DE2639880C2 - Form und Verfahren für die Herstellung von Gegenständen aus Kunststoff - Google Patents

Description

sind auch der Entgasungsvorgang sowie die Verdrängung von überschüssigem Material abgeschlossen und es beginnt der eigentliche PreQvorgang, wobei diu PreQkraft durch den äußeren Luftdruck aufgebracht wird, so daß eine Presse nicht erforderlich ist. Der PreQvorgang bewirkt, daß der Formhohlraum vollkommen ausgefüll; wild und Versiärkungseinlagen, z.B. Glasfasermatten, vollständig vom Gießmaterial umhüllt werden. Die Quelschzone hat außerdem den Vorteil, daß sie seitlich ausgießendes Gießmaterial abschert, so daß das sons! nötige sogenannte Besäumen des Werksiückes, ti. h. ein zusätzlicher Arbeitsgang, erspart wird.

Das Verhältnis der Projektionsfläche des Formhohlraumes zur Projektionsfläche des Unterdruckraumes wird man entsprechend der gewünschten Preßkraft wählen, wobei ein großer Bereich in Betracht kommt, z. B. Verhältnisse zwischen I : 1,5 und 1 :8.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich. So gestattet die Ausführungsform nach Anspruch 5 bei einer gegebenen Gesamtgrööc der Form eine besonders große Preßkraft für die Nachverdichtung.

Die Anordnung von Anschlägen gemäß den Ansprüchen 6 und 7 hat den Vorteil, daß die Zusammenpressung auf ein genau definiertes Maß begrenzt werden kann.

Man kann sowohl so verfahren, daß mit gleichbleibendem Unterdruck gearbeitet wird (Anspruch 8), als auch derart, daß verschiedene Drücke angewendet werden (Anspruch 9). Die verschiedenen Drücke werden sich nach den jeweiligen Erfordernissen richten. Bewährt hat sich ein Druck von ca. 400 mbar während der Entlüftung des Formhohlraumes und ein Druck von ca. 100 mbar im Unterdruckraum, nachdem die Entlüftung des Formhohlraumes beendet ist. Eine weitere Herabsetzung des Druckes würde zwar eine kleine weitere Erhöhung des Preßdruckes ermöglichen, jedoch lohnt sich der zusätzliche maschinelle Aufwand (leistungsfähigere Saugpumpe) hierfür nicht. Im Bedarfsfall ist es billiger, den Unterdruckra^m ein wenig größer auszuführen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel zusammen mit einer Einrichtung zur Unterdruckerzeugung in der Form,

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 vergrößerten Teilschnitt durch die Form nach Fig. 1 entsprechend der Schnittlinie Ii-JI in Fig. 1.

Die mit 1 bezeichnete Form isl über eine Saugleitung 2 mit einer insgesamt mit 3 bezeichneten Evakuierungseinrichlung verbunden, die zwei Behälter aufweist, nämlich einen kleineren Behälter 4 und einen größeren Behälter 5 sowie eine Saugpumpe 6 und Verbindungsleitungen samt in diese eingebauten Ventilen.

Zunächst soll anhand der Fig. 2 die Form 1 genauer betrachtet werden.

Die Form 1 hat eine Matrize 7 und eine Patrize 8. Diese schließen einen Formhohlraum 9 ein, in dem der herzustellende Gegenstand geformt wird. Wie man aus Fig. 1 ersehen kann, hat die gezeichnete Form einen quadratischen Umriß und der Formhohlraum hat die Form eines vierseitigen Pyramidenstumpfes.

Die Matrize weist ein nach oben offenes U-Profil 12 auf, das eine Sarnmelrinne 13 bildet, die über den gesamten Umfang der Form verläuft. Zwischen dem Formhohlraum 9 und der Samr.i „'!rinne 13 befindet sich eine Fläche 14 mn einer noch ?» erläuternden Quetschzone 47.

Jenseits der Sammelrinne 13 bildet die Matrize 7 eine Hfcu'e 15. die ein wenig tiefer licgi als die Fläche 14, und an die sich außen eine Ausnehmung 19 anschließt, in der eirc' elastische Dichtung 20 liegt, die siel, «u-u zusammendrücken läßt. Die Dichtung besteht aus Moosgummi mit geschlossenen Poren.

In der Fläche 14 sind Führungsbolzen 22 angeordnet.

ίο Die Führungsbolzen 22 greifen in Führungsbüchsen 23 der Patrize 8 ein, die einen unteren Flansch 24 haben, der zugleich als Distanzstück zwischen Matrize 7 und Patrize 8 dient. Über den Umfang der Form sind insgesamt vier Führungsbolzen samt Führungshülsen angeordnet, wie man aus F i g. 1 ersehen kann.

Die Dicke der Flansche 24 der Führungsbüchsen 23 ist etwas größer als der Unterschied im Höhenniveau zwischen den Flächen 14 und 15, so daß dann, wenn die Flansche 24 eine weitere Zusammendrückung von -° Matrize und Patrize nicht mehr ermöglichen, zwischen der Unterseite 28 des Bereiches 25a unü tier Fläche 14 ein nur noch schmaler Spalt übrig bleibt, der einen Unterdruckraum 33 bildet.

Wie F i g. 1 zeigt, sind insgesamt vier Saugstutzen 30 an diesen Unterdruckraum angeschlossen, die über Leitungen 21, z.B. Schläuche, mit einem Sammelstück

32 verbunden sind, an das die Saugleitung 2 angeschlossen ist. Es ist jedoch nicht nötig, mehrere Sauganschlüsse vorzusehen. Wie praktische Versuche ergeben haben,

J" genügt ein einziger Sauganschluß. Der Unterdruckraum

33 wird außen durch die Dichtung 20, innen durch die Fläche 14 und den ebenen Bereich 25a der Fläche 25 begrenzt. Wie in Fig. 1 angedeutet, erstreckt sich der Unterdruckraum 33 über den gesamten Umfang des Formhohlraumes 9.

Wie schon erwähnt, hat die Absaugeinrichtung einen kleineren Behälter 4 und einen größeren Behälter 5. Die Saugleitung 2 ist über eine Verzweigung 34 und eine Leitung 35 an den kleineren Behälter 4 sowie über eine

⁴⁽¹ Leitung 36 mit dem größeren Behälter 5 verbunden. In die Leitung 35 ist ein Absperrventil 37 und in die Leitung 36 ein Aosperrventil 38 eingebaut. Der Behälter 4 ist ferner über eine Leitung 39, eine Verzweigung 40 und eine Leitung 41 mit der Saugpumpe 6 verbunden, während der größere Behälter 5 über eine Leitung 42, die Verzweigung 40 und die Leitung 41 ebenfalls mit der Säugpumpe 6 verbunden ist. In die Leitung 39 ist ein Ventil 43, in die Leitung 42 ein Ventil 44 und in die Leitung 41 ein Ventil 45 eingebaut. Die Saugpumpe 6

wird im dargestellten Fall von einem Elektromotor 46 angetrieben.

Mit der Form wird wie folgt gearbeitet.
Zu Beginn eines Fertigungsvorganges ist die Patrize 8 von der M„£r:ze 7 abgehoben, so daß der Formhohlraum 9 der Matrize frei zugänglich ist. Die Wand und der Boden des Formhohlraumes 9 werden nun mit einer Gel-Schicht belegt, durch die eine glatte Oberfläche des Werkstückes gebildet und eingebettete Glasfasern geschützt werden und die das späiere Entformen erleichtert. Danach werden Boden und Wände des Formhohlraumes 9 mit Glasfasermatten belegt. Nun wird flüssiges Kunstharz, z. B. Polyesterharz, eingegossen, wobei die Glasfasermatten von dem Kunststoff durchtränkt werden. Es wird mehr Harz eingegossen als

^hv das herziri-j'lencif VVl· ■csti'rk enthält, um sicherzustellen, daß keine HohicHume verbleiben. Danach wird die Patrize 8 aufgesef/i, "-obei ihr äußerer Bereich auf der noch entsDannten Dirhinn» ?n ?nr Anfi···.» L~_m™.

Beim Aufsetzen der Patrize 8 werden die Führungsbüchsen 23 über die l'iihi ungsbolzen 22 gestülpt, wodurch die Patrize genau auf die Matrize ausgerichtet wird. Der Abstand zwischen den Flächen 14 und 25 ist noch verhältnismäßig groß, jedenfalls größer als in · F i g. 2 dargestellt.

Nun wird das Ventil 37 geöffnet, wodurch aus dem Untcrdruckraum .3.3 Luft in den auf ca. 400 mbar evakuierten Behälter 4 abgesaugt wird. Hierdurch werden auch aus dem Formhohlraum 9 dort noch i" vorhandene I lift und eventuelle Gase abgesaugt. Der Atmosphärendruck bewirkt gleichzeitig ein festes Aufdrücken der Patrize 8 auf die Matrize 7. wobei die sehr nachgiebige Dichtung 20 zusammengepreßt wird. Die Quetschzone 47 zwischen den Flächen 14 und 25 verengt sich so weit, daß der F'ormhohlraum 9 praktisch von dem Unterdruckraum 33 abgeschlossen ist. Vorher war über die Quetschzone 47, während sich der Spalt verkleinert hai. überschüssiges Gicüiuti/. 48 gcMiüiiii und hui sich in der Sammelrinne 1.3 gesammelt. -'"

Wenn der .Schließvorgang beendet ist. wird das Ventil 57 geschlossen und das Ventil 38 geöffnet. Der Druck im Nachverdichtungsraum 33 wird nun weiter abgesenkt, z. B. auf 100 mbar. Dieser Druck pflanzt sich nicht in den Formhohlraum 9 fort, da die Quetschzone 47 und das -'"> dort erstarrende Harz den Formhohlraum 9 vom Unterdruckraum 33 trennt. Durch die weitere Druckabsenkung it'ii Unterdruckraum 33 erhöht sich tue Preßkraft, da ja der Atinosphärendruek eine Kraft ausübt, die gleich der Projektionsfläche des Unterdruck- > <> rau nies .3.3 multipliziert mit der Druckdifferenz zwischen Atmosphäre und Druck im Unterdruckraum 33 ist. Die Preßkraft wird über eine kräftige Druckplatte 29 auf den Bereich der Patrize 8 übertragen, der den Formhohlraum nach außen hin abschliei.il. Die Nachpressung ist dann beendet, wenn die I lausche 24 ein weiteres /.usamniendi in ken der Formteile 7 und 8 nicht mehr gestatten.

Nachdem der Kunststoff so weit erhärtet ist. daß das wannenföi mige Werkstück genügend eigene Stabilität hat. wird entformt, wozu zunächst Luft in den Unterdruckraum .33 eingelassen wird. Die elastische Kraft der Dichtung 20 drückt dann die Patrize etwas nach oben, so daß sie sich leicht abnehmen läßt. Das Werkstück wird nun entnommen, !ine Hesiumiung des Werkstückes ist nicht erforderlieh, weil die Kante 14,/ als Quetschkante gewirkt hat.

Während nun das Werkstück entnommen und die Form neu beschickt wird, wird die Pumpe f> in Betrieb gesetzt, wobei die Behälter 4 und 5 nacheinander evakuiert werden. Man geht zunächst so vor. daß die Ventile 37 und 38 geschlossen und die Ventile 43,44 und 4 l gcuiilici SMHi. »VCilil iicr !.JniCK ;iüi 4W Γϋϊν.Γ abgesunken ist. ist der Behälter 4 genügend weit entleert, wonach das Ventil 43 geschlossen wird. Bei der weiteren .Saugarbeit der Pumpe 6 wird jetzt nur noch der Behälter 5 evakuiert, z. 13. auf einen Druck von 100 mbar. Danach werden die Ventile 44 und 45 geschlossen. Die Absaugeinrichtung ist für einen neuen Absaugvorgang bereit. Da für die Fntleerung der Behälter 4 und 5 eine verhältnismäßig hinge Zeit zur Verfüg..i.ig steht, kann die Leistung der Pumpe 6 relativ gering sein, so daß eine preiswerte Pumpe verwendet werden kann.

Man kann darauf verzichten, t.ach der Hntlüftung des Formho'-Iraumes 9 den Druck im Untcrdruckraum 33 weiter abzusenken, uenii die Preßkraft zum Aushärten des Kunststoffes ausreicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Form für die Herstellung von Gegenständen aus Kunststoff, insbesondere von Verstärkungsmaterial enthaltenden Gegenständen, wie Gegenstände aus mit Glasfasern verstärkten Polyesterharzen mit starren, relativ zueinander bewegbaren Formteilen und mit mindestens einem den Formhohlraum umgebenden Unterdruckraum, in den mindestens eine Saugleitung mündet, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Dichtung wirkende Quetschzone (47) vorgesehen ist, die längs des äußeren Randes des Formhohlraumes (9) verläuft und den Unterdruckraum (33; 33') vom Formhohlraum (9) trennt, wobei sich beim Evakuieren die Formteile (7,8) unter der Wirkung des Unterdruckes zueinander bewegen und dabei die Quetschzone (47) zunehmend verengen.

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsfläche des Formhohlraumes (9) zur Prcj?ktionsfläche des Unterdruckraumes (33) im Bereich von 1 :1_5 bis 1 :8 liegt.

3. Form nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Quetschzone (47) im Unterdruckraum (33) eine an sich bekannte Sammelrinne (13) für während des teilweisen Evakuierens des Formhohlraumes (9) aus diesem ausfließenden Kunststoff angeordnet ist.

4. Form nach einem der vorhergehenden Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckraum (33) gegenüber der Umgebung mittels einer stark zusammendrückbaren elastischen Dichtung (20; 20') abgeschlossen ist.

5. Form nach einem der vo! vergehenden Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckraum in der Projektion geseher; Jen Formhohlraum nach innen übergreift.

6. Form nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Annäherung der den Unterdruckraum begrenzenden starren Wände zwischen diesen Anschlagstücke angeordnet sind.

7. Form nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagstücke durch Flansche (24) von Führungsbüchsen (23) gebildet sind, in denen Führungsbolzen (22) gleiten, die die relativ zueinander beweglichen Formteile (7, 8) aufeinander ausrichten.

8. Verfahren für die Herstellung von Gegenständen aus Kunststoff unter Verwendung einer Form nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen der Form über die Saugleitung Gas abgesaugt wird und nach Abdichten im Bereich der Quetschzone im Unterdruckraum ein Unterdruck aufrecht erhalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abdichten im Bereich der Quetschzone im Unterdruckraum der Druck unter einen Wert abgesenkt wird, der während des Schließens der Form geherrscht hat.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schließens der Form ein Druck von ca. 400 mbar und während des Nachverdichtensein Druck von ca. 100 mbar erzeugt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Form für die Herstellung von Gegenständen aus Kunststoff, insbesondere von Versiärkungsniaterial enthaltenden Gegenständen, wie Gegenstände aus mit Glasfasern verstärkten Polyesterharzen mit starren, relativ zueinander bewegbaren Formteilen und mit mindestens einem den Formhohlraum umgebenden Unterdruckraum, in den mindestens eine Saugleitung mündet. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem die noch zu beschreibende erfindungsgemäßc Form verwendet wird.

Bei der Hersteilung von Formteilen aus Kunststoff muß oft eine Entlüftung und Entgasung der noch flüssigen Kunststoffmasse stattfinden, wenn unerwünschte Hohlräume im Formteil vermieden werden sollen. Dies gilt insbesondere für die Herstellung von Werkstücken aus mit Glasfasern verstärkten Polyesterharzen. Hierbei wird bekanntlich die Verstärkungseinlage aus Glasfasern z. B. eine oder mehrere Glasfasermatten, mit aktiviertem Polyesterharz durchtränkt. Wegen der Zähflüssigkeit des Harzes ist es dabei nahezu unvermeidlich, daß Luftblasen eingeschlossen werden. Um eine Verdichtung zu erhalten, wird die durchtränkte Einlage oft in einem Formhohlraum zusammengepreßt, wobei der Atmosphärendruck zur Erzeugung einer Verdichtung innerhalb der Form benutzt werden kann. Dabei ist der erreichbare Verdichtungsdruck begrenzt, da zur Erzeugung der Preßkraft nur der Differenzdruck zwischen dem Atmosphärendruck und dem Evakuierungsdruck zur Verfügung steht Ein vollständiges Evakuieren ist aber deshalb nicht möglich, weil in der Kunststoffmasse in der Regel Substanzen enthalten sind (z. B. monomeres Styrol als Weichmacher), die einen niedrigen Dampfdruck haben, so daß bei zu starkem Absenken des Druckes im Formhohlraum Dampfblasen entstehen würden. Dies gilt auch für eine bekannte Form der eingangs genannten Art (CH-PS 3 57 191). Diese Form hat im Unterdruckraum eine Rinne, die zum Auffangen von überschüssigem Kunststoff dient. Der erzielbare Preßdruck ist auch bei dieser Form durch den relativ geringen Differenzdri'ck zwirnen Unterdruckraum und Umgebung begrenzt, der mit Rücksicht auf den Dampfdruck von im Gießmaterial enthaltenen Substanzen höchstens zugelassen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Form der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ohne Verwendung einer Presse sowohl eine Entgasung des Gießmaterials als auch nach dieser Entgasung ein hoher Druck in der Form erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine als Dichtung wirkende Quetschzone vorgesehen ist, die längs des äußeren Randes des Formhohlraumes verläuft und den Unierdruckraum von Formhohlraum trennt, wobei sich beim Evakuieren die Formteile unter der Wirkung des Unterdruckes zueinander bewegen und dabei die Quetschzone zunehmend verengen.

Bei der Benutzung einer solchen Form ist zu Beginn der Evakuierung der Formhohlraum nach oben hin noch offen, da die einander gegenüberliegenden Wände der Quetschzone zunächst noch einen relativ großen Abstand voneinander haben. Das Gießmaterial kann deshalb gut entgasen, wobei das Gas über die noch durchlässige Quetschzone entweichen kann. Vom Beginn des Evakuierens bis zum vollständigen Schließen wird ein gewisser Weg der Formteile relativ zueinander zurückgelegt. Erst wenn sich die Form ihrer Schließstellung nähert, wird die Quetschzone abgeschlossen. Damit