FI90214B - Menetelmä lujitetun materiaalin valmistamiseksi lujitteista ja juoksevasta materiaalista muovaamalla - Google Patents

Description

90 21 4

Menetelmä lujitetun materiaalin valmistamiseksi lujitteista ja juoksevasta materiaalista muovaamalla

Keksintö kohdistuu menetelmään lujitetun materiaalin 5 valmistamiseksi lujitteista ja juoksevasta materiaalista muovaamalla, jossa menetelmässä juoksevaa materiaalia, kuten nestemuodossa olevaa hartsia, hartsikom-ponentteja tai muovisulaa johdetaan syöttökanavaa pitkin ja/tai syöttöaukon kautta muovailutilaan, 10 jossa on lujitetta, jolloin lujitteessa on mainitun syöttökanavan kohdalla ainakin osalle lujitemateriaali-kerrosta ulottuva syvennys ja lujitemateriaalin kuitujen tai muiden pitkänomaisten lujite-elementtien pääasiallinen suunta on poikittain mainitun syvennyksen 15 pituussuuntaa 1. syvyyssuuntaa vastaan.

Edellä mainittua menetelmää käytetään lujitemuovin tai muovikomposiitin valmistamiseksi, joka koostuu muovikappaleesta, joka muovin lujittamiseksi sisältää 20 lujitekuituja tai muuta lujitemateriaalia. Muovimateriaaleina käytetään yleensä erilaisia hartseja tai elastomeereja. Hartsit ovat valmistusvaiheessa ennen lopullista muovailua nestemuodossa sisältäen kahta tai useampaa komponenttia, tai raaka-aineena käytetty 25 muovi voi olla sulassa tilassa. Lujitekuidut voivat taas koostua erilaisista pitkänomaisista elementeistä, kuten kuiduista, ja ne voivat olla tällöin kankaiden, kuitumattojen tai yhden tai useamman suuntaisten kuitujen muodossa.

30

Yleinen lujitemuoviesineiden valmistusmenetelmä on se, että käytetään suljettua muottia, jonka onkaloon eli muovailutilaan asetetaan ensin lujitemateriaali. Tämän jälkeen suljetaan muotti ja juokseva materiaali 35 ruiskutetaan sisään, jolloin se leviää lujiterakenteen sisään täyttäen koko muovailutilan. Tätä menetelmää kutsutaan SRlM-menetelmäksi (Structural Reinforcement Injection Molding).

2 90214

Juokseva materiaali syötetään yleensä vain yhdestä tai muutamasta syöttökanavasta ja -aukosta muovailu-tilaan, jolloin se tullessaan kanavan ulosvirtausaukos-ta muovailutilaan leviää kaikkialle muottionkaloon.

5 Jotta voitaisiin optimoida juoksevan materiaalin virtaus, joudutaan syöttökanavan tuloaukko sijoittamaan mahdollisimman lähelle muovailutilan eli valmiin esineen keskikohtaa. Muovailtaessa esineitä, joilla on erityisen paljon ulottuvuutta yhden tason suunnassa, 10 joudutaan tämä aukko sijoittamaan tällöin mahdollisimman lähelle mainitun tason keskikohtaa. Samoin tämän johdosta lujite sijoitetaan usein siten, että sen pitkänomaiset elementit ovat suuntautuneet tämän tason suuntaiseksi, eli toisin sanoen juoksevan 15 materiaalin syöttösuunta aukosta muovailutilaan sijaitsee kohtisuorassa lujitemateriaalin tasoa vastaan. Koska juoksevan materiaalin juoksevuus alkaa vähetä heti sen jouduttua muovailutilaan joko sen takia, että se alkaa polymerisoitua tai jäähtyä tai 20 molempien johdosta, muodostuu materiaalin virtausaika muovailutilaan hyvin kriittiseksi tekijäksi valmistuksessa. Tämä saattaa vaikuttaa esineen lopulliseen laatuun. Samoin valmistusteknisesti materiaalin virtausajan lyhentäminen olisi toivottavaa, jotta 25 voitaisiin lisätä muotin kapasiteettia.

Julkaisussa WO 89/00495 on esitetty muotti, jolla pyritään parantamaan materiaalin leviämistä muotti-onkaloon järjestämällä muottionkalossa olevaan materi-30 aaliin syvennys syöttökanavan kohdalle. Lisäksi julkaisussa on mainittu mahdollisuus järjestää yksiulotteisia kapeita käytäviä materiaaliin. Tällä ei kuitenkaan saada aikaan tasaista leviämistä muotti-onkalossa olevaan materiaaliin.

35

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat ja esittää menetelmä, jolla saavutetaan tasaisempi virtaus muovailuonkaloon ja muotin käyt- 3 9 G 21 4 töaikaa yksittäisen esineen valmistuksessa voidaan huomattavasti lyhentää. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, että lujitemateriaaliin on 5 järjestetty virtausvastukseltaan muuta materiaalia alhaisempi, poikittain syvennyksen pituussuuntaa 1. syvyyssuuntaa vastaan sijaitseva kerros, johon syvennys ulottuu. Syvennyksen ja virtausvastukseltaan alhaisemman kerroksen ansiosta juokseva materiaali ei heti 10 aukosta muovailut il aan tultuaan kohtaa virtailuvastuk-sen aiheuttavaa lujitemateriaalia, vaan se pääsee leviämään heti syvemmälle lujitemateriaaliin ja siitä sen syöttösuuntaan nähden sivulle päin.

15 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää yleisesti käytettyä SRIM-menetel- mää, johon keksinnön mukainen menetelmä 20 soveltuu, kuva 2 esittää aikaisemmin tunnettua menetelmää siinä käytettävän muotin poikkileikkaus-kuvantona, 25 kuva 3 esittää kuvan 2 mukaisen menetelmän vaihtoehtoa siinä käytettävän muotin poikkileikkauskuvantona ja 30 kuva 4 esittää keksinnön mukaista menetelmää siinä käytettävän muotin poikkileikkaus-kuvantona.

Kuvassa 1 on esitetty normaali SRIM-menetelmä, jossa 35 kuvien 2-4 osia vastaavia osia on merkitty samoilla viitenumeroilla.

4 90214

Kuva 2 esittää muottia 10, jossa on muovailutila 1, johon on sijoitettu lujitetta 5, joka voi olla kangasta, mattoa, yksisuuntaisia kuituja tai jotain näiden yhdistelmää, eli yleensä mitä tahansa pitkänomaisia 5 vahviste-elementtejä käsittävää materiaalia. Juoksevassa tilassa oleva materiaali 3 johdetaan syöttökanavaa 2 pitkin muottiin, jolloin se tulee sisään muovailu-tilaan syöttöaukosta 2a. Syöttökanavan 2 pituussuuntaiseksi jatkeeksi on lujitemateriaaliin 5 tehty 10 ainakin osalle lujitemateriaalikerrosta 5 ulottuva syvennys 4, joka siis sijaitsee syöttöaukon 2a kohdalla. Lujitemateriaali 5 sijaitsee niin, että sen pitkänomaisten elementtien pääasiallinen suunta on poikittain mainitun syvennyksen 4 pituussuuntaa 1. 15 syvyyssuuntaa vastaan.

Kun materiaalia syötetään aukosta 2a, leviää se ensin syvennykseen 4 ja tämän jälkeen se alkaa levitä sivusuunnassa nuolien osoittamalla tavalla. Tämä 20 perustuu siihen havaintoon, että virtausvastus erilaisille juokseville aineille on suurempi kohtisuoraan em. lujite-elementtien tasoa vastaan kuin niiden tason suunnassa. Tällöin materiaali tullessaan aukosta 2a ei heti kohtaa suurta virtausvastusta, joka 25 aiheuttaisi virtauksen hidastumisen, vaan se voi levitä pääasiallisesti mainittujen tasojen suunnissa.

Kuvan 2 menetelmällä on mahdollista siis toisaalta nopeuttaa muovailtavan aineen virtausta ja toisaalta 30 pidentää käytettävissä olevia virtausmatkoja yhdestä syöttökanavasta syötetylle aineelle, t.s. keksintö mahdollistaa muotit, joissa on vähemmän syöttöaukkoja kuin tähän asti, mikä yksinkertaistaa muotin rakennetta.

35

Kuvan 2 tapauksessa syvennys 4 ulottuu koko lujitema-teriaalikerrokseen 5 syöttökanavan 2 jatkeena muovailu-tilan 1 vastapäiseen seinämään la asti. Tällöin 9021 4 5 materiaali ei kohtaa yhtään poikittaista lujitemate-riaalikerrosta sen levitessä muovailutilaan 1. Mikäli kuitenkaan ei haluta tehdä koko lujitemateriaaliin ulottuvaa syvennystä 4, voidaan toimia kuvan 3 esit-5 tämällä tavalla, eli tällöin syvennys 4 on tehty vain osalle lujitemateriaalikerrosta 5, jolloin syöttöauk-koon 2a nähden muovailutilan 1 vastapäisen seinämän la peittää kuitumateriaalikerros.

10 Kuvassa 4 on esitetty keksinnön mukainen menetelmä, jossa kuitulujite koostuu syvennyksen 4 pituussuuntaa 1. syvyyssuuntaa vastaan kohtisuorista kerroksista, jotka ovat eri materiaalia siten, että keskellä oleva kerros 6 on virtausvastukseltaan viereisiä kerroksia 15 alhaisempi, ja syvennys 4 ulottuu ainakin tähän kerrokseen asti, mutta se voi kuvan 2 tavoin ulottua myös vastapäiseen seinämään la asti. Kerroksia 6 voi luonnollisista olla myös useampia pitkin syvennyksen 4 syvyys- 1. pituussuuntaa.

20

Keksintöä ei ole rajoitettu vain edellisessä selityksessä selostettuihin suoritusmuotoihin, vaan se voi vaihdella oheisten patenttivaatimuksien esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Tärkeintä on se, 25 että syöttöaukon 2a kohdalle tehdyllä syvennyksellä 4 saadaan nopeampi ja tasaisempi juoksevan aineen levittäytyminen lujitemateriaaliin 5, ja lujitemate-riaalin 5 lujite-elementit voivat tällöin olla myös mielivaltaisiin suuntiin suuntautuneita, joskin yleensä 30 käytetään lujitemateriaalina tietyn tason suuntaiseksi orientoituneita elementtejä, jolloin syvennys 4 sijaitsee edullisimmin kohtisuorassa mainittujen elementtien muodostamien mattojen tai muiden rakenteiden tasoa vastaan.

Claims (4)

9 Γ) 21 4 Patenttivaatimukset;

1. Menetelmä lujitetun materiaalin valmistamiseksi lujitteista ja juoksevasta materiaalista muovaamalla, 5 jossa juoksevaa materiaalia, kuten nestemuodossa olevaa hartsia, hartsikomponentteja tai muovisulaa johdetaan syöttökanavaa (2) pitkin ja/tai syöttöaukon (2a) kautta muovailutilaan (1) , jossa on lujitetta (5), jolloin lujitteessa (5) on mainitun syöttökanavan 10 (2) kohdalla ainakin osalle lujitemateriaalikerrosta (5) ulottuva syvennys (4) ja lujitemateriaalin (5) kuitujen tai muiden pitkänomaisten lujite-elementtien pääasiallinen suunta on poikittain mainitun syvennyksen (4) pituussuuntaa 1. syvyyssuuntaa vastaan, tunnettu 15 siitä, että lujitemateriaaliin (5) on järjestetty virtausvastukseltaan muuta materiaalia alhaisempi, poikittain syvennyksen (4) pituussuuntaa 1. syvyyssuuntaa vastaan sijaitseva kerros (6), johon syvennys (4) ulottuu. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syvennys (4) ulottuu suurimmalle osalle syöttökanavan (2) kohdalla olevaa lujitemateriaalikerrosta (5) . 25

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syvennys (4) ulottuu koko lujitemate-riaalikerrokseen (5) muovailutilan (1) vastapäiseen seinämään (la) asti. 30

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lujitemateriaali (5) on kangasta, mattoa, yksisuuntaisia kuituja tai jokin näiden yhdistelmä. o <"> r' 1 «