DE2919498C2

DE2919498C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Teilen aus unter Wärmeeinwirkung aushärtendem Harz

Info

Publication number: DE2919498C2
Application number: DE2919498A
Authority: DE
Inventors: Francesco Padova Simioni
Original assignee: Safilo SpA
Current assignee: Safilo SpA
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1979-05-15
Publication date: 1983-11-17
Also published as: GB2075910B; AT370675B; IT1096845B; FR2429658B1; JPS559899A; GB2024697A; GB2075910A; ATA457379A; IT7825185A0; GB2024697B; ES481521A1; FR2429658A1; CA1127812A; US4479769A; BR7904153A; SE430866B; US4362685A; NL7904808A; CH634508A5; BE876742A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Teilen aus unter Wärmeeinwirkung aushärtendem Harz, insbesondere von Kleinteilen mit komplexen und variablen Formen, wie z. B. von Brillengestellen, bei dem Formen unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften mit flüssigem Harz gefüllt werden und anschließend ein Aushärten des so Harzes erfolgt.

Eine Vorrichtung, mit der ein Verfahren dieser Art durchgeführt werden kann, ist durch die Gbm-Schrift 86 051 bekannt. Ein solches Verfahren, das vorzugsweise unter Verwendung einer Schleuderform arbeitet, sieht vor, daß das Harz von einem zentralen Gießschacht aus in etagenförmig übereinander angeordnete Schleuderformen eingebracht wird, wobei das Harz die längs etwa radial verlaufenden und nach außen führenden Kanälen hintereinander angebrachten Formen füllt. Während des Schleudern soll dabei die vor dem Füllen in den Kanälen und in den Formen befindliche Luft durch den zentralen Einfüllschacht entweichen. Zusätzlich sind den äußeren Formen noch Luftkammern zugeordnet, damit die überschüssige Luft, die nicht durch den zentralen Einfüllkanal entwichen ist, eindringen kann.

Bei der Herstellung von Teilen aus härtbarem

Kunstharz, die bestimmte Festigkeitseigenschaften, aber auch optische und nicht zuletzt auch ästhetische Eigenschaften aufweisen müssen, wie das insbesondere bei Brillengestellen der Fall ist, ist ein solches, ausschließlich mit einem Schleuderguß arbeitendes Verfahren nicht ausreichend, vor allen Dingen, weil eine Blasenbildung, in den Endprodukten nicht vermieden werden kann. Solche Blasenbildung kann insbesondere bei Teilen mit komplexer Form und bei denen das Längenmaß viel größer ist als die Querabmessungen, wie im Fall von Brillengestellen oder ähnlichem, sehr leicht zu einem Bruch des Fertigteiles führen, wenn es mechanischen Belastungen ausgesetzt wird Dazu kommt, daß solche durch die Blasenbildung gegebenen Unregelmäßigkeiten eine Ausschußherstellung bedeuten, wenn nach Gesichtspunkten von optischen und ästhetischen, aber auch gegebenenfalls elektrischen Eigenschaften gewertet wird.

Bekannt sind zwar auch Verfahren und Verrichtungen (DE-OS 26 30 420), bei denen die Form vor dem Ansetzen des Zentrifugalfeldes gefüllt wird, so daß zumindest zum Teil der von der Herstellung anderer Teile her bekannte Steigguß eintritt Die dort vorgesehenen beiden, mit einem konischen Mantel gehaltenen Formteile können schwenkbar in eine rotierende Einrichtung eingehängt werden, so daß sie durch die Rotation Zentrifugalkräftrn unterworfen werden, die, wie beim Schleuderguß, dazu dienen sollen, das Material möglichst dicht in die Formen hereinzudrücken. Bei diesem Verfahren, bei dem es mehr auf das dichte Aneinandecdrücken der Formhälften ankommt kann jedoch nicht verhindert werden, daß beim Einfüllen des Materiales in die Formen Luft mit eingeschlossen wird, die sich auch beim nachfolgenden Zenrifugieren nicht mehr vollständig aus den Formen vertreiben läßt. Die Qualität solchermaßen hergestellter Produkte kann daher unter Luftblaseneinschluß leiden. Es ist dort deshalb auch vorgesehen, für höherwcrtige Teile das Füllen der Form unter Druck vorzunehmen, was aber den Herstellungsaufwanv.'. !-«gesamt vergrößert und auch keine Garantie für einwandfreie Gußstücke bietet

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß optisch und mechanisch einwandfreie Teile ohne Lufteinschlüsse in verhältnismäßig einfacher Weise hergestellt werden können, auch wenn die Teile komplexe Formen, insbesondere ein Längenmaß aufweisen, das viel größer ist als die Querabmessungen, wie es bei Brillengestellen od. dgl. der Fall ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht zur Lösung dieser Aufgabe darin, daß das Harz unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft zunächst zu dem von der Rotationsachse abgewandten Außenrand der Formen gefördert wird und erst dann gegen die Wirkung der Zentrifugalkräfte die Formen füllt. Durch dieses Verfahren wird eine Art Steigguß, bedingt durch Zentrifugalkräfte, erreicht, der dazu führt, daß die Luft in den ausgesparten Formen, die noch vollkommen ungefüllt sind, von dem unter den Zentrifugalkräften aufgrund der kommunizierenden Wirkung von außen nach innen hereingeschobenen Harz verdrängt wird, so daß beim allmählichen Ausfüllen der Formen keine Lufteinschlüsse auftreten können und auch eventuelle Blasen im flüssigen Harz sehr leicht und gründlich entweichen können. Zusätzlich kann der Schrumpfausgleich beim Aushärten in einem Feld zentrifugaler Kräfte vor sich gehen. Das neue Verfahren weist daher

den Vorteil auf, daß nicht unter Einwirkung von zusätzlichem Druck gefüllt werden muß und daß auch keine sonstigen Kunstgriffe zur Entfernung von eingeschlossener Luft notwendig sind, wie es bei den bekannten Verfahren der Fall ist.

Das neue Verfahren kann in sehr einfacher Weise durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2 durchgeführt werden. Die Gußformen, die für diese Vorrichtung verwendet werden können, können beträchtlich einfacher ausfallen als bekannte Gußformen. Es hat sich to gezeigt, daß die nach dem neuen Verfahren und mit der neuen Vorrichtung hergestellten Teile sehr maßhaltig sind und daher weniger Nacharbeit erfordern. Ein weiterer und nicht zu unterschätzender Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, härtbare Kunstharze aus einem erweiterten Viskositätsbereich zu verwenden, weil es möglich wird, das Zentrifugalfeld und die Temperatur der Gußformen in entsprechender Weise zu regeln.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens nach dieser Erfindung und eines Ausführungsbeispiels für die Vorrichtung mi'_T entsprechender Gußform. Es zeigt

F j g. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

F i g. 2 im Grundriß eine untere Gußschale, wie sie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 für die Formgebung von vorderen Teilen von Brillengestellen verwendet wird,

Fig.3 eine Teilansicht in vergrößerter Darstellung von F i g. 2 und

Fig.4 eine Teilansicht im Grundriß einer unteren Gußschale, wie sie in der Vorrichtung nach F i g. 1 für die Formgebung von Bügeln eines Brillengestells verwendet wird.

In F i g. 1 besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im wesentlichen aus einer schematisiert mit 1 bezeichneten Kammer mit Temperaturregelung, die aus einer Grundplatte oder Basis 2 und einer Haube 3 aus wärmeisolierendem Material besteht, wobei diese Haube beweglich in vertikaler Richtung geführt und mit « konventionellen Hebemitteln (nicht dargestellt) ausgerüstet ist. Durch die Grundplatte 2 hindurchgehend ist drehbar eine angetriebene Welle 4 mit vertikaler Achse angeordnet, die von einem entsprechenden und nicht dargestellten, da konventionellen Motor in Drehung « versetzt wird, wobei Drehzahlen z. B. von 100— 150 U/min erreicht werden.

Am oberen Ende dieser angetriebenen Welle 4, und in der Wärmekammer 1 befindlich, ist koaxial starr mit konventionellen, nicht dargestellten Mitteln eine untere zylindrische Platte 5 mit festgelegtem Durchmesser-und Höhenmab befestigt Eine analog obere zylindrische Platte 6 ist an der Welle 4 koaxial über der unteren Platte S liegend, befestigt. Zwischen diesen Platten 5 und

6 ist koaxial eine runde Gußform, zusammenfassend mit

7 bezeichnet, angeordnet, welche sich aus einer unteren Gußschale 8 und aus einer oberen Gußschale 9 zusammensetzt Die obere und untere Platte 5 und 6 ist jeweils mit einer Spannvorrichtung mit gegenseitig lösbarer Klemmung versehen, um die Gußschalen 8 und 9 in engem Kontakt zu halten.

In der Gußform 7 ist zentral und koaxial ein Gießschacht 10 ausgespart, der aus einer im wesentlichen runden Bohrung besteht und aus einer in der unteren Gußschalt 8 zentral liegenden Blindbohrung 11 sowie aus einer in der oberen Gußschale 9 koaxial liegenden Durchgangsb« hrung 12 gebildet wird.

Vorzugsweise ist diese durchgehende Bohrung 12

kegelstumpfförmig ausgeführt, wobei sich die Kegelform nach außerhalb der Gußform 7 verjüngt Der Gießschacht 10 steht über eine zylindrische öffnung 13, die in die obere Platte 6 eingearbeitet ist, und über eine weitere Öffnung 14, die zentral in der Haube 3 angeordnet ist, mit der Außenseite der Wärmekammer 1 in Verbindung.

In der Gußform 7 ist in konventioneller Weise eine Vielzahl gleicher Formen ausgearbeitet, von denen jede mit 15 bezeichnet und zusammengesetzt ist aus einer Halbform 15a in der Gußschale 8, und einer entsprechenden Halbform 156 in der Gußschale 9.

Entsprechend einer bevorzugten Art der Ausführung, und im Falle der Formen 15, die für die Ausformung von Brillenfassungen (F i g. 2 und 3) vorgesehen sind, sind in der Gußform 7 acht Formen 15 ausgespart, die in regelmäßiger Anordnung entlang dem Umfang verteilt und radial in dem kreisförmigen Kranz zwischen dem Gießschacht 10 und der Umrandung der Gußform 7 ausgelegt sind. Jede dieser Formen 15 ist radial in einem festgelegten Abstand sowohl von de.a Gießschacht 10, wie auch von der Umrandung der GuBfefm 7 entfernt angeordnet.

In der unteren Gußschale 8 befindet sich außerdem eine Vielzahl von Kanälen 16, die einzeln zwischen zwei Halbformen 15a angeordnet sind und auf der einen Seite in Verbindung stehen mit dem Gießschacht 10 oder, besser gesagt, mit Teil 11 dieses Gießschachtes, der in der unteren Gußschale 8 ausgespart >st. Jeder Kanal 16 verzweigt sich an seinem anderen Ende in zwei Kanäle 16a, 16ώ (Fig.2, 3), welche nach einer vorwiegend konzentrisch verlaufenden Strecke in der Gußschale 8 in entsprechende Endabschnitte 116a, 1166 ausmünden, die radial nach dem Gießschacht 10 hin ausgerichtet sind und an ihrem Auslauf in Verbindung stehen mit der Flüssigkeit in den Formen 15a, 156, zwischen denen der betreffende Kanal 16 angeordnet ist Jede Form 15 steht strömungsmäßig in Verbindung mit einem entsprechenden Hohlraum 17, der als Steiger in der Gußfonn 7 in einer Position zwischen dem Gießschacht 10 und der Form 15 vorgesehen ist. Insbesondere, und je nach der bevorzugten Art der Ausführung, ist jeder Hohlraum 17 in der oberen Gußschale 9 in einer Richtung parallel zur Achse der Halbform selbst angeordnet, und steht über einen entsprechenden Entlüftungskaiial 18 in Verbindung mit der Außenseite der Wärmekammer 1.

In Fig.4 ist die Teilansicht einer Ausführung der unteren Gußschale 8 dargestellt, wie sie für die Ausformung von Bügeln für Brillengestelle verwendet wird. In diesem Fall sind vorzugsweise sechszehn Formen 115 (115a, 1156, acht rechts und acht links) vorgesehen, die jeweils zweifach (zwei rechts und zw?i links) in Verbindung mit dem gleichen radial angelegten Kanal 16 stehen, der seinerseits wieder in Verbindung steht mit dem Gießschacht 10.

Das Verfahren wird unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung wie folgt durchgeführt:

Nachdem die Gußschalen 8, 9 mit einem bekannten Antihaftmittel behandelt wurden, wie z. B. mit einem auf Silikonbasis mit Fluorkohlenwasserstoffen versetzten Ablösungsmittel, und nachdem diese auf eine festgelegte Temperatur zwischen 50° und 8O⁰C, z. B. 70"C, erhitzt wurden, wird die Gußform 7 mittels der Platten 5 und 6 in der Kammer 1 geschlossen und in geschlossenem Zustand durch Einst ömen von thermostatisch geregelter Warmluft über die in der Grundplatte 2 der Kammer (F i g. 1) vorgesehenen Durchlässe 19 auf die festgelegte Regeltemperatur gebracht.

Eine für die Ausformung der Fassungen oder Bügel von Brillengestellen festgelegte Harzmenge wird unter Zusatz und Mischung mit einem geeigneten Härter nach konventionellen Techniken in den Gießschacht 10 eingefüllt. Diese Harzmenge wird in einer Weise vorbestimmt, daß sie alle Formen (15 oder 115) ausfüllt und bis zu V₃ den Grund der Ausgleichssteiger (17 oder 117).

An diesem Punkt wird die von der geschlossenen Gußform 7 und von den Platten 5, 6 gebildete Einheit über die Antriebswelle 4 in Drehung versetzt mit einer Drehzahl von z. B. 700 U/min.

Infolge der sich ergebenden Zentrifugalkräfte wird die flüssige Harzmischung aus dem Gießschacht 10 herausgezogen und über jeden der Kanäle 16 nach dem ΐί Außenrand der Gußform gedrückt. Nach Aufspaltung ohne Abreißen des Flusses in den Abschnitten 16a, 16i> des jeweiligen Kanals 16 wird die Harzmischung den Formen 15~, 115 zugeführt, denen die Endabschnitte 116a, 116i> vorgelagert sind. -o

In Anbetracht des Zentrifugalkräftefelds und nach dem Prinzip der kommunizierenden Gefäße, füllt die Harzmischung allmählich jede Form 15 aus, wobei sie in Richtung der Drehachse der Gußform oder besser gesagt in Richtung des Gießschachts 10 »aufsteigt«. Während dieser Ausfüllung wird die in jeder Form 15 befindliche Luft in Richtung der Drehachse gedruckt und über den Hohlraum des Steigers 17 und über den Entlüftungskanal 18, der jedem Steiger zugeordnet und in der Nähe der Drehachse der Gußform angeordnet ist, freigesetzt

Daneben ist festzustellen, daß während eines solchen Ausfüllvorgangs in jeder Form 15, der im Grunde einem Steigguß in einem Zentrifugalkräftefeld gleichkommt, die in der Harzmischung, welche dem Gießschacht 10 zugeführt wurde, eventuell noch eingeschlossene Luft unter Blasenbildung nach dem bekannten Archimedischen Prinzip freigesetzt wird und über den zuvor genannten EntlUftungskanal 18 entweicht.

Nach Auffüllen der Formen 15 mit der gewählten -to Harzmischung wird die Drehbewegung der Gußform mit der gleichen festgelegten Drehzahl über eine begrenzte Zeitdauer, die sich nach dem Gelatinieren des Harzes richtet, aufrecht erhalten, wobei das Gelatinieren deshalb in einem Zentrifugalkräftefeld stattfindet. Bei den zuvor genannten Daten über Temperatur und Drehzahl, und bei Verwendung einer Epoxydharzmischung mit geeignetem Härter, wurde festgestellt, daß das Gelatinieren im Zentrifugalkräftefeld nach einer Zeitdauer von ca. 7 Minuten beendet war.

Nach Ablauf dieser Periode wird die Drehbewegung stillgesetzt und die Gußform, nachdem sie aus der zuvor beschriebenen Apparatur herausgenommen wurde, in einen Ofen mit einer Temperatur von 70—8O⁰C für weitere ca. 30 Minuten gebracht, nach deren Ablauf ausgeformt ist.

Gewöhnlich werden bei Verwendung geringerer Temperaturen für die Gußform, z. B. Temperaturen der Größenordnung von 5O⁰C, längere Drehzeiten (20 Minuten) und kleinere Drehzahlen (200-300 U/min) eingesetzt.

Nach der Ausformung wird die Gußform, die ihre Temperatur praktisch unverändert beibehalten hat, für einen zweiten Zyklusablauf vorbereitet, während die fertigen Produkte einer Nachbearbeitung unterzogen werden, die betrachtlich einfacher ausfällt, soweit es sich um die Beseitigung der Ansatzstellen des Steigers für den Mfiterialausgleich am Profil des Produktes handelt.

Natü'lich kann in bezug auf das Einfüllen der Harzmischung in den Gießschacht 10 das weiter oben beschriebene Verfahren auch dadurch verwirklicht werden, daß das Einfüllen des Materials erst erfolgt, wenn die Gußform sich bereits; in Drehung befindet; daneben kann das endgültige Aushärten des gelatinierten Harzes auch in der Gußform selbst während ihrer Drehung und somit im Zentrifiigalkräftefeld erfolgen, anstatt in einem Ofen, wie weiter oben beschrieben.

Es konnte festgestellt werden, daß die für die Äusformung erforderliche Menge an flüssiger Harzmischung nicht größer ist als 5% der theoretisch möglichen. Genauer gesagt, in wiederholten Versuchen wurde festgestellt, daß der Überschuß an erforderlichem Harz in bezug auf das Gewicht des Fertigteils innerhalb 0,5 und 3% liegt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Teilen aus unter Wärmeeinwirkung aushärtendem Harz, insbesondere von Kleinteilen mit komplexen und variablen Formen, wie z.B. von Brillengestellen, bei dem Formen unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften mit flüssigem Harz gefüllt werden und anschließend ein Aushärten des Harzes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte zunächst zu dem von der Rotationsachse abgewandten Außenrand der Formen gefördert wird und erst dann gegen die Wirkung der Zentrifugalkräfte die Formen füllt

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer beheizbaren runden Gießform, weiche mit vertikaler Achse drehbar gelagert ist und aus mindestens einer oberen Gußschale und einer gegenüberliegenden unteren Gußschale besteht, in denen eine Vielzahl von Formen ausgebildet sind, die von einem zentral in der Gußiorm und koaxial zu deren vertikaler Achse angeordneten Gießschacht von außerhalb der oberen Gußschale beschickbar sind und bei der eine Vielzahl von Kanälen radial in einer der Gußschalen angeordnet ist, die jeweils in Verbindung mit dem Gießschacht und mindestens einer der Formen stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (16) sich von dem Gießschacht (tO) aus bis in die Nähe des Außenrandes der Gußschale (8, 9) erstrecken und dann in mindestens einen zu der daneben angeordneter Form (15, 115) umgelenkten und radial nach innen strebende-* Kanalteil (16a, 166, 116a, 116Zj^ übergehen und daß in der oberen Gußschale (9) in der Nähe de« Gießschachtes (10) mindestens ein Hohlraum (1/, 117) pro Form ausgespart ist, der unten in Verbindung steht mit der zugeordneten Form (15, 115) und oben mit der Außenumgebung der Gußform (7).

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