DE69114619T2

DE69114619T2 - Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers.

Info

Publication number: DE69114619T2
Application number: DE1991614619
Authority: DE
Inventors: Chantal Nivert
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 1990-08-28
Filing date: 1991-08-26
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2011-08-27
Also published as: EP0473504A1; DE69114619D1; DE473504T1; ES2030651T1; FR2666273A1; FR2666273B1; EP0473504B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von vertieften bzw. hohlen, in einer Form geformten Körpern, zum Beispiel von nichtgeraden rohrförmigen Körpern, durch Injizieren von Material und von einem Gas unter Druck in ein Formungsvolumen.
Es sind bereits Verfahren für das Einspritz-Blasformen bekannt, die für die Herstellung von hohlen bzw. vertieften Körpern aus thermoplastischem Material verwendet werden und die darin bestehen, daß zunächst ein Vorformling durch Einspritzen des Kunststoffs in eine geeignete Form hergestellt wird, danach dieser Vorformling in einer anderen Form mit der Gestalt des zu erhaltenden Produkts plaziert wird, und in den Vorformling ein Gas unter Druck injiziert wird, welches bewirkt, daß er sich ausdehnt und an die Wände dieser anderen Form anlegt.
Es sind außerdem Verfahren der Extrusion oder der Extrusion- Blasformung bekannt, welche es ermöglichen, gerade rohrförmige Teile zu erhalten. Diese Techniken können für die Herstellung von rohrförmigen Dichtungen, von Leitungen bzw. Führungen oder von Rohren verwendet werden, die insbesondere auf dem Kraftfahrzeuggebiet verwendbar sind. Indessen müssen diese rohrförmigen Dichtungen, Rohre oder Leitungen bzw. Führungen oft gebogen werden, um verlegt zu werden, was sich durch ihre Quetschung oder Abplattung auf dem Niveau der Biegungen äußert.
Es ist schließlich ein Verfahren für das Formen von Teilen aus thermoplastischem Material durch Einspritzen einer vorbestimmten Menge von thermoplastischem Material in eine Form, unmittelbar gefolgt von einem Injizieren von Gas unter Druck in dieses thermoplastische Material, was die Wirkung hat, daß es ausgedehnt und an die Wände der Form angelegt wird, bekannt.
Eine richtige Regulierung der Temperatur der Formung, der Menge des eingespritzten Materials und des Drucks des Gases ermöglicht es, eine gute Verteilung des Materials auf den Wänden der Form dank den Eigenschaften von thermoplastischen Materialien zu erhalten.
Aus dem Dokument FR-A-2 358 250 ist ein Verfahren für das Formen von vertieften bzw. hohlen Körpern, die eine Mehrzahl von internen Seelen mit zufallsartiger Anordnung umfassen, bekannt, wobei die Formung durch Einspritzen eines Fluids für das Unterdrucksetzen in einer Form realisiert wird, die ein Kunststoffmaterial enthält, welches vom wärmehärtbaren Typ sein kann, sofern es thermoplastische Eigenschaften während einer gewissen Zeit vor der Vernetzung aufweist, welche das Hartwerden des Materials hervorruft. Trotzdem ist dieses bekannte Verfahren auf die Herstellung von hohlen bzw. vertieften Körpern mit inneren Seelen beschränkt und ermöglicht nicht die Herstellung von rohrförmigen Körpern, wie von Leitungen bzw. Rohrleitungen bzw. Führungen, welche einen inneren Querschnitt haben müssen, der frei von inneren Seelen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese bekannten Verfahren im Hinblick auf die Herstellung von hohlen bzw. vertieften Körpern, die in einer Form geformt und aus wärmehärtbaren Materialien hergestellt sind, insbesondere von rohrförmigen Körpern, zu perfektionieren.
Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, diese spezielle Technik des Formens und das R.I.M. (Reaktionsinjektionsformung)-Verfahren zu kombinieren, indem die diesen beiden Verfahren inhärenten Vorteile beibehalten werden.
Die Erfindung schlägt zu diesem Zweck ein Verfahren zum Herstellen von in einer Form geformten hohlen bzw. vertieften Körpern, zum Beispiel von nichtgeraden rohrförmigen Körpern, durch Injizieren von Kunststoff und eines Gases unter Druck in ein Formungsvolumen vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgendes aufweist: die Verwendung eines wärmehärtbaren Materials, das Injizieren einer vorbestimmten Menge dieses Materials in das Formungsvolumen mittels eines R.I.M.-Verfahrens, das nachfolgende Injizieren eines unter einem vorbestimmten Druck stehenden Gases in dieses Formungsvolumen, und das Steuern bzw. Regeln der Polykondensationskinetik des injiziert Materials, damit dieses durch das Gas verdrängte Material, bevor seine Polykondensation dem entgegenwirkt, in kontinuierlicher Weise die das Formungsvolumen begrenzenden Oberflächen bedeckt, wobei die Polykondensationskinetik durch Bestimmen der Temperatur und/oder des Formungsdrucks und/oder durch Hinzu fügen von Katalysatoren, Härtern, Beschleunigern oder Inhibitoren zu dem eingespritzten Material gesteuert bzw. geregelt wird.
Die Erfindung weist zahlreiche Vorteile mit Bezug auf die bekannte Technik auf:
- Das R.I.M.-Verfahren ermöglicht es, das Material in das Formungsvolumen unter einem relativ schwachen Druck (von einigen bar) einzuspritzen, während die konventionellen Techniken für das Einspritzen von thermoplastischen Materialien oft Einspritzdrücke von mehreren 10 bar nötig machen,
- die Steuerung bzw. Regelung der Polykondensationskinetik des wärmehärtbaren Materials ermöglicht die Verteilung dieses Materials in dem Formungsvolumen und die Herstellung der beabsichtigten hohlen bzw. vertieften oder rohrförmigen Körper,
- die hohlen bzw. vertieften oder rohrförmigen Körper werden aus wärmehärtbarem Material geformt und in einer einzigen Operation in Form gebracht.
Die Polykondensationsreaktionen von wärmehärtbaren Materialien sind im allgemeinen schnell, und zwar von der Art, daß es die Erfindung vorsieht, sie während der Zeit zu verzögern oder zu blockieren, die zu der Verteilung des eingespritzten Materials in dem Formungsvolumen notwendig ist. Die Polykondensation des Materials ist im Ergebnis irreversibel und äußert sich durch ein Hartwerden, das dieser Verteilung entgegenwirkt. Diese Schwierigkeit gibt es nicht in dem Fall von thermoplastischen Materialien, weil es genügt, zu erhitzen, um sie in den plastischen Zustand zurückzubringen.
Gemäß einer anderen Charakteristik der Erfindung besteht das Verfahren darin, daß in dem Formungsvolumen zuvor Mittel zur Verstärkung und/oder Einsätze angeordnet werden.
Dieses Verfahren besteht außerdem darin, in dem Formungsvolumen zuvor eine Dicke eines Überzugsmaterials auszubilden, das ein gutes Oberflächenaussehen hat und das dazu bestimmt ist, die äußere oder sichtbare Oberfläche des vorgenannten vertieften bzw. hohlen Körpers abzudecken.
Man kann so zum Beispiel Karosserieteile herstellen, die ein Aussehen der Klasse A haben.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann insbesondere zur Herstellung von rohrförmigen Dichtungen bzw. Gelenken, von Rohren oder von Leitungen bzw. Führungen bzw. Rohrleitungen angewandt werden, die in Form gebracht sind, welche im besonderen auf dem Kraftfahrzeuggebiet verwendbar sind, sowie für die Herstellung von vertieften bzw. hohlen Teilen für Kraftfahrzeugausrüstung oder -karosserie.
In der folgenden Beschreibung, die als Beispiel gegeben wird, wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
die Figur 1 schematisch die unterschiedlichen Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung darstellt;
die Figur 2 ein Beispiel eines Teils ist, das gemäß der Erfindung in der Form geformt ist.
Wie schematisch in Figur 1 dargestellt ist, umfaßt das Verfahren gemäß der Erfindung eine erste Phase 10, die darin besteht, durch das R.I.M.-Verfahren eine vorbestimmte Menge an wärmehärtbarem Material in ein Formungsvolumen 12 von der Form und den Dimensionen des zu erhaltenden Produkts, das innerhalb einer Form 14 definiert ist, welche zum Beispiel aus zwei Teilen sein kann, einzuspritzen.
Das R.I.M.-Verfahren besteht darin, daß die Komponenten des wärmehärtbaren Materials unmittelbar vor dem Einspritzen dieses Materials in das Formungsvolumen 12 miteinander zu vermischen, wobei die Vermischung im allgemeinen direkt in einem mit der Form 14 verbundenen Einspritzkopf erfolgt.
In Abhängigkeit von der Art des Teils oder des Produkts, das hergestellt werden soll, kann es notwendig sein, zuvor Verstärkungen und/oder Einsätze in dem Formungsvolumen 12 zu positionieren. Die Verstärkungen oder Einsätze können aus Metall oder aus Kunststoff sein. Man kann außerdem Verstärkungen aus Fasermaterial, eventuell gewebt, in Abhängigkeit von den Bedürfnissen und gemäß den Arten der Teile oder der Produkte, die hergestellt werden sollen, verwenden.
Dieser vorhergehende Vorgang der Positionierung von Verstärkungen und/oder von Einsätzen in der Form ist mit dem Bezugszeichen 16 in Figur 1 bezeichnet.
Ein anderer Vorgang des Verfahrens gemäß der Erfindung, der mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet ist, besteht darin, die Reaktionskinetik der Polykondensation des eingespritzten wärmehärtbaren Materials zu steuern bzw. zu regeln. Hierfür sind verschiedene Mittel einzeln oder in Kombination verwendbar:
- eine Verlangsamung bzw. Hemmung der Polykondensationskinetik durch eine angemessene Regulierung der Temperatur,
- eine Realisierung der Polykondensation in zwei Takten, wobei der erste Takt zum Beispiel in dem Einspritzkopf für das Material, der mit der Form 14 verbunden ist, beginnt, und der zweite Takt in dem Formungsvolumen 12,
- eine Verlangsamung bzw. Hemmung oder eine Blockierung dieser Polykondensationsreaktion während einer angemessenen Zeit.
Die Polykondensationen der thermoplastischen Materialien werden in für den Fachmann gegenwärtig gut bekannter Art mit Wärme und/oder unter Druck und/oder unter Hinzufügung von Katalysatoren, Härtern, Beschleunigern (oder Inhibitoren), von reaktiven Lösungsmitteln, etc. in Abhängigkeit in den Typen und Arten der wärmehärtbaren Materialien realisiert. Die Änderungen der Viskosität dieser Materialien in Abhängigkeit von der Temperatur sind bekannt, ebenso wie diejenigen ihrer Zeiten der Gelbildung und der Härtung. Die Eigenschaften und Wirkungsweisen der Katalysatoren, Härter, Beschleuniger, Inhibitoren und anderer Zusätze sind auch bekannt.
Der Fachmann, welcher das verwendete wärmehärtbare Material und die Eigenschaften des zu realisierenden Teils kennt, ist so fähig, die Bedingungen der Polykondensation dieses Materials zu bestimmen, welche es ermöglichen, das begehrte Resultat zu erhalten.
Der folgende Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung, der mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist, besteht darin, eine vorbestimmte Menge an Gas unter einem gegebenen Druck in das Innere des Formungsvolumens 12 zu injizieren, und genauer, in das Innere der Masse des in dieses Volumen eingespritzten wärmehärtbaren Materials. Man kann ein neutralen Gas, wie Stickstoff, verwenden, aber man kann auch Luft oder Kohlendioxid verwenden, und zwar in Abhängigkeit von der Art des verwendeten wärmehärtbaren Materials.
Der Injektionsdruck des Gases wird in der Art und Weise berechnet und bestimmt, daß das wärmehärtbare Material in dem Inneren des Formungsvolumens fortschreitet und es dazu kommt, daß es alle Oberflächen, welche dieses Formungsvolumen begrenzen, in kontinuierlicher Art und Weise bedeckt. Es versteht sich, daß es ein zu schwacher Druck des Gases nicht ermöglicht, das Material genügend zu verlagern bzw. zu verdrängen, und daß ein zu starker Druck des Gases die Gefahr beinhaltet, zu einer unregelmäßigen Verteilung dieses Materials zu führen, die sogar bis zu der Ausbildung von Löchern durch die Wand des geformten Teils gehen kann.
Die Injektion von Gas findet so schnell wie möglich nach dem Einspritzen des wärmehärtbaren Materials in das Formungsvolumen statt. Vorzugsweise wird das Gas in das Formungsvolumen mittels der Einspritzleitung für das wärmehärtbare Material injiziert.
Die Polykondensation des Materials geht schnell vonstatten, man kann am Ende eines kurzen Zeitablaufs das Aus strömen des inneren Volumens des geformten Teils in der Art und Weise bewerkstelligen, daß der Innendruck dieses Teils im wesentlichen gleich dem Umgebungsdruck wird, dieser Schritt ist mit dem Bezugszeichen 22 in Figur 1 bezeichnet, dann kann man mit der Lösung aus der Form (Schritt 24) danach fortfahren, ohne die Gefahr, daß das geformte Teil zerspringt oder sich deformiert.
In Figur 2 ist als Beispiel eine Rohrleitung aus wärmehärtbarem Material schematisch dargestellt, die gemäß der Erfindung geformt ist.
Diese Rohrleitung, die mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet ist, umfaßt drei mehr oder weniger prononcierte Biegungen 28, die durch im wesentlichen gerade Teile 30 verbunden sind, welche nicht zwangsweise in gemeinsamen Ebenen sind. Dank der Tatsache, daß die Rohrleitung 26 in einer Form geformt ist, ist sie in den Biegungen 28 nicht gequetscht oder abgeflacht, derart, daß sich ihr Innenquerschnitt für den Durchgang von Fluid auf dem Niveau der Biegungen nicht ändert.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist bei allen den wärmehärtbaren Materialien verwendbar, bei denen die Polykondensationskinetik in genügender Art und Weise so gesteuert bzw. geregelt werden kann, daß die Injektion des Gases unter Druck in die Masse des eingespritzten Materials ihre Funktion erfüllen kann, d.h. das Material auf den Oberflächen verteilen kann, welche das Formungsvolumen begrenzen.
In dem Fall, in welchem man wünscht, daß das geformte Teil ein sehr gutes Oberflächenaussehen hat, zum Beispiel, wenn es sich um ein Karosserieteil handelt, welches das Aussehen der Klasse A haben muß, sieht es die Erfindung vor, in dem Formungsvolumen 12 vor dem Einspritzen des Teils eine relativ gleichförmige Dicke von Auskleidungsmaterial auf den Oberflächen aus zubilden, welche das Formungsvolumen begrenzen, und danach das wärmehärtbare Material einzuspritzen.
In genereller Art und Weise ist das Verfahren gemäß der Erfindung für die Herstellung von allen Teilen anwendbar, die hohle bzw. vertiefte oder rohrförmige Teile umfassen, welche aus wärmehärtbaren Materialien hergestellt werden, wie rohrförmige Dichtungen, Rohre oder Leitungen bzw. Führungen, Teile für die Kraftfahrzeugausrüstung, Kraftfahrzeugkarosserieteile, etc...

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von geformten Hohlkörpern, beispielsweise nichtgerade Rohrkörper, durch Injizieren eines unter Druck stehenden Kunststoffmaterials und eines Gases in ein Formvolumen (12), dadurch gekennzeichnet, daß es aufweist: die Verwendung eines thennoplastischen Materials, das Injizieren einer vorbestimmten Menge dieses Materials in das Formvolumen mittels eines R.I.M.-Verfahrens, das nachfolgende Injizieren eines unter einem vorbestimmten Druck stehenden Gases in dieses Formvolumen und das Steuern der Polykondensationskinetik des injizierten Materials, damit jenes, durch das Gas verdrängte Material vor Eintritt der Polykondensation und ohne diese zu behindern in kontinuierlicher Weise die das Formvolumen begrenzenden Oberflächen bedeckt, wobei die Polykondensationskinetik durch Bestimmen der Temperatur und/oder des Formdruckes und/oder durch Addition eines Katalysators, eines Härters, eines Beschleunigers oder eines Inhibitors zu dem injizierten Material gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Formvolumen (12) zuvor Mittel zur Verstärkung und/oder Einsätze angeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fomvolumen (12) zuvor weiters eine Schicht eines Überzugmaterials mit einer hohen Oberflächengüte hergestellt wird, welche zum Abdecken der äußeren oder sichtbaren Oberfläche des Hohlkörpers vorgesehen ist.

4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor seinem Entformen das Innenvolumen des Hohlkörpers entleert wird.

5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykondensationskinetik des thermoplastischen Materials durch Regulieren der Injektionstemperatur verlangsamt wird.

6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykondensationskinetik des thermoplastischen Materials durch das Ausführen dieser Reaktion in zwei Schritten gesteuert wird wobei der eine beispielsweise in dem Injektionskopf für das Material und der andere nach dem Injizieren des Gases in dem Formvolumen abläuft.

7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykondensationskinetik des thermoplastischen Materials durch Verlangsamen oder Blockieren dieser Reaktion während einer vorbestimmten Zeitdauer gesteuert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Herstellung von Rohrverbindungen, Rohren oder Leitungen herangezogen wird, die insbesondere im Automobilbau verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Herstellung von Hohlteilen zum Ausstatten von Automobilen oder für deren Karosserie verwendet wird.