CH399733A - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Gummiartikeln - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Gummiartikeln
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Gummiartikeln unter Verwendung eines in einem Presszylinder beweglichen Spritzkolbens, der die plastische Ausgangs-Kautschukmischung durch eine Spritzdüse in eine beheizte Form einspritzt, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.



   Nach der Erfindung wird bei solchen Verfahren die Kautschukmischung in Richtung nach der Spritzdüse zunächst in aufeinanderfolgende Zonen steigender Temperaturen überführt und bis zum Eintreten in die Spritzdüse auf eine innerhalb einer wählbaren Zeitspanne noch nicht zur Vulkanisation führende höchstmögliche Temperatur vorgewärmt und anschliessend durch Einspritzen in die Form auf die Vulkanisationstemperatur gebracht und in der Form ausvulkanisiert.



   Durch die erfindungsgemässe Temperaturstaffelung wird die Kautschukmischung stufenweise bzw. kontinuierlich durch und durch bis auf eine Grenztemperatur erwärmt. Diese Grenztemperatur wird je nach der verarbeiteten Mischung so gewählt, dass die Vulkanisation während der Verweildauer der Mischung in der Spritzdüse, d. h. also innerhalb eines ganzen Arbeitszyklus des Spritzkolbens noch nicht einsetzt, dass die Mischung aber mit Beginn des Spritzvorganges im Zustand höchster Fliessfreudigkeit in die Form eingespritzt werden kann.



   Mit dem Auftreffen der vorgewärmten Kautschukmischung auf die beheizten Formenwände setzt sofort die Vulkanisation ein, die unter diesen Umständen bereits nach überraschend kurzer Zeitdauer abgeschlossen ist. Die Temperatursteigerung der Mischung während des Spritzvorganges kann durch eine sehr dünne bzw. flache Querschnittsgestaltung der möglichst lang ausgeführten Zulaufnut in der Form noch beschleunigt werden.



   Zur Erzielung einer gleichmässigen Wärmedurch  dringung    wird zweckmässig mit dem Arbeitshub des Spritzkolbens jeweils nur eine Teilmenge der in dem Presszylinder befindlichen Kautschukmischung in die Form eingespritzt. Dabei kann die Rohmischung in den Presszylinder des Spritzkolbens unter Druck, beispielsweise mit Hilfe von Förderschnecken oder Presskolben, gefördert oder aber auch in Form von Stäben oder schüttfähigem Granulat zugeführt werden.



   Das erfindungsgemässe Verfahren bietet die Möglichkeit, die Gummi artikel ohne Formenaustrieb herzustellen. Gegenüber dem Vulkanisieren in Pressformen können   die    Formen daher mit ventilartig aufeinander abschliessenden Dichtflächen   ausgebildtt    werden. Hiervon ausgehend wird vorgeschlagen, im Zeitrhythmus mit dem Spritzvorgang eine die Druckkraft des Spritzkolbens wesentlich überschreitende Schliesskraft verzögerungsfrei auf die Form zur Wirkung zu bringen. Durch eine solche plötzlich wirksam werdende sehr hohe Schliesskraft wird ein ventildichtes Schliessen der Form gewährleistet. Die praktisch gratlos hergestellten Artikel können dann ohne weiteres verpackungsgerecht aus der Form entnommen werden.

   Neben der Einsparung des Arbeitsaufwandes für das sonst notwendige Entgraten ist dabei als weiterer Vorteil noch der Fortfall   des    beim Entgraten durch Verschnitt entstehenden unvermeidlichen Ausschusses zu werten.



   Die Erfindung ist anhand der schematischen Darstellung beispielsweiser Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in der Zeichnung verdeutlicht. In der Zeichnung ist:
Fig. 1 eine Gegenüberstellung des Temperaturverlaufes beim Vulkanisieren in Pressformen einerseits und in Spritzformen nach dem erfindungsgemä  ssen    Verfahren anderseits,  
Fig. 2 eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendete Spritzeinrichtung mit senkrechter Spritzrichtung im Schnitt,
Fig. 3 eine abgeänderte Spritzeinrichtung in gleichartiger Darstellung,
Fig. 4 die Schnittdarstellung einer Spritzeinrichtung mit waagrechter Spritzrichtung und
Fig. 5 die Anordnung einer Spritzeinrichtung mit mehreren zugeordneten Formen.



   Das Schaubild gemäss Fig. 1 veranschaulicht den durch das erfindungsgemässe Verfahren erzielten Zeitgewinn gegenüber der Herstellung von Gummiarti  keln    nach den üblichen Pressformen. Auf der Abszisse ist die Vulkanisationszeit Z in Minuten, auf der Ordinate dagegen die Temperatur der Mischung in    o C aufgetragen. Dem Vulkanisationsverlauf beim    Spritzen entspricht die ausgezogene Kurve, während die Verhältnisse beim Pressformen durch den gestrichelten Linienzug wiedergegeben sind.



   Wenn das Material mit Raumtemperatur in die Pressform eingelegt und nach der Kurve   C-C' bei    einer Endtemperatur von beispielsweise 1600 C ausvulkanisiert wird, so ist hierfür eine Zeit c in der Grössenordnung von 15 Minuten erforderlich. Demgegenüber wird bei dem Verfahren nach der Erfindung das Material schon im Verlauf des Vorschubs nach der Spritzdüse hin gemäss der Kurve A-B auf eine Grenztemperatur von 1150 vorgewärmt. Die hierfür benötigte Zeit a von beispielsweise 15 Minuten ist nicht als Totzeit zu betrachten, da sie ja mit vorhergehenden Vulkanisationsperioden zusammenfällt. Der Spritzvorgang setzt mit Erreichen der Grenztemperatur im Punkt B ein und führt gemäss dem Linienzug B-B' in der Zeit b zur Ausvulkanisation des Artikels.

   Bei dem gewählten Beispiel kann der Artikel   2 1/2 Minuten    nach dem Einspritzen der Form entnommen werden. Der Zeitgewinn gegenüber dem Pressformen entspricht hierbei der Differenz c-b und beläuft sich im vorliegen den Falle auf d = 12 5 Minuten.



   Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann eine gemäss Fig. 2 aufgebaute Spritzpresse Verwendung finden. Die Presse enthält als wesentlichen Bestandteil einen Spritzkopf 1, der unter der Wirkung eines Druckmittelzylinders 2 in senkrechten Führungen 3 auf und ab bewegt werden kann.



  Der Spritzkopf 1 trägt am oberen Stirnende die nach oben konisch sich verengende Spritzdüse 4 und enthält im Inneren den als Differentialkolben ausgebildeten Spritzkolben 5, der auf seiner der Arbeitsfläche 5' abgekehrten grösseren Unterfläche mit Druckmittel beaufschlagt werden kann. Seitlich an den Spritzkopf ist eine Fördereinrichtung in Form einer Pressschnecke 6 mit einem Antriebsmotor 7 angesetzt, mittels der die Kautschukmischung in den Presszylinder 15 eingebracht wird. Die Spritzform 9 befindet sich zwischen Heizplatten 10, 11 in einem Pressrahmen 12 oberhalb des Spritzkopfes 1.



  Sie ist in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel zweiplattig ausgeführt und kann durch Beaufschlagen eines Membran-Presskolbens 13 mit Druckmittel geschlossen werden. Die Einspritzöffnung befindet sich in der Unterplatte der Form, an die sich die von unten in den Pressrahmen 12 einfahrende Spritzdüse 4 anlegen kann.



   Die Einrichtung ist in der Zeichnung in der beim Ausführen eines Spritzvorganges eingenommenen Stellung dargestellt. Durch den Einfülltrichter 8 wird das Rohmaterial zweckmässig in Stangen- oder Bandform auf die Schnecke 6 aufgebracht und von dieser in den Presszylinder 15 gefördert. In der untersten Stellung des Spritzkolbens 5 ist die seitliche Zuführungsbohrung 14 freigegeben, so dass die Kau  tschukmischung    in den beheizten Zylinderraum vor die Kolbenfläche   5' gelangt.   



   Da die Kautschukmischung mit im wesentlichen der Raumtemperatur entsprechender Temperatur in den Zylinderraum eingebracht und nach jedem Spritzvorgang wieder durch kälteres Material ersetzt wird, kann die der Kolbenfläche 5'unmittelbar vorgelagerte Mischung nicht so weit plastisch werden, dass die Abdichtung zwischen Kolben und Zylinderwand in Frage gestellt werden könnte. Zu Beginn eines Arbeitsspieles wird zunächst durch Beaufschlagen des Membrankolbens 13 die Form 11 geschlossen.

   Da der vergleichsweise grossflächige Membrankolben hierzu nur einen kurzen Hub in der Grössenordnung von wenigen Millimetern zurücklegen braucht, geht dies mit ausserordentlicher Schnelligkeit und grosser Kraftwirkung vor sich, so dass die Form mit Sicherheit gegen die später einsetzende Druckkraft des gleichzeitig durch den Hubzylinder 2 in die gezeichnete Stellung angehobenen Spritzkopfes 1 geschlossen gehalten wird. Sobald die Spritzdüse 4 an der Unterplatte der Form 9 anliegt, wird der Arbeitshub des Spritzkolbens 5 ausgelöst. Die in der Spritzdüse befindliche vorgewärmte Kautschukmischung schliesst in die Form 9 ein und vulkanisiert in dieser aus.



  Der Spritzkolben 5 bewegt sich so lange nach oben, bis Kräftegleichgewicht erreicht ist. Dieser Vorgang kann aber auch nach der Zeit gesteuert und schon vorher abgebrochen werden.



   Da das Hubvolumen des Presszylinders 15 im Spritzkopf 1 wesentlich grösser als das Volumen der Form 9 bemessen ist, wird mit einem Arbeitshub des Spritzkolbens 5 nur eine Teilmenge der vorhandenen Kautschukmischung in die Form eingespritzt. Der verbleibende Rest gelangt beim Nachrücken in Richtung nach der Spritzdüse 4 in Bereiche höherer Temperaturen, die nicht mehr durch Berührung mit dem vergleichsweise kälteren Spritzkolben abgekühlt werden.



   Das schrittweise Vorschieben innerhalb des Spritzkopfes bewirkt dabei eine intensive Durchwärmung der Kautschukmischung bis auf den Kern, so dass mit dem Eintreten in die Spritzdüse als Endphase der Vorwärmung eine gleichmässige Temperaturverteilung erreicht ist.



   Nach Absenken des Spritzkopfes 1 und Zurückkehren des Spritzkolbens 5 in seine Ausgangsstellung  wird der Presszylinder 15 durch Einbringen weiteren Rohmaterials durch die Bohrung 14 unter dem Pressdruck der Förderschnecke 6 wieder aufgefüllt. Gleichzeitig wird die Form 9 von der Kraftwirkung des Membrankolbens 13 entlastet, aus dem Pressrahmen 12 herausgezogen und geleert und anschliessend in den Pressrahmen zurückgefahren. Das nächste Arbeitsspiel kann dann beginnen, wenn die in der Spritzdüse 4 befindliche Kautschukmischung die eingestellte Grenztemperatur erreicht
Die einzelnen Arbeitsvorgänge werden vorteilhaft in Abhängigkeit voneinander ausgelöst und laufen in zwangläufiger Reihenfolge automatisch nacheinander ab. Zweckmässig werden die Antriebsimpulse durch Thermostaten gesteuert; es können statt dessen aber auch optische, elektrische oder mechanische Mittel verwendet werden.

   Darüber hinaus ist es möglich, die Antriebsimpulse durch Zeituhren nach einem vorgegebenen Programm auszulösen.



   Die Einrichtung gemäss Fig. 3 entspricht in Aufbau und Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Presse mit dem Unterschied, dass anstelle einer kontinuierlich arbeitenden Pressschnecke ein   intermittie-    rend   arteitender    Presskolben   6' zum    Einbringen des Rohmaterials unter Druck in den Presszylinder 15 des Spritzkopfes 1 vorgesehen ist.



   Während die Spritzeinrichtungen nach Fig. 2 und 3 in senkrechter Richtung von unten in die Form 9 spritzen, ist die in Fig. 4 gezeichnete Einrichtung für waagrechte Spritzeinrichtung mit Einspritzung in der Teilungsebene der Form ausgelegt. Diese Anordnung erlaubt eine einfachere, robuste Bauweise und ergibt darüber hinaus eine für die Beschickung günstige bessere Zugänglichkeit. Die Form 9 wird unter der Wirkung des Membrankolbens 13 ebenfalls in senkrechter Richtung geschlossen und kann in waagrechter Richtung zum Entleeren und Beschicken beispielsweise mittels einer Gewindespindel 16 mit Mutter 17 und Antriebsmotor 18 verfahren werden.



   Die Einrichtung nach Fig. 5 besteht aus einer Presse mit einem Spritzkopf 1 und mehreren zugeordneten Spritzformen 9. Die Formen 9 sind am Umfang eines drehbar gelagerten, intermittierend angetriebenen Rundtisches 19 angeordnet und werden von diesem nacheinander in die Spritzstellung zwischen den Spritzkopf 1 und den Membranpresskolben 13 gefördert. Die Formen können hierbei nach dem Spritzvorgang durch Anlaufen unter eine Gleitschiene 20 noch für mehrere Arbeitstakte unter der aufgegebenen Druckspannung gehalten werden, um damit eine Nachvulkanisation wirksam werden zu lassen. Diese Einrichtung ist besonders zur Herstellung verhältnismässig kleiner Artikel in schneller Aufeine anderfolge, die zum Füllen der Spritzform jeweils nur einen sehr geringen Hub des Spritzkolbens erfordern, geeignet.



   Das erfindungsgemässe Verfahren und die beschriebenen Einrichtungen sind nicht auf   die    Verarbeitung von Kautschukmischungen allein beschränkt, sondern auch für künstliche Kautschuke geeignet.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zum Herstellen von Gummi artikeln unter Verwendung eines in einem Presszylinder beweglichen Spritzkolbens, der die plastische Ausgangskautschukmischung durch eine Spritzdüse in eine beheizte Form einspritzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung in Richtung nach der Spritzdüse (4) zunächst in aufeinanderfolgende Zonen steigender Temperaturen überführt und bis zum Eintreten in die Spritzdüse auf eine innerhalb einer wählbaren Zeitspanne noch nicht zur Vulkanisation führende höchstmögliche Temperatur vorgewärmt und anschliessend durch Einspritzen in die Form (9) auf die Vulkanisationstemperatur gebracht und in der Form ausvulkanisiert wird.

   UNTERANSPROCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Arbeitshub des Spritzkolbens jeweils nur eine Teilmenge der in dem Presszylinder befindlichen Kautschukmischung in die Form eingespritzt wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kau tschukmischung mit im wesentlichen der Raumtemperatur entsprechender Temperatur in den Presszylinder des Spritzkoibens (5) eingebracht wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung unter Druck in den Presszylinder des Spritzkolbens gefördert wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Zeitrhythmus mit dem Spritzvorgang eine die Druckkraft des Spritzkolbens wesentlich überschreitende Schliesskraft verzögerungsfrei auf die Form zur Wirkung gebracht wird.

   PATENTANSPRUCH II Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 4, mit einem in bezug auf die Form verschiebbaren, die Spritzdüse tragenden beheizten Spritzkopf, der den Presszylinder für den durch ein Druckmittel beaufschlagbaren Spritzkolben enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsvolumen des Presszylinders (15) in dem Spritzkopf (1) wesentlich grösser als das ausfüllbare Volumen der Form (9) bemessen ist.

   UNTERANSPRÜCHE 5. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkopf (1) in der Wirkungsrichtung der Schliesskraft der Form (9) verschiebbar angeordnet ist.

   6. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkopf (1) im Winkel zu der Wirkungsrichtung der Schliesskraft der Form (9) verschiebbar angeordnet ist.

   7. Einrichtung nach Unteransprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkopf mit kontinuierlich arbeitenden Mitteln zum Einbringen der Kautschukmischung in den Presszylinder (15) unter Druck, z. B. einer Förderschnecke (6) versehen ist.

   8. Einrichtung nach Unteransprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkopf mit intermittierend arbeitenden Mitteln zum Einbringen der Kautschukmischung in den Presszylinder (15) unter Druck, z. B. einem durch ein Druckmittel beaufschlagbaren Presskolben (6') versehen ist.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen der Schliesskraft auf die Form ein durch ein Druckmittel beaufschlagbarer Membrankolben (13) mit sehr kurzem Arbeitshub vorgesehen ist.

   10. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel der bewegten Teile durch z. B. optische, elektrische oder thermische Steuergrössen miteinander gekoppelt sind.

   11. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 5 bis 9, gekennzeichnet durch Zeituhren zum Auslösen der Antriebsmittel für die bewegten Teile in wiederholbarer Aufeinanderfolge nach vorgegebenen Programmen.

   12. Einrichtung nach Unteransprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Aufnahme mehrerer einem einzigen Spritzkopf zugeordneter Formen aufweist.

   13. Einrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel mit Antriebseinrichtungen zum intermittierenden Hindurchführen der Formen nacheinander durch den Wirkungsbereich des Spritzkopfes versehen sind.

   14. Einrichtung nach Unteransprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Formen am Umfang eines drehbar angetriebenen Rundtisches (19) angeordnet sind.

   15. Einrichtung nach Unteranspruch 14, gekennzeichnet durch nach Abschluss des Spritzvorganges auf die Formen einwirkende Haltemittel (20) zur Aufrechterhaltung der Schliesskraft ausserhalb des Wirkungsbereiches des Spritzkopfes.