DE4412179A1

DE4412179A1 - Verfahren zur Herstellung eines Formteils sowie Formteil

Info

Publication number: DE4412179A1
Application number: DE19944412179
Authority: DE
Inventors: Andreas Hasler; Hans-Peter Zepf
Original assignee: Oped Orthopaedische Produ GmbH
Current assignee: Oped Orthopaedische Produ GmbH
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2014-04-09
Also published as: DE4412179C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils sowie ein Formteil mit mindestens einem in einer quer zu einer Formtrenn ebene verlaufenden Innenwandfläche des Formteils angeordneten Konturrücksprungbereich.

Kunststofformteile sind mittlerweile in nahezu allen technischen Bereichen zu regelmäßig verwendeten Kon struktionselementen geworden. Besonders aus Elasto meren hergestellte Formteile bieten etwa den Vor teil, daß aufgrund ihrer Formelastizität keine ge sonderten Verbindungselemente notwendig sind, um die Kunststoffteile mit anderen Konstruktionselementen zu verbinden, wenn die Formteile in ihrem Verbin dungsbereich mit entsprechenden Eingriffs- oder Um greifungsbereichen versehen sind, die eine Rastver bindung zwischen den Teilen ermöglichen.

Insbesondere die Umgreifungsbereiche erfordern je doch, daß auf innenliegenden Wandflächen der Form teile Konturrücksprünge nach Art von Hinterschnei dungen vorgesehen sind. Die Ausbildung derartig an geordneter, hier beispielhaft Rastverbindungsein richtungen bildender Konturrücksprünge erfordert eine besondere, komplexe Gestaltung der zur Herstel lung derartiger Formteile verwendeten Formwerkzeuge. Für die im Spritzgießverfahren hergestellten Form teile werden daher bislang Formwerkzeuge verwendet, die als Schieberform ausgebildet sind. Bei zweige teilten Formwerkzeugen ist dabei in der Regel eine der Formhälften mit einer mechanisch oder hydrau lisch betätigbaren Schiebereinrichtung versehen mit Schiebern, die relativ zur Formwandung bewegbare Formkomponenten bilden und entsprechend der Lage der gewünschten Hinterschneidungen in der Formhälfte angeordnet werden können. Nach Aushärtung des Form teils und Öffnen des Formwerkzeuges können die in die Hinterschneidungen des Formteils eingreifenden Schieber zurückgefahren werden, um eine Entnahme des Formteils aus dem Formwerkzeug zu ermöglichen.

Derartig komplexe Formwerkzeuge werden bislang auch dann benötigt, wenn eine Wandung von Formteilen mit Durchbrüchen - etwa zur Durchführung von Leitungen bei dem entsprechend seiner Verwendung eingesetzten Formteil - versehen sein soll.

Aufgrund der komplexen Formwerkzeuge ist die Her stellung von derartigen Formteilen, die auf Innen wandflächen mit Hinterschneidungen versehen sind, daher wesentlich teurer als die Herstellung von ein facher ausgebildeten Formteilen, die solche Hinter schneidungen nicht aufweisen. Zwar ist es auch mög lich bei Verwendung von Elastomeren als Herstel lungsmaterial für derartige Formteile eine Zwangs entformung vorzunehmen, um die Formteile aus dem Eingriff mit dem Formwerkzeug zu entfernen. Jedoch müssen in diesem Fall anstatt der aufwendigen Form schieber entsprechend andere, gesonderte Einrichtun gen vorgesehen werden, um das Zwangsformen des Form teils aus dem Formwerkzeug durchzuführen. In jedem Fall ist also die Herstellung von Formteilen, die an den Innenwandflächen Hinterschneidungen aufweisen, mit einem erhöhten Herstellungsaufwand verbunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrun de, ein Verfahren bzw. ein Formteil vorzuschlagen, das die Herstellung von Formteilen, die an einer Innenwandfläche mit einer Hinterschneidung versehen sind, wesentlich vereinfacht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Formteil mit min destens einem in einer quer zur Formtrennebene ver laufenden Innenwandfläche des Formteils angeordneten Konturrücksprungbereich in einem Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten hergestellt:

a) Einspritzen eines schäumbaren Elastomers, vor zugsweise Ethylen-Vinylacetat, unter Zusatz von Treibmittel in ein Formwerkzeug, wobei der Treibmit telzusatz derart bemessen ist, daß das entspannte Volumen des fertigen Formteils größer ist als das Formvolumen;
b) Öffnen der Form nachdem der Schäumvorgang in der Form im wesentlichen abgeschlossen ist; und
c) Ausgabe des im Formwerkzeug komprimiert aufgenom menen Formteils aus dem Formwerkzeug durch elasti sche Expansion des Formteils auf sein entspanntes Volumen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zum Ent formen des Formteils die inhärenten elastischen Rückstellkräfte des komprimiert im Formwerkzeug auf genommenen Formteils zu nutzen. Auf diese Art und Weise wird es möglich, daß das Formteil nach Öffnen des Formwerkzeuges aus dem Eingriff mit Teilen des Formwerkzeuges, die in den Konturrücksprungbereich hineinragen, herausfedert und aus der Form springt. Somit wird ein selbsttätiges Entformen ermöglicht, das die bekannten, aufwendigen Schieberformwerkzeuge bzw. entsprechende aufwendige Einrichtungen zur Zwangsentformung überflüssig macht.

Wenn das Öffnen der Form nach vollständig abge schlossenem Schäumvorgang erfolgt, kann ausgehend von dem Formvolumen in Abhängigkeit von einem ent sprechend dem Treibmittelzusatz voreingestellten Volumenvergrößerungsfaktor ein formhaltiges ent spanntes Volumen des entformten Formteils erzielt werden. Wenn lediglich verminderte Anforderungen an die Formhaltigkeit des fertigen Formteils bestehen, kann die Form auch bereits vor dem Abschluß des Schäumvorgangs geöffnet werden, so daß dem Entformen noch ein Nachschäumen folgt. Dem vorzeitigen Öffnen der Form sind jedoch schon dadurch Grenzen gesetzt, daß die dem Formteil inhärenten elastischen Kräfte, die zum Entformen genutzt werden, erst nach Abschluß des Schäumvorgangs vollständig ausgebildet sind.

Das erfindungsgemäße Formteil aus einem schäumbaren Elastomer, insbesondere Ethylen-Vinylacetat, mit mindestens einem in einer quer zu einer Formtrenn ebene verlaufenden Innenwandfläche des Formteils angeordneten Konturrücksprungbereich ist in einem Formverfahren hergestellt, das die Schritte auf weist:

a) Einspritzen des schäumbaren Elastomers unter Zu satz von Treibmittel in ein Formwerkzeug, wobei der Treibmittelzusatz derart bemessen ist, daß das ent spannte Volumen des fertigen Formteils größer ist als das Formvolumen;
b) Öffnen der Form nachdem der Schäumvorgang in der Form im wesentlichen abgeschlossen ist; und
c) Ausgabe des im Formwerkzeug komprimiert aufge nommenen Formteils aus dem Formwerkzeug durch ela stische Expansion des Formteils auf sein entspanntes Volumen.

Mit dem erfindungsgemäßen Formteil ist erstmalig ein Kunststofformteil gegeben, das ohne die Verwendung von komplexen Schieberformen oder den Gebrauch spe zieller Entformungsvorrichtungen bei dessen Herstel lung Hinterschneidungen in einer Innenwandfläche durch Ausnutzung seiner Formelastizität ermöglicht. Bislang wurde die Fachwelt von der Schaffung eines derartig ausgebildeten Formteils abgehalten, da sich die konventionellen Formverfahren mit den dabei ver wendeten schieberformen oder Zwangsentformungsein richtungen für eine Serienfertigung als nicht prak tikabel, da zu teuer, erwiesen. Infolgedessen wurde auf die Ausbildung eines derartigen Formteils mit einem beispielsweise durch Hinterschneidungen ge schaffenen, integrierten Verbindungsbereich verzich tet. Statt dessen wurden andere Verbindungsmittel, wie etwa eine Klebeverbindung oder spezielle Befe stigungseinrichtungen, gewählt, um eine Verbindung zwischen dem Formteil und einem Gegenstück zu ermög lichen.

Das erfindungsgemäße Formteil ermöglicht somit auf grund seiner neuen Gestaltung nunmehr die integrale Ausgestaltung eines mit einer innenliegenden Hinter schneidung versehenen Verbindungsbereichs, der bis lang ausgehend von den bekannten Herstellungsverfah ren für nicht möglich gehalten wurde.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn das erfindungsgemäße Formteil in einer bevorzugten Aus führungsform so ausgebildet ist, daß der Konturrück sprungbereich zusammenhängend ausgebildet ist und eine in der Innenwandfläche verlaufende Umfangsnut bildet, derart, daß der obere Nutrand als Rastkante dient. Bei dieser Gestaltung des Formteils ist ein Aufstülpen auf einen entsprechend ausgestalteten Verbindungsbereich eines Gegenstücks möglich, wobei je nach Erstreckung der Umfangsnut diese über den gesamten Umfang reichen kann, so daß eine besonders haltbare Verbindung zwischen dem Formteil und dem Gegenstück möglich ist.

Eine besonders vorteilhafte Verwendung des er findungsgemäßen Formteils ergibt sich bei einer Ver wendung für eine Schuhsohle. Zum einen ist das zur Herstellung des Formteils verwendete EVA-Material aufgrund seiner elastisch-dämpfenden Eigenschaften, insbesondere im Sportschuhbereich oder im orthopädi schen Schuhbereich, für die Verwendung im Bereich einer Schuhsohle geeignet. Je nach dem speziellen Anwendungsfall kann das Formteil als ein elastisch dämpfendes Sohlenzwischenelement oder auch als Lauf fläche für die Schuhsohle verwendet werden. Unabhän gig von dem speziellen Einsatz kann das Formteil aufgrund des integral ausgebildeten Verbindungsbe reichs ohne oder mit stark eingeschränkter Verwen dung der bisher für die Verbindung erforderlichen Klebemittel mit anderen Teilen der Schuhsohle oder mit dem Schuh verbunden werden.

Insbesondere bei Verwendung als Lauffläche für eine Schuhsohle bietet das mit dem integralen Ver bindungsbereich versehene Formteil die vorteilhafte Möglichkeit der leichten Austauschbarkeit. Hiermit wird die Verwendung von EVA-Laufflächen auch dort möglich, wo bislang aufgrund der relativ starken Abnutzungserscheinungen des EVA-Materials darauf verzichtet wurde. Die entsprechende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formteils ermöglicht nunmehr ein einfaches Abziehen der alten und Aufrasten der neuen Lauffläche.

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Formteils und eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formteils anhand der Zeichnun gen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Laufsohle für eine orthopädische Geh hilfe;

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Laufsohle längs dem Schnittlinienver lauf II/II in einem geschlossenen Formwerkzeug;

Fig. 3 die in Fig. 2 dargestellte Laufsohle bei ge öffnetem Formwerkzeug.

Fig. 1 zeigt eine Laufsohle 10 mit einem Sohlenboden 11 und einer auf dem Sohlenboden 11 rahmenartig an geordneten Seitenwand 12. Im Innern der Seitenwand 12 ist ein Aufnahmeraum 13 ausgebildet, der zur Auf nahme eines hier nicht näher dargestellten Gegen stücks an der Unterseite einer ebenfalls nicht näher dargestellten Gehhilfe vorgesehen ist. Zur Befesti gung an der Gehhilfe ist in einer sich etwa U-förmig erstreckenden Innenwandfläche 14 der Seitenwand 12 ein in der Innenwandfläche 14 umlaufender, als Auf nahmenut 15 ausgebildeter Rücksprungbereich vorgese hen. Statt eines durchgängig umlaufend ausgebildeten Rücksprungbereichs können auch mehrere separate Rücksprungbereiche ausgebildet sein. Bedingt durch die Aufnahmenut 15 ist der an einer Oberseite 16 der Laufsohle 10 verlaufende, obere Nutrand als ein in den Aufnahmeraum 13 hineinragender Rastrand 16 aus gebildet.

In einem Vordersohlenbereich 17 ist die Seitenwand 12 zu einer Sohlenvorderkappe 18 erweitert, die in einer Innenwandfläche 19 zwei jeweils als Rücksprung ausgebildete Eingriffsöffnungen 20, 21 aufweist. Die Eingriffsöffnungen 20, 21 können wie die Rücksprung bereiche überhaupt als Durchbrüche oder Durchgangs löcher ausgebildet sein, um etwa andere Teile hin durchführen zu können.

Zur Montage an der Unterseite der nicht näher darge stellten Gehhilfe werden die Eingriffsöffnungen 20, 21 auf zwei ebenfalls nicht näher dargestellte Zun genfortsätze an der Unterseite der Gehhilfe gescho ben und die Laufsohle 10 wird in Richtung des Pfeils 22 gegen die Unterseite der Gehhilfe geschwenkt und durch elastische Dehnung über einen entsprechend der Aufnahmenut 15 an der Unterseite der Gehhilfe ausge bildeten Eingriffssteg gestülpt, hinter den der Ra strand 16 dann zur kraftschlüssigen Verbindung mit der Unterseite der Gehhilfe einrastet. Obwohl diese Verbindung zwischen der Laufsohle 10 und der Gehhil fe fest sitzt, kann sie gelöst werden, um etwa eine abgenutzte Laufsohle 10 gegen eine neue auszu tauschen.

Fig. 2 und 3 verdeutlichen das Herstellungsverfahren des in Fig. 1 beispielhaft als Laufsohle 10 darge stellten Formteils. Hierzu ist in Fig. 2 und in Fig. 3 ein zwei Formhälften 23 und 24 aufweisendes Formwerkzeug 25 schematisch im Schnitt dargestellt. Ebenfalls im Schnitt dargestellt ist die Laufsohle 10, die nach dem Öffnungsvorgang des Formwerkzeugs 25 in Fig. 3 ihrem entspannten Zustand dargestellt ist.

Zur Formung der in Fig. 1 dargestellten Laufsohle 10 wird im geschlossenen Zustand des Formwerkzeugs 25, in dem die obere Formhälfte 23 gegen eine Formtrenn fläche 26 der unteren Formhälfte 24 gefahren ist, EVA zusammen mit einem Treibmittelzusatz in ein Formnest 27 des Formwerkzeugs 25 eingespritzt (Fig. 3). Hierbei entspricht das Volumen des Form teils 10 dem Volumen des Formnests 27. Da die Menge des Treibmittelzusatzes entsprechend einem entspann ten Formteilvolumen gewählt wurde, das einem Mehr fachen des Formvolumens entspricht, befindet sich das Formteil 10 nach Abschluß des Schäumvorgangs im Formnest 27 des Formwerkzeugs 25 in einem kompri mierten Zustand. In diesem Zustand greift ein an der oberen Formhälfte 23 des Formwerkzeuges 25 ausgebil deter, in das Formnest 27 hineinragender Formsteg 28 in die sich beim Schäumungsvorgang ausbildende Auf nahmenut 15 des Formteils 10 ein.

Aufgrund der während des Aushärtevorgangs im Form werkzeug 25 im Formteil 10 ausgebildeten elastischen Rückstellkräfte federt das Formteil 10 nach einem Öffnen des Formwerkzeuges 25 (Fig. 3) aus den Form hälften 23, 24 heraus. Dabei schiebt sich der den Formsteg 28 der oberen Formhälfte 23 hintergreifende Rastrand 16 über den Formsteg 28 hinweg. Entspre chendes gilt für die Eingriffsöffnungen 20, 21 im Bereich der Sohlenvorderkappe 18.

Neben dem in den Fig. 1 bis 3 beispielhaft darge stellten Schuhsohlenformteil sind vielfältige weite re Ausführungsformen des Formteils möglich, die un abhängig von ihrer Verwendung, beispielsweise als Deckenplatte zur Verkleidung von Deckenflächen oder als Prallschutzumrandung für Konturkanten, aufgrund der durch die innenliegenden Rücksprungbereiche in tegral ausgebildeten Verbindungseinrichtung erhebli che Vorteile gegenüber den konventionell in diesen Bereichen eingesetzten Teilen bieten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Formteils (10) mit mindestens einem in einer quer zu einer Formtrennebene (26) verlaufenden Innenwandfläche (19) des Formteils (10) angeordneten Konturrücksprungbereich (15) mit den Verfahrensschritten:

a) Einspritzen eines schäumbaren Elastomers, vorzugsweise Ethy len-Vinylacetat (EVA), unter Zusatz von Treibmittel in ein Formwerkzeug, wobei der Treib mittelzusatz derart bemessen ist, daß das entspannte Volumen des fertigen Formteils (10) grö ßer ist als das Formvolumen;
b) Öffnen des Formwerkzeuges (25) nachdem der Schäumvorgang in der Form im wesentlichen abgeschlos sen ist; und
c) Ausgabe des im Formwerkzeug (25) komprimiert aufgenommenen Form teils (10) aus dem Formwerkzeug durch elastische Expansion des Formteils auf sein entspanntes Volumen.

2. Formteil aus einem schäumbaren Elastomer, insbesondere Ethylen-Vinylacetat (EVA) mit mindestens einem in einer quer zu einer Formtrennebene (26) verlaufenden Innen wandfläche (14) des Formteils angeordneten Konturrücksprungbereich (15), hergestellt mit den Verfahrensschritten:

a) Einspritzen des schäumbaren Ela stomers unter Zusatz von Treib mittel in ein Formwerkzeug (25), wobei der Treibmittelzusatz der art bemessen ist, daß das ent spannte Volumen des fertigen Formteils (10) größer ist als das Formvolumen;
b) Öffnen des Formwerkzeugs, nach dem der Schäumvorgang in der Form im wesentlichen abgeschlos sen ist; und
c) Ausgabe des im Formwerkzeug kom primiert aufgenommenen Formteils aus dem Formwerkzeug durch ela stische Expansion des Formteils auf sein entspanntes Volumen.

3. Formteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konturrücksprungbereich (15) zusammen hängend ausgebildet ist und eine in der Innenwandfläche (14) verlaufende Um fangsnut bildet, derart, daß der obere Nutrand der Umgangsnut eine Rastkante bil det.

4. Formteil nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Verwendung für eine Schuhsohle.

5. Formteil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Verwendung als Zwischensohlenelement einer Schuhsohle.

6. Formteil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Verwendung als Lauffläche einer Schuh sohle.