DE2316250C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verpressung von Formteilen mit lotrechten oder nahezu lotrechten Formabschnitten oder Kanten aus zellulosischen Faserstoffen und einem Bindemittel - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verpressung von Formteilen mit Sotrechten oder nahezu 'lotrechten Formabschnitten oder Kanten, insbesondere Hohlkörper, aus einer Mischung von lignozellulosehaltigen Faserstoffen und einem Bindemittel, vorzugsweise einem Duroplast, wie z. B. Harnstoff-Formaldehyd-Harz aus der Aminoplast-Reihe, in einer aus Patrize und Matrize bestehenden Preßform.

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Formpreßteilen mit vertieften Formabschnitten und ungleichen Wanddicken das Gemisch von zellulosischen Faserstoffen und Bindemittel entsprechend der erforderlichen Wandstärke und Festigkeit in unterschiedlicher Masse in die Form zu schütten oder einzublasen, um nach der Verpressung eine einigermaßen gleichmäßige Verdichtung bei dem Formpreßteil zu erzielen. Bei Formpreßteilen, insbesondere Hohlkörpern, mit tiefreichenden Formabschnitten, die lotrechte oder annähernd lotrechte Wandabschnitte aufweisen, ist mk bis heute bekannten Verfahren eine befriedigende Verpressung der zellulosischen Faserstoffe und die Erzielung eines ausreichend hohen spezifischen Gewichts dieser Abschnitte nicht möglich, da die Prassung nur in einer Richtung erfolgt. Nachteilig wirkt sich bei dem Preßvorgang in nur einer Richtung vor allem der Effekt aus, daß sich im Bereich steiler Kanten des Formteils Abrisse in der Preßmasse ergeben, die zu einer ungleichen Verdichtung führen und Schwachstellen mit nicht ausreichender Festigkeit ergeben.

Zu diesem Vorgang kommt es, weil ein Gemisch aus zellulosischen Faserstoffen und einem Bindemittel praktisch keine Fließfähigkeit besitzt, so daß die Faserstoffe durch die Patrize in Richtung der Preßbewegung mitgenommen werden, während andere Teile der Preßmasse an der Matrizenwandung haften. Gleichzeitig wirkt sich bei steilen Kanten und annähernd senkrechten Wandabschnitten die Tatsache nachteilig aus, daß beim Preßvorgang praktisch keine senkrecht auf die Wandung der Matrize gerichtete Kraft durch die eingefahrene Patrize im Bereich der senkrechten Abschnitte erzeugt wird, weshalb keine ausreichende Verpressung der eingeschütteten zellulosischen Faserstoffe an diesen Stellen erfolgt, so daß sich eine unzureichend mechanische Stabilität und Festigkeit des Preßlings ergibt
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, durch entsprechende Formgebung der Patrize, die teilweise konisch ausgebildet und mit einer Spitze versehen worden ist sowie der Matrize, die ganz oder abschnittsweise mit treppenartigen Stufen ausgestattet worden ist diesem Übelstand abzuhelfen und das Abreißen der Preßmasse zu verhindern.

Durch keine dieser bekannten Maßnahmen konnte jedoch eine befriedigende Verpressung bei senkrechten oder nahezu senkrechten Abschnitten oder steilen Kants ten von Formpreßlingen erreicht und ein Abreißen der Preßmasse verhindert werden.

Versuche mittels beweglicher Formpreßteile, sogenannten Seitenschiebern, die vorgenannten Nachteile bei der Herstellung von Formpreßteilen aus zellulosisehen Faserstoffen und einem Bindemittel zu beseitigen, haben nur teilweise zum Erfolg geführt und gute Preßteile ergeben, da das Preßverfahren gut Seitenschiebern nicht in jedem Falle anwendbar ist, beispielsweise weil der mit diesem Verfahren erreichbare Druck eng begrenzt ist Zudem sind Seitenschieber in ihrer Funktion störanfällig und in ihrer Konstruktion aufwendig und daher teuer.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, bei Verfahren zur Verpressung von Formteilen mit lotrechten oder nahezu lotrechten Formabschnitten oder Kanten, insbesondere Hohlkörper, aus einer Mischung von lignozellulosehaltigen Faserstoffen und einem Bindemittel in einer aus Patrize und Matrize bestehenden Preßform so weiterzuentwickeln, daß im Bereich der lotrechten und nahezu lotrechten Formabschnitte oder Kanten der Formpreßlinge eine ausreichende Verpressung erreicht werden kann, ohne daß es dabei zu einem Abreißen der Preßmasse in diesen Bereichen beim Schließen der Presse kommt

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der lotrechten Schließbewegung der Preßform mindestens eine zweite Preßbewegung höherer Frequenz, .mit einer senkrecht zu der Schließbewegung gerichteten Bewegungskomponente überlagert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 19 und die Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in den Ansprüchen 20 bis 27 enthalten.
Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben.
Von den Zeichnungen zeigt

F i g. J einen Ausschnitt einer Preßform mit nahezu lotrechten Abschnitten,

F i g. 2 einen Ausschnitt einer weiteren Preßform, und F i g. 3 eine Gesamtansicht einer erfindcngsgemäßen Presse.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Herstellung einer Transportpalette näher beschrieben.

Derartige Palet'.en dienen der Aufnahme von Stapelgut, das mittels Gabelstaplern bewegt werden soll. Solche Paletten bestehen aus einer Plattform, die auf Füßen steht, zwischen denen ein freier Durchgang ausgebildet ist, so daß ein Gabelstapler zur Aufnahme der Palette mit seinen Gabeln im Bereich der freien Durchgänge unter die Palette greifen und diese anheben kann.

Wird nun eine derartige Palette als Preßformteil aus lignozellulosehaltigen Faserstoffen hergestellt, so ergibt

sich bei einstückiger Ausbildung derselben die Notwendigkeit, die Fußpartien der Palette als Hohlkörper mit nahezu senkrechten Wandabschnitten vorzusehen.

Bei als Preßformteil hergestellten Transportpaletten ist es besonders wichtig, daß die Seitenwandungen der Fußteile besonders stabil ausgebildet sind und eine hohe Festigkeit aufweisen, da sie einmal die Last des auf der Palette abgelegten Stapelgutes aufzunehmen haben und zum anderen der Gefahr ausgesetzt sind, daß die Seitenwände der Füße bei ungenauem Einfahren der Gabeln des Gabelstaplers zwischen die Palettenfüße, diese von den Gabeln getroffen werden, wobei sie erhebliche Stoßbelastungen aufzunehmen haben. Sie dürfen dabei nicht brechen oder beschädigt werden, weil dadurch die gesamte Palette unbrauchbar wird.

In F i g. 1 ist mit 1 die Matrize und mit 2 die Patrize einer Preßform zur Herstellung einer Transportpalette bezeichnet. In der Matrize 1 ist in dem gezeigten Bereich eine Einformung 3 ausgebildet, die steile Seitenwände 4 aufweist und in Zusammenwirken mit der konischen Wandung 5 des an der Patrize 2 ausgebildeten Stempels 6 die Seitenteile des Fußes der Transportpalette ergeben.

In F i g. 1 befindet sich die Patrize 2 mit dem angeformten Stempel 6 in ausgefahrenem Zustand über der Matrize 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus einem Gemisch von lignozellulosehaltigen Faserstoffen und einem Bindemittel wird nun der vertikalen Schließbewegung vh der beiden Formhälften 1 bzw. 2 eine dazu senkrechte, horizontale Relativbewegung der beiden Formhälften gegeneinander in Richtung des Pfeils ^überlagert.

Je nach den Erfordernissen und der Formgebung des Fußteils der Palette mit rundem, rechteckige oder anderem Querschnitt kann die horizontale Relativbewegung mit konstanter oder veränderlicher Winkelgeschwindigkeit in einer zu der Schließbewegung vh senkrechten Ebene rotieren.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß sowohl die Matrize 1 als auch die Patrize 2 jeweils für sich eine Horizontalbewegung ausführen, wobei beide Horizontalbewegungen verzugsweise in einem Winkel von 90° zueinander erfolgen.

Beim Einfahren des Stempels 6 wird dabei durch die Horizontalbewegung einer oder beider Formhälften 1,2 von den steilen Fianken 5 des Stempels 6 ein nahezu senkrecht gegen die Wandung 4 der Matrize 1 gerichteter Druck erzeugt, der in Abhängigkeit von der Amplitude der Horizontalbewegung eine steuerbare Verdichtung der geschütteten lignozellulosehaltigen Faserstoffe auch im Bereich der steilen Abschnitte des Preßlings ermöglicht

Die Amplitude der Horizontalbewegung wird dabei am Anfang des Preßvorgangs größer gewählt als am Ende desselben und ist bei vollkommen eingefahrenem Stempel Null. Versuche haben gezeigt, daß bei einem anfänglichen Horizontalhub von 10 mm und Verringerung der Hubamplitude bei fortschreitender Verdichtung auf Null gute Ergebnisse bezüglich der Festigkeit und Stabilität der Seitenteile des Preßlings erzielt werden können. Je nach Zusammensetzung des lignozellulosischen Fasergemisch« und des Bindemittels bewegt sich die Amplitude der Horizontalbewegung zwischen 1 und 30 mm zu Beginn des Preßvorgangs.

Die Schließgeschwindigkeit der Presse errechnet sich dabei zu:

0,9 χ

-mit

tan λ/2

λ = Keilwinkel des Stempels der Patrize und W = Schwingweg/Zeit,

wenn, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung, der Stempel 6 in seinem unteren Abschnitt eine Spitze mit dem Winkel « bildet, der kleiner als 50° gewählt werden sollte.

ίο Beim Preßvorgang werden dadurch die lignozellulosischen Faserstoffe von der Spitze 8 des Stempels 6 auseinandergeschoben, was wegen der geringen Fließfähigkeit von lignozellulosischem Fasermaterial für eine gleichmäßige Verteilung der Preßmasse in der Form von großer Bedeutung ist. Durch die horizontale Hubbewegung wird dann die eigentliche Verdichtung der Preßmasse an den Seiten erzielt, wobei diese Formabschnitte entsprechend den Erfordernissen besonders hoch verdichtet und Wandabschnitte mit besonders hoher Verpressung erreicht werden können; gleichzeitig kann dabei die Wandung des Preßlings in diesem Abschnitt konstrukiv dicker gehalten werden, was zu einer zusätzlichen Erhöhung der Stabilität beiträgt.

In Fig.2 ist eine weitere Ausführungsform einer Presse zur Herstellung einer Transportpalette gezeigt, bei der das Seiten-Tiefen-Verhältnis des Palettenfußes größer als bei dem Ausführungsbeispiel von F i g. 1 ist. In diesem Fall ist die Ausbildung der Patrize von großer Bedeutung. Um bei breiten Füßen durch die Keilform des Stempels 10 keine zu große Materialdicke zu erhalten, ist die Unterseite 12 des Stempels bei vorliegendem Ausführungsbeispiel stufenförmig ausgebildet, wodurch eine Art Sägewirkung beim Preßvorgang erreicht wird. Die Höhe h und die Tiefe t der an der Unterseite des Stempels 10 ausgebildeten Stufen stehen dabei in folgender Beziehung zueinander:

mit

vh = Schließwinkelgeschwindigkeii, und W = Winkelgeschwindigkeit der der Schließbewegung überlagerten Schwingbewegung.

f und h müssen jeweils experimentell aus der Form von Matrize und Patrize sowie der Teilchengröße der Preßmasse ermittelt werden, wobei die Rückfederung der Preßmasse mit zu berücksichtigen ist.

Die der Schließbewegung vh überlagerte Schwingbewegung Wkann entweder in einer feststehenden EhTie, die bei Fig.2 der Papierebene entspricht, liegen oder aber mit einer konstanten oder veränderlichen Winkelgeschwindigkeit um eine in Richtung der SchlieBbewegung der Presse liegende Achse rotieren.

Die Amplitude der Schwingbewegung ist am Beginn des Preßvorgangs wiederum am größten und nimmt stetig bis auf Null ab.
Sind die Füße der Transportpalette als Kegelstümpfe ausgebildet, kann die Abstufung an der Unterseite 12 des Stempels 10 auch spiralig angelegt sein. Es besteht dann die Möglichkeit, die Patrize 11 oder nur den Stempel 10 um seine Symmetrieachse eine Rotationsbewegung ausführen zu lassen, wobei die Preßmasse durch die schraubenförmige Bewegung der spiraligen Abstufung gegen die Seitenpartien 13 und 13' der Matrize 9 bzw. der Patrize 10, 11 geführt wird, und dabei eine Verdichtung in diesem Bereich erfährt.

In Fig.3 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens dargestellt. Diese Vorrichtung arbeitet mit einer bekannten hydraulischen Presse, an deren Preßstempel 14 die Patrize 15 beweglich aufgehängt ist. Die Aufhängung der Patrize 15 an dem Preßstempel 14 erfolgt über ein Hebelsystem, das aus zwei Gelenkpaaren 16, 17 besteht, die an zwei gegenübertegenden Seiten des Preßstempels im Punkt 18 an dem Preßstempel 4 der hydraulischen Presse angelenkt sind. Die nach unten weisenden Hebelarme 19 und 20 der Lenker 16 bzw. 17 weisen Langlöcher 21 und 22 auf, in denen die Patrize 15 mittels Stehbolzen 23 und 24 eingehängt ist.

Die nach oben weisenden Hebelarme 25 und 26 sind an ihren Enden über Gelenke 27 und 28 mit den Kolbenstangen 29 und 30 eines doppeltwirkenden Kolbensystems 31 verbunden.

Mittels des Kolbensystems 31 kann eine oszillierende Bewegung von einstellbarer Amplitude erzeugt und über das Hebelsystem 16,17 auf die Patrize 15 übertragen werden.

Weiterhin sind an der Unterseite des Preßstempels 14 prismenförmige Hocker 32 vorgesehen, die in komplementäre Vertiefungen an der Oberseite der Patrize 15 eingreifen und dann als Zentrierorgane für die Patrize dienen. Solange bis ein vollständiger Eingriff der prismenförmigen Hocker 32 mit den Vertiefungen 33 gegeben ist, wirken diese ab einer bestimmten Absenkung des Preßstempels als Begrenzung für die von dem Zylindersystem 31 auf die Patrize 15 übertragene oszillierende Bewegung, deren Amplitude dann in dem Maß abnimmt, wie die Hocker 32 mit den Vertiefungen 33 beim Annähern des Preßstempels 14 gegen die Patrize 15 stärker miteinander in Eingriff kommen, was durch die Aufhängung der Patrize 15 in Langlöchern 21 bzw. 22 an den Hebelarmen 19 bzw. 20 möglich ist.

Soli einer Morizontaibewegung der Patrize ί5 eine zweite senkrecht dazu gerichtete Horizontalbewegung überlagert werden, so kann über ein entsprechendes Zylindersystem der Patrize 34 ebenfalls eine oszillierende Bewegung erteilt werden, die sich beim Eingriff der beiden Preßformhälften 15 bzw. 34 der Bewegung der Patrize 15 überlagert. Für diesen Fall ist es günstig, wenn die Zentrierorgane 32 und 33 pyramiden- oder kegelförmig ausgebildet sind, damit eine allseitige Zentrierung erreicht wird.

Durch die Aufhängung der Patrize an Hebelarmen 16,17 wird erreicht, daß auch vorhandene Pressen ohne großen Umbau für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können.

Anstelle des doppeltwirkenden Kolbensystems 31 zur Erzeugung der Horizontalbewegung der Preßformhälften kann auch ein Getriebemotor eingesetzt werden, der über einen Exzenter eine kreisende Bewegung erzeugt, wobei die Exzentrizität entsprechend der Hubstellung der Preßform über eine Leitspindel od. dgl. automatisch derart verstellt wird, daß die Exzentrizität von einem anfänglichen Maximalwert auf Null abnimmt.

60

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (30)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verpressung von Formteilen mit lotrechten oder nahezu lotrechten Formabschnitten oder Kanten, insbesondere Hohlkörper, aus einer Mischung von lignozellulosehaltigen Faserstoffen und einem Bindemittel in einer aus Patrize und Matrize bestehenden Preßform, dadurch gekennzeichnet, daß der lotrechten Schließbewegung der Preßform mindestens eine zweite Preßbewegung höherer Frequenz, mit einer senkrecht zu der Schließbewegung gerichteten Bewegungskomponente überlagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Preßbewegung in einer Ebene stattfindet

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Preßbewegung in zwei oder mehr Ebenen erfolgt

4. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Preßbewegung als Rotation mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in einer Ebene erfolgt

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekeanzeichnet, daß die überlagerte Preßbewegung als Rotation mit veränderlicher Winkelgeschwindigkeit in einer Ebene erfolgt

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließbewegung der Preßform zwei Preßbewegurtgen überlagert werden, die sowohl zueinander ais auch zu der Schließbewegung der Preßform senkrecht stehen.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche i, 2,3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Preßbewegung eine Schwingbewegung ist

8. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Schwingbewegung in einer parallel zu der Schließbewegung der Preßform liegenden Ebene erfolgt

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere in einer parallel zu der Schließbewegung der Preßform liegenden Ebene erfolgende Schwingbewegungen einander überlagert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Schwingbewegung außerdem mit konstanter Winkelgeschwindigkeit um eine parallel zu der Schließbewegung der Preßform liegende Achse rotiert.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Schwingbewegung außerdem um eine parallel zu der Schließbewegung der Preßform liegende Achse mit veränderlicher Geschwindigkeit rotiert.

12. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Schwingbewegung um eine senkrecht zu der Schließbewegung der Preßform liegende Achse mit konstanter oder veränderlicher Winkelgeschwindigkeit rotiert.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize und die Patrize neben der Schließbewegung eine oder mehrere Relativbewegungen gegeneinander ausführen.

14. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der der Schließbewegung überlagerten Preßbewegung der Patrize eine zweite Preßbewegung der Matrize überlagert ist

15. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Patrize und der Matrize in unterschiedlicher Richtung erfolgt

16. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der überlagerten Preßbewegung oder Preßbewegungen mit fortschreitender Schließbewegung der Preßform abnimmt

17. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Amplitude der überlagerten Preßbewegung linear mit der Schließbewegung der Preßform bis auf Null abnimmt

18. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der überlagerten Bewegung mit der Schließung der Preßform progressiv bis auf Null abnimmt

19. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Amplitude zweier oder mehrerer überlagerter Bewegungen verschieden groß ist

20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine dec Formhälften (Patrize 15; Matrize 34) durch einen Antrieb mit einer zur Schließbewegung der Preßform senkrechten Bewegungskomponente bewegt werden kann und daß die in die Faserstoffe eindringende Spitze (8) der Patrize so geformt ist daß sie die Faserstoffe auseinanderschieben kann.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (15) beweglich an dem Preßstempel (14) aufgehängt ist, ικιΰ daß ein Antrieb (31) vorgesehen ist, der der Patrize (15) eine zusätzliche Bewegung mit mindestens einer zu der Schließbewegung der Presse senkrechten Bewegungskomponente erteilen kann.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Preßstempels (14) Zentrierorgane (32) ausgebildet sind, die mit komplemantär gestalteten Elementen (33) an der Oberseite der Patrize (15) zusammenwirken.

23. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (31) aus einem doppelt wirkenden, hydraulisch angetriebenen Zylinder-Kolben-System besteht, dessen Bewegung über ein Hebelsystem (16, 17) auf die Patrize (15) übertragbar ist.

24. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (15) an einem Hebelsystem (16₍ 17) in Richtung der Schließbewegung des Preßstempels (14) verschiebbar aufgehängt ist.

25. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (34) gegenüber der Patrize (15) beweglich ausgebildet ist.

26. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der Antrieb durch einen Getriebemotor erfolgt, der über einen Exzenter eine kreisende Bewegung erzeugt, wobei die Exzentrizität entsprechend der Hubstellung der Preßform über eine Leitspindel od. dgl. automatisch gegen Null verstellbar isL

27. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Bewegungsablauf beliebig einstellbar ist

28. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstempel (6) in seinem unteren Abschnitt eine Spitze (8) mit einem Winkel λ=50° aufweist

29. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (12) des Preßstempels (10) stufenförmig ausgebildet ist

30. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufung der Unterseite (12) des Preßstempels (10) spiralig ausgebildet ist