DE3906914A1 - Vorrichtung zum press-spritzen von presslingen insbesondere o-ringen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Preß-Spritzen von O-Ringen und dabei speziell auf das Preßspritzen von gratfreien O-Ringen, wobei entsprechend der Erfindung der Anguß außer­ halb der Trennlinie vorgesehen ist.

Das Formen von Gegenständen aus Gummi oder gummiartigem Material wird üblicherweise entweder durch Preßformen, oder durch Preß-Spritzen oder durch Spritzgießen bzw. Spritzformen durchgeführt. Bei dem sogenannten Preß-Spritzen (TRANSFER MOLDING) wird noch nicht ausgehärteter Gummi oder ähnliches Gummimaterial in einen Spritztopf eingebracht, dessen Boden über Spritz- bzw. Angußkanäle mit wenigstens einem Formraum in Verbindung steht. Mittels einer hydraulischen Presse wird ein Preßdruck auf die Oberseite des nicht ausgehärteten Gummi­ materials ausgeübt, um dieses Material aus dem Form- bzw. Spritztopf über die Anguß- bzw. Spritzöffnungen bzw. -Kanäle in den Formraum zu drücken. Der Druck wird aufrechterhalten, während durch eine Wärme- bzw. Hitzebehandlung über eine genügend lange Zeitdauer und bei ausreichender Temperatur das Gummimaterial ausgehärtet bzw. vulkanisiert wird. Nach dem Aushärten wird die Form geöffnet und der Preßling kann aus dieser Form entnommen werden.

Ein gratfreies Formen ist eine spezielle Art des Preß-Sprit­ zens, bei der (Art) der an die Trennlinie bzw. Trennebene angrenzende Teil der Form einem herkömmlichen Prozeß derart unterworfen wird, so daß dann, wenn die Form geschlos­ sen ist, dieser der Trennlinie benachbarte Teil der Form zwar einen Austritt von Luft ermöglicht, ein Austritt des Gummis bzw. Gummimaterials aber dort nicht möglich ist. Der herge­ stellte Form- bzw. Preßling hat somit praktisch keine durch die geteilte Ausbildung des Werkzeuges bedingten Gratbildung. Eine Form für dieses gratfreie Formen wird auch als gratfreie Formvorrichtung bezeichnet. Üblicherweise werden die Angüsse entfernt, und zwar dann, wenn auch das im Preßtopf verblie­ bene Material vom Boden des Preßtopfes entfernt wird.

O-Ringe werden üblicherweise durch Preßformen hergestellt, wobei ein Grat am inneren sowie äußeren Durchmesser des O-Ringes verbleibt. Es hat sich gezeigt, daß die bevorzugte Dichtungsfläche eines O-Ringes entweder sein innerer oder sein äußerer Durchmesser und dabei besonders vorteilhaft der äußere Durchmesser ist. Es hat sich weiterhin auch gezeigt, daß der Grat, der nach dem Druckformen verbleibt, die Dichtungswirkung entlang des äußeren Durchmessers eines O-Ringes vielfach beeinträchtigt und in manchen Fällen sogar völlig zerstört.

Es hat sich auch gezeigt, daß O-Ringe, die durch Druckformen hergestellt wurden, vielfach in automatischen Aufgabemaschi­ nen bzw. Zuführungen zurückgewiesen werden, d.h. nicht verarbeitet werden können, und zwar wegen des an dem inneren und/oder äußeren Durchmesser verbliebenen Grates. Derartige automatische Zuführungen sind üblicherweise Bestandteil von Einrichtungen, die den Abschnitt des O-Ringes an oder in der Nähe der Trennlinie dazu verwenden, um den O-Ring auszurich­ ten bzw. in eine bestimmte Orientierung zu bringen, und zwar in Vorbereitung einer Montage des O-Ringes. Wenn der O-Ring nicht in der richtigen Weise orientiert ist, wird dieser ausgeworfen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dann, wenn ein O-Ring in einer gratlosen Form geformt wird, bei der alle Angußkanäle bzw. Spritzöffnungen gegenüber der Trennlinie bzw. Ebene versetzt positioniert sind, nicht nur eine vorzügliche Dichtung an dem inneren und äußeren Durchmesser des O-Ringes erhalten wird, sondern auch Probleme hinsicht­ lich der Zurückweisung bzw. des Auswurfes in bezug auf automatische Zuführungen bzw. entsprechende Maschinen tatsächlich eliminiert werden.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß mit der Erfindung bzw. mit dem durch die Erfindung möglichen Verfahren eine Reihe von anderen Problemen gelöst werden können, die bei der Herstel­ lung von O-Ringen durch Preßformen bestehen. So werden beispielsweise Ungleichförmigkeiten oder unerwünschte Ausnehmungen, die durch einen ungenügenden Gummivorrat im Hohlraum der Preßform verursacht werden, durch die Anwendung der Erfindung vermieden bzw. minimiert. Dies wird insbeson­ dere dadurch erreicht, daß das gesamte unvulkanisierte bzw. ungehärtete Gummi aus einem gemeinsamen Formtopf oberhalb des Formhohlraumes zugeführt wird.

Weiterhin wird eine mangelhafte Materialverbindung, die beispielsweise durch einen vorgehärteten Vorrat an Gummi oder durch Überschüsse an internen oder externen Gleitmitteln verursacht werden, wie sie bei einer Preßform verwendet werden, vermieden, da derartige Gleitmittel bei der Erfindung in der Regel nicht erforderlich sind und da auch der Vorrat an Gummi bzw. gummiartigem Material nicht zwischen zwei Formhälften angeordnet ist.

Eine besonders starke und dicke Gratbildung, die durch einen zu großen Materialvorrat im Formraum beim Druckformen verursacht wird, wird ebenfalls bei der Erfindung vermieden, da die Form geschlossen wird, bevor das Material in den Formraum eintritt. Materialvorsprünge oder -Ansätze, die bei der Preßform durch Gummimaterial außerhalb des Formraumes verursacht werden, können bei der Erfindung nicht auftreten, da bei der Erfindung überhaupt keine Gratbildung eintritt.

Fließlinien, wie sie beim Preßformen allgemein üblich sind, werden bei der Erfindung ebenfalls vermieden.

Weiterhin vermeidet die Erfindung auch Blasen, wie sie beim Preßformen durch Lufteinschluß auftreten können.

Schließlich ist es bei der Erfindung auch nicht möglich, daß Elemente der verwendeten Form nicht in der erforderlichen Weise ineinandergreifen oder die erforderliche Zentrierung bzw. Justierung verlorengeht, wie dies beim Preßformen möglich ist, da bei der Erfindung alle Formräume zweiteilig ausgebildet und in Platten des Formwerkzeuges angeordnet sind. Darüber hinaus ist jeder Formraum für die erforderliche Ausrichtung selbst-zentrierend ausgebildet.

Um diese und andere Aspekte der Erfindung noch deutlicher zu beschreiben, wird die Erfindung nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Form gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 2 den Querschnitt der Form nach Fig. 1, zusammen mit einem Gummivorrat im Formtopf (Spritztopf);

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Form gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Boden einer Form gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in Teildarstellung und im Schnitt eine gratfreie Form, die entsprechend der Erfindung ausgebildet ist. Die obere Formhälfte 10 und die untere Formhälfte 12 greifen ineinander. Die untere Formhälfte sitzt in einer unteren, mit Öffnungen versehenen Platte 14 und die obere Formhälfte 10 in einer oberen, ebenfalls mit Öffnungen versehenen Platte 16. Die Platte 14 sowie die untere Formhälfte 12 stützen sich beide gegen eine Bodenplatte 16 der Form ab. Wenn die obere Formhälfte 10 gegen die untere Formhälfte 12 anliegt, ist zwischen diesen Formhälften ein Formraum 20 gebildet. Die obere Formhälfte 10 sowie die untere Formhälfte 12 werden im Bereich der Trennlinie 22 einem üblichen Verfahren unterwor­ fen, so daß Luft aus dem Formraum 20 austreten kann, wenn die beiden Formhälften 10 und 12 zusammengebracht werden. Um eine geeignete Zentrierung der Formhälften 10 und 12 aneinander zu erreichen, ist ein selbst-zentrierender Ring 24 vorgesehen, und zwar jeweils ein derartiger Ring für ein Paar von Formhälften 10 und 12. Eine Spritzöffnung 26 erstreckt sich durch die obere Formhälfte 10 und steht mit dem Formraum 20 in Verbindung.

Ein Form- bzw. Spritztopf wird dadurch gebildet, daß eine entsprechende Topfplatte 28 gegen die Oberseite der oberen, die Öffnungen aufweisenden Platte 16 zur Anlage gebracht wird, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Der in der Fig. 2 gebildete Formtopf nimmt ein Gummimaterial 30 auf, wie dies aus dieser Figur ebenfalls ersichtlich ist. Die Form besitzt weiterhin einen Kolben bzw. ein Preßelement 32, das in die Topfplatte 28 paßt, und zwar derart, daß das Element 32 Druck auf das Gummimaterial 30 ausüben kann. Das druckkolbenartige Element 32 ist ein herkömmlicher mechanischer Stempel oder Teil einer herkömmlichen Presse, wobei eine nicht dargestell­ te Wärme- bzw. Hitzequelle (Heizeinrichtung) in der zugehö­ rigen Druckplatte 34 sowie in der Bodenplatte 18 der Form vorgesehen ist, um das Gummimaterial auszuhärten bzw. zu vulkanisieren, nachdem es in den Formraum 20 injiziert bzw. eingepreßt wurde.

Nach dem Schließen der Form wird nicht ausgehärtetes Gummi­ material 30 in den Formtopf eingebracht, der von den Ober­ seiten der Formhälfte 10 und der Platte 16 sowie von der Topfplatte 28 gebildet ist. Im Anschluß daran wird das druckkolbenartige Element 32 zur Anlage gegen das nicht ausgehärtete Gummimaterial 30 gebracht, um dieses Material 30 durch die Anguß- bzw. Spritzöffnungen 26 in den Formraum 20 einzudrücken. Ein herkömmliches hydraulisches, nicht darge­ stelltes System ist zum Schließen der Form sowie zum Bewegen des Elementes 32 vorgesehen.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, liegt jede Spritzöffnung 26 außerhalb der Teil- bzw. Trennlinie 22, d.h. die Spritzöff­ nung 26 ist in den Fig. 1 und 2 um etwa 90° gegenüber der Trennlinie 22 versetzt.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Form, bei der die Spritzöffnung ungefähr um 45° gegenüber der Trennlinie 22 versetzt ist.

Bevorzugt ist die Spritzöffnung etwa zwischen 15 bis 90° gegenüber der Trennlinie versetzt, und dabei speziell ungefähr 30 bis 90° gegenüber der Trennlinie versetzt, und zwar vorzugsweise ungefähr zwischen 45 und 90°. Gute Ergeb­ nisse wurden mit Spritzöffnungen erzielt, die ungefähr 45° gegenüber der Trennlinie versetzt sind. Die besten Ergebnisse wurden mit einer Ausführung erhalten, bei der die Spritz­ öffnungen in der oberen Formhälfte 10 vorgesehen sind.

Ein Fachmann wird verstehen, daß eine im Sinne der Erfindung hergestellte Form eine Vielzahl von Formräumen 20 aufweisen kann. Fig. 4 zeigt in Draufsicht einen Teil der unteren Formhälfte 14, wobei in dieser Figur auch die jeweils halben Formräume 20 und die selbst zentrierenden Zentrierringe 24 dargestellt sind. Jeder Formraum 20 besitzt fünf Spritzöff­ nungen 26, wobei die Anzahl dieser Spritzöffnungen aber von dem Fließverhalten (Viskosität) des im Verfahren verwendeten Gummis bzw. Gummimaterials abhängt. Die tatsächliche Positio­ nierung der Formhälften in den Formplatten kann unterschied­ lich sein, um eine optimale Anordnung zu erreichen.

Die Anzahl der Spritzöffnungen, die mit jedem Formraum in Verbindung stehen, liegt vorzugsweise zwischen 1 und 13. Mehr bevorzugt liegt die Anzahl dieser Spritzöffnungen in etwa zwischen 3 und 9 oder aber besser noch zwischen 3 und 7. Gute Ergebnisse wurden mit etwa fünf Spritzöffnungen erzielt.

O-Ringe werden üblicherweise aus Gummi und dabei speziell aus synthetischem Gummi, wie Ethylen-Propylen-Diene-Monomer (EDPM), Flourkohlen- bzw. Kohlenwasserstoffe, Silikon, Floursilikon, Nitril or Neopren hergestellt. In herkömmlicher Weise kann auch jedes hitzehärtbare Material bei der vorlie­ genden Erfindung verwendet werden. Natürlicher Kautschuk bzw. natürliches Gummi kann ebenfalls verwendet werden. Gute Ergebnisse in bezug auf die Herstellung von O-Ringen gemäß der Erfindung wurden mit EPDM erzielt.

Die Aushärt- bzw. Vulkanisierzeit sowie die hierbei benötig­ ten Temperaturen liegen in dem üblichen Rahmen und hängen von dem verwendeten Material ab. Gute Ergebnisse wurden mit EPDM bei einer Aushärttemperatur von ungefähr 182°C und einer Härtezeit von ungefähr 3 Minuten erzielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Form eignen sich zum Herstellen von O-Ringen mit beliebiger Größe. Gute Ergebnisse wurden mit O-Ringen erzielt, die einen Durchmesser von ungefähr 0,39 cm bis ungefähr 5,1 cm auf­ weisen. Typischerweise besitzt der O-Ring einen Querschnitt von ungefähr 0,1 cm bis 0,53 cm.

Der Querschnitt der Spritzöffnungen hängt ebenfalls wie die Anzahl dieser Öffnungen von dem Fließverhalten (Viskosität) des im Verfahren verwendeten Gummis bzw. Gummimaterials ab. Bevorzugt liegt der Durchmesser der Spritzöffnungen zwischen ungefähr 0,038 bis 0,127 cm, wobei gute Ergebnisse mit Spritzöffnungen erzielt wurden, deren Durchmesser zwischen 0,038 und 0,076 cm liegt. Der vorgenannte Durchmesser der Spritzöffnungen bezieht sich auf denjenigen Bereich, an die die jeweilige Spritzöffnung in den zugehörigen Formraum 20 eintritt, d.h. auf denjenigen Durchmesser, den die jeweilige Spritzöffnung am Formraum 20 aufweist.

Zur Herstellung eines O-Ringes gemäß der Erfindung wird entsprechend der Erfindung folgendes Verfahren verwendet. Zunächst wird die Form geschlossen und die verwendete Presse hält die Formhälften zusammen. Nicht gehärtetes Gummimaterial wird dann in den Formtopf eingebracht und mit der druckkol­ benartigen Preßplatte beaufschlagt, welche das Gummimaterial durch die Spritzöffungen in den jeweiligen Formraum ein­ drückt. Der nach unten wirkenden Druckkraft der druckkolben­ artigen Druckplatte wirkt ein Gegendruck aus dem Formraum entgegen, die Druckplatte unterbricht ihre Bewegung und die Form wird zum Aushärten bzw. Vulkanisieren des Gummis bzw. Gummimaterials erwärmt. Üblicherweise liegt der Preßspritz­ druck etwa zwischen 1500 und 5000 psi und die Härtezeit liegt bei etwa 3 Minuten. Der Preßspritzdruck sowie die Härtezeit können aber in Abhängigkeit von dem verwendeten Gummimaterial variieren. Nach dem vollständigen Vulkanisieren bzw. Aushärten werden die Formhälften von dem hydraulischen Druck entlastet und die Form wird zum Entnehmen des O-Ringes bzw. der O-Ringe geöffnet.

Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwand­ lungen insbesondere auch der vorbeschriebenen Ausführungs­ formen der Erfindung möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims (12)

1. Gratfreie Formvorrichtung, mit wenigstens einem Formraum (20), der von einer oberen und einer unteren Formhälfte (10, 12) gebildet ist, die an einer Trennlinie (22) aneinander anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Anguß- bzw. Spritzöffnung (26) zum Injizieren eines hitzehärtbaren Materials (30) in den Formraum (20) vorgesehen ist, und daß die Spritzöffnung (26) außerhalb der Trennlinie (22) bzw. gegenüber dieser versetzt vorgesehen ist.

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anguß- bzw. Spritzöffnung ungefähr 15 bis 90° gegenüber der Trennlinie (22) versetzt ist.

3. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anguß- bzw. Spritzöffnung (26) ungefähr 30 bis 90° gegenüber der Trennlinie (22) versetzt ist.

4. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anguß- bzw. Spritzöffnung (26) in der oberen Formhälfte (10) vorgesehen ist.

5. Form nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anguß- bzw. Spritzöffnung (26) um etwa 15 bis 90° gegenüber der Trennlinie (22) versetzt ist.

6. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß etwa 1 bis 13 Anguß- oder Spritzöffnungen (26) je Formraum (20) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung zum Formen von gratfreien O-Ringen, gekenn­ zeichnet durch folgende Merkmale:

• (a) eine Form für einen O-Ring, die mit einem Formraum (20) versehen ist, wobei der Formraum (20) von einer oberen Formhälfte (10) und einer unteren Formhälfte (12) gebildet ist, und wobei die obere Formhälfte (10) und die untere Formhälfte (12) an einer Trenn­ linie (22) aneinander anschließen; und
• (b) wenigstens eine Anguß- bzw. Spritzöffnung (26), die mit dem wenigstens einen Formraum (20) für das Einbringen eines hitzehärtbaren Materials in Verbin­ dung steht, wobei die wenigstens eine Anguß-bzw. Spritzöffnung außerhalb der Trennlinie (22) bzw. gegenüber dieser versetzt vorgesehen ist.

8. Form nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Anguß- bzw. Spritzöffnung (26) etwa 15 bis etwa 90° gegenüber der Trennlinie (22) versetzt ist.

9. Form nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Anguß- bzw. Spritzöffnung (26) etwa 45 bis 90° gegenüber der Trennlinie (22) versetzt ist.

10. Form nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die wenigstens eine Anguß- bzw. Spritzöff­ nung (26) in der oberen Formhälfte (10) vorgesehen ist.

11. Form nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Anguß- bzw. Spritzöffnung um etwa 15 bis 90° gegenüber der Trennlinie (22) versetzt ist.

12. Form nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß etwa 1 bis 13 Anguß- bzw. Spritzöffnungen (26) pro Formraum (20) vorgesehen sind.