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Verfahren und Vorrichtung zur Dosierung und Verformung von durch Koagulation,
Polymerisation, Kondensation oder Vernetzung oder z. B. Schaumbildung nur beschränkte
Zeit verformungsfähigen Substanzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Dosierung und Verformung von druck-und bewegungsempfindlichen oder
nur beschränkte Zeit verformungsfähigen Substanzen, wie z. B. solchen, die durch
Koagulation, Polymerisation, Kondensation oder Vernetzung nur kurze Zeit fließfähig
sind, oder von solchen, die z. B. durch Schaumtbildung gegen Druck, Stoß od. dgl.
empfindlich und schwer fließend sind und ihr Gefüge nach kurzer Zeit verändern.
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Zur Verformung oder Dosierung von z. B.
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Kautschukdispersionen. oder-schäumen verwendet man einzelne Hohlformen
oder bei der Herstellung von Massenartikeln Mehrfachformen mit einer beliebigen
Anzahl von Formnestern, die den. Konturen des gewünschten Formlings angepaßt sind.
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Diese Formnester werden mit der zu verfornnenden Masse durch Eingießen,
Einsaugen,, Einspritzen oder Einstreiclhen gefüllt.
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Das Eingießen führt häufig zu Mißerfolgenl, da Luftreste ein Zusammen-und
Einfließen der Substanz teilweise verhindern oder weil die Substanz bei der nachfolgenden
Erstarrung schrumpft und Lunkerstellen bildet. Aus diesem Grund ist das Eingießverfahren
für viskose und schrumpfende Substanzen ungeeignet.
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Das Einsaugen erfordert besonders gedichtete Formen, Pumpen und andere
kostspielige Apparaturen.
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Das Einspritzen ist bei bewegungsempfindlichen Substan-zen nicht
anwendJbar, erfordert umfangreichere Hilfsmittel als das Gießverfahren und ist
bei
kompressiblen Substanzen, z.-B. Schaum ; besonders bei der Herstellung von Massenartikeln
umständlich und kostspielig.
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Bei der Verformung und Dosierung von viskosen, schwer fließenden
oder bewegungsempfindlichen Substanzen, z. B. bei verschäumten Kautschufkdispersionen,
verwendet man nach einem bekannten Verfahren, æweiteilige Formen, die aus einem
mit einer Mulde versehenen Teil und einem Deckelteil bestehen. Die Substanz wird
mit einem Abmeßgerät, z. B. einem Löffel, in die Mulde eiegestrichen und Mulden-un,
Deckelteil so zusammengesetzt, daß möglichst keine Luft eingeschlossen wird. Infolge
der nicht genau durchzuführenden Dosierung treten dabei beträchtlichen Substanzverluste
auf, weil die überschüssige Masse bei der Auflegung des Deckels herausgepreßt wird
und bei der nachfolgenden Verfestigung Häute ergibt, wodurch eine Nachbearbeitung
der einzelnen Formlinge notwendig wird Dies muß bei z. B. elastischen Stoffen durch
Beschneiden von Hand erfolgen.
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Nach einem anderen bekannten Verfahren hat man zur Verformung von
verschäumten Látexmassen eine Mehrfachform verwendet, die aus mehreren übereinanderliegenden,
mit Mulden versehenen Scheiben besteht und aus einem Massegefäß. Diese Muldenscheiben
werden nacheinander in das mit der Schaummasse gefüllte Gefäß so eingesenkt, daß
die dabei verdrängte Masse über die Scheiben von oben nach unten in die Mulden.
einfließt. Die ganze Vorrichtung wird mit einem Deckel yerschlossen. Nach diesem
Verfahren kann keine oder höchstens unzureichende Verdrängung 'der Luft bzw. von
Gas stattfinden, und es kommt daher zur Bildung von Lunkerstellen im Material.
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Es ist auch schon vorgeschIagen worden, gehört jedoch noch nicht
zum Stand der Technik, bei der Herstellung von Schulterpolstern und ähnlichen Formlingen
eine Mehrifachform mit hochkant nebeneinanderstehenden Formnestern mit ganz oder
teilweise offenen Füllfugen zu verwenden. Die Füllung der Masse erfolgt von oben
durch EinstreiChen in diese Füllfugen.
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Es wurde nun gefunden, daß sich die Dostierung und Verformung von
Stoffen, die durch Koagulation, Polymerisation, Kondensation oder Vernetzung nur
beschränkte Zeit verformungsfähig sind, oder von-solchen, die infolge z. B. Schaumbildung
bewegungs-und druckempfindlich sind, z. B. von gelösten, dispergierten oder verflüssigten
Kunststoffen, Natur-oder synthetischem Kautschuk, Cellulosederivaten od. dgl., zweckmäßig
so durchführen läßt, daß man die Masse aus einem Behalter direkt in die Formnester
eines Mehrfachholhraumkörpers von unten nach oben unter Verdrängung der Luft bzw.
von Gas emporsteigen läßt und darauf in den Formnestern oder außerhaLb derseLben
verfestigt Man kann dabei sowohl den Hohl-~raumkörper oder den massebehälter oder
die Masse selbst bewegen Zweck. mäßig ist die in den Massebehälter eingewogene Substanzmenge
nahezu gleich dem Gesamtgewicht der verfestigten Formlinge.
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Die Formlinge könnten vor, während oder nach der Verfestigung'durch
Aufdrücken eines Stempels oderl Auflegen von Matrizenplatten oder durch eine entsprechende
Gestaltung der Formnester an den Fiillöffnungen profiliert werden.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann man auch die Schaumbildung
bzw. Vislrositätsänderung der Substanz gleichzeitig mit der Verformung stattfinden
lassen. Die Formnester des Mehrfachkörpers können vor der Füllung mit den zu verformenden
SubstanzeN mit festen, besonders faserigen Stoffen gefüllt werden.
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Zur Durchführung des Verlfahrens verwendet man Mehrfachhohlraumkörper,
die vorzugsweise aus einer beliebigen Anzahl neben- und hintereinwander: angeordneter
Formnester bestehen, die an ihrer Unterseite entweder ganz offen sind oder Offnungen
besitzen. An ihrer Oberseite sind gleichfalls Öffnungen vorgesehen. Die Formnester
sind so angeordnet, daß die Substanz einen möglichst kleinen Einflußwirderstand
findet und möglichst durch die größeren, an der Unterseite der Formnester befindlichen
Öffnungen einströmt. Der Hohlraumkörper kann entweder in einem Massebehälter, in
dem er genau eingepaßt ist, auf und ab bewegt werden oder er kann radartig ausgebildet
sein und in einem Massebehälter schwingende oder durch den Massebehälter rotierende
Bewegung vollführen. Bei kontinuierlichem Arbeiten wird der Massebehälter zweckmäßig
mit einem die Masse kontinuierlich förderIDden Niveaugefäß verbunden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen
an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Abb. I einen Mehrfachhohlraumkörper
im Querschnitt gemäß der Erfindung, der aus einem Metallblock mit puppenförmigen
; Hohlräumen besteht und genau in einen mit abziehbarem Boden versehenen Massebehälter
hinelnpaßt, Abb. 2 einen zylindrischen Hohlraumkörper mit radial angeordneten Formnestern
in Gestalt von Schultereinlagen; die Füllfugen, das sind die Teile der Formnester,
wo die Bildung des wulstförmigen, nach dem Ärmel auslaufenden Endes der Schulteneinlagen
stattfindet, liegen in der Zylindermantelfläche, die mit Öffnungen versehenen, den
Füllfugen gegenitberliegenden Spitzen der Formnester liegen an der Achse, Abb. 3
eine Seitenansicht von Abb. 2, Abb. 4 einen Schnitt nach Linie S-B der Abb. 2, Abb.
5 einen gemäß Abb. 2 konstruierten Hothlraumkörper während der rotierenden Bewegung
durch einen mit einem Niveaugefäß verbundenen Massebehälter, Abb. 6 einen Hohlraumkörper
im Schnitt mit fingerartig auf den Behälterboden autfgesetzten Kernen nach, dem
Einsenlmen in den Massebehälter.
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Bei der Herstellung von z. B. Puppen unter Verwendung einer Vorrichtung
nach Abb. I verfährt man wie folgt : In mit Schaum- und Vulkanisiermitteln versehene
Kautschukmilch wird in einer üblic'hen Schaummaschine so vielLuft eingepeitscht,
daß das Schaumvolumen gleich dem Hohlraumvolumen des Mehr-
fachhohlraumkörpers
I ist. Der Schaum wird in den Massebehälter 2 gegossen, glatt gestrichen und der
Körper I langsam in den Behälter 2 getaucht bis die Unterfläche des Körpers mit
der InnenSäche des Behälterbodens 2a zur Anlage kommt. Dabei steigt der Schaum unter
Verdrängung der Luft, die aus den oberen Abzugöffnungen der Formnester entweicht.
in diese worauf der Hohlraumkörper I mit dem Behälter 2 gewendet und die Bodenplatte
2a unter reibender Bewegung nach der Seite weggezogen wird. Dabei wird diie dünne,
zwischen Körper I und Bodenplatte 2a zurückgebilebene Schaumschicht aufgerieben.
Durch bekannte Stoffe, die der Schaummasse zugesetzt werden, erfolgt nunmehr die
selbsttätige Verfestigung (Koagulation) des Schaumes. Bei beginnender Koagulation
wird der Schaum noch mit einem Stempel 3 abgerundet und dann der Hohlraumkörper
I zwecks Vulkanisation erhitzt. Schließlich werden dlie elastisch gewordenen Schaumgummiformlinge
herausgepflückt, gewässert und getrocknet.
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Bei der Herstellung von Puppen aus unelastischem Material, wie beispielsweise
aus vielen Kunststoffpasten, wird der Hohlraumkörper 1 in sich unterteilt und auseinandernehmbar
konstruiert.
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Silan füllt z. B. den Behälter 2 mit einem flüssigen. vorkondensierten
Phenol-Formaldehyd-Kunstharz, dlas ebenfalls durch Erhitzung der Form verfestigt
werden kann.
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Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung ist in Abb. 2 dargestellt.
Der Massebehälter 2 wird mit einer Kautschukmilchmischung gefüllt der, wie an sich
bekannt, eine bestimmte Menge Wasserstoffsuperoxyd zugesetzt wurde. Durch Zerfall
des Wasserstoffsuperoxyds entsteht in bekannter Weise das gewünschte Schaumvolumen.
Der Behälter 2 wird nun, unter geringen pendelnden Drehunigen des Hohlraumkörpers
I um eine Achse, gehoben, wodurch sich die untere Hälfte der insgesamt vorgesehenen
Formnester des Körpers I mit Schaum unter Verdrängung der Luft füllt.
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Nach Drehung des Hohlraumkörpers 1 um 180° kannl der Behälter abermals
mit Schaum gefüllt und die andere Hälfte des Körpers I auf dieselbe Weise Gefüllt
werden.
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Inzwischen hat die erste Füllung eine Haut an der frei liegenden
Oberfläche gebildet, die mit einem Stempel 3 eingedrückt wird, wodurch jedes gewünschte
Profil erreicht werden kann. Der Hohlraumkörper I wird längs der Achse in einen
Heizschrank geschoben, wo die Vulkanisation erfolgt.
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Falls kein Schaum zur Füllung benutzt wird, der sich selbsttätig
bei Raumtemperatur und schnell verfestigt, kann der Hohlraumkörper 1 jedenfalls
auch zwecks Wärmekoagulation frei geheizt werden, da der Schaum trotz der großen
Offnungen nur ein geringes Bestreben zeigt, der Schwerkraft folgend herauszufließen
undi der Hohlraumkörper I außerdem im Heizschrank um die Achse langsam gedreht verden
kann. Ein nachträgliches Beschneiden ist nicht erforderlich, da die geringe überflüssige
Schaummasse am Zylindermantel des Körpers I vorher am Rand des Massebehälters2 abgerieben
wird.
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Statt, wie gemäß Abb. I, den Hohlraumkörper zu bewegen oder, wie
gemäß Abb. 2, den Behälter 2 mit dem Schaum zu bewegen, kann man auch Hohlraumkörper
und Be'hälter unbewegt lassen undi nur den, Schaum bewegen z. B. nlach Abb. 5 venmittels
eines mit dem Schaum gefüllten Niveaugefäßes 7.
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Durch diese Anordnung wird die kontinuierliche Gestaltung des Prozesses
ermöglicht. Die Vulkanisation erfolgt im Heizkanal. Nach Durchgang durch denselben
werden die Formlinge aus den Formnestern herausgenommen. Zwecks Herstellung von
faser-oder haargefüllten Polstern kann inl die Hohlräume vor dem Eintauchen in den
Behälter 2 noch Fasermaterial eingebracht werden. Wenn der Körper I relativ warm
in den Behälter 2 gelangt, dehnt sich der Schaum in den Formnestern aus undl nimmt
an den Füllfugen der Formnester erhabene, gerundete Formen 5 an.
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In einer vçeiteren Abänderung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
die Schaumbildung im wesentlichen während der Verfonmung erfolgen.
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Gemäß Abb. 6 wird einer Mischung aus Kautschulmilch Wasserstoffsuperoxyd
zugesetzt und diese Mischung sofort in noch dünnflüssigem Zustand in den Behälter
2 gegossen. Während oder nach der nun einsetzenden Schaumbildung wird der Hohlraumkörper
I gesenkt wobei die auf dem Behälterboden mittels verriegelbarer Bolzen aufgesetzten
fingerartigen Kerne 6 die Wirkung haben daß auch bei Verwendung nicht wärmeleitenden
Materials für den Körper I bei evtl. vorgenommener Erwärmung eine gleichmäl3ige
und sehnelle Aufheizung relativ großer und gasreicher Schaumformlinge erreicht werden
kann.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen formungsverfahrens liegen darin
daß mit sehr einfachen, geringen und billigen Mitteln eine nahezu vollständige Mechanisierung
insi) esondere bei der Dosierung und Verformung der genannten Ausgangsstoffe erreicht
wird, wobei Luftein, schlüsse ausgeschlossen sind und man z. B. auch absolut massive
Formlinge ohne Lunkerstellen erhält.
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Weiterhin arbeitet das Verfahren ohne Substanzverluste, was besonders
bei solchen Substanzen sich von großem Vorteil erweist, welche ihre flüssigen Eigenschaften
nach einiger Zeit verlieren beispielsweise durch die Verfestigung der Substanz durch
Polymerisation, Kondensation oder Koagulation oder ähnliche Umsetzungen, so daß
eine Wiederverwertung von Substanzresten durch Wiederlösen.
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Wiederschmelzen oder Wiederpeptisieren nicht mehr möglich ist. Die
Formlinge brauchen außerdem nicht nachbearbeitet zu werden, da die gesamte Substanz
lediglich die gewünschten Konturen ohne Hautbildung annimmt. Durch vorheriges Eintauchen
des Mehrfachhohlraumkörpers in einen Lack od@ dgl. und nachfolgendes langsames Heraustauchen
aus demselben kann man die Formlinge auch sehr leicht mit einer-besonderen Oberflächenschicht
versehen. Das erfinldungsgemäße Verfahren eignet sich auch besonders für solche
Substanzen
die bei der Verfestigungim Formkörper schrumpfen, weil
die noch flüssige Substanz weitgehend selbsttätig in. den Hohlraum nachvsteigt,
wenn die Fiallung von oben, her durch Abkühlung enstarrt bzw. durch Wärme koaguliert.
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Weiterhin können durch sehr langsames Eintauchen des Formkörpers
auch sehr dr, uck-, neibungs- und bewegungsemtpfindliche Substanzen verformt werden,
da die EintrittsöHnungen der Formnester groß und daher Stauungs-, Reibungs-und Strömungsgeschwindigkeiten
sehr klein gehalten werden können. Ebenso können auch mit dem, erfindungsgemäßen
Verfahren die luftempfindlichen Ausgangsstoffe verformt werden.