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Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Formartikeln aus elastischen Homogenstoffen auf der Basis von Polyester-Isocyanataddition
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Formartikeln aus elastischen Homogenstoffen auf der Basis von Polyester-Isocyanataddition. Derartige Kunststoffe sind beispielsweise unter der Bezeichnung Vulkollan handelsüblich. Sie lassen sich auch im Giessverfahren verarbeiten. Hiebei ergibt sich jedoch bisher der grosse Mangel, dass insbesondere bei Anwendung eines
Pressdruckes beim Füllen der Pressform eine Blasenbildung unvermeidbar ist.
Diese Blasenbildung kann von der in der Form eingeschlossenen Luft herrühren. Es ist jedoch auch zu beachten, dass bei der Vernetzung des Isocyanatpolyesters mit Wasser, wie dies zur Bildung geeigneter
Formkörper erforderlich ist, Kohlensäure frei wird, so dass in der Literatur (Angewandte Chemie 195
Seite 64, linke Spalte, letzter Absatz, Zeilen 3 und 2 von unten) die Ansicht vertreten wird, dass jeder massiv gegossene Artikel aus dem erfindungsgemäss verwendeten Material blasig werden muss.
Die Erfindung schafft dagegen Abhilfe und besteht darin, dass das erfindungsgemäss in den Arbeitsraum einer dichtschliessenden Form nach Entlüften des unter Normaldruck mit etwa teerartiger Konsistenz vorbereitete Ausgangsmaterial bis zum vollständigen Ausfüllen des Arbeitsraumes eingelassen und während einer kurzzeitigen Formungsphase in der Form bei einer für die Vernetzung des Materials erforderlichen Temperatur unter Überdruck verdichtet wird, worauf in einer langfristigen Stabilisierungsphase der aus der Form entnommene, an sich bereits formhaltige Körper in einem Warmraum bis zur Strukturverfestigung verbleibt.
Die für die Ausübung des Verfahrens besonders vorteilhafte und ebenfalls einen Gegenstand der Erfindung bildende Einrichtung ist dadurch charakterisiert, dass der Arbeitsraum der dichtgeschlossenen Form einerseits mit einer Saugpumpe und anderseits mit einem Druckmedium in Verbindung steht, welches auf das in die Form eingebrachte, zum Formkörper zu verarbeitende Material zur Einwirkung gebracht werden kann.
Die näheren Umstände für die Anwendung des Verfahrens und die hiefür besonders vorteilhafte Einrichtung sind in der nachstehenden Figurenbeschreibung an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Sämtliche Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine mit ringförmiger Gestalt angenommene Pressform, wobei diese in den Fig. 1 und 6 zur Gänze in vollständigen Radialschnitten und in den Fig. 2, 4, 5 und 7 - 9 in teilweisen Radialschnitten dargestellt ist. Fig. 3 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Achse der Form nach Fig. 2.
Eine erste Möglichkeit ist in der schematischen Darstellung nach Fig. 1 veranschaulicht. Die Formhälften 1, 2 der Pressform ergeben den Hohlraum 3 als Arbeitsraum. Dieser Hohlraum ist über einen in der Form vorgesehenen Absaugkanal 6 und über eine mit einem Absperrhahn 9 ausgestattete Leitung 7 mit einer Saugpumpe 5, vorteilhaft unter Zwischenschaltung eines Vakuumkessels 4 verbunden. Die beiden Formhälften 1, 2 sind beim Ausführungsbeispiel durch eingeschliffene Flächen 8 möglichst dicht aneinandergeschlossen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die in bezug auf die Formachse 37 gegenüberliegende Formseite mit einem Füllkanal 11 ausgebildet, welcher über eine mit einem Absperrorgan 13 ausgestattete Fülleitung 12 mit einem Füllbehälter 10 in Verbindung steht, welcher mit dem Ausgangsmaterial 14 teilweise gefüllt ist.
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Das im Füllbehälter vorhandene Füllmaterial kann durch ein Druckorgan beeinflusst werden, als wel- ches beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein Pressstempel 15 vorgesehen ist, welcher in der Richtung des Pfeiles 16 zur Erzielung eines Pressdruckes bewegt werden kann. Unter Bezugnahme auf die schema- tische Fig. 1 Ist der Arbeitsvorgang der folgende :
In den Füllbehälter 10 wird das Ausgangsmaterial eingefüllt, der Absperrhahn 13 ist geschlossen, der
Arbeitsraum 3 der Form leer. Bei geöffnetem Absperrhahn 9 wird nun durch ein Herabsetzen der Absaug- anlage 4, 5 der Arbeitsraum 3 der Form auf Unterdruck gebracht. Dieser Unterdruck soll beispielsweise
0, 05 ata oder weniger betragen.
Nun wird der Hahn 9 geschlossen und durch Öffnen des Hahnes 13 das
Füllmaterial 14 aus dem Füllbehälter 10, wo es unter normalem Luftdruck steht, in die Form eingelas- sen, bis der Arbeitsraum 3 der Form vollkommen vom Ausgangsmaterial 14 erfüllt ist. Nun wird bei wei- ter geöffnet bleibendem Hahn 13 auf das im Arbeitsraum 3 der Form befindliche Material 14 durch den in der Richtung 16 bewegten Pressstempel ein Überdruck ausgeübt, welcher zu einer Verdichtung des im
Arbeitsraum 3 befindlichen Materials führt. Hiebei ist die Form auf jener Temperatur zu halten, wie sie für den Vernetzungsvorgang des Ausgangsmaterials erforderlich ist, beispielsweise auf 100-1400. Diese
Temperatur hängt von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials ab, weshalb die vorstehende Angabe lediglich eine beispielsweise sein soll.
Um das in der Form beim Vernetzungsvorgang gebildete Kohlendioxyd nach Möglichkeit abzuführen und auf diese Weise eine Blasenbildung zu verhindern, kann während des Formpressens ein ein-oder mehrmaliger Absaugvorgang durch zeitweises Öffnen des Hahnes 9 erfolgen. Dieser einzelne Absaugvorgang kann beispielsweise unter plötzlich starker Druckänderung erfolgen, um auf diese Weise möglichst grosse Mengen der gebildeten Kohlensäure aus dem zu verpressenden Material herauszureissen.
Die Unschädlichmachung der beim Vernetzungsvorgang gebildeten Kohlensäure kann auch dadurch erfolgen, dass nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung in der Formungsphase ein Zusammenwirken des zur Bildung des Formkörpers in der Form befindlichen Materials mit Aktivstoffen, wie feinstkörniger Aktivkohle, Kieselgel od. dgl. vorgesehen ist, welche das beim Vernetzungsvorgang freiwerdende Kohlendioxyd durch Adsorption feinverteilt binden. Hiebei können die Aktivstoffe dem Ausgangsmaterial beigemischt werden oder am Formmantel oder an Teilen desselben vorgesehen werden. Das Ausgangsmaterial kann als solches aus dem Füllbehälter 10 schon erhitzt in den Arbeitsraum 3 der Form zum Einfliessen gebracht werden.
Zum Dichtschluss der Formhälften 1, 2 kann gemäss einer der Fig. 2 - 5 oder 7 ein Dichtungsring 19 von beliebigem Querschnitt, beispielsweise wie in den Fig. 2,3 und 4 dargestellt, mit runden oder, wie in Fig. 5 und 7 dargestellt, mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt verwendet werden. Hiebei können die Dichtungsringe 19 innerhalb des eigentlichen Formkörpers oder gemäss Fig. 7 am Rand der Form bei 27 angebracht sein. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 - 4 sind Dichtungsringe beiderseits des Arbeitsraumes 3 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 nur einerseits vorgesehen. In diesem Fall muss natürlich auf der andern Seite des Arbeitsraumes der Dichtschluss auf andere Weise, beispielsweise durch Einschleifen hergestellt sein oder es können auch dort entsprechende Dichtungsorgane vorgesehen sein.
Die Abdichtung kann auch durch Stufenbildung, wie beispielsweise in Fig. 8 angedeutet, mit oder ohne weiterem Dichtungsorgan erfolgen.
Um das Absaugen des mit Material 14 erfüllten Hohlraumes während des Pressvorganges zu ermöglichen, kann insbesondere am Aussenmantel der Form ein geeigneter poröser Mantel 17 vorgesehen sein ; dieser poröse Mantel steht mit der Absaugleitung 6,7 und dem Absaughahn 9 in Verbindung. Der poröse Mantel 17 kann auch den Arbeitsraum 3 der Form zur Gänze auskleiden, wie in Fig. 4 dargestellt. Fig. 5 zeigt eine weitere Variante, wobei der poröse Mantel 17 von Absaugringkanälen 18 umgeben ist. die in der Form umfanggeschlossen vorgesehen sind und mit der Absaugleitung 6, 7 in Verbindung stehen.
Für die industrielle Auswertung kann eine Einrichtung gemäss Fig. 6 vorteilhaft sein. Sie unterscheidet sich von der Einrichtung gemäss Fig. 1 dadurch, dass in den Füllbehälter 10 zwei Leitungen einmünden, von denen die eine mit einem Dreiweghahn versehen ist, der eine Füllstoffzuleitung 21 und einen Aussenluftanschluss 22 mit dem Füllbehälter verbinden kann. Die zweite zum Füllbehälter führende Leitung kommt von einer Druckpumpe 26 über einen Druckbehälter 24, wobei zwischen dem letzteren und dem Füllbehälter 10 ein Absperrhahn 25 vorgesehen ist. Der Füllbehälter 10 kann von einer beispielsweise durchDampf erhitzten Heizrohrwendel 20 oder einer elektrischen Heizungswicklung umgeben sein.
Die Wirkungsweise ergibt sich in analoger Aufeinanderfolge der drei wesentlichen Arbeitsphasen, u. zw. des Absaugens der Luft aus dem Arbeitsraum 3, des Füllens des Arbeitsraumes 3 mit dem zu verarbeitenden Material 14 unter Normaldruck und des darauffolgenden Verdichtens des Materials im Formhohlraum 3.
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EMI3.1
In den Fig. 7 - 9 sind einige praktische Ausführungsbeispiele dargestellt. So zeigt Fig. 7 einen abgefahrenen Reifen 28, dessen Runderneuerung nach dem erfindungsgemässen Verfahren vorgenommen werden soll. Die übliche für das aufzutragende erfindungsgemässe Material 14 vorgesehene Bindungslage 29 aus polyfunktionellen Isocyanaten wie Desmodur oder hydroxylgruppenhältigen Polyestern wie Des-
EMI3.2
Fig. 8 veranschaulicht beispielsweise einen Gummi-Metallring, der aus dem eigentlichen Metallkörper 33 einer Bindungslage 29 und dem an die Stelle von Gummi tretenden Material 14 besteht.
Wie Fig. 9 zeigt, können infolge des erfindungsgemässen Absaug-und Nachverdichtungsvorganges auch Formtelle komplizierter Art einwandfrei hergestellt werden. Für einen derartigen Formkörper weisen die Pressformtelle 1 und 2 beispielsweise Ausnehmungen 34 und 36 und der Pressformteil 2auchnoch Vorsprünge 35 auf, welche in die Ausnehmungen 34 des Teiles 1 teilweise eindringen und dazwischen die Bildung des Formkörpers gestatten.
Es wurde erfindungsgemäss erkannt, dass die aus dem angegebenen Material herzustellenden Formkörper im Arbeitsraum 3 der Form nur während einer verhältnismässig kurzzeitigen Formungsphase verbleiben müssen. Es wurde gefunden, dass beispielsweise schon 10 - 30 Minuten genügen, um bei einer Temperatur von 1200 eine ausreichende Teilvernetzung zu erreichen, so dass nach dieser kurzen Formungsphase der aus der Form entnommene Körper bereits an sich formhaltig ist. Er wird dann in einen Warmraum gebracht, wo bei entsprechender Temperatur, beispielsweise 1000, eine Fortsetzung des Vernetzungsvorganges bis zur Erzielung notwendiger Strukturverfestigung erfolgt. Diese Stabilisierungsphase ist jedoch langfristig und beansprucht beispielsweise 24 Stunden.
Mit Rücksicht auf die an sich griessfähige Grundkonsistenz des verwendeten Ausgangsmaterials und seine Homogenität ist die Anwendung des für die Verdichtung erforderlichen Pressdruckes nur in verhältnismässig beschränkter Grösse, beispielsweise 2 bis 3 atü, erforderl1ch. Derartigen Beanspruchungen entsprechen aber auch Formen, welche nicht aus Stahl zu bestehen brauchen, sondern für welche als Material Leichtmetall, gegebenenfalls sogar entsprechendes Kunststoffmaterial geeignet erscheint.
Die nur kurzfristige Notwendigkeit der Form für die Herstellung des Formkörpers ermöglicht es, mit einem verhältnismässig geringen Formenpark eine Industrielle Erzeugung laufend durchführen zu können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung vonFormkörpern aus elastischen Homogenstoffen auf der Basis von Poly- ester-Isocyanataddition, wobei die Formkorpermasse in der Form unter Warmpressung nur bis zum Errei- chen der Formhaltigkeit verbleibt und sodann ausserhalb der Form eine die Verfestigung anschliessende Wärmebehandlung erfährt, dadurch gekennzeichnet, dass die dichtgeschlossene Form vorerst in an sich bekannter Weise entlüftet, hierauf unter mindestens anfänglichem Aussetzen der Entlüftung bzw. der Absaugung durch Einfliessenlassen des unter Atmosphärendruck stehenden, mit etwa teerartiger Konsistenz vorbereiteten Ausgangsmaterials vollständig ausgefüllt und sodann zur Verdichtung des letzteren bei einer für dessen Vernetzung erforderlichen Temperatur unter Überdruck gesetzt wird.