SE529627C2 - Formningsverktyg för tillverkning av fiberföremål - Google Patents

Description

25 30 35 11922 2 529 627 ett pressningssteg. Det är också önskvärt att de har tillräcklig genomsläpplighet för att vatten enkelt ska kunna passera genom forrnningsverktygen. Ifall fiber skulle ackumuleras inuti ett formningsverktyg är det också önskvärt att verktyget kan rengöras från dylika fibrer. Det är också önskvärt att forrnningsverktyg kan tillverkaS ßflkfilï 0011 till låg kostnad. Med detta i beaktande har föreliggande uppfinning utvecklats för att kunna erbjuda ett förbättrat formningsverktyg för tillverkning av fiberíöremål.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen avser ett formningsverktyg för fiberföremål. Verktyget enligt uppfinningen innefattar ett genomsläppligt skal av sintrade partiklar. Skalet omsluter delvis ett inre hålrum i verktyget, vilket är fyllt med lösa objekt. Verktyget innefattar vidare ett genomsläppligt lock som tillsammans med det genomsläppliga skalet omsluter hålrummet på så sätt att de lösa objekten innesluts mellan locket och skalets inre vägg. I en utforingsforrn är de lösa objekten sfäriska partiklar och de kan vara gjorda av ett plastmaterial.

I en utfóringsforrn har formningsverktygets genomsläppliga skal en yttre yta som motsvarar ett han-formningsverktyg.

I utföringsformer av uppfinningen kan det genomsläppliga locket innefatta en relativt styv täckplatta och ett flexibelt nät. Den styva täckplattan kan t.ex. vara gjord av polyvinylklorid.

I en utföringsfonn har den styva täckplattan genomgående hål som är större än de lösa objekten och nätet har en maskstorlek som är mindre än de lösa objekten.

Partiklarna i det sintrade skalet kan ha en medeldiameter i intervallet 0,1-5 mm, lämpligen O,l-2 mm.

I utföringsforrner av uppfinningen kan det genomsläppliga locket vara löstagbart fast vid det genomsläppliga skalet.

FIGURBESKRIVNING Fig. 1 är en schematisk tvärsnittsillustration av ett steg i en process i vilken ett formningsverktyg enligt uppfinningen kan användas. är en tvärsnittsillustration av ett ytterligare steg i en process för formning av ett tiberföremål.

Fig. 2 10 15 20 25 30 35 11922 3 529 627 visar en sekvens i vilken ett formningsverktyg sänks ned i en frbersuspension.

Fig. 3a-3c Fig. 4a-4c visar en sekvens i vilken ett formningsverktyg tas upp ur fibersuspensionen efter det att ett fibertöremål har formats.

Fig. 5a-5c visar en sekvens i vilken forrnningsverktyget bringas i kontakt med ett annat verktyg.

Fig. 6 är en vy i perspektiv över ett skal för ett formningsverktyg enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 7 är en vy i perspektiv över samma skal som i Fig. 6 men sett från den motsatta sidan.

Fig. 8 visar en vy liknande den i Fig. 7 men med sfáriska partiklar i det inre hålrummet eller hålrummen i ett verktyg.

Fig. 9 är en sprängvy som visar olika komponenter av verktyget enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 10 visar i perspektiv hur ett nät har placerats över hålrummen där de sfäriska partiklarna har placerats.

Fi g. 1 1 är en tvärsnittsvy som visar några av komponenterna enligt föreliggande uppfinning innan det att verktyget helt har monterats samman.

Fig. 12 är en tvärsnittsvy över formningsverktyget då det har monterats samman.

Fig. 13 är en vy i perspektiv vilken visar hur ett flertal verktyg kan fästas vid en verktygsplatta.

Fig. 14 visar en verktygsplatta på vilken ett flertal verktyg kan fästas.

Fig. 15 är en sidovy, delvis i tvärsnitt, över en verktygsplatta på vilken ett flertal verktyg har fästs.

Fig. 16 visar i större detalj och i tvärsnitt en del av verktygsplattan i Fig. 15.

Fig. 17 visar i större detalj och i tvärsnitt en annan del av verktygsplattan i Fig. 15 .

Fig. 18 visar en arman möjlig utföringsforrn av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Med hänvisning till Fig. 1-5 illustreras det schematiskt en process för tillverkning av fiberföremål. I Fig. 1 visas det ett formningsverktyg 1 som är nedsänkt i en fibersuspension 18 som inryms i en tank 17. Verktyget 1 är ett genomsläppligt verktyg 1 som är kopplat till en källa 16 för undertryck eller sug. Då ett undertryck (sug) appliceras på verktyget kan ett fiberföremål 2 bildas på verktygets 1 yttre yta, såsom indikeras i Fig. 2. 10 15 20 25 30 35 11922 4 529 627 En möjlig cykel för tillverkning av ñberföremål illustreras schematiskt i Fig. 3a-3c, Fig. 4a-4c och Fig. 5a-5c. Såsom indikeras i Fig. 3a-3b kan ett forrnningsverktyg 1 monteras på en verktygshållare 19 som kan pivotera runt en axel 20. Verktygshållaren 19 kan ha en utskjutbar arm 22 som tillåter verktyget l att flyttas in i en tank 6 som innehåller en ñbersuspension 18. Då ett sug appliceras på verktyget 1 kan en fiberprodukt 2 bildas på verktyget, såsom indikeras i Fig. 2. Då fiberprodukten 2 väl har bildats kan verktyget 1 lyftas upp från tanken 6 såsom indikeras i Fig. 4a-4c. Verktyget 1 kan sedan bringas i kontakt med ett annat verktyg 21 som eventuellt kan användas för att pressa vatten ut fiberprodukten 2 i ett nyp mellan verktygen 1 och 21. Verktyget 21 kan också användas uteslutande som ett upplockningsverktyg som plockar upp fiberprodukten 2 och överför den till en annan arbetsstation (t.ex. ett pressnyp).

Formningsverktygets 1 utformning kommer nu att förklaras med hänvisning till Fig. 6- 12. .

Såsom indikeras i Fig. 11 och 12 innefattar formningsverktyget enligt uppfinningen ett genomsläppligt skal 3 av sintrade partiklar 4. De sintrade partiklarna 4 är företrädesvis partiklar av metallpulver. Lämpliga partiklar för framställning av ett dylikt skal kan t.ex. erhållas från Callo AB, med adressen Poppelgatan 15, S-571 39 NÄSSJÖ, SVERIGE.

Callo AB säljer rnetallpulverpartiklar med en kemisk sammansättning av 89% Cu och 11% Sn och det antas att dylika partiklar är lämpliga för framställning av ett genomsläppligt skal av sintrade partiklar. Lämpliga partiklar kan också erhållas från Makin Metal Powders Limited, Buckley Road, Rochdale, Lancashire OL12 9DT England. Det skall också förstås att de partiklar som används för att bilda det genomsläppliga skalet 3 inte nödvändigtvis behöver vara kopparbaserade. Andra metallmaterial såsom t.ex. stål kan också tänkas. Ett stålmaterial bör företrädesvis vara ett rostfritt stålmaterial för att bättre överleva upprepad exponering för vatten. Skalet kan ha en porositet som lämpligen ligger i intervallet 8-40 %. Det genomsläppliga skalets 3 tjocklek kan t.ex. ligga i intervallet 3-20 mm. Det skall dock förstås att utföringsforrner är tänkbara i vilka tjockleken av det genomsläppliga skalet 3 överstiger 20 mm eller är mindre än 3 mm. Skalet 3 kan t.ex. ha en tjocklek av 25 mm, 30 mm eller 35 mm. För tillämpningar i vilka det erfordras låg vikt och/eller hög genomsläpplighet kan tjockleken vara något mindre, t.ex. i intervallet 3-10 mm. För tillämpningar i vilka skalet måste vara starkt kan det önskas ett tjockare skal, t.ex. ett skal med en tjocklek i intervallet 8-15 mm eller 10-20 mm.

Skalet 3 kan, åtminstone i princip, vara försett med genomgående hål. Det är dock poröst. Detta gör det möjligt för skalet att bilda en yttre yta som är en kontinuerlig yta. 10 15 20 25 30 35 529 627 11922 5 Denna yta är genomsläpplig i sig själv eftersom den är porös. Genom att använda ett skal med en kontinuerlig yta kan avvattningen av fiberprodukten göras homogen, dvs. att den bildade fiberproduktens torrhet kommer att vara järnnt fördelad.

Partiklarna i det sintrade skalet kan ha en medeldiameter i intervallet 0,01-5 mm, företrädesvis 0,1-2 mm. Det skall dock förstås att det också är tänkbart med partiklar utanför detta intervall.

Det genomsläppliga skalet 3 kan vara utformat medelst många olika metoder. Ett sätt att utforma ett dylikt skal 3 kan inkludera användningen av ett verktyg av grundläggande modell, vilket har en yttre form som motsvarar det skal 3 som ska framställas.

Pulverpartiklar kan sedan appliceras på grundmodellen till att bilda ett första skikt.

Detta kan upprepas på så sätt att det bildas flera lager av pulver på grundmodellen.

Partiklarna kan sedan värmebehandlas, eventuellt tillsammans med grundrnodellen, så att partiklarna bildar ett sintrat skal. Grundmodellen kan sedan avlägsnas. Om det huvudsakligen används kopparbaserade partiklar kan sintringstemperattlren lärnpligen ligga i intervallet 800-l000°C. Om det används partiklar av rostfritt stål kan sintringstemperaturen lämpligen ligga i intervallet 1100-l 300°C. Den tid som erfordras för sintringsprocessen kan typiskt vara omkring 0,5-2 h. Sintring kan utföras i en sintringsugn som innehåller en lämplig atmosfär, t.ex. H2, H2 + N; eller vakuum.

Skalet 3 omsluter delvis ett inre hålrum 5 som är fyllt med lösa objekt 6, dvs. ett flertal objekt som inte är bundna till varandra. Inneslutningen fullbordas av ett genomsläppligt lock 7 som tillsammans med det genomsläppliga skalet 3 omsluter håligheten 5. På detta sätt innesluts de lösa objekten 6 mellan locket 7 och en inre vägg 11 hos skalet 3.

Enligt en tördelaktig uttöringsform av uppfinningen är de lösa objekten 6 sfáriska objekt (dvs. formade som sfárer). Om det används sfariska objekt så kommer vägarna för vätskepassage att ha relativt homogen genomsläpplighet, vilket kan förbättra verktygets 1 prestanda. Det skall dock förstås att även andra objekt än sfariska objekt kan tänkas. De lösa objekten 6 kan t.ex. vara oregelbundna objekt eller vara formade som regelbundna polyedrar. Företrädesvis, men inte nödvändigtvis, är de lösa objekten 6 gjorda av ett plastmaterial. Andra möjliga material för de lösa objekten 6 inkluderar, men är inte begränsade till, glas eller metall. Enligt en utiöringsform av uppfinningen kan de lösa objekten vara sfäriska objekt (kulor) av plastmaterial. l en arman utföringsfonn kan de vara oregelbundna objekt av ett plastmaterial. I ännu en uttöringsfonn kan de vara dekaedrar av glas. Det skall förstås att dessa möjligheter nämns endast som exempel på vad som kan tänkas. I många realistiska och lämpliga 10 l5 20 25 30 35 6 a 529 627 11922 utföringsforrner av uppfinningen kan de lösa objekten vara omkring 5-25 mm. Till exempel kan de utgöras av plastsfärer med en diameter av 5-25 mm. Det skall dock förstås att även andra dimensioner är möjliga.

Såsom indikeras i Fig. 6 och 7 omsluter det genomsläppliga skalet 3 delvis ett inre hålrum 5 och skalet kan faktiskt ha sådan form att det har ett flertal hålrum 5, såsom också indikeras i Fig. 7. På andra sidan av skalet 3 motsvarar hålrummen 5 utbuktningar 27 som definierar hanverktyg såsom indikeras i Fig. 6. Verktygets 10 yttre yta motsvarar således ett han-formningsverktyg (eller ett flertal han-formningsverktyg).

Såsom vidare indikeras i Fig. 8 är hålrummet 5 eller hålrummen 5 fyllda med lösa objekt 6 såsom sfärer 6.

Det ska förstås att formningsverktyget enligt uppfinningen också kan vara utformat som ett honverktyg.

Såsom indikeras i Fig. 9 kan det genomsläppliga locket 7 innefatta två delar, en relativt styv täckplatta 8 och ett flexibelt nät 9. I detta sammanhang ska termen "relativt styv" förstås såsom betydande att täckplattan 8 är styv jämfört med nätet 9. I absoluta termer kan den mycket väl ha en viss grad av flexibilitet. Ett material som är möjligt för täckplattan 8 kan vara polyvinylklorid. Nätet 9 kan också vara gjort av ett plastmaterial.

Med hänvisning till Fig. 9 kan den styva täckplattan 8 ha genomgående hål 12 som är större än de lösa objekten 6 medan nätet 9 har en maskstorlek som är mindre än de lösa objekten 6. I Fig. 10 visas verktyget 1 med sfarema 6 placerade i hålrummen 5 i skalet 3 och med nätet 9 placerat över hålrummen. Det flexibla nätet 9 används eftersom de genomgående hålen 12 i täckplattan 8 är så stora att de lösa objekten 6 kan passera genom dem. Då verktyget l monterats samman är nätet 9 positionerat mellan de lösa objekten 6 och täckplattan 8. De fina maskoma i nätet 9 kan således förhindra att de lösa objekten passerar genom hålen 12. Täckplattan 8 kan användas för att fästa verktyget vid en verktygsplatta. Nätet 9 ger hög genomsläpplighet utan att tillåta att de lösa objekten 6 lämnar hålrummet 5, medan den relativt styva täckplattan 8 ger konstruktionsmässig styrka. l vissa utföringsformer av uppfinningen kan det genomsläppliga locket 7 vara löstagbart fäst vid det genomsläppliga skalet 3. 10 15 20 25 30 35 7 529 627 11922 Locket 7 kan vara limmat vid det sintrade skalet 3 (alternativt kan det vara löstagbart fäst vid skalet 3).

Med hänvisning till Fig. 13 visas det ett flertal verktyg monterade på en genomsläpplig verktygsplatta 15. Verktygsplattan 15 illustreras ytterligare i Fig. 14. Såsom indikeras i Fig. 14 kan verktygsplattan ha öppningar 25 i vilka det kan införas styrstift för att säkra verktygen 1 i korrekt position på verktygsplattan 15. Såsom indikeras i Fig. 15 och Fig. 17 kan verktygen fästas på verktygsplattan 15 medelst t.ex. skruvar 23. Fig. 16 visar hur ett styrstift 24 används för att säkerställa korrekt relativ position mellan verktyget 1 och verktygsplattan 15. Detta är speciellt viktigt då verktyget 1 monteras på verktygsplattan l. Såsom indikeras i Fig. 13 kan det placeras fyra verktyg på varje verktygsplatta 15.

För att montera verktygen 1 på verktygsplattorna 15 kan varje verktyg styras medelst tre styrstift 24 eller centrumstift 24, varvid ett stift 24 ligger vid centrum av verktyget och det ligger ett nära varje ände. Varje verktyg kan monteras på verktygsplattan 15 med användning av skruvar 23. Efter monteringen av verktygen på verktygsplattoma kan kanterna av de verktyg som står i kontakt med verktygsplattan 15 eventuellt förseglas.

Försegling kan t.ex. åstadkommas medelst högtemperaturssilikon, t.ex. Loctite 5920.

Verktygsplattoma kan senare monteras på en formningsenhet.

I många realistiska uttöringsforrner kan formningsverktyget ha dimensioner som är lämpliga för att forma fibertöremål som är 20-150 mm djupa och 60-150 mm breda. Det skall dock förstås att även andra dimensioner är möjliga. Djupet kan t.ex. vara mindre än 20 mm och mer än 150 mm. Fiberföremålens bredd kan naturligtvis vara mer än 150 mm. De kan t.ex. mycket väl vara upp till 220 mm breda eller ärmu mer. Både regelbundna och oregelbundna föremål kan formas.

Fig. 18 visar en utföringsforrn i vilken ett verktyg 1 har en yta som har målats eller täckts med ett ogenomsläppligt lock så att verktyget 1 får en ogenomsläpplig del 26. Ett dylikt verktyg l kan användas för att bilda ett fiberföremål som har en öppning som motsvarar formen av den ogenomsläppliga delen 26. Detta speciella särdrag kan användas oavsett hur formningsverktyget l är utformat i övrigt.

Uppfinningen erbjuder ett flertal fördelar. De lösa objekten 6 har till funktion att stödja skalet 3 då verktyget används. Detta gör att verktyget blir styvare och minskar risken för att verktyget 1 deformeras under användning. Vidare ger de lösa objekten 6 god genomsläpplighet. Speciellt sfäriska objekt 6 resulterar i mycket god genomsläpplighet.

Då de lösa objekten 6 inte är bundna till varandra blir genomsläppligheten bättre än 10 l5 20 25 529 627 11922 8 jämfört med en utformning i vilken objekten är bundna till varandra. Användningen av lösa objekt (såsom lösa sfarer) ger också fördelen att det blir enklare att tillverka formningsverktyget. Det är inte nödvändigt att tillverka ett speciellt underlag för skal av olika form, eftersom de lösa objekten kommer att fylla vilket skal som helst. lfall det ackumuleras fibrer inuti verktyget 1 kommer utformningen enligt föreliggande uppfinning att göra det enklare att rengöra verktyget, speciellt om locket 7 går att avlägsna. För rengöring av verktyget avlägsnas locket 7 och sfärerna 6 tas ut och tvättas. Även det inre hålrummet tvättas och sfárema 6 kan sedan läggas tillbaka och varefter locket 7 återigen läggs på. Även om det anses vara föredraget med separata lösa objekt 6 så är det möjligt med utföringsformer av uppfinningen i vilka dylika objekt har bundits till varandra medelst t.ex. lim, t.ex. sfäriska objekt som bundits till varandra medelst lim för att bilda ett sammanhängande underlag. De lösa objekten 6 kan också vara metallobjekt (t.ex. kulor) som är sintrade till varandra.

Emedan uppfinningen har beskrivits i termer av ett formningsverktyg skall det förstås att uppfinningen också kan tolkas i termer av en metod för att framställa ett dylikt verktyg, inkluderande stegen att bilda ett sintrat skal med ett hålrum, fylla hålrummet med lösa objekt såsom plastsfärer och stänga till hålrummet med ett genomsläppligt lock.

Uppfinningen kan också definieras i termer av en användning av verktyget enligt uppfinningen, varvid verktyget används för att bilda fiberföremål, dvs. en metod att bilda fiberföremål. En dylik metod kan inkludera att rengöra verktyget såsom beskrivs ovan, t.ex. genom att använda verktyget under en tidsperiod för att bilda fiberiöremâl och sedan avlägsna och rengöra verktyget. Verktyget används sedan åter igen för att bilda nya föremål.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 9 529 627 PATENTKRAV . Formningsverktyg (1) för fiberfóremål, vilket verktyg (1) innefattar ett genomsläppligt skal (3) av sintrade partiklar (4), vilket skal (3) delvis omsluter ett i verktyget (1) inre hålrum (5) som är fyllt med lösa objekt (6), samt ett genomsläppligt lock (7) som tillsammans med det genomsläppliga skalet (3) omsluter hålrummet (5) så att de lösa objekten (6) innesluts mellan locket (7) och en innervägg (1 1) hos skalet (3). _ Forrnningsverktyg (1) enligt krav l, varvid de lösa objekten (6) är sfäriska partiklar. . Forrnningsverktyg (1) enligt krav 1 eller 2, varvid de lösa objekten (6) är gjorda av ett plastmaterial. . Forrnningsverktyg (1) enligt krav 1, varvid fonnningsverktygets (1) genomsläppliga skal (3) har en yttre yta (10) som motsvarar ett han- formningsverktyg (1). . Formningsverktyg (1) enligt krav 1, varvid det genomsläppliga locket (7) innefattar en relativt styv täckplatta (8) och ett flexibelt nät (9). . Formningsverktyg (1) enligt krav 5, varvid den styva täckplattan (8) är gjord av polyvinylklorid. . Fonnningsverktyg (1) enligt krav 5, varvid den styva täckplattan (8) har genomgående hål (12) som är större än de lösa objekten (6) och nätet (9) har en maskstorlek som är mindre än de lösa objekten (6). . Forrnningsverktyg (1) enligt krav 1, varvid partiklarna i det sintrade skalet har en medeldiameter i intervallet 0,01-5 mm. . Forrnningsverktyg (1) enligt krav 1, varvid det genomsläppliga locket (7) är avlägsningsbart fast vid det genomsläppliga skalet (3).