DE2701480A1

DE2701480A1 - Verfahren zum herstellen von vorformkoerpern aus lignozellulose-wirrfaservliesen und vorrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2701480A1
Application number: DE19772701480
Authority: DE
Inventors: Guenter H Kiss
Original assignee: KISS CONSULTING ENG
Current assignee: Lignotock GmbH
Priority date: 1977-01-12
Filing date: 1977-01-12
Publication date: 1978-07-13
Also published as: ES463245A1; DE2701480B2; US4221556A; DE2701480C3; JPS5390414A

Description

270U80

12. Januar 1977

KCE Kiss Consulting Engineers Verfahrenstechnik GmbH 1000 Berlin 33, Douglasstrasse 9

Verfahren zum Herstellen von Vorformkörpern aus Lignozeliulose-Wirrfaservliesen und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Vorformkörpern aus Lignozellulose-Wirrfaservliesen sowie auf Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der Praxis ist es bekannt, aus einem Lignozellulose-Wirrfaservlies, das zur Lagerung und zum Transport vorverdichtet ist, durch Aufdämpfen ein weiches Vlies zu erzeugen, das sich unter Druck und Temperatur zu Formteilen verpressen lässt. Bei Zonen starker Verformung besteht jedoch immer die Gefahr, dass das Vlies in diesen Zonen gestaucht oder gestreckt wird und dann wegen der auftretenden Scherkräfte reisst und dadurch für die Weiterverarbeitung unbrauchbar wird.

809828/0 t, 6

Es ist weiterhin bekannt, der Beschädigung des Faservlieses bei der Vorform!ingsfertigung in einem Verfahren zur stufenweisen Verformung dadurch entgegenzuwirken, dass das Vorformwerkzeug aus mehreren, gegeneinander beweglichen Teilflächen besteht, die zeitlich nacheinander so in die Endstellung bewegt werden, dass die gewünschte Verformung des Vlieses in gradweiser Reihenfolge entsteht. Dabei kann das Vlies zu den Stellen starker Verformung hin elastisch nachgezogen werden.

Dieses Verfahren weist in der Praxis noch eine Reihe von Nachteilen auf:

1. Die örtlich grosse Relativbewegung der Werkzeugteilstempel führt zu örtlich grossen Streck- und Scherkräften in dem Faservlies. Hierdurch wird die Formgebungsmöglichkeit des Vlieses eingeschränkt, da es an Stellen stärkerer Scherbelastung reisst.

2. Durch die Berührung des Faservlieses mit der metallischen Oberfläche des Vorformwerkzeuges wird bei kaltem Werkzeug die Vliesoberfläche gekühlt. Das thermoplastische Bindemittel des Vlieses verliert dadurch in diesem Bereich stark an Viscosität, wodurch ebenfalls die Verformbarkeit des Vlieses herabgesetzt wird.

Wird dagegen das Vorformwerkzeug temperiert, so wird die Bindekraft des Bindemittels bei der Vorformlingsfertigung nicht voll ausgenutzt und das Vlies federt nach der Vorformung elastisch auf, wodurch insbesondere die gewünschte Vorverdichtung des Vorformlings an den Stellen grösster Belastung beim Fertigpressen beeinträchtigt wird.

3. Die Fügespalten zwischen den gegeneinander beweglichen Teilstempeln des Vorformwerkzeuges, die unmittelbar mit dem Faservlies in Berührung kommen, werden durch Fasern und Bindemittel verunreinigt. Die hierdurch hervorgerufene Störanfälligkeit der Werkzeuge im Betrieb erfordert einen grossen Aufwand an Wartungsarbeiten und beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

/ 3 809828/0464

270U80 S *

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die Vorform!ingsfertigung aus ebenen Lignozellulose-Faservliesen in schrittweiser Verformung mit Hilfe von Werkzeugen, deren Formgebungsflächen aus mehreren, gegeneinander beweglichen Teilflächen bestehen, dadurch zu verbessern, dass die auf das Wirrfaservlies während der Verformung wirkenden Kräfte homogenisiert werden, dass günstige thermische Bedingungen im Vorformwerkzeug geschaffen werden, und dass die Betriebssicherheit der Werkzeuge erhöht wird.

Dies soll erfindungsgemäss dadurch geschehen, dass die formgebenden, gegeneinander beweglichen Teilflächen mindestens einer Werkzeughälfte gemeinsam auf mindestens eine elastisch verformbare Zwischenschicht wirken, und dass die Umformkräfte durch diese Zwischenschicht auf das Wirrfaservlies übertragen werden.

Die elastische Zwischenschicht übernimmt dabei mehrere, für die Lösung der Erfindungsaufgabe vorteilhafte Funktionen:

1. Die elastische Dehnung der Zwischenschicht verteilt die örtlich begrenzten Relativbewegungen der Teilstempel über grössere Oberflächenbereiche: örtliche Dehnungsunterschiede werden abgemindert und homogenisiert. Auf das Faservlies werden daher geringere Zug- und Scherspannungen übertragen. Zusätzlich wird das Nachziehen des Vlieses zu Stellen starker Verformung hin aus grösseren Bereichen ermöglicht.

2. Da die elastische Zwischenschicht nur geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, isoliert sie während der kurzen Schließzeit des Vorformwerkzeuges das durch das Dämpfen erhitzte Vlies an seiner Oberfläche von den Metallteilen des Werkzeuges.

Da andererseits die Zwischenschicht nur geringe Dicke besitzt (vorzugsweise 0,1 - 0,5 mm), gestattet sie trotz ihrer begrenzten Wärmeleitfähigkeit ein hinreichendes Abkühlen des Vorform!ings während der Dauer der gesamten Presszeit, die wesentlich grosser ist, als die eigentliche Schließzeit der Werkzeuge.

/ 4 809828/0464

270U80

Günstig wirkt es sich auf die gesamte Temperaturführung weiterhin aus, dass die Zwischenschicht beim Schi lessen des Werkzeuges überwiegend nur jeweils mit den Teilstempeln des Werkzeuges in Berrührung ist, die gerade in die Endstellung bewegt wurden. Aus den noch nicht verformten Bereichen des Vlieses findet also kein Wärmeabfluss in das Werkzeug statt, so dass in diesen Bereichen die Verformungsfahigkeit der Vliese nicht beeinträchtigt wird.

Die erfindungsgemässe Zwischenschicht ermöglicht es daher, mit gekühlten Werkzeugen zu arbeiten. Bei voller Erhaltung der Verformungsfahigkeit des gedämpften Faservlieses ist damit einmal eine Verkürzung der Gesamtpresszeit möglich, zum anderen kann der Vorformling das Vorformwerkzeug mit insgesamt niedrigerer Temperatur verlassen als bei anderen Verfahren, wodurch die Bindekraft des thermoplastischen Bindemittels für örtliche Vorverdichtung im Vorformling und dessen Formstabilität besser genutzt werden kann.

3. Die durchgehende, elastisch verformbare Zwischenschicht trennt die Bewegungsfugen zwischen den beweglichen Teilstempeln des Werkzeuges von dem Faservlies während des Pressens, ein Verschmutzen dieser Werkzeugbereiche wird damit ausgeschlossen, wodurch die Funktionsfähigkeit des Vorformwerkzeuges auch unter den Bedingungen der Serienfertigung sicher gestellt ist.

4. Durch das Zurückfedern der elastischen Zwischenschicht beim öffnen des Werkzeuges nach dem Pressen wird das Trennen des Vorformlings von dem Vorformwerkzeug selbsttätig bewirkt, so dass gesonderte Hilfseinrichtungen zum Auswerfen entfallen können; zumal die elastischen Werkstoffe der Zwischenschicht in der Regel ohnehin nur geringe Klebeneigung mit dem Bindemittel des Wirrfaservlieses zeigen, mithin also Trennschichteigenschaften besitzen.

Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens können in vielfacher Weise vorteilhaft ausgebildet sein.

/ 5 809828/0464

27QU8Q

So ist es beispielsweise möglich, die erfindungsgemässe Zwischenschicht in Form einer Folie oder eines Tuches über die jeweilige Werkzeughälfte zu spannen und am Werkzeugrahmen umlaufend oder punktweise zu befestigen. Da die Zwischenschicht dem Verschleiss unterliegt (und gereinigt werden muss), ist eine Schnellbefestigung durch Klemmleisten und/ oder Druckknöpfe zweckmässig.

Besonders vorteilhaft ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei der die elastische Zwischenschicht als Endlosband über das Werkzeug geführt ist. Nach jedem Arbeitstakt wird das Zwischenschichtband so weiterbewegt, dass beim nächsten Takt ein neuer Zwischenschichtbereich wirksam wird. Neben vermindertem Verschleiss der Zwischenschicht ermöglicht es eine derartige Ausbildung der Vorrichtung auch, die kontinuierliche Reinigung der Zwischenschicht ausserhalb des Werkzeuges ohne Produktionsunterbrechung durchzuführen.

Anstelle eines Endlosbandes können auch aufgerollte Zwischenschichten verwendet werden, die sich auf Haspeln beiderseits des Werkzeuges befinden.

Beim Anwenden der Zwischenschicht in Form von Rollen oder Endlosbändern lassen sich diese als Transportbänder für den Faservlieszuschnitt und/oder den Vorformling selbst benutzen. In Verbindung mit geeigneten, an sich bekannten Dämpfvorrichtungen und Transportmitteln ermöglichen erfindungsgemässe Vorrichtungen somit einen automatischen Gesamtfertigungsablauf.

Die übertragung der Dehnbewegungen der elastischen Zwischenschicht auf das Faservlies während des Schliessens der Werkzeuge erfolgt durch Reibschluss zwischen Zwischenschicht und Faservlies. Je nach Formgebungsaufgabe kann es erfindungsgemäss günstig sein, die Reibung zwischen Vlies und Zwischenschicht gezielt zu beeinflussen, beispielsweise dadurch, dass die Zwischenschicht an ihrer Berührungsseite mit dem Vlies aufgerauht ist, oder Oberflächenstrukturen besitzt, die z. B. die Form von Noppen haben können. Diese Reibungsbeeinflussung kann sich dabei über den gesamten Bereich der Formgebung erstrecken, oder auch örtlich begrenzt bleiben.

/ 6 809828/0464

270U80

- Sr-

Weiterhin hängt die Dehnungsverteilung in der Zwischenschicht beim Schliessen des Werkzeuges auch von der Reibung zwischen den beweglichen Teil stempeln und der Zwischenschicht ab. Durch erfindungsgemässes Aufrauhen von Teilflächen der Einzelstempel des Werkzeuges ist daher die Dehnungsverteilung in der Zwischenschicht beeinflussbar. Hierdurch können die Verformungsbedingungen für das Faservlies optimiert werden.

Bei allen erfindungsgemässen Vorrichtungen kann es vorteilhaft sein, die elastisch verformbare Zwischenschicht so auszubilden, dass sie aus einer elastischen Grundschicht und einer elastischen Verschleißschicht besteht, wobei die Verschleißschicht vorzugsweise geringere Dicke aufweist als die Grundschicht, in der Regel aus preisgünstigerem Werkstoff besteht und nach kürzerer Benutzungsdauer ausgewechselt wird.

Als Werkstoffe für die Zwischenschicht kommen alle elastischen, vorzugsweise gummielastischen Werkstoffe in Betracht, die in Folien- oder Mattenform gefertigt werden können.Elastische Gewebe sind ebenfalls geeignet, vor allem dann, wenn die Zwischenschicht aus Grund- und Verschleißschicht besteht. Vorteilhaft ist es dann, dass die Grundschicht aus dem elastischen Gewebe besteht, und dessen Maschen durch eine folienförmige Verschleißschicht gegen eindringende Verunreinigungen geschützt werden.

Die Erfindung sei nunmehr anhand der Figuren 1 - 4 näher erläutert und beschrieben.

Die Figuren 1 - 3 zeigen den Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens in schematischer Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit ortsfester Zwischenschicht, Figur 4 verdeutlicht - ebenfalls schematisch - eine erfindungsgemässe Vorrichtung, bei der die elastische Zwischenschicht als Endlosband vorliegt und zum Transport von Vlieszuschnitt und Vorformteil mitverwendet wird.

In den Figuren 1 - 3 besteht die Formgebungsfläche des Oberwerkzeuges aus den 3 Teilstempeln 1, Γ und 1", die des Unterwerkzeuges aus den entsprechenden Teilstempeln 2, V und 2". Die elastische Zwischenschicht 4

/ 7 809828/0464

270U80

-s -

bzw. 4* überspannt die jeweiligen Werkzeughälften und ist mit den Befestigungselementen 5 an ihnen umlaufend befestigt.

Figur 1 zeigt das Werkzeug in geöffneter Stellung, der gedämpfte Vlieszuschnitt 3 ist auf der Zwischenschicht 4' der unteren Werkzeughälfte abgelegt.

Figur 2 erläutert den Beginn der Vorformlingsfertigung: Die Teilstempel 1¹ und 2' sind jeweils in Pfeilrichtung in die Endstellung bewegt worden. Dies kann gleichzeitig oder nacheinander erfolgen.

In Figur 3 ist die Endstellung des Werkzeuges dargestellt. Die Teilstempel 1, I'¹ und 2, 2¹¹ wurden entsprechend dem vorprogrammierten Bewegungsablauf in Pfeilrichtung in die Endstellung gebracht, der Vorformling 3' ist ausgeformt.

Die Figuren 1 - 3 lassen erkennen, dass die elastische Zwischenschicht 4, bzw. 4¹ den gedämpften Vlieszuschnitt 3 in allen noch nicht von der Formgebung erfassten Bereichen von den Teilstempeln (1, 1" und 2, 2" in Figur 2) geometrisch trennt und damit in diesen Zonen einen Wärmeabfluss aus dem Vlies verhindert.

In Figur 4 besteht das formgebende Werkzeug aus dem ungeteilten Unterwerkzeug 2 und dem Oberwerkzeug, das in die Teilstempel 1,1' und 1" unterteilt ist. Die elastische Zwischenschicht 4 des Oberwerkzeuges ist als Endlosband ausgeführt und um die Treibrollen 7 und die Umlenkrollen 8 so gerührt, dass die formgebende Fläche des Oberwerkzeuges überspannt wird. Von den Treibrollen 7 ist mindestens eine mit einer in Figur 4 nicht dargestellten Antriebsvorrichtung versehen, die bei geöffnetem Werkzeug betätigt werden kann und die Treibrollen 7 in Pfeil richtung dreht.

Das Endlosband 4 kann mit Treib- und Umlenkrollen 7 bzw. 8 ortsfest ausgeführt sein, als Baueinheit - beispielsweise durch eine Rahmenkonstruktion - eine gesonderte Hubbewegung durchführen, oder ggf. mit den Teilstempeln 1 und Γ' zusammen bewegt werden.

/ 8 809828/0464

270H80 - ir-

Die elastische Zwischenschicht 4¹ des Unterwerkzeuges 2, die ebenfalls als Endlosband ausgeführt ist, ist verlängert und über die Stützflächen 6 und 6* geführt. Der Antrieb erfolgt wie beim Oberwerkzeug durch die Treib- und Umlenkrollen 7¹ bzw. 8¹. Unterwerkzeug 2, Stützflächen 6 und 6¹ sowie der Bandantrieb 7¹ bzw. 8' sind ortsfest. Figur 4 zeigt das Werkzeug in geöffneter Stellung. Bei A wird der Vlieszuschnitt 3 nach dem Dämpfen zugeführt. Das Zwischenschichtband 4' wird durch die Treibrollen 7¹ so weiterbewegt, dass der Vlieszuschnitt 3 in die gezeichnete Stellung transportiert wird. Gleichzeitig wird dabei der Vorformling 3¹, der im vorangegangenen Arbeitstakt gefertigt wurde, in die gezeichnete Stellung mitgenommen, und kann bei B mit Hilfe einer geeigneten Transfereinrichtung entnommen und der Fertigpresse zugeführt werden.

Die in Figur 4 dargestellte Fertigungsphase entspricht der der Figur 1, die eigentliche Fertigung des Vorformlings verläuft dann analog zu den Darstellungen der Figuren 2 und 3.

809828/0464

ΛΛ L e e r s e i t e

Claims

270H80 - r-

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen von Vorformkörpern aus Lignozellulose-Wirrfaservliesen in schrittweiser Verformung mit Hilfe von Werkzeugen, deren Formgebungsflächen aus mehreren, gegeneinander beweglichen Teil flächen bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die formgebenden Teil flächen mindestens einer Werkzeughälfte gemeinsam auf mindestens eine elastisch verformbare, durchgehende Zwischenschicht wirken, und die Umformkräfte durch diese Zwischenschicht auf das Faservlies übertragen werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Zwischenschicht mit mindestens einer Werkzeughälfte eine Baueinheit bildet.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Zwischenschicht aus einem Endlosband oder einer abwickelbaren Rolle besteht, und dass vor oder nach jeder Vorform-"lingsfertigung diese Zwischenschicht um vorzugsweise eine Werkzeugabmessung weitertransportiert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass der Zuschnitt des Faservlieses mit Hilfe der Bewegung der elastisch verformbaren Zwischenschicht dem Vorformwerkzeug zugeführt bzw. der gefertigte Vorformling aus dem Vorformwerkzeug abgeführt wird.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der elastisch verformbaren Zwischenschicht derart mit der Bewegung einer vorzugsweise

/ 10 809828/CHSA

OVVQfNAL INSPECTED

270H80

kontinuierlich arbeitenden Dämpfvorrichtung für das Faservlies und mit der Bewegung einer Transportvorrichtung zur Fertigformpresse synchronisiert ist, dass ein mechanisierter Fertigungsablauf entsteht.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Zwischenschicht an der Oberfläche, die mit dem Faservlies in Berührung steht, ganz oder teilweise aufgerauht ist, oder ganz oder teilweise Oberflächenstruktur besitzt.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2-6, dadurch gekennzeichnet , dass die auf die elastisch verformbare Zwischenschicht wirkenden Werkzeugteil flächen ganz oder teilweise aufgerauht sind.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass die formgebenden Werkzeuge ganz oder teilweise gekühlt werden können.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2-8, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Zwischenschicht aus einer Grund- und einer Verschleißschicht besteht.

/ 11

809 8 2 8,/0464