DE102016125250B4

DE102016125250B4 - Verfahren zur Herstellung von Dichtungen

Info

Publication number: DE102016125250B4
Application number: DE102016125250.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Josef Zunzer
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: DE102016125250A1

Abstract

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dichtungen, wobei im Zuge des Verfahrens:eine Mehrzahl von Verstärkungseinlagen (16) hergestellt wird, indem von einem Flachmaterial einzelne Abschnitte abgetrennt werden,in einen Extruder eine Masse eingeführt wird,dem Extruder die Verstärkungseinlagen getaktet zugeführt werden, um im Extruder mit der Masse umspritzt zu werden, wobei die Verstärkungseinlagen in Längsrichtung hintereinander und durch die Taktung mit einem Abstand zueinander zugeführt und umspritzt werden,aus dem Extruder ein fortlaufender Strang umgeformter Masse ausgestoßen wird, welcher die zueinander beabstandeten Verstärkungseinlagen beinhaltet und vollständig umschließt,durch ein fortlaufendes Durchtrennen des Strangs jeweils zwischen benachbarten Verstärkungseinlagen eine Mehrzahl von Dichtungen hergestellt wird,wobei das Durchtrennen an solchen Abschnitten des Strangs durchgeführt wird, die die Abstände zwischen benachbarten Verstärkungseinlagen aufweisen, sodass die Verstärkungseinlagen vollständig von der Masse umschlossen bleiben, dadurch gekennzeichnet, dass:die Bereiche des fortlaufenden Strangs, welche die Abstände zwischen den Verstärkungseinlagen (16) aufweisen, markiert werden, oder alternativ die Bereiche, die die Verstärkungseinlagen aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dichtungen.
Verfahren zur Herstellung von Dichtungen sind aus der EP 0 922 598 A1 und aus der US 5,800,657 A bekannt.
Bei aus dem Automobilbau bekannten Dichtungen bzw. Herstellungsverfahren für solche Dichtungen werden die Dichtungsprofile mit einer integrierten Verstärkungseinlage extrudiert. Durch Verwendung einer Verstärkungseinlage aus Metall wird die Klemmwirkung der Dichtung bei der Montage auf einem Flansch erhöht. Hierzu wird die Verstärkungseinlage in eine entsprechende Form, beispielsweise eine U-Form, gebogen. Die Verstärkungseinlage wird dabei mittels eines Extrusionsverfahrens mit einem Gummi oder einem flexiblen Kunststoff ummantelt. Durch die Verwendung einer U-förmigen Verstärkungseinlage weist auch die Dichtung insgesamt im Bereich der Verstärkungseinlage eine U-Form auf, die auf den Flansch aufgesteckt werden kann.
Entsprechende Dichtungen können kontinuierlich gefertigt werden, indem ein Flachmaterial, also beispielsweise ein Metallband, kontinuierlich in den Extruder eingeführt und dort mit der Masse umspritzt wird. Wenn diese Masse eine kautschukartige Masse ist, kann durch eine Vulkanisierung ein Gummi bzw. eine gummiartige Dichtungskomponente erzeugt werden. Bei der kontinuierlichen Fertigung werden dann einzelne Dichtungen hergestellt, indem ein fortlaufender Strang von umspritzter Verstärkungseinlage in gewünschte Längen getrennt wird.
Nachteilig an bekannten Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von solchen Dichtungen ist die Tatsache, dass durch das Ablängen der einzelnen Dichtungselemente das zunächst komplett umspritzte Metallband, also die Verstärkungseinlage, an den beiden Stirnseiten der Dichtung freigelegt wird. Dies kann zu einer Korrosion der Verstärkungseinlage führen. Zwar ist es grundsätzlich möglich, ein rostfreies Flachmaterial aus Edelstahl zu verwenden, allerdings erhöht dies die Fertigungskosten dramatisch.
In der DE 20 2005 002 832 U1 wird weiterhin vorgeschlagen, dass die beiden Enden einer solchen Dichtung zusammenvulkanisiert werden, sodass an jedem Ende die zunächst freigelegte Verstärkungseinlage wieder durch das gummiartige Material bedeckt wird. Allerdings führt dies zu erhöhten Fertigungskosten.
Bei der Verwendung einer Verstärkungseinlage aus einem Kunststoff ist die Klemmwirkung geringer, was durch einen größeren Querschnitt der Verstärkungseinlage kompensiert werden muss, was wiederum mehr Bauraum benötigt. Bei dichtungsüblichen Materialien ist außerdem die Anbindung an thermoplastische Kunststoffe, die für die Verstärkungseinlagen in Frage kommen, schlecht.
Auch die Aufbringung einer Kantenversiegelung mit einem Lack ist grundsätzlich möglich, um Korrosion zu vermeiden. Allerdings wird eine solche Versiegelung manuell aufgebracht, was sehr aufwändig ist, und führt zu einer hohen Fehlerrate mit entsprechend erhöhten Herstellungskosten.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dichtungen zur Verfügung zu stellen, bei welchem die obigen Nachteile überwunden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
Erfindungsgemäß wird:

eine Mehrzahl von Verstärkungseinlagen hergestellt, indem von einem Flachmaterial einzelne Abschnitte abgetrennt werden,
in einen Extruder eine Masse eingeführt wird,
dem Extruder die Verstärkungseinlagen getaktet zugeführt werden, um im Extruder mit der Masse umspritzt zu werden, wobei die Verstärkungseinlagen in Längsrichtung hintereinander und durch die Taktung mit einem Abstand zueinander zugeführt und umspritzt werden,
aus dem Extruder ein fortlaufender Strang umgeformter Masse ausgestoßen wird, welcher die zueinander beabstandeten Verstärkungseinlagen beinhaltet und vollständig umschließt,
durch ein fortlaufendes Durchtrennen des Stangs jeweils zwischen benachbarten Verstärkungseinlagen eine Mehrzahl von Dichtungen hergestellt wird,
wobei das Durchtrennen an solchen Abschnitten des Strangs (und quer zu dessen Längsrichtung) durchgeführt wird, die die Abstände zwischen benachbarten Verstärkungseinlagen aufweisen, sodass die Verstärkungseinlagen vollständig von der Masse umschlossen bleiben. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Verstärkungseinlagen ist dabei vorzugsweise größer zu wählen, als die Materialstärke (Schnittbreite), die durch das Durchtrennen verloren geht.

Erfindungsgemäß werden die Bereiche des fortlaufenden Strangs, welche die Abstände zwischen den Verstärkungseinlagen aufweisen, markiert. Es handelt sich also um die Bereiche, in welchen das Durchtrennen des Strangs jeweils zwischen benachbarten Verstärkungseinlagen durchgeführt werden kann und soll, sodass die Verstärkungseinlagen vollständig von der Masse umschlossen bleiben und durch das Durchtrennen nicht freigelegt werden. Alternativ können auch umgekehrt die Bereiche markiert werden, die nicht durchtrennt werden dürfen. Solche Markierungen können insbesondere dazu verwendet werden, genau diese Bereiche zu markieren, in denen ein Durchtrennen des Strangs möglich ist, ohne dass die Verstärkungseinlage freigelegt wird.
Der Vorteil des erfinderischen Verfahrens liegt insbesondere darin, dass der aus dem Extruder ausgestoßene fortlaufende Strang aus umgeformter Masse, die die Verstärkungseinlage komplett umschließt, in Bereichen abgetrennt wird, in welchen der Strang keine Verstärkungseinlage in dem Querschnitt enthält, durch den der Schnitt geführt wird. Da die einzelnen Dichtungen durch Schnitte voneinander getrennt werden, welche die Abstände zwischen benachbarten Verstärkungseinlagen aufweisen, bleiben die Verstärkungseinlagen vollständig von der Masse umschlossen. Sie werden also nicht durch das Durchtrennen des Strangs freigelegt. Da die Verstärkungseinlagen jeder Dichtung somit komplett umspritzt bleiben, also auch die beiden durch die Abtrennung entstehenden Stirnseiten, sind Dichtungen, die mit diesem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, gegen Korrosion der Verstärkungseinlage geschützt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Flachmaterial vor dem Abtrennen oder werden die bereits abgetrennten Abschnitte vor und / oder nach dem Umspritzen so umgeformt, dass sie ein festgelegtes Querschnittsprofil ausbilden. So kann beispielsweise ein ungeschlitztes Flachmaterial in U-Form gebogen und mit Extruder ummantelt werden. Eine solchermaßen hergestellte Dichtung kann anschließend auf eine Wölbungskontur gebogen werden. Alternativ wird ein geschlitztes Flachmaterial in U-Form gebogen und mit Extruder umspritzt. Durch die Schlitze kann sich dieser Strang besser einer Wölbung anpassen. Bei beiden Varianten gibt es ferner die Möglichkeit, das U zuerst halboffen zu biegen, um das Extrudieren filigraner Formen zu ermöglichen, und nach der Extrusion dann auf die endgültige Form zu biegen. Vorzugsweise wird das Flachmaterial allerdings direkt auf die finale U-Form gebogen. Das Umformen kann so insbesondere durch einen Biegeprozess realisiert werden, wobei ein Biegerollensatz Verwendung finden kann, um die besonders bevorzugte U-Form der Verstärkungseinlage festzulegen. Ist nur ein einziger Biegeschritt vorgesehen, so wird auch nur ein Rollensatz z.B. zum Biegen vor dem Extruder benötigt, statt einem Vordrückrollen- und einem Nachdrückrollensatz.
Eine U-Form der Verstärkungseinlage optimiert die Klemmwirkung auf einem entsprechenden Flansch, auf welchem die Dichtung später montiert werden soll, da die U-förmige Verstärkungseinlage zusammen mit der Umspritzung auf den Flansch aufgesteckt werden kann und mit diesem in Klemmwirkung tritt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die abgetrennten Abschnitte des Flachmaterials zunächst einer Pufferschleife zugeführt, aus welcher die Abschnitte getaktet dem Extruder zugeführt werden. Eine solche Pufferschleife stellt ein Nachschubmagazin vor, in welches abgetrennte Verstärkungseinlagen unmittelbar vor der Einspeisung in das Extrusionswerkzeug zwischengelagert werden, bevor sie getaktet dem Extruder zugeführt werden. Unter dem Begriff „getaktet“ ist dabei zu verstehen, dass bei einem kontinuierlichen Extrusionsverfahren aufeinanderfolgend Verstärkungseinlagen in den Extruder eingeführt werden, wobei diese zeitlich voneinander beabstandet eingeführt werden, was zu einer entsprechenden räumlichen Beabstandung der Verstärkungseinlagen in dem fortlaufenden Strang aus umgeformter Masse mit darin beinhalteten Verstärkungseinlagen führt.
Für die Abtrennung der Abschnitte kann eine Sägevorrichtung oder (insbesondere wenn die Verstärkungseinlage nicht aus einem Metall gefertigt ist) eine Schneidvorrichtung mit Messern vorgesehen sein. Insbesondere kann dabei Flachmaterial auf einer großen Spule (beispielsweise mit mehreren hundert Metern Material) abgewickelt und der Sägevorrichtung zugeführt werden.
Vorzugsweise ist die Masse, mit der die Verstärkungseinlagen im Extruder umspritzt werden, ein Ethylen-Propylen-Dien (EPDM), welches während oder nach dem Umspritzen der Verstärkungseinlagen vulkanisiert wird, sodass ein Gummi oder ein gummiartiges Material entsteht. Selbstverständlich können bei dem Extrusionsprozess auch andere Materialien Verwendung finden, welche bei einer fertig hergestellten Dichtung ähnliche Materialeigenschaften bezüglich Elastizität und Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse wie ein Gummi haben.
Vorzugsweise findet als Flachmaterial ein Metallband Verwendung, wobei ein solches Metallband mit einer Vielzahl von periodisch in Längsrichtung des Metallbands aufeinanderfolgenden, von einem Rand des Metallbandes quer zu seiner Längsrichtung nach innen geführten Randschlitzen aufweisen kann. Solche Randschlitze bieten den Vorteil, dass die Dichtung aus einer Längsrichtung der Dichtung relativ leicht vertikal und horizontal gebogen werden kann, um die Dichtung auf entsprechende Montageflansche montieren zu können, welche einer Kontur eines Fahrzeuges folgen.
Eine entsprechende Markierung kann gesteuert durch die Taktung der Zuführung der Verstärkungseinlagen in dem Extruder aufgebracht werden. Da der Zeitpunkt des Einführens einer Verstärkungseinlage und die Geschwindigkeit, mit welcher die Verstärkungseinlage durch den Extruder geführt werden, festlegt, an welcher Stelle des ausgestoßenen Strangs keine Verstärkungseinlage angeordnet ist, kann so ein Durchtrennen einer Verstärkungseinlage verhindert werden.
Alternativ können auch Sensoren verwendet werden, welche detektieren können, ob in einem Querschnitt des Strangs eine Verstärkungseinlage enthalten ist. Bei der Verwendung eines metallischen Flachmaterials kann beispielsweise ein Metalldetektor oder Magnetsensor verwendet werden, um zu erfassen, welcher Bereich keine Verstärkungseinlage beinhaltet. Wenn dies nicht der Fall ist, kann dieser entsprechende Bereich markiert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Querschnitt durch eine Dichtung, welche mit dem erfinderischen Verfahren hergestellt wurde, und
2 eine Stirnseite der Dichtung der 1.

1 zeigt einen Querschnitt durch eine Dichtung, welche eine Verstärkungseinlage 16 aus einem Stahlblech aufweist, die mit einem Gummi 10 umspritzt ist. Der Gummi 10 bildet einen Hohlkammerabschnitt 12 aus, mit welchem die Dichtung in Dichtwirkung mit einer zugeordneten Dichtfläche treten kann. Die Dichtung weist weiterhin eine Nut 14 auf, mittels welcher die Dichtung auf einen nicht dargestellten Dichtungsflansch aufgesteckt werden kann. Die Nut 14 entsteht, indem eine U-förmige Verstärkungseinlage 16 gleichzeitig mit der Ausbildung des Hohlkammerabschnitts 12 bei der Extrusion der Dichtung mit dem Gummi 10 umspritzt wird. Im Bereich der Nut 14 weist die Dichtung ferner Lippen 20 auf, die aus Richtung der Verstärkungseinlage 16 nach innen in die Nut 14 hineinragen und ebenfalls durch den Gummi 10 ausgebildet werden. Diese Lippen 20 dienen der Verbesserung der Klemmwirkung durch die Nut 14 der Dichtung.
Wie bereits erläutert, stellt die 1 einen Querschnitt durch eine entsprechende Dichtung dar, die mittels des erfinderischen Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
In der 2 ist die Dichtung der 1 mit Blickrichtung auf eine Stirnfläche 22 der Dichtung gezeigt. Da die Dichtung so abgelängt wurde, dass der entsprechende Schnitt nicht durch einen Bereich geführt wurde, in der die Dichtung eine Verstärkungseinlage 16 aufweist (also nicht in dem Bereich der 1), ist an der Stirnfläche 22 auch die Verstärkungseinlage 16 der 1 nicht zu sehen, da diese komplett, d.h. auch an den Stirnflächen, von dem Gummi 10 bedeckt ist. So ist die Verstärkungseinlage 16 der 1 vollständig gegen Korrosion geschützt.
Da Abschnitte ohne eine Verstärkungseinlage einfacher zu biegen sind, können solche Bereiche auch dafür vorgesehen sein, in engeren Radien verbaut zu werden. Hieraus ergeben sich Anwendungen zur Schallabdichtung in Motorräumen oder Türbereichen, bei denen kleinere Verlegeradien vorgesehen werden. Daher kann das Vorsehen von Dichtungsbereichen ohne Verstärkungseinlagen nicht nur dem Separieren von einzelnen Dichtungen dienen.

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dichtungen, wobei im Zuge des Verfahrens: eine Mehrzahl von Verstärkungseinlagen (16) hergestellt wird, indem von einem Flachmaterial einzelne Abschnitte abgetrennt werden, in einen Extruder eine Masse eingeführt wird, dem Extruder die Verstärkungseinlagen getaktet zugeführt werden, um im Extruder mit der Masse umspritzt zu werden, wobei die Verstärkungseinlagen in Längsrichtung hintereinander und durch die Taktung mit einem Abstand zueinander zugeführt und umspritzt werden, aus dem Extruder ein fortlaufender Strang umgeformter Masse ausgestoßen wird, welcher die zueinander beabstandeten Verstärkungseinlagen beinhaltet und vollständig umschließt, durch ein fortlaufendes Durchtrennen des Strangs jeweils zwischen benachbarten Verstärkungseinlagen eine Mehrzahl von Dichtungen hergestellt wird, wobei das Durchtrennen an solchen Abschnitten des Strangs durchgeführt wird, die die Abstände zwischen benachbarten Verstärkungseinlagen aufweisen, sodass die Verstärkungseinlagen vollständig von der Masse umschlossen bleiben, dadurch gekennzeichnet, dass: die Bereiche des fortlaufenden Strangs, welche die Abstände zwischen den Verstärkungseinlagen (16) aufweisen, markiert werden, oder alternativ die Bereiche, die die Verstärkungseinlagen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachmaterial vor dem Abtrennen oder die bereits abgetrennten Abschnitte vor und / oder nach dem Umspritzen so umgeformt, insbesondere umgebogen werden, dass die Verstärkungseinlagen (16) ein festgelegtes Querschnittsprofil ausbilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Abschnitte zunächst einer Pufferschleife zugeführt werden, aus welcher die Abschnitte getaktet dem Extruder zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abtrennung Abschritte eine Säge- oder Schneidvorrichtung vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachmaterial von einer Spule abgewickelt und der Sägevorrichtung zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse ein Ethylen-Propylen-Dien (EPDM) ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse während oder nach dem Umspritzen der Verstärkungseinlagen (16) vulkanisiert wird, sodass ein Gummi (10) oder ein gummiartiges Material entsteht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachmaterial ein Metallband ist mit einer Vielzahl von insbesondere periodisch in Längsrichtung des Metallbandes aufeinanderfolgenden, von einem Rand des Metallbandes quer zu seiner Längsrichtung nach innen geführten Randschlitzen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung gesteuert durch die Taktung der Zuführung der Verstärkungseinlagen (16) in den Extruder aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche des fortlaufenden Strangs, welche die Abstände zwischen den Verstärkungseinlagen (16) aufweisen, mittels Sensoren, insbesondere Magnetsensoren, erfasst werden, und die Markierung gesteuert durch deren Sensorsignale aufgebracht wird.