DE69906858T2

DE69906858T2 - Strangpressen mit einem Drahtkern mit einer variablen neutralen Achse

Info

Publication number: DE69906858T2
Application number: DE69906858T
Authority: DE
Inventors: James Frederick St. Neots Keys
Original assignee: Standard Products Co
Current assignee: Cooper Standard Automotive Inc
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1999-05-04
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2019-05-05
Also published as: EP0955148B9; AU2693099A; DE69906858T3; EP0955148A1; BR9901921A; KR19990088063A; EP0955148B1; AR015073A1; US6214267B1; CA2270256A1; EP0955148B2; DE69906858D1; JP2000061998A; ATE237455T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Elastomerextrusion mit einer Drahtkernverstärkung. Insbesondere betrifft die Erfindung extrudierte Elastomerstreifen, welche allgemein einen U-förmigen Querschnitt aufweisen und speziell dafür ausgelegt sind, an den Kanten von Flanschen um Türen von Kraftfahrzeugen herum anzugreifen und diese zu bedecken, und die häufig eine Dichtung oder ein dekoratives Element tragen.
Hintergrund der Erfindung
U-förmige extrudierte Elastomerstreifen werden allgemein bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen für das Abdichten und für dekorative Zwecke eingesetzt. Obwohl zu erkennen ist, dass derartige Streifen vielfältige Einsatzmöglichkeiten aufweisen, bspw. in der Haushaltsgeräteindustrie, wird die Erfindung im Kontext der Automobilindustrie beschrieben, in der solche Streifen üblicherweise dazu verwendet werden, Flansche zu bedecken, die sich um verschiedene Öffnungen herum erstrecken, bspw. um Türen, Kofferräume oder dergleichen. Die Streifen können den Flansch einfach bedecken, oder, in vielen Fällen, den Flansch bedecken und auch ein anderes Element tragen, bspw. eine Dichtelementlampe oder eine Rippe, um einen zugehörigen Spalt, der den Flansch entlang verläuft, zu bedecken.
Allgemein ausgedrückt werden die Extrusionen durch Koextrudieren eines elastischen Materials um einen metallischen Kern hergestellt, der dazu dient, die Beine der U-förmigen Extrusion zu verstärken, so dass die Extrusion effektiv mit einer ausreichenden Klemmkraft an dem zugehörigen Flansch befestigt ist. Einige Kerne sind aus einer Metalltafel ausgestanzt oder ausgestochen. Andere Kerne werden durch serpentinenartiges Wickeln eines Drahtes hergestellt. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Extrusionen, die unter Einsatz eines Drahtes für den Kern hergestellt sind.
Auf Drahtkernen basierende Extrusionen sind gut dafür geeignet, eine Klemmkraft in die Richtung transversal zur Extrusion zu schaffen, erfordern jedoch eine zusätzliche Zugkraft in Longitudinalrichtung, insbesondere während des Extrusionsverfahrens, wenn das Elastomermaterial noch nicht gehärtet ist. Das herkömmliche Extrusionsverfahren beinhaltet zunächst das Extrudieren des Elastomermaterials um den Kern herum und das anschließende Ziehen des länglichen Extrudats durch primäre Zugwalzen oder -Riemen für das Kühlen und für weitere Bearbeitungsschritte. Eine zufriedenstellende Extrusion erfordert, dass der extrudierte Streifen im Extruder eine neutrale Geometrie beibehält und entlang seiner Longitudinalachse eine Zugfestigkeit aufweist, um das Ziehen des Streifens durch die Härtungs- und Kühlschritte nach dem Extruder zu ermöglichen.
Ein Verfahren zum Schaffen von Zugfestigkeit bei Drahtkernen besteht darin, Kettfäden einzusetzen, um benachbarte parallele transversale Drahtsegmente durch Maschen beabstandet zu halten. Dieses Verfahren betrifft die Verarbeitungsbeschränkungen, die durch Fehlen von Zugfestigkeit auferlegt werden, führt jedoch zu einem Problem, wenn der extrudierte Streifen an den üblichen gekrümmten Flansch angelegt wird. Flanschkanten erstrecken sich üblicherweise um den Umfang von Öffnungen und sind gekrümmt. Es wurde herausgefunden, dass das Anlegen von Extrusionen mit Fäden, die den Drahtkern starr von einem gekrümmten Flansch beabstandet halten, zu einer Biegeachse führt, welche eine zugehörige Dichtung oder Rippe nach außen drängt, wenn die Extrusion eine neutrale Geometrie aufweist. Es erwies sich deshalb als wünschenswert, eine bestimmte Flexibilität im Draht zu schaffen, um der Extrusion eine asymmetrische Geometrie zu verleihen und den Einsatz der Extrusion auf einer gekrümmten Flanschkante zu ermöglichen.
Ein Verfahren des Schaffens zusätzlicher Unterstützung für den Metalldrahtkern wird in der US 5,416,961 vom 26. Januar 1994 von Vinay gelehrt. Jene Druckschrift offenbart einen gemaschten Drahtkern zur Verwendung bei der Herstellung von Wetterdichtungen, welche einen Draht aufweisen, der zickzackförmig konfiguriert ist, um eine Anzahl polymerischer Kettfäden zu tragen, die auf den Draht gemascht sind, und mindestens ein schmelzbares Filament, dass in mindestens zwei benachbarte Kettfäden gelegt ist, wodurch beim Heizen durch das geschmolzene Filament bewirkt wird, dass mindestens zwei benachbarte Kettfäden zum Draht und/oder zueinander gebogen werden.
Ein anderes Patent, welches Stützrahmen mit longitudinal verschiebbaren Rahmenabschnitten betrifft, welche mit sich longitudinal erstreckenden abbaubaren Verstärkungsmaterialien verstärkt sind, ist die US 5,143,666 vom 1. September 1992, Anmelder McManus et al. Jenes Patent beinhaltet das Vorschieben eines verstärkten Stützrahmens durch eine Extrusionsdüse, wo eine Beschichtung aus einem Elastomermaterial auf den Stützrahmen extrudiert wird, um einen Elastomerstreifen auszubilden, ohne das abbaubare Material zu beeinträchtigen. Dann werden longitudinal beabstandete Bereiche des abbaubaren Verstärkungsmaterials entsprechend den longitudinal beabstandeten gekrümmten Abschnitten des Flansches abgebaut, wodurch es ermöglicht wird, dass der Elastomerstreifen den gekrümmten Abschnitten des Flansches besser angepasst werden kann, wenn der Streifen daran angebracht wird. In diesem Zusammenhang ist auch die US 5,009,947 vom 23. April 1991, Anmelder McManus et al., zu erwähnen.
Die US 4,343,845 vom 10. August 1982, Anmelder Burden et al., betrifft einen Elastomerstreifen, welcher einen Stützrahmen aufweist, der ausgewählte Bereiche longitudinal verschiebbarer Rahmenabschnitte aufweist, bspw. Drahtschleifen, die durch geschwächte und ungeschwächte Materialien verstärkt werden, welche während der Tätigkeit der Rahmenbeschichtung nicht abbaubar sind, um die longitudinale Verschiebung der Rahmenabschnitte während der Tätigkeit der Rahmenbeschichtung zu vermeiden. Das geschwächte Material bricht zusammen, wenn der Streifen gebogen wird, um eine erhöhte Flexibilität des Streifens zu ermöglichen, und das ungeschwächte Material verhindert eine unangemessene Verlängerung der Streckung des Streifens.
Zusammenfassend ist anzumerken, dass die Herstellung von Elastomerextrusionen mit Drahtkernen bestimmten Schwierigkeiten unterworfen ist. Die neutrale Geometrie des Kerns muss aufrecht erhalten werden, während er durch den Extruder wandert. Nachdem die Extrusion die Düse verlässt, muss sie eine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen, um es zu ermöglichen, dass sie durch die Aushärtungs- und Kühlschritte gezogen wird. Darüber hinaus muss der Streifen, wenn er an einen gekrümmten Flansch eines Fahrzeugs angelegt wird, eine asymmetrische Geometrie aufweisen, um das Biegen des Streifens um die relativ kleinen Radiuskrümmungen zu ermöglichen.
Diese Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, welche einen Drahtkern mit variabler neutraler Achse angibt, welcher Fäden für relativ niedrige Temperaturen und relativ hohe Temperaturen aufweist. Ein besseres Verständnis der Erfindung wird aus den beigefügten Zeichnungen und der folgenden Offenbarung erhalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein extrudierter U-förmiger Streifen angegeben, welcher einen Drahtkern mit sich transversal erstreckenden, parallelen Drahtlängen aufweist, die nur an wechselseitigen Enden kontinuierlich schlangenartig über Ausbuchtungen verbunden sind, wobei der Streifen einen Elastomerüberzug aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerüberzug (i) einen selektiv positionierten Hochtemperaturfaden aufweist, der sich longitudinal durch ihn erstreckt, um hierdurch die neutrale Biegeachse des Streifens auszuwählen, und (ii) einen Niedertemperaturfaden aufweist, der sich longitudinal in dem Elastomerüberzug erstreckt und dort eingekapselt ist, wobei der Hochtemperaturfaden eine Schmelztemperatur aufweist, die höher ist als die Schmelztemperatur des Elastomerüberzugs, und der Niedertemperaturfaden eine Schmelztemperatur auweist, die niedriger ist als die Schmelztemperatur des Elastomerüberzugs, wodurch der Niedertemperaturfaden während der Extrusion des Streifens geschmolzen wird.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Herstellen eines extrudierten U-förmigen Streifens angegeben, welches die folgenden Schritte aufweist:

(A) Koextrudieren eines Elastomermaterials um einen Drahtkern in einem Extruder, wobei der Kern sich transversal erstreckende, parallele Drahtlängen aufweist, die nur in wechselseitigen Enden über Ausbuchtungen kontinuierlich schlangenförmig verbunden sind, wobei die Drahtlängen (22) in Longitudinalrichtung durch Niedertemperaturfäden verbunden sind;
(B) Zuführen eines Hochtemperaturfadens in den Extruder gerade stromaufwärts des Elastomermaterials und Positionieren des Hochtemperaturfadens, um die neutrale Biegeachse des Streifens selektiv zu bestimmen; und
(C) Ziehen des Streifens aus dem Extruder, wobei das Elastomermaterial eine Temperatur in dem Extruder aufweist, die höher ist als die Schmelztemperatur der Niedertemperaturfäden und niedriger als die Schmelztemperatur des Hochtemperaturfadens.

Somit wird erfindungsgemäß ein länglicher extrudierter Streifen mit einem Drahtkern, welcher eine selektiv positionierte neutrale Biegeachse aufweist, durch Koextrudieren eines Elastomerextrudats bei einer erhöhten Temperatur um einen Drahtkern herum hergestellt, welcher Drahtkern benachbarte parallele transversale Drahtlängen aufweist, die durch Niedertemperaturfäden verbunden sind, welche einen Schmelzpunkt aufweisen, der niedriger ist als die erhöhte Temperatur, während gleichzeitig mindestens ein Hochtemperaturfaden in den Extruder eingeführt wird, und zwar im Verhältnis zu dem Elastomerextrudat in gebogener Stellung und in ausgewählter Position zu diesem.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in perspektivischer Darstellung und im Teilschnitt, teilweise weggebrochen;
2 zeigt eine Draufsicht auf einen flachen Drahtkern mit Niedertemperaturfäden, die an den Draht gemascht sind, welcher Drahtkern für den Einsatz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist; und
3a ist eine schematische Darstellung, die ein bevorzugtes Verfahren der Erfindung veranschaulicht.
Beschreibung der Erfindung
In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und ist allgemein durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Der extrudierte Streifen 10 weist einen U-förmigen Querschnitt mit einem Paar Beinen 12 und 14 auf, welche durch ein Gewebe 16 verbunden sind. Der Streifen 10 umfasst einen U-förmigen Drahtkern 18 mit einem Elastomerüberzug 20, der um ihn herum extrudiert ist. Das bevorzugte Material für den Elastomerkern 20 ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus EPDM-Gummi, Polyvinylchlorid und thermoplastischem Gummi besteht. Der Drahtkern 18 weist sich transversal erstreckende Längen 22 auf, die allgemein U-förmig gebogen sind und deren Längen an gegenüberliegenden Enden durch Ausbuchtungen 24 verbunden sind. Der Elastomerüberzug 20 weist Greifrippen 26 für das sichere Halten des Strei fens 10 auf einem Flansch auf, wie es im Stand der Technik üblich ist. Ein Hochtemperaturfaden 28 erstreckt sich longitudinal durch den Überzug 20 und ist mit diesem verbunden.
Mit Bezug auf 2 ist ein in dem Verfahren zur Herstellung des Streifens 10 eingesetzter Kern veranschaulicht. Ein herkömmlicher Flachdrahtkern ist allgemein durch das Bezugszeichen 30 gekennzeichnet und stellt die Art von Kern dar, welcher als Ausgangsmaterial in dem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzen ist. Der Drahtkern 30 mit sich transversal erstreckenden Längen 22, die durch Ausbuchtungen 24 verbunden sind, weist Niedertemperaturfäden 34 auf, die sich longitudinal im Zentralbereich desselben erstrecken. Auch erstrecken sich weitere Niedertemperaturfäden 36 und 38 longitudinal entlang den Kanten des Drahtkerns 30 in der Nähe der Ausbuchtungen 24. Die Niedertemperaturfäden 34, 36 und 38 sind an den zugehörigen Längen des Drahtkerns 30 durch Maschen oder andere herkömmliche Mittel angebracht. Der Ausdruck "Niedertemperaturfäden" soll ausdrücken, dass die Fäden, die vorzugsweise aus einem Polymermaterial gemacht sind, wie bspw. Polyester, einen Schmelzpunkt aufweisen, der niedriger ist als die Temperatur, der sie im Extruder ausgesetzt sind, d. h. die Temperatur, die das Elastomermaterial bei der Extrusion aufweist. Geeignete Niedertemperaturgarne können bspw. Polyestergarne sein, welche bei einer Temperatur zwischen etwa 150°C und etwa 160°C erweichen und zwischen etwa 160°C und etwa 170°C schmelzen. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die spezielle Temperatur von den Temperaturen des Extrudats abhängen und funktionell zu bestimmen ist.
In 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren etwas schematisch dargestellt, wobei die Reihenfolge der Schritte von links nach rechts verläuft. Zunächst wird ein Drahtkern 30 durch die Formgebungswalzen 40 geführt, welche den Kern 30 in die U-Form biegen, wie es im Stand der Technik üblich ist. Dann wird der nun U-förmige Drahtkern 30 in den Extru der 42 eingeführt. Elastomermaterial, Gummi bzw. Kautschuk wird um den Kern 30 koextrudiert, um einen Elastomerüberzug 20 auf allgemein übliche Art zu bilden, mit der Ausnahme, dass ein Hochtemperaturfaden 28 ebenfalls in den Extruder eingeführt wird, und zwar genau vor dem Elastomermaterial 44. Der Hochtemperaturfaden 28 wird in Bezug auf den Kern 30 auf ausgewählte Art positioniert, um die gewünschte neutrale Biegeachse zu erhalten.
Im Extruder 42 bewirken die Niedertemperaturfäden 34, 36 und 38 zunächst eine Zugunterstützung für den Kern 30 in Longitudinalrichtung. Wenn jedoch das Elastomermaterial 44 in Kontakt mit den Fäden kommt, werden diese hierdurch aufgeheizt, was zunächst zu einer Erweichung und dann zu einem Schmelzen der Fäden führt. Die Fäden 34, 36 und 38 liefern somit zunächst im Extruder eine Zugfestigkeit, um die Aufrechterhaltung der neutralen Geometrie des Kerns zu unterstützen, schmelzen dann aber und werden zu dem Zeitpunkt, an dem die transversalen Längen 22 des Kerns 30 frei für eine Longitudinalbewegung sind, nicht mehr benötigt. Es wird jedoch zumindest ein Hochtemperaturfaden 28 in den Extruder genauer vor dem Elastomermaterial eingespeist. Geeignete Hochtemperaturfäden 28 sind jene Fäden, welche bei den Verarbeitungstemperaturen des Extrusionsverfahrens ihre Festigkeit nicht verlieren. Geeignete Hochtemperaturfäden 28 können Polyamid oder Faserglasmaterial oder Metall umfassen. Ein Haftüberzug kann dazu verwendet werden, um die Bindung zwischen dem Hochtemperaturfaden und dem Elastomermaterial 44 zu verstärken. Der Hochtemperaturfaden 28 ist in Bezug auf den Kern 30 ausgewählt positioniert, um die gewünschte neutrale Biegeachse des Endproduktes zu erreichen. In der bevorzugten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, ist der Hochtemperaturfaden 28 allgemein in der Mitte auf dem Bein 14 positioniert. Der Hochtemperaturfaden 28 kann jedoch selektiv positioniert werden, um eine gewünschte neutrale Biegeachse zu errreichen, und es kann mehr als ein Faden 28 eingesetzt werden. Bspw. kann ein Hochtem peraturfaden 28 entlang dem Gewebe 16 positioniert werden, so auf jedem der Beine 14 oder 12. Der Hochtemperaturfaden 28 schafft eine weitere Zugfestigkeit, die erforderlich ist, um den Streifen durch den Extruder zu ziehen.
Obwohl vorstehend eine spezifische bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist anzumerken, dass die Erfindung modifiziert und variiert werden kann. Derartige Modifikationen und Variationen sollen in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

Extrudierter U-förmiger Streifen (10) mit einem Drahtkern (18) mit sich transversal erstreckenden, parallelen Drahtlängen (22), die nur an wechselseitigen Enden kontinuierlich schlangenartig über Ausbuchtungen (24) verbunden sind, wobei der Streifen (10) einen Elastomerüberzug (20) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerüberzug (20) (i) einen selektiv positionierten Hochtemperaturfaden (28) aufweist, der sich longitudinal durch sie erstreckt, um hierdurch die neutrale Biegeachse des Streifens (10) auszuwählen, und (ii) einen Niedertemperaturfaden (34) aufweist, der sich longitudinal in dem Elastomerüberzug (20) erstreckt und dort eingekapselt ist, wobei der Hochtemperaturfaden (28) eine Schmelztemperatur aufweist, die höher ist als die Schmelztemperatur des Elastomerüberzugs (20) und der Niedertemperaturfaden (34) eine Schmelztemperatur aufweist, die niedriger ist als die Schmelztemperatur des Elastomerüberzugs (20), wodurch der Niedertemperaturfaden (34) während der Extrusion des Streifens (10) geschmolzen ist.
Streifen (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturfaden (28) entlang einem der Beine (12, 14) des Streifens (10) positioniert ist.
Streifen (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperaturfaden (34) eine Schmelztemperatur von etwa 160°C bis etwa 170°C aufweist.
Streifen (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturfaden (28) eine Schmelztemperatur von mehr als 250°C aufweist.
Streifen (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerüberzug (20) ein Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus EPDM-Kautschuk, Polyvinylchlorid und Kautschukthermoplast besteht.
Streifen (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturfaden (28) ein Polyamidmaterial umfasst.
Streifen (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturfaden (28) ein Faserglasmaterial enthält.
Streifen (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Hochtemperaturfaden (28) ein Bindemittel aufgebracht ist.
Streifen (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen (10) eine Verschlusslampe trägt.
Streifen (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen (10) eine Lippe trägt.
Verfahren zum Herstellen eines extrudierten U-förmigen Streifens (10), aufweisend die folgenden Schritte: (A) Koextrudieren eines Elastomermaterials (44) um einen Drahtkern (30) in einem Extruder (42), wobei der Kern (30) sich transversal erstreckende, parallele Drahtlängen (22) aufweist, die nur an wechselseitigen Enden über Ausbuchtungen (24) kontinuierlich schlangenförmig verbunden sind, wobei die Drahtlängen (22) durch Niedertemperaturfäden (34) in longitudinaler Richtung verbunden sind; (B) Zuführen eines Hochtemperaturfadens (28) in den Extruder (42) gerade stromaufwärts des Elastomermaterials (44) und Positionieren des Hoch temperaturfadens (28) , um die neutrale Biegeachse des Streifens (10) selektiv zu bestimmen; und (C) Ziehen des Streifens (10) aus dem Extruder (42); wobei das Elastomermaterial (44) eine Temperatur in dem Extruder (42) aufweist, die höher ist als die Schmelztemperatur der Niedertemperaturfäden (34) und niedriger als die Schmelztemperatur des Hochtemperaturfadens (28).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Hochtemperaturfäden (28) in den Extruder geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial (44) EPDM ist und der Hochtemperaturfaden (28) Polyester umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial (44) EPDM ist und der Hochtemperaturfaden (28) Faserglas umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturfaden (28) entlang einem Beinabschnitt (12, 14) des Streifens (10) positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturfaden (28) entlang dem Gewebeabschnitt (16) des Streifens (10) positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hochtemperaturfaden (28) entlang einem Bein (12, 14) des Streifens (10) positioniert ist und mindestens ein Hochtemperaturfaden (28) entlang dem Gewebe (16) des Streifens (10) positioniert wird.