FI90214C - Menetelmä lujitetun materiaalin valmistamiseksi lujitteista ja juoksevasta materiaalista muovaamalla - Google Patents

Description

90 21 4

Menetelmå lujitetun mater iaalin valmistamiseksi lujitteista ja juoksevasta materiaalista muovaamalla

Keksinto kohdistuu menetelmåéin lujitetun materiaalin 5 valmistamiseksi lujitteista ja juoksevasta materiaalis-ta muovaamalla, jossa menetelmåsså juoksevaa materiaa-lia, kuten nestemuodossa olevaa hartsia, hartsikom-ponentteja tai muovisulaa johdetaan syottokanavaa pitkin ja/tai syottoaukon kautta muovailutilaan, 10 jossa on lujitetta, jolloin lujitteessa on mainitun syottokanavan kohdalla ainakin osalle lujitemateriaali-kerrosta ulottuva syvennys ja lujitemateriaalin kuitujen tai muiden pitkMnomaisten lujite-elementtien paaasiallinen suunta on poikittain mainitun syvennyksen 15 pituussuuntaa 1. syvyyssuuntaa vastaan.

EdellM mainittua menetelmSå kåytetaan lujitemuovin tai muovikomposiitin valmistamiseksi, joka koostuu muovi-kappaleesta, joka muovin lujittamiseksi sisaltaa 20 lujitekuituja tai muuta lujitemateriaalia. Muovimate-riaaleina kaytetaan yleensS erilaisia hartseja tai elastomeereja. Hartsit ovat valmistusvaiheessa ennen lopullista muovailua nestemuodossa sisåltSen kahta tai useampaa komponenttia, tai raaka-aineena kSytetty 25 muovi voi olla sulassa tilassa. Lujitekuidut voivat taas koostua erilaisista pitkSnomaisista elementeista, kuten kuiduista, ja ne voivat olla talldin kankaiden, kuitumattojen tai yhden tai useamman suuntaisten kuitujen muodossa.

30

Yleinen lujitemuoviesineiden valmistusmenetelma on se, ettå kaytetaan suljettua muottia, jonka onkaloon eli muovailutilaan asetetaan ensin lujitemateriaali. Taman jalkeen suljetaan muotti ja juokseva materiaali 35 ruiskutetaan sisaan, jolloin se leviåå lujiterakenteen sisaan tayttaen koko muovailutilan. Tata menetelmaa kutsutaan SRlM-menetelmSksi (Structural Reinforcement Injection Molding).

2 90214

Juokseva materiaali syotetSSn yleenså vain yhdesta tai muutamasta syottokanavasta ja -aukosta muovailu-tilaan, jolloin se tullessaan kanavan ulosvirtausaukos-ta muovailutilaan leviSS kaikkialle muottionkaloon.

5 Jotta voitaisiin optimoida juoksevan materiaalin virtaus, joudutaan sySttokanavan tuloaukko sijoittamaan mahdollisimman låhelle muovailutilan eli valmiin esineen keskikohtaa. Muovailtaessa esineita, joilla on erityisen pal jon ulottuvuutta yhden tason suunnassa, 10 joudutaan tama aukko sijoittamaan tSlloin mahdollisim-man lShelle mainitun tason keskikohtaa. Samoin tåmSn johdosta lujite sijoitetaan usein siten, etta sen pitkanomaiset elementit ovat suuntautuneet taman tason suuntaiseksi, eli toisin sanoen juoksevan 15 materiaalin syottosuunta aukosta muovailutilaan sijaitsee kohtisuorassa lujitemateriaalin tasoa vastaan. Koska juoksevan materiaalin juoksevuus alkaa vaheta heti sen jouduttua muovailutilaan joko sen takia, etta se alkaa polymerisoitua tai jaahtya tai 20 molempien johdosta, muodostuu materiaalin virtausaika muovailutilaan hyvin kriittiseksi tekijSksi valmistuk-sessa. Tamå saattaa vaikuttaa esineen lopulliseen laatuun. Samoin valmistusteknisesti materiaalin virtausajan lyhentaminen olisi toivottavaa, jotta 25 voitaisiin lisata muotin kapasiteettia.

Julkaisussa WO 89/00495 on esitetty muotti, jolla pyritaan parantamaan materiaalin leviSmista muottionkaloon jSrjestamalla muottionkalossa olevaan materi-30 aaliin syvennys syottokanavan kohdalle. LisSksi julkaisussa on mainittu mahdollisuus jSrjestaa yksi-ulotteisia kapeita kaytavia materiaaliin. TallS ei kuitenkaan saada aikaan tasaista leviSmista muottionkalossa olevaan materiaaliin.

35

Keksinnon tarkoituksena on poistaa edellS mainitut epakohdat ja esittaa menetelma, jolla saavutetaan tasaisempi virtaus muovailuonkaloon ja muotin kayt- 3 9 G 21 4 toaikaa yksittaisen esineen valinistuksessa voidaan huomattavasti lyhentaa. Tainan tarkoituksen toteut-tamiseksi keksinndn mukaiselle menetelmMlle on påå-asiassa tunnusomaista se, ettå lujitemateriaaliin on 5 jarjestetty virtausvastukseltaan muuta materiaalia alhaisempi, poikittain syvennyksen pituussuuntaa 1. syvyyssuuntaa vastaan sijaitseva kerros, johon syvennys ulottuu. Syvennyksen ja virtausvastukseltaan alhaisem-man kerroksen ansiosta juokseva materiaali ei heti 10 aukosta muovailutilaan tultuaan kohtaa virtailuvastuk- sen aiheuttavaa lujitemateriaalia, vaan se pMåsee leviamaan heti syvemmalle lujitemateriaaliin ja siita sen syottosuuntaan nahden sivulle pain.

15 KeksintoS selostetaan seuraavassa lahemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittaa yleisesti kaytettya SRIM-menetel- maM, johon keksinndn mukainen menetelma 20 soveltuu, kuva 2 esittSS aikaisemmin tunnettua menetelmSa siina kåytettavån muotin poikkileikkaus-kuvantona, 25 kuva 3 esittaa kuvan 2 mukaisen menetelman vaihtoehtoa siinS kaytettavSn muotin poikkileikkauskuvantona ja 30 kuva 4 esittaa keksinnon mukaista menetelmaa siina kaytettavan muotin poikkileikkauskuvantona .

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

90214 4

Kuva 2 esittaa muottia 10, jossa on muovailutila 1, johon on sijoitettu lujitetta 5, joka voi olla kangas-ta, mattoa, yksisuuntaisia kuituja tai jotain naiden yhdistelmåå, eli yleensS rnita tahansa pitkanomaisia 5 vahviste-elementtejå kasittåvåå materiaalia. Juoksevas-sa tilassa oleva materiaali 3 johdetaan sydttokanavaa 2 pitkin muottiin, jolloin se tulee sisMån muovailu-tilaan syottoaukosta 2a. Sydttokanavan 2 pituussuun-taiseksi jatkeeksi on lujitemateriaaliin 5 tehty 10 ainakin osalle lujitemateriaalikerrosta 5 ulottuva syvennys 4, joka siis sijaitsee syottoaukon 2a kohdal-la. Lujitemateriaali 5 sijaitsee niin, etta sen pitkanomaisten elementtien pMSasiallinen suunta on poikittain mainitun syvennyksen 4 pituussuuntaa 1. 15 syvyyssuuntaa vastaan.

Kun materiaalia syotetaan aukosta 2a, leviaa se ensin syvennykseen 4 ja tamSn jålkeen se alkaa levita sivusuunnassa nuolien osoittamalla tavalla. Tama 20 perustuu siihen havaintoon, etta virtausvastus erilai-sille juokseville aineille on suurempi kohtisuoraan em. lujite-elementtien tasoa vastaan kuin niiden tason suunnassa. Talloin materiaali tullessaan aukosta 2a ei heti kohtaa suurta virtausvastusta, joka 25 aiheuttaisi virtauksen hidastumisen, vaan se voi levita paaasiallisesti mainittujen tasojen suunnissa.

Kuvan 2 menetelmalla on mahdollista siis toisaalta nopeuttaa muovailtavan aineen virtausta ja toisaalta 30 pidentaa kaytettavisså olevia virtausmatkoja yhdesta syottokanavasta syotetylle aineelle, t.s. keksinto mahdollistaa muotit, joissa on vShemmSn sydttdaukkoja kuin tMhSn asti, mika yksinkertaistaa muotin rakennet-ta.

35

Kuvan 2 tapauksessa syvennys 4 ulottuu koko lujitema- teriaalikerrokseen 5 syottokanavan 2 jatkeena muovailu- tilan 1 vastapaiseen seinamSSn la asti. Talloin 9021 4 5 materiaali ei kohtaa yhtSån poikittaista lujitemate-riaalikerrosta sen levitessa muovailutilaan 1. Mikali kuitenkaan ei haluta tehdå koko lujitemateriaaliin ulottuvaa syvennystS 4, voidaan toimia kuvan 3 esit-5 tamalla tavalla, eli tailoin syvennys 4 on tehty vain osalle lujitemateriaalikerrosta 5, jolloin syottoauk-koon 2a nahden muovailutilan 1 vastapaisen seinaman la peittaa kuitumateriaalikerros.

10 Kuvassa 4 on esitetty keksinnon mukainen menetelma, jossa kuitulujite koostuu syvennyksen 4 pituussuuntaa 1. syvyyssuuntaa vastaan kohtisuorista kerroksista, jotka ovat eri materiaalia siten, etta keskella oleva kerros 6 on virtausvastukseltaan viereisia kerroksia 15 alhaisempi, ja syvennys 4 ulottuu ainakin tahan kerrokseen asti, mutta se voi kuvan 2 tavoin ulottua myos vastapaiseen seinamaan la asti. Kerroksia 6 voi luonnollisista olla myos useampia pitkin syvennyksen 4 syvyys- 1. pituussuuntaa.

20

Keksintoa ei ole rajoitettu vain edellisessa selityk-sessa selostettuihin suoritusmuotoihin, vaan se voi vaihdella oheisten patenttivaatimuksien esittaman keksinnollisen ajatuksen puitteissa. T3rkeinta on se, 25 etta syottoaukon 2a kohdalle tehdylla syvennyksella 4 saadaan nopeampi ja tasaisempi juoksevan aineen levittaytyminen lujitemateriaaliin 5, ja lujitemate-riaalin 5 lujite-elementit voivat tailoin olla myos mielivaltaisiin suuntiin suuntautuneita, joskin yleensa 30 kaytetaan lujitemateriaalina tietyn tason suuntaiseksi orientoituneita elementte ja, jolloin syvennys 4 sijaitsee edullisimmin kohtisuorassa mainittujen elementtien muodostamien mattojen tai muiden raken-teiden tasoa vastaan.

Claims (4)

9 η 21 4 Patenttivaatimukset;

1. Menetelma lujitetun materiaalin valmistamiseksi lujitteista ja juoksevasta materiaalista muovaamalla, 5 jossa juoksevaa materiaalia, kuten nestemuodossa olevaa hartsia, hartsikomponentteja tai muovisulaa johdetaan syottokanavaa (2) pitkin ja/tai syottoaukon (2a) kautta muovailutilaan (1) , jossa on lujitetta (5), jolloin lujitteessa (5) on mainitun syottokanavan 10 (2) kohdalla ainakin osalle lujitemateriaalikerrosta (5) ulottuva syvennys (4) ja lujitemateriaalin (5) kuitujen tai muiden pitkSnomaisten lujite-elementtien paaasiallinen suunta on poikittain mainitun syvennyksen (4) pituussuuntaa 1. syvyyssuuntaa vastaan, tunnettu 15 siita, etta lujitemateriaaliin (5) on jarjestetty virtausvastukseltaan muuta materiaalia alhaisempi, poikittain syvennyksen (4) pituussuuntaa 1. syvyyssuuntaa vastaan sijaitseva kerros (6), johon syvennys (4) ulottuu. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta syvennys (4) ulottuu suurinunalle osalle syottokanavan (2) kohdalla olevaa lujitemateriaalikerrosta (5) . . 25

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta syvennys (4) ulottuu koko lujitemate-riaalikerrokseen (5) muovailutilan (1) vastapaiseen seinamaan (la) asti. 30

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelma, tunnettu siita, etta lujitemateriaali (5) on kangasta, mattoa, yksisuuntaisia kuituja tai jokin naiden yhdistelma. o <"> r' 1 « .> ι .c Ί 4