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Christiansen & Meyer Hamburg-Harburg Außenmühlenweg 10
| Vorrichtung zum Herstellen und Vulkanisieren |
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| von Kautschukerzeugnissen nach Vorwärmen des |
| Kautschuks |
| iECaut schuks |
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| Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Herstel- |
len und Vulkanisieren von Kautschukerzeugnissen nach Vorwärmen des Roh-Kautschuks.
Die bisher bekannten Vorrichtungen zum Vulkanisieren von Kautschukerzeugnissen arbeiteten
nach dem folgenden Prinzip : Der beispielsweise in Stangen-oder Plattenform angelieferte
Kautschuk wurde in die für das Enderzeugnis hergestellten Formen eingebracht, die
Formen wurden daraufhin geschlossen, wobei der überflüssige Kautschuk aus den Quetachnuten
der Formenteile herausgepreßt wurde und anschließend wurde der Kautschuk während
einer Zeitdauer von ca. 15-20 Minuten zum fertigen Erzeugnis vulkanisierte Die Formen
wurden wieder geöffnet und die fertigen Artikel herausgenommen.
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Dieses Verfahrensprinzip weist einmal den Nachteil auf, daß die Formen
immer mit einem gewissen Überschuß noch nicht vulkanisierter Kautschukmasse beschickt
werden müssen, der in Form von Austrieb usw. herausgequetscht wird und ständig nach
der Vulkanisation entfernt werden muß, wobei ein nicht geringer Abfall an ausvulkanisiertem
Material auftritt. Des weiteren bedeutet die Vulkanisierdauer von etwa 15-20 Minuten
einen
außerordentlichen Nachteil hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit
des Gebrauchs der einzelnen Formen. Jede Maßnahme, die zur Verkürzung der Vulkanisierdauer
beiträgt, bedeutet daher, daß die einzelnen Formen besser ausgenutzt werden können,
und somit die gesamte Vorrichtung wirtschaftlicher arbeitet.
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Der vorliegenden Neuerung liegt das folgende Prinzip zugrunde : Vor
dem eigentlichen Vulkanisiervorgang wird der Kautschuk in einer von der Vorrichtung
gesonderten Anlage durch und durch erwärmt, und zwar auf eine Temperatur von etwa
90 bis 1100 C, bei der normalerweise noch keine Vulkanisierung auftritt. Da das
Wärmeleitvermögen der Kautschukmasse verhältnismäßig gering ist, ist besonders darauf
zu achten, daß auch der Kern der noch nicht vulkanisierten Kautschukmasse diese
Temperatur erreicht. Vorzugsweise wird daher für das Vorwärmen der Kautschukmasse
eine Hochfrequenzbeheizung benutzt. Das Vorwärmen gerade des Kernes der Masse ist
dadurch sichergestellt. Die Außentemperatur der Masse bleibt sogar infolge der größeren
Wärmeabgabe geringer.
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Durch diese intensive Vorheizung der noch nicht vulkanisierten Kautschukmasse
wird es möglich, die Dauer des nachfolgenden Vulkanisiervorganges auf einen Bruchteil
des bisher erforderlichen Zeitraumes einzuschränken. Beispielsweise genügt nach
entsprechender Vorwärmung für den Vulkanisierprozeß eine Dauer von 2-3 Minuten,
je nach Mischung und Dicke des Artikels.
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Weiterhin ermöglicht diese Vorheizung, die Kautschukerzeugnisse ähnlich
herzustellen wie Plastikerzeugnisse.
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Infolge der hohen Vorwärmung des Kautschuks ist dieser so
verformbar
geworden, daß er in eine geschlossene Form zum Zwecke seiner Vulkanisation leicht
hineingedrückt werden kann. Daraus folgt, daß durch Anwendung dieses Vorwärmprinzips
die oben erwähnten Nachteile der bisherigen Herstellungsprinzipien von Kautschukerzeugnissen
sowohl hinsichtlich des auftretenden Materialverlustes wie hinsichtlich der Vulkanisationsdauer
beseitigt werden.
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Eine weitere Möglichkeit, den Vulkanisiervorgang zu beschleunigen
und damit die Verwendung der Formen wirtschaftlicher zu machen, liegt noch darin,
die Vulkanisationstemperatur gegenüber den bisher angewandten Temperaturen zu erhöhen.
Dabei ist jedoch zu bedenken, daß die Temperatur nicht so weit gesteigert werden
darf, daß eine Zersetzung des Kautschuks auftritt.
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Auf Grund dieses so skizzierten Verfahrensprinzips
liegt der vorliegenden Neuerung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen
und Vulkanisieren von Kautschukerzeugnissen nach Vorwärmen des Kautschuks zu schaffen,
bei der der Herstellungsablauf sowohl hinsichtlich der Beschickung der Form mit
Kautschuk als auch hinsichtlich des Vulkanisiervorganges schnell, sicher und zuverlässig
vor sich geht.
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Gemäß der vorliegenden Neuerung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß eine Vorrichtung gebildet wird, aus einer vorzugsweise zylindrischen, offenen
Mulde zur Aufnahme des vorgewärmten Kautschuks, einer auf der einen Seite daran
anschließenden, vorzugsweise zylindrischen Druckkammer mit einer Düse und einem
auf der anderen Seite der Mulde an diese anschließenden Gestell, in dem ein Kolben
koaxial zur
Mulde und zur Druckkammer sowohl axial verschiebbar
wie um seine Achse drehbar gelagert ist, und durch ein auf der Düsenseite der Druckkammer
befindliches, die Vulkanisierform tragendes Gestell, das zur abwechselnden Verbindung
und Trennung von der Düse und Form hin-und herverschiebbar gelagert ist.
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Dadurch wird erreicht, daß der beispielsweise in Form von 50 mm-Stangen
angelieferte, je nach Formfüllung in Scheiben geschnittene und entsprechend vorgewärmte
Kautschuk in einfachster und sicherster Weise in aufeinanderfolgenden Beschickungsvorgängen
in plastischer Form in die das endgültige Erzeugnis darstellende, geschlossene Kautschukform
hineingepreßt werden kann, wo er nur einem kurzen Vulkanisierprozeß unterworfen
wird.
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Zur weiteren förderlichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der den Kautschuk in die Form pressende Kolben mit einem auswechselbaren Kopf
versehen, der vorzugsweise Rillen aufweist, die entlang der Stirnseite derart vom
Umfang des Kolbens einwärts verlaufen, daß bei der Axial-und Drehbewegung des Kolbens
an dessen Stirnumfang befindlicher Kautschuk zur Kolbenachse gefördert wird.
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Dabei werden vorzugsweise Axial-und Drehbewegung des Kolbens abhängig
voneinander gesteuert. Dadurch wird erreicht, daß das Eindringen von plastischem
Kautschuk zwischen Kolben und Druckkammerwand und damit eine Blockierung des Kolbens
verhindert wird, so daß langwierige Reinigungsarbeiten wirksam vermieden werden,
was die Sicherheit der Arbeitsweise der Vorrichtung erhöht.
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Das Eindringen von plastischem Kautschuk zwischen Druckkammerwand
und Kolben wird an sich durch die relativ hohe Temperatur in der Druckkammer begünstigt.
Um diesem Einpressen weiterhin zu begegnen, ist der Kolben in sejnem Inneren mit
einer Kühlmittelhohruhg versehen, durch die ständig Kühlmittel geleitet wird. Dadurch
wird erreicht, daß der Kautschuk in unmittelbarer Nähe des Kolbenkopfes eine geringere
Temperatur hat und somit weniger plastisch und daher weniger leicht geneigt ist,
sich zwischen Kolben und Druckkammerwand einzupressen.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Neuerung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen hervor. In den Zeichnungen
zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Neuerung in Abgabestellung
mit geschlossener Form, Fig. 2 eine ähnliche Seitenansicht, jedoch mit abgerücktem
Formträgergerüst und geöffneter Form, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig.
2, Fig 4 eine seitliche Innenansicht des den Kolben tragenden Gerüstes und Fig.
5 einen Schnitt nach Linie 5-5 in Fig, 4, Die Druckkammer 1, das den Kolben 6 aufnehmende
Gerüst 17 und die dazwischen befindliche Mulde 25 sind auf einem Fundament 15 fest
montiert. Auf der der Mulde 25 abgewandten Seite der Druckkammer 1 ist auf einer
absteigenden Stufe des Fundaments 15 das Formträgergerüst 9 hin und her verschiebbar
gelagert, Eine unter der Druckkammer 1 befindliche Kolbenzylinderanordnung 14 steht
mit dem Gerüst 9 in Verbindung. Durch die Kolbenzylinderanordnung 14 ist es möglich,
die
in dem Gerüst 9 befindliche Form 10 mit der Druckkammer 1 in Verbindung zu bringen
und sie von ihr zu entfernen.
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Die Druckkammer 1 ist vorzugsweise bei 2 mit einer Heizung, insbesondere
einer Widerstandsheizung, versehen, durch die der zugeführte Kautschuk auf seiner
in der nichtgezeigten Hochfrequenzheizung angenommenen Temperatur gehalten wird.
Auf der in der Fig. 1 links befindlichen Seite der Druckkammer 1 ist an dieser mittels
eines Schnellverschlusses, insbesondere eines Bajonettverschlusses, eine Düse 3
angebracht, die nach außen kegelförmig spitz zuläuft.
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Auf der der Düse 3 gegenüberliegenden Seite ist die Druckkammer 1
offen und mit einer daran anschließenden, zur Druckkammeröffnung koaxial verlaufenden
Mulde 25 verbunden.
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Das andere Ende der Mulde 25 steht mit dem den Kolben 6 tragenden
Gerüst 17 in Verbindung. Der Kolben 6 ist in dem Gerüst 17 sowohl axial verschieblich
wie um seine Achse drehbar gelagert. Er ist weiterhin mit einem auswechselbaren
Kopf 8 und einer in seinem Inneren befindlichen Kühlmittelbohrung 7 versehen. Der
Zylinderkopf 8 weist bei 16 an seiner Stirnseite vorzugsweise Rillen auf, die vom
Kolbenumfang einwärts verlaufen und insbesondere Spiralforsi haben. Der Kolbenkopf
8 kann auch in anderer Weise profiliert sein, beispielsweise konkav oder teilweise
konkav. Die axiale Bewegung und die Rotationsbewegung des Kolbens kann abhängig
oder unabhängig' voneinander gesteuert sein.
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Das auf der anderen Seite der Druckkammer 1 hin und her beweglich
gelagerte Formträgergerüst 9 trägt an der der Druckkammer abgewandten Seite eine
Kolbenzylinderanordnung 13. Das aus dieser Anordnung 13 herausragende Ende der dazugehörigen
Kolbenstange
ist mit einer Formaufspannplatte 12, die hin und her beweglich auf dem Gerüst 9
angeordnet ist, verbunden.
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Auf der anderen Seite der Formaufspannplatte 12 befindet sich eine
Heizplatte 11, die ihrerseits die eine Hälfte der Form 10 trägt. Die andere Hälfte
der Form 10 ist ebenfalls über eine Heizplatte 11 mit der anderen, der Druckkammer
1 zugewandten Formaufspannplatte 12 verbunden. Die der Druckkammer 1 zugewandte
Hälfte der Form 10 weist koaxial zur Düse 3 einen Zufuhrkanal 29 auf, der in Richtung
zum Forminneren konisch verläuft.
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Beborzugterweise werden die Axialbewegung und die Drehbewegung des
Kolbens 6 abhängig voneinander gesteuert Zu diesem Zwecke geht der Kolben 6 an seinem
hinteren Ende in die Welle 22 über, auf der mittels eines Keiles 21 ein großes Stirnrad
20 aufgekeilt ist. Kolben 6 bzw. Welle 22 laufen in Lagern des Gerüstes 17. Dabei
ist die Welle 22 an dem hinter dem Stirnrad 20 gelegenen Abschnitt mit einem Gewinde
23 versehen, das in einer Gewindebuchse 24 des Gerüstes 17 läuft. Das Stirnrad 20
kämmt seinerseits mit einem langen Stirnradritzel 19, dessen Achse in entsprechender
Entfernung parallel zur'Achse des Kolbens 6 bzw. der Welle 22 verläuft und das sich
mindestens über den gesamten axialen Weg des Kolbens 6 erstreckt. Das Stirnradritzel
19 steht mit einem Antriebsmotor 18 in kraftschlüssiger Verbindung. Die im Inneren
des Kolbens befindliche Kühlmittelbohrung 7 wird in geeigneter Weise mit einem Kühlmittel
versorgt.
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Die aus einem nicht dargestellten Vorwärmschrank, der vorzugsweise
mit einer Hochfrequenzheizung versehen ist, entnommene, auf etwa 90-110 0 vorgewärmte
Kautschukmasse wird in die Mulde 25 eingebracht. Der Kolben 6 befindet sich
zu
dieser Zeit an der Vorderseite des Gerüstes 17. Das Formträgergerüst 9 ist, wie
Fig. 1 zeigt, mit Hilfe der Kolbenzylinderanordnung 14 völlig an diemDruckkammer
1 herangerückt, so daß die Düse 3 in eine entsprechende Ausnehmung der ihm zugewandten
Formhälfte 10 eingreift und mit dem Zufuhrkanal 29 ausgerichtet ist. Durch Betätigung
der Kolbenzylinderanordnung 3 ist die linie Formaufspannplatte 12 ganz nach rechts
gefahren und die Form 10 geschlossen.
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Durch Einschalten des Antriebsmotors 18 wird über das Stirnradritzel
19 das Stirnrad 20 gedreht. Durch Zusammenwirken von Stirnrad 20, Gewinde 23 und
Gewindebuchse 24 wird dadurch der Kolben 6 sowohl axial verschoben wie um seine
Achse gedreht. Der in der Mulde 25 befindliche Kautschuk wird bei entsprechender
Bewegung des Kolbens in die Druckkammer 1 hineinbefördert, wobei die Heizung 2 dafür
sorgt, daß die Kautschukmasse die einmal angenommene Temperatur beibehält.
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Bei weiterer gleichsinniger Bewegung des Kolbens 6 wird schließlich
die Kautschukmasse durch die Düse 3 und durch den Kanal 29 in das Innere der Form
10 gepreßt.
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Die bei 16 an der Stirnseite des Kolbenkopfes 8 befindlichen Rillen
sind so ausgeführt, daß sie in Zusammenwirkung mit der Drehung und der Axialbewegung
des Kolbens 6 den am Stirnumfang des Kolbens befindlichen Kautschuk einwärts in
Richtung auf die Kolbenachse fördern. Dadurch wird wirksam verhindert, daß Kautschukmassen
zwischen den Kolben 6 und die Wandung der Druckkammer 1 eindringen.
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Die innerhalb des Kolbens 6 befindliche Kühlmittelleitung sorgt dafür,
daß die Temperatur und damit die Plastizität des in der Nähe des Kolbenkopfes 8
befindlichen Kautschuks etwas geringer ist als die der Hauptmasse des Kautschuks.
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Da die Gefahr des Eindringens von Kautschukmasse zwischen Kolben und
Zylinderwand mit abnehmender Temperatur sinkt, wird durch die Kühlmittelleitung
7 weiterhin ein Eindringen wirksam unterbunden.. Dadurch wird vermieden, daß sich
innerhalb des Führungsspieles des Kolbens 6 Kautschuk absetzt und somit im Verlauf
des Betriebes eine Blockierung des Kolbens 6 eintritt und die Vorrichtung zur Säuberung
stillgelegt werden
Die in die geschlossene Form 10 abgegebene Kautschukmenge wird nunmehr mit Hilfe
der Heizplatten 11 dem Vulkanisierprozeß unterworfen. Infolge der intensiven Vorwärmung
der eingespritzten Kautschukmasse auf etwa 90-1100 0 und der erhöhten Formentemperatur
wird für den Vulkanisiervorgang nur mehr eine Zeitspanne von etwa 2-3 Minuten benötigt.
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Während dieses Vulkanisiervorganges wird das Formträgergerüst 9 durch
Betätigung der Kolbenzylinderanordnung 14 gemäß Fig. 2 nach links verschoben, so
daß die Form 10 außer Verbindung mit der Düse 3 kommt. Dabei wird durch die Konizität
des Zufuhrkanales 29 der Kegel im kleinsten Querschnitt abgerissen, Nach dem Vulkanisiervorgang
werden die Hälften der Form 10 durch Betätigung der Kolbenzylinderanordnung 13 voneinander
getrennt, das Erzeugnis wird herausgenommen und die Form 10 wieder geschlossen.
Mit Hilfe der Kolbenzylinderanordnung 14 wird dann das Formträgergestell 9 wieder
nach rechts bewegt und dadurch die Düse 3 wie aus Fig. 1 ersichtlich, wieder mit
der Form 10 in Verbindung gebracht. Die Vorrichtung ist dadurch für den nächsten
Beschickungsvorgang bereit.
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Die einzelnen Beschickungsvorgänge folgen unmittelbar aufeinander,
und zwar wird nach dem Füllen der Form der Kolben 6 durch entgegengesetzte Betätigung
des Antriebsmotors 18 mit Bezug auf Fig. 1 nach rechts in das Gehäuse 17 bewegt
und, wie anfänglich beschrieben, eine neue Ladung vorgewärmten Kautschuks in die
freigelegte Mulde 25 eingeführt. Die einzelnen beschriebenen Arbeitsgänge der Vorrichtung
gemäß der Neuerung werden zweckmäßig in bekannter Weise von einer zentralen Steuereinrichtung
gesteuert, insbesondere die Kolbenbewegung und damit die genau bemessene Abgabe
der Kautschukmasse.
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Die so beschriebene Vorrichtung eignet sich in besonderer Weise zur
Verarbeitung von vorgewärmtem Kautschuk ; es wird jedoch hervorgehoben, daß sie
auch bei Verarbeitung anderer plastischer Massen mit Erfolg verwendet werdenkann.
Die bei einem etwaigen Materialwechsel erforderliche Säuberung der Druckkammer 1
wird noch dadurch erleichtert, daß die Düse 3 auf Grund des Schnellverschlusses
5 leicht abnehmbar ist.