SE451691B - Anvendning av en fibermatta for framstellning av formdelar genom torrpressning samt fiberskikt - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 451 691 2 För att avhjälpa detta problem är det känt (DE-OS l4 53 416) att på fibermattan lägga en genom utvidgning formbar förstärkningsväv, som medelst de för mattans förstabilisering tjänande valsarna trycks in i fiber- skiktet. Även härvid lösgöres förbandet mellan förstärk- ningsvägen och fibermattan vid den före den slutliga formningen nödvändiga basningen så att med nödvändighet under pressförloppet sker avsevärda relativrörelser _ hos de enskilda fibrerna, vilket kan medföra en avslitning av fibermattan.

Genom DE-PS 23 64 025 är även en fibermatta förut känd som består av två lignocellulosaskikt, mellan vilka ett formbart bärskikt är anordnat vidhäftande varvid _ den förpressade fibermattan uppvisar ett flertal regel- bundet fördelade zoner med ringa tvärsnitt. Härigenom förbättras bärskiktets vidhäftning även under basningen så att det bättre kan fördela dragkrafter som uppträder vid pressningen i mattan. Dessutom kan en sådan matt- sträng efter förstabiliseringen upplindas på en rulle, varigenom handhavande och transport underlättas.

För att kunna framställa tunnväggiga tredimensionellt pressade formdelar, som exempelvis krävs för innerbe- klädnaden till passagerarutrymmen i fordon, används ett förfarande (DE-PS 23 38 650), vid vilket fibermattan stegvis pressas i en med flera med tidsavstånd efter varandra pâverkbara kolvar försedd form. Denna stegvisa pressning är nödvändig för att förhindra en avslitning av fibermattan. Vid detta förfarande rycker fibermattan stegvis elastiskt fram till formställena utan att någon sönderslitning av fibrerna uppträder. Detta kända, vid tredimensionell formning av tunnväggiga formdelar använda förfarande kräver på grund av fibermattans känslighet en speciell noggrann hantering och är dessutom tidsödande genom den stegvis i följd utförda pressningen.

En ytterligare nackdel vid den kända tekniken består däri, att fibermattorna måste tillverkas av högvärdiga träfibermaterial om de speciellt vid en nödvändig ringa väggtjocklek hos formdelarna fortfarande skall ha till- »is 10 15 20 25 30 35 451 691 3 fredsställande formningsegenskaper. En viss undre gräns för fiberlängden kan ej underskridas om sönderslitning av fibermattan skall undvikas vid formningen. Av detta skäl har hittills användningen av fibrer med kortare längd varit utesluten, sådana fibrer som exempelvis uppträder vid upparbetning av avfallsmaterial, exempelvis pappersavfall, trots att dessa avfallsmaterial speciellt vid inblandning av fibrer med större längd har i och för sig tillfredsställande materialegenskaper.

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att eliminera de vid kända fibermattor och deras bearbet- ningsförfaranden uppträdande nackdelarna och åstadkomma en fibermatta som enligt principen för dragpressning, utan stegvis pressning såsom hittills i ett förlopp, kan pressas till en tunnväggig formdel och under till- sats av kortfibriga avfallsmateríal leder till en formdel med högre hâllfasthet vid förminskad väggtjocklek.

Denna uppgift löses vid användningen av en fibermatta enligt ingressen till huvudpatentkravet genom de i dess kännetecknande del angivna kännetecknen.

Lämpliga utföringsformer av uppfinningen enligt huvudkravet framgår av underkraven.

Med begreppet "kräppning" avses alla formgivningar hos bärskiktet som vid dess utdragning i minst en riktning medger en ökning av bärskiktets yta utan-sträckning eller utvidgning av materialet självt. Sådana formgiv- ningar kan bestå av parallella veck på samma sätt som en plissering, vilket är lämpligt då en i huvudsak spår- formad tredimensionell formning önskas. Vid en skállik- nande formning är varandra korsande veck att rekommendera.

Under begreppet "kräppning“ faller exempelvis även ring- formade veck eller inpräglingar och vid väv även sådana garn som är krusade eller tvinnade. fördelen med mattorna enligt uppfinningen består först däri att fiberskiktet självt ej längre kommer i beröring med pressverktygen. Härigenom förbättras likaså glidegenskaperna hos mattor enligt uppfinningen under pressningen, liksom separeringsegenskaperna efter pressningen. Detta förbättrar tydligt Yte9enSkaPerna h°5 10 15 20 25 30 35 451 691 4 de färdiga delarna. Dessutom kan under verktygets stäng- ningsförlopp uppnås en termisk isolering av fiberskiktet från verktygsytorna varigenom förhindras att fiberskiktets ytor härdar för tidigt. Härigenom kan fiberskiktets hållfasthetsegenskaper förbättras.

Täckningen av fiberskiktet på båda sidor med bär- skikt ökar den verksamma gränsytan mellan fiberskikt och bärskikt. Blott härigenom kan redan återverkan av bärskiktens gynnsamma formningsförhâllande på fiber- skiktet avsevärt förbättras. Kräppningen enligt uppfin- ningen av bärskikten betyder därvid en ytterligare väsent- lig fördel. De till teknikens ståndpunkt hörande, elastiskt formbara bärskikten är tänjbara ända till brott, d v s de täcker det för den tredimensionella formningen nöd- vändiga ytbehovet från sin volym och tunnar ut under formningen. Därigenom är de inom ramen för sin elasti- citet först valfritt tänjbara och tänjningen eller ut- vidgningen fördelar sig okontrollerat på hela ytan.

Då i fibermaterialet lokala utvidgningar måste undvikas som är större än fibrernas övertäckningslängd betyder samverkan mellan de till teknikens ståndpunkt hörande, elastiska bärskikten och fiberskiktet att lokala ut- mattningar hos fiberskiktets utvidgningsförmåga kan uppträda. Härigenom begränsas avsevärt formgivninge- möjligheten hos fibermattor med bärskikt enligt teknikens ståndpunkt. I motsats därtill innehåller kräppade bär- skikt den för formgivningen nödvändiga ytreserven i själva kräppningen och behöver ej täcka denna genom en tjockleksförlust. Är kräppningens ytreserv lokalt utnyttjad så överföres därefter dragkrafterna till in- tilliggande område och dess ytreserv utnyttjas. Kräpp- ningens fonnoch intensitet kan väljas så att dels för formgivningen nödvändig lokal utvidgningsförmàga säker- ställes och dels den lokala utvidgningsförmàgan hos bärskiktet kan anpassas till fibrernas övertäckningslängd.

Därigenom undvikes ett kflalt brott på själva fiber- skiktet. Bärskiktens stora yta i kräppat tillstånd på- verkar dessutom gynnsamt kraftöverföringen vid gränsytan 10 15 20 25 30 35 451 691 5 mellan fiber- och bärskikt. Totalt erhålles sålunda en matta som är i stånd att utan lokalt brott på fiber- skiktet överföra dragkrafter med avsevärd storlek även i ytterområdet under formningen.

Dragpressningsandelens återgång vid hela mattform- ningen betyder en likformigare tjockleksfördelning i den färdiga delen. Härigenom uppstår den speciellt för- delaktiga möjligheten att tillverka delar, vilkas vägg- tjocklek är tydligt mindre än de hittills tillverkade delarna. Vid nuvarande ståndpunkt hos tekniken anses en tjocklek på en färdig del på ungefär 2 mm som undre gräns för den teknologiska möjligheten. Med mattor enligt uppfinningen kan färdiga delar med väggtjocklekar på ca l mm tillverkas med tillfredsställande kvalitet.

Då ytförstoringen hos kräppade bärskikt vid form- ningen endast kräver ringa krafter kan för mattorna enligt uppfinningen användas bärskikt med höjd hållfast- het. Pressdelen har då en sandwich-struktur som består av en medelfast kärna och höghállfasta täckskikt. Den därigenom resulterande förbättringen av hållfasthet och styvhet hos de färdiga delarna möjliggör att tillverka färdiga delar med samma bruksegenskaper tunnväggigare och därmed gynnsammare ur material- och kostnadssyn- punkt än vid den hittills kända stândpunkten hos tekniken.

Täckningen av fibermattan på båda sidor med slutna bärskikt minskar slutligen risken för skador på mattorna vid transport och handhavande.

Speciellt viktig är denna synpunkt då tunnväggiga färdiga delar eftersträvas och fibermattorna till föjd därav endast har ringa tjocklek och därmed egenstabilitet.

Speciellt brottfaran hos tunna fibermattor vid transport reduceras avsevärt genom de på båda sidor påförda bär- skikten.

Den fördelaktiga möjligheten att vid behov redu- cera väggtjockleken hos färdiga delar genom användningen av mattorna enligt uppfinningen till ungefär hälften beskrives avslutningsvis ännu en gång i sin totala be- tydelse. 10 15 20 25 30 35 451 691 6 Utöver vikt- och materialbesparingen på 50 % redu- ceras den nödvändiga totala presstiden till ungefär« hälften. Presstiden vid pressning av träfibermaterial betingas väsentligen av den dåliga värmeledningsför- mågan hos denna materialgrupp. En tjockleksminskning betyder en motsvarande snabbare genomvärmning (i praktiken räknar man med fasta presstider per mm material). Därmed kan belastningsgraden hos de investeringsintensiva stora pressarna proportionellt höjas i samma grad som antalet nödvändiga kostnadsintensiva pressverktyg kan minskas.

Rationaliseringsvinsten som kan uppnås med mattorna enligt uppfinningen är därigenom avsevärd.

Den punkt- eller linjeformiga fasta förbindningen enligt uppfinningen hos bärskikten med varandra på före- trädesvis regelbundna avstånd förbättrar dessutom mattans samtliga egenskaper. Härigenom avgränsas områden av fiberskiktet relativt varandra som endast är förskjut- bara i sig men över större ytor är inbördes fixerade.

Därigenom elimineras risken för storytiga förskjutningar av fibermattorna vid pressförloppet, varför totalt under mattans formning en likformigare materialfördelning erhålles. Denna effekt är ungefär jämförbar med för- hållandet hos moderna punkt- eller linjeformigt med stickningar hopsydda bolstertäcken, vid vilka en likformig fördelning av fyllningen säkerställas, även då bolstret skakas eller rullas.

En lämplig vidareutbildning enligt uppfinningen består däri att bärskiktets kräppning är en krysskräpp- ning. Härigenom erhåller dessa skikt en förbättrad form- ningsförmàga.

Gynnsamt kan vidare vara om bärskikten är perfo- rerade (exempelvis medelst nålar). Perforeringen gör bärskikten gasgenomsläppliga så att mattorna enligt uppfinningen utan svårigheter kan uppslutas termiskt, exempelvis basas. Dessutom påverkar den genom perfo- reringen åstadkomma gasgenomsläppligheten gynnsamt av- fuktningen av mattan under själva pressningen. 10 15 20 25 30 35 451 691 7 Då bärskiktens formningsegenskaper ej längre måste vara givna av materialet självt utan bestämmas av kräpp- ningen kan för mattorna enligt uppfinningen alla kräpp- bara material användas som bärskikt.

Kräppad väv av konst- eller naturfibrer kan användas liksom kräppade plastfolier. Även bärskikt av kräppade metallfolier är möjliga, framför allt då den färdiga delen skall ha stor motståndskraft mot fuktinverkan.

Speciellt lämpliga är bärskikt av kräppat papper, då detta material kan erhållas billigt och lätt kan bearbetas.

Fibermattor enligt uppfinningen kan därutöver även ha kräppade bärskikt vid mattans över- och undersida av olika material. Härigenom är det möjligt att exempelvis förse den färdiga delens synliga sida med ett bärskikt som är utvalt efter dekorativa synpunkter, medan bär- skiktet på den icke synliga motsidan är valt efter kost- nadssynpunkt. _ A Om dränkbara bärskikt användes så kan det vara speciellt lämpligt om dessa bärskikt innehåller ett varmhärdande, duroplastiskt harts. De kan exempelvis vara fördränkta med fenol- eller melaminhartser. På detta sätt uppstår vid varmpressning ett högförädlat, höghållfast ytskikt som ger den färdiga delen sandwich- egenskaper. Speciellt fördelaktigt är detta vid pressning av tunnväggiga delar.

I motsats till den ståndpunkt hos tekniken som ligger till grund för uppfinningen, och vid vilken de där använda bärskikten över hela ytan är vidhäftande förbundna med fiberskiktet, är det vid mattorna enligt uppfinningen ej i vart fall nödvändigt att bärskikten är utförda fasthäftande över hela ytan.

Genom den punkt- eller linjeformade fasta förbind- ningen hos bärskikten med varandra uppstår områden, i vilka fiberskiktet är tillräckligt väl fixerat mellan bärskikten. För speciella formgivningsproblem kan ett sådant utförande av mattan vara lämpligt. I regel är det dock bättre att fixera bärskikten vidhäftande över hela ytan på fiberskiktet med hjälp av ett lim. 10 15 20 25 30 35 451 691 8 Vid vidhäftning över hela ytan av bärskikten förbättras kraftinledningsbetingelserna för de nödvändiga formnings- krafterna.

De härför använda limmen kan vara termoplatiskt verkande lim, det är dock även möjligt att använda kontakt- 4 lim eller lösningsmedellim. Speciellt ekonomiskt och till- verkningstekniskt gynnsamt är därvid om bärskikten är beskiktade i förväg med det för varje fall använda limmet.

Den punkt- eller linjeformade förbindningen enligt uppfinningen av bärskikten med varandra kan pà i och för sig känt sätt ske genom textila hjälpmedel, exempelvis medelst söm eller sticksöm. Tillverkningstekniskt gynnsam- mare är dock om den punkt- eller linjeformiga förbindningen av bärskikten med varandra sker genom limning. I detta fall kan den motsvarande limningen av bärskikten åstadkommas med hjälp av limmet, med vilket även bärfoliernas vidhäft- ning över hela ytan på fiberskiktet åstadkommes. Tillverk- ningstekniskt och kostnadsmässigt är detta den gynnsammaste lösningen.

Fibermattor enligt uppfinningen är - liksom fiber- mattor som hör till den hittillsvarande ståndpunkten hos tekniken - företrädesvis försedda med varmhärdande bindemedel och pressas övervägande varmt till formdelar.

Vid varmpressning är det speciellt lämpligt om de punkt- eller linjeformiga förbindningarna av bärskikten med varandra är så utförda att förbindningspunkterna eller -linjerna är lösbara i pressvärmet. ' Under pressformens stängning har förbindningspunkterna fortfarande de hittills beskrivna funktionerna, efter intensiv beröring med pressytorna vid presstryckets uppbyggnad lösgörs dock förbindningspunkterna och möjlig- gör i dessa lokala områden ett materialutbyte så att förbindningspunkterna eller -linjerna ej längre avtecknar .mm sig på den färdiga delen. Är bärskikten förbundna med varandra medelst textilförfaranden så kan lösbarheten i värme uppnås därigenom att termoplastiska sytrådar användes. Vid limförbindningar kan förbindningshâllfast- 10 15 20 25 30 35 451 691 9 heten i värme upphävas därigenom att lim användes vilkas bindkraft släpper i värme.

En speciell fördel med mattorna enligt uppfinningen består däri att deras formningsegenskaper ej längre övervägande bestämmes av kvaliteten hos det använda fibermaterialet. Så är det exempelvis vid till teknikens ståndpunkt hörande mattor ej eller endast mycket be- gränsat möjligt att återanvända produktionsavfall då vid upparbetning av produktionsavfallet fiberlängden förkortas och en tillsats av upparbetat produktionsav- fall starkt påverkar mattans formningsegenskaper. Vid mattorna enligt uppfinningen dominerar bärskiktens form- ningsegenskap. Därmed blir det möjligt att fullständigt tillföra produktionsavfallet till de upparbetade bärskikten vid mattillverkningen och sålunda åstadkomma en kostnads- gynnsàm och råmaterialbesparande avfallslös produktion.

Mattornas mittskikt är förstabiliserade men har dock i utgångstillståndet en tydligt mindre densitet än i pressat tillstånd. Formförändringsförmågan hos dessa mittskikt förbättras före pressningen genom termisk uppslutning, exempelvis basning, deras fukthalt måste om de skall vara tillräckligt formbara uppgå till över 10 %. Detta är presstekniskt såtillvida en nackdel, som avfuktningen under den varma färdigpressningen kräver ytterligare presstid.

Fukthalten kan vid pressning leda till ångblås- bildning framför allt då ångogenomsläppliga bärskikt användes. Även perforeringen av bärskikten, som föreslås i ovanstående ansökning för att upphäva denna nackdel, eliminerar ej fullständigt faran för ångblåsbildning då perforeringsandelen vid bärskiktens totala yta natur- ligtvis är liten. Ångblåsbildningen leder antingen till en hög avfallskvot eller kräver för att elimineras en motsvarande komplicerad pressteknik (mellanavlastning gav-pressen under pressningen av färdigdelen). Båda be- lastar hela förfarandets ekonomi.

En lämplig vidareutbildning enligt uppfinningen ligger därför däri, att det förstabiliserade mittskiktets' 10 15 20 25 30 35 451 691 10 densitet före pressningen väsentligen motsvarar dess densitet i den färdiga delen och att fukthalten i detta mittskikt är mindre än 10 %.

Den lägre fukthalten har först fördelen att press- tiden ytterligare kan förkortas och att ångblåsor ej längre uppträder i pressdelen. Därigenom att det för- stabiliserade mittskiktets densitet redan väsentligen motsvarar den färdiga delens densitet är även benägen- heten hos detta skikt att okontrollerat upptaga fukt under mellanlagringen ringa, varför dess förkonditionering kan upprätthâllas över längre tid. Ytterligare fördelar uppstår därigenom att mattor med så starkt förtätade mittskikt är mindre voluminösa och därigenom kräver mindre lagerutrymme samt därigenom att deras hanterings- och transportstabilitet är avsevärt förbättrad relativt hittills kända mattor.

Mittskikten hos mattor enligt uppfinningen måste även i motsvarande starkt förtätat tillstånd fortfarande vara väl formbara. Detta kräver i regel ytterligare åtgärder. Så består exempelvis en fördelaktig utförings- form av sådana mattor däri, att mittskiktet består av minst ett lager kräppat, med termoplastiska eller duro- plastiska bindemedel indränkt papper eller papp. Vid kräppat papper, papp, väv eller fäll är dess hela yta likformigt fint veckad. Sådana bildningar har även en total yta som uppgår till flera gånger den, som mot- svarar de motsvarande banornas yttre dimension. De kan därför täcka den för alstrande av den tredimensionella formen nödvändiga ytförstoringen av veckningens (kräpp- ningens) "ytförråd". Vid lämplig form på kräppningens veck (krysskräppning, vid vilken motsvarande bana är veckad i två inbördes vinkelräta riktningar), har det motsvarande materialet en stor formförändringsförmåga i alla förekommande rymdriktningar, varvid ytförstoringen i vart fall möjliggöres genom slätdragning av vecken utan att materialet underkastas större av formningen resulterande dragbelastningar. Mittskiktets kräppning möjliggör till följd därav dess nödvändiga formförändring, f. Q; 10 15 20 25 30 35 451 691 ll kräppat papper, som redan har sin slutdensitet, kan utan problem förtillverkas och indränkas. De kan förutom cellulosafibrerna även innehålla pulverformade fyll- ämnen. Även mittskikt med textil uppbyggnad kan användas för att realisera mattor enligt uppfinningen. Så är det exempelvis möjligt att mittskiktet består av minst ett lager kräppad väv eller fäll, som är indränkt med dyroplastiska eller termoplastiska bindemedel. Även i detta fall erhålles den nödvändiga formförändringsför- mågan hos mittskiktet därigenom att den i och för sig endast otillfredsställande formbara Väven eller fällen är kräppad. Är mittskiktet i mattor enligt uppfinningen av material som är tillräckligt formbart så föreligger speceillt gynnsamma förutsättningar. Detta är exempelvis fallet då mittskiktet är en företrädesvis med cellu- losa- eller lignocellulosamaterial fylld och/eller för- stärkt termoplastisk plast. En sådan matta kan utan vidare åtgärder varmformas. För formdelar som vid senare användning är utsatta för termiska belastningar uppstår speciella fördelar då de kräppade bärskikten består 7 av metall. Härigenom förbättras såväl delens formstabilitet i värme som minskas värmeupptagningen genom bärskiktets gynnsamma tillbakastrålningsbetingelser.

Kräppade, med bindemedel indränkta papper, papp, väv eller fäll som föreslås som mittskiktsmaterial för mattor enligt uppfinningen är endast kräppbara i begränsad tjocklek. Vid vidareutveckling av uppfinningstanken v är därför fördelaktigt att använda mittskikt som består av ett skiktförband av ett eller flera material av be- skrivet slag. Förbindningen mellan mittskiktets enskilda skikt kan därvid ske genom söm, sticksöm eller nålning.

Detta kan framförallt vara fördelaktigt då de en- skilda skikten består av papper, papp, väv eller fäll.

Om textila förbindningsförfaranden användes är det lämpligt att förbindningstrådarna består av termoplast som är väl formbar vid varmpressning. En annan lämplig möjlighet 10 15 20 25 30 35 451 691 12 att utbilda kärnskiktet som skiktförband består däri att skiktförbandet framställes medelst lim som mjuknar i värme. I Detta förfarande har fördelen att mittskikt med valfri tjocklek uppbygges av enskilda skikt med god formbarhet, vilkas inbördes förbindning blir flexibel vid varmpressning så att de enskilda skiktens formför- ändringsegenskaper kan utnyttjas till fullo.

Därigenom att materialen kan kombineras nära nog valfritt i detta skiktförband uppstår ett ytterligare anpassningsspelrum för pressdelens egenskaper.

Mittskikt enligt uppfinningen kan vid teknikens ståndpunkt i dag helt eller delvis framställas av re- cycling-material. Det kräppade papperet eller pappen i mittskikten kan exempelvis vara recycling-papper eller -papp, vars kvalitet ej räcker till för andra använd- ningar. Detsamma gäller för väv eller fäll av konst- och/eller naturfibrer. I båda fallen kan förprodukter för tillverkning av mattor enligt uppfinningen tillhanda- hållas av tillhörande industri. Även mittskikt av fyllda och/eller förstärkta termo- plaster kan framställas av termoplastavfall med ringa värde som exempelvis förekommer i form av belagda pappers- avfall och avfall från kabelindustri och som ej kan utnyttjas på annat sätt. Färgskillnader och föroreningar spelar ingen väsentlig roll vid användningen enligt uppfinningen, otillräckliga mekaniska hållfasthetsegen- skaper som kan uppträda exempelvis vid användningen av blandavfall kan kompenseras genom lämpligt val av bärskikt.

Framställningen av mattorna enligt uppfinningen sker i anslutning till den kända tekniken.

,Mittskiktet påföres på det som transportband tjänande undre bärskiktet, varpå det övre bärskiktet tillföres från en förràdsrulle och det av bärskikten och mittskiktet bildade förbandet bringas att passera mellan det för förstabilisering tjänande valsparet och förbindas med varandra. För att uppnå en stickperforering kan användas . gå.- 451 691 13 med motsvarande nålar försedda valspar, vars nålar i vart fall genomtränger ett bärskikt och delvis intränger i mittskiktet.

Claims (3)

451 691 10 15 20 14 PATENTKRAV

1. l. Användning av en fibermatta med flera skikt, bestående av ett fiberskikt, som vid sina båda ytor uppvisar var sin kräppad täckfolie och vilka täckfolier genom fiberskiktet är punkt- eller linjeformigt för- bundna vid varandra medelst exempelvis sömnad, för fram- ställning av formdelar genom torrpressning, k ä n n e - t e c k n a d av att täckfoliekräppningens form och intensitet samt fibrernas i fiberskíktet överlappnings- längd är så anpassade till varandra, att vid lokal sträck- ning inom kräppningens töjningsmöjlighet fiberskiktet ej otillátet uttunnas eller försvagas.

2. Fiberskikt för användning enligt patentkravet 1, vid vilken den punkt- eller linjeformiga förbindningen av täckfolierna åstadkommits umkm användning av vid- häftningsmedel och/eller fibrer, k ä n n e t e c k - n a t av att vidhäftningsmedlet och/eller fibrerna består av ett under pressbetingelserna sig så förhållande material, att förbindningen upplöses under pressför- loppet för framställningen av formdelen.

3. Fiberskikt för användning enligt patentkravet 1, k.ä n n e t e c k n a t av att täckfoliernas kräppning består av varandra korsande kräppveck.