DE102014104721A1

DE102014104721A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils und Verfahren zur Herstellung eines Formteils

Info

Publication number: DE102014104721A1
Application number: DE102014104721.4A
Authority: DE
Inventors: Rupert Hune
Original assignee: WIS TOOLING GmbH
Current assignee: Josef Weischer GmbH and Co KG
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2034-04-04
Also published as: DE102014104721B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils vorgestellt, mit: – einem Oberwerkzeug (2), das dichtend auf ein hierzu korrespondierendes Unterwerkzeug (3) aufsetzbar ist, – einem eine Negativform des zu erzeugenden Formteils aufweisenden Hohlraum (4) – einer Einführungsöffnung (5) zur Aufnahme eines Mischkopfes (6) in dem Oberwerkzeug (2), – einem in dem Mischkopf (6) vorhandenen Einspritzkanal (7) zur Zuführung eines den Schaumstoff erzeugenden Reaktionsgemisches (8) in den Hohlraum (4), wobei die Mündung (9) des Einspritzkanals (7) bei in die Einführungsöffnung (5) abgesenktem Mischkopf (6) deckungsgleich mit einer zum Einfüllen des Reaktionsgemisches in den Hohlraum (4) dienenden Angussöffnung (10) ist, – einem der Angussöffnung (10) gegenüberliegend angeordneten, nach dem Befüllen des Hohlraumes (4) mit dem Reaktionsgemisch (8) zum Verschließen der Angussöffnung (10) in Richtung der Angussöffnung (10) bewegbaren Angussverschlussstempel (11), – einer in das Unterwerkzeug (3) eingefügten, durch den Angussverschlussstempel (11) zumindest im Bereich der Angussöffnung (10) bewegbaren Formhaut (12), wobei die Angussöffnung (10), die Formhaut (12) und der Angussverschlussstempel (11) ein Ventil bilden. Erfindungsgemäß ist bei abgesenktem Mischkopf (6) ein den Einspritzkanal (7) aufweisender Teil (13) des Mischkopfes (6) in einem in der Einführungsöffnung (5) als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansch (14) aufgenommen. Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zu Herstellung eines Formteils unter Einsatz eines Schaumstoff bildenden Reaktionsgemisches, unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Formteils.
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils mit einem Oberwerkzeug, das dichtend auf ein hierzu korrespondierendes Unterwerkzeug aufsetzbar ist, geht beispielsweise aus der DE 35 07 523 C1 hervor. Hier wird in einen die Form des zu erzeugenden Formteils aufweisenden Hohlraum über einen geeigneten Einspritzkanal ein den Schaumstoff erzeugendes Reaktionsgemisch zugeführt. Die Mündung des Einspritzkanals ist dabei deckungsgleich mit einer zum Einfüllen des Reaktionsgemisches in den Hohlraum dienenden Angussöffnung. Der Angussöffnung gegenüberliegend ist darüber hinaus ein nach dem Befüllen des Hohlraumes mit dem Reaktionsgemisch dem Verschluss der Angussöffnung dienender und in Richtung der Angussöffnung bewegbarer Angussverschlussstempel vorhanden. Zur Herstellung des Formteils mit einem Schaumstoff wird dabei zunächst eine Formhaut in das Unterwerkzeug eingefügt, die durch den Angussverschlussstempel zumindest im Bereich der Angussöffnung bewegbar ist, sodass die Angussöffnung, die Formhaut und der Angussverschlussstempel ein Ventil bilden. Der Angussverschlussstempel kann entsprechend dem Offenbarungsgehalt der Druckschrift gegen die Kraft einer Rückstellfeder oder einer doppelt wirkenden Kolben-Zylindereinheit in die genannte Schließstellung überführt werden. Eine derartige Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils hat den Vorzug, dass sie einen sehr einfachen Aufbau aufweist. Dennoch ist diese Lösung insofern nachteilig, da das in den Hohlraum eingebrachte Reaktionsgemisch eine gewisse Reaktionszeit benötigt, die noch nicht beendet ist, wenn der Angussverschlussstempel wieder in seine Ausgangsstellung zurück bewegt wird. Dies hat zur Folge, dass Reste des Reaktionsgemisches in den Einspritzkanal übertreten können, und dort weiter ausreagieren. Die daraus resultierende Verunreinigung des Einspritzkanals erfordert eine nachträgliche, sehr aufwändige Reinigung des Einspritzkanals beziehungsweise des Oberwerkzeuges, was den Aufwand für die Herstellung und damit die Kosten des Endprodukts erheblich erhöht.
Eine weitere Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils geht darüber hinaus aus der DE 10 2004 063 403 B4 hervor. Die hierin beschriebene Lösung ist vergleichsweise komplexer aufgebaut, als die zuvor beschriebene Ausführung. Auch hierbei ist ein Oberwerkzeug vorhanden, das dichtend auf ein korrespondierendes Unterwerkzeug aufsetzbar ist. Zwischen Ober- und Unterwerkzeug ist ein die Form des zu erzeugenden Formteils aufweisender Hohlraum vorhanden. Das Oberwerkzeug weist zudem eine Einführungsöffnung zur Aufnahme eines Mischkopfes auf, der über einen Einspritzkanal zur Zuführung eines den Schaumstoff erzeugenden Reaktionsgemisches in den Hohlraum verfügt. Die Mündung des Einspritzkanals ist dabei bei in die Einführungsöffnung abgesenktem Mischkopf deckungsgleich mit einer zum Einfüllen des Reaktionsgemisches in den Hohlraum dienenden Angussöffnung. Gegenüber dieser Angussöffnung befindet sich ein Angussverschlussstempel, der dem Verschluss der Angussöffnung nach dem Befüllen des Hohlraumes mit dem Reaktionsgemisch dient und daher in Richtung der Angussöffnung bewegbar ausgeführt ist. Auch bei dieser Ausführung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils wird in das Unterwerkzeug eine Formhaut eingefügt, die durch den Angussverschlussstempel zumindest im Bereich der Angussöffnung bewegbar ist, wobei die Angussöffnung, die Formhaut und der Angussverschlussstempel dadurch ein Ventil bilden. Bei der in DE 10 2004 063 403 B4 offenbarten Vorrichtung wird die Reinigung des Oberwerkzeuges zusätzlich erschwert, weil nach dem Entfernen des Mischkopfes aus der Einführungsöffnung, Teile des Reaktionsgemisches unmittelbar in diese Einführungsöffnung gelangen und dort weiterhin ausreagieren. Dies hat zur Folge, dass nicht nur der Mischkopf selbst, sondern auch das Oberwerkzeug mit seiner Einführungsöffnung einer gründlichen Reinigung unterzogen werden müssen, bevor der nächste Schäumvorgang erfolgen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils dahingehend zu verbessern, dass der Reinigungsaufwand insgesamt reduziert wird und damit die Fertigungskosten gesenkt werden können. Darüber hinaus ist ein Verfahren anzugeben, das die Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils in vereinfachter Form ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 12. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich jeweils anschließenden Unteransprüche.
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils weist zumindest folgende Merkmale auf:

– ein Oberwerkzeug, das dichtend auf ein hierzu korrespondierendes Unterwerkzeug aufsetzbar ist,
– einen die Form des zu erzeugenden Formteils aufweisenden Hohlraum,
– eine Einführungsöffnung zur Aufnahme eines Mischkopfes in dem Oberwerkzeug,
– einen in dem Mischkopf vorhandenen Einspritzkanal zur Zuführung eines den Schaumstoff erzeugenden Reaktionsgemisches in den Hohlraum, wobei die Mündung des Einspritzkanals bei in die Einführungsöffnung abgesenktem Mischkopf deckungsgleich mit einer zum Einfüllen des Reaktionsgemisches in den Hohlraum dienenden Angussöffnung ist,
– einen der Angussöffnung gegenüberliegend angeordneten, nach dem Befüllen des Hohlraumes mit dem Reaktionsgemisch zum Verschließen der Angussöffnung in Richtung der Angussöffnung bewegbaren Angussverschlussstempel,
– eine in das Unterwerkzeug eingefügte, durch den Angussverschlussstempel zumindest im Bereich der Angussöffnung bewegbare Formhaut, wobei die Angussöffnung, die Formhaut und der Angussverschlussstempel ein Ventil bilden.

Die Ausbildung des Aufnahmeflansches als Ringkragen hat dabei den maßgeblichen Vorteil, dass keine zusätzlichen Dichtungen erforderlich sind, um ein Austreten des Reaktionsgemisches nach Beendigung des Einspritzvorganges zu vermeiden. Vielmehr wird der Mischkopf unmittelbar mit seinem Einspritzkanal derart auf die innerhalb des Aufnahmeflansches vorhandene Angussöffnung aufgesetzt, dass der Einspritzkanal und die Angussöffnung deckungsgleich zueinander verlaufen. Dies hat zur Folge, dass das Reaktionsgemisch unmittelbar in den hierzu vorhandenen Hohlraum überführt werden kann. Sofern während dieses Vorganges ein Austreten des Reaktionsgemisches in den Innenraum des Aufnahmeflansches erfolgen sollte, stellt dies kein Problem für die Fortsetzung des Vorganges dar, weil sich der Druck des Reaktionsgemisches innerhalb des Aufnahmeflansches extrem schnell abbaut. Dieser, in diesem Fall bewusst in Kauf genommene Druckabbau ist in vorteilhafter Weise nutzbar, um ein Übertreten des Reaktionsgemisches in das Oberwerkzeug beziehungsweise in die Einführungsöffnung zu vermeiden. Das Reaktionsgemisch härtet nämlich bereits im Aufnahmeflansch aus und verhindert dadurch ein fortgesetztes Austreten. Der Aufnahmeflansch hat damit nicht nur eine justierende Wirkung, was bedeutet, dass die Einführung des Mischkopfes in den Aufnahmeflansch unmittelbar zu einer exakten und deckungsgleichen Anordnung des Einspritzkanals und der korrespondierenden Angussöffnung führt, sondern der Aufnahmeflansch dient gleichermaßen und in besonderer Weise der Verhinderung des Übertretens des Reaktionsgemisches aus dem Hohlraum in das Oberwerkzeug. Somit werden aufwändige Reinigungsarbeiten im Anschluss an den Herstellungsvorgang des Formteils vermieden, was die Fertigung insgesamt wesentlich vereinfacht und die Taktzeiten zur Herstellung der Formteile in entscheidendem Maße reduziert. Dies wiederum hat positive Auswirkungen auf die Herstellungskosten.
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der als Ringkragen ausgebildete Aufnahmeflansch an einem in den Hohlraum eingesetzten Träger ausgebildet ist. Diese Maßnahme hat den entscheidenden Vorzug, dass der Aufnahmeflansch nicht zwingend ein Bestandteil des Oberwerkzeuges sein muss, sondern als ein separates Bauteil angefertigt werden kann, welches gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bevorzugt aus Kunststoff besteht und in das herzustellende Formteil integriert wird beziehungsweise an diesem verbleibt. Folglich weist der Träger hierbei auch die für die Einbringung des Reaktionsgemisches erforderliche Angussöffnung auf.
Es stellt darüber hinaus einen besonderen Vorzug der Erfindung dar, wenn der als Ringkragen ausgebildete Aufnahmeflansch eine Labyrinthdichtung bildet. Die Ausbildung als Labyrinthdichtung kann im erfindungsgemäßen Sinne einerseits eine strukturierte Innenmantelfläche des Aufnahmeflansches bedeuten. Andererseits weist der Aufnahmeflansch von sich aus, also auch bei glatter Innenoberfläche, die Wirkung einer Labyrinthdichtung auf, da, wie eingangs bereits ausgeführt wurde, innerhalb des Aufnahmeflansches ein Druckabbau des Reaktionsgemisches erfolgt, dass gegebenenfalls bei der Einbringung in den Hohlraum aus diesem heraus übertritt.
Eine zusätzliche Verbesserung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils ist darüber hinaus darin zu sehen, dass die der Angussöffnung zugewandte und in den Aufnahmeflansch eingeführte Seite des Mischkopfes unter Weglassung einer Dichtung, also unmittelbar an der korrespondierenden Oberfläche des die Angussöffnung aufweisenden Bodens des Aufnahmeflansches angesetzt ist. Dies ist nur möglich, weil der Aufnahmeflansch als ein Ringkragen ausgebildet ist und damit den Teil des Mischkopfes aufnimmt, der den Einspritzkanal aufweist.
Einer Weiterbildung der Erfindung folgend, stellt es einen besonderen Vorzug dar, wenn die Innenmantelfläche des als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansches eine sich in Richtung des Mischkopfes erweiternde Kegelstumpfform aufweist. Mit anderen Worten ist dabei vorgesehen, dass der untere, der Angussöffnung zugewandte Teil des Mischkopfes passend zum Boden des Aufnahmeflansches ausgeführt und damit passgenau in diesen einsetzbar ist. Durch die kegelstumpfförmige Erweiterung des Aufnahmeflansches wird der Druckabbau des übertretenden Reaktionsgemisches vom Boden des Aufnahmeflansches beginnend bis zu seiner Öffnungsweite wesentlich beschleunigt. Auf diese Art und Weise kann ein Übertreten des Reaktionsgemisches über den Rand des Aufnahmeflansches in jedem Fall verhindert werden.
Die kegelstumpfförmige Gestaltung des Innenraumes des Aufnahmeflansches hat jedoch auch zur Folge, dass zwischen der Außenmantelfläche des in den Aufnahmeflansch eingeführten, in der Regel kreiszylindrischen Teils des Mischkopfes und der Innenmantelfläche des als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansches ein sich in axialer Verlaufsrichtung des Mischkopfes betrachtet, zunehmender Umfangsspalt ausgebildet ist. Dieser in Richtung der Öffnung des Innenraumes des Aufnahmeflansches hin zunehmende Umfangsspalt führt zu dem bereits erwähnten Druckabbau des übertretenden Reaktionsgemisches und damit zu einer sehr einfachen und dennoch wirksamen Verhinderung des Übertretens des Reaktionsgemisches über den Rand des Aufnahmeflansches hinweg. Das Oberwerkzeug der Vorrichtung bleibt damit frei von jeglichen Verunreinigungen des Herstellungsvorganges des zu erzeugenden Formteils.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann der Umfangsspalt bei eingesetztem Mischkopf am Boden des als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansches zwischen 0,05 mm und 0,2 mm betragen. Eine bevorzugte Größenordnung des Umfangsspaltes in diesem Bereich beträgt insbesondere 0,1 mm.
Darüber hinaus beträgt entsprechend einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung der Umfangsspalt im Bereich der maximalen, lichten Weite des Innenraumes des Aufnahmeflansches bei eingesetztem Mischkopf zwischen 2 mm und 3 mm.
Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung ist die Formhaut zumindest abschnittsweise verformbar ausgeführt. Dabei kann diese entweder elastisch verformbar sein oder entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung eine Ausführung aufweisen, bei der in der Öffnungsstellung des Angussverschlussstempels ein Abschnitt der Formhaut unverformt ist und dieser Abschnitt in einer in dem Unterwerkzeug vorhanden Ausnehmung aufgenommen ist. Mit anderen Worten bildet die Formhaut im Bereich der in dem Unterwerkzeug vorhanden Ausnehmung beispielsweise eine faltenbalgartige Struktur aus, die in diese Ausnehmung eingelegt ist. Wird der Angussverschlussstempel in Richtung der Angussöffnung bewegt, so ist dieser Teil der Formhaut dazu nutzbar, sich zu straffen und damit die Bewegung der Formhaut auszugleichen.
Um den zuvor beschriebenen Vorgang unter immer gleichen Bedingungen ablaufen zu lassen, geht ein weiterführender Vorschlag nach der Erfindung dahin, dass die Ausnehmung zur Aufnahme des unverformten Abschnitts der Formhaut den Angussverschlussstempel umgebend ausgeführt ist. Folglich kann diese Ausnehmung im Unterwerkzeug beispielsweise eine die Durchtrittsöffnung des Angussverschlussstempels umgebende, umlaufende Rinne oder Nut sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zu Herstellung eines Formteils unter Einsatz eines Schaumstoff bildenden Reaktionsgemisches und unter Verwendung einer Vorrichtung nach der Erfindung ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

– Einführung eines einen Einspritzkanal aufweisenden Teils eines Mischkopfes in einen als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansch, wobei der Mischkopf unmittelbar an der korrespondierenden Oberfläche des eine Angussöffnung aufweisenden Bodens des Aufnahmeflansches anliegt,
– Einfüllen des Reaktionsgemisches durch den Einspritzkanal und durch eine Angussöffnung der Vorrichtung in einen in der Vorrichtung vorhandenen Hohlraum, wobei gleichzeitig das Reaktionsgemisch aufzuschäumen beginnt, sodass der Hohlraum aufgefüllt wird,
– Schließbewegung eines der Angussöffnung gegenüberliegend angeordneten Angussverschlussstempels, sodass die Zuführung des Reaktionsgemisches unterbrochen wird,
– Entfernung des Mischkopfes aus dem als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansch.

Mit diesen wenigen Verfahrensschritten wird ein Formteil erzeugt, dessen zur Herstellung erforderliche Taktzeit im Vergleich mit Lösungen aus dem Stand der Technik wesentlich verkürzt ist, weil eine abschließende Reinigung des Oberwerkzeuges von übergetretenen Resten des den Schaumstoff erzeugenden Reaktionsgemisches nicht mehr erforderlich ist. Somit kann sich an den Abschluss der Herstellung eines Formteils unmittelbar der nächste Herstellungsprozess anschließen.
Eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass nach Abschluss des Aufschäumens das fertig gestellte Formteil aus der geöffneten Vorrichtung entnommen wird. Nach der Entnahme des Formteils kann die Vorrichtung wieder verschlossen und unmittelbar das nächste Formteil erzeugt werden.
Nach der Entnahme des Formteils aus der Vorrichtung wird der als Ringkragen ausgebildete Aufnahmeflansch zusammen mit den darin enthaltenen Resten des Schaumstoffes mechanisch abgetrennt. Dieser Bearbeitungsvorgang erfolgt jedoch unabhängig von der Vorrichtung, in der zu diesem Zeitpunkt bereits der nächste Herstellungsvorgang eines Formteils ablaufen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt dabei keine Einschränkung auf die dargestellte Variante dar, sondern dient lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
Es zeigt:
1: beispielhaft eine schematisch sehr stark vereinfachte und teilweise im Schnitt gezeigte Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils in einer ersten Phase,
2: die Darstellung aus 1 in einer zweiten Phase der Herstellung des Formteils,
3: die Darstellung aus 1 in einer dritten Phase der Herstellung des Formteils und
4: die Darstellung aus 1 in einer vierten Phase der Herstellung und unmittelbar vor der Fertigstellung des Formteils.
Die 1–4 zeigen in vereinfachter Darstellung vier unterschiedliche Phasen der Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils, bei dem es sich beispielsweise um eine Armaturentafel für ein Kraftfahrzeug handeln kann. In der in 1 gezeigten, ersten Phase ist die insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung dargestellt, die aus einem Oberwerkzeug 2 und einem Unterwerkzeug 3 besteht. Zwischen dem Oberwerkzeug 2 und dem Unterwerkzeug 3 ist ein Hohlraum 4 ausgebildet, der mit einem Schaumstoff ausbildenden Reaktionsgemisch 8 befüllt werden kann. In dem Oberwerkzeug 2 ist zudem eine Einführungsöffnung 5 ausgebildet, deren Größe dazu geeignet ist, zumindest den Teil 13 eines Mischkopfes 6 aufzunehmen, in dem ein Einspritzkanal 7 ausgebildet ist, der für die Zuführung des Reaktionsgemisches 8 in den Hohlraum 4 verwendet wird. Hierzu kann der Mischkopf 6 in Richtung des Pfeils „A” in die Einführungsöffnung 5 eingeführt werden. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass innerhalb der Einführungsöffnung 5 ein Aufnahmeflansch 14 vorhanden ist, in dessen Innenraum der Teil 13 des Mischkopfes 6 einsetzbar ist, der den Einspritzkanal 7 aufweist. Bei dem dargestellten Beispiel in 1 ist der Aufnahmeflansch 14 als unmittelbarer Bestandteil eines aus Kunststoff hergestellten Trägers 21 ausgeführt. Der Aufnahmeflansch 14 weist eine kegelstumpfförmige Innengeometrie auf, was dazu führt, dass zwischen der Außenmantelfläche 17 des den Einspritzkanal 7 aufweisenden Teils 13 des Mischkopfes 6 und der Innenmantelfläche 16 des Aufnahmeflansches 14 vom Boden 15 des Aufnahmeflansches 14 zu seiner Öffnungsseite hin ein sich im Querschnitt erweiternder Umfangsspalt 18 ausgebildet ist. Im Boden 15 des Aufnahmeflansches 14 ist zudem eine Angussöffnung 10 vorhanden, die bei dem dargestellten Beispiel in 1 exakt mittig des Aufnahmeflansches 14 eingebracht ist. Die Angussöffnung 10 korrespondiert unmittelbar mit der Mündung 9 des Einspritzkanals 7 des Mischkopfes 6. Durch diese deckungsgleiche Ausführung zwischen Mündung 9 des Einspritzkanals 7 und der Angussöffnung 10 kann das über den Mischkopf 6 zugeführte Reaktionsgemisch unmittelbar in den Hohlraum 4 zwischen Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3 eintreten. Wie aus der 1 ferner hervorgeht, ist der Durchmesser der Einführungsöffnung 5 im Oberwerkzeug 2 größer, als die Außenabmessungen des Aufnahmeflansches 14. Zudem überragt der Aufnahmeflansch 14 die Oberseite des Oberwerkzeuges 2, in axialer Richtung des Aufnahmeflansches 14 betrachtet, um einen bestimmten Betrag. Diese spezielle Gestaltung hat zur Folge, dass eine Verschmutzung des Oberwerkzeuges 2 mit übertretendem Reaktionsgemisch 8 wirksam vermieden werden kann. Reste des Reaktionsgemisches 8 verbleiben demnach innerhalb des Aufnahmeflansches 14, der nach Abschluss des Herstellungsvorganges des Formteils mechanisch von dem Formteil abgetrennt werden kann. Eine weitere Besonderheit der in 1 gezeigten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 besteht ferner darin, dass in das Unterwerkzeug 3 eine Formhaut 12 lösbar eingelegt ist. Diese Formhaut 12 bildet am fertig gestellten Formteil die nach außen sichtbare Außenseite des Formteils. Die Formhaut 12 weist zumindest einen elastisch verformbaren Abschnitt auf, an dem von der Außenseite her ein Angussverschlussstempel 11 anliegt, der in Richtung seiner axialen Längserstreckung bewegbar ist. Durch die axiale Bewegung des Angussverschlussstempels 11 kann dieser nach Abschluss der Einbringung des Reaktionsgemisches 8 in den Hohlraum 4 zusammen mit dem elastischen Teil der Formhaut 12 in Richtung der Angussöffnung 10 bewegt werden, so dass er schließlich die Angussöffnung 10 verschließt und damit eine weitere Zuführung des Reaktionsgemisches 8 über den Einspritzkanal 7 verhindert. Um den Angussverschlussstempel 11 herum ist darüber hinaus eine umlaufende Ausnehmung 20 ausgebildet, die als nutförmige Vertiefung ausgeführt ist und dazu dient, einen Abschnitt 19 der Formhaut 12 aufzunehmen, der in diesem Bereich und in der Öffnungsstellung des Angussverschlussstempels 11 eine faltenbalgartige Kontur aufweist. Der Angussverschlussstempel 11 kann dabei in einer in 1 nicht gezeigten Weise beispielsweise gegen die Kraft einer Feder in die Verschlussstellung bewegt werden, so dass er anschließend selbsttätig in seine neutrale Ausgangsstellung zurückgeführt werden kann.
Die 2 zeigt eine zweite Phase der Herstellung eines Formteils. Im Unterschied zu der 1, wo der den Einspritzkanal 7 aufweisende Teil 13 des Mischkopfes 6 bereits in den Innenraum des Aufnahmeflansches 14 eingeführt war, ist hierbei bereits das Reaktionsgemisch 8, welches durch seine aufschäumende Wirkung nach Aushärtung den Schaumstoff bildet, in den Hohlraum 4 zwischen Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3 eingebracht worden. Der Angussverschlussstempel 11 befindet sich noch in seiner Öffnungsstellung. In dieser Phase findet eine Verbindung des Reaktionsgemisches 8 mit dem Träger 21 und der Formhaut 12 statt.
Noch bevor das Reaktionsgemisch 8 ausreagiert, wird der Angussverschlussstempel 11 in Richtung des Pfeils „B” axial auf die Angussöffnung 10 zu bewegt und verschließt diese schließlich, wie dies anschaulich aus der Darstellung in 3 hervorgeht. Dabei wird die Formhaut 12 im Kontaktbereich mit dem Angussverschlussstempel 11 elastisch verformt, so dass sich der Abschnitt 19 der Formhaut 12 aus der Einlage in der Ausnehmung 20 herausbewegt. Die Formhaut 12, der Angussverschlussstempel 11 und die Angussöffnung 10 bilden auf diese Weise ein Ventil. Durch den Verschluss der Angussöffnung 10 wird die Zuführung des Reaktionsgemisches 8 über den Einspritzkanal 7 des Mischkopfes 6 eingestellt. Das Reaktionsgemisch 8 kann nunmehr innerhalb des Hohlraumes 4 ausreagieren, bis der Schaumstoff fertig gestellt ist und sich mit dem Träger 21 sowie der Formhaut 12 einstückig zu dem Formteil verbunden hat. In dieser Phase der Herstellung des Formteils ist dieses bereits weitgehend fertig gestellt.
Eine abschließende Phase der Herstellung des Formteils ist in der 4 gezeigt. Hierbei wurde der Mischkopf 6 bereits aus dem Aufnahmeflansch 14 entfernt, so dass dadurch ein Blick in den Innenraum des Aufnahmeflansches 14 möglich ist. Aus der Darstellung in 4 geht auch hervor, dass die Innenmantelfläche 16 des Aufnahmeflansches 14 eine kegelstumpfartige und sich zu ihrer lichten Weite hin erweiternde Querschnittsgeometrie aufweist. Die bei der Entfernung des Mischkopfes 6 aus dem Aufnahmeflansch 14 noch austretenden Reste des Reaktionsgemisches 8 sowie die innerhalb der Angussöffnung 10 noch vorhandenen und ausreagierenden Reste bilden einen den Innenraum des Aufnahmeflansches 14 teilweise befüllenden Überschuss, der sich am Boden 15 des Aufnahmeflansches 14 ausbildet. Nach der Entnahme des Formteils aus der geöffneten Vorrichtung, was durch Abheben des Oberwerkzeuges 2 vom Unterwerkzeug 3 möglich wird, kann der Aufnahmeflansch 14 auf mechanische Weise vom Rest des Formteils abgetrennt werden. Diese Seite bildet später die nicht sichtbare Unterseite des erzeugten Formteils. Um beim Beispiel der für ein Kraftfahrzeug verwendbaren Armaturentafel zu bleiben, wäre dies die dem Motorraum zugewandte Seite des Formteils.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Oberwerkzeug
3: Unterwerkzeug
4: Hohlraum
5: Einführungsöffnung
6: Mischkopf
7: Einspritzkanal
8: Reaktionsgemisch
9: Mündung
10: Angussöffnung
11: Angussverschlussstempel
12: Formhaut
13: Teil (des Mischkopfes)
14: Aufnahmeflansch
15: Boden
16: Innenmantelfläche
17: Außenmantelfläche
18: Umfangsspalt
19: Abschnitt (der Formhaut)
20: Ausnehmung
21: Träger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3507523 C1 [0002]
DE 102004063403 B4 [0003, 0003]

Claims

Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Schaumstoff aufweisenden Formteils, mit: – einem Oberwerkzeug (2), das dichtend auf ein hierzu korrespondierendes Unterwerkzeug (3) aufsetzbar ist, – einem die Form des zu erzeugenden Formteils aufweisenden Hohlraum (4) – einer Einführungsöffnung (5) zur Aufnahme eines Mischkopfes (6) in dem Oberwerkzeug (2), – einem in dem Mischkopf (6) vorhandenen Einspritzkanal (7) zur Zuführung eines den Schaumstoff erzeugenden Reaktionsgemisches (8) in den Hohlraum (4), wobei die Mündung (9) des Einspritzkanals (7) bei in die Einführungsöffnung (5) abgesenktem Mischkopf (6) deckungsgleich mit einer zum Einfüllen des Reaktionsgemisches in den Hohlraum (4) dienenden Angussöffnung (10) ist, – einem der Angussöffnung (10) gegenüberliegend angeordneten, nach dem Befüllen des Hohlraumes (4) mit dem Reaktionsgemisch (8) zum Verschließen der Angussöffnung (10) in Richtung der Angussöffnung (10) bewegbaren Angussverschlussstempel (11), – einer in das Unterwerkzeug (3) eingefügten, durch den Angussverschlussstempel (11) zumindest im Bereich der Angussöffnung (10) bewegbaren Formhaut (12), wobei die Angussöffnung (10), die Formhaut (12) und der Angussverschlussstempel (11) ein Ventil bilden, dadurch gekennzeichnet, dass bei abgesenktem Mischkopf (6) ein den Einspritzkanal (7) aufweisender Teil (13) des Mischkopfes (6) in einem in der Einführungsöffnung (5) als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansch (14) aufgenommen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als Ringkragen ausgebildete Aufnahmeflansch (14) an einem in den Hohlraum (4) eingesetzten Träger (21) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Kunststoff bestehende Träger (21) nach der Fertigstellung in das herzustellende Formteil integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als Ringkragen ausgebildete Aufnahmeflansch (14) eine Labyrinthdichtung bildet.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Angussöffnung (10) zugewandte und in den Aufnahmeflansch (14) eingeführte Seite des Mischkopfes (6) unter Weglassung einer Dichtung, also unmittelbar an der korrespondierenden Oberfläche des die Angussöffnung (10) aufweisenden Bodens (15) des Aufnahmeflansches (14) angesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenmantelfläche (16) des als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansches (14) eine sich in Richtung des Mischkopfes (6) erweiternde Kegelstumpfform aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenmantelfläche (17) des in den Aufnahmeflansch (14) eingeführten Teils des Mischkopfes (6) und der Innenmantelfläche (16) des als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansches (14) ein sich in axialer Verlaufsrichtung des Mischkopfes (6) betrachtet, zunehmender Umfangsspalt (18) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsspalt (18) bei eingesetztem Mischkopf (6) am Boden (15) des als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansches (14) zwischen 0,05 mm und 0,2 mm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsspalt (18) im Bereich der maximalen lichten Weite des Innenraumes des Aufnahmeflansches (14) bei eingesetztem Mischkopf (6) zwischen 2 mm und 3 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnungsstellung des Angussverschlussstempels (11) ein Abschnitt (19) der Formhaut (12) in einer in dem Unterwerkzeug (3) vorhanden Ausnehmung (20) aufgenommen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) zur Aufnahme des unverformten Abschnitts (19) der Formhaut (12) den Angussverschlussstempel (11) umgebend ausgeführt ist.
Verfahren zu Herstellung eines Formteils unter Einsatz eines Schaumstoff bildenden Reaktionsgemisches (8) und unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Einführung eines einen Einspritzkanal (7) aufweisenden Teils eines Mischkopfes (6) in einen als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansch (14), wobei der Mischkopf (6) unmittelbar an der korrespondierenden Oberfläche des eine Angussöffnung (10) aufweisenden Bodens (15) des Aufnahmeflansches (14) anliegt, – Einfüllen des Reaktionsgemisches (8) durch den Einspritzkanal (7) durch eine Angussöffnung (10) der Vorrichtung (1) in einen in der Vorrichtung (1) vorhandenen Hohlraum (4), wobei gleichzeitig das Reaktionsgemisch (8) aufzuschäumen beginnt, sodass der Hohlraum (4) aufgefüllt wird, – Schließbewegung eines der Angussöffnung (10) gegenüberliegend angeordneten Angussverschlussstempels (11), sodass die Zuführung des Reaktionsgemisches (8) unterbrochen wird, – Entfernung des Mischkopfes (6) aus dem als Ringkragen ausgebildeten Aufnahmeflansch (14).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss des Aufschäumens das fertig gestellte Formteil aus der geöffneten Vorrichtung (1) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Entnahme des Formteils der als Ringkragen ausgebildete Aufnahmeflansch (14) zusammen mit den darin enthaltenen Resten des Schaumstoffes mechanisch abgetrennt wird.