DE4201096C2 - Form zur Herstellung von Schaumstofformlingen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Form zur Herstellung vorzugsweise monolitischer Schaumstofformlinge aus Kunstharzschäumen, die mindestens aus zwei Formteilen besteht, zwischen denen eine Trennebene liegt, wobei die Trennebene der Form von der Entformungstrennung beginnend bis zum beziehungsweise über den höchsten Punkt des den Formling ergebenden Hohlraumes als Kanal ausgebildet ist, der an seinem oberen Ende in einem Gassammler endet, der nach außen durch eine Nullpressung der Formteile abgedichtet ist.

Bekannt ist, daß zur Herstellung von Schaumstoffkörpern die Schaumstoffmasse im noch ungeschäumten flüssigen Zustand in eine geschlossene Schäumform eingegeben wird. In der Schäumform, die während der gesamten Aufschäum- und Härtungsphase auf einer bestimmten Härtungstemperatur gehalten wird, schäumt der Schaumstoff aus.

Beim Ausschäumen bilden sich Gase, die zu Gaseinschlüssen im Schaumstofformling führen. Diese Gaseinschlüsse haben das Bestreben, während der Schäum- und Aushärtungsphase zur Formlingoberfläche hin zu wandern. Hierbei ist nun nachteilig, daß die Gaseinschlüsse die Oberfläche zum Teil erreichen und dort eine unglatte, gegebenenfalls poröse Oberfläche verursachen. Somit müssen diese Formlinge vor der weiteren Bearbeitung, beispielsweise einer Farbgebung o. ä., mit einer zusätzlich aufzubringenden Schicht geglättet werden.

Weiterhin ist nachteilig, daß die Abzeichnung der Gaseinschlüsse auch noch nach dem Entformen anhält und so nachträglich Oberflächenunebenheiten entstehen können.

Aus der US-PS 3 970 732 ist eine Form bekannt, die im Bereich ihrer Trennebene einen horizontalen Entlüftungskanal aufweist, der zu einem Gassammler führt, welcher an eine Vakuumquelle angeschlossen ist. Somit bildet der Gassammler einen Evakuierungskanal. Durch den Unterdruck, der in dem Evakuierungskanal entsteht, wird der Aushärtvorgang eines in der Form hergestellten Werkstücks beeinflußt.

Aus der Literaturstelle VDI Buchreihe "Kunststofftechnik", Band "Werkzeuge für die PUR-Verarbeitung", Seiten 89-92, sind unterschiedliche Entlüftungsanordnungen bekannt. Die aus dieser Druckschrift bekannten Trennebenen dienen der Entlüftung, das heißt, sie sind so dimensioniert, daß die Luft entweichen kann.

Aus der Literaturstelle DE-OS 41 09 940 geht eine Vorrichtung zum Formen eines Schaumstoffmodells hervor, in die kleine Kunststoffkugeln eingefüllt und dann miteinander verbacken werden. Die Zuführung der Schaumstoffkugeln erfolgt über eine Vorrichtung; zur Abführung von eingeschlossener Luft ist eine Leitung vorgesehen. Der Entlüftungszwischenraum ist derart groß gewählt, daß die Luft aus dem Formhohlraum zur Leitung strömen kann, das freie Innenmaß ist jedoch derart schmal, daß keine Kunststoffkugeln in den Zwischenraum gelangen können.

Aus der DE-OS 15 04 278 geht eine nicht gattungsgemäße Anordnung hervor, die ein Spritzguß- oder Extruderverfahren betrifft.

Aus der Literaturstelle DD 250 496 geht eine Gießform hervor, wobei ein sich zwischen Formunterteil und Formoberteil ergebender Hohlraum in einen Spalt einmündet, um Arbeitsfehler, wie unsauberes Beschneiden und das Einschneiden des Formlings, sowie dadurch bedingten Ausschuß und Nacharbeit zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Form zur Herstellung von vorzugsweise monolitischen Formlingen aus Kunststoffschäumen zu schaffen, mit der sich Formlinge herstellen lassen, die an ihrer Oberfläche spannungsfreier aushärten und eine glatte Oberfläche aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kanal als Steigkanal ausgebildet ist, dessen freies Innenmaß (Freibelegung) in Abhängigkeit der Viskosität des für die Schäumung zu verwendenden Kunstharzschaumes derart gewählt ist, daß beim Schäumvorgang das Einfließen des Kunstharzschaumes in den Steigkanal noch gewährleistet ist. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß, wenn die ansteigende Trennebene in Abhängigkeit der Viskosität des in die Form eingebrachten Schaumes beziehungsweise der in die Form eingebrachten Schaummatrix freibelegt ist, also einen durchgehenden freibleibenden Spalt (freies Innenmaß) aufweist, die sich während der Aufschäumphase an der Oberfläche des Formlings bildenden Gase genau durch diese freibelegte Trennebene entweichen. Die entweichenden Gase werden über die Trennebene in den an ihren Enden vorgesehenen Gassammler geleitet und dort gesammelt.

Die Form ist außer­ halb des Gassammlers auf Nullpressung gearbeitet. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß das überschüssige Treibgas, das sich sonst als kleine Gaspolster an der Oberfläche des Formlings abzeichnet, im Schaum fließend über die freibelegte Trennebene in den Gassammler abgeschieden wird, der erfindungsgemäß über und außerhalb des Formlings liegt, und dort, da durch die Nullpressung ein Ent­ weichen nach außerhalb der Form nicht bzw. er­ schwert möglich ist, ein Druck aufgebaut wird, der auf den Formling zurückwirkt und den Formling unter Druck ausschäumen und aushärten läßt.

Es hat sich gezeigt, daß die so geschäumten Form­ linge eine absolut glatte Oberfläche aufweisen, die keinerlei poröse oder sich abzeichnende Luftein­ schlüsse zeigen und die Oberfläche spannungsfrei aushärtet.

Für die Gestaltung der Form ist wesentlich, daß die freibelegte als Steigkanal dienende Trennebene und der sich anschließende Gassammler den gesamten bzw. möglichst den gesamten Umfang der Formlinge um­ schließen.

Der Verfahrensablauf beim Einsatz der erfindungsge­ mäßen Form ist folgender.

In die Form wird je nach Verarbeitungstemperatur ein geeignetes Trennmittel aufgetragen. Um beson­ dere gewünschte Eigenschaften, z. B. optische oder mechanische, der Formlinge zu erreichen, wird zu­ sätzlich eine Feinschicht aufgetragen, die entspre­ chend auf den Schaum bzw. die Schaummatrix abge­ stimmt ist.

Danach werden gegebenenfalls als Faserverstärkung dienende zugeschnittene Fasern, beispielsweise Ge­ webe, Gelege, Endlosmatten, Vliese usw. in die Form eingelegt, die noch trockenen Fasern mit dem Schaum beaufschlagt, die Form geschlossen, und der Formling härtet je nach Verarbeitungsrichtlinien aus.

Beim Legen der Fasern ist darauf zu achten, daß der Faservolumengehalt einzuhaltende Grenzwerte nicht übersteigt und an allen Stellen gleich ist, damit keine undurchschäumbaren Bereiche entstehen.

Es ist natürlich auch möglich, die Schaummatrix in die bereits vorbereitete und geschlossene Form zu injizieren.

Die Erfindung soll nachfolgend in zwei Ausführungs­ beispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch im Schnitt die erfindungsgemäße Form zur Herstellung rotationssymmetrischer Formlinge und

Fig. 2 schematisch im Schnitt die erfindungsgemäße Form zur Herstellung plattenförmiger Formlinge.

Fig. 1 zeigt eine Form 1, die aus dem Formoberteil 2 und dem Formunterteil 3 besteht. Entsprechend der Formgebung des späteren Formlings ist zwischen Formoberteil 2 und Formunterteil 3 ein Hohlraum 4 vorgesehen. Am äußeren Rand 5 des Hohlraumes 4 ist in Höhe der Entformungstrennung ein Steigkanal 6 angeordnet. Der Steigkanal 6 endet an seinem oberen Ende in einem Gassammler 7. Zwischen dem Gassammler 7 und der Außenfläche der Form 1 ist die Verbindung zwischen Formoberteil 2 und Formunterteil 3 zur Ab­ dichtung auf Nullpressung 8 gearbeitet. Die Form 1 weist weiterhin eine Heizung 9 auf.

Die Funktionsweise ist folgende.

In die noch offene Form 1 wird, nachdem die Formun­ terteile 3 und Formoberteile 2 mit einem Trennmit­ tel benetzt und etwaige Faserverstärkungsmateria­ lien eingelegt wurden, im Bereich des Hohlraumes 4 die Schaumstoffmatrix im noch ungeschäumten flüssi­ gen Zustand eingegeben. Die Form 1 wird anschlie­ ßend verschlossen. Die Schaummatrix beginnt unter Einfluß der in ihr enthaltenen Bindemittel, Be­ schleuniger usw. sowie der Heizung 9 aufzuschäu­ men. Die während des Aufschäumens entstehenden überschüssigen Gase wandern zu dem Steigkanal 6 und von dort in den Gassammler 7.

Es ergibt sich, da die zur Oberfläche des Formlings wandernden Gaspartikel aus dem Hohlraum 4 entwei­ chen, eine glatte, von Gasbläschen freie Oberfläche des Formlings. Die entweichenden Gase sammeln sich im Gassammler 7 und üben von dort aus, da sie durch die Nullpressung 8 nicht aus der Form 1 entweichen können, einen Druck auf den ausschäumenden Formling aus, so daß dieser unter Überdruck ausschäumt und härtet. Nach Abschluß der Ausschäum- und Aushärt­ phase wird die Form 1 geöffnet und der Formling entnommen.

Dieser Verfahrensablauf funktioniert auch, wenn der Hohlraum 4 einen Bereich 10 aufweist, der erhöht gegenüber anderen Bereichen 11 gelegen ist. Einzige zu garantierende Bedingung ist, daß der Ausgang des Steigkanals 6 oberhalb des höchsten Bereichs des Formlings liegt.

Die Dimensionierung der Freibelegung des Steigka­ nals 6 richtet sich nach der Viskosität des Schau­ mes beim Treiben und muß das Einfließen des Schau­ mes noch gewährleisten. Bei einem Epoxidharzschaum- System beträgt die Freibelegung 0,05 mm bis 0,2 mm, vorzugsweise 0,1 mm.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Form am Beispiel eines plattenförmigen Formlings gezeigt.

Die Form 1 weist wiederum ein Formoberteil 2 und ein Formunterteil 3, die einen Hohlraum 4 entspre­ chend dem späteren Formling bilden, auf. An der oberen Außenkante des Hohlraums 4 setzt der mit der Trennebene zusammenfallende ansteigende Steigkanal 6 an, der entsprechend der zu verarbeitenden Schaummatrix freibelegt ist und an seinem oberen Ende in einem Gassammler 7 endet. Der Gassammler 7 ist von der Außenfläche der Form 1 durch eine Null­ pressung 8 abgedichtet. Die Form 1 weist ebenfalls eine Heizung 9 auf.

Der technologische Ablauf des Ausschäumens und Aus­ härtens des Formlings ist der gleiche wie bereits im vorhergehenden Beispiel beschrieben.

Claims (4)

1. Form zur Herstellung vorzugsweise monolitischer Schaumstofformlinge aus Kunstharzschäumen, die mindestens aus zwei Formteilen besteht, zwischen denen eine Trennebene liegt, wobei die Trennebene der Form von der Entformungstrennung beginnend bis zum beziehungsweise über den höchsten Punkt des den Formling ergebenden Hohlraumes als Kanal ausgebildet ist, der an seinem oberen Ende in einem Gassammler endet, der nach außen durch eine Nullpressung der Formteile abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal als Steigkanal (6) ausgebildet ist, dessen freies Innenmaß (Freibelegung) in Abhängigkeit der Viskosität des für die Schäumung zu verwendenden Kunstharzschaumes derart gewählt ist, daß beim Schäumvorgang das Einfließen des Kunstharzschaumes in den Steigkanal (6) noch gewährleistet ist.

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigkanal (6) auf der gesamten äußeren Umfangslinie des Hohlraumes (4) angelegt ist.

3. Form nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassammler (7) auf der gesamten beziehungsweise fast der gesamten äußeren Umfangslinie des Steigkanals (6) angelegt ist.

4. Form nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Innenmaß (Freibelegung) des Steigkanals (6) bei Verwendung von Epoxidharzschaum- Systemen 0,05 mm bis 0,2 mm beträgt.