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