DE19544118A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Schäumen eines Formteils - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schäumen eines Formteils gemäß dem Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Schäumen eines Formteils sowie die Verwendung eines filterartigen Drosseleinsatzes als Schaumsperre in einer Ansaugöffnung einer Vorrichtung zum Schäumen eines Formteils.

Geschäumte Formteile werden aus einem reaktiven Schaumgemisch in einem Werkzeug erzeugt, das oft zweiteilig ausgeführt ist und aus einer unteren und einer oberen Hälfte besteht. Die beiden Hälften schließen im zusammengebauten bzw. geschlossenen Zustand einen Hohlraum ein, in dem der eigentliche Schäumvorgang, d. h. das Reagieren der Schaumkomponenten stattfindet, und der somit die Form des Fertigteils nach Beendigung des Schäumens festlegt. Wenn das fertige Formteil auf seiner Außenseite ganz oder teilweise von einer Folie bedeckt sein soll wird vor dem eigentlichen Schäumvorgang eine entsprechende Folie in die untere und/oder obere Werkzeughälfte eingelegt und in seiner Lage fixiert, was beispielsweise durch Unterdruck-Ansaugen erfolgt, wobei die Folie durch dieses Einziehen in eine möglichst konturschlüssige Anlage an die Werkzeughälften- bzw. Forminnenflächen kommen soll. Die Folie kann dabei dazu vorgesehen sein, dem fertigen Formteil eine äußere Schutzhaut zu geben, die das Formteil gegenüber mechanischen Beanspruchungen oder Einbringen von Feuchtigkeit schützt. Solche folienbeschichteten Formteile finden ihre Anwendung zum Beispiel bei der Schallisolation von Fahrzeugen und stationären Maschinen.

Zum Ansaugen der Folie sind an den Bereichen der Forminnenflächen des Werkzeugs, die den Bereichen des Fertigteils entsprechen, die im Endzustand mit der Folie bedeckt sein sollen, eine Vielzahl von Ansaugöffnungen vorzugsweise kleinen Durchmessers vorgesehen, die einerseits in den Hohlraum münden, in dem der Schäumvorgang stattfinden soll und andererseits mit einem gemeinsamen Pumpstutzen verbunden sind. Dabei können die Ansaugöffnungen mit Metalldüsen versehen sein. Durch Abpumpen an dem Pumpstutzen läßt sich somit ein Unterdruck im Bereich der Ansaugöffnungen erreichen, um die Folie anzusaugen.

Bei reaktiven Schaumgemischen, insbesondere bei Polyurethanschaum entstehen jedoch beim Aufschäumen hohe Schaumdrücke, die u. U. den reagierenden Schaum teilweise durch die Folie hindurchzudrücken, also diese zu zerstören vermögen. Somit kann Schaum in die Metalldüsen der Ansaugöffnungen und womöglich in dahinterliegende Maschinenteile gelangen und diese verunreinigen oder sogar verstopfen. Dasselbe Problem entsteht grundsätzlich auch dann, wenn beispielsweise aufgrund eines Taktfehlers vor dem Reagieren des Schaums keine Folie in das Werkzeug eingelegt wurde. Die verstopften Düsen erfordern eine aufwendige und zeitraubende von Hand erfolgende Säuberung der Düsen und ggf. weiterer Abschnitte des Werkzeugs. Dies hat neben einem großen Zeitaufwand hohe Kosten aufgrund des Produktionsausfalles sowie der Mehrarbeit zur Folge.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schäumen eines Formteils zu schaffen, das die Schäden, die durch ein ungewolltes Eindringen des Schaums im Bereich der Ansaugöffnungen entstehen, verringert.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Schäumen eines Formteils vorgesehen, die einen Hohlraum, der die Form des Formteils nach dem Aufschäumen festlegt, und Bohrungen bzw. Kanäle in der Wand des Hohlraums aufweist. In den Hohlraum ist eine Folie einlegbar, die durch die Bohrungen und wenigstens einen Ansaugstutzen zur Anlage an die Innenseite des Hohlraums ansaugbar ist. Ein austauschbarer, filterartiger Drosseleinsatz ist über eine gewisse Länge in der Bohrung mit einer Stirnseite vorgesehen, die im wesentlichen bündig mit der Innenwand des Hohlraums ist. Bei Eindringen von Schaum in diesen Drosseleinsatz läßt sich also die Vorrichtung zum Schäumen eines Formteils durch schnelles Austauschen des Drosseleinsatzes wieder in den Betriebszustand versetzen.

Der Drosseleinsatz kann in Form eines faserigen und/oder feinporigen Filterstabs vorgesehen sein.

Vorteilhaft ist es, wenn die Faserstruktur des Drosseleinsatzes den Schaum beim Aufschäumen bei seinem Eindringen in den Drosseleinsatz kollabieren läßt.

In dem wenigstens einen Kanal kann ein Anschlag vorgesehen sein, an dem sich das von dem Hohlraum abgewandte Ende des Drosseleinsatzes abstützt.

Der Anschlag kann ein konzentrischer Flansch sein.

Eine einfache und billige Ausführung des Drosseleinsatzes ergibt sich, wenn er in der Art eines Zigarettenfilters aus Zellulose oder dgl. aufgebaut ist.

Gemäß dem Verfahren zum Schäumen eines Formteils wird zuerst jeweils ein filterartiger Drosseleinsatz in wenigstens einer Bohrung eingesetzt, der mit einem Hohlraum kommuniziert. Es wird eine Folie in den Hohlraum eingelegt. Die Folie wird in Anlage an die Innenwand des Hohlraums angesaugt. Das Formteil wird in dem Hohlraum aufgeschäumt. Das Formteil wird aus dem Hohlraum herausgenommen. Falls sich herausstellt, z. B. durch Sichtprüfung des entnommenen Formteils oder der Forminnenflächen, daß Schaummaterial während des Aufschäumens des Formteils in den Drosseleinsatz eingedrungen ist, wird der filterartige Drosseleinsatz leidiglich ausgetauscht.

Das Schaummaterial kollabiert vorteilhafterweise bei Eindringen in den Drosseleinsatz durch dessen faserartige und/oder feinporige Struktur.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Verwendung eines filterartigen Drosseleinsatzes als Schaumsperre in einer Bohrung einer Vorrichtung zum Schäumen eines Formteils, bei der vor dem Schäumen eine Folie in einen Hohlraum der Vorrichtung gelegt wird und über mindestens eine Bohrung die Folie an die Innenwand des Hohlraums gesaugt wird.

Dabei wird vorteilhafterweise ein Drosseleinsatz mit einer faserigen oder feinporigen Struktur verwendet, in die der Schaum teilweise eindringen kann und dabei kollabiert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schäumen eines Formteils,

Fig. 2 schematisch eine seitliche Schnittansicht längs der Linie II-II von Fig. 1, und

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III von Fig. 2, die ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 9 zur Herstellung eines geschäumten Formteils 7. Die Außenkonturen des fertigen Formteils nach dem Schäumvorgang sind dabei durch einen Hohlraum 4 in der Vorrichtung 9 festgelegt. Wie in der seitlichen Schnittansicht von Fig. 2 zu sehen ist, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel die Vorrichtung 9 in eine Unterhälfte 9a und eine Oberhälfte 9b aufgeteilt, die im zusammenmontierten bzw. geschlossenen Zustand miteinander den Hohlraum 4 einschließen. Reaktionskomponenten, die miteinander reagieren und dabei Schaum bilden, beispielsweise Polyol und Isocyanat für PUR-Schäume, werden mit Hilfe eines nicht dargestellten Mischkopfes in das Unterwerkzeug, d. h. die Unterhälfte 9a eingefüllt. Danach wird die Vorrichtung 9 geschlossen, und die Reaktionskomponenten reagieren miteinander, wobei sie aufgrund der Schaumbildung den Hohlraum 4 vollständig ausfüllen. Nach dem Ausreagieren der den Schaum bildenden Komponenten wird die Vorrichtung 9 geöffnet und wird das fertige Formteil 7 entnommen.

Für die Herstellung von Fertigteilen mit wenigstens teilweiser Folienumhüllung wird vor dem Einfüllen der Schaum-Reaktionskomponenten eine Folie 6 in den Hohlraum 4 der Vorrichtung 9 eingelegt. Diese Folie 6 muß vor dem Einbringen der schaumbildenden Komponenten an den Bereichen der Wand des Hohlraums 4 in Anlage kommen, die die Gegenstücke zu den zu bedeckenden Bereichen des Formteils 7 darstellen. Dazu weist die Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 eine Vielzahl von Bohrungen 11 oder Kanälen auf, an denen Ansaugöffnungen 2 münden. In Fig. 2 sind solche Bohrungen 11 bzw. Kanäle und Ansaugöffnungen 2 nur für die Begrenzungswand der Oberhälfte 9b des Hohlraums 4 dargestellt. Indessen sind diese Bohrungen 11 und Ansaugöffnungen 2 an allen Flächen des Hohlraums 4 vorgesehen, an denen eine Folie 6 möglichst konturschlüssig zum Anliegen kommen soll. Wenn benötigt, können die Bohrungen 11 also über die gesamte Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 verteilt sein. In dem dargestellten Beispiel sind die Ansaugöffnungen 2 bzw. die Bohrung 11 zu einer gemeinsamen Leitung 12 zusammengefaßt, die an die Außenseite der Vorrichtung 9 geführt ist. Dort mündet die Leitung 12 in einen Ansaugstutzen 10, an dem eine Unterdruckpumpe, die nicht dargestellt ist, angeschlossen werden kann. Alternativ können Gruppen von Bohrungen 11 vorgesehen sein, denen verschiedene und gegebenenfalls unterschiedlich dimensionierte Leitungen 12 und Pumpen zugeordnet sind. Durch Ausüben eines Unterdrucks an dem oder den Ausgang 10 entsteht somit auch an allen Bohrungen 11 und Ansaugöffnungen 2 in der Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 ein Unterdruck, durch den die eingelegte Folie 6 konturschlüssig in Anlage mit den entsprechenden Bereichen der Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 gebracht werden kann. Zum Anlegen eines Unterdrucks von etwa 2-3 bar sind beispielsweise auf einer Hohlraum-Begrenzungsfläche von etwa 0,5 m² etwa 50 bis 80 Bohrungen 11 mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 1 mm vorgesehen. Nach dem Ansaugen der Folie 6 an die Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 erfolgt wie oben beschrieben der eigentliche Aufschäumvorgang des Formteils 7, bei dem in dem Hohlraum 4 ein Aufschäumdruck entsteht, durch den Folie 6 sicher und formschlüssig an die Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 gepreßt wird.

Fig. 3 zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht des Bereichs einer Bohrung 11 und einer Ansaugöffnung 2. Wie bereits weiter oben beschrieben kann der bei dem Ausreagieren der den Schaum bildenden Komponenten entstehende Druck insbesondere im Bereich von Ansaugöffnungen 2 ungewollte schädliche Auswirkungen haben. Beispielsweise kann die Folie 6 durchlöchert, d. h. zerstört werden. Wie in Fig. 3 dargestellt kann beispielsweise auch dadurch, daß durch einen Taktfehler überhaupt keine Folie 6 in den Hohlraum 4 vor dem Aufschäumvorgang eingelegt wurde, oder dadurch, daß aufgrund des Aufschäumdruckes des Schaummaterials die Folie 6 im Bereich einer Ansaugöffnung 2 durchdrungen hat, Schaummaterial 8 in eine Ansaugöffnung 2 und in eine Bohrung 11 eindringen.

Um die dabei entstehenden Beeinträchtigungen der Vorrichtung 9 möglichst gering zu halten, ist gemäß der Erfindung ein filterartiger Drosseleinsatz 1 in die Bohrung 11 im Bereich der Ansaugöffnung 2 eingesetzt, der sich mit seinem von dem Innenraum 4 abgewandten Ende 13 an einem flanschartigen Ansatz 5 der Bohrung 11 oder auch des Ansaugstutzens 10 abstützt und somit gegen ein Verrutschen weg von dem Hohlraum 4 während des Abpump- und Aufschäumvorgangs gesichert ist. Die Lange des filterartigen Drosseleinsatzes 1 kann beispielsweise 10 mm betragen. Der Durchmesser des Drosseleinsatzes 1 ist entsprechend dem Durchmesser der Bohrungen 11 gewählt. Die Abmessungen des Drosseleinsatzes 1 können indessen durch einfaches Optimieren den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden. Der Drosseleinsatz 1 weist eine faserige oder feinporige Struktur auf, wie sie beispielsweise von Zigarettenfiltern bekannt ist, und ist vorzugsweise aus einem Zigarettenfiltern ähnlichem Material gefertigt. Allgemein sind die Abmessungen und die Struktur des Drosseleinsatzes 1 so bemessen, daß einerseits der Drosseleinsatz 1 beim Ansaugen der Folie 6 einen ausreichend geringen Strömungswiderstand aufweist und andererseits, wie in folgenden naher erläutert wird, sicher ausgeschlossen werden kann, das Schaummaterial 8, auch wenn es durch die Aufschäumung unter Druck steht, durch den Drosseleinsatz 1 hindurchtritt. Durch das Vorsehen eines erfindungsgemäßen Drosseleinsatzes 1 kann also Schaummaterial 8 in einem der oben genannten Schadensfälle lediglich teilweise in den Drosseleinsatz 1 eindringen und kollabiert dabei vorzugsweise aufgrund dessen faseriger oder feinporiger Struktur. Ein Hindurchtreten des Schaummaterials 8 durch den Drosseleinsatz 1 ist durch dessen Abmessung, insbesondere seiner Lange, ausgeschlossen. Das Schaummaterial 8 kann somit weder die eigentliche Ansaugöffnung 2 noch weitere Teile der Vorrichtung 9, wie beispielsweise die Bohrung 11, den Ansaugstutzen 10 oder die Leitung 12 verunreinigen, verstopfen oder gar beschädigen. Wenn beim Öffnen der Vorrichtung 9 nach dem Schaumvorgang das Formteil 7 aus dem Hohlraum 4 herausgenommen wird, kann durch einfache optische Überprüfung des Formteils 7 und/oder der Drosseleinsätze 1 festgestellt werden, ob Schaummaterial in einen Drosseleinsatz 1 eingedrungen ist. Das fehlerhafte Formteil 7 besitzt eine unsaubere, Aufwölbungen aufweisende Oberfläche, der verunreinigte Drosseleinsatz 1 ist stark verfärbt. In einem solchen Fall wird ganz einfach derjenige Drosseleinsatz 1, in den Schaummaterial 8 eingedrungen ist, aus der Ansaugöffnung 2 herausgezogen und durch einen neuen Drosseleinsatz 1 ersetzt. Dies ist während des Produktionsablaufes mit sehr einfachen Hilfsmitteln und unter sehr wenig Zeitaufwand möglich. Das aufwendige und zeitraubende Reinigen von Maschinenteilen entfällt dadurch. Die zusätzlichen Kosten eines neuen Drosseleinsatzes 1 sind im Vergleich zu den bei dem Stand der Technik entstehenden Kosten als vernachlässigbar gering anzusehen, insbesondere für den Fall, daß handelsübliche und gegebenenfalls zugerichtete Zigarettenfilter verwendet werden. Ein weiterer durch die Erfindung ermöglichter Vorteil liegt in der Automatisierbarkeit des Kontroll- und Austauschvorgangs für den Fall eines Eindringens von Schaummaterial 8 in den Drosseleinsatz 1. Dann kann der Drosseleinsatz 1 automatisch aus dem Ansaugstutzen 2 ausgeworfen oder aus diesem herausgezogen werden und durch einen neuen Drosseleinsatz 1 ersetzt werden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Schäumen eines Formteils (7), aufweisend einen Hohlraum (4), der die Form des Formteils (7) nach dem Aufschäumen festlegt, und Bohrungen (11) bzw. Kanäle in der Wand (3) des Hohlraums (4), wobei eine Folie (6) in den Hohlraum (4) einlegbar ist, die über die Bohrungen (11) und wenigstens einen Ansaugstutzen zur Anlage an die Innenseite der Wand (3) des Hohlraums ansaugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein austauschbarer, filterartiger Drosseleinsatz (1) über eine gewisse Länge in der Bohrung (11) mit einer Stirnseite vorgesehen ist, die im wesentlichen bündig mit der Innenwand (3) des Hohlraums (4) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosseleinsatz (1) in Form eines faserigen und/oder feinporigen Filterstabs vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosseleinsatzes (1) eine Faserstruktur aufweist, die den Schaum (8) beim Aufschäumen bei seinem Eindringen in den Drosseleinsatz (1) kollabieren läßt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (11) ein Anschlag (5) vorgesehen ist, an dem sich das von dem Hohlraum (4) abgewandte Ende des Drosseleinsatzes (1) abstützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag ein konzentrischer Flansch (5) ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosseleinsatz (1) in der Art eines Zigarettenfilters aus Cellulose oder dgl. aufgebaut ist.

7. Verfahren zum Schäumen eines Formteils, aufweisend die folgenden Schritte:

• - Einsetzen eines filterartigen Drosseleinsatzes (1) in wenigstens eine Bohrung (11), die mit einem Hohlraum (4) kommuniziert,
• - Einlegen einer Folie (6) in den Hohlraum (4),
• - Ansaugen der Folie (6) in Anlage an die Innenwand (3) des Hohlraums (4) über die Bohrung (11),
• - Aufschäumen des Formteils (7) in dem Hohlraum (4),
• - Herausnehmen des Formteils (7) aus dem Hohlraum (4), und
• - Austauschen des filterartigen Drosseleinsatzes (1) für den Fall, daß Schaummaterial (8) während dem Aufschäumen des Formteils (7) in den Drosseleinsatz (1) eingedrungen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaummaterial (8) bei Eindringen in den Drosseleinsatz (1) durch dessen faserartige und/oder feinporige Struktur kollabiert.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Herausnehmen des Formteils (7) eine optische Kontrolle des Formteils (7) und/oder des Drosseleinsatzes (1) zur Feststellung des Eindringens von Schaum (8) in diesen durchgeführt wird.

10. Verwendung eines filterartigen Drosseleinsatzes (1) als Schaumsperre in einer Bohrung einer Vorrichtung (9) zum Schäumen eines Formteils (7), bei der vor dem Schäumen eine Folie (6) in einen Hohlraum (4) der Vorrichtung (9) gelegt wird und über mindestens eine Bohrung (11) die Folie (6) an die Innenwand (3) des Hohlraums (4) gesaugt wird.

11. Verwendung eines filterartigen Drosseleinsatzes (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, wobei ein Drosseleinsatz (1) mit einer faserigen oder feinporigen Struktur verwendet wird, in die der Schaum (8) zum Teil eindringen kann und dabei kollabiert.