DE4033677A1 - Verfahren zur konstanthaltung der temperatur in der duese einer transfer-presse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kon­ stanthaltung der Temperatur in der Düse einer Transfer- Presse für die Herstellung und Ausvulkanisation von Gum­ mi-Formartikeln; wobei die unvulkanisierte Kautschukmi­ schung im Transferzylinder vorgewärmt und mittels des Transfer-Kolbens durch die Düse in das Formennest trans­ feriert wird, sowie eine isotherme Transfer-Düse zur Durchführung dieses Verfahrens.

Beim Transfer-Verfahren wird üblicherweise die für eine Füllung der Formennester erforderliche Menge der ent­ sprechenden Kautschukmischung im oberen Teil der Vulkani­ sierform in den Transferzylinder eingelegt und anschlie­ ßend über die Düse in die Formennester transferiert. Da­ bei verbleibt stets eine 2-4 mm starke Kautschukmatte im Transferzylinder und im Düsenkanal, die mit ausvulka­ nisiert, da die Bodenplatte des Transferzylinders die gleiche Temperatur annimmt wie die eigentlichen Formen­ nester. Selbst wenn man den unteren Bereich des Transfer­ zylinders gesondert kühlen und auf einer Temperatur un­ terhalb der Vulkanisationstemperatur des Kautschuks hal­ ten würde, würde dann immer noch der Kautschuk im Düsen­ kanal aus- oder anvulkanisieren und die Düse verstopfen. Insgesamt ergibt sich also durch den verbleibenden Kautschuk im Transferzylinder und in der Düse ein relativ hoher Materialverlust, abgesehen von den zeitlichen Ver­ zögerungen bei den einzelnen Vulkanisationszyklen durch erforderliches Entfernen der vulkanisierten Reste.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur Konstanthaltung der Temperatur in der Düse und im Transferzylinder auf einem relativ niedrigen Niveau anzugeben, wodurch eine Temperatur gehalten wird, die un­ terhalb der Vulkanisationstemperatur der Kautschukmi­ schung liegt und damit sicher gewährleistet, daß die in der Düse und im Transferzylinder befindlichen Mischungs­ anteile nicht vorzeitig an- oder ausvulkanisieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der untere Bereich der Düse im Bereich der Austritts­ öffnung zum Formennest von einer in einem abgeschlossenen Ringraum enthaltenen Flüssigkeit gekühlt wird, die bei Temperaturanstieg verdampft und im kälteren, oberen Teil des Ringraumes wieder kondensiert und zum Flüssigkeitsbe­ reich zurückläuft.

Durch diese nahezu isotherme Verdampfung und Rückkonden­ sation wird die Düsenwandung praktisch auf der Verdamp­ fungstemperatur der Flüssigkeit gehalten, die allein ab­ hängig ist von dem sich über der Flüssigkeit einstellen­ den Dampfdruck und damit auch vom Volumenanteil des flüs­ sigkeitsfreien Ringraumes oberhalb des Flüssigkeitsspie­ gels.

Zweckmäßigerweise wird als Flüssigkeit Wasser verwendet, da diese Flüssigkeit eine hohe Verdampfungsenthalpie auf­ weist, damit der Düsenwandung ein Optimum an Wärme ent­ zieht und darüber hinaus in einem Temperaturbereich ver­ dampft, der sicher unterhalb der Vulkanisationstemperatur der Kautschukmischung liegt.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine ent­ sprechende isotherme Transfer-Düse zur Durchführung des genannten Verfahrens. Dabei ist erfindungsgemäß vorgese­ hen, daß oberer und unterer Bereich der Bodenplatte des Transferzylinders voneinander isoliert sind und ein die Bodenplatte durchsetzender Düseneinsatz konzentrisch und mit Abstand von einer zweiten Wandung umgeben ist derart, daß zwischen dem Düseneinsatz und der zweiten Wandung ein abgeschlossener, druckdichter Hohlraum gebildet ist und daß dieser Hohlraum teilweise mit Wasser gefüllt ist.

Dabei ist es im einzelnen zweckmäßig, wenn die Bodenplat­ te horizontal in eine obere und eine untere, durch eine Isolierschicht voneinander getrennte Platte unterteilt ist und daß zwischen unterer Platte und äußerer Wandung des Düseneinsatzes eine weitere Isolierschicht vorgesehen ist.

Die äußere Wandung kann sich stufenweise verengend die Bodenplatte auf ihrer gesamten Höhe durchsetzen und mit ihrem unteren Ende das Düsenmundstück bilden, auf das innen der konisch zulaufende Düseneinsatz flüssigkeits­ dicht aufgesetzt ist.

Zweckmäßigerweise ist der Hohlraum zwischen äußerer Wan­ dung und Düseneinsatz am oberen Ende mit einem eingesetz­ ten Ring flüssigkeitsdicht abgeschlossen.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn der Hohlraum zu etwa 1/3 mit Wasser gefüllt ist.

Dabei sollte der Hohlraum ein Volumen von etwa 1-20 cm³ aufweisen.

Anhand einer schematischen Zeichnung ist Aufbau und Funk­ tion einer isothermen Transfer-Düse nach der Erfindung näher erläutert.

Dabei zeigt die einzige Figur einen Teillängsschnitt durch die Bodenplatte eines Transferzylinders mit der eingesetzten Transfer-Düse.

Wie man aus der einzigen Figur ersieht, ist die Boden­ platte 1 in zwei horizontale Platten 2 und 3 unterteilt, die durch eine Isolierschicht 4 voneinander getrennt sind. Die obere Platte 2 bildet die Stirnfläche des nicht näher dargestellten Transferzylinders mit dem Transfer­ kolben, während die untere Platte 3 die eigentlichen, ebenfalls nicht näher dargestellten Formennester nach oben abschließt.

Die Platten 2 und 3 sind nunmehr von der eigentlichen Transfer-Düse 5 durchsetzt, die aus dem innenliegenden Düseneinsatz 6 sowie einer dazu in Abstand geführten außenliegenden zweiten Wandung 7 gebildet ist, die zwi­ schen sich einen Hohlraum 8 einschließen.

Konstruktionsmäßig kann dabei die außenliegende Wandung 7 so ausgebildet sein, daß sie sich stufenweise nach unten verengt und mit ihrem unteren Ende das eigentliche Düsen­ mundstück 9 bildet, auf das dann der Düseneinsatz 6, der sich nach oben geringfügig konisch erweitern kann, flüs­ sigkeitsdicht aufgesetzt ist. Der obere freie Spalt zwi­ schen Düseneinsatz 6 und äußerer Wandung 7 ist durch einen eingesetzten Ring 10 flüssigkeitsdicht abgeschlos­ sen. Im unteren Bereich ist die äußere Wandung 7 eben­ falls von einer Isolierschicht 11 umgeben, die eine Iso­ lierung zu der unteren, direkt an das Formennest angren­ zenden Platte 3 bildet.

Der Hohlraum 8 ist nunmehr, wie aus der Zeichnung er­ sichtlich, etwa zu 1/3 mit einer Flüssigkeit 12, zweck­ mäßigerweise Wasser gefüllt.

Die Funktionsweise dieser Transfer-Düse ist etwa die fol­ gende: Die in den Transferzylinder eingelegte Kautschuk­ mischung wird etwa auf 80-120°C vorgewärmt und dann über die Düse 5 in das Formennest transferiert. Je nach Düsenform durchwärmt sich die Mischung dann noch einmal um 10-40°, so daß dann die Anfangstemperatur im Formen­ nest etwa bei 120°C liegt, aber auch bis 150°C erreicht werden können. Bei entsprechenden Temperaturen über 100°C verdampft dann das Wasser 12 im Hohlraum 8, wobei der im freien Hohlraum aufsteigende Wasserdampf an den kühleren Wandflächen im Bereich der oberen Platte 2, die ent­ sprechend temperiert ist, kondensiert und zum unteren Flüssigkeitsbereich 12 zurückläuft.

Damit wird also erreicht, daß über die gesamte Höhe des Düseneinsatzes 6 bis einschließlich zum Mundstück 9 die gleiche Temperatur herrscht, und zwar die Temperatur des oberen Bereiches der Platte 2. Damit bleibt der im Düsen­ kanal enthaltene Mischungsanteil sowie die Mischung im Transferzylinder stets auf einer Temperatur unterhalb der Vulkanisationstemperatur und kann somit nicht mehr vor­ zeitig aushärten.

Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens liegt vor allem in der Materialeinsparung und der guten Durchwärmung der Mischung im Transferzylinder, da nach dem beschriebenen Verfahren die Mischung einen ganzen Vulkanisationszyklus im Transferzylinder verbleiben kann und dort bei einer vergleichsweise dünnen Schichtdicke völlig auf die Tem­ peratur des Transfer-Kolbens und -Zylinders aufgewärmt wird, wobei ein typischer Mittelwert etwa 110°C beträgt.

Darüber hinaus ist bei höheren Transferdrücken auch eine Starttemperatur im Formennest von bis zu 150° zu er­ reichen, wodurch die Vulkanisationszeit erheblich verrin­ gert werden kann, und zwar etwa in der gleichen Größen­ ordnung wie beim bekannten Injection-Molding-Verfahren, jedoch mit erheblich geringeren Investitions- und Rüstko­ sten und einem geringeren Materialverlust beim Mischungs­ wechsel. Damit wird das Transfer-Verfahren mit nur gerin­ gem Aufwand praktisch dem Injection-Molding-Verfahren ebenbürtig.

Claims (8)

1. Verfahren zur Konstanthaltung der Temperatur in der Düse einer Transfer-Presse für die Herstellung und Ausvulkanisation von Gummi-Formartikeln, wobei die unvul­ kanisierte Kautschukmischung im Transferzylinder vorge­ wärmt und mittels des Transfer-Kolbens durch die Düse in ein Formennest transferiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich der Düse im Bereich der Austritts­ öffnung zum Formennest von in einem abgeschlossenen Ring­ raum enthaltener Flüssigkeit gekühlt wird, die bei Tem­ peraturanstieg verdampft und im kälteren, oberen Teil des Ringraumes wieder kondensiert und zum Flüssigkeitsbereich zurückläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Flüssigkeit Wasser verwendet wird.

3. Isotherme Transfer-Düse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberer und unterer Bereich der Bodenplatte (1) des Trans­ ferzylinders voneinander isoliert sind und ein die Boden­ platte (1) durchsetzender Düseneinsatz (6) konzentrisch und mit Abstand von einer zweiten Wandung (7) umgeben ist derart, daß zwischen dem Düseneinsatz (6) und der zweiten Wandung (7) ein abgeschlossener, druckdichter Hohlraum (8) gebildet ist und daß dieser Hohlraum (8) teilweise mit Wasser (12) gefüllt ist.

4. Isotherme Transfer-Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (1) horizontal in eine obere und eine untere, durch eine Isolierschicht (4) getrennte Platte (2, 3) unterteilt ist und daß zwischen unterer Platte (3) und äußerer Wandung (7) des Düsenein­ satzes (5) eine weitere Isolierschicht (11) vorgesehen ist.

5. Isotherme Transfer-Düse nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wandung (7) sich stufenweise verengend die Bodenplatte (1) auf ihrer ge­ samten Höhe durchsetzt und mit ihrem unteren Ende das Dü­ senmundstück (9) bildet, auf das innen der konisch zulau­ fende Düseneinsatz (6) flüssigkeitsdicht aufgesetzt ist.

6. Isotherme Transfer-Düse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (8) zwischen äußerer Wandung (7) und Düseneinsatz (6) am oberen Ende mit einem eingesetzten Ring (10) flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.

7. Isotherme Transfer-Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (8) zu etwa 1/3 mit Was­ ser (12) gefüllt ist.

8. Isotherme Transfer-Düse nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (8) ein Volumen von etwa 1-20 cm³ aufweist.