DE2609284C3 - Vorformwerkzeug zur Herstellung von Verformungen aus zerkleinerten, mit mindestens einem Bindemittel gemischten Roh- und/oder Sekundärrohstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorformwerkzeug zur Herstellung von Vorformlingen aus zerkleinerten, mit mindestens einem Bindemittel gemischten Roh- und/oder Sekundärrohstoffen für die anschließende ^M1 Verpressung zu Formteilen, mit einem Unterwerkzeug, dessen Oberfläche von einem Sieb gebildet ist, das auf seiner Unterseite von einem Stützkern abgestützt ist, durch den Luft durchgesaugt werden kann.

Dünnwandige, aus dem obengenannten Vorformlin- <· > gen gepreßte Formteile, beispielsweise aus Lignozellulose-Werkstoffen, die mit einem Bindemittel beleimt sind, besitzen große technische und wirtschaftliche Bedeutung. Hier sei die Innenausstattung von Kraftfahrzeugen als ein Beispiel genannt

Die Zunahme der Bedeutung, die der Abfallverwertung (Sekundärrohstoffe) zukommt, läßt es zweckmäßig erscheinen, die bisher verwendeten hochwertigen Lignozellulose-Rohstoffe durch Sekundärrohstoffe zu substituieren und Fertigungsverfahren zu entwickeln, die deren Verarbeitung ermöglichen.

Lignozellulose-Werkstoffe, vor allem aber auch Sekundärrohstoffe, sind in zerkleinertem, beleimtem Zustand zwar verdichtungsfähig, aber während des Preßvorganges nur begrenzt steigfähig. Aus diesem Grund kommt dem Füllen der Vorformwerkzeuge große Bedeutung zu, wenn ein einheitlich verpreßtes Formteil erhalten werden soll. Unabhängig vom Füllvorgang ist jedoch auch die Gestaltung des Vorformwerkzeuges von großem Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens und die Qualität des erhaltenen Endprodukts. Bei Vorformwerkzeugen der eingangs genannten Art (vgl. DE-AS 12 25 853) ist die Unterstützung des Füllvorganges durch das Ansaugen der zerkleinerten und beleimten Werkstoffe auf die Oberfläche des Unterwerkzeuges bekannt Za diesem Zweck ist die entsprechende Oberfläche des Unterwerkzeuges siebartig ausgebildet und mit einem Unterdruckerzeuger verbunden. Da von den formgebenden Flächen des Unterwerkzeuges die Vorverdichtungskräfte aufgenommen werden müssen, besitzen derartige Vorformwerkzeuge eine Stützkernkonstruktion zur Abstützung der Oberflächensiebe. Für derartige Stützkerne sind verrippte, massive Gußkonstruktionen vorgeschlagen worden, deren das Sieb abstützende Flächen mit einem Netzwerk von Absaugnuten versehen sind. Derartige Vorformwerkzeuge haben den Nachteil, daß die Stützkernkonstruktion aufwendig und teuer ist Die Stützkerne können darüber hinaus jeweils nur für ein bestimmtes Formgebungsproblem gefertigt werden.

Werden Vorformlinge benötigt, die eine asymmetrische, stark räumlich gekrümmte Form besitzen, so verursacht die schwierige Oberflächenbearbeitung der Stützkerne und das Einbringen des Absaugnutenmusters entsprechend hohe Fertigungskosten.

Vergleichsweise hoch sind auch bei diesem Werkzeugtyp die Fertigungskosten für das Werkzeugoberteil, das eine äquidistante Kontur der formgebenden Werkzeugfläche besitzen muß.

Bei der Vorformlingsfertigung ergibt sich in der Praxis häufig die Notwendigkeit, während der Erprobung der Werkzeuge Änderungen an deren Oberfläche vorzunehmen, um den Vorformling optimal an den späteren Fertigpreßvorgang anzupassen. Derartige Änderungen sind bei Werkzeugen nach dem Stand der Technik nur schwer und mit großem Kostenaufwand möglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorformwerkzeuge mit Oberflächenansaugung so weiter zu entwickeln, daß sie sich möglichst einfach und schnell an die Herstellung von Vorformlingen mit unterschiedlichem Oberflächenverlauf anpassen lassen, daß notwendig werdende Korrekturen des Oberflächenverlaufs schnell und kostengünstig durchgeführt werden können und daß die Absaugbedingungen am Oberflächensieb verbessert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stützkern aus einer Vielzahl dicht gepackter Rundstäbe besteht, die an ihren Enden kuppenförmig

ausgebildet und durch einen Spannrahmen so zusammengespannt sind, daß die gewünschte Kontur des Vorformlings stufen- oder treppenförmig wiedergegeben und daß ein Oberwerkzeug vorgesehen ist, dessen Stützkern und Spannrahmen in entsprechender Weise ausgebildet ist wie das Unterwerkzeug und daß dessen Unterseite mit einem gummielastischen Überzug versehen ist, durch dessen Verlauf ein Vorformling gleicher Wandstärke gebildet werden kann.

Bei einem derartig aufgebauten Vorforrnwerkzeug lassen sich nach dem Lösen des Spannrahmens die an ihren Enden kuppenförmig ausgebildeten Rundstäbe leicht einrichten und können danach in der neuen Kontur gespannt werden.

Dieses gespannte Rundstabpaket kann als Stützkern für das Oberflächensieb am Unterwerkzeug verwendet werden. Mit entsprechend ausgebildeter äquidistanler Gegenform eignet es sich aber auch als Oberwerkzeug. In diesem Fall muß die untere Oberfläche des Rundstabpaketes dicht abgedeckt sein, wa. erfindungsgemäß durch einen gummielastischen Überzug erfolgen soll. Ein derartiger Aufbau des Vorformwerkzeuges bietet folgende Vorteile:

— Wiederverwendbarkeit der wesentlichen Bauelemente des Vorformwerkzeuges für Vorformlinge vergleichbarer Größe, aber unterschiedlicher Kontur,

— sehr einfach zu verwirklichende und daher kostengünstige Luftdurchlässigkeit des Rundstabpaketes als Vorbedingung für die Werkstoffansaugung am Unterwerkzeug,

-- gute Stützwirkung infolge dichter Packung der Auflagepunkte bei nur geringer Abdeckung von Sieblöchern, da die Stabkuppen nur punktförmig das Sieb berühren,

— gute Anpassungsmöglichkeit an die Werkzeugkontur durch geeignete Auswahl der Stabdurchmesser.

Aus Gründen der Austauschbarkeit ist es zweckmäßig, die einzelnen Rundstäbe in gleicher Länge zu fertigen. Nach dem Einrichten des entsprechenden Rundstabpaketes auf einem Modell und dem Spannen der Rundstäbe ergibt sich dabei auf der Rückseite des Rundstabpaketes eine entsprechende räumliche Struktur. Sind höhere Kräfte beim Fertigen des Vorformlings erforderlich, so kann eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Vorformwerkzeuges darin bestehen, daß im Unterwerkzeug die den Stützkern bildenden Rundstäbe an ihrer Unterseite durch einen Stützkörper abgestützt sind. In diesem Fall können die Spannkräfte vermindert und der Spannrahmen gegebenenfalls einfacher und kostengünstiger ausgebildet sein. Die Stützkörper können dabei aus preisgünstigem, druckfesten Werkstoffen bestehen (Gips, Beton, niedrig schmelzende Legierungen), die durch direktes Abgießen der Unterseite des Rundstabpaketes hergestellt werden können.

Bei Vorformwerkzeugen, die größere Preßkräfte aufnehmen müssen, kann eine günstige Weiterbildung der Erfindung darin bestehen, daß das Sieb des Unterwerkzeuges aus geformtem Metall besteht. Dies bietet den Vorteil, daß der Durchmesser der verkuppten Rundstifte, die den Stützkern des Siebes bilden, größer gewählt werden kann, wodurch sich Fertigungsaufwand und Einrichtungszeit des Werkzeuges vermindern.

Werden nur geringe Preßkräfte gefordert, so ist es zweckmäßig, daß das Sieb des Unterwerkzeuges ein auswechselbares perforiertes Tuch aus gummielastischem Werkstoff ist Hierdurch entfällt das Formgeben des Metallsiebes und die Herstellungskosten des Werkzeuges vermindern sich zusätzlich.

Besondere Schwierigkeiten bereiten bei der Vorformlingsfertigung senkrechte oder nahezu senkrecht liegende Formgebungsflächen im Werkzeug, da an diesen Stellen beim Einfahren des Werkzeugoberteils große Schubkräfte auftreten, während der Verdichtungsgrad an diesen Stellen kleiner ist ak> an den übrigen

ίο Werkstückbereichen. Zur Lösung dieses Problems wurde bereits vorgeschlagen, die entsprechenden Formteilbereiche mit einem elastischen Gegenwerkzeug zu verdichten, in das Druckluft eingeblasen wird (DE-AS 10 88 698). Das erfindungsgemäße Vorformwerkzeug gestattet auch hier eine vorteilhafte Weiterbildung des Standes der Technik dadurch, daß zur Bildung eines Vorformlings, dessen Oberfläche senkrechte oder nahezu senkrechte Zonen aufweist, die Unterseite des Oberwerkzeugs aus einem ebenen oder vorgeformten Gummituch besteht, das vor dem Pressen der Vorformlinge ansaugbar ist, daß die Unterseite des Oberwerkzeugs an den Zonen mit senkrechtem oder nahezu senkrechtem Verlauf bei angesaugtem Gummituch und geschlossenem Vorformwerkzeug so viel Platz frei läßt, daß der Vorformling an diesen Zonen zunächst unverdichtet bleibt und erst durch Einleiten von Druckluft in das Oberwerkzeug an diesen Zonen verdichtet werden kann.

Beim Pressen des Vorformlings werden also zunächst die waagerechten und wenig geneigten Flächen des Vorformlings auf die entsprechende Verdichtung gebracht. Danach wird zwischen den gummielastischen Gummiüberzug und den Grundkörper des Oberwerkzeugs Druckluft geleitet (hierzu können die gleichen

Bohrungen verwendet werden, durch die der Überzug beim Einfahren des Stempels angesaugt wurde). Das Druckmedium bewirkt eine örtliche Expansion des gummielastischen Überzugs an den Stellen, an denen das Füllgut noch nicht verdichtet wurde. Hierdurch

4<) werden auch diese Stellen auf die gewünschte Vorverdichtung gebracht. Um die Verdichtung möglichst gleichmäßig zu gestalten, sind die spezifischen Preßkräfte beim Einfahren des Oberwerkzeugs nur geringfügig größer zu wählen als der Luftdruck

*~> zwischen Oberwerkzeuggrundkörper und elastischem Überzug.

Die Erfindung sei nunmehr anhand der Fig. 1—4 näher erläutert und beschrieben.
F i g. 1 beschreibt in einer Schnittdarstellung den

Ό Aufbau des Unterteils eines erfindungsgemäßen Vorformwerkzeuges. Der luftdurchlässige Stützkern für das Siebblech 1 wird von einem Paket verkuppter Rundstäbe 2 gebildet, die durch den Spannrahmen 3 zusammengepreßt werden. (Die Spannvorrichtung

"'j hierfür ist in F i g. 1 nicht mitdargestellt.) Das gespannte Rundstabpaket wird durch den Stützkörper 4 gestützt, der die Absaugbohrungen 5 enthält. Zwischen Spannrahmen 3 einerseits und Rundstabpaket 2 sowie Stützkörper 4 andererseits befindet sich die elastische '· Folie 6, die sowohl abdichtet als auch die Verteilung der Spannkräfte auf das Rundstabpaket des Stützkerns verbessert. Der Spannrahmen 3 wird durch die Bodenplatte 7, die die Absaugöffnungen 8 enthält, in bekannter Weise nach unten abgeschlossen.

F i g. 2, die eine Draufsicht auf einen Teilbereich des Rundstabpaketes des Stützkerns zeigt (bei entferntem Siebblech t). erläutert die Luftdurchlässigkeit des Stützkerns längs der dreieckförmigen Zwickel zwischen

den gespannten Rundstäben 2.

F i g. 3 erläutert — ebenfalls in Schnittdarstellung — die Funktion eines erfindungsgemäßen Vorformwerkzeuges für den Fall, daß das Formteil nahezu senkrechte Flächen aufweist. Das Oberteil des Vorformwerkzeuges ist in analoger Weise aufgebaut wie das Unterwerkzeug. (Stützkörper, Bodenplatte und Absaug- bzw. Druckluftbohrungen sind nicht mitdargestellt.) Der Stützkern wird auch beim Oberteil aus den verkuppten, zusammengespannten Rundstiften 2' gebildet. Der Spannrahmen ist mit 3' bezeichnet. Die formgebende Oberfläche wird durch das Gummituch 9 geformt, das durch Ansaugen an das Rundstabpaket des Stützkerns angelegt wird. Dabei ist die Kontur des Oberwerkzeuges so bemessen, daß in den Bereichen 10 der Werkzeugfüllung, die den nahezu senkrechten Formflächen des Fertigteils entsprechen, beim Zusammenfahren des Werkzeugs in die Endstellung nur geringe Verdichtung erzielt wird. Den nächsten Verfahrensschritt erläutert in gleicher Darstellung F i g. 4. Die Saugluft zum Ansaugen des Gummituches 9 an den Stützkern aus verkuppten Rundstiften ist abgeschaltet, an Stelle dieser Saugluft wird das Oberwerkzeug durch die gleichen Bohrungen mit Druckluft beaufschlagt (in F i g. 4 schematisch durch Pfeile angedeutet). Hierdurch löst sich das Gummituch 9 in den Bereichen des Werkzeuges, in denen das Füllgut noch nicht verdichtet ist (10 in Fig.3) und verdichtet diese Bereiche auf die

ίο Enddichte des Vorformlings nach. Danach kann das Oberwerkzeug von Druckluft entlastet und das Gummituch 9 in seine Ausgangsstellung durch Ansaugen zurückbewegt werden. Der hierbei entstehende Zwischenraum zwischen fertiggepreßtem Vorformling und Konturfläche des Oberwerkzeuges begünstigt das Entformen. Die Abdichtung der Saug- bzw. Druckluft wird in analoger Weise wie beim Werkzeugunterteil durch die elastische Folie 6' bewirkt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: is i"1

1. Vorformwerkzeug zur Herstellung von Vorformlingen aus zerkleinerten, mit mindestens einem Bindemittel gemischten Roh- und/oder Sekundärrohstoffen für die anschließende Verpressung zu Formteilen, mit einem Unterwerkzeug, dessen Oberfläche von einem Sieb gebildet ist, das auf seiner Unterseite von einem Stützkern abgestützt ist, durch den Luft durchgesaugt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkern aus einer Vielzahl dicht gepackter Rundstäbe (2) besteht, die an ihren Enden kuppenförmig ausgebildet und durch einen Spannrahmen so zusammengespannt sind, daß sie die gewünschte Kontur des Vorformlings stufen- oder treppenförmig wiedergeben und daß ein Oberwerkzeug vorgesehen ist, dessen Stützkern und Spannrahmen

in entsprechender Weise ausgebildet ist wie das Unterwerkzeug und daß dessen Unterseite mit einem gummielastischen Überzug versehen ist, durch dessen Verlauf ein Vorformling gleicher Wandstärke gebildet werden kann.

2. Vorformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstäbe (2) gleiche Länge aufweisen.

3. Vorformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Unterwerkzeug die den Stützkern bildenden Rundstäbe (2) an ihrer Unterseite durch einen Stützkörper (4) abgestützt sind.

4. Vorformwerkzeug nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (1) des Unterwerkzeugs aus geformtem Metall besteht.

5. Vorformwerkzeug nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (1) des Unterwerkzeugs ein auswechselbares, perforiertes Tuch aus gummielastischem Werkstoff ist.

6. Vorformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Vorformlings, dessen Oberfläche senkrechte oder nahezu senkrechte Zonen aufweist, die Unterseite des Oberwerkzeugs aus einem ebenen oder vorgeformten Gummituch (9) besteht, das vor dem Pressen der Vorformlinge ansaugbar ist, daß die Unterseite des ⁴^ Oberwerkzeugs an den Zonen mit senkrechtem oder nahezu senkrechtem Verlauf bei angesaugtem Gummituch und geschlossenem Vorformwerkzeug

so viel Platz frei läßt, daß der Vorformling an diesen Zonen zunächst unverdichtet bleibt und erst durch ">o Einleiten von Druckluft in das Oberwerkzeug an diesen Zonen verdichtet werden kann.