DE1504831B1 - Giessform zum herstellen von einstueckigen formstuecken mit einem kern aus /poly-urethan-schaum, die mit einer mit dem kernfest haftend verbundenen haut aus nichtgeschaeumtem poyurethan mindestens teilweiseueberzogen sind - Google Patents

Description

• Danach kann für die Herstellung der Formen ein Kunststoff, z. B. ein warmhärtendes Harz oder ein Silikon- oder Polyurethan-Elastomerharz, verwendet werden. Die Verwendung eines Silikon-Elastomers vermeidet das Anhaften der polymerisierten Haut, ohne das die Anwendung eines Ablösemittels erforderlich wäre.
• Nun sind aber Gießformen aus Kunststoff z. B. aus Silikonharzen an sich bekannt. Diesem Bekannten liegt allerdings - aufgabentechnisch völlig anders -dieErkenntnis zugrunde, daß die Formgebung plastischer - Massen unter niedrigem Druck bei Verwendung einer aus dielektrischem Stoff bestehenden Form erfolgen kann, die eine beträchtliche Erwärmung durch die elektrischen Verluste des zu behandelnden Materials zuläßt, wenn man diese Form aus einem Stoff herstellt, dessen Verlustkoeffizient wesentlich kleiner ist als der des zu behandelnden Materials und der einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten hat als das letztgenannte Material und wenn man die Form so ausbildet und ihr solche Abmessungen gibt, daß sie den auf das behandelte Material ausgeübten Druck aushalten und die im Inneren entwickelte Wärme abführen kann (vgl. deutsche Patentschrift 896 553).
• Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Gießform, die mindestens in dem Bereich, in dem die Haut gebildet wird, aus einem Werkstoff besteht, dessen Wärmeleitfähigkeit größenordnungsmäßig 100fach geringer ist als bei Gießformen aus Stahl, ermöglicht es, ein optimales thermisches Programm durchzuführen.
• Es ist während der ersten Sekunden beim Einfüllen der Haut wichtig, nicht nur ein Aufbrausen, sondern auch einen zu ungestümen Zuwachs an Kaloxien zu vermeiden, der eine zu unterschiedliche Temperatur zwischen den beiden Oberflächen der Haut ergeben würde. Die geringe Wärmeleitfähigkeit der Gießform stellt die richtige Dosierung her. Es ist ersichtlich, daß bei einer solchen Gießform das Auftreffen der Flüssigkeit auf der Gießform automatisch und sofort die gewünschte Aufnahme bestimmt. Es ist kein Regelsystem, wie es für eine metallische Gießform erforderlich wäre, im Falle der Erfindung nötig.
• Die Deckel der Gießformen haben vorteilhaft ebenfalls eine geringe Wärmeleitfähigkeit, wenn sie von der Haut bedeckt werden sollen.
• Wenn sie dagegen nur mit dem Schaumstoff in Berührung stehen und insbesondere mit dem Schaum stoff nach seiner Entwicklung, wobei die schäumende Flüssigkeit in die Gießform selbst eingeführt wird, so können die Deckel auch aus Metall oder einem anderen Werkstoff bestehen.
• Die zu vergießende Mischung kann unmittelbar auf die Gießform aufgebracht werden, und zwar entweder mittels Spritzpistole oder Pinsel oder mittels Schabers oder eines anderen Auftragemittels.
• Zur Beschleunigung der Fertigung kann die Gießform auf einer etwa konstanten Temperatur in der Größenordnung von 110 bis 1200 C gehalten werden.
• Hinsichtlich der Innenwandungen der Gießform kann man die Temperatur auf einem kleinen Teil der Wandstärke beliebig vor dem Einfüllen der die Haut und/oder den Schaumstoff bildenden Flüssigkeit absenken. Dies kann dadurch geschehen, indem man die Wandungen etwas länger der Umgebungsluft aussetzt oder mit Luft anbläst.
• Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung.
• F i g. 1 zeigt eine- Gießform im Schnitt, mit der ein völlig mit einer Haut umgebenes Werkstück gegossen werden kann; F i g. 2 zeigt eine Gießform im Schnitt, mit der ein nur an seinen Seiten und seiner Unterfläche mit einer Haut überzogenes Stück gegossen werden kann.
• In den dargestellten Ausführungsbeispielen umschließt eine aus schlecht wärmeleitfähigem Werkstoff bestehende GießformS einen mit einer Haut 2 überzogenen Schaumstoffkörper 1. In seinem Inneren ist eine an einem Halter 4 befestigte Verstärkungsarmierung 3 angeordnet.
• Beim Beispiel der Fig. 1 und 2 ist die Gießform ziemlich dick, beispielsweise 10 bis 20 mm, und ist in einem Gießkasten aus Stahlblech angeordnet.
• Beim Beispiel der F i g. 2 besteht der Deckel 7, der mit der Haut 2 nicht in Berührung steht, aus einem Metallstück, z. B. aus einem einfachen Stahl- oder Aluminiumblech.
• Im Gegensatz dazu sind beim Beispiel der Fig. 1, bei dem die Haut 2 das Werkstück 1 völlig umgibt und demzufolge sowohl mit dem oberen als auch dem unteren Teil in Berührung kommt, die beiden Teile der Gießform praktisch indentisch. Jede von ihnen umfaßt eine Halbform und besteht aus schlecht wärmeleitfähigem Material, z. B. aus einem Silikon-Ellastomer, und besitzt zwei Gießkästen aus Metall, beispielsweise aus Stahlblech oder Aluminium.
• Es wird jetzt beispielsweise erläutert, wie mittels einer der beschriebenen Gießformen z. B. derjenigen gemäß F i g. 1 im Hinblick auf die Fabrikation eines Werkstückes, das beispielsweise eine lederartige Haut 2 aus weichem Polyurethan besitzt und mit einem halbfesten Schaumstoff, ebenfalls aus Polyurethan gefüllt ist, gegossen wird.
• In die geöffnete Gießform füllt man die zur Bildung der Haut des herzustellenden Werkstücks vorgesehene Flüssigkeitsmischung z. B. eine Mischung, die ein Polyurethan-Elastomer ergibt.
• Während der Verfestigung der Haut und des Erhitzens der Haut und des Schaumstoffes wird die Gießform im Ofen auf eine konstante Temperatur von beispielsweise 1200 C erhitzt. Der Werkstoff der Gießform nimmt dann etwa die Hitze des Ofens an.
• Im Augenblick, in dem die Gießform dem Ofen entnommen wird, wird das vorhergehende Werkstück aus der Form herausgenommen. Die Innenwandung kühlt sich dabei auf einige zehntel Millimeter Tiefe rasch ab. Sobald diese Abkühlung ausreicht, um mit der Zerstäubung der die Haut bildenden Flüssigkeit ohne Risiko beginnen zu können, trägt man diese z. B. durch Spritzen auf, wobei sich die Oberfläche der Gießform z. B. auf 30 bis 400 C und auf etwa 70 bis 800 C in einem Millimeter Tiefe abkühlt. Wenn darüber hinaus eine vorherige Abkühlung erforderlich ist, bläst man vor dem Spritzen Luft auf die Gießform. In jedem Falle stellt man so auf einfache Weise die erforderIiche Temperatur der Innenwandung der Gießform her.
• Nach dem Spritzen steigt die Temperatur der inneren Oberfläche der Gießform und folglich auch der Haut ständig allein durch den Kalorienzustrom aus der Masse der Gießform wieder an. Ihre Temperatur wird während des Spritzens nur wenig abgesenkt, da sie ja eine recht geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt.
• Nach dem Spritzen kann die offene Gießform wieder in den Ofen bei etwa 1200 C eingeführt werden, wo Luft von etwa 1200 C, diesmal die gesamte Gießform erhitzt. Die Temperatur steigt dabei rasch auf etwa 110 bis 1200 C an. Danach reicht die Verfestigung der Haut, d. h. ihr Polymerisationsgrad, aus, so daß die Gießform erneut aus dem Ofen genommen werden kann.
• Wie beim Einfüllen der Haut muß nun die Temperatur der an der Innenwand anliegenden Haut gesenkt werden. Allgemein erfolgt diese Abkühlung in ausreichender Weise durch einfaches Einfüllen der schaumfähigen Flüssigkeit derart, daß letztere wäh- rend der ersten Sekunden beim Einfüllen die Temperatur der Haut ertragen kann.
• Nun ist wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Masse der Gießform deren Temperatur während der Oberflächenabkühlung und des Einfüllens der Schaumflüssigkeit etwas abgesunken. Die in ihr enthaltene Kalorienreserve bewirkt das Wiedererwärmen der Innenwandungen nach einer Kurve, die der ansteigenden Temperaturkurve des Schaumstoffinneren entspricht.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Gießform zum Herstellen von einstückigen Formstücken mit einem Kern aus Polyurethan-Schaum, die mit einer mit dem Kern fest haftend verbundenen Haut aus nicht geschäumtem Polyurethan mindestens teilweise überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Gießform mindestens in dem Bereich, in dem die Haut gebildet wird - wie an sich bekannt - eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 5 10 10-S cal/cm sec.0 C und eine spezifische Wärme größer als 0,1 cal/cm3 0 C aufweist.
2. 2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Gießform in dem die Haut gebildet wird, aus einem an sich bekannten Elastomer besteht.

   Es ist bekannt, einstückig mit einer Haut aus nicht geschäumtem Polyurethan überzogene Formstücke aus Polyurethan-Schaum zu gießen. Dabei wird eine hierfür vorgesehene Gießform mit einer nicht schäumenden Polyurethan-Lösung bedeckt. Diese Schicht wird durch Verdampfen des Lösungsmittels verfestigt. Darauf wird in die auf diese Weise mit einer ungeschäumten Haut bedeckte Gießform eine zur Bildung eines Körpers aus Polyurethan-Schaum bestimmte Flüssigkeit eingegeben und zum Schäumen gebracht. Das Erhitzen des Schaumes und seiner Haut wird so lange fortgesetzt, bis ein Schaumstoffkörper gebildet ist der mit einer starren oder weichen, an seinem Schaumstoff anhaftenden Haut überzogen ist. Die Form ist innen poliert und beliebiger Art, vornehmlich aus Metall (vgl. deutsche Patentschrift 1 071 942, Anspruch 1 und Spalte 2, Zeilen 33 bis 35).

   Ausgehend von diesem Stand der Technik handelt . es sich bei der Erfindung. um eine eine Gießform und eine Erwärmungseinrichtung enthaltende Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

   Es wurde festgestellt, daß das wärmetechnische Verhalten vor allem metallischer- Gießformen im Rahmen der hier gießtechnisch herzustellenden Schaumkunststoffkörper eine wesentliche Rolle spielt. Es wurde gefunden, daß der Wärmekapazität und der Wärmeleitung des Formenwerkstoffes wesentliche Bedeutung zukommt. Die Nutzfläche der Gießform, auf die die Haut und Schaumstoff erzeugende Masse aufgebracht wird, muß während des Arbeitsspieles eine festgelegte, einem bestimmten Programm entsprechende Temperatur aufweisen, wobei der Menge der durch die im Ofen aufgeheizten Gießform dem Formling zugeführten Kalorien besondere Bedeutung zukommt.

   Hierzu wird folgendes als Beispiel ausgeführt: In dem Augenblick, in welchem die Flüssigkeit zur Erzeugung der Haut auf der inneren Oberfläche der Gießform aufgegeben wird, soll deren Wandung auf Grund vorangegangenen Aufheizens der Fonn in einer Erwärmungseinrichtung, beispielsweise eine Temperatur von etwa 80 bis 1000 C : besitzen, d. h. eine genügend hohe Temperatur, um die Verdampfung der Lösungsmittel so rasch wie möglich hervor- zurufen und die Temperatur der Haut so schnell wie möglich zu erhöhen und dadurch die- Verfestigungszeit dieser Haut herabzusetzen. Die Temperatur soll aber auch nicht zu hoch sein, damit die Gefahr eines Aufbrausens und Verzögerns sowie eine zu ungestüme Reaktion über der Dicke der Schicht vermieden wird. Sogleich nach dem Einfüllen der Flüssigkeit auf die Innenfläche der Gießform soll die Temperatur dieser Oberfläche wieder auf 100 bis 1200 C ansteigen, um die Verfestigung der Haut zu gewährleisten.

   Was nun im Gegensatz dazu das Einfüllen der den Schaumstoff bildenden Flüssigkeit auf die Innenwandungen der Gießform angeht, so darf hier die Temperatur der Wandung einen kritischen Wert, der von der Beschaffenheit der zu schäumenden Flüssigkeit abhängt und beispielsweise 40 bis 500 C oder in anderen Fällen 60 bis 700 C beträgt, nicht überschreiten. Die Temperatur darf erst nach der Entwicklung des Schaumstoffes ansteigen. Der Temperaturanstieg kann ziemlich rasch vonstatten gehen und vorzugsweise parallel mit dem spontanen Temperaturanstieg im Kern des Schaumstoffs, der aus einer exothermen Reaktion herrührt, so daß ein Wärmeaustausch zwischen dem Umfang des Werkstückes und der Gießform vermieden wird. Es ist somit ersichtlich, daß es wünschenswert ist, - daß die Temperatur der Innenwandungen der Gießform und der in diese eingefüllten Haut mit dem Zuwachs an Kalorien aus der Masse der Gießform selbst ansteigt.

   Wollte man ein optimales Temperaturprogramm für die Innenwand der Gießform mit einer gut wärmeleitenden Gießform z. B. aus Metall und mit einem beträchtlichen Wärmeaufnahmevermögen verwirklichen, so müßte man mit Erwärmungen und Abkühlungen der Gießform von außen entsprechend dem Programm arbeiten, und dies nicht nur während der Verfestigungszeit der Haut und des Entwickelns des Schaumstoffes, sondern auch während des Einfüllens der die Haut bildenden Flüssigkeit.

   Die Gießform muß während des ganzen Arbeitsspieles versetzt werden können. Es ist aber industriell unmöglich, die notwendigen Kalorien während der kurzen Zeiten zu oder abzuführen. Dies würde zumindest ein von diesem Programm beeinflußtes Steuersystem für eine oder mehrere Stellen der Gießform erfordern, und es würde zu Temperaturunterschieden an einzelnen Stellen der Gießform führen.

   Nach der die Erfindung tragenden Aufgabe sollen der thermische, von seiten der Wärmekapazität und der Wärmeleitung her bedingte Einfluß der Gießform auf das zu gießende und gegossene Werkstück (und die hiermit zusammenhängenden Form-Verlustzeiten) weitgehend ausgeschaItet werden. Es geit aufgabentechnisch um ein selbsttätiges thermisches Regeln des Gießvorganges, um die Erzielung einer Temperaturverteilung über die Formenoberfläche, die möglichst gleichmäßig und dem zu formenden Körper angepaßt ist, und zwar ohne daß eine Steuer- und Regeleinrichtung verwendet werden müßte.

   Die Lösung dieser Aufgabe- besteht in einer Ausbildung der Anordnung nach dem Oberbegriff gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Eine zweckmäßige Weiterbildung dieses Vorschlages enthält der Anspruch 2.