A
Authority: DE
Inventors: Susumu Hachioji Tokyo Ogihara
Original assignee: Aida Engineering Ltd
Current assignee: Aida Engineering Ltd
Priority date: 1982-02-22
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1983-09-01
Also published as: FR2521904A1; US4489031A; JPS58145410A; DE3300981C2; IT8222222A0; FR2521904B1; IT8222222A1; IT1151820B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen von Kunststoffmaterial mittels mechanischer Pressen.

Bei dem Material, das hauptsächlich Gegenstand dieser Erfindung ist, handelt es sich vor allem um Kunststoffstreifen, die mit einem Verstärkungsmittel wie Glasfaser oder Kohlefaser o.d.dergl. vermischt sind. Der Streifen ist so beschaffen, daß die Glasfaser od. dergl. mit Polypropylen od.dergl. imprägniert und so aufgebaut ist, daß Glasfaser zur Zeit des Formens homogen fließt. Die Eigenschaften des vorgenannten Materials sind dergestalt, daß man geformte Stücke erhält, die leichtgewichtig, sehr haltbar und korrosionsbeständig sind, ausgezeichnete Fl-ießfähigkeiten und geringe Richtungsabweichung aufweisen und ausgezeichnete Stabilität in Größe und ihrer Anpassungsfähigkeit in der Gestaltung haben, um ein integrales Formen schwieriger Formgebungen zu ermöglichen.

Zusätzlich zu dem obigen mit einem Verstärkungsmittel vermischte Kunststoff ist diese Erfindung vorteilhaft zum Formen von Kunststoff ohne Zusatz irgendeines Verstärkungsmittels, und die in dieser Erfindung verwendeten Materialien umfassen beides.

In letzter Zeit besteht eine Tendenz, ein Material mit einem Verstärkungsmittel als Ersatz für Metall zu verwenden, und zwar insbesondere zum Gebrauch bei Automobi1tei1 en , z.B. Rahmen für die Rücksitze.

Für das Formen von Kunststoffstreifen soll sich eine öldruckpresse (oilic press), die einfach für die Durchführung der Steuerung' ist, besonders eignen wegen des Erfordernisses, Druck für eine bestimmte Zeitdauer aufrechtzuerhalten, nachdem

er formgepreßt worden ist. Dies beruht*auf dem Phänomen daß, wenn Kunststoff zum Preßformen erhitzt wird, das Flachmaterial sich auf eine gegenüber dem Original mehrfache Dicke ausdehnt. Wenn es also schnell nahe dem unteren Totpunkt unter Druck gesetzt wird, wie im Fall einer mechanischen Presse, dann kann innerhalb der Form vorhandenes Gas nicht entweichen, und infolgedessen wird die Oberfläche des fertigen Stücks, rauh, oder es bilden sich aus dem innen verbliebenen Gas Luftblasen innerhalb des Stückes, wodurch der Verkaufswert des Produktes erheblich gesenkt wird.

Selbst im Fall einer öl druckpresse gibt es aber Nachteile wegen der geringen Geschwindigkeit des .Schiittens , die das Abkühlen des Materials beschleunigt, wodurch fehlerhafte oder unvollkommene Produkte erzeugt werden oder es schwierig ist, hohe oder tiefe Erzeugnisse zu formen. Um diese Nachteile zu vermeiden, sind eine höhere Temperatur zum Erhitzen des Materials oder höhere Temperatur der Formen ausprobiert worden aber dies hatte eine Verschlechterung des Materials zur Folge und eine Beeinträchtigung der . Produkt!vitat, da die Abkühlzeit während des Formens länger sein mußte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die hohe Produktiv! tat der mechanischen Presse so gut wie möglich auszunutzen, während die üblichen Nachteile einer solchen Presse überwunden werden.

Zur Durchführung der Erfindung wird daher ein Formdämpfer in die übliche "mechanische Presse" eingebaut, die den Schlitten mittels eines Kurbelmechanismus betreibt. Durch

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Verwendung dieses Formdämpfers wird ein Bereich geschaffen, wo der Schlitten angehalten-wird, um das Gas während des Formvorgangs entweichen zu lassen. Auf diese Weise ist die vorliegende Erfindung bestrebt,·ein Verfahren zum Formen von Kunststoff zu schaffen, um Erzeugnisse mit einer höheren mechanischen Stabilität und einer glatteren Oberfläche zu erhalten als solche die mittels -einer Oldruckpresse geformt werden.

Die Konstruktion der Metallform, die in. der vorliegenden Erfindung verwendet wird, unterscheidet sich von der üblichen Preßform und Spritzgußform vor allem dadurch, daß die Preßform dieser· Erfindung eine Kante um die Form herum erfordert, um das· Innere der Form abzuschließen und den heißen Rohling daran zu hindern, aus .der Form zu fließen, wenn der Druck zunimmt. Zur Zeit des Entwurfs der Form ist es wünschenswert, sie so zu entwerfen, daß man die Position, in der der heiße Rohling eingesetzt wird, die Richtung seines Flusses und die Stellung der endgültigen Freigabe des Gases voraussetzt.

Die Gestaltung des Rohlings entsprechend der vorliegenden Erfindung wird durch die Form und das Gewicht des geformten Stücks bestimmt, und dies ist ebenso bedeutsam wie die Bestimmung der Position, wo er eingesetzt wird. Grundsätzlich kann ein homogen geformtes Stück erha.lten werden, wenn die Menge des Materialflusses gering gehalten wird, indem die Gestaltung des Rohlings der Größe des geformten Stücks so nahe wie möglich kommt.

Außerdem wird der Rohling zur Metallform gebracht, nachdem er auf 70 bis 28O⁰C erhitzt wurde, wobei die Temperatur abhängig ist vom Material. Im allgemeinen beträgt die erforderliche Heiz-

zeit 180 bis 240 Sekunden, und danach wird durch schrittweises oder kontinuierliches Zuführen geheizt, wofür ein Heizofen mit verschiedenen Bereichen verwendet wird.

Um homogen geformte Stücke zu erhalten, ist es natürlich erforderlich, gleichmäßig zu heizen und in einem vorherbestimmten Zyklus zu formen.

Das neue Verfahren zum Formen von Kunststoffmaterial erfolgt erfindungsgemäß mittels der im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Verfahrensschrittia.

Weiterausbildungen der Erfindung sind in den Uhteransprüchen angegeben.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 (A) bis (D) die Schritte des erfindungsgemäßen Formverfahrens ,

Fig. 2 die Veränderung im Druck und die Zeitdauer,

. während der Druck angelegt wird, und

Fig. 3 die Stoppstellungen des Schlittens der

Kurbelpresse anhand von. Kurbelwinkeln.

Das Formverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung wird jetzt anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

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Eine Presse 1 ist.ein Typ einer mechanischen Presse, die einen Schlitten 2 mittels eines Kurbelwellenmechanismus od.dergl. antreibt. Ein Formdämpfer 4 ist unter einem Matrizenrahmen 3 vorgesehen und Stifte 5 des Formdämpfers.verlaufen durch den Matrizenrahmen 3 hindurch und stehen aus der Oberseite dieses hervor. Eine schwebende Formplatte 6 ist oben auf den Stiften angebracht. Diese Formplatte 6 ist mit einer Metallform 7 versehen. Der Qberstempel 7a ist unter dem Schlitten 2 und der Unterstempel 7b ist über der schwebenden Formplatte 6 befestigt.

Diese schwebende Formplatte 6 wird um etwa 10 mm durch den Formdämpfer 4 von dem unteren Totpunkt nach oben geschoben und ist so konstruiert, daß sie sich während des Formens mit dem Schiitten 2 nach oben und nach unten bewegt. Die Metallform 7 erfordert einen sauberen Kantenabschnitt um die Form.herum, um das Innere dieser abzuschließen und zu verhindern, daß der heiße Rohling m aus der Form abfließt. Die Standardmaße des Spielraums dieser Kante betragen 0,025 bis 0,05 mm und die Tiefe 10 bis 12 mm.

Die Metallform 7 ist mit Auswerferstiften 8 versehen, um das Entfernen der geformten Stücke nach Beendigung des Formverfahrens zu erleichtern.

Die Schritte des Druckformens des heißen Rohlings werden nachstehend,unter Bezugnahme auf den Preßzyklus, wie er in den Zeichnungen dargestellt ist, erläutert. Der heiße Rohling m wird zuerst in die Metallform eingesetzt (oberhalb des Unterstempels 7b angeordnet). Der Schlitten 2 wird abgesenkt und bei P. angehalten, das ist innerhalb des Bereichs,

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wo die Rückstoßkraft des Formdämpfers vor dem unteren Totpunkt erhalten wird. Die Stopp'zeit des Schlittens wird entsprechend der Art der zu formenden Erzeugnisse bestimmt, liegt aber im allgemeinen unter drei Sekunden. Für einige geformte Erzeugnisse braucht der Schlitten nicht angehalten zu werden, weil der Druck während des .Formdämpferhubs ausreicht, und daher ist es möglich, daß die Schlittenstoppzeit null beträgt. Die beste Position zum Anhalten des Schlittens liegt innerhalb des Bereichs, der der Rückstoßkraft des Formdämpfers allein ausgesetzt ist. Der Formdruck soll 10 bis 50% desjenigen am unteren Totpunkt betragen, und die Gasabgabe soll stattfinden, während der Schlitten hält.

Die Anhaltezeit des Schlittens sollte länger sein als nötig ist, um das Gas abzulassen. Wenn sie jedoch zu lang wird, schreitet die Abkühlung des Rohlings zu sehr fort und hat nachteiligen Einfluß auf das nachfolgende Formen. Daher ist es wesentlich, die Zeitspanne genau zu bestimmen., während der der Schlitten anhalten soll. ·

Die Presse wird dann gestartet, um erneut zu arbeiten, um den Schlitten 2 anzutreiben, wobei er am unteren Totpunkt P~ vorbeigelassen wird; der Schlitten wird dann nochmals an der Stellung P-, angehalten, die innerhalb des Bereichs liegt, der der Rückstoßkraft des Formdämpfers allein ausgesetzt ist. Wenn der Schlitten 2 ungeachtet der Auftriebskraft des Formdämpfers 4 am unteren Totpunkt ?2 vorbeiläuft, wird der Rohling m durch den Druck der Presse gepreßt und das Material wird geformt, indem der Raum zwischen Ober- und Unterstempel der Metallform gefüllt wird. Die vorerwähnte Ruhestellung kann überall sein,

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sofern sie innerhalb des Berei.chs liegt, in dem die Rückstoßkraft des Formdämpfers aufgenommen werden kann, nachdem der untere Totpunkt durchlaufen wurde. Während der Stoppzeit wird das geformte Erzeugnis durch Abkühlen gehärtet, indem der gepreßte Zustand gehalten wird, wobei der geeignete Druck 10 bis 50% des Formdrucks bei dem Gasfreigabeverfahren betragen muß..Nachdem die vorerwähnte Härtung durch Abkühlung durchgeführt ist, wird die Presse erneut gestartet,und der Schlitten wird am oberen Totpunkt angehalten und das geformte Erzeugnis m herausgenommen.

Was den Bereich betrifft, innerhalb dessen der Schlitten an den oben erwähnten Stellungen P. und P₃ angehalten werden soll, falls die verwendete mechanische Presse eine Kurbelpresse ist, •tritt ein sogen. "Haftphänomen" auf, bei dem der Oberstempel in dem Unterstempel kleben bleibt, wenn der Schlitten angehalten wird, unmittelbar, bevor die Position erreicht ist, die den unteren Totpunkt einschließt. Es ist daher erforderlich, diese genau vor Erreichen des kritischen Bereichs anzuhalten, wo die Kurbel der Presse als Umkehrkraft in dem Gasfreigabevorgang arbeitet.

Bei dem Abkühl-Härtungsvorgang ist jedoch jede beliebige Position annehmbar, solange sie an einer Stelle liegt, nachdem der Schlitten am unteren Totpunkt vorbei gelaufen ist und in dem Bereich steht, wo die Rückstoßkraft des Formdämpfers allein aufgenommen wird. Zusatz!ich.kann der oben erwähnte Bereich, in dem die Kurbel, als Umkehrwirkung arbeitet, d.h. der Bereich, wo es gefährlich ist, die Kurbel anzuhalten, nicht durch die Kapazität der Presse allein bestimmt werden, sondern muß abhängig von den tatsächlichen Betriebseinzelheiten bestimmt werden. Dies

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liegt daran, daß es, wenn die Presse durch den Druck nahe der maximalen Kapazität der Presse betrieben wird, erforderlich ist, den Nichtanhalte-Bereich des Schlittens zu erweitern, während, wenn die Presse unterhalb der Druckkraft der Kapazität der Presse betrieben wird, der vorerwähnte Nichtanhalte-Bereich enger gemacht werden kann.

Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die vorliegende Erfindung die vollständige Abgabe von Gas aus dem Material in dem Druckformverfahren von Kunststoffmaterialien durch Erhitzung und ermöglicht die Herstellung von Erzeugnissen, die frei von Luftblasen sind oder eine sehr glatte Oberfläche haben, wodurch die Festigkeit der Erzeugnisse gefördert wird.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Formen von Kunststoffmaterial mittels mechanischer Pressen, dadurch gekennzeichnet,daß eine Metallform auf einem durch einen Kurbelmechanismus angetriebenen Schlitten bzw. auf einer schwebenden Formplatte eines Formdämpfers angeordnet wird;

daß ei,n Rohling.aus einem Kunststoffmateri al in · di ese Form eingesetzt wird, nachdem er auf eine Temperatur erhitzt wurde, bei der seine Formung durchgeführt wird; daß Gas aus dem Material freigelassen wird,- indem der Antrieb des Schlittens zwischen null und mehreren Sekunden innerhalb des Bereichs angehalten wird, wo die Rückstoßkraft' des Formdämpfes während des Abwärtshubes des Schlittens allein wirksam wi rd ;

daß die Presse erneut·gestartet wird, um die schwebende Formplatte' am unteren Totpunkt, der Presse auf das Pressengestell zu pressen" zwecks ■ Pressens und Formens des Roh!ings;und daß der Schlitten innerhalb des Bereichs erneut angehalten wird, um die Rückstoßkraft des Formdämpfers allein während des Aufwärtshubs des Schlittens zu erhalten, wobei das druckgeformte Erzeugnis gekühlt und verfestigt wird.

BERLIN: TELEFON (O3O) 8 31 2ΟΘ8 KABEL: PROPINDUS - TELEX: 184Ο57

MÜNCHEN: TELEFON (089) 226Ο85
KABEL: PROPINDUS · TELEX: 524244
2. Formverfahren nach Anspruch 1, d a d-u r c h gekennzeichnet, daß die Druckkraft an der Anhaltestellung des Schlittens etwa am unteren Totpunkt 10 bis 50% des Formdrucks an diesem unteren Totpunkt beträgt.
3. Formverfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzei c h η e t, daß als Rohling ein Heißrohling verwendet wird, der auf eine Temperatur zwischen 70 und 28O⁰C erhitzt wird.
4. Formverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Anhaltezeit des Schlittens null bis drei Sekunden im Gasfreigabeabschnitt vor dem unteren Totpunkt beträgt und- daß diejenige zum Kühlen und Härten nach dem Durchlaufen des unteren Totpunktes fünf bis vierzig Sekunden beträgt.
5. Formverfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling aus thermoplastischem mittels Glasfasern od. dergl. verstärkten Material besteht.

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