DE8714959U1

DE8714959U1 - Presse für die Herstellung von Gegenständen aus Kunststoffen

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Publication number: DE8714959U1
Application number: DE8714959U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1987-11-10
Publication date: 1988-05-11

Description

Presse für die Herstellung von Gegenständen ais Kunststoffen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Presse einschließlich entsprechender Werkzeuge für die Herstellung von Gegenständen aus duro- sowie thermoplastischen Materialien, die sich sowohl bei Raumtemperaturen, sowie unter Hinzuführung von Wärme härten lassen» Die Presse arbeitet beim Press- und Öffnungsvorgang ausschließlich mit Vakuum* Beim Schließvorgang sind Ctoer- und Unterteil der Presse relativ zueinander beweglich* Der Öffnungsvorgang geschieht über einen oder mehrere Vakuumzylinder, in denen sich Kolben bewegen. Wahlweise kann dieser Vorgang auch über elastische Faltenbälge herbeigeführt werden. Zur Steuerung dieser Vorgänge ist mindestens eine Saugleitung zur Drückabsenküng im Formenhohlräum, sowie für die Vakuumzylinder oder die Faltenbälge erforderlich.

Bei der Herstellung von Formteilen aus Kunststoff muß oft eine Entlüftung und Entgasung der noch flüssigen Kunststoffmasse stattfinden, wenn unerwünschte Hohlräume im Formteil vermieden werden sollen. Außerdem muß oft eine Form mit allseitig geschlossenen Fornihohlraum verwendet werden, wenn das

Wfc^kstück eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit haben soll, z.B. eine glätte Oberfläche. Dies gilt insbesönderei für die Herstellung von Werkstücken aas mit Glasfasern verstärkten Polyesterharzen. Hierbei wird bekanntlich die Verstärkungsanlage aus Glasfasern, z.B. eine oder mehrere Glasfasermatten, mit aktiviertem Polyesterharz durchtränkt. Wegen der Zähflüssigkeit des Harzes ist es dabei nahezu unvermeidlich, daß Luftblasen eingeschlossen werden. Um eine Verdichtung zu erhalten, wird die durchtränkte Einlage oft in einem Förmhohlraum zusamnengepreßt.

Der Formhohlraum kenn durch in eine Presse eingebaute Formteile begrenzt sein. Dies gestattet zwar die Erzeugung großer Preßdrücke, jedoch werden teure Pressen benötigt, die bei größeren Werkstücken Drücke von mehreren Hundert Tonnen erzeugen müssen. Ein geringeres Investitionen erforderndes Verfahren besteht darin, daß der Atmosphärendruck zur Erzeugung einer Verdichtung innerhalb der Form benutzt wird. Hierbei ist es bekannt, nur einen Formteil zu verwenden, auf diesen die Verstärkungseinlage samt Tränkharz aufzutragen und die aufgetragene Schicht mit einer flexiblen Haut, z.B. einer Gummiheut, abzudecken, die außerhalb des herzustellenden Werkstückes gegenüber der Form abgedichtet wird. Danach wird der Raum zwischen Form und elastischer Haut entlüfte!:, wobei Lufteinschlüsse herausgepreßt werden sollen und die Gumnihaut durch den Atmosphärendruck auf die Kunststoffmasse gepreßt wird. Bei diesem Verfahren erhält man nur dort eine saubere, z.B. glatte Fläche, wo die Kunststoffmasse an dem Formteil anliegt. Sollen alle Flächen sauber aussehen, so muß eine mehrteilige, in der Regel aus Matrize und Patrize beistehende Form verwendet werden, die den Formhohlraum allseitig mit starren Wänden abschließt.

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Bei den beiden zuletzt beschriebenen bekennten Verfahren ist der erreiohbare Verdichtungsdruck begrenzt, da zur Erzeugung der Preßktfaft nur der Differenzdruck zwischen dem Atmosphärendruck und dem Evakuierungsdruck zur Verfügung steht. Ein vollständiges Evakuieren ist aber deshalb nicht möglich, weil in der Kunststoffmasse in der Regel Substanzen enthalten sind (z.B. monomeres Styrol als Weichmacher), die einen niedrigen Dampfdruck habsi, se daß bsi s« stärkst Abssiks-i des Druckes im Formhohlraum DampSblasen entstehen würden. Um ein rationelles Arbeiten zu ermöglichen, ist es außerdem notwendig, daß Oberteil der Form, die Patrize, leicht vom Formunterteil zu entfernen.

Dies geschieht beim hydraulischen Verfahren durch Anheben über die zum. Pressen benutzten Hydraulikzylinder. Oder bei anderen Verfahren unter Zuhilfenahme eines Krans oder von Zahngetrieben, Drehspindeln und ähnlichem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presse der eingangs genannten Form so zu konstruieren, daß su'Jc\ dann, wenn während des Evakuierens des Formhohlraumes eine nur mäßige Druckabsenkung erfolgt, ein hoher Verdichtungsdruck erzeugt werden kann.

Außerdem wird über die beschriebenen Vakuumzylinder oder FaL-tenbälge ein proLlsrloses Öffnen der Presse bewirkt.

Die erfinöungsgemäße Presse der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem unterteil der Presse eine in Führungen gelagerte relativ bewegliche Rahmenkonstruktion befindet; während das Oberteil voll beweglich ist.

Die gewünschte Auf- und Absenkhöhe des Oberteiles wird durch die Länge der Vakuumzylinder bzw. der Faltenbälge bewirkt.

Durch die beweglich zueinander geordneten Ober- und Unterteile der Presse wird bewirkt, daß, wenn beide Projektionsflächen über eine Dichtung von der Außenluft getrennt sind, der Formenhohlraura evakuiert wird, Ober- und Unterteil aufgrund des atmosphärischen Außendruckes sich aufeinander zubewegen. Dadurch wird im Gegensatz zu anderen Verfahren der Druck im Formenhohlraum je nach Wahl der Außenoberflächen vervielfacht.

Durch Anordnung von Nachverdichtungszonen innerhalb des ge- j

samten Verdichtungsraumes kann eine weitere Druckerhöhung er- |

i reicht werden. |

Eine weitere Druckerhöhung kann durch eine Umkehrung des Vakuums in den Zylindern erreicht werden. Während beim Öffnungsvorgang die sich in den Zylindern befindlichen Kolben durch Evakuieren der Zylinderhohlräume nach oben bewegt werden, werden beim Schließvorgang die Zylinder von oben belüftet und von unten evakuiert.

Die Zusarmenfiassung der geschilderten Vorgänge wird man ent- *

sprechend der gewünschten Preßkraft wählen, wobei ein großer Bereich in Betracht kommt, z.B. Verhältnisse von 1:5 bis 1:20.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht der Presse mit den geschilderten Vakuumzylindern,

Figur 2 eine Seitenansicht der Presse mit den geschilderten Faltenbälgen,

Figur 3 eine Seitenansicht der Presse mit den zueinander beweglichen Ober- und Unterteilen, der Evakuierungsleitung und der Führungen, sowie der Nachverdichtungszone,

Figur 4 eine Beschreibung der Funktion der Hubeinheit.

Die insgesamt mit 1 bezeichnete Presse ist über mindestens eine Saugleitung mit einer Evakuierungseinrichtung verbunden.

Zunächst soll anhand der Figur 1 die Schließmechanik der Figur 3 genauer betrachtet werden.

Die Presse, Figur 1, hat je ein zueinander gewegliches Ober-1 und Unterteil 3. Über eine beliebige Form 7+8, die an 1 unu 3 befestigt wird (Patrize und Matrize), wird im geschlossenen zustand ein Formhohlraum gebildet, der über eine Dichtung 9 verschlossen wird. Über eine Saugleitung 10 wird dieser Hohlraum entlüftet. Dadurch werden sowohl Oberteil 1 sowie Unterteil 3 und dadurch Patrize 7 und Matrize 8 aufgrund des wirksamen atmosphärischen Druckes zusammengepreßt.

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Im geöffneten Zustand der Presse, Figur 1, befindet sich die am Oberteil 1 befestigte Patrize 7 oben.

Das wird durch das Entlüften des Zylindershohlraumes 23 über die Saugleitung 10 bewirkt. Wenn die Materialbeschickung der Matrize 8 beendet ist, wird die Vakuumzufuhr zum Zylinderhohlraum 23 unterbrochen. Gleichzeitig wird der Zylinderhohlraum 24 über eine Saugleitung 10 entlüftet.

Wenn die Patrize 7 auf der Dichtung 9 aufliegt, wird über die obere Saugleitung 10 die Außenluft zugeführt.

Jetzt wird das Vakuum im zylinder hohlraum 24 voll wirksam. Die Patrize 7 wird über die Hubführung 16 gegen die Dichtung 9 g.xlrückt. Dadurch wird eine völlige Abdichtung erreicht und gleichzeitig eii.e Vorverdichtung des Formenhohlraumes. Nach Abschluß dieses Vorganges wird über die Saugleitung 10 die umlaufende Nachverdichtungszone 12 entlüftet und der gesamte Anpreßdruck erreicht.

Nach Abschluß des Preßvorganges werden die Vakuumventile 30 für den Zylinderhohlraum 24 und für die Nachverdichtungszone 12 geschlossen. Durch die einströmende Außenluft über die beiden Saugleitungen 10 für 24 und 12 wird die Patrize 7, die über 1 mit der Hubführung 16 verbunden ist, vom Preßunterteil 3 und dem Formenraum gelöst.

Durch Entlüften des Zylinderhohlraumes 23 über die Saugleitung 10 wird durch das in 23 entstehende Vakuum über die Hubführung 16 ausgelöst, durch den sich nach oben beweglichen Hubkolben 14, der bewegliche Preßrahmen 1 mit der daran befestigten Patrize 7 nach oben bewegt und zwar solange, bis der Hubkolben 14 an deii oberen Begrenzung 17 ankommt.

Damit ist der Preßvorgang insgesamt abgeschlossen und die Presse kann neu beschickt werden.

Die Figur 2 zeigt den beschriebenen Vorgang nochmals, allerdings wird der Hebe- und Absenkvorgang über einen oder mehrere elastische Faltenbälge 20 erreicht. Allerdings kann eine Vorverdichtung _r wie beschrieben, nicht vollzogen werden.

Die Figur 3 zeigt die Rahmenkonstruktion der Presse. Diese besteht am zweckmässigsten aus einer Rahmenkonstruktion, die aus rechteckigen Metallrohren gebildet ist. Die Grundkonstruktion besteht aus dem Auflagetisch 2, den aufrechten Säulen 19 und dem oberen Rahmen 4. Zwischen dem oberen Rahmen 4 und dem Auflagetisch 2 sind der obere Rahmen 1 und der untere Rahmen 3 beweglich zueinander gelagert. Das geschieht über die Führungssäulen 5 und die Führungsbuchsen 6.

Die Figur 4 zeigt den Hubzylinder 13 mit dem Hubkolben 14, den Dichtungen für den Hubkolben 15 und den Dichtungen 27 für die Hubführung 16. Der Hubzylinder 13 soll vorzugsweise entweder aus thermo- oder duroplastischen verstärkten Kunststoffen bestehen. Er kann allerdings auch aus Metall gefertigt sein. Der Hubkolben 14 wird nicht auletzt aus Gewichtsgründen aus verstärkten Kunststoffen gefertigt.

Um ein einwandfreies, wechselndes Be- und Entlüften der Zylinderhohlräume 23 + 24 zu gewährleisten, sind sie einmal über geeignete Dichtungen 15 voneinander utifl über Dichtungen 27 nach außen abgeschlossen.

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Die Maximaibewegung des Hübkölbens 14 und der daran befestig- |

ten Hubführung 16 wird nach oben 17 und nach unten 18 begrenzt* Die Ent- oder Belüftung der Zylinderhohlräume ge^ schiebt über die Saugleitungen 10. Der Hubkolben 14 ist art der Hubführung 16 über eine geeignete Verbindung 25 befestigt.

Dies kenn sowohl durch Verschrauben als auch durch Verkleben bewerkstelligt werden. Um ein Verformen des Hubkolbens zu verhindern, wird der Kolbenhohlraum 28 durch eine spanterartige Verrippung 29 ausgesteift, um ein Implodieren des Zylinderdeckels 25 zu vermeiden, ist die gewölbte Form zweckmäßig. Der untere Zylinderboden 22 besteht aus verstärktem Kunststoff. Die Dichtungen 15 + 27 sind eingeformt. Der Hubzylin^ der 13 wird über einen umlaufenden Flansch 21, der fest mit dem Hubzylinder 13 verbunden ist, am oberen Rahmen 4 über eine lösbare Verbindung gehalten.

Claims

Scfaufczansprüehe;

1. Presse für die Herstellung von Gegenständen aus Kunststoffen, sowohl aus verstärkten Duroplasten als auch aus verstärkten und unverstärkten Thermoplasten und Polyurethanharzen. Fig. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtkonstruktion aus rechteckigen, stählernen Hohlprofilen (2,4,19) besteht, die an den Verbindungsstellen verschweißt sind, Fig. 3. Zur Gesamtkonstruktion gehören außerdem 4 Führungsbuchsen (6) sowie 4 Führungssäulen (5) aus Stahl, die die genaue Pewegung der Preßrahmen (1,3)> in denen eine Preßpatrize und eine Preßmatrize (7,8) aufgehängt sind, ermöglichen. Die Preßmatrize und die Preßpatrize (7,8) bestehen, wie die Gesamtkotystrukcion, aus stählernen Hohlprofilan, die ebenfalls an den Ver'biriungsstelien verschweißt sind.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Preßmatrize und der Preßpatrize (7,8) ein oder mehrere Faltenbälge (20), Fig. 2, befinden.

Die Faltenbälge (20) bestehen aus einem elastischen, vorgeformten Material, z.B. Silikon, Polyurethan ode" ähnlichen gießfähigen Stoffen, die innen durch Lamellen aus Federstahl versteift sind. Sie sind mit mindestens einer Saugleitung (10) verbunden.

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3- Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese zwei aufeinander zu bewegliche Rahmen (1,3) enthält, wobei der Rahmen (3) relativ in Führung (5,6) angebracht ist. Die Rahmen (1,3) sind dadurch gekennzeichnet, daß sie ebenso wie die Gssamtkonstruktion der Presse, Fig. 1, (2,4,5,6,19) aus auf Gehrung verschweißten stählernen Hohlprofilen bestehen. Der Rahmen (1) ist entweder durch einen oder mehrere Faltenbälge (20) oder durch eine oder mehrere Hubstangen (V?) mit der oberen Rahmenkonstruktion (4) verbunden.

4. Presse nach Anspruch 1,3> dadurch gekennzeichnet, daß diese eine oder mehrere Hubeinheiten, Fig. 4, (Schnitt) enthält. Die Hubeinheiten sind mit mindestens einer Saugleitung (10) verbunden.

Die Hubeinheiten bestehen aus einem Zylinder (13), einem Hubkolben (14) und einer stählernen Hubstange (16). Der Hubkolben (14) ist aus verstärkten, härtbaren Kunststoffen, z.B. aus faserverstärkten Polyester- oder Epoxidharzen gefertigt und durch spezielle Dichtungen (15) mit hohen Gleiteigenschaften, z.B. Silikonrundschnüre und spezieller Verrippung (29) so ausgestattetj daß ein ungewünschtes überströmen von Luft oder Vakuum von den Zylinderräumen (23,24) verhindert wird. Die Länge des Kolbenweges wird zum einen durch den Zylinder (13) durch die Begrenzung (17,18) und/oder durch die Länge der Hubführungen (16) bestimmt. Die Hubführung (16). bestehend aus blankgezogenem Rundstahl, ist mit dem Hubkolben (14) durch geeignete Befestigung (26) verbunden.

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Der Zylinderboden (22) besteht aus verstärkten Kunststoffen Und ist Über Dichtungen (27) mit besonderen Gleiteigenschaften, ZiB. SilikonruhdschnÜre, nach aüiien abgedichtete Die Hubeinheit (31) wird über Flansche (21) mit dem oberen Rahmen (4) verbunden und gehalten. Der Hubkolben (14) ist la wesentlichen höhl (28)- Um ein ungewünschtes Verformen des Hübköl-Bens zu verhinäefn, sind Verrippüngen (Z9J eingebracht.