DE2101825A1

DE2101825A1 - Verfahren zum Herstellen flexibler Membranen

Info

Publication number: DE2101825A1
Application number: DE19712101825
Authority: DE
Inventors: Edward John Oliver London Elson Michael Hugh Dorkings Surrey Wilson, (Großbritannien)
Original assignee: BTR Industries Ltd , Engshapes Ltd , London
Priority date: 1970-01-15
Filing date: 1971-01-15
Publication date: 1971-07-22
Also published as: DE2101825C3; DE2101825B2; GB1328991A; NL146427B; FR2075248A5; BE761588A; NL7100460A

Description

Patentanwälte DR.-ING. RICHARD GLAWE · DIPL-ING. KLAUS DELFS · DIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL

MDNCHEN HAMBURG MÜNCHEN

96

8 MÖNCHEN POSTFACH LIEBHERRSTR. TEL (0811) 22 65

JTR Industries Limited oilvertowri House, Vincent ij London ü.A. 1, England

und

Enshapes Limited, 51 Lincoln's Inn Field, London, S.W. 2, England

2 HAMBURG WAITZSTR. TEL. (0411) 89 22

Verfahren zum Herstellen flexibler !Membranen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen flexibler Membranen, die insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für Meßgeräte vorgesehen sind.

Dach der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer mit einer Vertiefung versehenen, flexiblen Membran geschaffen, boi dem ein mit unvullcanisiertera Gummi überzogener G-ewebeabschnitt über ein mit einer Ausnehmung versehenes Vakuurn-

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Formwerkzeug gespannt wird, bei dem das We-rkzeug evakuiert wird, um den Gewebeabschnitt in die Ausnehmung hineinzuziehen, und bei dem der Gummiüberzug de3 Gfwebeaosohnitts unter Wärmeeinwirkung vulkanisiert wird.

Eine Dichtung, die mit einem an den überzogenen Gewebeabschnitt bindbaren Klebemittel beschichtet ist, kann vorteilhafterweise in einen Hohlraum des Werkzeugs eingelegt werden.

Alternativ dazu kann eine Dichtung, die aus unvulkanisiertem oder teilvulkanisiertem Gummi besteht, in einen Hohlraum des Werkzeugs eingelegt werden, wobei die Dichtung an den überzogenen Gewebeabschnitt aa/ulkariisiert wird.

Vorzugsweise wird bei Anordnung des Werkzeugs am Tisch oder am Stempel einer Presse und bei gleichzeitiger Befestigung einer Platte am Stempel oder am Tisch der· Presse letztere derart geschlossen, daß die Platte einen Druck auf den Gewebeabschnitt ausübt, bevor der Gummi vulkanisiert wird.

Das Verfahren nach der Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß unvulkanisierter Gummi in einen Hohlraum der Platte eingelegt und beim Schließen der Presse unter Druckverformung zu einer Dichtungiund um den Gewebe-

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abschnitt gebildet sowie an den Gewebeabschnitt gepreßt wii'i, in id daß Wärme zugeführt wird, urn sowohl den Gummi-Überzug des Gowebeabschnitts als auch die ausgeformte Dichtung su. vulkanisieren, so daß Gummiaoschnitt und Dichr.un γ ::iit einander verbunden sind.

Sine alternative Ausführungsmöglichkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß un/ulkanisierter Gummi in einen Hohlraum einer zwischen der Platte und dem Werkzeug angeordneten Übertragungsformplatte eingelegt und beim Schließen der Px*esse durch Übertragungsöffnungen der Übertragungsformplatte Einern weiteren Hohlraum zugeführt wird, in xvelchern §r zu einer Dichtung auf dem Gevjebeabsehnitt ausgeformt wird, und daß Wärme^ugeführt wird, um sowohl den Gummi überzug des Gev/ebeabschnitts als auch die ausgeformte Dichtung zu vulkanisieren, so daß Gewebeabschnitt · und Dichtung miteinander verbunden sind.

Bei beiden zuletzt beschriebenen Ausführungsarten besteht die Möglichkeit, daß beim Schließen der Presse Stan:; werkzeuge an der Platte in zugehörige Matrizenöffnungen des Werkzeugs eintreten, um Löcher in der Membran zu erzeugen.

Immer besteht die Möglichkeit, daß die Ausnehmung des Werkzeugs im wesentlichen rechteckig ist.

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Alternativ dazu kann die Ausnehmung im Werkzeug im wesentlichen rund sein.

Das Werkzeug kann auf einer Temperatur gehalten werden, die hoch genug ist, um Gummi in beachtlich kurzer Zeit zu vulkanisieren.

Der Gewebeabschnitt kann aus einem Nylongewebe bestehen.

Die Erfindung umfaßt außerdem eine Membran, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist.

Im folgenden werden an Hand der beiliegenden Zeichnung verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele für Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Membranen für Gasmeßgeräte beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Vakuum-Formwerkzeug;

Fig. 2 einen Grundriß des Werkzeugs nach Fig. 1;

Fig. .3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Vakuum-Formwerkzeugsj

Fig. k einen Grundriß des Werkzeugs nach Fig. 3>;

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Fig. 5 eine sehematische Ansicht einer Vorrichtung zur fortlaufenden Produktion von Membranen;

Fig. 6 einen Grundriß eines Streifens von Membranen, welche mit der Vorrichtung nach Fig. 5 hergestellt sind;

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum kombinierten Vakuum- und Druckformen, mit der in einem Arbeitsgang aus unvulkanisiertem Gummi eine Dichtung an eine Membran angeformt wird;

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung ähnlich der nach Fig. 7* wobei jedoch eine Übertragungsformplatte vorhanden ist.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Vakuum-Formwerkzeug lo, welches an einer beheizten Grundplatte 11 befestigt ist. Die Temperatur des Werkzeugs wird von einem Thermoelement oder einem Thermistor 12 gemessen. Letztere erzeugen eine Bezugsgröße zur Steuerung der Erwärmung durch die Grundplatte, Das Werkzeug weist eine Ausnehmung 13 auf, die rund ist und im wesentlichen diejenige Form darstellt, welche die fertige Membran annehmen soll. Die Ausnehmung 13 ist mit einer Mehrzahl kleiner öffnungen 14 versehen, welche mit einer Sammelkammer 15 in Verbindung stehen. Letztere weist ein Verbindungsstück 16 zum Anschluß an eine nicht gezeigte

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Vakuumpumpe auf.

Ein Abschnitt 17 aus Nylongewebe, der vorher beidseitig mit Nitril-Gummi überzogen wurde, und zwar isittels eines bekannten LösungsbeschichtungsVerfahrens, wird über die Ausnehmung 13 gelegt, straff gespannt und von einem endlosen elastischen Ring 18 unter Spannung festgehalten.

Das Werkzeug wird auf einer Temperatur gehalten, bei der der Guramiüberzug schnell vulkanisiert (etwa 19O°C oder 375°F)· Die Ausnehmung I3 wird dann e/akuiiert, und der Gewebeabschnitt 17 wird in die Ausnehmung hineingeschoben. Die öffnungen 14 sind so angeordnet, daß oiridestens einige dort liegen, v/o der Geweöeaoschnitt zum Schluß gezogen wird. Der Unterdruck wird im Sammelraum so lange aufrecht erhalten, bis der Gummi vulkanisiert ist, d.h. etwa 2 1/2 Minuten. Anschließend läßt man Luft in den Sammelraum 15 eintreten und entfernt den elastischen Ring 18. Der verformte Abschnitt kann dann aus der Ausnehmung 13 herausgenommen werden, und während eines weiteren Verfahrensschrittes werden Löcher durch die Kanten des Abschnitts gestanzt, so daß die vollständige Dichtpackung in üblicher V/eise in ein Gasmeßgerät eingesetzt und dort befestigt werden kann.

Zwar weist das oben beschriebene Werkzeug Io eine Ausnehmung 13 von runder Form auf, jedoch sei darauf hinge-

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wiesen, daß die Ausnehmung auch jede andere geeignete Form zur Herstellung von Membranen annehmen kann. Beispielsweise kann sie im wesentlichen rechteckig sein.

Eine abgewandelte Ausführungsform des oben beschriebenen Werkzeugs geht aus den Figuren J und 4 hervor, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine weitere Ausnehmung 19 rund im-die Ausnehmung I3 angeordnet. Letztere nimmt hier eine ira wesentlichen rechteckige Gestalt ein. Eine ^ nicht gezeigte Dichtung, etwa ein endloser Ring aus unvulkanisierteu oder teilvulkanisiertem Hitrilgummi, kann in die Ausnehmung I9 eingelegt werden, bevor der Abschnitt über die Ausnehmung ljj gebracht wird. Eine Nut 2o erstreckt sich rund um die weitere Ausnehmung I9 und weist eine Mehrzahl von öffnungen 21 auf, die die Verbindung mit einer weiteren, ringförmigen Sammelleitung 22 herstellt. Letztere läßt sich über ein Anschlußstück 23 evakui/eren.

Ein Gewebeabschnitt, ähnlich dem oben beschriebenen, wird über die Ausnehmung Ij3 und über eine in die weitere Ausnehmung I9 eingesetzte Dichtung gelegt, straff gezogen und dadurch festgehalten, daß man die ringförmige Sammelleitung 23 evakuiert. Der Gewebeabschnitt wird dabei in die Nut 2o hineingezogen. Anschließend werden die Sammelleitung 15 und die Ausnehmung I3 evakuiert, und der Gewebe-

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abschnitt wird die im wesentlichen rechteckige Ausnehmung hineingezogen. Der Gummiüberzug des Gewebeabschnitts wird in der gleichen V/eise vulkanisiert, wie es beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, jedoch wird außerdem die Dichtung vulkanisiert, und Gewebeabschnitt und Dichtung werden zusammenvulkanisiert. Um dafür zu sorgen, daß eine gute Verbindung zwischen der Dichtung und dem Gewebeabschnitt entsteht, kann Druck auf denjenigen Teil des Gewebeabschnitts ausgeübt werden, der mit der Dichtung in Berührung steht, und zwar mittels einer nicht gezeigten Presse.

Neben der Ausbildung der Dichtung als Ring aus unvulkanisiertem oder teilvulkanisiertem Gummi bestehen auch noch weitere Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Dichtung aus Pappe oder Metall bestehen und einen Überzug aus geeignetem Klebemittel aufweisen.

Beide der oben beschriebenen Werkzeuge können zur Herstellung von Membranen in Verbindung mit einer Presse und einer fortlaufenden Fördervorrichtung, beispielsweise entsprechend den Figuren 5 und 6, verwendet werden.

Das Werkzeug Io ist auf einer beheizten Platte 11 unterhalb des Stempels 2j5 einer Presse befestigt. Eine Speichertrommel 24, die eine Gewebebahn 25 trägt, aus welcher die Membranen gefertigt werden sollen, ist an einer

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Seite der Presse angeordnet, während an der gegenüberliegenden Seite der Presse eine Aufnahmehaspel 26 vorgesehen ist. Nicht gezeigte Einrichtungen dienen zum Überziehen des Gewebes mit gelöstem Gummi, Das Gewebe wird über das Werkzeug Io gespannt, und die Membran wird in der oben beschriebenen Weise hergestellt. Wenn sie fertig ist, werden die Trommel 24 und die Haspel 25 gedreht, um die fertige Membran zu entfernen und einen weiteren Abschnitt des Gewebes über das Werkzeug Io zu verbringen.

Der Stempel 23 ist mit nicht gezeigten scharfen Werkzeugen versehen, so daß beim Schließen der Presse Löcher zum Festlegen und Befestigen der Membran in einem Meßgerät durch das Gewebe gestanzt werden und die fertige Membran teilweise aus der Gewebebahn herausgeschnitten wird. Fig. 6 zeigt einen Teil einer Bahn 29, in der zwei Membranen j5o und Jl ausgebildet sind. Jede Membran ist rundherum ausgeschnitten, jedoch noch an zwei Punkten 32 an der Bahn befestigt. Außerdem ist jede Membran mit Löchern Jß versehen.

Es sei darauf hingewiesen, daß auch die im Zusammenhang mit dem zweiten Äusführungsbeispiel beschriebene Presse geschärfte Werkzeuge aufweisen kann, so daß Löcher in die Membran geschnitten werden, wenn die Presse geschlossen wird, um Druck auf das Gewebe auszuüben.

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Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung eines kombinierten Vakuum- und Druckformvexrfahrens.

An den beiden Druckplatten 3^ einer Presse ist jeweils eine Druckfo rrapl at te 51 und ein Vakuura-Formv/erkzeug 37 oefestigt. Das Werkzeug 37 entspricht den oben beschriebenen Werkzeugen und weist eine Ausnehmung 49 auf, die sich rund um die mittlere oder hauptsächliche Formausnehmung 38 erstreckt. Es sind nicht gezeigte unabhängige Einrichtungen zum Evakuieren der Ausnehmung 49 vorgesehen. Die Druckformplatte 51 weist einen ausgeformten Hohlraum 55 auf, der sich rund um den Flächenbereich oberhalb der hauptsächlichen Formausnehmung ~j& erstreckt.

Im Betrieb wird ein Gewebeabschnitt 39» der mit un-/ulkanisiertem Gummi überzogen ist, über das Werkzeug 37 gebracht und dadurch festgelegt, daß man die Ausnehmung 49 evakuiert. Letztere hält den Abschnitt unter Spannung. Un vulkanisier te Gummimasse 36, die in eine geeignete B'orm gebracht ist, wird am Rand auf den Abschnitt aufgesetzt. Entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird anschließend die Ausnehmung 38 evakuiert, wodurch der Gewebeabschnitt in die Ausnehmung hineingezogen wird. Man schließt dann die Presse, wobei die anvulkanisierte Masse 36 in die Gestalt des Hohlraums 35 ausgeformt und an den Abschnitt gedrückt wird, um eine an dem Abschnitt haftende

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Dichtung zu bilden; Das Werkzeug wird, ebenso wie bei den obigen Ausführungsbeispielen, erhitzt, und es kommt gleichzeitig γλι einer Vulkanisation sowohl des Gummis auf dem Gewebeabsehnitt als auf der Masse jjj. Nach der Vulkanisation v/ird die Membran mit der einstückig ausgefor.iiten Dichtung aus der Vorrichtung entfernt und in die richtige For.n geschnitten.

Fig. ο zeigt eine Vorrichtung ge.näß der nach Fig. 7* wobei gleiche Teile gleiche Bezugszeichen tragen. Diese Vorrichtung unterscheidet sich dadurch, daß eine Übertragungsformplatte 43 vorgesehen ist, die einen ausgeformten Hohlraum 45 2uni Formen einer Dichtung und Öffnungen 44 aufweist, welche mit einer Übertragungskammer ^o in Verbindung stehen. Die Platte 4o ersetzt die Platte 51 des obigen Ausführungsbeispiels und trägt einen Druckkolben 41, welcher mit der Kammer 5o zusammenwirkt.

Die Verwendungsai't dieser Vorrichtung ist ähnlich der nach Fig. J₃ abgesehen davon, daß die unvulkanisierte Gummimasse zur Ausbildung der Dichtung in die Kammer 5o eingelegt wird. Wenn sich die Presse schließt, wird anfänglich die Platte 43 gegen den Gewebeabsehnitt gedrückt, wodurch der Hohlraum 45 zusammen mit dem Vakuum-Formwerkzeug eine geschlossene Form bildet. Ein weiteres Schließen der Presse läßt die Masse durch die öffnungen 44 in

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den Hohlraum 45 fließen, um eine Dichtung auszuformen. Wie auch im obigen Fall, werden Dichtung und Gummiüberzug des Gewebeabschnitts anschließend zusammenvulkanisiert.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Überführung von Gummimasse in die geschlossene Form ein übermäßiges Austreiben (flashing) der die Dichtung bildenden Masse verhindert.

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Claims

Patentansprüche

.s Verfahren zum Herstellen einer mit einer Vertiefung versehenen, flexiblen Membran, wobei ein Gewebeabschnitt mit unvulkanisiertem Gummi überzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der überzogene Gewebeabschnitt (17) über ein mit einer Ausnehmung (13) versehenes Vakuum-Formwerkzeug (Io) gespannt wird, woraufhin das Werkzeug (lo) evakuiert wird, um den Gewebeabschnitt (I7) in die Ausnehmung (Ij5) hineinzuziehen, und daß der Gummiüberzug auf dem Gewebeabschnitt unter Wärmeeinwirkung vulkanisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung, die mit einem an den überzogenen Gewebeabschnitt bindbaren Klebemittel beschichtet ist, in einen Hohlraum (I9) des V/erkzeugs (lo) eingelegt wird.

J5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung, die aus unvulkanisiertem oder teilvulkanisiertem Gummi besteht, in einen Hohlraum (19) des Werkzeugs (Io) eingelegt wird und daß die Dichtung während des Vulkanisiervorgangs des Gummiüberzugs. an den überzogenen Gewebeabschnitt anvulkanisiert wird.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis p, dadurch gekennzeichnet, daß oei Anordnung des Werkzeugs (lo) am Tisch oder am Stempel einer Presse und bei gleichzeitiger Befestigung einer Platte (2j>) am Stempel oder am Tisch der Presse letztere derart geschlossen wird, daß die Platte einen Druck auf den Geweoeaoschnitt ausübt, bevor der Gummi vulkanisiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unvulkanisierter Gummi (p'6) in einen Hohlraum (p'5) der Platte eingelegt und beim Schließen der Presse unter Druckverformung zu einer Dichtung rund um den Gewebeabschnitt (j59) gebildet sowie an den Gewebeabschnitt (j?9) gepreßt wird, und daß V/arme zugeführt wird, um sowohl den Gummiüberzug des Gewebeabschniüoa als auch die ausgeformte Dichtung zu vulkanisieren, so daß Gummiabschnitt und Dichtung miteinander verounden oind.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unvulkanisierter Gummi (42) in einen Hohlraum (5o) einer zwischen der Platte (5~j) und dem Werkzeug (37) angeordneten Übertragung*;formplatte (4>) eingelegt und beim Schließen der Presse durch uoertragungsöffnungen (44) der ÜoertragungsformpLatte einem weiteren Hohlraum (45) zugeführt wird, in welchem ex· zu einer Dichtung auf dem Gewebeabschnitt (46) ausgeformt wird,

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und daß Wanne zugeführt wird, um sowohl den Gurnmiüberzug des Gewebeabsehnitts als auch die ausgeformte Dichtung zu vulkanisieren, so daß Geivebeabschnitt und Dichtung miteinander verbunden sind.

7. Verfahren nach eine.n der Ansprüche 4 bis (5, dadurch gekennz e i ohne t, daß beim Schließen der Presse Gtanzwerkzeuge an der Platte 2.-j in zugehörige Matrisenöffnungen des Werkzeugs (Ic, JJ) eintreten, um Löcher in der Membran zu erzeugen.

t. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug mit einer im wesentlichen rechteckigen Ausnehmung (Ij) verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennz ei chne t, daß ein Werkzeug mit einer im wesentlichen runden Ausnehmung (I3) verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennz ei chnet, daß Wärme dem Werkzeug (lo, 27) zugeführt wird, um das Werkzeug auf einer Temperatur zu halten, die ausreichend hoch ist, den Gummi in einem Zeitraum von 1 bis 3 Minuten zu vulkanisieren.

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11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt aus Nylongewebe mit unvulkanisiertem Gummi überzogen wird, um den überzogenen Gewebeabschnitt zu bilden.

12. Mit einer Ausnehmung versehene, flexible Membran, dadurch gekennzeich net, daß sie mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt ist.

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