Scriptie IDE442 MATERIALISEREN 1999 DE STRIJKPLANK. J. Nauta, R.N.D. Rozemeijer, V.J. van Tol & F.J.P. Verhees Begeleider: Jager

Scriptie

IDE442 MATERIALISEREN

1999

DE STRIJKPLANK J. Nauta, R.N.D. Rozemeijer, V.J. van Tol & F.J.P. Verhees Begeleider: Jager Inhoudsopgave Samenvatting ..............................................................................................................................2 Summary .....................................................................................................................................2 1. Inleiding ...................................................................................................................................2 2. Produkt analyse ......................................................................................................................2 2.1. Het strijkijzer ......................................................................................................................3 2.2. De strijkplank .....................................................................................................................3 2.2.1. De eerste (onbekende) strijkplank ............................................................................3 2.2.2. Het nieuwe model Fleur ............................................................................................4 2.2.3. Bezoek Brabantia ......................................................................................................4 3. Gebruiks analyse ....................................................................................................................6 4. Doelbepaling ...........................................................................................................................6 5. Programma van eisen ............................................................................................................7 6. Concipiëring ............................................................................................................................7 6.1 Het verstellings-mechanisme .............................................................................................7 6.2. De toplaag .......................................................................................................................10 6.2.1 Schuim .....................................................................................................................10 6.2.2 Alternatieven/ concepten ..........................................................................................10 6.2.3 Textiel .......................................................................................................................11 6.3 Het onderstel en plank .....................................................................................................12 6.3.1 Berekening ...............................................................................................................12 6.3.2 Detaillering poten. ....................................................................................................13 6.3.3 Detaillering plank ......................................................................................................13 6.3.4 Gewicht en prijs PC onderdelen. .............................................................................13 7. Slot conclusies .....................................................................................................................14 7.1. Onderdelen reductie. .......................................................................................................14 7.2 Assemblage ......................................................................................................................14 7.3 Gewicht en kostprijs: ........................................................................................................15 Bronnen .....................................................................................................................................15

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

TU

UT

UT

© Faculteit Industrieel Ontwerpen

1

Technische Universiteit Delft

Scriptie


1999

SAMENVATTING Naar aanleiding van een uitgebreide analyse van de strijkplank zijn wij tot de conclusie gekomen dat de plank uit erg veel onderdelen bestaat, waardoor deze moeilijk te assembleren is. Dit heeft als gevolg dat de plank een duur product wordt gevonden. Om daar verandering in te brengen hebben we dan ook onszelf de volgende doelstelling gegeven: kostenreductie door middel van materiaal gebruik en onderdelen reductie. Om dit te bereiken zijn we meteen gaan denken aan werken met kunststof. Kunststof is zeer vormvrij en heeft een lage dichtheid, wat een gunstig effect heeft op het gewicht en de prijs. De strijkplank is vervolgens onderverdeeld in een drietal onderdelen: het verstelmechanisme, het onderstel en de plank. Het verstelmechanisme is geïntegreerd in de plank, dit zorgt voor een behoorlijke onderdelen reductie. De plank en het onderstel zijn beide gemaakt uit vezelversterkt polycarbonaat en kunnen worden gespuitgiet (het onderstel heeft een paar inserts). Beide zijn doormiddel van ribben versterkt zodat de plank de bij Brabantia geldende belasting normen kan weerstaan. In de plank zal half hard PUR-schuim worden gespoten zodat het over de verstevegings ribben heen valt. Dit zal gebeuren door middel van het zo genaamde Reaction-Injection-Moulding waarbij door cross-linking het schuim wordt gevormd. Uiteindelijk is de doelstelling behaald daar de nieuwe kunststof plank uit nog maar 12 onderdelen bestaat tegen de 28 onderdelen van de conventionele strijkplank. Tevens is de plank slacht 7,25 kg, wat lichter is dan de andere strijkplanken. Echter door het gebruik van vezelversterkt pc is de kostprijs van de plank toch nog aan de hoge kant namenlijk ongeveer fel.85,-. SUMMARY After an amplifying analyses of the ironing board have we concluded that it exist out of many parts. This causes a difficult assembly and a high price. To make a change in this we have formed ourselves a goal: price reduction through the use of materials and reduction in parts. To achieve this we immediately thought of the possibilities of plastics. Plastics are easily to shape and have a low density. This has a positive effect on the weight and price. The ironing board is further subdivided in three parts: the adjust-mechanism, the underframe and the board. We have integrated the adjust-mechanism in the board; this reduces the amount of parts considerably. The board and the underframe are both manufactured out of fibre-strengthened polycarbonate and can be injection moulded (the underfarme has a few inserts). Both are strengthened by the use of ribs therefore the ironing board can resist the rules obtained by Brabantia for loads. In the board itself there will be moulded a semi hard foam that will fall over the ribs. This will happen by the so-called Reaction-Injection-Moulding whereby cross-linking will form the foam. Eventually the goal was achieved by the new plastic ironing board, which contained only 12 pieces where the old conventional ironing board contained 28 pieces. Also is the weight only 7.25 kg, that is less than the other ironing boards. However by the use of fibrestrengthened pc is the costing price still reasonably high at approximately 85 guilders. 1. INLEIDING In het kader van het vak materialiseren 3 zijn wij aan de slag gegaan met de opdracht strijkplank. Om de opdracht een stuk concreter te maken hebben we onszelf een doelbepaling gegeven. Deze is voort gekomen uit een korte analyse van wat bestaande strijkplanken en een bezoek aan Brabantia. De doelbepaling hebben we als volgt geformuleerd: Kostenreductie d.m.v. materiaal gebruik en onderdelenreductie. Dit denken we onder andere te gaan bereiken door met kunststoffen werken. 2. PRODUKT ANALYSE Opvallend aan de strijkplanken, die nu op de markt zijn is dat deze allen gemaakt zijn volgens het zelfde principe. Het onderstel en de plank zijn gemaakt van staal waarbij de plank gemaakt is uit gestanst en uitgetrokken plaatstaal. Naast dit materiaal gebruik bestaat de plank uit zeer veel onderdelen welke allemaal met de hand worden gemonteerd.


2


Scriptie


1999

2.1. Het strijkijzer Door het bezoeken van een aantal winkels zijn we achter wat meer informatie gekomen betreffende strijkijzers. Naar aanleiding van deze winkelbezoeken hebben we iets meer informatie kunnen inwinnen over de strijkijzer. Op die manier zijn we achter de verschillende materialen voor strijkijzerzolen gekomen: Verchroomd staal Geëmailleerd aluminium PTFE Roestvast staal Titaan 2.2. De strijkplank Over strijkplanken was niets te vinden in de bibliotheek. Het bezoeken van winkels leverde meer informatie op. Zo kwamen we er achter wat voor een soort strijkplanken er worden verkocht en welke bedrijven allemaal strijkplanken maken. Op het Internet was niet zoveel directe informatie te vinden; het was vooral verkoop van strijkplanken. In de bijlage zijn enkele bezochte sites opgenomen. Nu we wat algemene informatie hadden zijn we wat gerichter gaan zoeken. Zo hebben we een oudere strijkplank vergeleken met een huidige in de winkel te verkrijgen strijkplank. De eerste strijkplank van een niet meer te achterhalen merk is tien tot vijftien jaar oud. Het tweede model is van Brabantia en heeft als naam Fleur meegekregen. Deze strijkplank is op dit moment te koop bij onder andere de Blokker. Als eerste zal de oude strijkplank besproken worden. Vervolgens zal de nieuwe plank bekeken worden aan de hand van de eerste. De belangrijkste veranderingen zullen op het einde nog een keer besproken worden in de conclusies. 2.2.1. De eerste (onbekende) strijkplank Het onderstel is opgebouwd uit vier identieke gebogen holle buizen. Aan het uiteinde van deze buizen zitten rubberen doppen geplaatst. Deze zijn aangebracht om de strijkplank van wegglijden te behoeden. De buizen vormen twee aan twee een geheel. Twee buizen worden aan elkaar bevestigd door middel van een kort stukje buis (van het zelfde materiaal). De afstand tussen beide buizen is in de twee gevallen verschillend, maar zodanig dat het ene geheel tussen het andere geheel past. Door nu op een hoogte van ongeveer tweederde van de grond een stang, door in de buizen aangebrachte gaten, te plaatsen is het onderstel compleet. Het onderstel wordt later bevestigd aan de plank. De plank bestaat uit een metalen rooster dat wordt gemaakt door een in een plaat kleine sneedtjes te maken en vervolgens het geheel uit te rekken/walsen. Deze dunne plaat met gaten wordt vevolgens op een gebogen buizen frame gelast. Deze gebogen buis is vierkant en hol. De buis is gebogen in de vorm van de uiteindelijke plank. De later er overheen te plaatsen strijkhoes met daaronder een stuk polyetherschuim valt met de rand over dit gebogen frame. Aan dezelfde kant van het gatenframe als waar het gebogen frame zit worden twee glijsystemen gelast. Deze dienen ervoor het onderstel te laten in- en uitklappen. Bijna aan het uiteinde van de twee in de lengterichting geplaatste glijsystemen zit een metalen balk in de andere richting. Waarschijnlijk is deze aangebracht voor de stevigheid en om de twee glijsystemen evenwijdig van elkaar te plaatsten. Dit is nodig om het onderstel lekker te laten lopen. Eén van de twee buissystemen van het onderstel is scharnierend bevestigd aan de glijsystemen, terwijl het andere deel los in de gleuven ligt van de glijsystemen zodat het mechanisme kan werken. Het scharnierend gedeelte van het onderstel is vervaardigd met een gebogen stang. Deze stang is zo gebogen zodat het meteen ook de houder is van het strijkijzer. Dus de stang die ervoor zorgt dat een deel van het onderstel (scharnierend) op zijn plaats blijft is tevens de strijkijzerhouder. In het midden van het gaten frame, aan dezelfde kant als de rest, is een kartelsysteem aangebracht. Als nu het onderstel in hoogte verandert gaat een gekarteld stuk plat metaal door een vierkant oog. Stopt men met het naar boven bewegen van de plank dan voorkomt een kartel doordat hij aan het vierkanten gat blijft haken dat het onderstel weer inklapt en de plank dus weer inzakt. Door middel van een aan het vierkanten gat bevestigde ijzeren gebogen stang kan dit worden opgeheven. Als men de stang vlak aan de onderkant van de plank omhoog


3


Scriptie


1999

beweegt zal het vierkanten oog kantelen en blijven de kartels niet meer haken en klapt het geheel in. 2.2.2. Het nieuwe model Fleur Net als het oude model is het onderstel opgebouwt uit vier identieke gebogen holle buizen. Deze zijn aan het eind wederom voorzien van rubberen doppen. Er zijn echter wel enige verschillen. Het extra buisje wat bij de oude plank nog aanwezig was om twee buizen aan elkaar te verbinden is er nu niet meer. Ook de bevestiging van het onderstel aan de plank zelf is anders. Werd het geheel bij de oude nog bevestigd door een stang door de buizen heen te steken. Nu zijn de buizen aan het einde plat geknepen en op de stang gelast. Een reden hiervoor zou kunne zijn dat de assamblage zo gemakkelijker gaat. Een andere reden zou kunnen zijn dat het fabriceren van de gaten in de buis duurder zijn dan het platknijpen en vervolgens vast lassen. Wat verder nog opvalt is dat het onderstel bij het nieuwe model is voorzien van een witte verflaag en de oude zijn metalen uiterlijk heeft behouden. Het strijkoppervlak is op de aangebrachte witte verflaag hetzelfde als bij de oude. Het gebogen frame bij de oude plank is nu echter vervangen door een gebogen profiel. Dit profiel is in dezelfde vorm gebogen als het buizen frame van de oude plank alleen werd bij de oude plank het strijkoppervlak vastgelast terwijl het nu door de vorm van het profiel voor gezorgd kan worden dat het strijkgedeelte tussen het profiel wordt geklemd. Dit alles zal wederom te maken hebben met het kostenplaatje. De houder van het strijkijzer is duidelijk aan veranderingen onderhevig geweest. Deze is nu van kunststof gemaakt. Er zit nog wel een gebogen metalen beugel in verwerkt. Dit is ervoor om het strijkijzer in de meest veilge stand te plaatsen en te behouden. Het kartelsysteem van het oude systeem bestaat nog steeds. Het is wel opvallend dat de nieuwe plank maar vier kartels heeft (en dus maar vier instelmogelijkheden) en de oude een stuk of twintig (en dus nagenoeg traploos is in te stellen). Het waarom hiervan is nog onduidelijk. Zoals al bij het onderstel enkele buisjes ontbraken in vergelijken met het oude model, zo ontbreekt ook de in dwarsrichting geplaatste balk om het glijsysteem evenwijdig van elkaar te laten lopen (of om een betere krachtenverdeling te krijgen). Voor de rest is er wel iets aan de vorm van het glijsysteem verandert (het ziet er naar uit dat het nu uit minder materiaal is gemaakt) maar is het principe onveranderd gebleven. Enkele extra puntjes over de Fleur: Je krijgt tien jaar garantie De plank kost van fl 104,- nu fl 84,50 De plank is 124cm bij 38cm En heeft de volgende verkoopsargumenten op de verpakking: Stoomdoorlatend metalen blad Opklapbare stoomstrijkijzerhouder Op vier hoogte instelbaar met maximaal 92cm hoogte Robuuste anti-slip beschermdoppen. Conclusie: Het valt op dat er, op de strijkijzerhouder na, alleen maar ge-engineerd is. Veel verder dan materiaalbesparing en andere assemblage technieken is men niet gekomen. 2.2.3. Bezoek Brabantia We zijn om een nog beter beeld te krijgen naar Brabantia gegaan. Brabantia is één van de leiders op de markt van huishoudelijke artikelen. De strijktafel (zoals men de strijkplank daar noemt) is het hoofdproduct van de hoofdvestiging te Valkenswaard. Op dit moment zijn er vier typen strijktafels in productie, die op enkele onderdelen na gefabriceerd en geassembleerd zijn in de eigen fabriek, op zelf ontwikkelde gespecialiseerde machines. We zijn in de gelegenheid gesteld een uitgebreide blik te werpen op het productieproces van de strijktafels.


4


Scriptie


1999

Normen Brabantia werkt met eigen normen die voortkomen uit een jarenlange ervaring. Ieder prototype strijktafel wordt aan testen onderworpen waarbij wordt gekeken of aan al deze normen voldaan wordt. Stabiliteit en stijfheid materiaal/constructie:

Figuur 1

De plank die geschikt is om aan te zitten steekt iets buiten de pallet uit en dit geeft veel problemen; beschadigingen tijdens transport en opslag. Strijktafels worden in stijfheid en stabiliteit getest op drukkrachten. Er wordt gekeken hoe de tafel reageert bij belastingen met massa’s van resp. 7 kg op de stompe kant, 25 kg op de punt en 80 kg in het midden. Materiaalgebruik: Poten: Staalbuis met enkele dwars verbindingen van gelast of geschroefd staaldraad. Verchroomd of gepoedercoat. Het potenstel wordt met stalen assen met dopmoeren of nagels aan het strijkblad verbonden. Strijkblad: 1. Stalen mat uit staalplaat al dan niet geplet in de rand van een s-profiel gelegd. In de rand zijn twee andere profielen gelast die als bevestigingspunten voor het potenstel dienen. 2. Het meer conventionele blad uit geperst hout. Strijkoppervlak: Laag (los ingelegd) polyetherschuim, laag vilt (voor luxe versie), katoenen tophoes. De katoenen tophoes wordt met een in de zoom bevestigd koord om het strijkblad strak getrokken. In het vergrendel mechanisme, dat voorkomt dat de strijkplank weer in elkaar zakt, wordt een trek veer gebruikt, verder bestaat dit profiel uit in elkaar schuivende staalprofielen of plaatdelen. Gewicht: 8 tot 12 kg Temperaturen: Strijkijzers worden in stand 3 (de hoogste stand) volgens de norm van de Vereniging voor was en strijkbehandeling 160 °C. Door Strijkijzerfabrikanten wordt echter een hogere zooltemperatuur opgegeven, variërend van 180 –220 °C. Bij Brabantia worden strijkplanken getest op een temperatuur van 220 °C. Uit onderzoek is gebleken dat de temperatuur onder de Polyetherschuim-laag, dus het staal, nooit boven de 100 graden Celsius uitkomt. Aandachtspunten: Het moet voorkomen worden dat door tegen de ontgrendelingshendel stoten door bijvoorbeeld een kind, de plank in elkaar klapt op het hoofd van het desbetreffende


5


Scriptie


1999

kind. Een oplossing die Brabantia heeft toegepast is het bevestigen van een kettinkje aan de hendel, zodat de hendel niet gedraaid kan worden. Prijzen: De Strijkplanken die nu in productie zijn variëren in prijs van ca. fl 150,- tot fl 200,- . Brabantia heeft geprobeerd het staal van het strijkblad te vervangen door aluminium. Dit reageerde echter niet goed op de hoge temperaturen; het blad vervormde. Het lagere gewicht van de strijkplank was dus geen doorslaggevend voordeel, temeer daar aluminium aanzienlijk duurder is dan staal. Brabantia denkt zelf aan vervanging van staal door kunststof. De ontwikkelingen moeten echter nog worden opgestart. Een probleem is volgens Brabantia dat een potenstel van kunststof er goedkoop uitziet. 3. GEBRUIKS ANALYSE Uit een korte enquete onder willekeurig aan gesproken vrouwen op straat is gebleken dat men op zich geen moeite heeft met het gebruik van de striijkplank. De enige punten die duidelijk naar voren komen zijn het gewicht van de plank en het in hoogte instellen van de plank. Alle ondervraagde hadden een gewone strijkplank zonder extra dingen. Het strijken varieert van elke dag tot twee keer per maand. Dit strijken gebeurt in alle gevallen staand, waarbij een persoon last krijgt van de rug en een andere heeft last van een wegschuivende hoes. Op de vraag naar hoe de strijkplank bevalt wordt door de helft geantwoord dat hij te zwaar is, een ander vindt het wegzetten te moeilijk terwijl iemand anders het strijkoppervlak te groot danwel weer te klein vindt. Als we gaan kijken wat er kapot gaat dan is dat in twee gevallen de strijkhoes en bij één geval is het verstelmechanisme afgebroken. De strijkhoezen worden varierend van eens per jaar tot nooit vervangen (deze laatste mensen hadden dan ook last van een kapotte strijkhoes). Een nieuwe strijkplank wordt ongeveer na een jaar of tien vervangen. Als er nu een nieuwe aangeschaft zou worden dan zou er bij de aanschaf gekeken worden naar: Instelbare hoogte (persoon die nu last van de rug heeft) De prijs Het gewicht (3x) Inklapbaarheid (3x) Afmetingen plank (2x) Stabiliteit De strijkplank wordt verder nog gebruikt als tafel om kleren op te vouwen, als naaitafel en als rek om was op te drogen. Andere dingen die nog naar boven kwamen zijn: Het positioneren van de te strijken kleren is een groter probleem dan het strijken zelf. Plank is gammel en de hoezen waardeloos. Drukknopen en klittenband moeilijk te strijken. 4. DOELBEPALING Naar aanleiding van deze analyse van de strijkplank zijn we tot een aantal conclusies gekomen, die tevens kort de probleemstelling vormen. De montage van de strijkplanken is een tijdrovend proces. Men vindt het gewicht van de plank aan de hoge kant. Het opbergen van de plank is niet voor iedereen even gemakkelijk. De prijs van de strijkplank wordt door de meeste mensen te hoog onder vonden. Met deze punten in het achterhoofd hebben we een doelbepaling opgesteld. Deze moet als overkoepelende richtlijn steeds in de gaten worden gehouden en dient dus als uiteindelijk doel van de opdracht. De doelbepaling is alsvolgd geformuleerd: "Kostenreductie d.m.v. materiaal gebruik en onderdelenreductie."


6


Scriptie


1999

We zijn van plan om dit te gaan bereiken door met kunststoffen te gaan werken. Dit vanwege het feit dat kunststoffen een lage dichtheid hebben en goed zijn te vormgeven. 5. PROGRAMMA VAN EISEN Vanuit de zojuist geformuleerde doelbepaling hebben we een aantal punten geformuleerd waaraan de strijkplank zal moeten voldoen. Criteria 1. De strijkplank dient in hoogte verstelbaar te zijn van 65 –99 cm 2. De strijkplank moet blijven staan onder belasting met massa’s van 7 kg op de stompe kant, 80 kg in het midden en 25 kg op de punt 3. De plank mag onder deze belastingen niet verbuigen, breken of anderszins beschadigen. 4. De plank moet zo licht mogelijk zijn, in ieder geval niet zwaarder dan 8 kg en moet toch zo stabiel mogelijk zijn 5. Het vergrendelingsmechanisme moet gemakkelijk vanuit staande stand van de strijkende persoon bediend kunnen worden 6. De strijkplank dient temperaturen van 220 °C te kunnen verdragen zonder beschadigingen of vervormingen 7. In ongebruikte toestand moet de strijkplank zo klein mogelijk gemaakt kunnen worden. 8. Het strijkoppervlak moet op het breedste punt minimaal 40 cm breed zijn in gebruikstoestand, en 140 cm lang. 9. Het materiaal van de toplaag moet speciaal bij temperaturen van rond de 220 °C geen chemische reacties aangaan met of ondergaan onder invloed van verchroomd staal, roestvast staal, geëmailleerd aluminium, PTFE, of titaan. 6. CONCIPIËRING Om tot goede oplossingen te komen hebben we de plank opgedeeld in een aantal deelproblemen: Plank Onderstel Toplaag Verstellings-mechanisme Deze zullen allen stuk voor stuk worden behandeld waarbij ze tot slot weer worden samengevoegd tot één produkt. 6.1 Het verstellings-mechanisme Alternatieven voor het verstel-mechaniek. Dit is het systeem dat het mogelijk maakt de strijkplank in hoogte te verstellen noemen we hier het verstel-mechaniek. Op de markt zijn diverse systemen van eenvoudig tot gecompliceerd, waarbij gezegd kan worden dat de ingewikkelde systemen in meer gebruiksgemak voorzien. De mechanieken zijn van staal en de basis vormen zaagtanden waarbij een palletje in iedere zaagtand een stand vormt. Eisen en wensen met betrekking tot de mechaniek zijn: 1. Het mechaniek mag bij de maximale belastingen zoals in het algemene PVE beschreven niet bezwijken 2. Het mechaniek moet zo eenvoudig mogelijk te bedienen zijn 3. Het mechaniek moet uit zo min mogelijk onderdelen zijn opgebouwd 4. Het mechaniek moet zoveel mogelijk vrijheidgraden verschaffen met betrekking tot de hoogte van de strijkplank 5. Voor de mechaniek moet zo mogelijk gebruikt gemaakt worden van de mogelijkheden onderdelen te integreren in de kunststof kuip.


7


Scriptie


1999

Er zijn op basis van de voorgaande uitgangspunten drie alternatieven gegenereerd. Er zal blijken dat er in elk alternatief concessies aangaande een aantal specifieke eisen/wensen worden gedaan. Eenvoud van mechaniek en eenvoud van bediening correleren negatief. Het traploos rem-mechanisme

Figuur 2

Dit concept is gebaseerd op de wens optimaal gebruikscomfort te leveren in combinatie met een grote mate van veiligheid. Kort gezegd komt het principe neer op een rem-systeem dat door de aangebrachte veer altijd actief is, behalve als d.m.v. een handvat de rem ontgrendeld wordt en de plank uitgeklapt of versteld kan worden. Wordt het handvat losgelaten dan gaat het mechanisme automatisch weer op de rem. Het is eventueel mogelijk met eenvoudige wijzigingen om het remblokje te vervangen door een onderdeel dat in zaagtanden grijpt, mocht de wrijvingscoëfficient niet voldoende zijn voor de vereiste belasting.

Figuur 3

In rusttoestand wordt het rubberblok door de veer tegen de zijkant van de geleider gedrukt, waardoor de poot die aan de geleider scharnierend bevestigd is niet kan bewegen. Als het handvat gedraaid wordt wordt het remblok van de geleider afgehaald en kan de poot versteld worden.


8


Scriptie


1999

Geïntegreerde vertanding in de kuip

Figuur 4

Om een mechaniek uit zo min mogelijk onderdelen samen te stellen, is het interessant te kijken naar de mogelijkheden om onderdelen te integreren in de kunststof kuip van het strijkoppervlak. In de volgende concepten zijn de zaagtanden (het bekende verstel-principe van andere strijkplanken) in de kuip in 1 productiegang vervaardigd. Om de geleidingsrail in een productiegang mee te kunnen vormen moet er van schuiven gebruik gemaakt worden in de matrijs. In deze vorm werkt het systeem dus zonder veer of handvat. De plank moet opgetild worden om de poot te verstellen en dit kan het best gebeuren door met de voet tegen de verstelbare-poot te duwen. Overigens is een tandje omhoog gemakkelijker dan een tandje omlaag, omdat in dat laatste geval de plank eerst moet worden opgetild voor dat de bovenkant in een volgende tand kan vallen. (Zie tekening ter verduidelijking, omhoog is poot naar rechts, omlaag naar links.

Figuur 5

Om problemen te voorkomen met in de weg zittende geleidingssleuven bij het opklappen van de strijkplank kan het geleidingsmechanisme omhoogworden gebracht met derzijde het mechanisme omhoog worden gebracht. Het asje (of meegevormde geleidingsdeel aan de poot) valt nu in zaagtanden die in de vorm van een sleuf aan de zijkant van de geleidingsgeul zijn aangebracht. Dit geeft plaatselijk een verlies aan stijfheid waar rekening mee zal moeten worden gehouden. Verstevigingsribben op andere plaatsen zullen dit verlies kunnen opvangen. Dit alternatief vormt tegen het daglicht van de low-budget strijkplank het beste alternatief in combinatie met de gunstige geometrie. De poot kan erg eenvoudig worden vormgegeven daar de bovenkant aan de poot geen deel meer uitmaakt van het verstelmechanisme. Een extrusieprofiel met asje kan al voldoen, maar i.v.m. een verbrede onderzijde van de poten ten behoeve van stabiliteit kan ook een door spuitgieten vervaardigde poot een goed alternatief zijn.


9


Scriptie


1999

6.2. De toplaag 6.2.1 Schuim Een schuimlaag biedt de juiste veerkracht van het strijkoppervlak voor een goed strijkcomfort. De nu gebruikte thermohardende polyether- polyurethaanschuimen bieden de juiste elasticiteit, maar de vochtopname is echter beperkt. Hiertoe wordt in de luxere strijkplanken een viltlaag opgenomen. PUR-schuimen komen in harde, half harde en zachte vormen voor, en zijn voor uiteenlopende toepassingen beschikbaar. Interessante eigenschappen in het kader van de strijkplank zijn de maximale gebruikstemperatur van 120 °C, de thermische isolatie, de grote vormvrijheid en de mogelijkheid een halfzacht integraalschuim te vervaardigen waarbij een verdichte, scheurvaste huid ontstaat met een goede warmte bestendigheid. Dit integraalschuim wordt wel toegepast met metalen insert in hoofdsteunen van auto’s en meubilair. Een ander interessante eigenschap vormt de mogelijkheid om een deklaag van textiel of een ander materiaal op zacht PUR-schuim aan tebrengen. Er is onder de merknaam Lupranol 1171 een hittebestendig, vlamwerend zacht schuim verkrijgbaar met een ontbrandingstemperatuur van 230 °C. Er treedt echter al eerder verweking op Of een PUR schuim hard, halfhard of zacht is hangt af van de mate van cross-linking in het materiaal. Polyurethaanschuim is het reactie-product van polyol en isocyanaat. Een product wordt meestal gevormd door Reaction-Injection-Moulding; in de matrijs vindt de reactie plaats waardoor het uiteindelijke PUR- schuim ontstaat. De eigenschappen van dit schuim zijn afhankelijk van het type polyol en het type isocyanaat. Polyol levert de OH-groepen waarmee de reactie plaatsvindt. Hoe meer OH groepen per Polyol-molecuul, hoe meer cross-links gevormd kunnen worden, hoe harder en stijver het eindproduct. Flexibel schuim heeft een bijna 100% open celstructuur terwijl de harde schuimen tot 100% gesloten celstructuur geproduceerd kunnen worden. Integraalschuim wordt gevormd door als blaasmiddel halocarbon toe te voegen. De dichtheid van het schuim neemt toe aan de oppervlakte van het product. De zogenaamde "self-skinning foams" zijn er alleen in halfharde en harde varianten. Zacht integraalschuim bestaat niet. PUR elastomeer, de thermoplast onder de PUR varianten, kan niet tegen stoom of heet water. Het blijkt echter dat het zachte schuim daar voldoende tegen bestand is. Verder zwellen polyether-schuimen minder als gevolg van waterabsorptie dan polyetster-purschuimen. 6.2.2 Alternatieven/ concepten Concept 1: integraalschuim met textielsheet

Figuur 6

In dit concept vindt de meest vergaande terugbrenging van assemblagehandelingen plaats. De hier gebruikte productue-methode is tweecomponenten-spuitgieten, waarbij de kunststof basis en het schuim in een productiegang worden vervaardig. De textiel-toplaag welke voor voldoende thermische isolatie garant staat om het integraalschuim niet aan te tasten wordt als een sheet in de matrijs gelegd. De werkwijze is als volgt: De textiel wordt met de rug in vloeibaar kunststof (meestal Polyurethaan, Latex of PVC) gedrenkt waarbij de stof niet wordt doordrenkt. Daarna wordt dit als zachte folie in de matrijs gelegd. Hiermee wordt voorkomen dat het reactiemengsel in de matrijs de hele textiel doordrenkt. Nu kan het schuimdeel worden gespoten. Het resultaat wordt onder andere gebruikt als aankleding in vrachtwagen-cabines en bussen, bekleding van autostoelen e.d. Niet alleen textiel maar ook andere kunststof sheets kunnen op deze manier meegeproduceerd worden. Het half harde PUR-schuim is voldoende stijf (denk aan zachte hoofdsteunen in auto’s) om de


10


Scriptie


1999

ribben van de kunststof basis die ter versteviging worden aangebracht bij het strijken niet te voelen. Concept 2: zacht schuim met textiel-toplaag - spray technologie vilten inlay

Figuur 7

D.m.v. spray-technologie kan een dunne laag schuim op horizontale of verticale vlakken worden aangebracht. In de spuitkop worden de componenten gemixed en op het vlak gespoten. Op deze manier wordt de schuimlaag aan de hoes gehecht. Omdat de dunne laag schuim weinig absorptievermogen heeft, wordt in de kunststof basis een losse viltlaag gelegd van een centimeter dik. Concept 3: zacht schuim met hittebestendige textiel toplaag, reaction-injection moulding.

Figuur 8

In deze variant wordt de textiellaag opnieuw als sheet in de matrijs gebracht waarbij d.m.v. reaction-injection-moulding zacht of halfhard schuim aan de textiellaag wordt gehecht. Uitsparingen voor de verstevingingsribben worden meegevormd zodat de schuimlaag in de basis past. Dit heeft als voordeel dat de hoes en schuimlaag niet door de zijwaartse kracht die bij het strijken optreedt verschuift. Nadelen van het gebruik van PUR zijn de milieubelasting, moeilijke te scheiden delen, niet te verwisselen hoes (ander printje) en de dure productie technologie, die bovendien niet al te snel blijkt te zijn. Om deze reden is gekozen om de hoes met schuim afneembaar te houden. Het verkleven van de hoes aan het schuim is vanwege het niet kunnen verschuiven wel interessant. 6.2.3 Textiel De gangbare hoes van katoen heeft een maximale servicetemperatuur van 160 °C. Dit is dus niet genoeg om een strijkijzer op te laten staan. Wol heeft een maximale gebruikstemperatuur van boven de 300 ºC en is wat dit betreft dus geschikter. Nadelen zijn echter de hogere prijs, en het (plaatselijk) krimpen bij contact met hete vloeistoffen. Hierdoor is het gecompliceerd om wol mee te hechten aan schuim. Een ander nadeel is het "pluizen" van wol dat het eigenlijk niet geschikt maakt om in een hoes voor een strijkplank te worden verwerkt. Door de wrijving met het strijkijzer zal de hoes snel degraderen. In de hittebestendige textiel voor beschermingskleding is ofwel Kevlar (aramidevezel) ofwel glaswol verwerkt. Het gaat hier om zeer dure textielsoorten die bestand zijn tegen temperaturen van soms meer dan 700 °C. Er kan geconcludeerd worden dat qua prijs-kwaliteit verhouding katoen de beste optie is.


11


Scriptie


1999

6.3 Het onderstel en plank 6.3.1 Berekening Enkele berekeningen en bevindingen met PC als konstruktiemateriaal voor plank en poten. Naar aanleiding van gevonden informatie betreffende ribhoogten, wanddikte, afmetingen en ribconstructies is een eerste schets met bematingen gemaakt van de te maken plank en poten. Deze factoren voor het in kunststof construeren zijn uit diverse dictaten voor kunststofconstrueren. Informatie die gebruikt is tijdens het vinden van de juiste bemating vaar plank en poten zijn:

Figuur 9

De ribconstructie wordt bepaald door de belastingsrichting. De poten en plank worden op buiging en torsie belast hierdoor zijn in alle richtingen (x,y en z-richting) belastingen. Om deze belastingen in alle richtingen op te vangen moeten er in alle richtingen ribben zijn; in dit geval elkaar diagonaal kruisende ribben. Als gekeken wordt naar de figuur van Gemmer zou voor de poten het beste voor nummer 9 gekozen kunnen worden als het geheel zo min mogelijk moet doorbuigen. Het geheel moet echter ook zo licht mogelijk zijn. Dan zou nummer 7 het beste zijn waren het niet dat er eerder uit esthetisch oogpunt gekozen is om een kant van de poot (diegene die zichtbaar is) dicht te houden. Daarom is voor nummer 3 gekozen; doorbuiging goed en weinig materiaal. Bij de plank is voor de ribben een combinatie van de nummers 3,4 en 5 gekozen. De ribhoogte mag volgens de literatuur maximaal 8x de ribdikte zijn. Bovendien zijn er drie mogelijkheden om ribben te maken: Ribdikte dikker dan de bodemdikte; Dit is voor zwaarbelaste constructies, er treedt wel inval op. Ribdikte is gelijk aan de bodemdikte; Dit is meest voorkomende ribconstructie waarbij inval mag optreden. Ribdikte kleiner dan de bodemdikte; De ribdikte is hierbij 0,5-0,7 keer de bodemdikte en er treedt geen inval op. Uit esthetisch oogpunt is er geen inval gewenst en is er gekozen voor optie 3, de ribdikte 0,50,7 keer de bodemdikte. Bij deze ribconstructie moet de ribhoogte kleiner blijven dan 8x de ribdikte. Door ribben toe te passen kan de E-modules verhoogd worden. Deze verhoging ligt rond de 11 als er van uit wordt gegaan dat als een plaat van 5mm dik een E heeft van 12*a, een zelfde plank met dikte 4mm maar wel om de 40mm een rib van 2mm dik en 20mm hoog een E heeft van 132*a. Voor de eerste berekeningen zijn we voor de plank uitgegaan van een bodemdikte van 3mm. De berekening waar naar gekeken is als volgt: Als de plank in zijn hoogste stand staat steekt deze 553,32mm uit boven de poten. Er wordt hier bij aangenomen dat het geheel als een ingeklemde plank kan worden gezien. Het is de bedoeling dat de plank niet meer dan 1 à 2cm doorbuigt.


12


Scriptie


1999

Met het vergeet-me-nietje d b=Pl³/3EI zijn de berekeningen uitgevoerd. P is in dit geval 25kg * 9,81=254.25N en l³= 0,169m³. We rekenen nu alsof het geheel een platte plank is van 3mm en krijgen dan een I=1/3bh³ waarbij b=0,4m en h=0,003m. PC dat 30% glas gevuld is heeft een E=10GPa, maar n.a.v. de eerder besproken verelfvoudiging van de E modulus als er ribben geplaatst worden (wat hier in het echt het geval is) wordt er hier E=110Gpa genomen. Uit berekeningen die wij hebben gedaan bleek dit goed te kloppen. Het viel hierbij op dat de hoeveelheid ribben niet veel verschil maakte, maar vooral het verschil tussen een rechte plank en een plank met twee rechtopstaande randen (ribben) was erg groot (factor 10). De doorbuiging is dan 10cm, wat duidelijk teveel is. Vervolgens wordt hetzelfde nogmaals berekend maar dan met een bodemdikte van 4mm. De doorbuiging is dan 1,5cm wat goed genoeg is. Als er gekeken wordt naar de poten dan kan er aangenomen worden dat deze niet erg zullen doorbuigen hoewel er een grotere kracht op kan komen (80kg). De poten zijn zwaarder geconstrueerd dan de plank en bestaande kunststof producten hebben ook geen last van doorbuiging als ze in deze maten worden geconstrueerd, denk hierbij aan kunststoftuinstoelen en gevonden kunststof strijkplanken. 6.3.2 Detaillering poten. Bij de detaillering van de poten is gekeken naar de ribindeling (al eerder besproken bij het stukje berekening plank) en hoe de insert assen mee gespuitgiet kunnen worden. Verder is er gekeken hoe de doppen onder de poten geplaatst kunnen worden en hoe de middenas geplaatst wordt die de twee afzonderlijke poten aan elkaar houdt. Er is ook nog kort gekeken naar de lossingen die bij de fabricage nodig zijn. 6.3.3 Detaillering plank De plank is vooral veranderd doordat het te gebruiken glijsysteem steeds veranderde. Op de volgende pagina’s zijn enkele voorbeelden hiervan te zien en is de plank in zijn geheel te zien. Ook het huidige glijsysteem is hier te zien. Het is uiteindelijk zo geworden omdat de plank nu gespuitgiet kan worden zonder dat er een kern of schuif nodig is. Dit drukt de matrijskosten behoorlijk. 6.3.4 Gewicht en prijs PC onderdelen. Poten Het oppervlak van de wanden van de poten met een dikte van 3mm is: 0.63972m² ,dit levert een volume op van 0.0019192m³ Het oppervlak van de inliggende ribben met wanddikte 2mm is 0,24552m² ,dit levert een volume op van 0.000491m³. Het totale gewicht van de poten is het totale volume maal de dichtheid van PC, dit is 1200kg/m³. Het gewicht van de poten is 2.89kg. Hieruit kunnen ook meteen de materiaalkosten gehaald worden. Voor PC nemen wij f 7,00 per kg. De materiaalprijs voor de poten komt zo op f 20,86. Plank Oppervlakte van het ondergedeelte met een dikte van 4mm is: 0.48m² ,dit levert een volume op van 0.00192m³. De oppervlakte van het gat in het ondergedeelte met een dikte van 4mm is: 0.0343m² ,dit levert een volume op van 0.0001372m³. Dit moet er van af worden getrokken. Het oppervlak van de gekartelde ribben, die 6mm breed zijn is 0.005745m² en het volume daarom 0.0000345m³. De bovenkant van het glijsysteem heeft een volume van 0.0000856m³. De oppervlakte van de inliggende ribben met een hoogte van 15mm en een wanddikte van 3mm is 0,1356m² ,dit levert een volume op van 0.0004068m³. Het totale gewicht van de plank is het totale volume maal de dichtheid van PC, dit is 1200kg/m³. Het gewicht van de poten is 3.0kg.


13


Scriptie


1999

Hieruit kunnen ook meteen de materiaalkosten gehaald worden. Voor PC nemen wij f 7,00 per kg. De materiaalprijs voor de plank komt zo op f 21,-. 7. SLOT CONCLUSIES 7.1. Onderdelen reductie. Een van de doelstellingen die we aan het begin hadden was kostenvoordeel halen door onderdelen reductie. De oude strijkplank die aan het begin geanalyseerd is, heeft 28 onderdelen, te weten: hoes schuim rooster stalen profiel strijkbout houder ijzeren bogen (2) handvat/verstel as veer geleidingsrails (2) tandrail dwars rail asje geleidingsblokje (2) buizen/poten (4) dwarsbuizen (2) middenas afdekking as doppen (4) De nieuwe plank heeft 12 onderdelen (zie tekening volgende pagina) namelijk: siliconen strijkijzermatje hoes schuim plank poten (2) (met geintergreerde assen) doppen (4) middenas moer (voor middenas) 7.2 Assemblage Het assembleren is in het huidige ontwerp, mede door de afname van het aantal onderdelen, sneller en makkelijker te doen. Men moet als volgt te werk gaan 6. 7. 8. 9.

druk op de uiteinde van de dubbele en enkele poot de vier rubbers; klik vervolgens de dubbele poot vast aan de plank; schuif de enkele poot gedraaid tussen de dubbele poot door en draai de poot recht; stop de pin op de enkele poot in de opening in de plank en schuif vervolgens de poot iets op zodat de middenas door de dubbele en enkele poot geschoven kan worden en worden aangedraaid; 10. klap het onderstel in en leg in de plank het polyethyleen; 11. trek vervolgens een hoes over de plank en knoop deze vast;


14


Scriptie


1999

12. verpak het geheel en plaats het siliconen strijkijzermatje. 7.3 Gewicht en kostprijs: onderdeel

gewicht

prijs materiaal

totale prijs

siliconen matje

0.35 kg

fl. 1.05

fl. 2.00

katoenen hoes

0.100 kg

fl. 1.00

fl. 2.00

poten

2.89 kg

fl. 20.23

fl. 40.00

plank

3.00 kg

fl. 21.00

fl. 35.00

schuim

0.7 kg

fl. 2.10

fl. 4.20

insert assen

0.282 kg

fl. 0.25

fl. 0.50

midden as

0.188 kg

fl. 0.25

fl. 0.50

doppen 4 stuks

0.156 kg

fl. 0.32

fl. 0.64

totaal

7.25 kg

fl. 84.84

Tabel 1

Zoals te zien in bovenstaande tabel is de plank 7.25 kg zwaar en bedraagd de kostprijs fl. 84,84. het gewicht valt binnen de door ons opgestelde voorwaarden (8 kg), maar de kostprijs is aan de hoge kant. Dit valt te verklaren vanuit het feit dat het pc een hoge prijs per kilo heeft. BRONNEN Brabantia Valkenswaard Loggers rubbertrechniek bv Waterman, N. A. en Ashby, M.F., (1991).Elsevier Materials Selector vol 3, London: , Elsevier appl. Science. Osinski, U. (1981) PUR-Formteile mit außenhaut aus nicht-PUR werkstoffen, in Wirtschaftliches Herstellen von PUR-Formteilen, Düsseldorf: VDI-Verlag GmbH. prof.irb A. Anemaat/ prof.ir. J.L. Spoormaker, (januari 1995) Konstruktieleer 2 deel kunststoffen M.W. van Dalen, (Augustus 1994), io bo 5 Kunststoffen Dr. P.V. Kandacher/ Dr.ir. P. van Mourik, (November 1998) Materialiseren


15


Scriptie IDE442 MATERIALISEREN 1999 DE STRIJKPLANK. J. Nauta, R.N.D. Rozemeijer, V.J. van Tol & F.J.P. Verhees Begeleider: Jager

Recommend Documents