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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen hohlen Kautschukgegenständen.
Hohle Kautschukgegenstände, wie z. B. Bälle, werden im allgemeinen derart hergestellt, dass Zuschnitte aus unvulkanisierter, kalandrierter Kautschukmischung in entsprechenden Maschinen zu Rohlingen zusammengeknipst oder in Pressen vorgeformte Halbkugeln durch eine Äquatorialnaht zusammengeklebt werden. Sogenannte Salonbälle und die meisten aufblähbaren Badespielzeuge werden gewöhnlich aus Patentgummi-oder ebenfalls aus am Kalander gezogenen Kautschukplatten hergestellt, indem die einzelnen Aufbauteile aus der Platte ausgestanzt und dann durch Stanzverschweissung miteinander verbunden werden.
Hiebei muss zumeist der Nachteil in Kauf genommen werden, dass die Einzelteile häufig nicht genau aufeinanderpassen und entsprechende Verformungen nur schwierig vermeidbar sind und dass die Gegenstände Nahtstellen erhalten, zu deren Beseitigen oder Unsichtbarmachen es ebenfalls noch besonderer Massnahmen bedarf, abgesehen davon, dass jede noch so einwandfrei erzeugte Naht immer als schwache Stelle des Gegenstandes betrachtet werden muss.
Weiterhin ist auch schon vorgeschlagen worden, hohle Kautschukgegenstände dadurch herzustellen, dass wässerige Kautschukdispersionen mit entsprechenden Mengen von unter der Einwirkung von Hitze zum Verfestigen des Kautschuks führenden Stoffen, wie Calciumsulfat oder andern Salzen zweiwertiger Metalle, wie Magnesium, Zink u. dgl., versetzt und das Gemisch in mehrteilige, mit einer Eingussöffnung versehene Hohlformen eingefüllt werden. Dann sollen die Formen so lange erhitzt werden, bis sich an deren Innenwandung eine genügend dicke Schicht von verfestigtem Kautschuk niedergeschlagen hat. Hierauf soll der restliche, noch flüssige Teil des Gemisches ausgegossen, der wegen der Hitze der Form bereits halbgetrocknete Gegenstand aus der Form entfernt, verschlossen, vollständig getrocknet und gegebenenfalls vulkanisiert werden.
Auch auf diese Weise soll es nicht möglich sein, nahtlose hohle Kautschukgegenstände herzustellen. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens soll darin bestehen, dass dabei die Stärke der Wandung des Gegenstandes nur sehr bedingt regelbar ist und ausserdem häufig Verluste an Material in Kauf genommen werden müssen, weil die wieder aus der Form entfernten Anteile in der Regel bereits von der Wärme beeinflusst und daher für eine erneute Verwendung meist nur bedingt oder überhaupt nicht wieder verwendbar sind.
Bei einem Vorgehen gemäss der Erfindung werden unter Ausschalten der vorerwähnten Schwierigkeiten hohle Weich- und Hartgummigegenstände erhalten, die im Gegensatz zu allen bisher bekannten Erzeugnissen dieser Art völlig nahtlos sind und, da sie aus im voraus abzumessenden Mengen des Ausgangsmaterials erzeugt werden, auch eine genau im voraus bestimmbare bzw. regelbare Wandstärke haben.
Dies geschieht gemäss der Erfindung in der Weise, dass mit zum Verfestigen führenden Zusätzen vermischte wässerige Kautschukdispersionen in entsprechend der Grösse und Wandstärke der herzustellenden Gegenstände im voraus abgemessenen Mengen in mehrteilige, vollkommen verschliessbare Hohlformen eingefüllt werden und in diesen dann unter mehrachsigem, stetigem oder unterbrochenem Umlauf derselben und unter dem jeweiligen Verfestigungszusatz entsprechenden Bedingungen zum Verfestigen gebracht werden. Der mehrachsige Umlauf wird dabei naturgemäss zweckmässig derart durchgeführt, dass ein möglichst einheitliches Ablagern der eingefüllten Masse an der Innenwandung der Form erfolgt.
Irgendwelche bei der Verfestigung etwa frei werdende Gase treten dabei in den Innenraum des entstehenden Hohlkörpers und erhöhen so in vorteilhafter Weise den Druck der abzusetzenden Massen gegen die Innenwandung der Hohlform. Ist die Verfestigung vollzogen, so werden die Hohlformen
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auseinandergenommen und die ausgebrachten, vollkommen geschlossenen, an der Form nicht anklebenden Hohlkörper dann, vorzugsweise nach Wässerung, unter den üblichen Bedingungen getrocknet, die eine Abgabe des darin enthaltenen Wassers ermöglichen.
Mit einem solchen Vorgehen sollen nicht nur die eingangs erwähnten Schwierigkeiten ausgeschaltet, sondern gleichzeitig auch noch besondere Vorteile gegenüber dem weiteren bekannten Verfahren erzielt werden, gemäss welchem volle oder hohle Körper aus formbaren Stoffen, wie Holzstoff, Ton, Teig, Mineraloder Metallbrei od. dgl., dadurch'hergestellt werden, dass das Formmaterial von einer in Umdrehung versetzten Schleudertrommel oder einem Rohrsystem aus durch Zentrifugalkraft durch Löcher im Mantel der Trommel oder durch die Rohrmündungen in Formen geschleudert wird, die gegebenenfalls zum Erzielen einer Doppelschleuderung in Umdrehung um die eigene Achse versetzt werden.
Ein derartiges Vorgehen unterscheidet sich nämlich von dem Verfahren gemäss der Erfindung dadurch, dass es niemals das Herstellen nahtloser, ganz in sich geschlossener Hohlkörper, die eine vorbestimmte Wandstärke und keinerlei Öffnung haben, also z. B. Bällen solcher Art, ermöglicht. Es lässt vielmehr nur das Herstellen von Hohlkörpern zu, die zumindest eine Öffnung haben, bei nachträglicher Ergänzung zu einem geschlossenen Hohlkörper also Nähte und alle damit verbundenen Nachteile aufweisen müssen und deren Wandstärke trotzdem nicht gleichmässig ist.
Dies beruht darauf, dass dieses bekannte Verfahren nach einem andern Prinzip, nämlich dem arbeitet, das Formmaterial in offene Formen, während sich dieselben in gegebenenfalls doppelter Drehung befinden, durch Zentrifugalkraft allmählich hineinzuschleudern, während nach dem Verfahren gemäss der Erfindung das Formmaterial zunächst in abgemessenen Mengen in die ruhende geöffnete Form eingebracht und diese letztere dann erst nach dem Verschliessen einem mehrachsigen Umlauf unterworfen wird.
Wie verschieden die beiden Methoden sind, geht dabei auch schon daraus hervor, dass ein ununterbrochenes Arbeiten, wie es im Rahmen des Verfahrens gemäss der Erfindung möglich ist, bei dem bekannten Verfahren zu einem Versagen des Betriebes führen würde.
Ausserdem kann diese bekannte Methode nicht mit hitzeempfindlichen Stoffen als Formmaterial arbeiten, wie sie für das Verfahren gemäss der Erfindung in Betracht kommen. Es wurde bezüglich der Anwendung von Hitze dabei nur vorgeschlagen, dass bei dem Verarbeiten wasserhaltiger Stoffe als Formmaterial der Inhalt der Formen vor deren Abnehmen durch Zuführen erhitzter Luft durch einen Trichter in dem Innern der Zentrifuge getrocknet wird. Dies ist eine Massnahme, die bei dem mit geschlossenen Formen arbeitenden Verfahren gemäss der Erfindung undurchführbar wäre und mit dem dabei gegebenenfalls vorgenommenen Erhitzen der Formen von aussen her gleichfalls nichts zu tun hat.
Als zum Verfestigen vorteilhafte Kautschukdispersionen können für das Verfahren gemäss der Erfindung solche verwendet werden, die mit erst unter dem Einfluss von Wärme zur Verfestigung führenden Stoffen vermischt sind. Dementsprechend ist dann der mehrachsige Umlauf der mit abgemessenen Mengen solcher Mischungen gefüllten Hohlformen unter entsprechender Wärmezufuhr vorzunehmen und diese so lange fortzusetzen, bis die notwendige Verfestigung erfolgt ist. Entsprechende Werte sind durch Erfahrung und kleine Vorversuche jeweils zu ermitteln. Anderseits können im Rahmen des Verfahrens gemäss der Erfindung aber auch Kautschukdispersionen zum Verarbeiten gelangen, denen Stoffe einverleibt sind, die in bekannter Weise bereits bei gewöhnlicher Temperatur in vorher bestimmter Zeit zu einem Verfestigen der kautschukhaitigen Massen führen.
In diesem Falle kann naturgemäss das vorerwähnte Erhitzen der mit den kautschukhaltigen Gemischen gefüllten Formen in Wegfall kommen.
In gegebenen Fällen ist es aber auch hiebei vorteilhaft, zusätzlich ein Erwärmen anzuwenden und den Ablauf des Verfestigen entsprechend zu regeln. Danach können also für das Verfahren gemäss der Erfindung alle solche Kautschukdispersionen verwendet werden, denen sich gegebenenfalls erst unter dem Einfluss von Wärme auswirkende Verfestigungszusätze einverleibt sind.
Dabei ist es selbstverständlich, dass die Zusätze erst unmittelbar vor dem Beschicken der Formen den wässerigen Kautschukdispersionen zugeführt und die Formen erst erhitzt werden, nachdem die Mischung eingefüllt ist.
Ausser den vorerwähnten, zum Verfestigen führenden Zusätzen können den wässerigen Kautschukdispersionen auch noch die für solche üblichen Zusätze, wie Füllstoffe, Farbstoffe, Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger u. dgl., einverleibt und die Endbehandlung der daraus gewonnenen Produkte entsprechend, z. B. zwecks Vulkanisation, durchgeführt werden. Da wässerige Kautschukdispersionen, wie bekannt, natürliche Beschleuniger enthalten, ist es anderseits auch möglich, die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Hohlkörper ohne weiteres durch entsprechend langes oder kürzeres Trocknen bei entsprechend erhöhter Temperatur auszuvulkanisieren. Ferner kann die Vulkanisation sowohl in Formen als auch durch freie Heizung in Heissluft durchgeführt werden. So werden z. B.
Tennisringe und ähnliche Körper, die eine gleichbemessene Oberfläche haben müssen, zweckmässigerweise in Formen, hingegen Hupenbälle, Hohlspielwaren u. dgl. nach erfolgtem Trocknen, bei der immer schon eine Anvulkanisation nachweislich ist, am zweckdienlichsten in freier Luft vulkanisiert werden. Schliesslich ist es natürlich durch genügend hohe Zusätze an Vulkanisationsmitteln, wie z. B.
Schwefel, und Anwendung von Temperaturen von z. B. etwa 1400 auch möglich, Hartgummigegenstände zu erhalten, die in bekannter Weise weiterverarbeitet, also auch poliert werden können. Die Verwendung
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von Füllstoffen, wie z. B. Calciumcarbonat, ist dabei in gegebenen Fällen, u. zw. in grösseren Mengen besonders vorteilhaft, da hiedurch der Gesamtprozess nicht nur verbilligt, sondern auch die Widerstandsfähigkeit der Endprodukte, z. B. gegen Abrieb, verbessert werden kann.
Das gegebenenfalls vorzunehmende Erhitzen während des mehrachsigen Umlaufs der Hohlformen kann z. B. in der Weise erfolgen, dass dieselben über heisses Wasser kreisen, derart, dass sie immer nur vorübergehend in dasselbe eintauchen und im übrigen nur durch den von diesem abgegebenen Dampf umspült werden. Anderseits können die Formen aber auch in einer Dampf-od. dgl. erhitzten Atmosphäre kreisen.
Für die Zwecke des späteren Aufblasens der Hohlkörper kann in die Hohlkörper auch noch ein besonderer, ansichfürsolche Zwecke üblicher Pfropfenaus unvulkanisiertem Kautschuk eingebettet werden, durch den dann die Hohlnadel od. dgl. eingeführt wird. Ein solches Einbetten kann in der Weise geschehen, dass der Pfropfen zusammen mit dem noch nicht verfestigten Gemisch in die Hohlform eingeführt wird.
Durch den Umlauf derselben wird dann der Pfropfen selbsttätig an irgendeine Stelle der Innenwandung angepresst und dort von der ihn umlagernden Kautschukschicht eingebettet.
Die Dicke des Pfropfens ist zweckmässig der zu berechnenden Wandstärke des herzustellenden Gegenstandes anzupassen, wenn nicht Wert darauf gelegt wird, den Pfropfen nur teilweise einzubetten und die Innenteile der Wandungen des Hohlkörpers auch an dieser Stelle durchgehend zu gestalten.
Das Aufblasen wird gewöhnlich vor dem Trocknen vorgenommen, wenn sich die Wandung des Gegenstandes noch in elastischem Zustande befindet. Das Aufblasen führt dann zu einer Vergrösserung ohne erhebliche Druckerhöhung im Innern des Gegenstandes. Das Aufblasen kann aber auch nach dem Trocknen ausgeführt werden. In diesem Falle aber hat es zur Folge, dass die Wand des Gegenstandes nicht vergrössert, sondern lediglich versteift wird, da die Wand nach der Trocknung kaum mehr dehnbar ist und der Druck innerhalb des Gegenstandes durch das Aufblasen erhöht wird.
Das Trocknen der nach Herausnahme aus der Form und vorzugsweise nach darauffolgender Wässerung zunächst noch mikroporöser und erst nach dem Trocknen in dichte Massen übergehenden Gegenstände ist, wie bereits gesagt, unter Bedingungen vorzunehmen, die eine Abgabe des darin enthaltenen Wasser ermöglichen. Es ist also z. B. durch zunächst nur gelindes Erwärmen dafür Sorge zu tragen, dass die Poren der Aussenschicht nicht vorzeitig verschlossen werden und dadurch dem im Innern etwa noch vorhandenen Wasser der Austritt verwehrt wird. Ein vorteilhaftes Trocknen erfolgt z. B. in der Weise, dass die verfestigten Gegenstände nach Herausnahme aus der Form und etwaigem Aufblasen zunächst zweckmässig längere Zeit, z. B. 3-4 Stunden, gewaschen und dann vorerst nur gelinde, z. B. auf 25-30 , erwärmt werden ; dann wird die Temperatur allmählich, z.
B. bis auf etwa 400, erhöht. Als Gesamttrockenzeit kann dann etwa eine solche von zwei Tagen gerechnet werden, wenn der Trockenprozess nicht durch Zuhilfenahme eines Gebläses od. dgl. beschleunigt wird.
Da die in den Hohlformen erzeugten Verfestigungsprodukte homogene, das Wasser in gleichmässiger Verteilung enthaltende Massen darstellen, ist es nicht erforderlich, poröse Formen zu verwenden. Es können daher mit Vorteil z. B. auch Formen aus Leichtmetallguss verwendet werden.
Durch ein Vorgehen gemäss der Erfindung lassen sich naturgemäss auch hohle Weich-und Hartgummigegenstände herstellen, die, wie z. B. Gummischuhwerk, in ihrer endgültigen Form nicht völlig abgeschlossen sind. So können z. B. Gummistiefel als zunächst völlig geschlossene Hohlkörper hergestellt und diesen dann durch Abschneiden des Ober-oder Sehaftteiles die erforderliche Öffnung zum Einführen des Fusses gegeben werden.
Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäss der Erfindung besteht aus einer mit je eine Hohlform tragenden Radialarmen versehenen, gegebenenfalls in einem heizbaren Behälter angeordneten Hauptachse, bei der an jedem Radialarm ein Rohransatz angeordnet ist, an dem je eine mehrteilige, vollkommen verschliessbare Hohlform durch ein entsprechendes Ansatzstück, z. B. durch Bajonettverschluss, befestigt ist und der Zähne, Zapfen od. dgl. trägt, die bei dem Umlauf in entsprechende, auf dem Lager der Hauptachse fest angeordnete Vorsprünge od. dgl. eingreifen und so die Rohransätze und damit die Hohlformen um einen jeweils bestimmbaren Winkel zur Drehung bringen.
Eine Vorrichtung vorerwähnter Art ist in den Figuren in beispielsweiser Ausführungsform schematisch dargestellt, u. zw. zeigen : Fig. 1 eine Darstellung der Vorrichtung nach der Schnittlinie 1-1 von Fig. 2 ; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 77-77 der Fig. l ; Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III von Fig. 1.
Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Behälter 1, durch den eine Hauptwelle 2 läuft, die durch eine von aussen her wirkende Kraftquelle zum Umlaufen gebracht wird.
Die Welle 2 wird in Lagern 3 geführt, die an entsprechenden Wanddurchbrüchen des Behälters 1 befestigt sind. Die Welle 2 trägt Manschetten bzw. Muffen 4, an der jeweils fünf Radialarme 5 angeordnet sind.
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der Längsrichtung aber nicht bewegen können. Jeder dieser Rohransätze 6 trägt eine zweiteilige Kugelform 7 z. B. aus Leichtmetall, die durch ein Fussstück im Gegenlager zu der Feder 8 in den Rohransatz 6 eingedrückt und an diesem durch einen Bajonettverschluss 9 befestigt ist.
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Jeder Rohransatz 6 hat ein vierkantiges Organ 10, das seinerseits vier Vorsprünge bzw. Zähne 11 aufweist. Diese laufen ihrerseits über die zylindrische Oberfläche eines Kragens 12, der mit dem Achsenlager 3 fest verbunden ist. Während des grösseren Teiles des Umlaufs der Hauptachse werden die Rohransätze 6 dadurch am Umlaufen um ihre Achse bzw. an den Armen 5 verhindert, dass die flachen Seiten des Organs 10 an der flachen Endfläche des Kragens 12 entlanggleiten. Dieser letztere ist jedoch mit einem hervorstehenden Zapfen 13, der in den Weg der Zähne 11 eingreift, und mit einer Aussparung 14 ausgestattet.
Da jeder Zahn bei jeder Umdrehung einmal mit dem Zapfen 13 in Kontakt kommt, erhält dabei jedesmal der Rohransatz 6 und damit auch die Form 7 eine Drehung um 900, während zu gleicher Zeit die Aussparung 14 die betreffende Kante des Organs 10 des Rohransatzes aufnimmt und so den Umlauf ermöglicht.
Jede der Hohlformen besteht aus zwei Teilen, die durch den Bügel 15 und die Feststellschraube 16 zusammengehalten werden. Um mit dieser Vorrichtung Bälle herzustellen, werden diese Formen aus den Rohransätzen herausgenommen und auseinandergeklappt. Hierauf wird eine vorher bestimmte Menge einer Mischung vorerwähnter, erst durch Erwärmen zum Verfestigen zu bringender Art in jede Form eingebracht. Die Formen werden dann geschlossen und in die Rohransätze eingesetzt, worauf die Hauptachse in Umdrehung versetzt wird, nachdem der Behälter mit heissem Wasser beschickt ist ; auch kann derselbe durch das Rohr 11 mit Dampf gespeist werden. Anfänglich werden die Formen zweckmässig z.
B. für etwa 1-2 Minuten in dem offenen Behälter umlaufen gelassen, weil bei einem solchen Vorgehen die Wandungen der Hohlformen besonders einheitlich überzogen werden, bevor das eigentliche Verfestigen Platz greift. Dann wird ein Deckel auf den Behälter gelegt und der Umlauf fortgesetzt, bis die gesamte Mischung sich verfestigt hat. Die Weiterbehandlung der aus den dann abgenommenen und geöffneten Formen herausgenommenen Hohlkörper geschieht dann in der vorerwähnten Weise.
Wenn Mischungen verwendet werden, die sich in vorher bestimmbarer Zeit auch ohne die Verwendung von Hitze verfestigen und bei welchen deren Ablauf nicht durch zusätzliche Wärme geregelt werden soll, kann der Behälter und dessen Beheizungsvorrichtung naturgemäss auch in Wegfall kommen.
Bei Verwendung derartiger Mischungen ist es aber zweckmässig, den Umlauf der gefüllten Hohlformen auch hinsichtlich Drehung um die Achse der Radialarme möglichst einheitlich zu gestalten. Hiefür können die betreffenden Einzelteile der Vorrichtung z. B. durch Zahnkränze ersetzt werden, die einerseits an den Rohransätzen der Radialarme und anderseits mit entsprechendem Eingriff feststehend, z. B. an dem Lager der Hauptachse befestigt werden können.
Es ist noch zu erwähnen, dass die beiden Achsen, um welche der mehrachsige Umlauf der gefüllten Hohlformen zu erfolgen hat, durchaus nicht immer im rechten Winkel zueinander zu stehen brauchen, sondern je nach Bedarf auch in einem andern Winkel zueinander gestellt werden können. Letzteres empfiehlt sich insbesondere für das Herstellen von hohlen Weich-und Hartgummigegenständen, wie z. B. Spielzeug, nichtsphärischer Form.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Verfahren zum Herstellen von nahtlosen hohlen Kautschukgegenständen durch Verfestigen von mit hiezu-gegebenenfalls erst unter dem Einfluss von Wärme-führenden Zusätzen vermischten, wässerigen Kautschukdispersionen innerhalb mehrachsig umlaufender Formen, dadurch gekennzeichnet, dass die kautschukhaitigen Mischungen in entsprechend der Grösse und Wandstärke der herzustellenden
Gegenstände im voraus abgemessenen Mengen in mehrteilige, vollkommen verschliessbare Hohlformen eingefüllt und in diesen unter mehrachsigem Umlauf derselben und unter den dem jeweiligen Verfestigungzusatz entsprechenden Bedingungen zum Verfestigen gebracht werden, worauf die Hohlkörper nach Ausbringen aus der Form, vorzugsweise nach Wässerung, getrocknet werden.