NO834861L - Fremgangsmaate for fremstilling av formede gjenstander av fiberarmert plastmateriale samt anordning for bruk ved utfoerelse av slik fremstilling - Google Patents

Abstract

Fremstilling av formede legemer av fiberarmert plastmateriale, der fibrøst armeringsmateriale anbrin-ges i en fordypning i en formdyne (9,10,11) bestående av en eller flere deler. Dynefordypningen blir så lukket ved hjelp av et lokk (12) som kan beveges i forhold til dynen, slik at der dannes et formrom. En herd-bar, væskeformig plastblanding innføres i formrommet og utsettes der for et så høy trykk at den stort sett fullstendig fyller formrommet, idet formrommet deretter holdes lukket inntil plastblandingen har i det minste delvis stivnet* For å gjøre det mulig å anvende tørt armeringsmateriale, samt for å heve støpekapasiteten, plasseres armeringsmaterialet i fordypningen i formdynen liggende i på forhånd orientert stilling i en tynnvegget foring (1,2) som er innrettet til å opptas i dynefordypningen, idet foringen etter utført støpeoperasjon fjernes og erstattes av en likeartet foring med nytt armeringsmateriale. Den ovenfor beskrevne foring dannes hensiktsmessig av en fordypning (2) i en enkel, lett håndterbar plate (1). Oppfinnelsen angår også en anordning for bruk ved utførelse av fremgangsmåten.

Description

Teknisk område.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstilling av formede gjenstander av fiberarmert plastmateriale, hvor fibrøst armeringsmateriale plasseres i en kanal eller fordypning i en formdyne bestående av én eller flere deler, hvilken kanal eller fordypning lukkes ved hjelp av et i forhold til formdynen bevegelig formlokk, for derved å danne et formrom, hvoretter en stivnende, væskeformig plastblanding tilføres i formrommet og der utsettes for et slikt trykk at formrommet blir stort sett fullstendig fyllt med plastblandingen, idet formrommet deretter holdes lukket inntil plastblandingen er i det minste stivnet.

Teknikkens stilling.

Ved bruk av dagens teknikk for fremstilling av formede gjenstander, ved i en form å presse en plastblanding som innbefatter et fibrøst armeringsmateriale er beheftet med en rekke problemer som ikke lett lar seg løse. Disse problemer er særlig fremtre-dende når gjenstanden som fremstilles har en slik form at forrn-verktøyet må være forsynt med underskårne partier, og når armeringen er kritisk, det vil si når både fordelingen og oriente-ringen av fibrene er en avgjørende faktor for den ønskede kvalitet av den ferdige gjenstand. For å muliggjøre fjerning av den støpte gjenstand fra en formdyne med underskårne partier, må dynen omfatte et antall deler som kan beveges i forhold til hverandre. For å oppnå en armering der fibrene er korrekt innrettet, må armeringsmaterialet manuelt plasseres direkte i formdynens kanal eller fordypning.

Med de former som idag brukes blir formede gjenstander van-ligvis fremstilt i henhold til ovenstående, ved hjelp av en for-impregnert armering (vårarmering), det vil si en armering som på forhånd er gjennomfuktet med plastblanding i en mengde som er tilstrekkelig for den tiltenkte formede gjenstand, idet denne armering plasseres i en formdyne som er utformet med en fordypning eller kanal, og der sammenpresses ved hjelp av et øvre formverktøy, hvoretter overflødig plastmateriale presses ut av formen. Formens tetthet er herunder ikke kritisk, hvilket innebærer at man kan anvende såkalte pressformer, det vil si former der dynen omfatter et antall deler som kan beveges i forhold til hverandre, hvilke deler føres til sine operative endestillinger under påvirkning av det foreliggende formverktøy. Når en overskytende mengde plastmateriale anvendes vil det ikke ha noen av-gjørende innvirkning om noe ev dette overskytende materiale presses ut gjennom overgangene eller anleggsflåtene mellom de for-skjellige formverktøydeler.

Bruken av en våtarmering på den ovenfor omtalte måte innebærer blandt annet to store ulemper. For det første blir arbeidsmiljøet meget dårlig, ettersom våtarmeringen må håndteres manuelt med den følge at operatøren utsettes for skadelige gasser som avgis fra plastblandingen. Det ville være meget vanskelig og kostbart å utforme en arbeidsplass for utførelse av denne metode, der alle krav til et trygt, giftfritt arbeidsmiljø er til-fredsstilt. For det annet blir produktiviteten ved bruk av slike former meget lav, ettersom pressen må stanses i forholdsvis lange tidsrom, for innlegging av armering i formdynen.

Videre kan det være vanskelig å oppnå riktig plassering av armeringsmaterialet i dynen, på nøyaktig ønsket måte, ettersom dette må gjøres direkte i formverktøyet. Dette gjelder i særlig grad ved fremstilling av produkter som har en slik form at det er umulig på forhånd å tildanne armeringene til enkle, lett håndter-bare enheter.

På denne bakgrunn ville det være ønskelig å kunne arbeide med en tørrarmering, det vil si å plassere armeringen i formdynen i tørr tilstand, og ikke innføre plastblandingen i formrommet før formen er blitt lukket ved hjelp av det øvre formverktøy. Bland annet ville dette innebære at plastblandingen hele tiden kunne holdes i lukkede rom. Bruk av tørrarmering krever imidlertid en praktisk talt hermetisk avtetting av formrommet, da det ellers ville være umulig å oppnå det nødvendige trykk i plastblandingen som tilføres formrommet. Det er særlig vanskelig å oppnå den nødvendige avtetting i en formdyne som omfatter et antall deler som kan beveges i forhold til hverandre, ettersom tørt armeringsmateriale er forholdsvis fliset, det vil si det vil alltid stikke ut fra materialoverflaten fibre som blir klemt fast mellom verktøydelene eller anleggsflåtene for derved å forringe tetningen mellom disse. Dette er vanskelig å unngå, ettersom armeringsmaterialet i ukomprimert tilstand kan ha et volum som er minst lik og ofte større enn formrommets volum, særlig når armeringen innbefatter fyll-legemer, hvilket innebærer at armeringen må presses ned i kanalen eller fordypningen i formdynen. Som følge av dette vil armeringen bli liggende forholdsvis hardt mot kanalens eller fordypningens avgrensningsflater,

og kan lett presses inn i eventuelt forekommende skjøter mellom formverktøydelene.

Oppfinnelsens formål.

Et hovedformål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte ved fremstilling av formede gjenstander i samsvar med den innledningsvis angitte fremgangsmåte, der tørt armeringsmateriale kan anvendes samtidig som man unngår ovennevnte ulemper, selv ved fremstilling av gjenstander av komplisert form og/ eller der det silles store krav til armeringens utførelse, og som muliggjør vesentlig øking av formverktøyets produktivitet.

Kort sammenfatning av oppfinnelsen.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved anbringelse av armeringsmateriale, orientert i dets tiltenkte stilling, i en tynnvegget foring som er innrettet til å samvirke med kanalen eller fordypningen i formdysen, plassering av foringen med orientert armeringsmateriale i kanalen eller fordypningen, fjerning av foringen etter fullføring av en støpeoperasjon, og erstatning av den fjernede foring med en likeartet foring med nytt, orientert armeringsmateriale.

Oppfinnelsen innebærer således den fordel at det tørre armeringsmaterialet kan anordnes i enkle, utskiftbare foringer i en arbeidsoperasjon fullstendig adskilt fra formverktøyets arbeidssyklus, og at en slik foring med påmontert armering enkelt og hurtig kan plasseres i formverktøyet før hver støpe-operasjon. Ved bruk av en foring i henhold til ovenstående kan tørrarmering også anvendes for gjenstander med komplisert form som krever at formdynene er konstruert av deler som kan beveges i forhold til hverandre, ettersom armeringsmaterialet er inne-lukket i foringen og ikke kan trenge ut mellom formdelene og derved forringe tetningen mellom disse. Ettersom armeringsmaterialet kan plasseres i foringene på miljøvennlige arbeidsplasser adskilt fra formen, blir det enkelt å anbringe og orientere armeringsmaterialet på ønsket måte.

I tillegg til den tidsbesparelse som oppnås som følge av denne enkle anbringelse av armeringsmaterialet i formen, kan den tid som medgår til å utføre en arbeissyklus i formen ytterligere reduseres, blandt annet på grunn av at den formede gjenstand kan fjernes fra formen mens den hviler på foringen, hvilket innebærer at plastblandingen ikke trenger å ha stivnet i samme grad som hva som er nødvendig når den formede gjenstand løftes separat fra formrommet. Dessuten kan både oppvarmingsmedium og av-kjølingsmedium lett bringes til å sirkulere rundt foringen ved henholdsvis begynnelsen og avslutningen av en formingssyklus,

for å fremskynde henholdsvis herding og avkjøling.

I henhold til en utføringsform av oppfinnelsen blir formrommet først lukket til et volum som svarer til den ønskede formede gjenstand, hvoretter plastblanding under trykk innføres i formrommet. Alternativt kan plastblandingen med fordel til-føres den i formrommet plasserte foring før formrommet er helt lukket, hvoretter en øking av trykket i plastblandingen oppnås ved å redusere formrommets volum til et volum som svarer til den ønskede, formede gjenstand. Foringen er hensiktsmessig laget av et noe fleksibelt materiale som vil tillate foringen å anta en form tilpasset formen på formrommet, når plastblandingen settes under trykk. Foringen tildannes hensiktsmessig av en kanal eller fordypning i en forholdsvis stiv, lett håndterbar plate.

Selv om foringen hensiktsmessig har en form som er vel tilpasset formen på kanalen eller fordypningen i formdysen, skal det bemerkes at formen på gjenstanden som støpes ikke bestemmes av foringen, men av formen på den utenforliggende formdyne. Følgelig kan foringen ikke sammenlignes med fleksible former eller formdyner som benyttes ved kjente støpemetoder for å lette fjerning av det ferdige produkt. Fleksible former av denne type kan ikke brukes til forming av gjenstander under trykk i henhold til foreliggende oppfinnelse. Selvsagt vil fleksibiliteten til foringen ifølge foreliggende oppfinnelse gjøre det lett å fjerne den formede gjenstand fra foringen når denne ikke lenger står under trukk fra formdynen.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i forbindelse med en utføringsform vist i de medfølgende tegninger.

Kort beskrivelse av tegningene.

Figur 1 viser en foring, i form av en plate, beregnet for bruk ved fremstilling av en tennisracket som har den viste ut-forming . Figur 2 viser et snitt langs linjen A-A gjennom platen vist i figur 1, med armeringsmateriale plassert i platen. Figur 3-6 viser snitt langs linjen A-A gjennom platen og en støpepresse der platen vist i figur 2 er anbragt.

Figur 7 er et snitt langs linjen A-A gjennom platen vist

i figur 1, etter fullført støpeoperasjon.

Beskrivelse av en foretrukket utføringsform av oppfinnelsen.

Figur 1 viser en plate 1 som er laget av et forholdsvis stivt, men likevel fleksibelt plastmateriale, for eksempel poly-etylen, og som er forsynt med en kanal eller fordypning 2 beregnet til å opptas i kanalen eller fordypningen i en formdyne hos et formverktøy. I den viste utføringsform er platen og tilhø-rende formverktøy beregnet for fremstilling av en tennisracket 3, som har den i figuren viste form. Når platen 1 er plassert på formdynen i et formverktøy, vil kanalen eller fordypningen 2 bli opptatt i den tilsvarende kanal eller fordypning i formdysen, for derved å danne en foring for denne. Foringskanalens eller -fordypningens form er i størst mulig grad tilpasset formen på kanalen eller fordypningen i formdynen. Fleksibiliteten til materialet som platen 1 er laget av skal imidlertid være slik at foringen 2 får en form som er nøyaktig tilpasset formdyne-kanalens eller -fordypningens form når den settes under trykk. Det er således hverken platen 1 eller kanalen 2 som bestemmer racketens 3 form, idet racketens form utelukkende bestemmes av det ytre formverktøy.

Som ovenfor nevnt gjør platen ifølge figur 1 det mulig å anbringe (nedpresse) tørt armeringsmateriale i kanalen eller fordypningen 2, i en separat arbeidsoperasjon i gunstig arbeidsmiljø. Når det for eksempel gjelder tennisracketer, er armeringen, og også eventuelle fyll-legemer, av avgjørende betyd-ning for racketens kvalitet. Fiberene i armeringsmaterialet må være riktig innrettet eller orientert, og ved utførelsen ifølge figur 1 er armeringen, sammen med innesluttede fyll-legemer, blitt prefabrikert til et bøyelig, slangelignende legeme 4 hvis ytre lag består av en glassfiberstrømpe. Armeringen 4 har et volum som er tilstrekkelig til å fylle kanalen eller fordypningen 2 godt. På grunn av de innesluttede fyll-legemer vil armeringen bli forholdsvis fjærende, det vil si en viss kraft er nødvendig for å bøye den til ønsket form. Følgelig må armeringen 4 presses ned i kanalen eller fordypningen 2 med et lett trykk. Der-som armeringsmaterialet på tilsvarende måte skulle presses direkte ned i et verktøy som omfattet bevegelige deler, ville det opp-stå problemer med å oppnå ønsket tetthet for formen. For å øke racketens stivhet over et gitt parti, kan ytterligere armerings-strimler lett nedpresses mellom armeringslegemet 4 og veggene i kanalen eller fordypningen 2. For fremstilling av racketer av innbyrdes ulik vekt, kan fyll-legemer av varierende volum inn-legges i armeringslegemet 4.

Den i figur 1 viste tennisracket har et rundtløpende spor

5 for beskyttelse av strengene. For at en tennisracket med den viste form skal kunne fjernes fra en fordyne, må dynen deles i enheter som kan beveges i forhold til hverandre.

Figur 2 viser et snitt langs linjen A-A i figur 1, gjennom platen 1 med innlagt armeringslegeme 4. Armeringslegemet omfatter to i lengderetningen forløpende fyll-legemer 14 av hensiktsmessig materiale og lav vekt, som hvert er omgitt av et in-dividuelt armeringslag 6. Begge fyll-legemer 14 blir så sammen innesluttet i to ytterligere lag 7 og 8 av armeringsmateriale, hvorav det ytre lag utgjøres av ovennevnte glassfiberstrømpe.

Et armerings- og fyll-legeme ifølge ovenstående kan fremstilles som metervarer av ubestemt lengde i en separat arbeidsoperasjon, og klippes til ønsket lengde forut for en støpeopera-sjon og drysses ned i kanalen 2 i en innsatsplate 1 som så lett kan plasseres i formverktøyet som en enhet.

Figur 3 er et skjematisk snitt lik figur 2 gjennom platen

1 med innlagt armeringslegeme 4, og gjennom en tilsvarende del av et formverktøy i hvilket platen er anbregt. For å forsyne tennisracketen med det rundtløpende spor 5 vist i figur 1, er formen av såkalt pressformtype og omfatter en nedre formdyne med en fordypning som avgrenses av et antall deler 9, 10 og 11 som kan beveges i forhold til hverandre, og et øvre formverktøy 12. Platen 1 med armeringslegemet 4 anordnet i kanalen eller fordypningen 2 i platen blir så plassert i den nedre dyne. slik at kanalen eller fordypningen 2 danner en foring for en tilsvarende kanal eller fordypning i formdynen. Dette utføres med dynedelene 9 og 10 holdt i hevet stilling ved hjelp av fjærer 13.

Dynedelene 9, 10 og 11 er forsynt med samvirkende kilefla-ter som bevirker at delene 9 og 10 skyves mot hverandre når de presses ned av det øvre formverktøy 12 som virker som et lokk for formrommet, mot virkningen av fjærene 13. I den i figur 3 viste stilling har det øvre formverktøy 12 nettop kommet i be-røring med dynedelene 9 og 10. Ved ytterligere nedadbevegelse av formverktøyet 12, sammenpresses foringen 2 rundt armeringslegemet 4 som følge av dynedelenes 9 og 10 bevegelse mot hverandre .

Figur 4 viser stillingen der det øvre formverktøy 12 er ytterligere nedpresset, slik at dynedelene 9 og 10 tvinges nedad og mot hverandre til en stilling der det som følge av virkningen fra fjærene 13 oppnås tetningsanlegg mellom platen 1 og henholdsvis dysedelene 9, 10 og 12. I denne stilling er således formrommet, som avgrenses av foringen 2 og det øvre formverktøy 12, fullstendig lukket, og plastblandingen kan følgelig innføres i formrommet gjennom en forbindelse (ikke vist). Plastblandingen må innføres under et trykk som er tilstrekkelig til å sikre at formrommet blir tilfredsstillende fylt. Når dette er oppnådd tvinges formverktøyet 12 ytterligere nedad, som vist i figur 5, hvorved trykket i formrommet heves betydelig, hvilket innebærer at plastblandingen utøver en så stor kraft på foringen 2 at foringen antar en form som fullstendig faller sammen med den form som avgrenses av de omgivende formdeler.

Det øvre formverktøy 12 holdes i den nedpressede stilling vist i figur 5 mens plastblandingen stivner, i det minste delvis, til den form som bestemmes av formdelene. Det øvre formverk-tøyet 12 løftes så opp fra formdynen, hvorved fjærene 13 hever dynedelene 9 og 10 med den følge at disse deler beveges noe fra hverandre som vist i figur 6. Når verktøyet 12 heves ytterligere kan platen 1 sammen med det formede legeme 15 som hviler på kanalen eller fordypningen 2 i platen lett fjernes fra formdynen og plasseres på et passende lagringssted for å la plastblandingen herdne fullstendig, se figur 7. Den formede gjenstand kan så lett fjernes fra platen på grunn av dennes fleksibilitet. Platen kan således fremstilles i form av en enkelt enhet, selv ved forming av gjenstander som har underskårne partier.

Som et alternativ til den ovenfor beskrevne operasjons-rekkefølge, blir plastblandingen ikke innført i formrommet før formen er helt lukket, til den i figur 5 viste stilling, idet plastblandingen innføres under et trykk som sikrer at foringen 2 fylles og presses utad i nødvendig grad. Den først beskrevne fremgangsmåte foretrekkes imidlertid, og en forutsetning for denne metode er bruken av en innsatsplate ifølge oppfinnelsen.

Den tid det tar å fullføre en støpeprosses i henhold til ovenstående kan ytterligere forkortes under anvendelse av oppfinnelsen, ved å bringe et oppvarmingsfluid, så som en gass-eller væskestrøm, til å passere gjennom foringen 2 og dynedelen 11, i den i figur 3 viste stilling, for derved å oppvarme plast-blandingens overflater for å lette herdeprossessen. På tilsvarende måte kan i stillingen vist i figur 6 et kjølefluid, så som en gass- eller væskestrøm, anvendes for å avkjøle nevnte overflater, med den følge at produktet oppnår en stivhet som er tilstrekkelig til at det kan fjernes fra formpressen på et tidlige-re tidspunkt enn hva som ellers ville vært tilfelle.

Platen har hensiktsmessig en meget liten og konstant vegg-tykkelse som er liten i forhold til formrommets minste tverr-dimensjon.

En annen vesentlig fordel som oppnås ved bruk av en plate ifølge oppfinnelsen, er at ved fremstilling av en gjenstand av den beskrevne art kan oppdelingen mellom de motstående flater på formverktøyet 12 og dynedelene 9 og 10, som vist i figur 3 - 6, ligge noe innenfor gjenstandens plane overflate, hvilket i stor grad forenkler påfølgende fjerning av den utflyt- eller formdelingsgrad som kan danne seg mellom formkomponentenes an-leggsf later eller skjøter. Begge skjøtene kan renskes i en og samme arbeidsoperasjon.

En plate ifølge oppfinnelsen er forholdsvis billig i fremstilling, ettersom den ikke trenger å tilfredsstille de samme krav som de som stilles til en forkomponent. Foruten av plast kan platen også fremstilles av platemetall eller annet materiale. Avhengig av fleksibiliteten til det materiale som platen er laget av, kan den i platen utformede fordypning i større eller mindre grad tilpasses formverktøyets form. Selv om det ikke er vist kan platen anvendes sammen med et lokk som er innrettet til å lukke fordypningen i platen.

Som det klart vil forstås kan tenikken ifølge foreliggende oppfinnelse også anvendes ved fremstilling av andre formede gjenstander enn tennisracketer, og særlig ved fremstilling av gjenstander med komplisert form, der armeringens anbringelse og ori-entering er meget kritisk. Plater ifølge oppfinnelsen kan selvsagt også anvendes i sammenheng med andre former enn den form som er vist, for eksempel en ukomplisert, todelt form. Platen gir også betydelige fordeler i dette tilfelle ettersom armeringsmaterialet kan plasseres i en arbeidsoperasjon fullstendig adskilt fra pressen, og derved gi en vesentlig tidsbesparelse og forbedring av mulighetene for oppnåelse av det best mulige resul-tat. Oppfinnelsen kan også anvendes både ved varm-forming- og kald-formings-operasjoner, uavhengig av armeringslegemets opp-bygning.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av formede gjenstander i samsvar med den innledningsvis angitte fremgangsmåte, der tørt armeringsmateriale kan anvendes samtidig som man unngår ovennevnte ulemper, selv ved fremstilling av gjenstander av komplisert form og/eller der det stilles store krav til armeringens utførelse, og som muliggjør vesentlig øking av formverktøyets produktivitet, karakterisert ved anbringelse av armeringsmaterialet, orientert i dets tiltenkte stilling, i en tynnvegget foring som er innrettet til å samvirke med kanalen eller fordypningen i formdysen, plassering av foringen med orientert armeringsmateriale i kanalen eller fordypningen, fjerning av foringen etter fullføring av en støpeoperasjon, og erstatning av den fjernede foring med en likeartet foring med nytt, orientert armeringsmateriale.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at formrommet først lukkes til et volum som svarer til den ønskede, formede gjenstand, og at plastblandingen deretter under trykk innføres i formrommet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at plastblandingen innføres i den i formrommet anbragte foring før formrommet lukkes helt, og at trykket i plastblandingen tvinges til å øke ved å minske formrommets volum til et volum som svarer til den ønskede, formede gjenstand.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 3, karakterisert ved at foringens form tilpasses nøyaktig til formrommets form når plastblandingen i formrommet settes under trykk.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 4, karakterisert ved at et varmt og/eller kaldt fluid spyles rundt i det minste en del av foringen ved henholdsvis begynnelsen og avslutningen av støpeperioden, for å fremskynde henholdsvis herdingen og avkjølingen av plastblandingen.

6. Fremgangsmåte ifælge ett av kravene 1 - 5, karakterisert ved at den formede gjenstand fjernes fra formdynen med den formede gjenstand liggende på den fjernede foring.

7. Anordning for bruk ved fremstilling av formede gjenstander av fiberarmert plastmateriale under anvendelse av en formdyne 9, 10, 11 som omfatter en eller flere deler og er forsynt med en fordypning som er innrettet til å oppta fibrøst armeringsmateriale og til å lukkes ved hjelp av et formlokk 12 som er bevegelig i forhold til formdynen, for derved å danne et formrom, karakterisert ved at den omfatter en ut-skiftbar, tynnvegget foring 1, 2 som er innrettet til å samvirke med fordypningen i formdynen og i hvilken foring det i et form-legeme 15 opptatte armeringsmaterialet 4 kan anordnes på forhånd og sammen med foringen plasseres i formdynens fordypning.

8. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at foringen 1, 2 er utført av et fleksibelt materiale slik at foringen får samme form som formrommet når plastblandingen under trykk innføres i formrommet.

9. Anordning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at foringen omfatter en fordypning 2 i en forholdsvis stiv og lett håndterbar plate 1.

10. Anordning ifølge ett av kravene 6-8, karakterisert ved at foringen 2 har en form som er nøye tilpasset formen på dynens fordypning.