FI82412B

FI82412B - Plastform med metallyta och foerfarande foer framstaellning av denna.

Info

Publication number: FI82412B
Application number: FI883349A
Authority: FI
Inventors: Olli Jovero; Pauli Kirmanen
Original assignee: Neste Oy
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1990-11-30
Also published as: DE68919929T2; DE68919929D1; EP0351154A3; NO892829L; FI883349A; ATE115460T1; DK347489D0; FI82412C; EP0351154A2; EP0351154B1; FI883349A0; DK347489A; NO892829D0

Description

5 8241 2

Metallipintainen muovituotemuotti ja menetelmä sen valmistamiseksi Plastform med metallyta och förfarande för framställning av denna

Keksintö koskee metallipintaista muovituotemuottia ja menetelmää sen valmistamiseksi.

10 Lujitemuovituotteiden ja valamalla valmistettavien muovituotteiden valmistuksessa käytetään tavallisesti muottia, johon lujitemuovi laminoi-daan tai valetaan ja josta tuote muovin kovettumisen jälkeen voidaan irrottaa. Muotin pinnan laatu on erittäin tärkeä, koska se antaa tuotteen pinnalle sen ulkonäön.

15

Tavanomainen tapa valmistaa muovituotemuotteja on mallikappaleen päälle laminoitava lujitemuovikerros, jota sen jälkeen sopivasti vahvistettuna käytetään varsinaisena muottina. Tavallisin muoviraaka-aine on tällöin polyesterihartsi. Tällaisten muottien haittana on huono lämmön-20 kestävyys ja kulutuskestävyys ja sen pinta halkeilee helposti, mikä pilaa tuotteiden ulkonäköä ja lyhentää muotin käyttöaikaa. Muotteja on valmistettu myös epoksihartseista, mutta näissä on haittana huono pinnan laatu, koska epoksimuoviin on vaikeaa saada huokosetonta pintaa. Muovipintaiset muotit ovat myös herkkiä kolhuille.

25

Tunnetaan myös metallipintaisia muotteja, joissa alustakerros on päällystetty ohuella metallikerroksella. Sinkkiruiskutuksella saatu pinta on kuitenkin huokoista ja huonolaatuista, mikä vaikuttaa tuotteiden ulkonäköön ja vaikeuttaa tuotteen irtoamista muotista. Metallipintaisia 30 muotteja on valmistettu myös valamalla alumiinista tai sinkistä, mutta näissä on myös haittana huono pinnan laatu ja huono mittapysyvyys. Metallipintaisia muotteja voidaan valmistaa myös elektrolyyttisillä menetelmillä, esimerkiksi nikkelistä ja kuparista, jolloin saavutetaan hyvä laatu, mutta muotista tulee varsin kallis. Parhaat muotit aikaan-35 saadaan koneistamalla alumiinista tai teräksestä, mutta tällöin muottien kustannukset nousevat hyvin korkeiksi eikä pienten ja keskisuurien tuotesarjojen valmistus sellaisilla muoteilla ole taloudellista.

2 82412

Siten on tarvetta kehittää muottiratkaisuja, jotka ovat sekä kulutusta kestäviä että pinnaltaan hyvälaatuisia ja jotka sen lisäksi on mahdollista uusia suhteellisen pienin kustannuksin. Esilläolevan keksinnön kohteena on siten metallipintainen muovituotemuotti ja menetelmä metal-5 lipintaisen muovituotemuotin valmistamiseksi, jossa saavutetaan hyvä pinnan laatu ja hyvä kulutuskestävyys. Esilläolevan keksinnön toisena kohteena on metallipintainen muovituotemuotti ja menetelmä metallipin-taisen muovituotemuotin valmistamiseksi, jolla on hyvä lämmönkesto. Vielä eräänä keksinnön kohteena on metallipintainen muovituotemuotti ja 10 menetelmä metallipintaisen muovituotemuotin valmistamiseksi, joka on kustannuksiltaan ja valmistustavaltaan niin edullinen, että muotin monistaminen ja korjaaminen on mahdollista.

Keksinnön mukainen metallipintainen muovituotemuotti on tunnettu siitä, 15 että se käsittää syvävetämällä, nestepullistuksella tai räjäytysmuotoi-lulla tai muulla ohutlevytekniikalla valmistetun metallisen muottipin-ta-aihion kiinnitettynä tukikerrokseen, jonka muoto vastaa muottipinta--aihion muotoa.

20 Keksinnön mukainen menetelmä metallipintaisen muovituotemuotin valmistamiseksi on tunnettu siitä, että se valmistetaan kiinnittämällä syvä-vetämällä, nestepullistuksella tai räjäytysmuotoilulla valmistettu ' metallinen muottipinta-aihio tukikerrokseen, jonka muoto vastaa muotti- : ; pinta-aihion muotoa.

25

Syvävetämisellä tarkoitetaan tässä tekniikkaa, jossa ohuehko metalli -levy puristetaan mallikappaleen päälle, jolloin se muotoutuu mallikappaleen muotoiseksi. Menetelmä ei aseta kovin suuria lujuusvaatimuksia mallina ja puristustyökaluna käytettäville kappaleille ja saadun muot-' 30 tipinta-aihion pinta on hyvä. Samalla kertaa voidaan valmistaa useampia ^ muottipinta-aihioita, mikä alentaa muottien uusimiskustannuksia. Mate riaali voidaan valita käyttötarkoituksen mukaan ja siten materiaalina voidaan käyttää mitä tahansa syvävedettävissä olevaa metallilevyä. Metallilevyn paksuus valitaan käyttötarkoituksen mukaan, mutta keksin-35 nön mukaisessa menetelmässä voidaan soveltaa hyvinkin ohuita materiaaleja, koska keksinnön perusidean mukaisesti metallinen muottipinta- 3 82412 aihio kiinnitetään erilliseen tukikerrokseen, joka pitää muottiaihion lopullisessa muodossaan.

Muita syvävetämistä vastaavia menetelmiä muottiaihion tekemiseksi ovat 5 nestepullistus ja räjäytysmuotoilu. Edellisessä tapauksessa syvävedossa käytetyn painintyökalun korvaa nestepaine, joka aikaansaadaan pumppaamalla nestettä mallikappaleen päällä olevan levyaihion yläpuolella muodostettuun tilaan. Nestepaine puristaa ja taivuttaa metallilevyaihion mallikappaleen pintaan, jolloin se venyy ja taipuu mallin muotoihin.

10 Kolmas syvävetoa vastaava muotoilutekniikka on ns. räjäytysmuotoilu, jossa muotoiluun tarvittava paine aikaansaadaan räjäyttämällä sopiva räjähdyspanos metallilevyaihion päälle järjestetyssä suljetussa tilassa, jolloin syntyvä paineisku pakottaa metallilevyaihion mallikappaleen muotoihin.

15

Jollakin edelläkuvatuista muotoilutekniikoista valmistettua muottipin-ta-aihiota ei voida sellaisenaan käyttää suoraan muovituotemuottina, vaan keksinnön mukaisesti se kiinnitetään ensin tukikerrokseen, jonka muoto vastaa muottipinta-aihion muotoa. Tukikerros tukee muottipinta-20 aihiota ja pitää sen muodossaan. Tukikerrokseen voidaan sijoittaa helposti myös lämmitys- ja/tai jäähdytyselimiä, esimerkiksi kanavia tai vastuslankoja, joiden avulla tuotteen valmistuksen aikana voidaan säädellä tuotteen kovettumista. Tukikerros mahdollistaa myös valumuotin korjaamisen ja/tai uusimisen siten, että muottipinta-aihio poistetaan 25 kokonaan tai osittain tukikerroksesta ja korvataan kokonaan tai osittain uudella muottipinta-aihiolla.

Tukikerros voidaan valmistaa millä tahansa tekniikalla. Pääasia on, että siitä voidaan valmistaa muottipinta-aihion muotoja riittävästi 30 noudatteleva kerros, että sen lujuusominaisuudet ovat riittävät ja että se on kiinnitettävissä muottipinta-aihioon. Tukikerros voidaan valmistaa esimerkiksi valamalla muovista, kuten epoksimuovista, polyesteristä, muovlsementistä, betonista tai metallista ja se voi sisältää vahvike- tai tartuntaelimiä, -kerroksia tai -kuituja. Tukikerroksen muodos-35 taminen voi tapahtua joko suoraan muottipinta-aihion päälle tai erilli- 4 82412 sen mallikappaleen päälle. Myös työstämällä valmistetut tukikerrokset ovat mahdollisia.

Muottipinta-aihio voidaan kiinnittää tukikerrokseen millä tahansa tek-5 nilkalla. Siten voidaan käyttää esimerkiksi liimaustekniikkaa, laminointitekniikkaa ja metallisten tukikerrosten tapauksessa myös hitsaus- tai juotostekniikkaa. Perusedellytys on, että tukikerros ja muottipinta-aihio pysyvät toisissaan kiinni tuotteen valmistuksen aikana.

10 Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin oheisten kuvioiden avulla, joissa

Kuvio 1 esittää poikkileikkauksena muottipinta-aihion valmistamista syvävetotekniikalla; 15

Kuvio 2 esittää poikkileikkauksena muottipinta-aihion valmistamista nestepullistusmenetelmällä;

Kuvio 3 esittää poikkileikkauksena muottipinta-aihion valmistamista rä-20 jäytysmenetelmällä, ja

Kuvio 4 esittää poikkileikkauksena keksinnön mukaista muovituotemuot-• ; tia.

25 Kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa valmistetaan muottipinta-aihio profiililtaan suhteellisen matalaa tuotetta varten. Viitenumerolla 10 on esitetty vetorengasta, jonka sisäpinta on muotoiltu vastaamaan tuotteen muotoa. Levynpidätin 11 pitää paikallaan metallilevyä 20, josta muottipinta-aihio valmistetaan. Pistin 12, jonka muoto myös vastaa 30 valmistettavan muottipinta-aihion muotoa puristuu kohdassa 13 pistimeen kohdistettavan puristusvoiman (nuoli A) takia kiinni metallilevyyn 20 1' ja pakottaa sen venymään ja muotoutumaan vasten vetorenkaan 10 pintaa.

Pistimen 12 voi muodostaa joko halutun lopputuotteen mallikappale tai - - sellaisen mukaiseksi valmistettu erillinen kappale. Suhteellisen ohuita 35 levyjä käyttettäessä ei pistimen lujuudelle tarvitse asettaa kovin 5 82412 suuria lujuusominaisuuksia, koska syntyvä rauottipinta-aihio tullaan myöhemmin tukemaan tukikerrokseen.

Kuvion 2 mukaisessa suoritusmuodossa valmistetaan samanlainen muotti -5 pintaaihio kuin kuviossa 1, mutta käyttäen nestepullistusmenetelmää. Viitenumerolla 10a on esitetty alamuottia, jonka sisäpinta on muotoiltu vastaamaan tuotteen muotoa. Ylämuotti 11a pitää paikallaan metallilevyä 20 siten, että metallilevyn 20 ja ylämuotin väliin jää nestetila 12a, johon johdetaan paineenalaista nestettä yhteestä 13a. Paineenalainen 10 neste pakottaa levyn 20 alaspäin, jolloin se venyy ja muotoutuu ala-muotin 10a pintaan. Viitenumerolla 14 on merkitty ilmanpoistokanavia.

Kuvion 3 mukaisessa suoritusmuodossa valmistetaan samanlainen muotti-pinta-aihio kuin kuviossa 1, mutta käyttäen räjäytysmenetelmää. Vii-15 tenumerolla 10a on esitetty alamuottia, jonka sisäpinta on muotoiltu vastaamaan tuotteen muotoa. Levynpidätin 11 pitää paikallaan metallilevyä 20, josta muottipintä-aihio valmistetaan. Levynpidättimen 11 päälle on asetettu ilmakennorakennelma 12b, joka tasaa räjähdyspainetta. Ilma-kennon 12b yläpuolelle on sijoitettu räjähdyspanos 16. Koko asetelma on 20 sijoitettu nestetilaan 15, joka johtaa räjähdyspanoksen 16 räjähtäessä paineaallon ilmakennon 12b kautta metallilevyyn 20, joka venyy ja muotoutuu alamuotin 10a pintaan. Viitenumerolla 14 on merkitty ilmanpois-tokanavaa.

25 Kuvio 4 esittää erästä keksinnön mukaista muottirakennetta. Viitenumerolla 30 on merkitty muottipinta-aihiota, joka on valmistettu esimerkiksi jollakin kuvioiden 1, 2 tai 3 mukaisella tekniikalla. Viitenumerolla 40 on merkitty tukikerrosta, johon muottipinta-aihio 30 on kiinnitetty tässä suoritusmuodossa tartuntakerroksen 41 avulla. Viitenume-30 rolla 42 on merkitty lämmitys- ja/tai jäähdytyselimiä, joilla tukikerrosta 40 voidaan lämmittää ja/tai jäähdyttää ja viitenumerolla 43 tukikerrokseen 40 sijoitettuja tukielementtejä. Muottia voidaan nyt käyttää valumuottina tai laminointimuottina valmistettaessa tuotteita 50.

35 On selvää, että edelläolevassa on esitetty ainoastaan keksinnön mukaisen menetelmän perusperiaatteet, joiden puitteissa voidaan suorittaa 6 82412 monia muunnoksia poikkeamatta patenttivaatimusten suojapiiristä. Siten esitetyt muottiratkaisut voivat toimia ainoastaan osamuotteina valettaessa monimutkaisempia muovituotekappaleita.

5 Keksinnön mukaisia muotteja voidaan käyttää erilaisten muovituotteiden valmistusmenetelmissä. Tyypillisiä valmistustekniikoita ovat mm. ruiskupuristus, ahtopuristus, muottiinpuhallus, alipainemuovaus sekä luji-temuovituotannossa käsinlaminointi, ruiskulaminointi, RTM (Resin Transfer Holding), kylmä- ja kuumapuristus sekä alipainesäkkimenetelmät.

10 • *

Claims

1. Metallipintainen muovituotemuotti, tunnettu siitä, että se käsittää syvävetämällä, nestepullistuksella tai räjäytysmuotoilulla tai 5 muulla ohutlevytekniikalla valmistetun metallisen muottipinta-aihion (30) kiinnitettynä tukikerrokseen (40), jonka muoto vastaa muottipinta-aihion (30) muotoa.

2. Patenttivaatimuksen 2 mukainen muovituotemuotti, tunnettu 10 siitä, että sisältää tartuntakerroksen (41) muottipinta-aihion (30) ja tukikerroksen (40) välissä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen muovituotemuotti, tunnettu siitä, että tukikerroksen (40) muodostaa muottipinta-aihion 15 (30) muotoa seuraava kerros, joka on valmistettu lujitemuovista, poly meeri- tai norraaalibetonista tai muusta materiaalista, joka kestää muottiin kohdistuvat rasitukset.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen muovituotemuotti, 20 tunnettu siitä, että tukikerros (40) sisältää lämmitys- ja/tai jäähdytyselimiä (42).

5. Menetelmä metallipintaisen muovituotemuotin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että se valmistetaan kiinnittämällä syvävetä- 25 mällä, nestepullistuksella tai räjäytysmuotoilulla tai muulla ohutlevytekniikalla valmistettu metallinen muottipintä-aihio (30) tukikerrokseen (40), jonka muoto vastaa muottipinta-aihion (30) muotoa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että muottipinta-aihion (30) kiinnitys suoritetaan käyttämällä sopivaa tartuntakerrosta (41) muottipinta-aihion (30) ja tukikerroksen (40) välissä.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että tukikerroksen (40) muodostaa muottipinta-aihion muotoa seuraava tukikerros, joka on valmistettu lujitemuovista, polymeeri- tai 8 82412 normaalibetonista tai muusta materiaalista, joka kestää muottiin kohdistuvat rasitukset.

7 82412

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että tukikerros (40) on varustettu lämmitys- ja/tai jäähdytyselimillä (42).

9. Jonkin patenttivaatimuksien 5-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukikerros (40) on muodostettu valamalla tai muulla tavalla 10 muotoilemalla muottipinta-aihion (30) päälle. li 9 82412