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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine entlüftete Gussform und auf ein
Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Gegenstands.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Viele
Gegenstände
werden dadurch hergestellt, dass ein Rohmaterial in einen Hohlraum
in einer Gussform eingebracht wird, wobei das Rohmaterial einer
physikalischen Änderung
unterliegt (zum Beispiel expandiert es oder schäumt auf), und der hergestellte
Gegenstand nimmt somit die Form des Hohlraumes ein. Insbesondere
wird diese Technik gewöhnlich
zum Herstellen von geschäumten
Gegenständen
verwendet, die aus polymerischen Schäumen wie zum Beispiel Polyurethan-Schaum, Latex-Schaum
(zum Beispiel natürliches
und Styren-Butadien-Gummi)
und ähnlichem
hergestellt sind.
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Zum
Beispiel werden Autositze gewöhnlich aus
Polyurethan-Polstern hergestellt, welche in Form gegossen werden
und dann mit einem abschließenden Überzug (Finishcover)
aus Vinyl, Textil oder Leder (auch als ein Trimmbezug „Trim Cover" bekannt) überzogen
werden. Polyurethan-Schäume
sind in gewissem Umfang dahingehend einzigartig, dass das Schäumen und
wenigstens ein Teil des Polymerisationsprozesses gleichzeitig auftreten.
Somit umfasst bei der Herstellung eines Polyurethan-Schaumes, wobei
zum Beispiel eine herkömmliche
Kaltschaumtechnik verwendet wird, eine typische Formulierung:
- 1. Polyol
- 2. Wasser
- 3. Tetramethyl-Ethan-Diamin
- 4. Dimethyl-Ethanol-Amin
- 5. Polyisocyanat
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Die
Mischung wird in eine Gussform gegeben, wobei ein geeigneter Mischkopf
verwendet wird, woran im Anschluss dann die Gussform geschlossen wird,
um der expandierenden Masse innerhalb derselben zu ermöglichen,
dass sie gegossen wird. Dementsprechend ist es im allgemeinen zweckmäßig, die
Mischung, die anfänglich
in die Gussform gegeben wird, als „eine flüssige, schäumbare polymerische Zusammensetzung" oder in diesem Fall
als „eine
flüssige,
schäumbare
Polyurethan-Zusammensetzung" zu
bezeichnen. Wenn sich die Zusammensetzung in der Gussform ausdehnt,
tritt die Polymerisation auf, und das Polymer, das so geformt wird,
erstarrt.
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Wenn
eine flüssige,
schäumbare
polymerische Zusammensetzung gegossen wird, um Gegenstände zu formen,
wie zum Beispiel Gegenstände aus
Polyurethan-Schaum,
ist es üblich,
eine zweischalige Gussform zu verwenden, die eine untere Gussform
und eine obere Gussform umfasst, welche, wenn sie geschlossen sind,
ein Formnest (Formenhohlraum) bilden. Die Gussform wird geöffnet, die flüssige, schäumbare Polyurethan-Zusammensetzung
wird in das Formnest gegeben, und die Gussform wird geschlossen,
wenn eine chemische Rektion verursacht, dass die Zusammensetzung
expandiert. Nachdem die Gussform geschlossen worden ist, expandiert
die Zusammensetzung, um den inneren Hohlraum der Form zu füllen. Alternativ
kann die Zusammensetzung in eine geschlossene Gussform gegeben werden.
In jedem Fall härtet
der Schaum aus und nimmt permanent die Form des Formnestes ein,
wenn die Polymerisationsreaktion abgeschlossen ist.
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Es
ist dem Fachmann bekannt, dass es während dieses Prozesses wichtig
ist, dass die Gussform geeignet entlüftet wird, um zu ermöglichen,
dass die Luft, die in der Gussform vorhanden ist, die Gussform verlässt, wenn
die schäumbare
Zusammensetzung expandiert. Ferner ist es wichtig, dass einem Teil
des Gases (typischerweise CO2 bei der Herstellung
von Polyurethan), das während
der Polymerisation erzeugt wird, die Gussform verlässt.
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Ein
Fehler bei dem geeigneten Entlüften
der Gussform führt
zu fehlerhaften gegossenen Gegenständen, welche Symptomen des
ungeeigneten Schäumens
unterliegen, wie zum Beispiel einer Verhärtung der Oberfläche (oder
Schaumverdichtung) und/oder einer Fehlstellenbildung in dem fertiggestellten
Gegenstand aufgrund von eingeschlossenen Gas- oder Luftblasen. Das
andere Extrem, übermäßiges Entlüften der
Gussform, wird ebenso zu fehlerhaften gegossenen Gegenständen führen, aufgrund des
Kollabierens des Schaumes vor dem Aushärten; dieses Phänomen wird
oft als der „Soufflé"-Effekt bezeichnet.
Somit ist das geeignete Lüften
einer Gussform ein wichtiger Faktor bei der Herstellung von gegossenen
Gegenständen
mit annehmbarer Qualität.
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Typischerweise
ist eine erste Generation von zweischaligen Gussformen mit gebohrten
oder geschnittenen Durchlässen
in der oberen Gussform ausgeführt
worden, um Entlüftungen
zur Verfügung zu
stellen. Das Positionieren, die Größenbemessung und die Entscheidung über die
Anzahl von diesen Entlüftungen
ist eine Sache von einigem Fachkönnen auf
dem Gebiet der Planer von Gussformen und der Produktionsingenieure,
und es ist oft ein iteratives Verfahren, wobei mehrere Entlüftungen
an verschiedenen Positionen hinzugefügt werden, oder andere Entlüftungen
versperrt werden, nachdem Testläufe ausgeführt worden
sind.
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Während der
Gießvorgänge geht
ein Teil der flüssigen,
schäumbaren
polymerischen Zusammensetzung, der sich in die Entlüftung bewegt,
verloren. Es wird im allgemeinen gewünscht, die Menge von verlorenem
Material (auch als Grat („Flash"), Pilze („Mushrooms"), Keimlinge („Buds"), Pfannkuchen („Pancakes") und ähnliches
bekannt) aus zwei Gründen
zu minimieren, nämlich
(1) das verlorene Material addiert sich auf die Gesamtkosten der
Chemikalien, welche erforderlich sind, um den fertiggestellten Gegenstand
zu erzeugen, und (2) das verlorene Material muss von dem gegossenen
Gegenstand entfernt werden, bevor der abschließende Überzug (finish cover) aufgebracht
wird, wodurch zusätzliche Arbeit
und die Kosten, welche damit verbunden sind, notwendig werden.
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Wie
nachfolgend erarbeitet werden wird, haben Verbesserungen bei dem
Entlüften
während
solcher Gießvorgänge die
Technik auf ein bestimmtes Ausmaß fortschreiten lassen. Die
Entwerfer von Gussformen und die Produktionsingenieure streben jedoch
weiterhin an, den Kompromiss zwischen dem zur Verfügung Stellen
einer ausreichenden Entlüftung
an den geeigneten Positionen, wobei gleichzeitig ein übermäßiges Entlüften vermieden
wird, und ein Materialverlust während
des Entlüftens
minimiert wird, und der Anzahl von Entlüftungen, welche erforderlich
sind, um ein geeignetes Entlüften
des Formnestes zu erreichen, zu optimieren. Zudem gibt es, wie nachstehend
erarbeitet werden wird, ungeachtet der Fortschritte in der Technik,
welche sich auf das Entlüften
beziehen, immer noch ein Problem bei gegossenen Gegenständen, insbesondere
bei jenen, die aus Polyurethan-Schaum hergestellt sind. Speziell
gibt es das Problem des Kollabierens des Schaumes (welches oben
beschrieben worden ist) und mit Fehlstellen und/oder Unterfüllung, welches
nachfolgend in größerem Detail
beschrieben werden wird. Somit gibt es eine fortgesetzte Notwendigkeit
in der Technik, die Entlüftungstechniken
zu verbessern, um das Problem des Kollabierens des Schaums, der Fehlstellen
und/oder der Unterfüllung
zu lösen.
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Offenbarung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der
oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden oder
abzuschwächen.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindungen in einem ihrer Aspekte eine Gussform
zum Herstellen gegossener Gegenstände zur Verfügung, wobei
die Gussform eine erste Gussform und eine zweite Gussform umfasst,
welche lösbar zwischen
einer geöffneten
Position und einer geschlossenen Position miteinander in Eingriff
bringbar sind, wobei die geschlossene Position ein Formnest (Formenhohlraum)
ausbildet, eine Oberfläche
des Formnestes wenigstens eine Kerbe umfasst, die mit wenigstens einer
Entlüftung
verbunden ist, wobei die wenigstens eine Entlüftung einen Durchlass für Gas zum
Austreten aus dem Formnest umfasst.
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Unter
einem anderen ihrer Aspekte stellt die vorliegende Erfindung eine
Gussform zum Herstellen von gegossenen Gegenständen zur Verfügung, wobei
die Gussform einen Deckel und eine Wanne umfasst, welche lösbar miteinander
in Eingriff bringbar sind, um ein Formnest auszubilden, wobei der
Deckel umfasst: (i) eine Entlüftung,
die einen Durchlass für Gas
zum Austreten aus dem Formnest umfasst, und (ii) eine Vielzahl von
Kerben, die mit der Entlüftung verbunden
sind.
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Unter
noch einem anderen ihrer Aspekte stellt die vorliegende Erfindung
eine Einrichtung zum Herstellen gegossener Gegenstände zur
Verfügung, wobei
die Einrichtung einen Deckel und eine Wanne umfasst, die lösbar miteinander
zwischen einer geöffneten
Position und einer geschlossenen Position in Eingriff bringbar sind,
die geschlossene Position ein Formnest definiert, wenigstens eines
von dem Deckel und der Wanne umfasst: (i) eine Vielzahl von Entlüftungen,
wobei jede Entlüftung
einen Durchlass für
Gas zum Austreten aus dem Formnest aufweist, und (ii) eine Vielzahl
von verbundenen Kerben, welche derart angeordnet sind, dass sie
in einer fluidleitenden Verbindung mit der Vielzahl von Entlüftungen stehen.
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Andere
Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf die Herstellung
eines gegossenen Teils, vorzugsweise eines gegossenen Schaumteils, wobei
die obigen Gussformen und die Einrichtung verwendet werden.
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Somit
haben die vorliegenden Erfinder einen neuen Ansatz zum Verbessern
des Entlüftens
einer Gussform erkannt, insbesondere von Gussformen zum Herstellen von
geschäumten
Gegenständen. Dieser
Ansatz ist wirklich verschieden zu jenem, der in der Vergangenheit
verwendet worden ist.
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Der
herkömmliche
Ansatz des Entlüftens
hat das Positionieren einer Anzahl von Entlüftungen in den Bereichen einer
Gussform involviert, von denen angenommen wurde, dass eine örtlich begrenzte
Ansammlung von Gas in dem Formnest auftreten würde. In vielen Fällen wurde
die Positionierung der Entlüftungen
auf eine iterative Art und Weise ausgeführt. Insbesondere, wenn geschäumte Teile
hergestellt wurden und Oberflächendefekte
erkannt wurden, war die Reaktion, einfach eine Entlüftung (zum
Beispiel eines oder beides von einer so genannten „Autovent" und „Ribbon-Vent", welche unten beschrieben
werden) in dem Bereich der Gussform zu positionieren, welche der
Position des Defektes auf dem resultierenden geschäumten Teil
entspricht. Das Ergebnis war das Vorsehen einer großen Anzahl
von Entlüftungen
(40 oder mehr) an der Trennlinie (Teilung) der Gussform und/oder
in der oberen Gussform oder dem Deckel der Gussform. Sogar wenn
diesem Ansatz gefolgt wurde, ist das Auftreten des Kollabierens des
Schaumes und von Fehlstellen nicht überwunden worden, und das Auftreten
einer Unterfüllung (ungenügenden Füllung) ist
nur marginal besser, teilweise aufgrund der (falschen) Annahme,
dass die Position des Defektes in dem Endprodukt angrenzend an der
Position des Gases ist, welches während der Schaumexpansion entlüftet werden
soll.
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Der
Ansatz, welcher von den vorliegenden Erfindern verwendet wird, ist,
die Position einer großen
Anzahl von Entlüftungen
in potentiellen betreffenden Bereichen in der Gussform zu deakzentuieren.
Stattdessen haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass die
Verwendung von einer/einem oder mehreren Kerben/Schlitzen in der
Oberfläche des
Formnestes effektiv als ein Siphon wirken, um Gas aus der Zusammensetzung,
die gegossen werden soll, abzuziehen. Die/der wenigstens eine Kerbe und/oder
Schlitz ist mit der einen oder den mehreren Entlüftungen verbunden, welche dann
das Verflüchtigen
des Gases aus dem Formnest in die Umgebung der Gussform ermöglichen.
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In
einer hochgradig vorzuziehenden Ausführung sind die/der eine oder
mehreren Kerben/Schlitze in einer so genannten netzwerk- oder gitterartigen Ausrichtung
vorgesehen, um einen wesentlichen Bereich der Oberfläche des
Formnestes als ein Netz (zum Beispiel ein wesentlicher Bereich der
Oberfläche
des Formnestes entsprechend zu der B-Oberfläche des fertiggestellten Teiles)
abzudecken. Dies ermöglicht
die Verwendung von wesentlich weniger Entlüftungen und eine Deakzentuierung
bei der exakten Position der Entlüftungen in jedem potentiellen Bereich,
der in Betracht kommt, in dem Formnest. Gleich wichtig oder wichtiger
führt das
Vorsehen von solch einer Kerbe und/oder einem Schlitz, vorzugsweise
auf die netzwerkartige oder gitterartige Art und Weise, welche hier
beschrieben wird, zu dem signifikanten Vorteil der Herstellung von
gegossenen Gegenständen,
welche frei von dem Problem des Kollabierens des Schaumes, von Fehlstellen
und/oder einer Unterfüllung
sind.
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Eine
Anzahl von anderen Vorteilen ergibt sich aus der Verwendung von
einem oder mehreren Kerben/Schlitzen in der Oberfläche des
Formnestes, effektiv als ein Siphon, um Gas weg aus der Zusammensetzung,
die gegossen werden soll, abzuziehen, und um dieses Gas zu einer
oder mehreren Entlüftungen
zu kanalisieren. Diese Vorteile umfassen:
- – Es ist
möglich,
Schaumteile herzustellen, die eine relativ geringe Dichte aufweisen,
wobei das Risiko des Auftretens des Schaumkollapses vermieden und/oder
abgeschwächt
wird. Früher
war ein Ansatz, um dieses Risiko zu handhaben, die Chemie der schäumbaren
Zusammensetzung derart auszuführen,
dass diese zu einem Produkt mit relativ hoher Dichte führt. Das
Potential, Produkte mit relativ geringer Dichte herzustellen, wobei
der Entlüftungsansatz
verwendet wird, der hier beschrieben wird, wird zu Produkten mit
geringerem Gewicht führen – dies wird
hochgradig vorteilhaft bei Fahrzeuganwendungen sein, bei den vorhandenen
ansteigenden Treibstoffkosten.
- – Es
ist möglich,
heterogene Elemente in die Zusammensetzung, die gegossen werden
soll, einzuführen,
wobei die Gefahr des Auftretens eines Schaumkollapses vermieden
und/oder abgeschwächt
wird. Wenn zum Beispiel eine flüssige schäumbare Zusammensetzung
in das Formnest gegeben wird, können
die heterogenen Elemente eines oder mehrere von einem Schaumeinsatzelement
sein (zum Beispiel, um ein Schaumprodukt mit dualer Härte/mechanischer
Festigkeit oder mehrfacher Härte/mechanischer
Festigkeit zu produzieren) oder ein Einsatz nicht aus Schaum (zum
Beispiel ein Bereich eines Klettverschlusses (auch bekannt als ein
VelcroTM-Verschlusses), eine
mechanische Klammer, ein textiler Einsatz und ähnliches). Früher ist
die Natur, die Größe und/oder
die Position von solch einem heterogenen Element relativ beschränkt gewesen,
aufgrund des Risikos des Kollabierens des Schaumes.
- – Es
ist möglich,
die Probleme des Kollabierens des Schaumes und des Auftretens einer
Unterfüllung
und von Fehlstellen in dem Schaumprodukt gemeinsam zu lösen.
- – Es
ist möglich,
die Anzahl von Entlüftungen
signifikant zu reduzieren, welche notwendig sind, um ein geeignetes
Entlüften
der Gussform zu erreichen. Dies ermöglicht Einsparungen bei den
Kapitalkosten und bei der Wartung. Ferner erzeugt die Fähigkeit,
signifikant weniger Entlüftungen
zu verwenden, eine vorhersagbare Umgebung um die Entlüftungen
(und die Gussform) herum. Dies erzeugt das Potential, die Umgebung
um die Entlüftungen
(und die Gussform) auf eine Art und Weise zu managen, welche ein
unkontrolliertes Austreten von Gas aus der Gussform vermeidet und/oder
abschwächt.
- – Die/der
eine oder mehreren Kerben/Schlitze in der Oberfläche des Formnestes sind effektiv selbstreinigend
dadurch, dass, nachdem Gase aus der Gussform entlüftet worden
sind, das Formnest gefüllt wird
und das resultierende Erzeugnis mit einem „Negativ" von einer/einem oder mehreren Kerben/Schlitzen
(zum Beispiel in der Form von einem oder mehreren Stegen) aus der Gussform
entfernt wird. Es gibt nur wenig oder kein Zusetzen der Kerben/Schlitze,
entweder durch die gießbare
Zusammensetzung und/oder durch irgendwelche Gusslösungsmittel,
welche anfänglich
auf die Oberflächen
des Formnestes gesprüht
werden, um das Entfernen aus der Gussform zu erleichtern. Das Vermeiden
des Zusetzens durch Gusslösungsmittel
ist besonders vorteilhaft, weil solche Lösungsmittel regelmäßig in der
Technik verwendet werden, und man erwarten würde, dass sie in die/den eine/einen
oder mehreren Kerben/Schlitze aufgetragen werden.
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Die
Verwendung von einer/einem oder mehreren Kerben/Schlitzen ist dann
aktiv beim siphonartigen Abziehen oder beim anderweitigen Kanalisieren
von Gas (zum Beispiel über
einen Kapillareffekt) in dem Formnest, wenn der innere Druck in
der Gussform relativ gering bleibt. Die Kerben und/oder Schlitze
sind mit einer Entlüftung
verbunden, welche ein Ribbon-Vent (Bandentlüftung), ein Autovent oder eine
sogenannte Smartvent sein kann.
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Es
ist vorzuziehen, dass eine oder mehrere Kerben/Schlitze in einem „Hochpunkt" des Deckels der
Gussform positioniert sind, weil dies das Abziehen von dem Gas aus
dem oberen Ende des geometrischen Merkmals erleichtert, welches
entlüftet
werden soll. Es ist ebenso hochgradig vorzuziehen, einen Schlitz/eine
Kerbe auf dem äußeren Umfang
des Formnestes nahe der Teilungslinie auszurichten. Diese Kerbe/dieser
Schlitz auf dem äußeren Umfang kann
in dem Deckel oder der Wanne der Gussform angeordnet werden und
hängt teilweise
von der Form des Gegenstandes ab, welcher produziert wird.
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Der
Ansatz des Verwendens von Kerben/Schlitzen ist besonders anwendbar
in einer Situation, in welcher das Teil, das gegossen werden soll, hochgradig
konturiert ist. Somit kann die Kerbe/der Schlitz an dem Hochpunkt
einer Konturoberfläche angeordnet
werden, wie oben beschrieben worden ist, und/oder der Tangente des
Radius der Kante oder dem Rand von einer Kontur in der Gussform.
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Wenn
eine Kerbe/ein Schlitz auf dem äußeren Umfang
verwendet wird, wie oben beschrieben worden ist, ist es vorzuziehen,
eine oder mehrere sogenannte Verbindungskerben/-schlitze einzubinden, um
die Kerbe/den Schlitz auf dem äußeren Umfang mit
zum Beispiel einer Ribbon-Vent zu verbinden.
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Bei
den Oberflächen
des Formnestes, welche relativ eben sind, ist es vorzuziehen, eine
Anzahl von Kerben/Schlitzen in einer netzwerkartigen oder gitterartigen
Art und Weise auszurichten, um eine im wesentlichen Schachbrettanordnung
von Kerben/Schlitzen zur Verfügung
zu stellen, wobei jedes Quadrat in dem Schachbrett eine Fläche in dem
Bereich von rund 4 in2 bis rund 16 in2 aufweist. Selbstverständlich muss, wo die Hauptoberfläche des Formnestes
leicht konturiert ist, das Gitter nicht notwendigerweise Kerben/Schlitze
beinhalten, welche derart angeordnet sind, dass sie präzise Quadrate bilden.
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In
dem Fall, dass das Teil, welches hergestellt werden soll, etwas
länglich
ist, ist es vorzuziehen, eine Anzahl von Kerben/Schlitzen in Längsrichtung
auf der Oberfläche
des Formnestes verlaufen zu lassen und diese mit einem Ausgussmuster,
im allgemeinen an einem Ende des Formnestes, zu verkoppeln. Durch
Ausgeben der Schaumzusammensetzung an einem Ende des Formnestes
muss der Schaum sich in Längsrichtung
bewegen, um das Formnest zu füllen,
und dies ermöglicht
die Ausrichtung in Längsrichtung
der Kerben/Schlitze, damit diese der Schaumströmung voraus verlaufen, wodurch Gas
zuverlässig
aus dem Formnest zu der Entlüftung und
aus der Gussform heraus bewegt wird.
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Wie
unten beschrieben werden wird, ist es möglich, ein oder mehrere „Mini-" oder isolierte Netzwerke
oder eine gitterartige Ausrichtung der Kerben/Schlitze zu haben,
um mit hochgradig konturierten oder angehobenen Abschnitten des
Formnestes umzugehen.
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Es
ist ebenso hochgradig vorzuziehen, dass eine/ein oder mehrere Kerben/Schlitze
in solch einer Art und Weise ausgerichtet sind, dass die Kerben/Schlitze
redundante Wege zu einer Anzahl von Entlüftungen aufweisen, die in dem
Deckel und/oder der Teilungslinie der Gussform angeordnet sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Ausführungen
der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben werden, in welchen sich entsprechende Bezugszeichen
sich entsprechende Teile bezeichnen, und in welchen:
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die 1 eine
geschnittene Ansicht einer Gussform gemäß dem Stand der Technik darstellt;
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die 2 eine
geschnittene Ansicht eines Schaumerzeugnisses darstellt, das dadurch
hergestellt worden ist, dass die Gussform, die in der 1 dargestellt
ist, verwendet wurde;
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die 3 und 4 vergrößerte perspektivische
Ansichten eines Bereichs einer Entlüftungseinrichtung gemäß dem Stand
der Technik darstellen;
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die 5 und 6 die
Herstellung eines gegossenen Gegenstandes in einer Gussform gemäß dem Stand
der Technik darstellen;
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die 7 eine
perspektivische Ansicht eines Gegenstandes aus Schaum darstellt,
welcher dadurch hergestellt worden ist, dass die Gussform gemäß dem Stand
der Technik, welche in den 5 und 6 dargestellt
ist, verwendet worden ist;
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die 8 eine
geschnittene Ansicht einer vorzuziehenden Ausführung der vorliegenden Gussform
darstellt, gezeigt während
der Herstellung eines gegossenen Gegenstandes;
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die 9 eine
Ansicht von oben der Gussform darstellt, die in der 8 dargestellt
ist, teilweise als Phantomzeichnung, um die Inhalte der Gussform
zu zeigen;
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die 10 eine
perspektivische Ansicht eines Gegenstandes aus Schaum darstellt,
welcher hergestellt worden ist, wobei die Gussform, die in den 8 und 9 dargestellt
ist, verwendet worden ist;
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die 11 eine
vergrößerte geschnittene Ansicht
einer Modifikation der Gussform, die in der 8 dargestellt
ist, darstellt;
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die 12 einen
vergrößerten Bereich
eines Schaumerzeugnisses darstellt, welches hergestellt worden ist,
wobei die Gussform, die in der 11 dargestellt
ist, verwendet worden ist;
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die 13 bis 16 verschiedene
Gegenstände
aus Schaum darstellen, welche in Übereinstimmung mit Variationen
in dem Netzwerk der Kerben, die bei der vorliegenden Gussform ausgeführt wurden,
hergestellt worden sind;
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die 17 eine
vergrößerte geschnittene Ansicht
einer anderen Ausführung
der vorliegenden Gussform zeigt;
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die 18 eine
vergrößerte Ansicht
eines Schaumerzeugnisses darstellt, welches dadurch hergestellt
worden ist, dass die Gussform, die in der 17 dargestellt
ist, verwendet wird;
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die 19 eine
vergrößerte perspektivische Ansicht
einer Installation einer Entlüftung
in der vorliegenden Gussform ist;
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die 20 eine
vergrößerte geschnittene Ansicht
einer Entlüftung
in der vorliegenden Gussform darstellt;
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die 21 eine
vergrößerte perspektivische Ansicht
einer ersten vorzuziehenden Entlüftung,
die in der vorliegenden Gussform installiert ist, darstellt; die 22 eine
geschnittene Ansicht entlang der Linie XXII-XXII in der 21 ist;
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die 23 eine
vergrößerte perspektivische Ansicht
einer zweiten vorzuziehenden Entlüftung in der 20,
die in der vorliegenden Gussform installiert ist, darstellt;
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die 24 eine
geschnittene Ansicht entlang der Linie XXIV-XXIV in der 23 darstellt;
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die 25 bis 28 die
Arbeitsweise der Entlüftung,
die in den 21 bis 22 gezeigt
ist, darstellt; und
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die 29 eine
vergrößerte perspektivische Ansicht
eines Schaumerzeugnisses darstellt, welches dadurch hergestellt
worden ist, dass die Entlüftungen
verwendet werden, die in den 20 bis 28 gezeigt
sind.
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Detaillierte
Beschreibung der vorzuziehenden Ausführungen
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Die
am meisten vorzuziehende flüssige, schäumbare polymerische
Zusammensetzung basiert auf Polyurethan, auf welche in dieser Beschreibung
Bezug genommen werden wird. Es wird jedoch für den Fachmann offensichtlich
sein, dass die vorliegende Erfindung auf andere Typen von Gießvorgängen anwendbar
ist, umfassend, aber nicht beschränkt auf Latexschaum, Neoprenschaum, PVC-Schäume und ähnliches.
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Eine
Gussform der ersten Generation gemäß dem Stand der Technik wird
zuerst diskutiert werden, mit Bezug auf die 1 und 2,
und eine Gussform der zweiten Generation gemäß dem Stand der Technik wird
dann diskutiert werden, mit Bezug auf die 3 und 4.
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Mit
Bezug auf die 1 und 2 ist eine typische
zweischalige Gussform, ähnlich
zu jenen, die zum Formen von Sitzpolstern aus Polyurethanschaum
eines Automobils verwendet werden, im allgemeinen mit 20 in
der 1 bezeichnet. Die Gussform 20 umfasst
eine untere Gussform 24 (in der Technik auch als eine „Wanne" bekannt) und eine obere
Gussform 28 (in der Technik auch als ein „Deckel" bekannt), welche
durch ein herkömmliches Scharnier
oder ein anderes Mittel (nicht gezeigt) zusammengefügt sind.
Die untere Gussform 24 und die obere Gussform 28 bilden,
wenn sie geschlossen sind, einen Hohlraum 32 aus, welcher
der Form des Sitzpolsters für
das Automobil entspricht.
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Bei
der Verwendung wird die obere Gussform 28 von der unteren
Gussform 24 gelöst
und eine vorbestimmte Menge einer flüssigen schäumbaren Polyurethanzusammensetzung
wird in die untere Gussform 24 gegeben. Die obere Gussform 28 und die
untere Gussform 24 werden geschlossen und miteinander in
einen Eingriff gebracht, um die Gussform abzudichten, und die flüssige, schäumbare Polyurethanzusammensetzung
expandiert, wobei sie die Luft innerhalb des Hohlraumes 32 verdrängt. Die
verdrängte
Luft tritt aus dem Hohlraum 32 durch eine relativ große Trennlinienentlüftung 36 und
durch eine oder mehrere obere Entlüftungsdurchlässe 38 in
der oberen Gussform 28 aus. Ferner, wenn die Polyurethanzusammensetzung
expandiert, tritt eine Polymerisation der Zusammensetzung zusammen
mit der Entwicklung von gasförmigem
CO2 in dem Hohlraum 32 auf. Das
gasförmige
CO2 kann den Hohlraum 32 ebenso
durch die Trennlinie 36 und durch die oberen Entlüftungsdurchlässe 38 verlassen.
Wie dem Fachmann sehr bekannt ist (und über den Umfang dieser Diskussion
hinausgeht), polymerisiert die flüssige, schäumbare polymerische Zusammensetzung
eventuell vollständig
und härtet
aus, wobei sie die Form des Hohlraumes 32 annimmt.
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Wie
dem Fachmann ebenso bekannt ist, muss die Menge der flüssigen,
schäumbaren
Polyurethanzusammensetzung, die in den Hohlraum 32 gegeben
wird, derart ausgewählt
werden, dass sichergestellt wird, dass der Hohlraum 32 im
wesentlichen vollständig
gefüllt
wird, um das Auftreten von einem mit Unterfüllung verbundenem Schaumkollaps, von
Fehlstellen und anderen Schäumungsdefekten in
dem gegossenen Gegenstand zu vermeiden. Während die Bestimmung der geeigneten
Menge der flüssigen,
schäumbaren
Polyurethanzusammensetzung für
eine einzelne Form im allgemeinen berechnet werden kann, wenn eine
Gussform der ersten Generation, wie zum Beispiel die Gussform 20 verwendet
wird, war es erforderlich, eine überschüssige Menge
der polymerischen Zusammensetzung in die Gussform zu geben, um das
Material zu kompensieren, welches sich durch die Entlüftung 36 der
Teilungslinie und die oberen Entlüftungsdurchlässe 38 bewegt
und diese verlässt.
Dieser Überschuss
ist tatsächlich,
während
er dabei hilft, dass sichergestellt wird, dass der Hohlraum 32 gefüllt wird,
um das Auftreten von einem einer Unterfüllung zugeordnetem Schaumkollaps,
von Fehlstellen und anderen Schäumungsdefekten
in den gegossenen Gegenständen vermieden
wird, eine Verschwendung von wertvollem Rohmaterial, welches mühsam in
einem weiteren Schritt nach der Herstellung entfernt werden muss.
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Bei
diesen Gussformen der ersten Generation gemäß dem Stand der Technik verlassen
während
des Gießvorganges
Luft und die Reaktionsgase, die aus der expandierenden Zusammensetzung erzeugt
werden, den Hohlraum 32 durch die Entlüftung 36 der Teillinie
und die oberen Entlüftungsdurchlässe 38,
bis der Schaum das Niveau ihrer jeweiligen Eintritte erreicht.
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In
diesem Punkt führt
jede weitere Expansion des Schaumes zu einer Bewegung des Schaumes
in die Entlüftung 36 der
Teillinie und/oder in die oberen Entlüftungsdurchlässe 38 hinein.
In dem einfachsten Fall eines Hohlraumes ohne Unregelmäßigkeiten
erreicht der Schaum das Niveau der Entlüftung der Teilungslinie und/oder
der Entlüftungsdurchlässe näherungsweise
gleichzeitig, was gewöhnlich
auf dem oder nahe dem maximalen Expansionspunkt des Schaumes auftritt.
Somit, vorausgesetzt, dass die geeignete Menge von flüssiger,
schäumbarer
Polyurethanzusammensetzung in den Hohlraum hineingegeben worden
ist, tritt nur eine kleine Menge von Schaum in die Entlüftung der
Teillinie und/oder die Entlüftungsdurchlässe ein,
wenn der Hohlraum 32 vollständig gefüllt ist.
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In
der Praxis umfassen jedoch, wie in der 1 gezeigt
ist, die meisten Gussformen Unregelmäßigkeiten in ihren Hohlräumen für verschiedene Merkmale,
die auf dem gegossenen Gegenstand erforderlich sind. In solch einem
Fall variiert die Dicke und die Form des Hohlraumes 32 typischerweise über dem
Hohlraum, und der Eintritt in die Entlüftung 36 der Teillinie
und die oberen Entlüftungsdurchlässe 38 in
der Gussform muss somit auf verschiedenen Höhen positioniert sein, in Abhängigkeit
davon, wo sie mit dem Hohlraum 32 in Verbindung stehen.
Ferner treten örtlich
begrenzte Bereiche mit variierendem Druck ebenso innerhalb des Hohlraumes 32 auf, aufgrund
der Art und Weise, in welcher sich der Schaum und die Gase, welche
erzeugt werden, sich sammeln in und bewegen zwischen den Unregelmäßigkeiten
darin, und somit kann das Niveau der expandierenden Schaummasse
in verschiedenen Teilen des Hohlraumes 32 zu verschiedenen
Zeiten variieren.
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Aufgrund
der oben genannten Faktoren erreicht der Schaum in dem Hohlraum
das Niveau der Entlüftungen
der Teillinie und/oder verschiedener Entlüftungsdurchlässe typischerweise
zu verschiedenen Zeitpunkten, während
der Schaum immer noch expandiert. Zum Beispiel, in einem Bereich,
in welchem das obere Ende des Hohlraumes 32 niedriger ist
als in den umgebenden Bereichen, wie durch 40 in der 1 dargestellt
wird, kann der Schaum die oberen Entlüftungsdurchlässe 38 schnell
erreichen. Weil der Schaum immer noch in dem Rest des Hohlraumes 32 ansteigt
und jetzt noch nicht ausgehärtet
ist, kann eine relativ signifikante Menge von Schaum in die oberen
Entlüftungsdurchlässe 38 in
diesem Bereich eintreten.
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Wiederum
ist es, weil die Menge von Schaum, welcher in die Entlüftungen 36 der
Teillinie und die oberen Entlüftungsdurchlässe 38 eintritt,
die Menge von Schaum, der in dem Hohlraum 32 verbleibt,
um ein entsprechendes Ausmaß vermindert, notwendig,
dass die Menge von der flüssigen, schäumbaren
Polyurethanzusammensetzung, die in den Hohlraum 32 eingebracht
wird, eine Überschussmenge
des Ausmaßes
umfasst, welches gefordert ist, um den Hohlraum 32 zu füllen, um
den Schaum auszugleichen, welcher in die Teilungslinie und die Entlüftungen
eintritt. Diese überschüssige Menge
ist, obwohl sie für
eine geeignete Arbeitsweise der Gussform gemäß dem Stand der Technik notwendig
ist, verlorenes Material, welches mühsam in einem weiteren Schritt
nach der Erzeugung entfernt werden muss, was sich somit auf die
Kosten des Formens des Gegenstandes aufaddiert.
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Ferner,
wie in der 2 gezeigt ist, bildet der Schaum,
welcher in die oberen Entlüftungsdurchlässe 38 eintritt, "Pilze" 54 (die
in Phantomlinien gezeigt sind) von verlorenem Material auf dem gegossenen Gegenstand 50 aus.
Ferner bildet das Material, welches in die Entlüftungen 36 der Teillinie
eintritt, „Pfannkuchen" 55 von
verlorenem Material auf dem gegossenen Gegenstand 50 aus.
Typischerweise müssen
die Pilze 54 und der Pfannkuchen 55 von dem Gegenstand 50 getrennt
werden und aus der Gussform 20 vor dem Aufbringen eines
abschließenden
Bezugs entfernt werden, um einen fertiggestellten überzogenen
Gegenstand sicherzustellen, der ein annehmbares Erscheinungsbild
und eine annehmbare Beschaffenheit aufweist, und um die Gussform 20 zur
erneuten Verwendung vorzubereiten. Die Notwendigkeit des Entfernens
der Pilze 54 und der Pfannkuchen 55 führt zu vergrößerten Arbeitskosten,
welche mit der Herstellung des gegossenen Erzeugnisses verbunden
sind.
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In
den US-Patenten 5 356 580 (Re.36,413), 5 482 721 (Re.36,572) und
5 587 183 [gemeinsam als die „Clark
et al. Patente" bezeichnet]
wird eine Gussform der zweiten Generation offenbart. Die Gussform
der zweiten Generation, welche durch die Clark et al. Patente gelehrt
wird, ersetzt die Entlüftungen 36 der
Teillinie in der 1, welch hier oben beschrieben
worden sind, durch verbesserte Entlüftungen der Teillinie. Diese
verbesserten Entlüftungen der
Teillinie sind hochgradig effiziente Entlüftungen, welche den Hauptteil
des Entlüftens
des Formnestes erreichen. Die Gussform der zweiten Generation, welche
durch die Clark et al. Patente gelehrt wird, ersetzt die oberen
Entlüftungsdurchlässe 38 der 1, welche
hier oben beschrieben worden sind, durch ein verbessertes oberes
Entlüftungssystem.
Wie in der Technik bekannt ist, werden obere Entlüftungssysteme
benötigt,
um isolierte Bereiche (das heißt
gegenüber
den Entlüftungen
der Teillinie) des Formnestes zu entlüften. Mit Bezugnahmen auf die 3 und 4 dieses
Dokumentes wird eine Diskussion der Arbeitsweise dieses verbesserten
oberen Entlüftungssystems
der Gussform der zweiten Generation folgen.
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Mit
Bezug auf die 3 und 4 ist ein oberes
Entlüftungssystem 60 dargestellt.
Das obere Entlüftungssystem 60 umfasst
eine zylindrische Bohrungswandung 62 und einen zurückgenommenen
(in seinem Querschnitt relativ zurückstehenden) Stift 64, welcher
innerhalb der zylindrischen Bohrungswandung 62 angeordnet
ist. Die Außenfläche der
zylindrischen Bohrungswandung 62 umfasst einen mit Gewinde
versehenen Bereich 66, welcher in einem Eingriff mit einem
komplementär
mit Gewinde versehenen Bereich der Gussform (nicht gezeigt) steht.
In der dargestellten Ausführung
weist der Bereich des zurückgenommenen
Stiftes 64, welcher der Öffnung der zylindrischen Bohrungswandung 62 am
nächsten ist,
einen sechseckigen Querschnitt auf. Die sechs Punkte des sechseckigen
Querschnittes des zurückgenommenen
Stiftes 64 stehen im Eingriff mit der zylindrischen Bohrungswandung 62 und
definieren sechs segmentförmige
Entlüftungsduchlässe 68.
Die nahe gelegenen Enden (nicht gezeigt) des zurückgenommenen Stiftes 64 umfassen
einen Querschnitt, der komplementär zu der zylindrischen Bohrungswandung 62 ist.
Eine Öffnung
(nicht gezeigt) ist zwischen dem fern gelegenen Ende und dem nahe
gelegenen Ende (nicht gezeigt) des zurückgenommenen Stiftes 64 vorgesehen,
um zu ermöglichen,
dass Gase in die Entlüftungsdurchlässe 68 eintreten,
um das obere Entlüftungssystem 60 zu
verlassen.
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Das
obere Entlüftungssystem 60 wird
in eine Gussform, wie zum Beispiel die Gussform 20 (1),
integriert, in welcher es jeden der Entlüftungsdurchlässe 38 ersetzen
würde.
Bei der Verwendung wird eine flüssige
schäumbare
Polyurethanzusammensetzung in den Hohlraum 32 gegeben,
und die untere Gussform 24 und die obere Gussform 28 werden
abdichtend in einen Eingriff miteinander gebracht. Die Luft in dem
Hohlraum 32 und die Gase, welche durch die chemische Reaktion,
die in der expandierenden Zusammensetzung auftritt, produziert werden,
werden durch die Entlüftungsdurchlässe 68 entlüftet. Die
Viskosität
dieser Gase ist derart, dass sie relativ leicht durch die Entlüftungsdurchlässe 68 strömen. Sobald
das Niveau des Schaumes in der Gussform 20 den Eintritt
der Entlüftungsdurchlässe 68 erreicht,
tritt der Schaum in die Entlüftungsdurchlässe 68 ein.
Aufgrund dessen, dass die Entlüftungsdurchlässe 68 für die expandierende
Zusammensetzung eine Einschränkung
darstellen, kann sich die letztere (die Zusammensetzung) nur langsam
durch die Entlüftungsdurchlässe 68 bewegen.
Vorausgesetzt, dass die Dicke der Entlüftungsdurchlässe 68 geeignet
ausgewählt
worden ist, wird die flüssige schäumbare polymerische
Zusammensetzung aufhören,
sich darin zu bewegen, bevor sie sich eine wesentliche Strecke entlang
der Entlüftungen
bewegt und bevor sie die Austrittsöffnung (nicht gezeigt) des oberen
Entlüftungssystems 60 erreicht.
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Sobald
die Expansion der schäumenden Masse
abgeschlossen ist, wird der hergestellte Gegenstand aus Schaum aus
der Gussform 20 herausgenommen. Dies wird dadurch erreicht,
dass die untere Gussform 24 und die obere Gussform 28 geöffnet werden,
und der Gegenstand aus Schaum aus der unteren Gussform 24 entfernt
wird. Während
des Öffnens
der Gussform wird jegliches Schaummaterial, welches sich in die
Entlüftungsdurchlässe 68 ausgedehnt
hat, von dem Gegenstand aus Schaum abgerissen werden. Solches abgerissenes
Material führt
zu einer Verstopfung der Entlüftungsdurchlässe 68 und
muss somit vor der erneuten Verwendung der Gussform 20 entfernt
werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der zurückgenommene Stift 64 in
Richtung des fern gelegenen Endes der zylindrischen Bohrungswandung 62 bewegt
und aus dieser heraus erstreckt wird (4). Wie
in den Clark et al. Patenten beschrieben wird, führt diese gleitende Betätigung dazu,
dass das nahe gelegene Ende (nicht gezeigt) des zurückgenommenen
Stiftes 64 (das heißt jenes,
welches einen gegenüber
der zylindrischen Bohrungswandung 62 komplementären Querschnitt aufweist)
aus der zylindrischen Bohrungswandung 62 jegliches Schaummaterial
ausfegt, welches die Entlüftungsdurchlässe 68 blockiert.
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Mit
Bezug auf die 5 bis 6, ist die
Arbeitsweise einer Gussform 100 dargestellt, welche ähnlich zu
derjenigen ist, die durch die Clark et al. Patente gelehrt wird.
Demnach umfasst die Gussform 100 einen Deckel 105 und
eine Wanne 110, welche lösbar mit dem Deckel 105 in
Eingriff bringbar ist. Der Deckel 105 umfasst eine Reihe
von Teillinien- oder sogenannten „Ribbon-Vents" (Bandentlüftungen), welche
in diesem angeordnet sind.
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Ebenso
angeordnet in dem Deckel 105 sind Reihen von sogenannten
Autovents 120, welche ähnlich
zu jenen sind, die durch die Clark et al. Patente gelehrt werden.
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Bei
der Verwendung wird eine schäumbare Zusammensetzung
(nicht gezeigt) in der Wanne 110 über eine Zuführeinrichtung 125 angeordnet.
Der Deckel 105 wird dann geschlossen und der strömenden Masse
wird ermöglicht,
dass sie das Formnest füllt. Danach
wird der Deckel 105 aufgeschwungen und ein Schaumteil 130 wird
aus der Gussform 100 entfernt. Das Schaumteil 130 umfasst
eine Reihe von Schaumbändern 135,
welche nicht beschnitten werden müssen und einfach während des
Aufbringens eines Überzugs
auf das Schaumteil 130 zurückgefalten werden.
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Trotz
der Fortschritte, welche durch die Lehren in den Clark et al. Patenten
in der Technik gemacht werden, gibt es Situationen, in welchen die Qualität des Produktes
geringer ist als dies wünschenswert
ist.
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Insbesondere
gibt es, wie oben beschrieben worden ist, zwei Defekte, welche man
von Zeit zu Zeit beobachten kann: Fehlstellen und Unterfüllung. Unterfüllung ist
ein Oberflächenphänomen, welches
sich selbst in dem Schaumerzeugnis 130 in der Form von Oberflächenhohlräumen 140 manifestiert.
Ferner ist die Bildung von Fehlstellen 145 innerhalb des
Schaumelementes 130 („Suboberflächenfehlstellen") und auf der Oberfläche des
Schaumelementes 130 (nicht gezeigt – „Oberflächenfehlstellen") ein weiteres Problem.
Oberflächenfehlstellen
neigen dazu, dass sie in dem Schaumerzeugnis als ein örtlich begrenzter Bereich
des Schaumteils manifestiert werden, welcher nicht gebildet worden
ist – zum
Beispiel expandiert die Schaumzusammensetzung nicht derart, dass
sie einen hochgradig konturierten Abschnitt des Gussformdeckels
vollständig
besetzt, so dass dem resultierenden Schaumteil ein Abschnitt entsprechend
der Fehlstelle fehlt. Bei der herkömmlichen Gießtechnik
wird der Deckel 105 verwendet, um die sogenannte B-Oberfläche des
Schaumteils zu gießen,
wohingegen die Oberfläche
der Wanne 110 verwendet wird, um die sogenannte A-Oberfläche des Schaumteils 130 zu
gießen.
Obwohl die Oberflächenhohlräume 140 auf
jeder Oberfläche
des Schaumelementes 130 auftreten können, sind sie regelmäßig unter
der B-Oberfläche
des Schaumelementes 130 vorhanden. Es ist im Stand der
Technik üblich geworden,
auf die Beobachtung von unterfüllten Oberflächenhohlräumen 140 dadurch
zu reagieren, dass ein weiterer Autovent 120 in dem Bereich
des Deckels 105 positioniert wird, welcher der Position der
Fehlstelle 140 entspricht.
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Im
Ergebnis ist es für
eine einzige Gussform üblich
geworden, in der Größenordnung
von 40 (oder mehr) Entlüftungen
zu verwenden, die aus Ribbon-Vents 115 und
aus Autovents 120 in einer einzigen Gussform 100 hergestellt
sind. Sogar beim Vorsehen einer so großen Anzahl von Entlüftungen
tritt das Erscheinen der unterfüllten
Oberflächenhohlräume 140 und
der Fehlstellen 145 (Oberflächenfehlstellen oder Suboberflächenfehlstellen)
immer noch auf.
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Die
vorliegenden Erfinder haben einen vollständig anderen Ansatz verwendet,
um das Entlüften von
Gas zu verbessern, welches gebildet wird, wenn die schäumende Masse
das Formnest füllt.
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Insbesondere
haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass es nicht notwendig
ist, solch eine große
Anzahl von Entlüftungen
zu haben, noch dass es notwendig ist, sich auf solche Entlüftungen zum
Entlüften
eines örtlich
begrenzten Bereiches des Formnestes zu stützen. Somit haben die vorliegenden
Erfinder festgestellt, dass eine oder mehrere Kerben (oder Schlitze)
in der Oberfläche
des Formnestes als ein Kanal verwendet werden können, um Gas, das zu einer
herkömmlichen
Entlüftung
entlüftet werden
muss, zu trichtern, ziehen, abzusaugen etc., ohne die Notwendigkeit,
eine Entlüftung
in jedem Bereich zu platzieren, in welchem Gas erwartet wird, das
entlüftet
werden soll.
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In
einer hochgradig vorzuziehenden Ausführung der Erfindung sind diese
Kerben oder Schlitze auf eine sich schneidende oder eine gitterartige
Art und Weise angeordnet, kombiniert mit dem Vorsehen von wenigstens
einer/einem solchen Kerbe/Schlitz in dem Umfang des Formnestes.
Diese Kerbe/dieser Schlitz arbeitet als Siphon (zum Beispiel über eine Kapillarwirkung),
um das Entfernen von Gas aus dem Formnest zu erleichtern.
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Somit
bezieht sich in einer vorzuziehenden Ausführung der Entlüftungsansatz
in der vorliegenden Gussform auf die Verwendung von bisherigen lokalen
Entlüftungen
als effektive Flächenentlüftungen, durch
Anordnen einer Vielzahl von Kerben/Schlitzen in der Oberfläche des
Formnestes. Die Kapazität
von diesen Kerben/Schlitzen, um Gas effektiv zu transportieren,
ist eine Funktion des Zusammenwirkens mit dem natürlichen
Wachstum des ansteigenden Schaums, der Dicke des Bereiches, in welchem
die Kerben/Schlitze beinhaltet sind, und der Behinderungswirkung
der Geometrien auf dem Weg zu den Entlüftungen. Somit sind die Kerben-Schlitze
beim Kanalisieren des Gases wirksam, das zu einer Entlüftung entlüftet werden
soll.
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Wie
unten weiter entwickelt werden wird, ist es möglich, dieses Netzwerk oder
diese gitterartige Anordnung von Kerben/Schlitzen mit herkömmlichen Entlüftungen
zu verbinden, wie zum Beispiel denjenigen, die in dem Clark et al.
Patent gelehrt werden. Die Verbesserung ist eine signifikante Verminderung der
Anzahl von Entlüftungen,
die zum geeigneten Entlüften
erforderlich sind, und die Fähigkeit,
Teile zu erzeugen, welche im wesentlichen frei von Fehlstellen und
einer Unterfüllung
sind – das
zur Verfügung Stellen
von solchen Teilen ist ein besonders signifikanter Vorteil der vorliegenden
Erfindung.
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Mit
Bezug auf die 8 ist eine Gussform 200 dargestellt,
umfassend einen Deckel 205 und eine Wanne 210,
welche lösbar
auf eine Art und Weise miteinander im Eingriff stehen, die ähnlich zu
derjenigen ist, welche oben mit Bezug auf die Gussform 100 beschrieben
worden ist. Vier Entlüftungen 220 sind
in dem Deckel 205 angeordnet. Ebenso in dem Deckel 205 angeordnet
ist ein Netzwerk 225 aus Kerben. Das Netzwerk 225 erstreckt
sich zu einem Umfangsbereich 230 des Formnestes.
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Wie
man mit Bezug auf die 9 erkennen kann, ist das Netzwerk 225 mit
Entlüftungen 220 verbunden.
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Mit
weiterem Bezug auf die 8 expandiert sich, sobald eine
flüssige,
schäumbare
Zusammensetzung 235 in die Gussform 200 gegeben
wird, die Zusammensetzung 235 in die Richtung der Pfeile
A. Während
dieses Prozesses wird Gas erzeugt, und der Druck in dem Formnest
steigt an. Die Kerben/Schlitze in dem Netzwerk 225 sind
effektiv vor der Schaumströmung
positioniert und sind zuverlässig
dabei, Gas in Richtung der Entlüftungen 220 zu kanalisieren
oder trichtern, sogar obwohl die Entlüftungen 220 nicht über der
gesamten Oberfläche
des Deckels 205 angeordnet sind. Das Herausziehen der Gase,
welche während der
Expansion erzeugt werden, wird durch das Positionieren von Entlüftungen 220 an
der oder nahe der Spitze der Konturen in dem Deckel 205 erleichtert.
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Das
resultierende Schaumteil 240 ist in der 10 gezeigt.
Durch Verwenden der Kombination aus Netzwerk 225 und Entlüftungen 220 kann
ein Schaumteil 240 erzeugt werden, mit tatsächlich keiner
Unterfüllung
oder Fehlstellen. Ferner, wie in der 10 gezeigt
ist, umfasst das Schaumteil 240 ein „Negativ" des Netzwerkes 225 auf seiner
B-Oberfläche
in der Form eines Netzwerkes 245 eines Schaumsteges. Im
Ergebnis ist das Schaumteil 240 vollständig beschneidungsfrei und
kann zu Überziehungsbetätigungen
mit einem Bezug gesendet werden, ohne die Notwendigkeit, Grat oder
andere überschüssige Materialien
zu entfernen.
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Mit
Bezug auf die 11 wird das Anbringen eines
Netzwerkes 225 aus Kerben/Schlitzen an eine Teilungslinien-
oder sogenannten Bandentlüftung (Ribbon-Vent)
dargestellt. In diesem Fall ist die Entlüftung 220 durch eine
Bandentlüftung 222, ähnlich zu
der einen, die in den Clark et al. Patenten beschrieben wird, die
oben diskutiert worden sind, ersetzt worden. Ferner ist ein Netzwerk 225 aus
Kerben/Schlitzen derart ausgedehnt worden, dass es zu einer Spitze 212 des
Formnestes ansteigt.
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Das
resultierende Teil 242 ist in der 12 gezeigt,
wobei ein „Negativ" 227 des
Netzwerkes 225 erzeugt worden ist – das heißt, das „Negativ" ist einfach ein Netzwerk 227 aus
gegossenen Schaumstegen, welche das Netzwerk 225 während der
Expansion der schäumbaren
Zusammensetzung 235 gefüllt haben.
Wie in der 12 gezeigt ist, umfasst das Schaumelement 242 eine
Reihe von Bändern 235, die
in Bandentlüftungen
(Ribbon-Vents) 220 erzeugt wurden.
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Mit
Bezug auf die 13 und 14 ist
eine geschnittene und eine vergrößerte geschnittene
perspektivische Ansicht eines Schaumteils 300 dargestellt,
das in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Gussform hergestellt worden ist. Für eine einfache Darstellung
und ein einfaches Verständnis
ist das resultierende Schaumteil dargestellt. Der Fachmann wird
jedoch basierend auf dieser Beschreibung verstehen, dass diese Schaumteile
dadurch hergestellt worden sind, dass das Netzwerk oder die gitterartige Ausrichtung
der Kerben/Schlitze verwendet worden ist. Somit umfasst das Schaumteil 300 einen
Rand (oder angehobene Kante) 305. Wie gezeigt ist, umfasst
das Netzwerk 325 der Schaumstege einen Schaumsteg 330 am
Umfang, welcher mit dem Netzwerk 325 verbunden ist. In
diesem Fall verbinden eine Reihe der verbindenden Schaumstege 332 den Steg 330 am
Umfang mit einer Anzahl von Bändern 335.
Das Netzwerk 325, der Schaumsteg 330 am Umfang
und die verbindenden Schaumstege 332 werden durch ein komplementäres Netzwerk
aus Kerben/Schlitzen erzeugt.
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Mit
Bezug auf die 15 ist ein Schaumelement 400 dargestellt,
umfassend einen Randbereich 405 und ein Netzwerk 425 aus
Stegen, die aus komplementären
Kerben/Schlitzen in einer Gussform in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung erzeugt worden sind. Das Schaumteil 400 umfasst
ferner einen Steg 430 am Umfang, der durch eine/einen komplementäre(n) Kerbe/Schlitz
in einer Gussform gemäß der vorliegenden
Erfindung geformt worden ist. Das Schaumteil 400 umfasst
ferner verbindende Stege 432, die durch komplementäre Kerben/Schlitze
geformt worden sind, welche die Bandentlüftungen (nicht gezeigt) auf
die Art und Weise verbinden, die oben beschrieben worden ist. Diese
Bandentlüftungen
führen
zu der Erzeugung von Bändern 435, wie
oben beschrieben worden ist.
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Die
B-Oberfläche
des Schaumteils 400 umfasst einen erhabenen Abschnitt 440.
Der erhabene Abschnitt 440 weist ein örtlich begrenztes Netzwerk 445 aus
Stegen auf, welche durch ein komplementäres Netzwerk aus Kerben/Schlitzen
in der Gussform gemäß der vorliegenden
Erfindung geformt worden sind. Weil das Netzwerk 445 gegenüber dem
Netzwerk 425 isoliert ist, wird eine Entlüftung (gezeigt
in Phantomlinien über
dem Abschnitt 440) verwendet, um das Entlüften des
Formnestes zu erleichtern, entsprechend dem Bereich, der durch den
Abschnitt 440 gebildet wird. Das Vorsehen des isolierten
Netzwerkes 445 und einer getrennten Entlüftung ermöglicht die
Erzeugung eines erhabenen Abschnittes 440, ohne das Auftreten
einer Unterfüllung
oder von Fehlstellen – das
heißt
dies ungeachtet der Tatsache, dass der erhabene Abschnitt 440 hochgradig
konturiert ist und im wesentlichen rechtwinklig mit Bezug auf den
Hauptbereich der B-Oberfläche
des Schaumteils 400 ist.
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Das
Schaumteil 400 umfasst ferner einen erhabenen Abschnitt 450,
welcher kürzer
ist als der erhabene Abschnitt 440. Um ein geeignetes Entlüften des
Abschnittes des Formnestes zu erreichen, welcher dem erhabenen Abschnitt 450 entspricht,
ohne das Auftreten von Fehlstellen oder einer Unterfüllung, wird
ein Bereich des Netzwerkes aus Kerben/Schlitzen in der Gussform
auf dem Bereich des Formnestes positioniert, welcher dem erhabenen
Bereich 450 entspricht, so dass dieser Bereich des Formnestes über das
Netzwerk aus Kerben/Schlitzen entlüftet wird, das zu der Erzeugung
des Netzwerkes 425 führt.
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Die 16 stellt
einen Schaumteil 500 dar, welcher einen höheren erhabenen
Abschnitt 540 und einen niedrigeren erhabenen Abschnitt 550 aufweist, ähnlich zu
jenen, welche in der 15 mit Bezug auf den Schaumteil 400 gezeigt
sind.
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In
dem Fall des Schaumteils 500 sind der Umfangssteg 530 und
die Stege des „Haupt"-Netzwerks 525 und
die Stege des Netzwerks 545 alle miteinander verbunden,
wodurch die Notwendigkeit vermieden wird, dass die Stege und die
Bänder
verbunden werden, umfassend, dass die Notwendigkeit vermieden wird,
dass Bandentlüftungen
in der Gussform verwendet werden, um das Schaumteil 500 zu
erzeugen. Stattdessen können
Autovent-Entlüftungen
oder ähnliches
an der Position verwendet werden, die in Phantomlinien in der 16 gezeigt
ist, um eine effektive Flächenentlüftung des
Formnestes zu erreichen.
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Die 18 zeigt
einen vergrößerten Bereich einer
leicht modifizierten Version des Elementes 400, bei welcher
ein „Mini"-Netzwerk 447 aus
Stegen leicht modifiziert worden ist, im Vergleich zu dem „Mini"-Netzwerk 445 in
der 15.
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Die 17 stellt
eine vergrößerte geschnittene
Ansicht eines Bereiches der Gussform dar, die verwendet wird, um
das Element 400 zu erzeugen, das in der 18 gezeigt
ist. Somit ist ein „Haupt"-Netzwerk aus Kerben/Schlitzen
vorgesehen und ist mit einer Umfangskerbe/einem Umfangsschlitz,
mit verbundenen Kerben/Schlitzen und einer Bandentlüftung verbunden,
wie oben beschrieben worden ist. Die Spitze 212 des Deckels 205 ist
mit einem „Mini"-Netzwerk 247 aus Kerben/Schlitzen
versehen, welche untereinander verbunden sind und mit Bezug auf
das „Haupt"-Netzwerk 225 isoliert
sind. Das „Mini"-Netzwerk 247 der Kerben-Schlitze
ist mit einer Entlüftung 220 verbunden,
wie oben beschrieben worden ist.
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Somit
werden Gase in dem Hauptbereich des Formnestes im Betrieb über das „Haupt"-Netzwerk 225 aus
Kerben/Schlitzen, die Umfangskerbe/den Umfangsschlitz, die Verbindungskerben/Verbindungsschlitze
und die Bandentlüftungen
(alles nicht in der 17 gezeigt aber oben genannt)
entlüftet
werden, wohingegen Gas, das in der Spitze 212 gefangen
sein könnte, über das „Mini"-Netzwerk 247 der
Kerben/Schlitze und die Entlüftung 220 entlüftet werden
wird.
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Mit
Bezug auf die 20 ist eine schematische Darstellung
der Verbindung der Entlüftung 220 mit
dem Deckel 205 der Gussform 200 gezeigt. Somit umfasst
die Entlüftung 220 einen
mit Gewinde versehenen Bereich 221. Der Deckel 205 umfasst
einen mit Innengewinde versehenen Bereich 206, welcher komplementär zu dem
mit Gewinde versehenen Bereich 221 der Entlüftung 220 ist.
Somit wird die Entlüftung 220 einfach
in den Deckel 205 eingeschraubt, über die mit Gewinde versehenen
Bereiche 206 und 221.
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Die
Entlüftung 220 kann
eine Anzahl von verschiedenen Formen annehmen. Somit ist mit Bezug auf
die 20 eine große
geschnittene Ansicht einer Entlüftung 600 gezeigt,
die in dem Deckel 205 angeordnet ist. Die Entlüftung 600 kann
auf eine ähnliche Art
und Weise zu der Entlüftungsbaugruppe 98 ausgeführt sein,
die in den Clark et al. Patenten beschrieben wird.
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Mit
Bezug auf die 21, 22 und 25 bis 28 ist
eine alternative Entlüftung 700 dargestellt,
welche anstelle von und/oder zusätzlich zu
einer oder beiden von den Entlüftungen 220 und 600,
die oben beschrieben worden sind, verwendet werden kann.
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Demnach
umfasst die Entlüftung 700 einen mit
Gewinde versehenen Abschnitt 721, welcher in einen Eingriff
mit einem komplementär
mit Gewinde versehenen Abschnitt (nicht gezeigt) in dem Deckel 205 gebracht
werden kann, wie oben mit Bezug auf die 19 beschrieben
worden ist.
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Die
Entlüftung 700 umfasst
einen Durchlass 705, in welchem ein Hindernis 710 angeordnet
ist. Abzweigend von dem Durchlass 705 ist ein Kanal 715.
Unterhalb der Entlüftung 700 ist
ein Paar von entgegengesetzten Sensorelementen 720 angeordnet
(nur eines ist in der 21 gezeigt). Das Sensorelement 720 kann
ein optischer Sensor (zum Beispiel Infrarot oder ähnliches),
ein akustischer Sensor, ein kapazitiver Sensor oder ähnliches
sein.
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Die
Arbeitsweise der Entlüftung 700 wird
nun mit Bezug auf die 25 bis 28 beschrieben werden.
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Demnach
wird eine flüssige,
schäumbare Zusammensetzung 235 in
eine Wanne 210 der Gussform 200 gegeben, wie oben
mit Bezug auf die 8 beschrieben worden ist. Der
Deckel 205 wird dann mit Bezug auf die Wanne 210 geschlossen.
Wenn sich die schäumbare
Zusammensetzung 235 ausdehnt, werden Gase erzeugt und treten
aus der Entlüftung 700 über den
Kanal 715, folgend dem Weg der Pfeile B aus. Wenn die schäumbare Zusammensetzung 235 das
Formnest (den Formenhohlraum) füllt,
erreicht sie die Sensoren 720 in der Entlüftung 700.
Wenn dies passiert, wird das Hindernis 710 derart betätigt, dass
es sich in die Richtung des Pfeils C bewegt, wodurch es das Flüchten von
Gas über
den Kanal 715 effektiv absperrt – das heißt die Entlüftung 700 ist für alle Absichten
und Zwecke geschlossen (27).
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Danach
wird das Hindernis 710 in die Richtung des Pfeils D bewegt,
und das resultierende Schaumteil wird aus der Gussform entfernt,
wie oben beschrieben worden ist. Alternativ kann das resultierende
Gussteil aus der Gussform entfernt werden, und dann kann das Hindernis 710 in
der Richtung des Pfeils D in die Bereitschaft zur Erzeugung des
nächsten
Schaumteils bewegt werden.
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Demnach
wird der Fachmann verstehen, dass die Entlüftung 700 als eine
Entlüftung
mit relativ hoher Kapazität
arbeitet, welche ein sensorbetätigtes Absperrsystem
aufweist, das das Flüchten
von Gas durch die Entlüftung
effektiv abdichtend absperrt. In anderen Worten, die Entlüftung 700 ist
betätigbar zwischen
einer ersten Position, in welcher sie als eine Entlüftung mit
hoher Kapazität
arbeitet, und einer zweiten Position, in welcher die Entlüftung effektiv
abgedichtet ist.
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Eine
Alternative zu diesem Ansatz wird mit Bezug auf eine Modifikation
der Entlüftung 700 in
die Entlüftung 700a,
die in den 23 bis 24 gezeigt
ist, dargestellt. In den 23 bis 24 ist
die einzige wesentliche Änderung
bei der Entlüftung 700a der
Ersatz des Hindernisses 710 mit einem Hindernis 710a.
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Das
Hindernis 710a ist ähnlich
zu dem Hindernis, welches in der Entlüftung 600 erscheint,
die oben beschrieben worden ist, und in der Entlüftungsbaugruppe 98,
die in den Clark et al. Patenten beschrieben wird. Das Hindernis 710a wird
auf dieselbe Art und Weise betätigt,
wie mit Bezug auf das Hindernis 710 in den 25 bis 28 beschrieben
worden ist.
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Der
resultierende Unterschied ist, dass, anders als die Entlüftung 700,
die in den 25 bis 28 dargestellt
ist, die Entlüftung 700a,
die in den 23 bis 24 dargestellt
ist, betätigbar
ist zwischen einer ersten Position, in welcher die Entlüftung als
eine aktive Entlüftung
mit relativ hoher Kapazität arbeitet,
und einer zweiten Position, in welcher die Entlüftung als eine passive Entlüftung mit
geringer Kapazität
arbeitet (das heißt
in der zweiten Position ist die Entlüftung nicht so effektiv abgedichtet
wie in der Ausführung,
die mit Bezug auf die 25 bis 28 beschrieben
worden ist). Der Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die Anzahl der
notwendigen Entlüftungen
vermindert ist (wie sie es in dem Fall mit der Entlüftung 700 war),
weil die Entlüftung
in den 23 bis 24 als
eine Entlüftung
mit hoher Kapazität
in der ersten Position arbeitet, wohingegen auf der anderen Seite
die Notwendigkeit, ein exaktes Timing zu verwenden, um die Entlüftung abzusperren,
wie in den 25 bis 28 gezeigt
ist, mit der Entlüftung 700a,
die in den 23 bis 24 gezeigt
ist, gemildert wird, weil Gas damit fortfahren wird, die Entlüftung zu
verlassen, sogar nachdem das Hindernis 705 betätigt worden
ist, damit es sich in der zweiten Position (mit geringer Kapazität und passiver
Entlüftung) befindet.
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In
einigen Fällen
kann die Notwendigkeit der Sensoren 720 vermieden werden,
in welchen dasselbe Teil in derselben Gussform produziert wird.
Insbesondere kann ein Zeitgebungssystem verwendet werden, um das
Hindernis 710a aus seiner ersten Position (mit hoher Kapazität, aktiver
Entlüftung)
in seine zweite Position (mit niedriger Kapazität und passiver Entlüftung) zu
bewegen.
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Mit
Bezug auf die 29 ist eine vergrößerte Ansicht
eines Bereiches des Schaumteils 240 (siehe ebenso die 10)
dargestellt, umfassend einen Bereich des Netzwerks 245 des
Schaumstegelementes, gebildet durch das Netzwerk 225 aus
Kerben/Schlitzen in der Gussform 200. Ferner ist ein extrudierter Abschnitt 250 gezeigt,
in welchem der Schaum nahe der Entlüftung 220, 600, 700 und/oder 700a ausgehärtet ist.
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Während diese
Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungen und Beispiele beschrieben worden
ist, soll die Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinn ausgelegt werden.
Demnach werden verschiedene Modifikationen der beispielhaften Ausführungen
sowie andere Ausführungen
der Erfindung für
den Fachmann nach Bezug auf diese Beschreibung offensichtlich sein.
Zum Beispiel ist es möglich,
den Deckel 205 der Gussform 200 derart zu modifizieren,
dass die Form und/oder die Dimension des extrudierten Bereiches 250 in
dem resultierenden Schaumteil 240 modifiziert wird. Alternativ
ist es möglich,
den Deckel 205 der Gussform 200 derart zu modifizieren,
dass die Erzeugung des extrudierten Bereiches 250 in dem
resultierenden Schaumteil 240 eliminiert wird. Noch weiter
ist es möglich,
die Verbindungen der Entlüftungen 220, 600, 700 und/oder 700a mit
dem Deckel 205 derart zu modifizieren, dass der fern gelegene
Bereich der Entlüftungen 220, 600, 700 und/oder 700a im
wesentlichen bündig
mit der Oberfläche
des Formnestes des Deckels 205 ist. Noch weiter ist es
möglich,
das Netzwerk der Kerben/Schlitze 225 derart zu modifizieren,
dass es ein anderes Aussehen aufweist. Zum Beispiel ist es möglich, ein
Netzwerk aus Kerben/Schlitzen derart auszuführen, dass dieses ein diamantförmiges sich wiederholendes
Muster aufweist, optional eine Reihe von im wesentlichen parallelen
Kerben/Schlitzen aufweist, in welcher jede Kerbe/jeder Schlitz eine
Reihe der Diamanten in dem sich wiederholenden Muster halbiert.
Alternativ ist es möglich,
ein Netzwerk aus Kerben/Schlitzen derart auszuführen, dass es eine Reihe von
im wesentlichen parallelen Kerben/Schlitzen umfasst (das heißt in einer
so genannten Strahlertypenanordnung (Radiator Type Arrangement)
mit einem Abstand zwischen benachbart angeordneten Paaren von Kerben/Schlitzen
in dem Bereich von rund 2 cm bis rund 5 cm). In jedem Fall wird
vorgezogen, eine Umfangskerbe/einen Umfangsschlitz einzubringen,
die/der mit dem Netzwerk der Kerben/Schlitze verbunden ist, noch
eher vorzuziehen mit jeder Kerbe/jedem Schlitz in dem Netzwerk verbunden
ist. Es ist daher beabsichtigt, dass die angehängten Ansprüche alle solche Modifikationen
oder Ausführungen
abdecken.
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Alle
Veröffentlichungen,
Patente und Patentanmeldungen, auf welche hierin Bezug genommen wird,
werden in ihrer Gesamtheit mit demselben Ausmaß aufgenommen, wie wenn für jede Veröffentlichung,
jedes Patent oder jede Patentanmeldung spezifisch und individuell
dargelegt würde,
dass diese/dieses durch Bezugnahme in ihrer/seiner Gesamtheit aufgenommen
wird.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Gussform, insbesondere eine Gussform
zum Herstellen eines Schaumgegenstandes. In einer vorzuziehenden
Ausführung
umfasst die Gussform einen Deckel und eine Wanne, welche lösbar miteinander
in Eingriff bringbar sind, um ein Formnest zu definieren, wobei
der Deckel umfasst: (i) eine Entlüftung, welche einen Durchlass
für Gas
aufweist, damit dieses aus dem Formnest entflieht, und (ii) eine
Vielzahl von Kerben, die mit der Entlüftung verbunden sind. Die Verwendung
einer Vielzahl von Kerben/Schlitzen in der Oberfläche des
Formnestes wirkt effektiv als ein Siphon, um Gas aus der Zusammensetzung,
die gegossen werden soll, abzuziehen. Die Vielzahl von Kerben/Schlitzen
ist mit einer oder mehreren Entlüftungen
verbunden, welche dann ermöglichen,
dass Gas aus dem Formnest zu der Umgebung der Gussform entflieht.