CN1671531A - 用于制造中空模制件的方法和工具 - Google Patents

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CN1671531A
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M·奥斯特曼
P·雅基施
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Abstract

本发明涉及一种用于在一工具架上制造中空的模制件的方法，它包括下列步骤：(i)在一模子(iv)中填充用于制造模制件的初始组分，该模子具有一限定模制件的空腔的芯子(v)；(ii)打开模子(iv)，此时模制件由所述芯子(v)牢固地保持；(iii)从芯子(v)上取下模制件，其中，在模子(iv)的外面从芯子(v)上取下模制件。

Description

用于制造中空模制件的方法和工具
技术领域
本发明涉及一种用于在一工具架中制造中空的、优选为圆柱形的、最好具有5至300cm3的体积的模制件的方法，它包括下列步骤：
(i)向一个优选设有脱模剂的具有一限定模制件的空腔的芯子(v)的模子(iv)中填充用于制造模制件的初始组分，其中所述模子(iv)最好具有一盖子，
(ii)打开模子(iv)，此时，模制件由芯子(v)牢固地保持，
(iii)从芯子(v)上取下模制件。
此外，本发明还涉及一种用于制造中空模制件的工具，它包括至少一个模子(iv)和至少两个芯子(v)和(vi)，所述芯子确定模制件的空腔。另外，本发明还涉及一种具有按照本发明的工具的节奏生产线/流水线(Taktstrasse)。
背景技术
在可布置在节奏生产线上的工具中制造模制件例如发泡的聚氨酯通常是已知的。通常，借助一混合头或其它定量给料装置将用于制造模制件的液态初始材料或熔融的热塑性塑料浇注或注射入通常经调温的模子中，所述模子接着关闭地在节奏生产线上进一步移动，以便能填充后面的模子。通常通过所谓的芯子形成模制件中的空腔，所述芯子一般也是圆柱形的、长的而且有时为仿形的模子的盖子或底部的突出部。通常这样来进行脱模，即，将盖子往上移，将模子限定模制件外表面的两个部分从模制件翻开或移开，接着从通常为模子的底板或底板的一部分的芯子上拉出模制件。由于在模制件硬化至能进行脱模以前有时要有非常长的反应时间，特别是用于通过反应活性的初始组分的反应来制造聚氨酯模制件的节奏生产线包括多个前后顺序循环布置的模子，从而相应工具重新到达混合头以进行填充之前的持续时间与反应时间相协调。
发明内容
本发明的目的为，开发一种用于在一工具架中制造中空的、优选为圆柱形的最好具有5至300cm3的体积的模制件的方法，该方法包括下列步骤：
(i)在一优选设有脱模剂的模子(iv)中填充用于制造模制件的初始组分，该模子具有一限定模制件的空腔的芯子(v)，
(ii)打开模子(iv)，此时，模制件由所述芯子(v)牢固地保持，
(iii)从芯子(v)上取下模制件，并开发具有较高的生产率的合适的工具和节奏生产线。尤其是，每个工具的模制件产出应得以提高。此目的特别重要，这是因为，由于其昂贵的制造费用，工具在生产模制件时构成重要的成本因素。
所述目的可通过这样一种方法来实现，在该方法中，在模子(iv)的外面将模制件从芯子(v)上取下，最好是剥离。表述方式“在模子外面”可以理解为模子打开时位于模子的外面的空间，也就是说，位于模子的上面、下面或模子限定圆柱形模制件外表面的侧部件的背侧的空间。
尤其是，对于由模子的一芯子形成其空腔的中空圆柱形模制件，脱模时的机械应力很大，这是因为，在一些情况下要在芯子的突出部分上拉出弹性的模制件。因此，特别在这种情况下，重要的是，模制件要充分硬化，以便在从芯子上拉下模制件时避免损坏。通过按照本发明的方法，较早地清空实际的模子(iv)，并因而可以在模制件被从芯子(v)上取下之前重新填充模子。可以明显地比从圆柱形模制件中取下芯子(v)更早地从实际的模子(iv)上进行脱模，这是因为在取下外模制件时的应力明显地比取下芯子(v)时的小。如同在开始时所说的那样，芯子是由在模制件中待形成空腔限定的，并相应地优选将其设计成圆柱形的、长的而且必要时为仿形的(konturiert)。芯子最好位于模子的底部上，而对模子(iv)的填充则优选通过模子的盖子进行。
按照本发明，至少部分地限定模制体的空腔的芯子(v)设置成可移动的，并且按照本发明可以从实际的模子(iv)中取出，所述模子尤其在圆柱形模制件时包括至少一个部分，优选至少两部分，特别优选两部分，所述部分至少形成圆柱体的外表面的轮廓，模子还包括至少一个布置成与芯子相对的底部和/或盖子。与将芯子规定为模子的一部分的现有技术相比，这是一个重大的革新。即使在模子打开时，带有模制件的芯子仍留在模子中，而脱模同样在模子中进行。通常只有模子的盖子和侧部件打开，也就是说，例如倾翻或从关闭的位置翻转盖子和侧部件，以便接近模制件并将其从芯子上拉下。按照本发明，模子应限定圆柱形模制件外表面的优选的两个部分，以及有些情况下还有一盖子，都可移动地安装在工具中，由此，可以实现打开模子和简单地取出带有模制件的芯子(v)。带有模制件的芯子(v)优选向下或向从模子(iv)中取出。在将带有芯子(v)的模制件从模子中脱模时，最好翻开或移开模子(iv)的盖子，并且在有些情况下接着将其翻转，同时将模子的侧部件如此远地从固定在芯子(v)上的模制件上移开，最好是推开，以可将带有模制件的芯子优选向下从模子中取出。
模子(iv)的表面—即与用于制造模制件的初始组分接触的表面—最好设有公知的例如蜡基或硅基的脱模剂或尤其是皂的水溶液，优选喷涂，特别优选自动喷涂所述脱模剂。在带有芯子(v)的模制件从模子中取出之后和向模子(iv)中填充初始组分之前进行脱模剂的涂覆。在涂覆脱模剂时，相应的裸露的芯子—即没有模制件的芯子—位于模子中。另一种方案是，可以在模子外面给芯子设置脱模剂。
在一个优选的实施形式中，用于制造模制件的工具有至少两个交替地放置在模子中的芯子(v)和(vi)。由此，一旦模制件在模子(iv)中硬化到可和一个芯子(v)一起被从模子中取出的程度，另一个芯子(vi)最好与从模子(iv)中取出带有模制件的芯子(v)并行地放置到将在下一个步骤中重新填充用于制造另一个模制件的初始组分的模子中，其中已经从该芯子(vi)取出在前一个循环中制造的模制件。也就是说，优选与从模子(iv)上取下带有新的模制件的芯子(v)并行地剥离位于芯子(vi)上的模制件，然后将芯子(v)和(vi)转过180°，并由此使其交换位置，接着将芯子(vi)导入模子(iv)中。由此，在该优选实施形式中，工具有至少两个芯子(v)和(vi)，所述芯子在不同的时间在模子(iv)中被用于制造模制件的初始组分包围，也就是说，所述芯子优选交替地放置在用于制造模制件的模子(iv)中。芯子(v)和(vi)最好这样地例如通过一共同的转盘或转梁相互连接，以便可这样进行芯子的交换：降低芯子(v)和(vi)在模子(iv)外面固定在其上的装置，接着将该装置旋转180°以及跟着提升芯子，此时芯子(vi)放置在模子中。由此，芯子(v)和(vi)最好彼此直接连接。此时，每个工具也可有一个以上的模子(iv)和相应地具有一个以上的芯子(v)，有些情况下也优选具有一个以上的芯子(vi)。例如，在工具中可并排地布置两个模子。
由此，在该文件中也称为工具架的工具最好具有至少两个，优选为两个芯子(v)和(vi)，所述芯子最好相对于模子设置成可移动的并可交替地被送入模子(iv)中。特别优选的是，工具具有1至4个芯子(v)、1至4个芯子(vi)和1至4个模子(iv)，其中特别优选的是，(iv)、(v)和(vi)的数量相等。
由此，优选这样进行按照本发明的模制件的制造，即将用于制造模制件的初始组分填充到一设有脱模剂的模子(iv)中，该模子有一固定在底部上或盖上、最好在底部上的芯子(v)，该芯子限定模制件的空腔并且与至少另一个位于模子(iv)的外面的芯子(vi)连接；接着关闭模子(iv)；在打开模子(iv)以后，最好向上或向下，优先向下从由外壁限定的模子(iv)中移出芯子(v)；通过旋转180°用未固定有模制件的芯子(vi)更换芯子(v)；将芯子(vi)移入模子(iv)中，此时，芯子(v)被送入这一个位置，当芯子(vi)被从模子(iv)中取出时，模制件从该位置被从与芯子(vi)连接的芯子(v)上剥离。优选可这样进行剥离，即在提升芯子(v)和(vi)时，即在将芯子(vi)升入模子(iv)中时，在一个只能向上移动的、具有一用于芯子的凹陷部的翻板或舌板上引导带有模制件的芯子(v)，所述翻板或舌板虽然允许芯子(v)自由地向上或向下移动，但是，由于对于模制件来说所述凹陷部太小，在芯子(v)和(vi)接下来下降时，模制件被从芯子(v)上剥离。这种剥离显然比从芯子上例如用自动抓臂拉下模制件对于模制件更具有保护作用。通过这种优选的剥离，将如所希望的那样减少缺陷产品的比例。
按照本发明的方法制造的模制件可由通常已知的材料制成，所述模制件可由液态的、软化的或粉末化的初始组分在一个模子中制造。优选是弹性的模制件。特别优选的是，模制件是基于热塑性塑料、橡胶和/或由反应活性的初始组分制成的塑料。特别优选地，模制件基于有些情况下可含有脲基团的多孔的聚氨酯弹性体。模制件特别优选是这样一种多孔的聚氨酯弹性体，该弹性体按照DIN53420具有200-1100kg/m3、最好为300-800kg/m3的密度，按照DIN53571具有≥2N/mm2、最好为2-8N/mm2的拉伸强度，按照DIN53571具有≥300％、最好为300-700％的延伸率，以及按照DIN53515具有≥8N/mm、最好为8-25N/mm的抗撕裂强度。弹性体最好是基于聚异氰酸酯聚加成反应产物的多微孔的弹性体，它最好具有直径为0.01-0.5mm的孔，特别优选为0.01-0.15mm。
基于聚异氰酸酯聚加成反应产物的弹性体及其制造是众所周知的，并且例如在EP-A62835、EP-A36994、EP-A250969、DE-A19548770和DE-A19548771中多次说明。最好是，多孔的聚异氰酸酯聚加成反应产物具有一按照DIN53572小于25％的压缩残余变形，此时，采用没有硅酮涂层的、尺寸为40mm×40mm×30mm的立方体作为试件，试验在恒定的变形下进行，此时，试件被压缩40％并在80℃下在循环空气室中保持22小时，试验装置在从加热室中取出后在压缩状态下冷却至室温2小时，接着，从试验装置中取出试件，并在从试验装置中取出试件后10min±30S时以0.1mm的精度测量试件的高度。由此，用于制造模制件的初始组分优选是一种含有的(a)异氰酸酯和(b)与异氰酸酯起反应的化合物的反应混合物，用所述混合物将多孔的聚氨酯弹性体制成模制件。聚异氰酸酯聚加成反应产物的制备可按照公知的方法进行，例如通过按一级工艺或两级工艺使用下列原始材料：
(a)异氰酸酯，
(b)与异氰酸酯起反应的化合物，
(c)水，和必要时还有
(d)催化剂
(e)发泡剂，和/或
(f)助剂和/或添加剂，例如聚硅酮和/或脂肪酸磺酸盐/酯。
模子内壁的表面温度通常为40至95℃，最好为50至90℃。模制件的制造有利地在NCO/OH比为0.85至1.20时进行，此时，混合经加热的初始组分并以一对应于希望的模制件密度的量将其送入最好是加热的、最好是密闭的模子(iv)中。模制件在1至60min后硬化，并由此可以脱模。通常送入模子(iv)中的反应混合物的量确定成使所得到的模制件具有所述的密度。初始组分通常以15至120℃、最好为30至110℃的温度被送入模制工具中。用于制造模制件的压缩比为1.1至8，最好为2至6。按照一个特别有利的实施形式，在一个两级工艺中，首先制备一含有NCO基团的预聚物。为此，通常使组分(b)与过量的(a)在80至160℃、最好为110至150℃的温度下反应。确定反应时间以达到理论上的NCO的含量。因此，按照本发明的模制件的制造最好按两级法这样进行：在第一级中，通过(a)与(b)反应来制备一具有异氰酸酯基团的预聚物，并将此预聚物在第二级中在一模子中与一种可能包含开头所述的其它组分的交联组分反应。初始组分(a)至(f)已例如详细地在DE-A19548770和DE-A195478771中描述，而且对本领域技术人员是已知的。
按照本发明的方法最好连续地，特别优选全自动地在一节奏生产线中进行，该节奏生产线包含至少4个、优选30至300个、特别优选50至200个所述工具。在此节奏生产线中，各单个工具通常在下列站上工作：
·模子填充站，它在有些情况下具有多个混合头，
·模子关闭站，其中，通常给已填充的模子或模腔设置一覆盖元件，以实现所生产的模制件的均匀的硬化，
·用于有些情况下多个并排布置的硬化区的硬化区输入装置，
·可以加热的硬化区，模子本身优选也可加热，
·模子打开站，在其中打开模子或盖子，
·脱模站，在脱模站中，芯子(v)上已经硬化的模制件毛坯被从各自的模子上取下，并且在这里优选同时将模制件从芯子(vi)上剥离，尤其优选紧接着交换芯子，其中，在剥离模制件后，将芯子(vi)放置在模子中，将带有新的模制件的芯子(v)移至用于剥离模制件的位置，
·必要时设有用于从模子中取出的一个或多个芯子(v)上的一个或多个模制件的质量检查站和/或精加工(精整)站，
·清洁段，在所述清洁段中清洁模制工具，必要时清除残余的材料，然后在重新送至填填充站之前为其设置脱模剂，
·送至填充站，在这里重新填充模子(iv)。
特别优选在打开模子(iv)因而是从模子(iv)中取出以后1至60min，从芯子(v)上取下模制件。
此外，将所制造的模制件在模子外面固定在芯子(v)上，即模制件的外表面可自由接近，这提供了这样的主要优点，即可以进行自动化的质量检查，而不必延长到下一次填充模子之前的时间段。质量检查例如可通过公知的光学方法进行。由此，在从芯子(v)上取下之前，优选在模子(vi)的外面对模制件进行一额定值-实际值(Soll-Ist)比较。质量检查优选与对所制造的模制件的捡选—即把有缺陷的产品的剔除出来—相结合。将模制件这样在模子外面固定在芯子上的另一个优点是，可对模制件进行后处理，例如，通过在从芯子(v)上取下之前在模子(iv)的外面对模制件进行加工，例如除飞边、雕刻、抛光和/或与其它模制件—如环、盖或镶嵌件—连接，例如通过卡扣、滑套和/或夹入和/或夹合进行连接。
由此，按照本发明，还涉及一用于制造中空模制件的工具架，它包括至少一个模子(iv)和至少两个确定模制件的空腔的芯子(v)和(vi)，其中，芯子(v)和(vi)可交替地放置在模子(iv)中。此时，优选为圆柱形的芯子(v)和(vi)最好平行地对齐，并平行于芯子的纵向轴线可移动地布置，即芯子可向上和/或向下从模子(iv)中移出。芯子(v)和(vi)特别优选可转动地安装，此时，共同的旋转轴线平行于芯子的纵向轴线，并居中地位于芯子(v)和(vi)之间。例如，芯子(v)和(vi)可以安装在一共同的转台或一可旋转的梁或杆上，其中芯子(v)与旋转轴线的距离和芯子(vi)与旋转轴线的距离是相等的。优选是这样一种工具架，它包含：一个优选包括两个限定至少待制造的模制件的外表面的侧部件的模子(iv)；至少一个，优选一个盖子件；以及一具有一在中部伸入模子中的芯子(v)的底部件，该芯子(v)限定待制造的模制件的空腔并布置成可向下从模子(iv)中移出，并可绕一平行于芯子(v)和(vi)的以及圆柱形模制件的纵向轴线的旋转轴线旋转地与另一个芯子(vi)相连；优选还包括一用于从芯子(v)上剥离模制件的装置。
工具架优选包括一个装置，最好是一翻板，可用该装置将模制件从芯子(v)上剥离。如所述的那样，工具架优选可移动地布置在一优选循环的并连续地运行的节奏生产线上，所述节奏生产线具有相对于工具架在位置上固定的用于向模子(iv)中填充用于制造模制件的初始组分的混合头。
具体实施方式
在图1-4中按不同的加工阶段示出按照本发明的一个示例性工具。在图中按本方法的四个阶段示出具有两个模子(iv)和分别有两个芯子(v)和(vi)的工具架。模子(iv)的盖子用(vii)表示，一模子(iv)的两个侧部件用(viii)和(ix)表示。用于从芯子上剥离一模制件的翻板用(x)表示。转台或转梁用(xi)表示。
在图1中模子打开，即盖子翻开，并且侧部件被从模制件移开。在前一工作过程中在模子(iv)中制出并位于芯子(vi)上的模制件(xii)位于剥取件(x)的上方，芯子(v)上的新模制件(xiii)仍在模子(iv)中。
图2示出带有芯子(v)和(vi)以及模制件(xiii)的转梁(xi)从模子中下降以后情况。翻板(x)已经将模制件(xii)从芯子(vi)上剥离。
在图3中，在梁(xi)转过180°以及芯子(v)和(vi)与梁(vi)上升以后，芯子(vi)位于模子(iv)中，而带有新模制件(xiii)的芯子(v)则位于翻板(x)的“上方”。
在图4中，通过移合侧部件(viii)和(ix)并翻转闭合盖子(vii)而关闭模子(iv)。通过侧部件(viii)的移动，翻板(x)也被移动离开芯子(v)和新的模制件(xiii)。由此，向下翻转翻板(x)，并在打开模子(iv)时，相应地将所述翻板重新移至模制件(xiii)的下面(见图1)。
按照图4的下一个工作步骤可从图1知道，即，图1至4示出的位置或加工步骤最好连续地进行。

Claims (15)

1.用于在一工具架中制造中空的模制件的方法，包括下列步骤：
(i)向一具有一个限定模制件的空腔的芯子(v)的模子(iv)中填充用于制造模制件的初始组分，
(ii)打开模子(iv)，此时模制件由所述芯子(v)牢固地保持，
(iii)从所述芯子(v)上取下模制件，
其特征为，在模子(iv)的外面从芯子(v)上取下模制件。
2.如权利要求1的方法，其特征为，在一个包括至少四个工具架的节奏生产线中制造所述模制件。
3.如权利要求1的方法，其特征为，所述工具架具有至少两个芯子(v)和(vi)，所述芯子被交替地送入模子(iv)中。
4.如权利要求1的方法，其特征为，向一设有脱模剂的模子(iv)中填充用于制造模制件的初始组分，所述模子具有一固定在底部上或盖子上的芯子(v)，所述芯子限定模制件的空腔并且与至少另一个位于模子(iv)的外面的芯子(vi)连接；关闭模子(iv)；在打开模子(iv)以后，向下从由外壁限定的模子(iv)中移出芯子(v)；通过转动180°，用未固定保持有模制件的芯子(vi)更换所述芯子(v)，将芯子(vi)移入模子(iv)中，此时芯子(v)进入这样一个位置，当从模子(iv)中取出芯子(vi)时，模制件从该位置被从与芯子(vi)连接的芯子(v)上剥离。
5.如权利要求1的方法，其特征为，模制件基于热塑性塑料、橡胶和/或由模子(iv)中的反应活性的初始组分制成的塑料。
6.如权利要求1的方法，其特征为，用于制造模制件的初始组分是一种含有(a)异氰酸酯和(b)与异氰酸酯起反应的化合物的反应混合物，利用所述混合物将多孔的聚氨酯弹性体制成模制件。
7.如权利要求1的方法，其特征为，在打开模子1至60min以后，从芯子(v)上取下模制件。
8.如权利要求1的方法，其特征为，在从芯子(v)上取下之前，在模子(iv)的外面对模制件进行一额定值-实际值比较。
9.如权利要求1的方法，其特征为，在从芯子(v)上取下之前，在模子(iv)的外面加工模制件。
10.用于制造中空的模制件的工具，包括至少一个模子(iv)和至少两个限定模制件的空腔的芯子(v)和(vi)，其特征为，芯子(v)和(vi)可交替地放置在模子(iv)中。
11.如权利要求10的工具，其特征为，所述芯子(v)和(vi)平行地对齐，并可移动地平行于芯子的纵向轴线布置。
12.如权利要求10的工具，其特征为，所述芯子(v)和(vi)可旋转地安装，其中共同的旋转轴线平行于芯子纵向轴线并居中地位于芯子(v)和(vi)之间。
13.如权利要求10的工具，其特征为，所述工具有一装置，利用所述装置可将模制件从芯子(v)上剥离。
14.如权利要求10的工具，其特征为，所述工具可移动地布置在一优选是循环的并连续运行的节奏生产线上，所述节奏生产线具有相对于所述工具在位置上固定的用于向模子(iv)中填充用于制造模制件的初始组分的混合头。
15.用于制造模制件节奏生产线，其特征为，所述节奏生产线具有至少一个如权利要求10的工具。
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