DE3716675A1 - Verfahren zur herstellung von geformten, aus kunststoff bestehenden gegenstaenden, sowie anordnung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von geformten Kunststoffgegenständen durch HF-Erwärmung des Kunststoffes unter Druck, während der Kunststoff in einer Hohlform gehalten wird, deren innere Formgebung den am herzustellenden Gegenstand vorhandenen Mustern entspricht. Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf Verbesserungen in der Formtechnik bei Anwendung aus Silikonelastomeren bestehender Formen und auf Preßanordnungen mit HF-Erwärmung.

Die Herstellung verschiedener Gegenstände, wie z. B. der tragenden Teile der Schäfte und der Oberteile eines Schuhs, eines Lederwarenartikels und dergl., durch das Hohlkörpergießverfahren unter Anwendung eines in Form von z. B. Polyvinylchloridpulver oder -plastisol vorliegenden Kunststoffes, ist bekannt, wobei die hohlen Teile der Form den negativen Partien des herzustellenden Musters entsprechen und gegebenenfalls nach Anbringung eines Materials, das das Futter bildet, eine HF-Erwärmung des Schichtaufbaues unter Druck stattfindet, ehe nach Abkühlung der entsprechende Gegenstand aus Kunststoff sofort entformt werden kann. Ein solches Verfahren und zahlreiche Abwandlungen und geeignete Anordnungen sind aus verschiedenen Patentschriften der Anmelderin bekannt.

Durch das Einwirkenlassen auf ein dielektrisches Material, wie z. B. einen makromolekularen Kunststoff, von elektrischen Feldern bei Frequenzen, die der Molekularresonanz des in Frage kommenden Materials entsprechen, wird durch dielektrische Verluste erhitzt. Man kann z. B. in der Anwendung dieses Verfahrens allgemein auf Polyvinylchloridpulver (PVC-Pulver) ein Feld mit Frequenzen der Größenordnung von 27 Megahertz unter Druck in Formen aus Silikonelastomeren einwirken lassen, um in weniger als einer Minute Gegenstände herzustellen, die den Formmustern entsprechen. In der Praxis wird die Form aus einem mit Metallpulver, wie z. B. mit Aluminiumpulver versetztem Silikongemisch hergestellt, um eine bessere Verteilung des HF-Feldes zu erreichen und um eine bessere Abkühlung des gespritzten PVC zu ermöglichen.

Verschiedene Arten von besonders für dieses Verfahren ausgelegten Formen wurden durch die Anmelderin vorgeschlagen, bei denen das reine Harz in gewissen lasttragenden Teilen mehr oder weniger mit Metallpulver oder mit einem gleichwirkenden Material versetzt ist (s. die F-PS 78 32 827, 78 33 917 und 79 06 692). Die Form kann ebenfalls so ausgelegt werden, daß sie Metalleinbauten aufnimmt (s. F-PS 80 03 658).

Bei der Herstellung in Formen gemäß dem obengenannten Verfahren wird der Kunststoff (wie z. B. PVC) in Pulverform oder als flüssiges Plastisol in die hohlen Partien der Form aus Silikon mit oder ohne metallische Einbauten eingeführt bzw. gegossen. Von vornherein kommt ein Einspritzverfahren nicht in Betracht, weil es die Anwendung von metallischen Formen und sehr hohen Druckwerten benötigt, die häufig in der Größenordnung von 10 bis 50 Megapascal (MPa) liegen.

Man hat nunmehr entdeckt, daß bei Anwendung von Formen und einer HF-Anordnung mit z. B. den obenerwähnten Pressen es möglich ist, geformte Gegenstände aus flüssigem Plastisol unmittelbar und mit ausgezeichnetem technischem und wirtschaftlichem Erfolg herzustellen, wenn man das Plastisol am Endbereich der Form bei einem niedrigen unter 1 MPa und vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 MPa liegenden Druck einspritzt.

Gemäß einer bevorzugten, jedoch keinesfalls einschränkenden Ausführungsform der Erfindung wird im Bereich des entgegengesetzten Endes während des Einspritzens eine Entlüftung vorgenommen, so daß ein geringer Unterdruck von z. B. 0,01 bis 0,05 MPa entsteht.

Alle Kunststoffe inm Form eines Plastisols, wie z. B. Plastisole auf der Basis von Polyvinylchlorid und dessen Copolymeren oder andererseits Zweikomponentenpolyurethanen lassen sich beim Verfahren einsetzen. Es ist gleichfalls möglich, das Plastisol vorher in einen sogenannten mechanischen Schaum durch Rühren oder dergl. umzuwandeln, so daß man zu einem mikroporösen Formling gelangt, der evtl. ein porenbildendes Agens enthalten kann.

Die aus Silikonelastomeren bestehenden anwendbaren Formen mit Teilen aus Reinsilikon bzw. Reinharz und aus mit Metallpulver versetztem Harz (oder Formen, die aus Aluminiumguß bestehen) sind derselben Art, die in den obengenannten PS beschrieben wurden. Es hat sich herausgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn man Metalleinbauten wie z. B. Gitter und Profile, die mit Clipsen, Haken und dergl. versehen sind, in die Formen legt, wobei in diesem Fall die Formen mit Ausnehmungen versehen sind, die die Außenbefestigungen der Einbauten ermöglichen.

Die Erfindung erstreckt sich ebenfalls auf eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens, die gerade beschrieben wurde, bei der ein Einspritzsystem angewandt wird, das besonders auf die Anwendung bei der Herstellung in Formen in einer HF-Ausrüstung, bei der erhitzt und abgekühlt wird, angepaßt ist. Diese Anordnung entspricht der z. B. aus der F-PS 75 27 466 der Anmelderin bekannten Bauart, bei der auf einer Drehscheibe bzw. auf einem Karussell Formen angeordnet sind, die nacheinanderfolgend einer Erwärmung und einer Abkühlung unterzogen werden.

Gemäß der Erfindung ist diese Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß jede der angewandten Formen im Bereich ihres dem Karussell abgewandten Endes mit einem Entlüftungsmundstück und mit einem dem Einspritzen von unter Druck stehenden Kunststoff diendendem Mundstück in Verbindung steht, wobei beide Mundstücke fest mit dem Karussell verbunden sind, und daß die Anordnung einen Entlüftungszylinder, einen Kunststoffeinspritzzylinder und Einrichtungen aufweist, die diese Zylinder entlang der Achse der Mundstücke verschieben, um sie in Verbindung mit letzteren zu bringen und sie davon zu entfernen.

Aus diesem Zusammenhang ist ersichtlich, daß nachdem durch Drehung des Karussells eine Form in die jeweilige Stellung gebracht worden ist, ihre Mundstücke mit den Zylindern zum Unter-Druck-Setzen und zum Einspritzen des Kunststoffes in Eingriff gebracht werden, so daß die Form entlüftet und dann mit unter Druck stehendem Kunststoff gefüllt wird, wonach schließlich die in Frage kommenden Zylinder wieder außer Eingriff gebracht werden, um eine weitere Form nach entsprechender Drehung des Karussells zu füllen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform dieser Anordnung sind die Mundstücke der Form als Einsteckmundstücke ausgebildet, deren der Form gegenüberliegendes Ende jeweils kegelstumpfförmig ist und eine durch eine Druckfeder in Richtung auf die Auslaßöffnung der Form belastete Kugel enthält, wobei der den Entlüftungs- und Einspritzzylindern zugewandte Endbereich ein kegelstumpfförmiges Aufnahmemundstück bildet, das mit dem entsprechenden Einsteckmundstück in dichte Verbindung gebracht werden kann.

Vorzugsweise umfaßt der Entlüftungszylinder eine seinen Hohlraum mit einer Vakuumeinrichtung verbindende Öffnung, während andererseits der Einspritzzylinder eine seinen Hohlraum mit einer äußeren Einrichtung zur Einspritzung des Kunststoffes unter Druck verbindende Öffnung aufweist.

Diese Öffnungen sind vorteilhaft zwischen dem Ende des entsprechenden Zylinders, das der Form zugewandt ist, und einem doppelwirkenden, mit Drucklufteinlaß- und Auslaßöffnungen ausgestatteten Zylinder einerseits und andererseits einem Kolben angeordnet, dessen Kolbenstange in Falle des Entlüftungszylinders sich in Richtung auf das Aufnahmemundstück des Entlüftungszylinders in Form eines Teils verlängert ist, dessen Durchmesser das Eintreten in die Auslaßöffnung des entsprechenden Einsteckmundstückes ermöglicht, und im Falle des Einspritzzylinder aber durch einen Kolbenschieber verlängert ist, der ein Verschließen der Kunststoffeinspritzöffnung dieses Zylinders ermöglicht, wie dies schon erläutert worden ist.

Wie weiter unten im einzelnen erläutert läßt diese Anordnung es zu, daß man die Form entlüftet, wenn die obengenannte Kolbenstange unter Wirkung des doppelwirkenden Zylinders die die Auslaßöffnung verschließende Kugel in das Innere des Einsteckmundstückes verschiebt, so daß der Hohlraum der Form in Verbindung mit der Entlüftungsöffnung des entsprechenden Zylinders gesetzt und wenn die äußere Einrichtung zur Entlüftung, die mit dieser Öffnung verbunden ist, in Betrieb gesetzt wird.

Diese Anordnung ermöglicht ebenfalls das Einspritzen des Kunststoffes unter Druck nach der Entlüftung, wenn der Kolben des doppelwirkenden Zylinders sich in einer solchen Stellung befindet, daß der obengenannte Kolbenschieber die Einspritzöffnung freigibt: der unter Druck stehende Kunststoff fließt durch diese Einspritzöffnung und einen Teil des Zylinders, um in das Einsteckmundstück und in die Form an sich zu gelangen, nachdem er die Kugel zurückgeschoben hat, die die Auslaßöffnung des Einsteck-Einspritzmundstückes schließt.

Die nun folgende Beschreibung, die keinerlei Einschränkung der Erfindung beinhaltet, führt zu einem besseren Verständnis der Erfindung, die hier in nur einer ihrer möglichen Ausführungsformen beschrieben wird. Es zeigen

Fig. 1 und 2 eine axiale Schnittansicht des Entlüftungsaggregates gemäß der Erfindung während zwei nacheinanderfolgenden Phasen seines Betriebes, und

Fig. 3 und 4 ebenfalls in axialer Schnittansicht das Einspritzaggregat gemäß der Erfindung während zwei nacheinanderfolgenden Phasen des Betriebes.

Gemäß dem der F-PS 75 27 466 der Anmelderin zu entnehmenden Stand der Technik umfaßt die Anordnung gemäß der Erfindung eine Drehscheibe oder ein "Karussell", das nicht abgebildet ist, auf dem durch entsprechende Drehung die auf dem Karussell angeordneten Formen nacheinanderfolgend einer Erwärmung und einer Abkühlung ausgesetzt werden. In einer dieser Stellungen des Karussells wird eine der Formen mit Kunststoff gefüllt. Es handelt sich dabei um die Form, deren dem Außenteil des Karussells zugewandtes Ende oder "Vorderende" in den Figuren mit 1 bezeichnet ist.

Der Hohlraum 2 dieser Form mündet in zwei gleiche Mundstücke hinein, die in einer gemeinsamen waagerechten Ebene angeordnet sind und wovon das eine 3 der Entlüftung (Fig. 1 und 2) dient, während das andere 3′ (Fig. 3 und 4) zum Einspritzen des Kunststoffes in die Form hinein vorgesehen ist. Die Mundstücke 3 und 3′ sind als zylindrische Einsteckmundstücke mit kegelstumpfförmigen Enden ausgebildet, die mit der Form fest verbunden sind, die von dieser nach vorne hervorstehen und die eine Druckfeder 4 bzw. 4′ umfassen, die jeweils eine Kugel 5 bzw. 5′ gegen die Endöffnung des entsprechenden Mundstückes drücken.

Ein Entlüftungszylinder 6 kann entlang der Achse des Systems mittels einer bekannten, bei 7 eher schematisch angedeuteten Gleitführung verschoben werden, wobei sein dem Mundstück 3 zugewandtes, kegelstumpfförmiges Aufnahmeende 8 mit dem entsprechenden Einsteckende des Mundstückes 3 in Eingriff gebracht werden kann. Der Zylinder 6 umfaßt einen doppelwirkenden Zylinder 9 mit beidseits des Kolbens angeordneten, in den Zylinder einmündenden Lufteinlaß- und Luftauslaßöffnungen 11 bzw. 12. Der Kolben 10 ist mit einer Kolbenstange 13 verbunden, die sich in Richtung auf das Mundstück 3 erstreckt und dessen Ende 14 einen solchen Durchmesser aufweist, daß die Kolbenstange 13 die Endöffnung dieses Mundstückes passieren kann. Eine Entlüftungsöffnung 15, die gegenüber dem doppelwirkenden Zylinder 9 abgedichtet ist, erstreckt sich durch die Wand des Zylinders 6 auf der Höhe der Kolbenstange 14 nach außen, wo sie mit einer bekannten Vakuumeinrichtung wie z. B. einer Vakuumpumpe verbunden ist.

Die Arbeitsweise dieser Entlüftungsanordnung ist folgende: Zuerst wird der Zylinder 6 in Richtung auf das Mundstück 3 (Pfeil F 1) solange verschoben, bis das Ende des letzteren dicht durch das Aufnahmeende 8 des Zylinders 6 (Fig. 1) verschlossen wird. Unter Druck stehende Luft wird alsdann durch die Öffnung 11 des doppelwirkenden Zylinders 9 (Pfeil F 2, Fig. 2) eingelassen, wodurch der Kolben 10 in Richtung auf das Mundstück 3 (Pfeil F 3) verschoben wird, wobei das Ende der Kolbenstange 11 in dieses eintritt, um die Kugel 5 entgegen der Wirkung der Feder 4 zurückzuschieben. Der Hohlraum 2 der Form wird dann durch die Öffnung 14 mittels einer Vakuumeinrichtung, wie z. B. einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt, Pfeil F 4) entlüftet. Dann wird Druckluft durch die Öffnung 12 des doppelwirkenden Zylinders 9 (Pfeil F 5 - Fig. 1) eingeführt; der Kolben 10 bewegt sich in seine Ausgangsstellung zurück, wobei die Kugel 5 mit der vorderen Öffnung des Mundstückes 3 wieder in Eingriff gelangt, so daß der Unterdruck im Hohlraum 2 aufrechterhalten werden kann.

Das Einspritzmundstück 3′ kann seinerseits (Fig. 3 und 4) durch das Aufnahmeende eines Zylinders 6′ zugedeckt werden, der in etwa dem Entlüftungszylinder 6 entspricht, so daß die sich entsprechenden Teile dieser Zylinder mit den gleichen Bezugszeichen versehen werden, die in Falle des Zylinders 6′ durch ein Apostroph ergänzt sind. Man sieht deshalb, daß eine Gleitführung 7′, ein doppeltwirkender Zylinder 9′ mit Öffnungen 11′ und 12′, ein Kolben 10′ und eine Kolbenstange 13′ vorgesehen sind. Die Kolbenstange 13′ endet aber in einem Kolbenschieber 16, der mit einer Öffnung 17 genau ausgerichtet werden kann, deren Stellung derjenigen der Öffnung 15 des Zylinders 6 entspricht, die aber dem Einspritzen von Kunststoff unter Druck dienen soll.

Das Anfahren dieser Anordnung findet unmittelbar nach Vollendung des Funktionszyklus des Entlüftungszylinders 6 statt. Nachdem Druckluft durch die Öffnung 11′ des doppeltwirkenden Zylinders 9′ (Pfeil F 2′) eingelassen worden ist, was den Kolben 10′ in Richtung auf das Mundstück 3′ zurückschiebt und dazu führt, daß der Kolbenschieber 16 der Kolbenstange 13′ die Öffnung 17 (Fig. 3) verschließt, wird der Zylinder 6′ so verschoben, daß sein Aufnahmeende 8′ das Einsteckmundstück 3′ dicht zudeckt (Pfeil F 1′).

In einer zweiten Phase (Fig. 4) wird der Kolben 10′ in die Gegenrichtung durch die Einführung von Druckluft durch die Öffnung 12′ des doppelwirkenden Zylinders 9′ hindurch (Pfeile F 3′) verschoben, so daß die Öffnung 17 freigegeben wird und Kunststoff unter Druck (Pfeile F 6′) eingespritzt werden kann, wobei der Kunststoff die Kugel 5′ innerhalb des Mundstückes 3′ zurückdrängt und in den Hohlraum 2 der Form zu gelangen vermag. Bei beendetem Einspritzvorgang wird in die Stellung gemäß Fig. 3 durch Einwirkung auf den Kolben 10′ zurückgefahren, wonach der Vorgang durch Entfernen der entsprechenden Mundstücke der Zylinder 6 und 6′, die vorzugsweise an einem gemeinsamen Rahmen getragen sind, zu Ende geführt wird. Danach kann die nächste Form nach einer entsprechenden Drehung des Karussells aufgefüllt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung geformter, aus Kunststoff bestehender Gegenstände, die evtl. Metalleinbauten enthalten, bei dem der Kunststoff in eine aus Silikonelastomeren bestehende evtl. mit einem metallischen Einbau ausgestattete Form eingeführt wird, wobei gewisse Teile der Form aus reinem Kunststoff und andere Teile mit Metall versetzt sind oder aus Metall bestehen, wonach die Form in eine Hochfrequenz(HF)-Vorrichtung eingeführt wird, die nach dem Drehscheibe- oder Karussellprinzip arbeitet und mehrere HF-Heizpressen und Abkühlpressen enthält, so daß die Formlinge in der Form solange abgekühlt werden, daß sie entformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff an einem Ende der Form als flüssiges Plastisol mit einem geringen, unter 1 Megapascal (MPa) liegenden Druck eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck zwischen 0,1 und 0,5 MPa liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des mit einem geringen Druck stattfindenden Einspritzens des Plastisols an einem Ende der Form eine Entlüftung mit geringem Unterdruck am entgegengesetzten Ende durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftung bei einem zwischen 0,01 und 0,05 MPa liegenden Unterdruck stattfindet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastisol ein solches auf Polyvinylbasis oder auf der Basis von Zweikomponentenpolyurethan ist und in der Form von sogenanntem "mechanischem" Schaum vorliegen kann.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Drehscheibe oder einem Karussell, auf dem die Formen angeordnet sind, die nacheinanderfolgend einer Erwärmung und danach einer Abkühlung ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (2) jeder Form mit seinem dem Karussell abgewandten Ende in Verbindung mit einem Saugmundstück (3) und mit einem Einspritzmundstück (3′) für den unter Druck stehenden Kunststoff steht, die mit der Form jeweils fest verbunden sind, und daß die Anordnung einen Entlüftungszylinder (6), einen Kunststoffeinspritzzylinder (6′) und Einrichtungen (7 und 7′) aufweist, die diese Zylinder entlang der Achse der Mundstücke verschieben, um sie in Verbindung mit letzteren zu bringen und sie davon zu entfernen.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mundstücke (3 und 3′) als Einsteckmundstücke ausgebildet sind, die von der jeweiligen Form hervorstehen und deren dieser abgewandtes Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist und daß sie eine durch eine Feder (4 und 4′) in Richtung auf ihre Endöffnung belastete Kugel (5 und 5′) aufweisen, wobei das den Zylindern (6 und 6′) zugewandte Ende ein kegelstumpfförmiges Aufnahmemundstück (8 und 8′) bildet, das mit dem entsprechenden Einsteckmundstück (3 und 3′) unter Abdichtung in Verbindung gebracht werden kann.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (6) zur Entlüftung eine Öffnung (15) aufweist, die seinen Innenraum mit einer äußeren Saugeinrichtung verbindet und daß der Einspritzzylinder (6′) eine Öffnung (17) aufweist, die seinen Hohlraum mit einer äußeren Einrichtung zum Einspritzen des Kunststoffes unter Druck verbindet.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (15 und 17) zwischen dem entsprechenden Aufnahmemundstück (8 und 8′) und einem doppelwirkenden Zylinder (9 und 9′) angeordnet sind, der mit Einlaß- und Auslaßöffnungen (12, 12; 11′, 12′) für Druckluft an beiden Seiten eines Kolbens (10 und 10′) versehen ist, dessen Kolbenstange (13 und 13′) sich in Richtung auf das Mundstück erstreckt und beim Entlüftungszylinder (6) durch einen Abschnitt (14) verlängert wird, dessen Durchmesser es zuläßt, daß die Kolbenstange in die Endöffnung des entsprechenden Einsteckmundstückes eingefahren werden kann, und beim Einspritzzylinder (6′) ein Kolbenschieber (16) vorhanden ist, der das Schließen der Einspritzöffnung (17) für den Kunststoff ermöglicht.