DE10057583B4 - Method for producing elastic shaped bodies, in particular stop bumpers for strut shock absorbers, spring elements or the like - Google Patents

Method for producing elastic shaped bodies, in particular stop bumpers for strut shock absorbers, spring elements or the like Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen von elastischen Formkörpern, insbesondere von Anschlagpuffern für Federbeinstoßdämpfer, Federelementen oder dergleichen, aus elastischem Werkstoff, wonach
– eine treibmittelhaltige, vernetzungsfähige Kautschukmischung oder Polymermischung mit zwei unterschiedlichen Vernetzungssystemen verwendet wird,
– die Mischung in ein Formwerkzeug eingegeben und zum Reagieren des ersten Vernetzungssystems einer Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels unter Bildung eines formstabilen Formkörpers unterworfen wird,
– dann der Formkörper dem Formwerkzeug entnommen und zum Reagieren des zweiten Vernetzungssystems einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des zweiten Vernetzungssystems unterworfen, ausgeschäumt und vulkanisiert wird.Method for producing elastic shaped bodies, in particular stop bumpers for shock absorber shock absorbers, spring elements or the like, made of elastic material, according to which
A blowing agent-containing, crosslinkable rubber mixture or polymer mixture with two different crosslinking systems is used,
The mixture is introduced into a mold and subjected to reacting the first crosslinking system at a temperature below the decomposition temperature of the blowing agent to form a dimensionally stable shaped body,
- Then the molded body removed from the mold and subjected to reacting the second crosslinking system to a temperature above the decomposition temperature of the second crosslinking system, foamed and vulcanized.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von elastischen Formkörpern, insbesondere von Anschlagpuffern für Federbeinstoßdämpfer, Federelementen oder dergleichen, aus elastischem Werkstoff.The The invention relates to a method for producing elastic Moldings, in particular bumpers for strut shock absorbers, spring elements or the like, made of elastic material.

Zur Dämpfung von Fahrbahnunebenheiten und Verbesserung des Fahrkomforts ist bei Kraftfahrzeugen deren Karosserie regelmäßig auf Federbeinstoßdämpfern gelagert. Federbeinstoßdämpfer weisen Spiralfedern aus Metall mit einer linearen Federcharakteristik auf. Um eine progressive Federkennlinie mit weichem Anlauf bei größeren Radfederwegen zu erzielen, werden häufig Zusatzfedern eingesetzt, die auch als Anschlagpuffer oder Rubber Stop bekannt sind. Ferner kennt man die Kombination von Metall-Blattfedern und Elastomer-Zusatzfedern bei größeren Fahrzeugen wie Schienenfahrzeugen, Lastkraftwagen, Bussen oder dergleichen. Die Zusatzfedern bestehen aus einem elastischen Werkstoff wie beispielsweise Naturkautschuk oder Polyurethan. Bei solchen Federn handelt es sich regelmäßig um im Press- oder Spritzgussverfahren hergestellte Formteile mit einer Dichte von 1,0 bis 1,3 g/cm3. Solche Zusatzfedern sind relativ hart und lassen keine hinreichend große Verformungen zu. Außerdem ist die Körperschalldämmung verhältnismäßig gering. – Unabhängig davon kennt man geschäumte Polyurethan-Puffer mit teilweise offener Porenstruktur und einer Dichte von 0,4 bis 0,7 g/cm3, die ebenfalls nicht befriedigen.To dampen road bumps and improve ride comfort is on motor vehicles whose body regularly mounted on strut shock absorbers. Shock absorbers have metal coil springs with a linear spring characteristic. In order to achieve a progressive spring characteristic with soft start with larger Radfederwegen, auxiliary springs are often used, which are also known as bump stop or rubber stop. Furthermore, one knows the combination of metal leaf springs and elastomer auxiliary springs in larger vehicles such as rail vehicles, trucks, buses or the like. The additional springs are made of an elastic material such as natural rubber or polyurethane. Such springs are usually formed by compression molding or injection molding with a density of 1.0 to 1.3 g / cm 3 . Such additional springs are relatively hard and do not allow sufficiently large deformations. In addition, the structure-borne noise is relatively low. - Regardless known foamed polyurethane buffer with partially open pore structure and a density of 0.4 to 0.7 g / cm 3 , which also do not satisfy.

Im Übrigen kennt man zur Herstellung von geschäumten Gummi- oder Kunststoffartikeln verschiedene Verfahren wie beispielsweise das Treibverfahren und das Expansionsverfahren.Incidentally knows one for the production of foamed Rubber or plastic articles various methods such as the blowing process and the expansion process.

Beim Treibverfahren wird eine treibmittelhaltige, vernetzungsfähige Mischung so in ein Formwerkzeug eingebracht, dass die Form nur teilweise gefüllt ist. Üblicherweise wird in einem vorgeschalteten Arbeitsschritt ein Rohling vorgeformt, der dem Endartikel ähnlich ist, jedoch um einen vorgegebenen Faktor kleiner ist. In dem beheizten Formwerkzeug beginnt das Treibmittel sich zu zersetzen. Es werden gasförmige Spaltprodukte frei, die zum Aufblähen der Mischung führen. Gleichzeitig beginnt die Vulkanisation. Gasabspaltung und Vulkanisation laufen nahezu parallel ab. Das Aufblähen ist begrenzt durch die Innenkontur des Formwerkzeuges. Derart hergestellte Formteile haben eine teilweise offene, teilweise geschlossene Porenstruktur. Ihre Außenhaut ist verhältnismäßig dünn und ihre Oberfläche of fehlerhaft mit Falten, Fließfehlern und Talkumresten behaftet. Nach dem Treibverfahren werden bevorzugt Formkörper hergestellt, die bei möglichst niedriger Dichte möglichst weich sein sollen und deren Shore-Härte regelmäßig unter 20 liegt. Solche Formteile lassen sich mit geringem Kraftaufwand leicht komprimieren.At the Driving process becomes a propellant-containing, crosslinkable mixture introduced into a mold so that the mold is only partially filled. Usually a blank is preformed in an upstream step, similar to the end article is, however, smaller by a predetermined factor. In the heated Forming tool, the blowing agent begins to decompose. It will gaseous Fission products free, which lead to the puffing of the mixture. simultaneously begins the vulcanization. Gas separation and vulcanization run almost parallel. The puffing up is limited by the inner contour of the mold. Thus produced Moldings have a partially open, partially closed pore structure. Your outer skin is relatively thin and her surface of faulty with wrinkles, flow errors and talc residues. After the blowing process are preferred moldings made, if possible low density if possible should be soft and whose Shore hardness is regularly below 20. Such Moldings can be easily compressed with little effort.

Beim Expansionsverfahren wird das Formwerkzeug komplett (teils mit Überschuss) mit der Mischung gefüllt. Beim Vulkanisationsprozess in einer Presse zersetzt sich das Treibmittel, das entstehende Gas löst sich unter hohem Pressendruck. In noch nicht ausvulkanisiertem Zustand der Mischung wird die Presse geöffnet. Die anvulkanisierte Mischung expandiert in Folge des hohen Gasinnendruckes, so dass man ein Material mit geschlossenen Zellen erhält, welches unmittelbar danach in einem zweiten Heizungsvorgang in einem größeren Formwerkzeug oder in einem Heizofen fertig ausvulkanisiert wird. Dieses bekannte Verfahren ist auf die Herstellung von einfachsten Formkörpern ohne Hinterschneidungen beschränkt und dient vorzugsweise zur Plattenfertigung. Auch in diesem Fall verlaufen Gasabspaltung und Vulkanisation parallel. Dieses bekannte Verfahren wird zum Herstellen von harten Formkörpern mit einer Härte von 60 bis 80 Shore und bei einer Dichte von 0,4 bis 0,7 g/cm3 angewendet.During the expansion process, the mold is filled completely (partly with excess) with the mixture. In the vulcanization process in a press, the blowing agent decomposes, the resulting gas dissolves under high pressure. In not yet vulcanized state of the mixture, the press is opened. The vulcanized mixture expands as a result of the high internal gas pressure, so that one obtains a closed-cell material, which is immediately finished vulcanized in a second heating process in a larger mold or in a heating furnace. This known method is limited to the production of the simplest moldings without undercuts and is preferably used for plate production. Also in this case gas separation and vulcanization are parallel. This known method is used for producing hard moldings having a hardness of 60 to 80 Shore and at a density of 0.4 to 0.7 g / cm 3 .

Im Rahmen der US 6 124 370 A wird die Herstellung von Schaumstoffprodukten im Wege eines Zweifach-Vernetzungsprozesses beschrieben. Dabei wird die Ausgangsmischung zunächst in eine Form eingebracht und ein erster Vernetzungsprozess unter Einwirkung von Wärme oder Strahlung ausgelöst. Während oder nach diesem ersten Vernetzungsprozess erfolgt ein Ausschäumen, so dass ein geformter, aufgeschäumter und teilweise vernetzter Körper entsteht. Anschließend erfolgt ein zweiter Vernetzungsprozess, welcher durch Feuchtigkeit ausgelöst wird.As part of the US 6 124 370 A The production of foam products by way of a double-crosslinking process is described. In this case, the starting mixture is first introduced into a mold and triggered a first cross-linking process under the action of heat or radiation. During or after this first cross-linking process, foaming takes place, so that a shaped, foamed and partially cross-linked body is produced. This is followed by a second crosslinking process, which is triggered by moisture.

Folglich erfolgt das Aufschäumen entweder während des ersten Vernetzungsprozesses, zumindest jedoch vor dem zweiten Vernetzungsprozess. Dadurch lässt sich zwar ein Formkörper mit mikroporöser Struktur erhalten, der jedoch nicht über geschlossene Zellen verfügt und folglich keine kompakte und geschlossene Oberfläche besitzt.consequently the foaming takes place either during of the first networking process, but at least before the second Cross-linking process. By doing so leaves Although a molded body with microporous Structure, but does not have closed cells, and consequently does not have a compact and closed surface.

Nichts anderes gilt für die Lehre nach der JP 11 348 064 A . Denn hier wird die Herstellung von vernetzten offenporigen Schaumstoffen beschrieben. Dazu wird eine Ausgangsmischung geformt, welche ein Treibmittel sowie zwei verschiedenartige organische Peroxyde enthält, und zwar zunächst in unvernetztem Zustand. Anschließend wird die Mischung auf eine Temperatur gebracht, bei welcher im Wesentlichen eines der beiden organischen Peroxyde reagiert. Außerdem erfolgt eine Zersetzung, d. h. ein Aufschäumen der Mischung. Anschließend wird die Mischung dann auf eine Temperatur gebracht, bei welcher das andere organische Peroxyd reagiert.Nothing else applies to the teaching of the JP 11 348 064 A , Because here is the production of crosslinked open-cell foam described. For this purpose, a starting mixture is formed, which contains a blowing agent and two different types of organic peroxides, initially in uncrosslinked state. Subsequently, the mixture is brought to a temperature at which substantially one of the two organic peroxides reacts. In addition, there is a decomposition, ie foaming of the mixture. Subsequently, the mixture is then brought to a temperature at which the other organic peroxide reacts.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von elastischen Formkörpern, insbesondere von Anschlagpuffern für Federbeinstoßdämpfer, Federelementen oder dergleichen, aus elastischem Werkstoff anzugeben, wonach sich Formkörper und insbesondere Anschlag puffer von Federbeinstoßdämpfern mit niedriger Dichte aus Naturkautschuk oder anderen vulkanisierbaren Polymerwerkstoffen herstellen lassen, die sich durch hohe Elastizität, optimierte Dämpfung und verhältnismäßig niedrige dynamische Verhärtung auszeichnen.Of the Invention is the technical problem underlying a method for Producing elastic molded bodies, in particular bumpers for strut shock absorbers, spring elements or The like, of elastic material indicate, after which moldings and in particular stop buffers of low-density shock absorbers made of natural rubber or other vulcanizable polymer materials high elasticity, optimized damping and relatively low characterized dynamic hardening.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von elastischen Formkörpern, insbesondere von Anschlagpuffern für Federbeinstoßdämpfer, Federelementen oder dergleichen, aus elastischem Werkstoff, wonach eine treibmittelhaltige vernetzungsfähige Kautschukmischung oder Polymermischung mit zwei unterschiedlichen Vernetzungssystemen verwendet wird, die Mischung in ein Formwerkzeug eingegeben und zum Reagieren des ersten Vernetzungssystems einer Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels unter Bildung eines formstabilen Formkörpers unterworfen wird und wonach dann der Formkörper dem Formwerkzeug entnommen und zum Reagieren des zweiten Vernetzungssystems einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des zweiten Vernetzungssystems unterworfen, ausgeschäumt und vulkanisiert wird.to solution This object is the subject of the invention, a method for producing elastic moldings, in particular stop bumpers for strut shock absorbers, spring elements or the like, made of elastic material, after which a propellant-containing crosslinkable rubber compound or polymer blend with two different crosslinking systems is used, the mixture entered into a mold and for reacting the first crosslinking system at a temperature below subjected to the decomposition temperature of the blowing agent to form a dimensionally stable shaped body and then what then the molding taken from the mold and for reacting the second crosslinking system a temperature above the decomposition temperature of the second Crosslinking system is subjected, foamed and vulcanized.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entsteht ein Formkörper mit einer mikroporösen Struktur mit geschlossenen Zellen. Die gewünschte Dichte und Shorehärte des Formkörpers lassen sich unschwer durch den Treibmittelgehalt einstellen. Die äußere Oberfläche des Formkörpers ist kompakt und ohne Fließfehler, seine Außenhaut ist dicker als die Wandungen der Zellen und dadurch unempfindlich gegen Verletzungen. Für die Herstellung von Anschlagpuffern empfiehlt sich eine Dichte von 0,4 bis 0,6 g/cm3 bei einer Härte von 40 bis 60 Shore. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formkörper und insbesondere Anschlagpuffer bzw. Zusatzfedern haben aufgrund der hohen Elastizität von Kautschuk oder entsprechenden Polymerwerkstoffen eine sehr niedrige dynamische Steifigkeit und gute Körperschallisolation. Auch die Wasseraufnahme ist verhältnismäßig niedrig.The process according to the invention produces a shaped body having a microporous structure with closed cells. The desired density and Shore hardness of the molding can be easily adjusted by the blowing agent content. The outer surface of the molded body is compact and without flow error, its outer skin is thicker than the walls of the cells and thus insensitive to injury. For the production of stop buffers, a density of 0.4 to 0.6 g / cm 3 at a hardness of 40 to 60 Shore is recommended. The moldings produced by the process according to the invention and in particular impact buffers or additional springs have a very low dynamic stiffness and good structure-borne sound insulation due to the high elasticity of rubber or corresponding polymer materials. The water absorption is relatively low.

Das gilt insbesondere für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formkörper aus Naturkautschuk, die weniger als 0,5% Wasser aufnehmen. Die Wasseraufnahme von Formkörpern aus Polyurethanwerkstoffen liegt dagegen höher.The especially applies to according to the inventive method made moldings Natural rubber that absorbs less than 0.5% water. The water intake of moldings On the other hand, polyurethane materials are higher.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kautschuk- oder Polymermischung im Wege eines Spritzpress- oder Spritzgussverfahrens in das Formwerkzeug gegeben. Erfindungsgemäß wird der Formkörper zum Reagieren des zweiten Vernetzungssystems bei entsprechend hoher Temperatur in einem Wärmeübertragungsmedium, z. B. Heißluft, Dampf, Ölbad, Salzschmelze, Wirbelbett oder mittels UHF, ausgeschäumt und vulkanisiert.To the method according to the invention is the rubber or polymer mixture by means of a transfer molding or Injection molding process given in the mold. According to the invention, the molding is used for Reacting the second crosslinking system at a correspondingly high Temperature in a heat transfer medium, z. B. hot air, steam, oil bath, molten salt, Fluidized bed or by means of UHF, foamed and vulcanized.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können außer NR (Isopren-Kautschuk bzw. Naturkautschuk) auch andere Elastomere wie beispielsweise CR (Polychloropren-Kautschuk), NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk), EPDM (Ethylen/Propylen-Dien-Terpolymere), Silikon und andere verarbeitet werden. Die Herstellung von Formkörpern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nicht auf lediglich Anschlagpuffer für Federbeinstoßdämpfer beschränkt, sondern umfasst ganz allgemein elastische Federelemente und Abkopplungen. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind in Fahrzeugen beispielsweise Federunterlagen und Dämpferlager. In anderen Industriebereichen können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formkörper beispielsweise im Bereich Schienenlagerung (Schalldämmung und elastische Schienenlagerung), Bauindustrie (z. B. Treppenlager zur Schwingungsisolierung mit Trittschalldämmung) oder Schuhindustrie (beispielsweise für Schuhsohlen) eingesetzt werden.To the process according to the invention can except NR (isoprene rubber or natural rubber) other elastomers such as CR (polychloroprene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymers), Silicone and others are processed. The production of moldings according to the inventive method is not limited to just stop bumper for shock absorber shock absorbers, but generally includes elastic spring elements and decouplings. Further uses are in vehicles, for example, spring pads and damper bearings. In other industries can those according to the inventive method produced moldings For example, in the field of rail storage (sound insulation and elastic rail support), construction industry (eg staircase storage for Vibration isolation with impact sound insulation) or shoe industry (for example Shoe soles) are used.

Claims (4)

Verfahren zum Herstellen von elastischen Formkörpern, insbesondere von Anschlagpuffern für Federbeinstoßdämpfer, Federelementen oder dergleichen, aus elastischem Werkstoff, wonach – eine treibmittelhaltige, vernetzungsfähige Kautschukmischung oder Polymermischung mit zwei unterschiedlichen Vernetzungssystemen verwendet wird, – die Mischung in ein Formwerkzeug eingegeben und zum Reagieren des ersten Vernetzungssystems einer Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels unter Bildung eines formstabilen Formkörpers unterworfen wird, – dann der Formkörper dem Formwerkzeug entnommen und zum Reagieren des zweiten Vernetzungssystems einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des zweiten Vernetzungssystems unterworfen, ausgeschäumt und vulkanisiert wird.Method for producing elastic shaped bodies, in particular stop bumpers for suspension strut shock absorbers, spring elements or the like, made of elastic material, according to - a propellant-containing, crosslinkable Rubber mixture or polymer mixture with two different Networking systems is used - the mixture in a mold entered and for reacting the first network system Temperature below the decomposition temperature of the blowing agent is subjected to formation of a dimensionally stable shaped body, - then the moldings taken from the mold and for reacting the second crosslinking system a temperature above the decomposition temperature of the second Crosslinking system is subjected, foamed and vulcanized. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschuk- oder Polymermischung im Wege eines Spritzpress- oder Spritzgussverfahrens in das Formwerkzeug eingegeben wird.Method according to claim 1, characterized in that that the rubber or Polymer mixture by means of a transfer molding or injection molding process is entered into the mold. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper zum Reagieren des zweiten Vernetzungssystems bei entsprechend hoher Temperatur in einem Wärmeübertragungsmedium, z. B. Heißluft, Dampf, Ölbad, Salzschmelze, Wirbelbett oder mittels UHF ausgeschäumt und vulkanisiert wird.A method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the shaped body for reacting the second crosslinking system at a correspondingly high temperature in a heat transfer medium, for. B. hot air, steam, oil bath, molten salt, fluidized bed or foamed by means of UHF and vulcanized. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte und Shorehärte des Formkörpers durch den Treibmittelgehalt eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the density and Shore hardness of the molding is adjusted by the blowing agent content.
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