DE3539006A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen aus fasermatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Fasermatten, insbesondere solchen mit einer Einlage aus Fäden, Gewebe od. dgl., in einem aus Ober­ und Unterwerkzeug gebildeten Preßwerkzeug, wobei der über die seitliche Begrenzung des Preßwerkzeugs über­ stehende Randbereich der Fasermatte am Ende des Preß­ vorgangs durch Scherkräfte von dem Formteil abgetrennt wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Preßformteile aus Fasermatten werden in vielfältigen Ausführungsformen beispielsweise bei der Innengestaltung von Kraftfahrzeugen, z. B. für Hutablagen, für Seiten- und Türverkleidungen, Kofferraum- Auskleidungen etc., aber auch für strukturierte Paneele, Sitzschalen u. dgl. verwendet. Derartige Preßformteile besitzen gute schall- und schwingungsdämpfende Eigenschaften und sind kosten­ günstig verfügbar, da sie ohne Einsatz hochwertiger Rohstoffe hergestellt werden können. Die eingesetzten Fasermatten werden aus einem Vlies aus Naturfasern oder zerfaserten, mit Bindemitteln vermischten Abfallwerk­ stoffen bei erhöhten Temperaturen durch Verdichten er­ halten.

Ein besonderes Problem beim Verarbeiten solcher Faser­ matten zu Preßformteilen liegt in der äußerst geringen Zugfestigkeit des Faserverbundes, so daß insbesondere bei starkem Umformgrad, d. h. örtlich großen Form­ änderungen Vorkehrungen getroffen werden müssen, um den Stoffzusammenhang innerhalb des Preßformteiles während der Umformung zu wahren. Dies gelingt beispielsweise dadurch, daß aus der Fasermatte zunächst ein Vorform­ körper hergestellt wird, der anschließend in einem zweiten Preßvorgang zum endgültigen Formteil ver­ dichtet wird. Dabei sind die Preßwerkzeuge mehrteilig ausge­ bildet und die einzelnen Preßstempel unabhängig vonein­ ander in die Schließstellung bewegbar. Um beim Um­ formen Zugkräfte von der Fasermatte fernzuhalten, wird sie zwischen Geweben angeordnet, mittels der sie in die Form eingezogen wird. Der Preßvorgang der zuvor meist gedämpften Fasermatte erfolgt unter Wärmeeinwirkung, die zunächst für das Erweichen und das anschließende Aushärten der Bindemittel notwendig ist.

Zur Vermeidung bzw. Einschränkung einer größeren An­ zahl von Umformschritten ist es weiterhin bekannt, Fasermatten aus einem doppellagigen Faservlies zu fertigen und zwischen die Faservlieslagen eine Gewebe­ einlage, z. B. aus Polyester, einzubringen, die die Verformbarkeit der Fasermatte verbessert, so daß im all­ gemeinen in einem einzigen Umformvorgang das endgültige Formteil erzeugt werden kann (DE-A 34 03 670).

Die Verwendung derartiger, armierter Fasermatten stellt allerdings auch erhöhte Anforderungen an die zur Formgebung verwendeten Preßwerkzeuge, insbesondere was die mit Erreichen der Schließstellung des Preßwerkzeuges erwünschte Abtrennung des Randbereichs vom fertigen Formteil betrifft. Bei herkömmlichen Formpressen wird bisher der Formhohlraum umfangsseitig durch eine Scher- bzw. Quetschkante gebildet, die beim Schließen des beweglichen Werkzeugteiles unter Belassen eines Scher­ spaltes am festen Unterwerkzeug vorbeibewegt wird, so daß der Randbereich, der von dem fertigen Preßformteil abgetrennt wird, und das fertige Preßformteil nach Öffnen des Preßwerkzeuges aus diesem entnommen werden können, ohne daß es noch eines separaten Trennvorganges bzw. aufwendiger Nachbearbeitungsvorgänge für den Rand des Formteils bedarf. Beim Einsatz der aus fertigungs­ technischen Gründen zu bevorzugenden Fasermatten mit einer Gewebeeinlage, aber auch solchen mit Einlagen aus Monofilen, läßt sich das Preßformteil nicht in der gewünschten Weise zuverlässig vom Randbereich trennen. Diese Schwierigkeiten werden durch preßtechnisch und werkstoffbedingte Toleranzen des Scherspaltes zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Preßwerkzeuges sowie dem unvermeidlichen Werkzeug­ verschleiß in diesem Bereich noch ungünstig beeinflußt. Dies führt in nachteiliger Weise zu einem zusätzlichen Arbeitsgang, bei dem der überstehende Randbereich vom Preßformteil getrennt werden muß.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß beim Formvorgang das Formteil sauber besäumt wird, ohne daß zusätzliche Arbeitsgänge für das Abtrennen des über den Formraum überstehenden Randbereichs notwendig sind. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Endphase des Preßvorgangs der überstehende Rand­ bereich der Fasermatte festgeklemmt wird und den zwischen ihm und dem Formteil wirkenden Scherkräften Zugkräfte überlagert werden.

Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht da­ rauf, daß vor Erreichen der Schließstellung des Preßwerk­ zeuges der als Abfall anfallende Randbereich eingespannt wird und, bedingt durch die andererseits zwangsläufige Ein­ spannung des Fasermaterials im Bereich des Formraums auf das innerhalb des Scherspaltes befindliche Fasermaterial neben den Scherkräften zusätzlich Zugkräfte wirken, die zu einer Spannungskonzentration im Scherspalt am Rand des Preßformteiles führen und an dieser Stelle nicht nur zum Abscheren des Fasermateriales, sondern auch zum Reißen der Einlage führen.

Üblicherweise besteht der Preßvorgang aus einem die Faser­ matte zunächst konturierenden Formen und einem anschließen­ den Verdichten auf die gewünschte Wandstärke. Solange der eigentliche Formvorgang anhält, muß die Fasermatte vom Rand her nachgezogen werden können, während beim Ver­ dichtungsvorgang ein solches Nachziehen nicht mehr not­ wendig ist. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Zugkräfte erst während des Verdichtungsvorgangs aufge­ bracht werden, so daß diese Zugkräfte den eigentlichen Formvorgang nicht negativ beeinflussen können. Sie werden erst wirksam, wenn der eigentliche Formvorgang annähernd oder endgültig abgeschlossen ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung werden die Zugkräfte auf den überwiegenden Teil des Randbereichs aufgebracht. Es kann im Einzelfall sinnvoll sein, nicht den gesamten Randbereich abzutrennen, um beispiels­ weise am verbleibenden Randbereich das Formteil aus den Preßwerkzeugen entnehmen zu können. Dieser verbleibende Bereich läßt sich dann ohne weiteres mit Schnittwerkzeugen o. dgl. mit einem einfachen Handgriff abtrennen. Statt­ dessen kann es auch vorteilhaft sein, an diskreten, über den Umfang verteilten Stellen des Formteilrandes nur Scher­ kräfte wirken zu lassen, so daß der Randbereich an diesen diskreten Stellen nicht abgetrennt wird, zwischen diesem und dem Formteil also einige wenige Brücken vorhanden sind, die im Bedarfsfall wiederum zum Ausheben des Formteils aus dem Preßwerkzeug dienen können.

Zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung aus von einem Preßwerkzeug aus Ober- und Unterwerkzeug, die aus einer geöffneten Stellung in eine einen Formhohlraum nach oben und unten begrenzende Schließstellung bewegbar und mit dem Formhohlraum seitlich begrenzenden Scherkanten versehen sind. Eine solche Vorrichtung zeichnet sich erfin­ dungsgemäß dadurch aus, daß Ober- und Unterwerkzeug im Anschluß an die Scherkanten den überstehenden Randbereich der Fasermatte einspannende Klemmorgane aufweisen und daß diese und die Scherkanten so angeordnet sind, daß sie vor Erreichen der Schließstellung des Preßwerkzeugs wirksam werden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Klemmorgane im überstehenden Randbereich der Fasermatte wird in Verbin­ dung mit der Schließbewegung des Preßwerkzeugs in vorteil­ hafter und zugleich unkomplizierter Weise eine die am Rand des Preßformteils wirkenden Scherkräfte überlagernde Zug­ belastung erzeugt, die zum zuverlässigen Abtrennen des Randbereichs führt. Die Klemmorgane können so angeordnet und eingestellt werden, daß der zeitliche Verlauf der Zug­ belastung im Randbereich des Preßformteils wie auch deren Größe in Relation zur Schließbewegung des Preßwerkzeugs gewählt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Klemm­ organe im Anschluß an die Scherkanten im Ober- und Unter­ werkzeug nach Art von Nut und Feder ausgebildet, die im Zuge der Schließbewegung des Preßwerkzeugs den überstehenden Rand der Fasermatte zwischen sich einschließen und nach Über­ fahren der Scherkante am Rand des Formhohlraums auf das Faser­ material im Scherspalt eine zusätzliche Zugkraft übertragen, die spätestens bei Erreichen der Schließstellung zum Abtrennen des Randbereichs führt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform bestehen die Klemmorgane aus einer am beweglichen Oberwerkzeug angeordneten Druck­ fläche und einer am festen Unterwerkzeug in Bewegungs­ richtung des Oberwerkzeugs beweglichen Gegendruckfläche. Die bewegliche Gegendruckfläche ist dabei so positioniert, daß sie zu Beginn des Überfahrens der Scherkante die Fasermatte zwischen sich und der Druckfläche einklemmt und bei der weiteren Schließbewegung in der Klemmlage hält und dann der weiteren Bewegung des Preßwerkzeugs folgt, bis schließlich spätestens bei Erreichen der Schließstellung der Randbereich vom Formteil abgetrennt wird.

Gemäß einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel ist die Gegendruckfläche an der Stirnseite von Leisten, Stempeln o. dergl. ausgebildet, die im Unterwerkzeug oder einem anderen vorrichtungsfesten Teil gleitend gelagert und aus einer angehobenen Position zu Beginn des Einklem­ mens des Randbereichs der Fasermatte durch die Bewegung des Oberwerkzeugs zurückgedrängt werden. Dabei kann das bewegliche Klemmorgan unter Wirkung einer es in die angehobene Position drängenden Feder stehen.

Aufgrund der zusätzlich auf den Randbereich wirksam wer­ denden Zugkräfte kommt es auch dann zum Abtrennen, wenn sich der Scherspalt durch Verschleiß oder größeres Spiel erweitert hat. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht nur an neu hergestellten Werkzeugen, sondern auch an vorhandenen Werkzeugen durch Nacharbeiten verwirklicht werden kann.

Die Erfindung ist nachstehend anhand zweier in der Zeichnung gezeigter Ausführungsbeispiele näher er­ läutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Preßwerkzeuges mit einer ersten Ausführungsform der Er­ findung in schematischer Darstellung;

Fig. 2 einen Teilschnitt eines Preßwerkzeuges mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.

Fig. 1 zeigt - in der Schließstellung - ein Preßwerkzeug 1, das aus einem in Pfeilrichtung beweglichen Oberwerkzeug 2 und einem auf einem Pressentisch 4 festgelegten Unter­ werkzeug 3 besteht. Eine vorher in das offene Preßwerkzeug 1 eingelegte Fasermatte 5 ist innerhalb eines Formhohlraumes 6 zu einem Formteil 7 umgeformt worden, das nach Rückführen des Oberwerkzeuges 2 in seine Ausgangslage aus dem Preß­ werkzeug 1 entnommen werden kann. Zwischen dem Ober- und Unterwerkzeug ist außerhalb des Formhohlraumes 6 rand­ seitig ein Ziehspalt 8 gebildet, in welchem ein Rand­ bereich 9 der Fasermatte 5 nach dem Schließen des Preß­ werkzeugs im wesentlichen unverformt verbleibt.

Im Anschluß an den Formhohlraum 6 ist am Unterwerkzeug 3 zur Bildung des Randes 11 des Preßformteiles 7 eine Scherkante 10 und im Anschluß an diese eine U-förmige Nut 12 ausgebildet, in die in der Endphase des Umformvor­ ganges unter Bildung eines Scherspaltes 13 ein form­ ähnlicher Vorsprung nach Art einer Feder 14 am Ober­ werkzeug 2 unter starker örtlicher Verformung des Rand­ bereiches 9 der Fasermatte 5 eintaucht. Der Vorsprung 14 weist innenseitig eine mit der Scherkante 10 am Unter­ werkzeug zusammenwirkenden Scherfläche zur Bildung des Scherspaltes 13 auf. Die Druckverformung des Rand­ bereiches 9 durch den Vorsprung 14 im Zusammenwirken mit der Nut 12 unterbindet das Nachziehen des Fasermaterials von außen, so daß dieses zwischen dem Ringvorsprung 14 und der Ringnut 12 eingeklemmt wird und den Scherspan­ nungen im Scherspalt 13 zusätzliche Zugspannungen über­ lagert werden. Dies führt vor oder spätestens bei Er­ reichen der Schließstellung des Preßwerkzeuges 1 zu einer solchen Spannungskonzentration im Bereich der Scherkante 10, daß das Fasermaterial und die Einlage 20 am Rand 11 des Formteiles 7 abreißen und eine zuverlässige Trennung des Preßformteiles 7 vom Randbereich 9 der Faser­ matte 5 erreicht wird.

In Fig. 2 sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet. Auch hier erfolgt die Ausbildung des Randes 11 des Formteiles 7 durch eine Überlagerung von Scher- und Zugkräften im Bereich der Scherkante 10. Bei dieser Auführungsform werden die Klemmorgane von einer Druckfläche 18 am be­ weglichen Oberwerkzeug und einer Gegendruckfläche 19 gebildet. Diese ist an der Stirnseite einer Druckleiste 16 oder eines Druckstempels ausgebildet, der im Unterwerk­ zeug 3 mit Anschlägen 17 federnd und gleitend gelagert ist. In Verbindung mit der Ausbildung des Scherspaltes 13 und dem Eintauchen der Scherkante 10 des Unter­ werkzeuges 3 in das Oberwerkzeug 2 trifft dieses mit der Druckfläche 18 auf den überstehenden Randbereich 9 der Fasermatte 5, der durch die Gegendruckfläche 19 der Druckleiste 16 unterstützt ist. Die endgültige Bewe­ gung des Oberwerkzeuges 2 in die Schließstellung führt zum Einspannen des Randbereiches 9 der Fasermatte 5 und bei weiterer Abwärtsbewegung zur Ausbildung von Zugkräften innerhalb des Scherspaltes, die zum Abtrennen des Fasermaterials und der Einlage 20 vom Rand 11 des Formteiles 7 führen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Fasermatten, insbesondere solchen mit einer Einlage aus Fäden, Gewebe od. dgl., in einem aus Ober- und Unterwerkzeug gebildeten Preßwerkzeug, wobei der über die seitliche Begrenzung des Preßwerkzeugs überstehende Randbereich der Fasermatte am Ende des Preßvorgangs durch Scherkräfte von dem Form­ teil abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Endphase des Preßvorgangs der überstehende Randbereich der Fasermatte festgeklemmt wird und den zwischen ihm und dem Formteil wirkenden Scherkräften Zugkräfte über­ lagert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Preßvorgang aus einem die Fasermatte zunächst konturierenden Formen und einem anschließenden Verdichten auf die gewünschte Wandstärke besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkräfte erst während des Verdichtungsvorgangs aufgebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkräfte auf dem überwiegenden Teil des Rand­ bereichs aufgebracht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an diskreten, über den Umfang ver­ teilten Stellen des Formteilsandes nur Scherkräfte aufge­ bracht werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Preßwerkzeug aus Ober- und Unterwerkzeug, die aus einer geöffneten Stel­ lung in eine einen Formhohlraum nach oben und unten be­ grenzende Schließstellung bewegbar und mit den Form­ hohlraum seitlich begrenzenden Scherkanten versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Unter­ werkzeug (2, 3) im Anschluß an die Scherkanten (10) den überstehenden Randbereich (9) der Fasermatte (5) ein­ spannende Klemmorgane (12, 14; 18, 16) aufweisen und daß diese und die Scherkanten so angeordnet sind, daß sie vor Erreichen der Schließstellung des Preßwerkzeuges (1) wirksam werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmorgane (12, 14) im Anschluß an die Scher­ kanten (10) im Ober- und Unterwerkzeug (2, 3) nach Art von Nut (12) und Feder (14) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmorgane aus einer im festen Unterwerkzeug (3) angeordneten Nut (12) mit U-förmigem Querschnitt sowie aus einer mit dieser in Eingriff bringbaren formähnlichen Feder (14) im beweglichen Oberwerkzeug (2) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmorgane aus einer am beweglichen Ober­ werkzeug (2) angeordneten Druckfläche (18) und einer am festen Unterwerkzeug (3) in Bewegungsrichtung des Ober­ werkzeugs beweglichen Gegendruckfläche (19) bestehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckfläche (19) an der Stirnseite von Leisten (16), Stempeln o. dgl. ausgebildet ist, die im Unterwerkzeug (3) oder einem anderen vorrichtungs­ festen Teil gleitend gelagert und aus einer angehobe­ nen Position zu Beginn des Einklemmens des Randbereichs (9) der Fasermatte (5) durch die Bewegung des Oberwerkzeugs zurückgedrängt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Klemmorgan (16) unter Wirkung einer es in die angehobenene Position drängenden Feder steht.