DE3110303C2

DE3110303C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von mehrschichtigen Formkörpern aus mindestens zwei PUR-Schaumsystemen

Info

Publication number: DE3110303C2
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: 1984-05-17
Also published as: DE3110303A1

Abstract

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 und mit dosierten Mengen des zweiten PUR-Reaktionsgemisches gefüllt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Formkörpern aus mindestens zwei eo PUR-Schaumsystemen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In der DE-AS 26 41 658 ist ein Verfahren dieser Art zum Spritzgießen von Fahrzeugreifen beschrieben. Eine Innenform besteht aus einem Kern sowie aus relativ axial zueinander bewegbaren Formschalen für die Seitenwände des Fahrzeugreifens. Mindestens zwei Gruppen von radial bewegbaren Formsegmenten im Kronenbereich des Fahrzeugreifens begrenzen unterschiedliche Formhohlräume, die in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen gefüllt werden. Die Segmentgruppen sind übereinander angeordnet und können zueinander sowie gegenüber der Innenform durch Relativbewegungen axial ausgerichtet werden. Nachdem in einem ersten Spritzvorgang der radial innere Teil des Fahrzeugreifens aus einem PUR-Elastomer ausgeformt worden ist werden die äußeren Formteile nach radial außen bewegt und über diesen Formkörper wird vertikal eine zweite Form geschoben, die zusammen mit dem bereits ausgehärteten Formkörper einen zweiten Formhohlraum begrenzt der anschließend mit dem Laufflächen-Material gefüllt wird. Bei diesem bekannten Vorgehen werden somit in einer einzigen Formstation nacheinander zwei unterschiedliche Formwerkzeuge verwendet um den aus mehreren Schichten aufgebauten Fahrzeugreifen herzustellen.

Aus der Druckschrift »Kunststoffe«, Bd. 61,1971, H. 9, S. 639 bis 645 ist eine Vorriehlung bekannt bei der eine Reihe von Formen auf einem Transportband oder Rundtisch taktweise zu den Füll-, Aushärte- und Emform-Stationen bewegt werden können oder der Mischkopf die einzelnen Formen nacheinander anfährt Die Vorrichtung weist Formträger sowie in Fonnposition bewegbare Werkzeugteile auf.

Aus der DD-PS 1 13 475 ist es zur Herstellung von mehrschichtigen PUR-Formkörpern bekannt daß zur Ausbildung der einzelnen Formkörper-Schichten jeweils gesonderte Formwerkzeuge verwendet werden, die nach Aushärtung der entsprechenden PUR-Schicht durch einen anderen, einen weiteren Formraum begrenzenden Werkzeugteil ausgetauscht werden können. Darüber hinaus ist es aus dieser Druckschrift auch bekannt, daß zur Herstellung von mehrschichtigen PUR-Formkörpern mit allmählichem Übergang von einer Schicht zur anderen nur ein einziger Mischkopf verwendet werden kann, der nach Umschalten auf das abweichende PUR-Gemisch zum Einbringen der zweiten Mischung in den Formhohlraum eingesetzt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigen Formkörpern aus mindestens zwei PUR-Schaumsystemen zu schaffen, die bei geringem Aufwand relativ hohe Durchsatzleistungen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kombination der im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensmerkmale bzw. der im Patentanspruch 2 angegebenen Vorrichtungsmerkmale 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 SpritzJeistung des Schußgerätes und der Anzahl an Formstationen sofort nach dem Füllen der Formhohlräume aller Formstationen mit dem ersten PUR-Reaktionsgemisch die zu Ec-ginn 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 von 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°-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 folgsnden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Draufsicht auf die Vorrichtung;

Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach

Fig.3 eine Seitenansicht eines in der Vorrichtung nach den F i g. 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 F i g. 1 in Form zweier Halbkränze 2a, 2b 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 ti bis 13 verbinden, von denen die Behälter 11 und 12 unterschiedliche PUR-Reaktionsgemiscl·-, 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 »'us F i g. 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 Rückiaufleitungen 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 XVl 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 gegenüberliegerden Stirnflanschen 33, 34 sind zwei Oberwerkzeuge 35,

36 Scan: befestigt. Die verdrehbare Halterung des Schwenkkopfes 32 am vorderen Teil 31 des Formepträgers 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 Oberwer^zeuges 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 eir erster Hohlraum von dem Unterwerkzeug 27 und dem ersten Oberwerkzeug 35 gemäß F i g. 2 begrenzt wird.

Durch Betätigen des Stellzylinders 20 verfährt der MischkoDf 4 zusammen mit dem Schlitten 19 in Rirh-

tung 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 2a alle 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 180° 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 Formhohiräume erfoigen.

Die gesamten Füllzeiten für die Formstationen I bis VIII sind so bemessen, daß in etwa in 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 F i g. 1 in der außerordentlich hohen Durchsatzleistung.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Formkörpern aus mindestens zwei PUR-Schaumsystemen, bei dem in einem ersten Formvorgang ein von einem ersten Werkzeugteil begrenzter Formhohlraum mit einem ersten PUR-Reaktionsgemisch gefüllt wird, bei dem nach einer kurzen Aushärtzeit die Form geöffnet und ein erstes Werkzeugteil ge- ίο gen ein zweites Werkzeugteil ausgewechselt wird, und bei dem in einem zweiten Formvorgang der von der ersten angehärteten PUR-Füllung und dem zweiten Werkzeugteil begrenzte Formhohlraum mit einem zweiten PUR-Reaktionsgemisch gefüllt wird, woraufhin die beiden PUR-Füllungen unter Ausbildung einer innigen festen Verbindung gemeinsam in der Form aushärten, dadurch gekennzeichnet,

daß ein ^iaziger Mischkopf nacheinander mehrere ortsfest nebeneinander angeordnete Formstationen anfährt und die ersten PUR-Füllungen in die entsprechenden Formhohlräume einbringt, und
daß der gleiche Mischkopf nach Umschalten auf das zweite PUR-Reaktionsgemisch die einzelnen Form-Stationen in der gleichen Reihenfolge nochmals anfährt und die zweiten PUR-Füllungen in die von den zweiten Werkzeugteilen begrenzten Formhohlräume einbringt

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ans^.-uch 1, bestehend aus einem um seine Mittelachse verdrebbaren PUR-Schußgerät das an seinem Mischkopf gesonderte Anschlüsse für die Komponenten der PUR-Rea'-tionsmaterialien aufweist und einer Reihe von ortsfesten Formstationen, die kranzförmig nebeneinander angeordnet sind und Formenträger sowie in Formposition bewegbare Werkzeugteile aufweisen, dadurch gekennzeichnet daß der Mischkopf (4) wenigstens drei Anschlüsse für PUR-Reaktionsmaterialien aufweist sowie ein Umschaltventil (24) zum gleichzeitigen wechselweisen Sperren und öffnen zweier Anschlüsse und daß die Formenträger (29, 31) 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.

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