DE2922802C2

DE2922802C2 - Vorrichtung zum dichten Verschließen von Formen

Info

Publication number: DE2922802C2
Application number: DE19792922802
Authority: DE
Inventors: Helmut 3220 Alfeld Baxmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-05
Filing date: 1979-06-05
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE2922802A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dichten Verschließen von Formen, insbesondere zum Herstellen von Forinteilcn aus Polyurcthan-Wcichschauin, mit einer als elastischer Hohlkörper ausgebildeten, mit Druck beaufschlagbaren elastischen Dichtung, sowie mit der Dichtung zugeordneten Dichtflächen, gegen die die Dichtung anpreßbar ist.

In der Polstermöbel- und Fahrzeugindustrie werden in steigendem Maße Formschaumteile der Polyurethanweichverschäumung zur Polsterung verwendet. Die Formen, die zur Herstellung von Formtcilen aus PUR-Wcichschaum dienen, bestehen meistens aus zwei Teilen und werden entweder aus Aluguß oder Kunstharz hergestellt. Kunstharzformen sind wesentlich billiger als Alugußformen, haben aber auch eine geringere Eigenstabilität. Auf der anderen Seite können Kunstharzformen mit einer größeren Maßnaltegenauigkeit hergestellt werden als Alugußformcn. Hm Maßhaltegenauigkeit und Eigenstabilität in einer Form zu vereinen, wurden neuerdings Formen hergestellt, die außen aus einem Alugußkörpcr bestehen und innen mit einer etwa 0,5 cm dicken Kunstharzschicht ausgekleidet sind.

Die hohen Anforderungen an die Eigenstabilität der Form resultieren daraus, daß man, um die Form dicht zu bekommen, beim Schließen Schließkräfte bis zu ΙΟ⁶ Ν (100 Mp) pro Form wirken läßt. Der Schäumprozeß in der Form läuft bei einem Druck bis maximal 1 MPa ab; bei Weichschaum sind es in der Regel etwa 0,3 MPa. Diesem Druck muß die Form standhalten und außerdem muß sie dicht bleiben, ansonsten geht die Form zu Bruch bzw. treten größere Materialverluste auf, die sich am

ίο Schaumteil als Grat zeigen.

Bei einer bekannten Vorrichtung wird die Dichtheit der Form dadurch erreicht, daß zwei planparallel ausgeführte feste Dichtkanten von hoher Oberflächengüte durch Schließkräfte, die von außen auf die Form einwirken, so fest aufeinandergepreßt werden, daß zwischen ihnen kein Material austreten kann. Unter dem Schäumdruck von etwa 0,3MPa dringt das Material aber schon in Spalte ein, die nur 0,03 mm dick sind. Daran liegt es, daß an die Präzision einer Weichschaumform außerordentlich hohe Anforderungen gestellt werden. Trotz aller Bemühungen um Präzision beim Bau der Form gelingt es zur Zeit in der Praxis nicht, den Materialaustritt an den Dichtkanten vollkommen zu verhindern.

2-j Die Lage der Dichtkanten ist am Schaumteil durch einen Grat markiert, der im günstigen Falle etwa 1 %, in ungünstigen Fällen 5% und mehr vom eingesetzten Material ausmacht. Dieser Grat muß sauber verschnitten werden, bevor das Schaumteil weiterverarbeitet

JO wird. Für das Entfernen des Grates vom Schaumteil wird etwa genau so viel Arbeitszeit benötigt, wie für die Herstellung des Formteils selbst. Die Beseitigung des Grates erfolgt oft mit einem scharfen Messer von Hand und ist auch noch deshalb problematisch, weil sie ohne

Ji Beschädigung des Formteils erfolgen muß. Das gelingt nicht in jedem Fall. Deshalb versucht man, die Dichtkanten beim Bau der Form an der .Stelle des Formteils verlaufen zu lassen, wo Ungenauigkeitcn keine entscheidende Rolle spielen.

■to Es wurde auch bereits der Einsatz von elastischem Material an den Dichtkanten zum Zwecke der Vermeidung der Gratbildung am Schaumteil getestet und er hai sich entgegen allen Erwartungen nicht bewährt. Relativ weiches elastisches Material dichtet

■>^r> zwar zunächst gut ab, nach mehreren Entformungen ist aber das Dichtmaterial so stark beschädigt und der Matcrialaustritt so groß, daß die Form nicht mehr verwendet werden kann. Weiches Dichtungsmaterial hält den Belastungen nicht auf die Dauer stand, die

ν.) durch Öffnen und Schließen der Form entstehen. Der Einsatz von härterem, aber immer noch elastischem Material ergab ebenfalls nicht den gewünschten Erfolg. Einerseits, weil die Lebensdauer der Dichtkante trotzdem zu gering blieb und die Gefahr der

>"> Beschädigung unter den Bedingungen der Praxis nach wie vor hoch war, und andererseits, weil bei Verwendung von relativ hartem elastischem Material der Effekt für die Abdichtung der Form nur gering war. Die Gratbildung konnte dadurch nicht entscheidend

(>u verringert und keinesfalls vollständig ausgeschlossen werden.

Zur Vermeidung der Gralbildung wurden bereits viele Versuche unternommen. So wurden leurc, eigenstabile Formen gebaut, wobei die Anforderungen

i'-> an die Präzision der Form sehr weit getrieben wurden. Es wurden hohe Schlicßkräftc von über IO^h N (100 Mp) auf die Formen zur Einwirkung gebracht und es wurde die Verwendung von elastischem Material an den

Dichtflächen getestet. Das alles hat die Kosten für die Herstellung von Formen sehr stark erhöht, wobei Einzelformen mit 150 000,— DM Kosten heute keine Seltenheit mehr darstellen. Auch dei· Betrieb von Formen ist dadurch sehr teuer geworden, da einmal der Energieaufwand für das Öffnen L-yd Schließen von diesen Formen sehr hoch ist und zum anderen relativ viel Zeit dafür benötigt wird. Trotzdem hat die Gratbildung an Weichschaumformteilen nicht vollkommen verhindert werden können, obwohl sie in vielerlei Hinsicht außerordentlich stark störL

Eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art ist aus der US-PS 23 90 129 bekannt Dabei werden aufgeblasene Gummischläuche zwischen den Rändern von zwei Glasplatten angeordnet und verklammert, die Dichtung erfolgt dann durch Aufbringen eines Drucks auf die Glasplatten, so daß der mit einem fließfähigen Druckmittel gefüllte Gummischlauch zusammengepreßt wird. Zum Öffnen der Form wird der Druck im Gummischlauch abgelassen, so daß dieser in sich zusammenfällt.

Eine derartige Vorrichtung kann jedoch bei hohen Schließkräften, wie sie zur Herstellung von Formteilen aus PU R-Weichschaum benötigt werden, nicht verwendet werden, da mit einem Platzen des aufgeblasenen Gummischlauchs bei hohen Drücken zu rechnen ist.

Weiterhin ist aus der AT-PS 3 13 568 eine Vorrichtung bekannt, bei der ein aufblasbares Luftkissen zwischen einem Formteil und einer Stützplatte angeordnet ist, wobei durch Unterdrucksetzung des Luftkissens die beiden Formteile aneinandergedrückt werden. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch nur für sehr geringe Schließkräfte geeignet, die nach der Beschreibung in der Gegend von 6 χ 10⁴N liegen.

Bei Formen, die insbesondere zur Herstellung von Formteilen aus PUR-Weichschaum dienen, treten jedoch höhere Schließkräfte von beispielsweise über 10^fa N auf, die ein unerwünschtes Verwinden der beiden Formhälften zur Folge haben. Für diesen Fall ist die Luftkissenmethode nach der AT-PS 3 13 568 nicht geeignet.

Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln ein ausreichend dichtes Verschließen von unter hohem Innendruck stehenden Formen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die der Dichtung zugeordneten Dichtflächen der Form der Dichtung angepaßt sind, für diese eine Profilummantclung bilden und von zwei Profilteilen gebildet werden.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, auch bei unter extremen Belastungen stehenden Formen ein gasdichtes Verschließen zu erreichen. Dies macht sich besonders vorteilhaft bei der Verwendung der Vorrichtung an Formen bemerkbar, die zur Herstellung von Formteilen aus PUR-Weichschaum dienen. Es wird damit eine Vorrichtung geschaffen, durch die die Gratbildung an Weichscruiumformteilcn vermieden werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die maximale: Querschnittsänderung der als Hohlkörper ausgebildeten Dichtung durch die Dichtflächen der Profilteile begrenzt. Durch die Begrenzung der maximalen Querschnittsänderung kann das Platzen der a!s Hohlkörper ausgebildeten Dichtung mit Sicherheit vermieden werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlkörper mit Flüssigkeit gefüllt, beispielsweise Hydrauliköl, wodurch ein sehr hoher Druck auf die Dichtflächen der ProFilteile ausgeübt werden kann. Dieser Druck ist mittels eines Druckerzeugungsaggregates auf einen Innendruck von 0 bis 40 MPa regelbar.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 4 bis 8 beschrieben.

ίο Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben, die eine schematische Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum dichten Verschließen einer Form zeigt, wobei allerdings die sich nach rechts anschließende Form nicht dargestellt ist.

Ein Profilteil 1 und ein Profiltei! 2, die aus einem harten Material, beispielsweise aus Stahl, bestehen, sind jeweils mit einem Teil einer sich in Fig. 1 nach rechts anschließenden Form (nicht dargestellt) unlösbar und

fest verbunden. Beim öffnen der Form werden die beiden Profilteile 1 und 2 voneinander getrennt. Beim Schließen der Form werden sie so zusammengefügt, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Dabei liegen die beiden Dichtflächen A₁ und A₂ der Profilteile 1 und 2 locker aufeinander, ohne daß Schließkräfte von außen auf die Form einwirken. In dieser Stellung werden beide Teile der Form durch Steckverbindungen (nicht dargestellt) an mehreren Stellen miteinander verriegelt. Diese Verriegelungselemente enthalten keine druckbelasteten Glcitflächen und sind außen an der Form angebracht. Zwischen den beiden Profilteilen I und 2 ist ein elastischer Hohlkörper 3 angeordnet, der mit einem fließenden Medium (Flüssigkeit oder Gas) 4 gefüllt ist. Der elastische Hohlkörper ist in das Profilteil 2 etwas

J5 eingeklemmt und verbleibt beim Öffnen der Form in Profilteil 2. Im Falle der Beschädigung ist der elastische Hohlkörper 3 durch wenige Handgriffe auswechselbar.

Nach dem Verriegeln der Form wird die Flüssigkeit

(Hydrauliköl) im Innern des elastischen Hohlkörpers

4n mittels einer Hydraulikpumpe unter Druck gesetzt. Dadurch ändert sich der Querschnitt des elastischen Hohlkörpers und die Dichtflächen ßi und B₂ werden abgedichtet. Dabei müssen die Dichtflächen B\ und B₂ sowie die Oberfläche des elastischen Hohlkörper* eine

4i ausreichende Oberflächengüte aufweisen.

Der Druck in dem elastischen Hohlkörper ist durch die llydraulikpumpe von 0 bis 40 MPa frei wählbar und wird so hoch gewählt, daß eine gasdichte Hermetisierung mit Sicherheit gewährleistet ist und kein Grat

ίο mehr am Formteil sichtbar wird. Die Schließnaht markiert sich am Formteil als kleine Rille, was in den meisten praktischen Fällen auf dem Gebiet der PUR-Weichverschäumung für die Polstermöbel- und Fahrzeugindustrie nicht stört. Die Rille gleicht den

V) Formenversatz (das Oberteil der Form ist gegenüber dem Unterteil etwas versetzt) geringfügig aus und wirkt sich in dieser Hinsicht sogar günstig aus. Diese Markierung kann — wenn nötig — weilgehend vermieden werden, indem der elastische Hohlkörper an

wi dieser Stelle entsprechend verschliffen wird.

Die Formen, die zur Herstellung von Wcichschaumformteilen aus Polyurcihankaltformschaum für die Polstermöbel- und Fahrzeugindustrie verwendet werden, rüstet man zweckmäßigerweise mit einem elasti-

i·". sehen Hohlkörper, wie etwa einem PTFE-Schlauch mit einem Innendurchmesser von 3 mm und einem Außendurchmesser von 7 mm aus. Die Maße der Profilteile sind daran entsprechend anzupassen.

Es können aber auch andere Materialien und Abmessungen verwendet werden. Das elastische Material soll allerdings relativ hart sein, damit es unter Produktionsbedingungen nicht so leicht beschädigt wird. Es soll außerdem gegenüber den verwendeten Trennmitteln chemisch resistent sein und es soll die notwendige Querschnittsänderung dauerhaft durchführen können, ohne daß der elastische Hohlkörper platzt. Die Gefahr des Platzens des elastischen Hohlkörpers bei hohen Drücken besteht allerdings nur an dem Spalt, der zum Forminneren hin weist. Ansonsten ist das Platzen durch die Wahl des Profils ausgeschlossen. Durch eine geeignete Wahl der Wandstärke und durch die Wahl der Festigkeit des elastischen Materials im Verhältnis zur Größe der Spaltöffnung kann die Gefahr des Platzens ausgeschlossen werden.

Die Verwendung des elastischen Hohlkörpers zum Abdichten der Dichtkanten von Formen begünstigt den Einsatz von drei- und mehrteiligen Formen in der Praxis der Schaum-, Gummi- und Plastartikel herstellenden Industrie sehr stark, in der zur Zeit fast ausschließlich zweiteilige Formen zum Einsatz kommen. Mehrteilige Formen werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung genauso abgedichtet wie zweiteilige, ohne daß sich der Aufwand an Investitions- und Betriebskosten für diese Formen bedeutsam erhöht.

Bei der Herstellung von PUR-Weichschaumteilen wird die Form zuerst verriegelt, durch die Querschnittsänderung des elastischen Hohlkörpers hermetisch abgedichtet und dann mit einem PUR-Weichschaum gefüllt. Durch den Schäumdruck von etwa 0,3 MPa im Innern der Form werden die Steckverbindungen der Verriegelungselemente in sich verklemmt.

Bisher wurden die Verriegelungselemente gewaltsam geöffnet, wobei druckbelastete Gleitflächen sowohl beim öffnen als auch beim Schließen der Form auftreten. Der die Form prall ausfüllende Schaum besteht dabei aus in sich geschlossenen Zellen, die mit heißem Gas gefüllt sind. Bisher wurden die geschlossenen Zellen kurz nach dem Entformen aufgebrochen, indem der Schaum durchgeknetet, d. h. gewalkt wird, damit die Teile ihre Form behalten. Das Walken der entformten Teile stellt jedoch einen zusätzlichen Arbeitsgang bei der Herstellung von PUR-Weichschaumteilen dar.

Bei einer gemäß der Erfindung gasdicht abgeschlossenen Form ist es nun möglich, das Walken vor dem Entformen durchzuführen. Dabei wird von dem Prinzip Gebrauch gemacht, daß ein Luftballon auch in einem evakuierten Raum zum Platzen gebracht werden kann. Dazu wird an der Eingußöffnung der gasdicht abgeschlossenen Form ein Vakuum angelegt, durch das das im Schaumgefüge enthaltene Treibgas abgesaugt wird. Die geschlossenen Zellen platzen und es wird ein offenzelliges Schaumgefüge erhalten.

Nach dem Entformen der Formteile dauert es eine gewisse Zeit, bis sich das evakuierte Schaumgefüge vollständig mit Luft gefüllt hat. Um das Eindringen von Luft in das evakuierte Schaumgefüge zu beschleunigen, wird die geschlossene Form nach dem Evakuieren mit Druckluft aufgepumpt. Die Druckluft läßt man wieder gegen die äußere Atmosphäre entspannen, indem die Eingußöffnung kurzzeitig offenbleibt und der Druck im elastischen Hohlkörper abgelassen wird. Die Form ist danach im Inneren drucklos und die entlasteten Verriegelungselemente können ohne jede Gewaltanwendung geöffnet werden. Das der Form nun entnehmbare Formteil ist bereits gewalkt und weist keinen Grat auf. Wichtige Voraussetzung dafür ist, daß die Form zuvor gasdicht verschlossen wurde.

Für den Fachmann ist aus dem vorhergehenden ohne weiteres ersichtlich, daß das Prinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum dichten Verschließen einer geteilten Form in vielfältiger Weise verwendbar ist. So überall dort, wo Formen verwendet werden, in deren Innerem ein gewisser Über- oder Unterdruck gegenüber der äußeren Atmosphäre besteht. Im weiteren Sinne ist die Erfindung überall dort verwendbar, wo ein Volumen hermetisch und automatisch durch lösbare Verbindungen gegenüber einem anderen abgeschlossen werden soll, wie beispielsweise bei Flugzeugtüren, bei Ausstiegsöffnungen von Unterseebooten, bei Kopplungsmanövern von Raumflugkörpern oder bei Auto-ίο klaven usw. Allgemein überall dort, wo ein abgeschlossenes Volumen leicht und einfach geöffnet und geschlossen werden soll, ohne daß große Schließkräftc dabei aufgewendet werden müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum dichten Verschließen von Formen, insbesondere zum Herstellen von Formteilen aus Polyurethan-Weichschaum, mit einer als elastischer Hohlkörper ausgebildeten, mit Druck beaufschlagbaren elastischen Dichtung, sowie mit der Dichtung zugeordneten Dichtflächen, gegen die die Dichtung anpreßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die der Dichtung zugeordneten Dichtflächen (B₁, B₂) der Form der Dichtung (3) angepaßt sind, für diese eine Profilummantelung bilden und von zwei Profilteilen (1, 2) gebildet werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Querschnittsänderung der als Hohlkörper ausgebildeten Dichtung (3) durch die Dichtflächen (B_x, B₂) der Profilteile (1, 2) begrenzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Flüssigkeilsfüllung in dem Hohlkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Flüssigkeit mittels eines Druckerzeugungsaggregats auf einen Innendruck von 0 bis 40 M Pa regelbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (3) in eines der Profilteile (2) eiriklemmbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (3) vorzugsweise einen Innendurchmesser von 3 mm und einen Außendurchmesser von 7 mm aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (3) aus einem relativ harten elastischen Material besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch I bis b, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (3) ein PTFE-Schluuch ist.

8. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch I bis 7 zum Aufbrechen der geschlossenen Zellen eines mit der Vorrichtung hergestellten Fonnteils aus Polyurethan-Weichschaum vor dessen Entforiming.