DE3110303A1

DE3110303A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von mehrschichtigen formkoerpern aus wenigstens zwei pur-schaumsystemen

Info

Publication number: DE3110303A1
Application number: DE19813110303
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. 8032 Lochham Funck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-17
Filing date: 1981-03-17
Publication date: 1982-10-07
Also published as: DE3110303C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
mehrschichtigen Formkörpern aus wenigstens zwei PUR-Schaumsystemen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Formkörpern aus mindestens zwei PUR-Schaumsystemen.
Es ist allgemein bekannt, daß Formkörper aus PUR-Systemen länger als Thermoplaste in den jeweiligen Formen verbleiben müssen, da ihre Reaktions- und Aushärtezeiten wesentlich länger sind. Um trotz dieser relativ langen Reaktionszeiten eine zügige Herstellung von Formkörpern zu erreichen, wird ein PUR-Schußgerät zusammen mit einer Vielzahl von Formstationen mit Formenträgern und Formwerkzeugen verwendet. Nach einer ersten Methode sind diese Formstationen in einem ortsfesten Formenkranz angeordnet und das PUR-Schußgerät befindet sich in der Mitte dieses Kranzes und kann um eine vertikale Achse taktweise verdreht werden. Die nach dieser Methode arbeitenden Vorrichtungen sind zwar konstruktiv relativ einfach, es ergeben sich jedoch in der Praxis Schwierigkeiten bei der Erzielung vollautomatischer Betriebsabläufe. Darüber hinaus ist es bisher nicht möglich, mit derartigen Formmaschinen Formkörper in großen Stückzahlen herzustellen, die aus mehreren PUR-Schichten bestehen.
Bei nach einer zweiten Methode arbeitenden Formmaschinen zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Formkörpern sind das Schußgerät ortsfest und die einzelnen Formstationen auf einem Drehtisch so angeordnet, daß jede Formöffnung taktweise mit dem Fülldorn des Mischkopfes in Verbindung gebracht werden kann. Zur Herstellung von mehrschichtigen, einstückigen Formkörpern aus zwei verschiedenen PUR-Reaktionsmaterialien müssen die Formen jeweils zwei gesonderte Ober- oder Unterwerkzeuge aufweisen, die gegeneinander austauschbar sind, um jedes Material in einen eigenen Formhohlraum einfüllen zu können. Dies bedingt eine Vielzahl von Formenträgern, die in ihrem Aufbau und Bewegungsablauf kompliziert und damit größer und schwerer als normale Formenträger sind. Darüber hinaus müssen zur Herstellung von mehrschichtigen Formkörpern zwei PUR-Schußgeräte in einer vorgegebenen Anordnung am Drehtisch verwendet werden, wobei das zweite PUR-Schußgerät nach Ablauf einer vorgegebenen Aushärtezeit für das zuerst in die Form eingebrachte PUR-System in Betrieb gesetzt werden kann.
Dieser auf die jeweiligen Standzeiten abgestellte Betriebsablauf erfordert eine größere Anzahl an Formenträgern, um die Aushärtezeiten des zuerst eingefüllten PUR-Systems überbrücken zu können. Damit müssen allerdings die Abmessungen des Drehtisches sowie die seiner Hilfsaggregate entsprechend vergrößert werden. Ferner wirkt sich bei derartigen Maschinen noch nachteilig aus, daß die Taktzeiten für die Bewegungsabläufe dieser Drehtische die Startzeiten für den Reaktionsbeginn von PUR-Systemen überschreiten, was den Einsatz von einfachen Mischköpfen verbietet, da Zwischenspülungen nach jedem Schuß notwendig sind.
Neben den komplizierteren Mischköpfen ergibt sich hierdurch auch ein höherer Material- und Spülmittelbedarf.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Formkörpern aus mindestens zwei PUR-Schaumsystemen zu schaffen, die mit geringem Aufwand relativ hohe Durchsatzleistungen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst.
Gemäß der Erfindung werden einstückige Formkörper aus zwei verschiedenen PUR-Reaktionsgemischen hergestellt, wobei die Formkörper mehrschichtig aufgebaut sind und die einzelnen Schichten jeweils spezifische Eigenschaften aufweisen. Hierzu werden die vom Unterwerkzeug sowie vom ersten Oberwerkzeug gebildeten Formen der einzelnen Formstationen nacheinander vom Mischkopf angefahren und mit einem ersten PUR-Reaktionsgemisch gefüllt. Nach kürzestmöglicher Aushärtezeit werden die Formen geöffnet und das erste gegen das zweite Oberwerkzeug ausgewechselt. Zwischenzeitlich wird das Umschaltventil im Mischkopf betätigt, so daß nunmehr das zweite PUR-System zusammen mit dem Treibmittel in den Mischkopf gelangt. Die nunmehr durch die zumindest teilweise ausgehärtete erste Formkörperschicht und durch das zweite Oberwerkzeug gebildeten Formen werden in der dem ersten Formvorgang entsprechender Weise nacheinander vom Mischkopf angefahren und mit dosierten Mengen des zweiten PUR-Reaktionsgemisches gefüllt.
Beim Ausschäumen dieser zweiten Formkörperschicht entsteht eine innige Verbindung zu der bereits vorgeformten teilausgehärteten ersten Schicht an der Trennfläche.
Zum Aushärten verbleiben die Formkörper in den Formen.
Bei entsprechender Zusammensetzung und Formenkontur kann das erste PUR-Reaktionsgemisch auch bei offener Form eingefüllt werden, wodurch sich außerordentlich kurze Taktzeiten ergeben. Dies führt neben der konstruktiven Vereinfachung durch Verwendung nur eines einzigen Mischkopfes zu dem weiteren Vorteil, daß einfache Niederdruck-Mischköpfe ohne Zwischenspülung verwendet werden können. Das Gießen in die offene Form kann zu erheblich verbesserten Qualitäten des Formteiles führen.
Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Arbeitsweise, bei welcher durch gegenseitige Abstimmung der Spritzleistung des Schußgerätes und der Anzahl an Formstationen sofort nach dem Füllen der Formhohlräume aller Formstationen mit dem ersten PUR-Reaktionsgemisch die zu Beginn der Taktfolge hergestellte Formkörper-Schicht bereits ausreichend ausgehärtet ist, so daß die Oberwerkzeuge ausgetauscht werden können und nach Umschalten des Mischkopfes das zweite PUR-Reaktionsgemisch in den dafür vorgesehenen zweiten Formhohlraum eingefüllt werden kann.
Da die zweite endgültige Aushärtezeit ein Mehrfaches der ersten beträgt, ist es zur besseren Ausnutzung der Schußgerätekapazität zweckmäßig, die Formstationen in wenigstens zwei Halbkränzen anzuordnen und zunächst die Formkörper der einen Kranzhälfte fertigzustellen, während die Formkörper in der zweiten Kranzhälfte aushärten und anschließend herausgenommen werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Gesamtbelegungszeiten beider Kranzhälften überlappen. Diese Anordnung erlaubt es, die sehr hohe Kapazität der PUR-Schußgeräte voll auszunutzen, wodurch Herstellungsleistungen erreicht werden können, die denen der wesentlich aufwendigeren Anlagen mit Drehtisch, höherer Anzahl an Formstationen und zwei ortsfesten Schußgeräten entsprechen.
Darüber hinaus weist die neue Vorrichtung noch die weiteren Vorteile auf, daß bei Anschaffung zuerst nur eines Teiles des Formkranzes dieser später durch weitere Formstationen vervollständigt werden kann, daß einzelne Formstationen im Kranz übersprungen werden können, falls bei diesen z. B. ein Wechsel der Werkzeuge vorgenommen wird, ohne daß sich dadurch die Durchsatzleistung wesentlich verringert, und daß schließlich die fertigen Formkörper an örtlich verschiedenen Stellen hergestellt werden, so daß sie sortiert anfallen und gestapelt werden können.
In besonders zweckmäßiger konstruktiver Ausgestaltung ist der Formenträger beispielsweise an einer Führungssäule höhenbeweglich angeordnet und weist einen um eine 45 0-Achse verdrehbaren Schwenkkopf auf, an dessen diametral gegenüberliegenden Stirnseiten die beiden Oberwerkzeuge angeordnet sind.
Je nach den verwendeten Formwerkzeugen können die Einlaufkanäle zum Einfüllen des ersten bzw. zweiten PUR-Reaktionsgemisches in unterschiedlichen Höhen liegen. Um diese unterschiedlich positionierten Einlaufkanäle ohne Schwierigkeiten anfahren zu können, ist zweckmäßigerweise der Mischkopf in der Höhe verstellbar auf einem radial verfahrbaren Schlitten montiert, welcher auf einem Drehkranz angeordnet ist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung; Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 eine Seitenansicht eines in der Vorrichtung nach den Fig. 1, 2 hergestellten Formkörpers.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Schußgerät 1 und einer Vielzahl von Formstationen 2, die bei der Ausführung nach Fig. 1 in Form zweier Halbkränze zu jeweils acht Stationen I bis XVI um das Schußgerät herum angeordnet sind. Das Schußgerät 1 besteht aus einem ortsfesten Untergestell 3, einem auf diesem beweglich montierten Mischkopf 4 sowie aus Zulauf- bzw. Rücklaufleitungen 5 bis 10, die den Mischkopf 4 mit Vorratsbehältern 11 bis 13 verbinden, von denen die Behälter 11 und 12 unterschiedliche PUR-Reaktionsgemische und der Behälter 13 das Treibmittel enthalten. Die Zulauf- bzw. Rücklaufleitungen 5 bis 10 sind flexibel und ausreichend lang, um Drehbewegungen sowie radiale Vorschub- und Rückholbewegungen des Mischkopfes zuzulassen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können die Leitungen 5 bis 10 von oben dem Mischkopf zugeführt und über im Untergestell 3 des Schußgerätes angeordnete Halter 14 bis 16 unter Flur verlegt sein.
Wie ersichtlich ist auf dem Untergestell 3 ein Zahnkranz 17 mit einer Tragplatte 18 montiert, auf welcher ein Schlitten 19 in - nicht dargestellten - Führungsschienen mittels eines Druckmittel-Antriebes 20 verfahrbar angeordnet ist. Auf diesem Schlitten ist der eigentliche Mischkopf 4 über ein Gelenk 21 und einen Stellzylinder 22 derart montiert, daß sein Füllrohr 23 in zumindest zwei unterschiedliche Höhenlagen eingestellt werden kann. Am Mischkopf 4 ist ferner ein Umschaltventil 24 angeordnet, an das die Zulauf- und Rücklaufleitungen 5 bis 10 angeschlossen sind und das über einen Stellzylinder 25 umschaltet, d. h. den Zulauf entweder des einen oder des anderen PUR-Systems sperrt.
In Fig. 2 ist eine der Formstationen I bis XVI im einzelnen dargestellt. Auf einem ortsfesten Tisch 26 ist auf dem dem Mischkopf 4 zugewandten Teil das Unterwerkzeug 27 sowie dahinter eine Führungssäule 28 befestigt. An dieser Führungssäule 28 ist ein Formenträger 29 mittels eines Druckmittel-Zylinders 30 in Richtung des Doppelpfeiles verfahrbar angeordnet. Der vordere Teil 31 des Formenträgers 29 ist in eine 45° -Ebene abgewinkelt und trägt einen um 180° verdrehbaren Schwenkkopf 32. An zwei diametral gegenüberliegenden Stirnflanschen 33, 34 sind zwei Oberwerkzeuge 35, 36 starr befestigt. Die verdrehbare Halterung des Schwenkkopfes 32 am vorderen Teil 31 des Formenträgers 29 erfolgt über eine zentrale Welle 37 und ein Drucklager 38, wobei zur Verdrehung des Schwenkkopfes 32 in die eine oder andere Betriebsstellung des jeweiligen Oberwerkzeuges 35 bzw. 36 ein Stellzylinder 37 vorgesehen ist. Zur Herstellung von schichtweise aufgebauten Formkörpern, z. B. von Schuhsohlen gemäß Fig. 3, mit einer unteren, festen und einer oberen weich elastischen Schicht 48 bzw. 49, wird die Form durch nach Untenfahren des Formenträgers 29 geschlossen, so daß ein erster Hohlraum von dem Unterwerkzeug 27 und dem ersten Oberwerkzeug 35 gemäß Fig. 2 begrenzt wird.
Durch Betätigen des Stellzylinders 20 verfährt der Mischkopf 4 zusammen mit dem Schlitten 19 in Richtung auf die geschlossene Form, wobei durch entsprechende Betätigung des Stellzylinders 22 das Füllrohr 23 so positioniert ist, daß es in die Füllöffnung 40 im Unterwerkzeug abgedichtet eingreifen kann. Der Füllvorgang erfolgt in üblicher Weise durch Mischen des über die Leitung 5 zugeführten ersten PUR-Systems mit dem Treibmittel, wobei die Förderung der beiden PUR-Systeme sowie des Treibmittels über gesonderte Pumpen 42 bis 44 erfolgt, die an den Haltern 14 bis 16 befestigt sein können.
Nach dem Füllvorgang wird der Mischkopf 4 durch Betätigen eines Stellmotors 45 bis zur nächstfolgenden Formstation auf dem Zahnkranz 17 verschwenkt, woraufhin sich der nächstfolgende Füllvorgang wiederholt, bis die Formstationen I bis VIII der einen Kranzhälfte 2alle gefüllt sind. Die Zeitdauer für diese acht Füllvorgänge entspricht in etwa der für die untere Sohlenschicht 48 benötigten Aushärtezeit, so daß nach Zurückschwenken des Schußgerätes 1 bis vor die Formstation I mit dem Einfüllen des zweiten PUR-Gemisches begonnen werden kann.
Zu diesem Zweck wurde zuvor der Formenträger 29 in die dargestellte Position hochgefahren, der Schwenkkopf 32 um 1800 gedreht und wieder abgesenkt, so daß sich das Oberwerkzeug 36 auf dem Unterwerkzeug 27 befindet und beide Werkzeuge einen zweiten Formhohlraum begrenzen.
Durch Betätigen des Stellzylinders 22 befindet sich das Füllrohr 23 des Mischkopfes 4 in Flucht mit einer Einfüllöffnung 41 des Oberwerkzeuges 34. Ferner wurde zwischenzeitlich das Umschaltventil 24 betätigt, so daß die Zufuhr des ersten PUR-Systems gesperrt und des zweiten PUR-Systems geöffnet ist. Nach diesen vorzugsweise programmgesteuerten Schalt- und Bewegungsvorgängen kann das Einfüllen des zweiten PUR-Gemisches in die von der ersten Schicht 48 und vom Oberwerkzeug 36 begrenzten Formhohlräume erfolgen.
Die gesamten Füllzeiten für die Formstationen I bis in VIII sind so bemessen, daß in etwa der gleichen Zeitspanne die zuvor in den Formstationen IX bis XVI hergestellten Formkörper aushärten und aus den Formen herausgenommen werden können.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise können die einzelnen Formstationen in einer Reihe nebeneinander angeordnet werden und das Schußgerät kann z. B. auf Führungsschienen parallel zu dieser Formstation-Reihe verfahren werden.
Ferner besteht auch die Möglichkeit, ein weiteres PUR-System an den Mischkopf 4 über das Umschaltventil 24 anzuschließen, so daß dann drei- oder mehrschichtige Formkörper hergestellt werden können.
Der wesentliche Vorzug der vorstehend beschriebenen Vorrichtung besteht in dem konstruktiv einfachen Aufbau und den gegenüber bekannten Vorrichtungen etwa halbierten Investitionskosten sowie insbesondere bei der Anordnung der Formstationen gemäß Fig. 1 in der außerordentlich hohen Durchsatzleistung.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen PUR-Formkörpern in mehreren ortsfest nebeneinander angeordneten Formstationen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Formvorgang die von je einem ersten Werkzeugteil begrenzten Formhohlräume der einzelnen Formstationen nacheinander mit einem ersten PUR-Reaktionsmaterial gefüllt werden, daß nach kurzer Anhärtezeit die Formen geöffnet und die ersten Werkzeugteile gegen zweite Werkzeugteile ausgewechselt werden, daß in einem zweiten Formvorgang die von der jeweils ersten angehärteten Füllung und den zweiten Werkzeugteilen begrenzten Formhohlräume der einzelnen Formstationen nacheinander mittels des gleichen Schußgerätes mit einem zweiten PUR-Reaktionsmaterial gefüllt werden, und daß danach die beiden Füllungen unter Ausbildung einer innigen und festen Verbindung gemeinsam in der Form aushärten.
2. Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Formkörpern aus mindestens zwei unterschiedlichen PUR-Reaktionsmaterialien, bestehend aus einem PUR-Schußgerät und einer Reihe von ortsfesten Formstationen, d a d u,r c h g e k e n n z e i c h n e t a) daß das um seine Mittelachse verdrehbare Schußgerät (1) an seinem Mischkopf (4) gesonderte Anschlüsse für wenigstens drei Komponenten der PUR-Reaktionsmaterialien sowie ein Umschaltventil (24) zum gleichzeitigen wechselweisen Sperren und öffnen zweier Anschlüsse aufweist, b) daß die Formstationen I bis XVI ortsfest kranzförmig nebeneinander angeordnet sind und Formenträger (29, 31) sowie je zwei wechselweise in die jeweilige Formposition bewegbare Werkzeugteile (35, 36) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstationen I bis XVI in Form von zwei Halbkränzen (2a, 2b) um das Schußgerät (1) herum angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Formenträger (29) in der Höhe verfahrbar ist und einen Schwenkkopf (32) aufweist, an dem die beiden Werkzeugteile (35, 36) befestigt sind.