DE29709645U1 - Device for producing foamed polyurethane moldings - Google Patents
Device for producing foamed polyurethane moldingsInfo
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Description
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung geschäumter Polyurethan-Formkörper durch Einfüllen einer expandierbaren Polyurethan-Reaktivmischung in eine aus einer durch eine Formtrennebene geteilte Form, wobei die Formtrennebene einen umlaufenden Vakuumkanal aufweist, durch den der durch die Formhälften definierte Formhohlraum evakuiert wird. Hierzu hat es bereits eine Reihe von Vorschlägen gegeben; siehe z.B. DE-A 15 04 278, DE-A 30 20 793 und EP-A 23 749.The present invention relates to a method and a device for producing foamed polyurethane molded bodies by filling an expandable polyurethane reactive mixture into a mold divided by a mold parting plane, the mold parting plane having a circumferential vacuum channel through which the mold cavity defined by the mold halves is evacuated. There have already been a number of proposals for this; see, for example, DE-A 15 04 278, DE-A 30 20 793 and EP-A 23 749.
Die Evakuierung der Form ist insbesondere erforderlich, um das in der Form befindliche Gas zur Vermeidung der Lunkerbiidung aus der Form zu entfernen. Damit dies gelingt, ist es erforderlich, die Formhälften so zu gestalten, daß die Formtrennebene im höchsten Punkt des Formhohlraums liegt, da sich anderenfalls ein Nest bildet, aus dem das vorhandene Gas nicht mehr abgezogen werden kann. Dem könnte dadurch begegnet werden, daß das Formnest auf einen sehr niedrigen Druck von unterhalb lOOmbar, insbesondere unterhalb 50mbar, vor dem Aufsteigen des Schaumes, d.h. bevor die Höhe des Schaumes im Formnest die Formtrennebene überschreitet, evakuiert wird. Ein solch niedriger Druck im Formnest führt aber dazu, daß der Schaum anfänglich derart schnell und stark expandiert, bevor noch wesentliche Treibmittelgehalte freigesetzt sind, daß nur eine unregelmäßige Schaumstruktur entsteht.The evacuation of the mold is particularly necessary to remove the gas in the mold to prevent the formation of cavities. In order to achieve this, it is necessary to design the mold halves in such a way that the mold parting line is at the highest point of the mold cavity, otherwise a nest will form from which the gas present can no longer be removed. This could be counteracted by evacuating the mold cavity to a very low pressure of below 100 mbar, in particular below 50 mbar, before the foam rises, i.e. before the height of the foam in the mold cavity exceeds the mold parting line. However, such a low pressure in the mold cavity leads to the foam initially expanding so quickly and strongly, before any significant amount of blowing agent is released, that only an irregular foam structure is formed.
Ein weiterer Nachteil der Evakuierung über die Formtrennebene besteht darin, daß insbesondere wenn die expandierbare Reaktivmischung in die offene Form eingefüllt wird und erst nach Schließen der Form evakuiert wird, die Förderleistung über die Formtrennebene relativ gering ist, so daß sehr lange Zykluszeiten erforderlich sind.A further disadvantage of evacuation via the mold parting line is that, especially when the expandable reactive mixture is filled into the open mold and is only evacuated after the mold is closed, the conveying capacity via the mold parting line is relatively low, so that very long cycle times are required.
Die Eigenschaften von Polyurethanschaum sind wesentlich durch die Rohdichte des fertigen Schaumes und die Materialeigenschaften der Matrix bestimmt. Insbesondere wenn Wasser als chemisches Treibmittel eingesetzt wird, wobei durch die Reaktion des Wassers mit dem Isocyanat Kohlendioxid freigesetzt wird, ist eine genaue Abstimmung der Rezeptur der expandierbaren Polyurethan-Reaktivmischung zur Einstellung der Matrix-Eigenschaften erforderlich. Daher ist es grundsätzlich wünschenswert, mitThe properties of polyurethane foam are essentially determined by the density of the finished foam and the material properties of the matrix. In particular, if water is used as a chemical blowing agent, whereby carbon dioxide is released by the reaction of the water with the isocyanate, a precise adjustment of the recipe of the expandable polyurethane reactive mixture is necessary to adjust the matrix properties. It is therefore generally desirable to use
HE 142-DEOlHE 142-DEOl
einer einzigen Rezeptur Schäume mit unterschiedlichen Rohdichten herstellen zu
können. Zur Steuerung der Rohdichte eines Schaumes bei gleichzeitiger Beibehaltung
der Rezeptur, insbesondere des Treibmittelgehaltes, ist eine Steuerung des Druckes in
der Schäumform hervorragend geeignet, sieh z.B. EP-A 23 749 und EP-A 44 226.
5to be able to produce foams with different densities from a single recipe. Controlling the pressure in the foam mold is an excellent way of controlling the density of a foam while maintaining the recipe, particularly the blowing agent content, see e.g. EP-A 23 749 and EP-A 44 226.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei kurzen Zyklus- bzw. Taktzeiten lunkerfreie Formteile mit geringerer Rohdichte als aufgrund des Treibmittelgehaltes bei Atmosphärendruck zu erwarten, herzustellen, wobei auch konturierte Formnester eingesetzt werden können, bei denen die Formtrennebene aus geometrischen Gründen nicht in die Stellen maximaler Höhe des Formnestes gelegt werden kann.The object of the present invention is to produce cavity-free molded parts with a lower bulk density than would be expected due to the blowing agent content at atmospheric pressure in short cycle or cycle times, whereby contoured mold cavities can also be used in which the mold parting plane cannot be placed in the places of maximum height of the mold cavity for geometric reasons.
Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß die obere Formhälfte eine verschließbare Absaugöffnung aufweist, durch die der Forminnendruck schnell, vorzugsweise innerhalb der Startzeit der expandierenden Polyurethan-Reaktivmischung auf 300 bis 800mbar absolut evakuiert wird, daß bei Erreichen des vorgegebenen Forminnendrucks die Absaugöffnung verschlossen wird, wobei die expandierbare Mischung den Formhohlraum ausfüllend expandiert, an der oder den Stellen maximaler Höhe des Formhohlraums Expansionskanäle mit so geringem Querschnitt vorgesehen sind, daß sich diese durch Eindringen der expandierenden Mischung verschließen, und die Formtrennebene zur Vermeidung des Eindringens von Gas eine Vakuumdichtung aufweist, wobei die Absaugöffnung, die Vakuumkanäle und die Expansionskanäle an dieselbe Unterdruckquelle angeschlossen sind.According to the invention, this is achieved in that the upper half of the mold has a closable suction opening through which the internal mold pressure is quickly evacuated to 300 to 800 mbar absolute, preferably within the start time of the expanding polyurethane reactive mixture, that when the predetermined internal mold pressure is reached, the suction opening is closed, whereby the expandable mixture expands to fill the mold cavity, at the point or points of maximum height of the mold cavity, expansion channels with such a small cross-section are provided that they close when the expanding mixture penetrates, and the mold parting plane has a vacuum seal to prevent the penetration of gas, whereby the suction opening, the vacuum channels and the expansion channels are connected to the same vacuum source.
Vorzugsweise wird der Formhohlraum auf 400 bis 700 mbar absolut evakuiert.Preferably, the mold cavity is evacuated to 400 to 700 mbar absolute.
Der Druckanstieg nach dem Steigen des Schaumes, d.h. im wesentlichen nach Freisetzung des gesamten Treibmittels erfolgt durch Temperaturerhöhung aufgrund der Reaktionswärme und gegebenenfalls geringer weiterer freigesetzter Treibmittelmengen. Er soll vorzugsweise auf einen Druck von 700 bis 1 100 mbar absolut erfolgen, insbesondere bevorzugt 700 bis 900 mbar.The pressure increase after the foam has risen, i.e. essentially after the release of all of the blowing agent, occurs due to the temperature increase due to the heat of reaction and possibly small additional amounts of blowing agent released. It should preferably occur at a pressure of 700 to 1,100 mbar absolute, particularly preferably 700 to 900 mbar.
Das Einfüllen der expandierbaren Polyurethan-Reaktivmischung kann erfindungsgemäß ohne Nachteil für die Taktzeit in die offene Form erfolgen, da der gewünschteAccording to the invention, the expandable polyurethane reactive mixture can be filled into the open mold without any disadvantage for the cycle time, since the desired
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minimale Forminnendruck dem der expandierende Schaum ohne Nachteil ausgesetzt werden kann, innerhalb kürzester Zeit durch die erfindungsgemäß vorgesehene Absaugöffnung erreicht wird.minimal internal mold pressure to which the expanding foam can be exposed without disadvantage is achieved within a very short time through the suction opening provided according to the invention.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung von geschäumten Polyurethan-Formkörpern, die einen durch eine obere und untere Formhälfte, die durch eine Formtrennebene trennbar sind, definierten Formhohlraum aufweist, sowie Mittel zum Einfüllen einer expandierbaren Polyurethan-Reaktivmischung in die untere Formhälfte, wobei die Formtrennebene eine Vakuumdichtung aufweist, die obere Formhälfte eine verschließbare Absaugöffnung und die Stellen maximaler Höhe der oberen Formhälfte Expansionskanäle, deren Querschnitt so bemessen ist, daß sie durch Eindringen von noch nicht ausgehärteter Reaktivmischung verschließbar sind, sowie eine gemeinsame Unterdruckquelle und Verbindungsleitungen von der Unterdruckquelle zur Vakuumdichtung, Absaugöffnung und den Expansionskanälen.The invention also relates to a device for producing foamed polyurethane molded bodies, which has a mold cavity defined by an upper and lower mold half, which can be separated by a mold parting plane, as well as means for filling an expandable polyurethane reactive mixture into the lower mold half, whereby the mold parting plane has a vacuum seal, the upper mold half has a closable suction opening and the points of maximum height of the upper mold half have expansion channels, the cross-section of which is dimensioned such that they can be closed by the penetration of not yet hardened reactive mixture, as well as a common vacuum source and connecting lines from the vacuum source to the vacuum seal, suction opening and the expansion channels.
Vorzugsweise wird die Unterdruckquelle in Form eines Unterdruckbehälters mit einem Vielfachen des Formhohlraumvolumens ausgeBildet, wobei der Unterdruckbehälter an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist.Preferably, the vacuum source is designed in the form of a vacuum container with a multiple of the mold cavity volume, wherein the vacuum container is connected to a vacuum pump.
Die Expansionskanäle können runden bzw. schlitzförmigen Querschnitt aufweisen.The expansion channels can have a round or slot-shaped cross-section.
Vorzugsweise beträgt die geringere Querschnittsabmessung der Expansionskanäle 0,1 bis 0,5 mm, insbesondere bevorzugt 0,1 bis 0,3 mm.Preferably, the smaller cross-sectional dimension of the expansion channels is 0.1 to 0.5 mm, particularly preferably 0.1 to 0.3 mm.
Insbesondere bevorzugt werden die Expansionskanäle mit einem beispielsweise nadeiförmigen Ausstoßkolben für das eingedrungene Polyurethan ausgerüstet. Weiter bevorzugt werden die Expansionskanäle durch Spalte zwischen einem größer dimensionierten Ausstoßkolben und dessen Durchführungsbohrung durch die obere Formhälfte gebildet.It is particularly preferred for the expansion channels to be equipped with, for example, a needle-shaped ejection piston for the penetrated polyurethane. It is also preferred for the expansion channels to be formed by gaps between a larger-sized ejection piston and its through-hole through the upper mold half.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefugten Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the attached figures.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung
Fig. 2 zeigt die bevorzugte Ausfuhrungsform der Expansionskanäle
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäßen zeitlichen Druckverlauf in der Form.Fig. 1 shows a device according to the invention
Fig. 2 shows the preferred embodiment of the expansion channels
Fig. 3 shows the temporal pressure curve in the mold according to the invention.
Fig. 1 zeigt eine Form 1, die aus einer unteren Formhälfte 2 und einer oberen Formhälfte 3 besteht, wobei die Formhälften durch die Formtrennebene 4 getrennt sind. In der Formtrennebene ist ein umlaufender Kanal 5 als Vakuumdichtung vorgesehen. Die obere Formhälfte weist ferner eine Absaugöffnung 6 auf, die beispielsweise durch den Verschlußkegel 11 bei Erreichen des gewünschten Forminnendrucks verschließbar ist. Ferner sind an den Stellen maximaler Höhe des Forminnenraums Expansionskanäle 7a und 7b vorgesehen. Vakuumdichtung 5, Absaugöffnung 6 und Expansionskanäle 7a und 7b sind über entsprechende Leitungen 10 mit dem chematisch verkleinert dargestellten Vakuumbehälter 8 verbunden, aus dem über die Vakuumpumpe 9 Gas abgesaugt wird.Fig. 1 shows a mold 1, which consists of a lower mold half 2 and an upper mold half 3, whereby the mold halves are separated by the mold parting plane 4. A circumferential channel 5 is provided in the mold parting plane as a vacuum seal. The upper mold half also has a suction opening 6, which can be closed, for example, by the closure cone 11 when the desired internal mold pressure is reached. Expansion channels 7a and 7b are also provided at the points of maximum height of the mold interior. Vacuum seal 5, suction opening 6 and expansion channels 7a and 7b are connected via corresponding lines 10 to the vacuum container 8 (shown in a reduced form), from which gas is sucked out via the vacuum pump 9.
Fig. 2 zeigt im Schnitt den Abschnitt einer oberen Formhälfte 3 mit maximaler Höhe des Forminnenraumes. Der Expansionskanal 7 ist in Form von Abflachungen des mittels einer Hydraulikeinrichtung 18 ausstoßbaren Kolbens 27 ausgebildet. Dabei ist der Expansionskanal abschnittsweise über den Umfang des Ausstoßkolbens 27 versetzt, wobei die versetzten Expansionskanalabschnitte über umlaufende Nuten 17 miteinander verbunden sind. Während des Steigens des Schaums 20 wird durch die Expansionskanäle und über die Verbindungsleitung 10 zur Vakuumquelle weiter Gas aus dem Forminnenraum abgezogen, so daß der niedrige Forminnendruck erhalten bleibt. Erreicht der expandierende Schaum die Expansionskanäle 7, dringt er in diese, diese gleichzeitig verschließend, ein. Nach dem Entformen des Formschaumteils wird der Ausstoßkolben 27 mittels der Hydraulik 18 aus der Hülse 19 herausgefahren, so daß in die Expansionskanäle 7 eingedrungenes Polyurethan entfernt werden kann.Fig. 2 shows a section of an upper mold half 3 with the maximum height of the mold interior. The expansion channel 7 is designed in the form of flattened areas of the piston 27, which can be ejected by means of a hydraulic device 18. The expansion channel is offset in sections over the circumference of the ejection piston 27, with the offset expansion channel sections being connected to one another via circumferential grooves 17. As the foam 20 rises, gas continues to be drawn out of the mold interior through the expansion channels and via the connecting line 10 to the vacuum source, so that the low internal mold pressure is maintained. When the expanding foam reaches the expansion channels 7, it penetrates into them, simultaneously closing them. After the molded foam part has been demolded, the ejection piston 27 is moved out of the sleeve 19 by means of the hydraulics 18, so that polyurethane that has penetrated into the expansion channels 7 can be removed.
Fig. 3 zeigt beispielhaft den Druckverlauf innerhalb der Form bei einem konventionellen (I) und erfindungsgemäßen (II) Verfahren zur Formschaumherstellung.Fig. 3 shows an example of the pressure curve within the mold in a conventional (I) and inventive (II) process for molded foam production.
HE 142-DEOl .. .... .. .. HE 142-DEOl .. .... .. ..
Dabei werden die folgenden Phasen durchlaufen:The following phases are passed through:
A: Beginn des Eintrags der expandierbaren Polyurethan-Reaktivmischung in die
offene Form.
B: Eintrag ist beendet; Beginn der Startzeit; Schließen der Form.A: Start of the introduction of the expandable polyurethane reactive mixture into the open mold.
B: Entry is finished; start time begins; form closes.
C: Form ist geschlossen, schneller Druckabfall durch Evakuierung über dieC: Mould is closed, rapid pressure drop by evacuation via the
Absaugöffnung (erfindungsgemäß).
D: Der gewünschte Forminnendruck von hier 500 mbar absolut ist erreicht;
Übergang von Startzeit zu Steigzeit.Suction opening (according to the invention).
D: The desired internal mold pressure of 500 mbar absolute is reached; transition from start time to rise time.
E: Der Schaum erfüllt die Form; Ende der Steigzeit; Beginn der Nachdruckzeit. Beim konventionellen Formschäumprozeß (I) ist aufgrund des Widerstandes des verdrängten Gases durch den aufsteigenden Schaum bereits ein merklicher Druckanstieg innerhalb der Form festzustellen.E: The foam fills the mold; end of the rise time; start of the holding pressure time. In the conventional mold foaming process (I), a noticeable increase in pressure within the mold can already be observed due to the resistance of the displaced gas by the rising foam.
F: Der maximale Forminnendruck, der dem maximalen Innendruck der Schaumzellen entspricht, ist erreicht.F: The maximum internal mold pressure, which corresponds to the maximum internal pressure of the foam cells, has been reached.
G: Öffnen der Form und Entnahme des Formteils.G: Opening the mold and removing the molded part.
Claims (3)
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|---|---|---|---|
| DE29709645U DE29709645U1 (en) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Device for producing foamed polyurethane moldings |
Applications Claiming Priority (2)
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| DE19701728A DE19701728C2 (en) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Process and device for producing foamed polyurethane molded articles |
| DE29709645U DE29709645U1 (en) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Device for producing foamed polyurethane moldings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE29709645U1 true DE29709645U1 (en) | 1997-08-21 |
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ID=26033216
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| DE29709645U Expired - Lifetime DE29709645U1 (en) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Device for producing foamed polyurethane moldings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29709645U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2857898A1 (en) * | 2003-07-23 | 2005-01-28 | Faurecia Sieges Automobile | Polymer foam mould de-gassing apparatus and procedure used vent with sliding rod controlled by power cylinder |
-
1997
- 1997-01-20 DE DE29709645U patent/DE29709645U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2857898A1 (en) * | 2003-07-23 | 2005-01-28 | Faurecia Sieges Automobile | Polymer foam mould de-gassing apparatus and procedure used vent with sliding rod controlled by power cylinder |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19971002 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20001101 |