WO2006069717A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dünnwandigen formteils aus schaumstoff - Google Patents

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WO2006069717A1
WO2006069717A1 PCT/EP2005/013818 EP2005013818W WO2006069717A1 WO 2006069717 A1 WO2006069717 A1 WO 2006069717A1 EP 2005013818 W EP2005013818 W EP 2005013818W WO 2006069717 A1 WO2006069717 A1 WO 2006069717A1
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WO
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carrier
mold
mixing head
opening
reaction mixture
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PCT/EP2005/013818
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Uwe Schmidt
Roman Lesser
Jürgen KERN
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Frimo Group Gmbh
Krauss-Maffei Kunststofftechnik Gmbh
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B29C44/385—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length using manifolds or channels directing the flow in the mould

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing a thin-walled molding of foam.
  • a core consisting of a reaction foam is generally covered with a decorative film in the area of the visible side of the structural part and provided in the region of the back with a flat stiffening part, which can be made of plastic or metal.
  • the invention is based on the object to further develop such a method that results in better quality and faster work progress.
  • Molded part made of foam it is provided that emerging from a mixing head reaction mixture of polymeric material through a filling opening or by a located with the filling opening in cover Passage opening of a carrier inserted therein into the mold to expand it to fill the hollow mold by a chemical reaction to expand, cure and subsequently remove as a solid molded part of the mold, wherein it is provided, the filling opening and / or the passage opening following the Filling the reaction mixture hollow mold side to close and remove the mixing head of the filling opening and / or the passage opening. It can thereby be used during the ongoing chemical reaction of the input into the mold reaction mixture for filling one or more other molds, which significantly accelerates the production of moldings and significantly improves the economy of production.
  • the filling opening and / or the passage opening is closed by a valve which forms a part of the mold.
  • a valve which forms a part of the mold.
  • Such molds are often complicated and complicated designed depending on the moldings to be produced and therefore expensive.
  • the additional installation of a valve, through which the filling opening or the passage opening of a carrier located therewith can be closed, is therefore justifiable.
  • a preformed surface fabric which glued parallel to the formation of the foam with this.
  • Such surface coverings eg covering films, generally consist of PVC, EPDM, TPU, PU or similar, elastically deformable materials. They are often provided in the area of the visible side with a decorative leather grain and / or tastefully colored.
  • the carrier may also be produced by a thermoforming process of polymeric or metallic materials.
  • the foam is introduced only into the space between the cover film and the carrier in order to glue the cover film and the carrier together in parallel with the formation of the foam.
  • a molding can be outwardly in total by the wearer and the cover sheet be limited.
  • the carrier for such a purpose on the cover sheet side facing optionally provided with spacers, which are soft elastic deformable and flow around the reaction mixture.
  • spacers which are soft elastic deformable and flow around the reaction mixture.
  • the visible side can thus have balanced, soft-elastic properties in all partial areas including these locations.
  • the valve may comprise a closing piston, which from the direction away from the mixing head direction directly or indirectly with the filling opening and / or the passage opening is engageable.
  • the filling opening and / or the passage opening is provided with a ring seal for the closing piston and / or the mixing head.
  • the mixing head and the sealing piston preferably engage from the opposite directions with the filling opening and / or the passage opening, the two ring seals are arranged in a corresponding embodiment on the opposite sides of the filling opening and / or the passage opening. They may have the shape of lip seals or integrally formed annular projections of preferably semicircular profile, which surround the filling opening or the passage opening concentrically.
  • designed ring seals which can be brought into engagement with the filling opening or the passage opening, can additionally or additionally also be provided on the mixing head.
  • the ring seals may consist of any relevant known sealing material, for example of a polymeric material, steel, copper or brass.
  • Each applicable ring seal can also at least partially formed by the carrier and / or by the cover or use their soft elastic properties during the period of the seal as a temporary intermediate layer.
  • the carrier is expediently provided with a passage opening which covers the filling opening and which has a smaller passage than the filling opening, the passage opening being enclosed by a first ring seal which can be brought into engagement with the mixing head and directly or indirectly engaging with the closing piston can be brought, second ring seal.
  • Both ring seals may have sealing lips and in such an embodiment form an integral part of the carrier. They come together with this only once, namely in the production of a molding, for use. A occurring during the sealing, permanent deformation of the ring seals is therefore irrelevant.
  • the use of polypropylene or ABS with 10 to 20% glass fiber content for the production of the carrier is therefore almost always sufficient.
  • the carrier can be pressed against the mixing head in a sealing manner by at least one support element which can be flushed around by the reaction mixture in order to ensure reliable backfoaming.
  • the support element can enclose the second ring seal as a crown-shaped crown sprue, whose projections are cut through by radially extending passages for the reaction mixture in order to facilitate the passage of the reaction mixture into the cavity to be filled with the foam.
  • the projections are, based on the center of the filling or Passage opening, expedient of trapezoidal profile in order to obtain a particularly good static support of the ring seal through the mold.
  • the base facing the carrier should overlap with the mixing head its end face and at the same time the edge of the filling opening.
  • the support member, the carrier and the ring seals may be integrally formed merge into each other, which reduces the cost of manufacturing.
  • FIG. 1 shows the region of a filling opening of a hollow mold according to the invention in longitudinal section
  • FIG. 2 shows the region of a filling opening similar to FIG. 1, in which an O-ring seal made of rubber is provided for the sealing of the mixing head relative to the carrier.
  • FIG. 3 shows the region of a filling opening similar to FIG. 1, in which a hollow-conical flat gasket is provided for sealing the mixing head with respect to the hollow mold.
  • FIG. 1 section of a mold illustrates a process according to the invention for producing a thin-walled molded part of foam, in which a from a mixing head 1 along the arrow exiting reaction mixture of polymeric material, for example of a polyurethane composition, through a filling opening 2 and a Passage opening 11 entered into an evacuated mold 3, expands the hollow mold 3 by a chemical reaction to form a foam, cured and subsequently removed from the mold 3.
  • the filling opening 2 and the passage opening 11 are closed in a vacuum-tight manner following the introduction of the reaction mixture through a valve and the mixing head 1 is subsequently removed from the filling opening 2 and the passage opening 11.
  • the valve forms part of the mold 3.
  • the cover 4 covers the entire bottom of the mold 3.
  • the carrier 5 consists of an injection molded part made of polypropylene with a glass fiber content of 15% and a thickness of 2 to 4 mm, preferably 2.5 mm.
  • the passage opening 11 is delimited by a circular ring and enclosed by a ring seal 8 and immediately adjacent thereto radially spaced spacers 6, which have a trapezoidal cross-section widened in the direction of the carrier and are therefore suitable for receiving the pressure forces of the mixing head 1 and to transfer over the cover film on the lower wall of the mold 3, without causing a gap formation between the carrier and the wall of the mold 3 resting on it.
  • spacers 6 are distributed over the entire surface of the carrier 5. They consist of elastically deformable, inclined projections of the carrier 5, which hold it at a distance from the cover 4. Further, the carrier is provided with molded beads 10 which increase its rigidity. The reproduced in the drawing Bead 10 is formed ringfömig and the passage opening 11 is assigned concentrically. Their average distance from the passage opening coincides approximately with the average distance of the spacers 6.
  • the support 5 may additionally or alternatively be temporarily fixed in the edge region of the mold 3. All of the spacers 6 are spaced from each other in the transverse direction to ensure that the cavity formed by the distance from the covering film 4 is completely and uniformly filled by the expanding reaction foam in order to achieve a consistent and clearly predictable deformation behavior of the molding in all To obtain partial areas. This is of considerable importance for later use.
  • a valve is preferably included, which comprises a closing piston 7 which engages directly or indirectly from the direction away from the mixing head with the filling opening and / or the passage opening can be brought.
  • the closing piston 7 is covered by the elastically deformable cover 4. He is in the drawing in a lowered state below the cover 4, which brings the valve in the open position.
  • the mixing head is sealingly applied to the passage opening 11 and the hollow mold 3 optionally evacuated. From the mixing head 1 can thereby be fed into the mold 3 reaction mixture. From the optionally contained in the mold 3 vacuum results in a particularly rapid filling and a particularly low density of the foam.
  • the required sealing to the outside is effected by direct contact and pressing of the mixing head 1 to a ring seal 8, which is integrally formed in this design with the carrier 5 and encloses its passage opening.
  • the passage opening 11 of the carrier 5 thus occurs functionally in this embodiment at the location of the filling opening 2 of the mold 3.
  • Fig. 2 shows a construction in which the ring seal 8 is replaced as shown in FIG. 1 by an O-ring seal 13 made of rubber, which is arranged in a downwardly open groove of the end face of the mixing head 1.
  • the groove is expediently reduced in the region of its mouth to a width which is slightly smaller than the cross section of the rubber O-ring seal to prevent it from falling out of the groove when lifting the mixing head.
  • Fig. 3 shows a construction in which the ring seal 8 is replaced as shown in FIG. 1 by an annular projection 14 which forms an integral molded part of the mold 3 and which surrounds the filler opening 2 radially outside immediately.
  • the annular projection 14 may consist of an insert part of the mold 3 and be made of copper in order to achieve a favorable sealing effect in connection with the hardened state of the mixing head 1, which is pressed with a force directly during the filling process.
  • the closing piston 7, together with the immediately adjacent region of the covering film 4 is raised from the lowered open position shown in the drawing into a sealing position in which the covering film 4 bears sealingly against the second annular seal 9 Filling opening 2 and the passage opening 11 encloses on the underside thereof.
  • the closing piston 7 thus does not pass directly, but separated by the cover sheet 4 forming an intermediate layer of the ring seal 9, only indirectly with this engaged. Nevertheless, there is a full valve function and a secure completion of the filled
  • filling opening 2 and passage opening 11 are therefore to be understood in the context of the present invention as synonyms for access to the filling mold.
  • a design is preferred in which the ring seals 8, 9 are provided on the carrier 5. You get in such a design only once in function, which allows you to choose a particularly low-cost design and still have the guarantee that each part has the same quality.
  • the advantages achieved by the invention consist in a significantly improved economy in the production of foam-backed trim parts, which are e.g. can be used in motor vehicles.

Landscapes

  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines dünnwandigen Formteils aus Schaumstoff, bei dem<SUP>,</SUP> ein aus einem Mischkopf (1) austretendes Reaktionsgemisch aus polymerem Werkstoff durch eine Einfüllöffnung (2) und/oder eine Durchlassöffnung (11) in eine evakuierte Hohlform (3) eingegeben, unter Ausfüllung der Hohlform (3) durch eine chemische Reaktion expandiert, ausgehärtet und nachfolgend aus der Hohlform (3) entnommen wird, wobei die Einfüllöffnung (2) oder die Durchlassöffnung (11) im Anschluss an das Einfüllen des Reaktionsgemisches hchlformseitig vakuumdicht verschlossen und der Mischkopf (1) von der Einfüllöffnung (2) oder der Durchlassöffnung (11) entfernt wird.

Description

6. Dezember 2005 MO
Anmelderinnen:
FRIMO Group GmbH, Hansaring 6, 49504 Lotte Krauss-Maffei Kunststofftechnik GmbH, Krauss-Maffei-Straße 2, 80997 München Bayerische Motorenwerke Aktiengesellschaft, Petuelring 130, 80809 München
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dünnwandigen Formteils aus Schaumstoff
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines dünnwandigen Formteils aus Schaumstoff.
Technisches Gebiet
Verfahren und Vorrichtungen dieser Art gelangen insbesondere in Bezug auf die Herstellung von großformatigen und mit einer Hinterschäumung versehenen Konstruktionsteilen zu Anwendung, wie beispielsweise bei der Herstellung von Armaturenbrettern sowie von Seiten- und Innenraumverkleidungen für Kraftfahrzeuge. Neben spezifischen Festigkeitseigenschaften wird dabei ein geschmackvolles Aussehen, eine leichte und sichere Möglichkeit der Veran- kerung sowie ein möglichst geringes Gewicht verlangt. Um diese Ziele zu erreichen, wird ein aus einem Reaktionsschaum bestehender Kern im allgemeinen im Bereich der Sichtseite des Konstruktionsteils mit einer Dekorationsfolie überzogen und im Bereich der Rückseite mit einem flächigen Versteifungsteil versehen, das aus Kunststoff oder Metall bestehen kann.
Stand der Technik
Um das Gewicht derartiger Konstruktionsteile zu vermindern, ist es bereits bekannt, die Hohlform während der Einbringung des Reaktionsgemisches zu evakuieren und bis zum Ende der Reaktionszeit geschlossen zu halten. Dazu wird der Mischkopf, aus dem das Reaktionsgemisch in die Hohlform eingespeist wird, bis zum Ende der Reaktionszeit dichtend mit der Einfüllöffnung der Hohlform verbunden. Dies kann allerdings jeweils einige Minuten erfordern, was den Produktionsablauf erheblich hemmt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein solches Verfahren derart weiter zu entwickeln, dass sich eine bessere Qualität und ein schnellerer Arbeitsfortschritt ergibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteil- hafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen
Formteils aus Schaumstoff ist es vorgesehen, das aus einem Mischkopf austretende Reaktionsgemisch aus polymerem Werkstoff durch eine Einfüllöffnung oder durch eine mit der Einfüllöffnung in Deckung befindliche Durchlassöffnung eines darin eingelegten Trägers in die Hohlform einzugeben, darin unter Ausfüllung der Hohlform durch eine chemische Reaktion zu expandieren, auszuhärten und nachfolgend als festes Formteil aus der Hohlform zu entnehmen, wobei es vorgesehen ist, die Einfüllöffnung und/oder die Durchlassöffnung im Anschluss an das Einfüllen des Reaktionsgemisches hohlformseitig zu verschließen und den Mischkopf von der Einfüllöffnung und/oder der Durchlassöffnung zu entfernen. Er kann dadurch während der noch laufenden, chemischen Reaktion des in die Hohlform eingegebenen Reaktionsgemisches zur Befüllung einer oder mehrerer weiterer Hohlformen verwendet werden, was die Herstellung der Formteile wesentlich beschleunigt und die Wirtschaftlichkeit der Herstellung erheblich verbessert. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, dass in und an dem Mischkopf zurückbleibende Reste des Reaktionsgemisches in der kurzen Zeit der Überführung zur nächsten Hohlform ihre Reaktionsfähigkeit noch zumindest anteilig behalten und nicht notwendig immer entfernt werden müssen. Es resultiert daraus bei zügiger Arbeitsweise ein weiterer Vorteil in Gestalt einer Ersparnis an Reinigungs- und Werkstoffaufwand. Dies steht natürlich der Möglichkeit nicht entgegen, Mischköpfe zu verwenden, die mit einer automatischen Reinigungseinrichtung versehen sind.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Einfüllöffnung und/oder die Durchlassöffnung durch ein Ventil verschlossen wird, das einen Bestandteil der Hohlform bildet. Derartige Hohlformen sind in Abhängigkeit von den herzustellenden Formteilen häufig aufwändig und kompliziert gestaltet und dementsprechend teuer. Der zusätzliche Einbau eines Ventils, durch das die Einfüllöffnung bzw. die damit in Deckung befindliche Durchlassöffnung eines Trägers verschließbar ist, ist daher ohne weiteres vertretbar. In die Hohlform kann wie bisher vor dem Einbringen des Reaktionsgemisches ein vorgeformter Oberflächenbezugsstoff eingelegt werden, der parallel zur Bildung des Schaumstoffs mit diesem verklebt. Derartige Oberflächenbezugsstoffe, z.B. Abdeckfolien, bestehen im Allgemeinen aus PVC, EPDM, TPU, PU oder ähnlichen, elastisch verformbaren Werkstoffen. Sie sind im Bereich der Sichtseite häufig mit einer dekorativen Ledernarbung versehen und/oder geschmackvoll eingefärbt.
In die Hohlform kann alternativ oder zusätzlich vor dem Einbringen des Reak- tionsgemisches auch ein gegebenenfalls tiefgezogener, spritzgegossener oder ein nach einem anderen einschlägig zur Anwendung gelangenden Verfahren erzeugter Träger eingelegt werden, der parallel zur Bildung des Schaumstoffs mit diesem verklebt. Derartige Träger haben in erster Linie statische und/oder dynamische Aufgaben. Falls ein spritzgegossener Träger aus polymerem Werkstoff zur Anwendung gelangt, beispielsweise ein solcher aus kostengünstigem Polypropylen, dann besteht außerdem die Möglichkeit, in den Querschnitt während der Herstellung des Trägers Verstärkungsfasern einzubetten, beispielsweise in Form von gleichmäßig verteilten Kurzfasern oder in Form von Fasermatten oder Fasersträngen aus synthetischen oder mineralischen Werkstoffen. Hierdurch lassen sich unter Reduzierung des Gewichtes Vorteile hinsichtlich der Festigkeit des Trägers erzielen.
Der Träger kann auch durch einen Tiefziehprozess aus polymeren oder metallischen Werkstoffen erzeugt sein.
Wenn in die Hohlform eine Abdeckfolie und ein Träger eingelegt wird, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Schaumstoff nur in den Zwischenraum zwischen der Abdeckfolie und dem Träger eingegeben wird, um parallel zur Bildung des Schaums die Abdeckfolie und den Träger miteinander zu verkleben. Ein solches Formteil kann nach außen insgesamt durch den Träger und die Abdeckfolie begrenzt sein. Zweckmäßig ist der Träger für einen solchen Zweck auf der der Abdeckfolie zugewandten Seite gegebenenfalls mit Abstandhaltern versehen, die weichelastisch verformbar und von dem Reaktionsgemisch umströmbar sind. Insbesondere bei der Herstellung von spritzgegossenen Trägern aus Kunststoff ist die einstückige Anformung von derartigen Abstandhaltern mit keinem besonderen Aufwand verbunden. Sie können beispielsweise aus geneigten, säulenförmigen Vorsprüngen eines geringen Durchmessers der Träger bestehen, die leicht entformbar sind und im Bereich der Sichtseite des gebrauchsfertigen Formteils nicht spürbar sind. Die Sichtseite kann dadurch in allen Teilbereichen einschließlich dieser Stellen ausgeglichene, weichelastische Eigenschaften haben.
Um Schaumformteile von besonders geringem Raumgewicht zu erhalten, hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn die Hohlform vor dem Einbringen des Reaktionsgemisches evakuiert wird und wenn das Vakuum während des Einbringens des Reaktionsgemisches weiter aufrechterhalten wird. Die Expansion des Reaktionsgemisches wird hierdurch begünstigt, was bei gleichem Treibmittelgehalt relativ verminderte Raumgewichte der Schaumformteile zur Folge hat und zugleich ein Eindringen des Schaums während seiner Bildung in enge Spalten und Hinterschneidungen erleichtert.
Bei einer Hohlform, die eine Einfüllöffnung und/oder eine Durchlassöffnung für das Reaktionsgemisch aufweist, die mit dem Mischkopf dichtend in Verbindung bringbar ist, hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn die Einfüllöffnung und /oder die Durchlassöffnung unabhängig von dem Mischkopf durch ein Ventil verschließbar ist und wenn der Mischkopf von der geschlossenen Einfüllöffnung und/oder der Durchlassöffnung trennbar ist.
Das Ventil kann dabei einen Schließkolben umfassen, der aus der von dem Mischkopf abgewandten Richtung direkt oder indirekt mit der Einfüllöffnung und /oder der Durchlassöffnung in Eingriff bringbar ist. Um dabei ein gutes Abdichtungsergebnis zu erzielen, hat es sich als sinnvoll erwiesen, wenn die Einfüllöffnung und/oder die Durchlassöffnung mit einer Ringdichtung für den Schließkolben und/oder den Mischkopf versehen ist. Da der Mischkopf und der Dichtkolben bevorzugt aus einander entgegengesetzten Richtungen mit der Einfüllöffnung und/oder der Durchlassöffnung in Eingriff gelangen, sind die beiden Ringdichtungen bei einer entsprechenden Ausführung auf den einander entgegengesetzten Seiten der Einfüllöffnung und/oder der Durchlassöffnung angeordnet. Sie können die Gestalt von Lippendichtungen oder von einstückig angeformten Ringvorsprüngen von bevorzugt halbrundem Profil haben, die die Einfüllöffnung bzw. die Durchlassöffnung konzentrisch umschließen. Ähnlich gestaltete Ringdichtungen, die mit der Einfüllöffnung bzw. die Durchlassöffnung in Eingriff bringbar sind, können ergänzend oder zusätzlich auch an dem Mischkopf vorgesehen sein.
Die Ringdichtungen können aus irgend einem einschlägig bekannten Dichtungswerkstoff bestehen, beispielsweise aus einem polymeren Werkstoff, aus Stahl, Kupfer oder Messing.
Eine jede zur Anwendung gelangende Ringdichtung kann auch zumindest anteilig durch den Träger und/oder durch die Abdeckfolie gebildet oder deren weichelastische Eigenschaften während der Dauer der Abdichtung als temporäre Zwischenlage nutzen. Eine einstückige Ausbildung mit dem Träger bzw. die Verwendung einer aus weichelastischem Werkstoff bestehenden Abdeck- folie als Zwischenlage zur Abdichtung des Schließkolbens gegenüber der
Einfüllöffnung oder der Durchlassöffnung ist besonders einfach realisierbar und gewährleistet eine sichere Funktion, weil solche Zwischenlagen nur temporär belastet und für jeden Arbeitszyklus erneut im Neuzustand verfügbar sind. Ein besonders gutes Abdichtungsergebnis wird hierbei erzielt, wenn der Träger und/oder die Abdeckfolie zumindest im Bereich der Dichtung elastisch verformbar ist. Eine besonders hoher Verformungswiderstand ist im allgemeinen nicht erforderlich, weil es vorliegend nur um die Abdichtung Druckes von maximal 3 bar während weniger Minuten geht. Die dazu erforderlichen Dichtwirkungen lassen sich mit üblichen, weichelastischen Polymerwerkstoffen und auch mit thermoplastischen Werkstoffen hinreichend lange erzielen, beispielsweise mit Polypropylen.
Der Träger ist zweckmäßig mit einer Durchlassöffnung versehen, die die Einfüllöffnung überdeckt und die einen kleineren Durchlass hat als die Einfüllöffnung, wobei die Durchlassöffnung von einer mit dem Mischkopf in Eingriff bringbaren, ersten Ringdichtung umschlossen ist und von einer mit dem Schließkolben direkt oder indirekt in Eingriff bringbaren, zweiten Ringdichtung. Beide Ringdichtungen können Dichtlippen aufweisen und bei einer solchen Ausführung einen einstückigen Bestandteil des Trägers bilden. Sie gelangen zusammen mit diesem nur ein einziges Mal, nämlich bei der Herstellung eines Formteils, zur Anwendung. Eine bei der Abdichtung eintretende, bleibende Verformung der Ringdichtungen ist daher ohne Bedeutung. Die Verwendung von Polypropylen oder von ABS mit 10 bis 20% Glasfaseranteil zur Herstellung des Trägers genügt daher fast immer.
Der Träger kann durch zumindest ein von dem Reaktionsgemisch umspülbares Stützelement dichtend an den Mischkopf anpressbar sein, um seine zuverlässi- ge Hinterschäumung sicherzustellen. Das Stützelement kann dabei die zweite Ringdichtung als zahnkranzartig gestalteter Kronenanguss umschließen, dessen Vorsprünge von radial verlaufenden Durchlässen für das Reaktionsgemisch durchtrennt ist, um dem Reaktionsgemisch das Durchtreten in den mit dem Schaumstoff zu füllenden Hohlraum zu erleichtem. Die Vorsprünge sind dabei, bezogen auf das Zentrum der Einfüll- oder Durchlassöffnung, zweckmäßig von trapezförmigem Profil, um eine besonders gute statische Abstützung der Ringdichtung durch die Hohlform zu erhalten. Die dem Träger zugewandte Basis soll bei aufgesetztem Mischkopf dessen Stirnfläche und zugleich den Rand der Einfüllöffnung übergreifen. Das Stützelement, der Träger und die Ringdichtungen können einstückig ineinander übergehend ausgebildet sein, was die Herstellung verbilligt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Anlage beigefügten Zeichnung weiter verdeutlicht. Es zeigen:
Fig. 1 den Bereich einer Einfüllöffnung einer erfindungsgemäßen Hohlform in längsgeschnittener Darstellung
Fig. 2 den Bereich einer Einfüllöffnung ähnlich Fig. 1 , bei dem für die Abdichtung des Mischkopfes gegenüber dem Träger eine O-Ringdichtung aus Gummi vorgesehen ist.
Fig. 3 den Bereich einer Einfüllöffnung ähnlich Fig. 1 , bei dem für die Abdichtung des Mischkopfes gegenüber der Hohlform eine hohlkegelige Flachdichtung vorgesehen ist.
Ausführung der Erfindung
Der in Fig. 1 wiedergegebene Ausschnitt aus einem Formwerkzeug verdeutlicht ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen Formteils aus Schaumstoff, bei dem ein aus einem Mischkopf 1 entlang des Pfeils austretendes Reaktionsgemisch aus polymerem Werkstoff, beispielsweise aus einer Polyurethanzusammensetzung, durch eine Einfüllöffnung 2 und eine Durchlassöffnung 11 in eine evakuierte Hohlform 3 eingegeben, unter Ausfüllung der Hohlform 3 durch eine chemische Reaktion zu einem Schaumstoff expandiert, ausgehärtet und nachfolgend aus der Hohlform 3 entnommen wird. Die Einfüllöffnung 2 und die Durchlassöffnung 11 werden im Anschluss an das Einfüllen des Reaktionsgemisches durch ein Ventil vakuumdicht verschlossen und der Mischkopf 1 anschließend von der Einfüllöffnung 2 und der Durchlassöffnung 11 entfernt. Das Ventil bildet einen Bestandteil der Hohlform 3. In diese wurde vor dem Einbringen des Reaktionsgemisches eine tiefgezogene Abdeckfolie 4 aus EPDM eingelegt, die eine Dicke von 0,6 bis 2,0 mm hat, bevorzugt von 1 ,3 bis 1 ,7 mm, die elastisch verformbar ist und die auf der Sichtseite eine lederähnlichen Narbung aufweist. Die Abdeckfolie 4 bedeckt die gesamte Unterseite der Hohlform 3.
Ferner wurde vor dem Einbringen des Reaktionsgemisches ein Träger 5 in die Hohlform 3 eingebracht und auf der Oberseite der Abdeckfolie 4 angeordnet. Der Träger 5 besteht aus einem Spritzgussteil aus Polypropylen mit einem Glasfasergehalt von 15 % und einer Dicke von 2 bis 4 mm, vorzugsweise von 2,5 mm. Die Durchlassöffnung 11 ist kreisförmig begrenzt und von einer Ringdichtung 8 und unmittelbar angrenzend daran von zahnkranzartig verteilten und dem Zentrum der Durchlassöffnung radial zugeordneten Abstandhaltern 6 umschlossen, die einen in Richtung des Trägers trapezförmig erweiterten Querschnitt haben und dadurch geeignet sind, die Andrückkräfte des Mischkopfes 1 aufzunehmen und über die Abdeckfolie auf die untere Wandung der Hohlform 3 zu übertragen, ohne dass es zu einer Spaltbildung zwischen dem Träger und der ihm aufliegenden Wandung der Hohlform 3 kommt. Weitere, in der Zeichnung nicht wiedergegebene, Abstandhalter 6 sind über die ganze Fläche des Trägers 5 verteilt. Sie bestehen aus elastisch verformbaren, geneigten Vorsprüngen des Trägers 5, die ihn in einem Abstand von der Abdeckfolie 4 halten. Ferner ist der Träger mit eingeformten Sicken 10 versehen, die seine Steifigkeit erhöhen. Die in der Zeichnung wiedergegebene Sicke 10 ist ringfömig ausgebildet und der Durchlassöffnung 11 konzentrisch zugeordnet. Ihr mittlerer Abstand von der Durchlassöffnung stimmt in etwa mit dem mittleren Abstand der Abstandhalter 6 überein.
Der Träger 5 kann ergänzend oder alternativ auch im Randbereich der Hohlform 3 temporär befestigt sein. Alle Abstandhalter 6 haben auch in Querrichtung einen Abstand voneinander, um sicher zu stellen, dass der durch den Abstand von der Abdeckfolie 4 gebildete Hohlraum vollständig und gleichmäßig durch den expandierenden Reaktionsschaum ausgefüllt wird, um ein überein- stimmendes und klar vorherbestimmbares Verformungsverhalten des Formteils in allen Teilbereichen zu erhalten. Für die spätere Verwendung ist dies von erheblicher Bedeutung.
Der in flüssigem Zustand in den Zwischenraum zwischen der Abdeckfolie 4 und den Träger 5 eingebrachte Reaktionsschaum verklebt während seiner Bildung und Aushärtung mit der Abdeckfolie 4 und dem Träger 5 und verbindet diese miteinander. Die dabei zugleich in den Schaumstoffkörper eingebundenen Abstandhalter 6 des Trägers 5 gewährleisten eine besonders feste Anbindung des Trägers 5 an den Schaumstoffkörper. Für eine sichere Verankerung des Formteils in einem Kraftfahrzeug ist dies von großem Vorteil.
Natürlich ist es grundsätzlich möglich, den Träger 5 und/oder die Abdeckfolie 4 bei der Herstellung von Formteilen bei Bedarf auch wegzulassen. Der Schließkolben und der Mischkopf wirken bei einer solchen Bauform unmittelbar mit der Hohlform und/oder deren Einfüllöffnung zusammen und sind dann in Bezug auf diese abzudichten.
In der Hohlform ist somit bevorzugt ein Ventil enthalten, das einen Schließkolben 7 umfasst, der aus der von dem Mischkopf abgewandten Richtung mit der Einfüllöffnung und/oder der Durchlassöffnung direkt oder indirekt in Eingriff bringbar ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Schließkolben 7 von der elastisch verformbaren Abdeckfolie 4 überdeckt. Er befindet sich in der Zeichnung in einem abgesenkten Zustand unterhalb der Abdeckfolie 4, was das Ventil in Offenstellung bringt. Der Mischkopf wird dichtend an die Durch- lassöffnung 11 angelegt und die Hohlform 3 gegebenenfalls evakuiert. Aus dem Mischkopf 1 kann dadurch Reaktionsgemisch in die Hohlform 3 eingespeist werden. Aus dem in der Hohlform 3 gegebenenfalls enthaltenen Vakuum resultiert eine besonders zügige Füllung und ein besonders geringes Raumgewicht des Schaumstoffs. Die dazu erforderliche Abdichtung nach außen wird durch unmittelbare Anlage und Anpressung des Mischkopfes 1 an eine Ringdichtung 8 bewirkt, die bei dieser Bauform einstückig mit dem Träger 5 ausgebildet ist und dessen Durchlassöffnung umschließt. Die Durchlassöffnung 11 des Trägers 5 tritt somit bei dieser Ausbildung funktionell an die Stelle der Einfüllöffnung 2 der Hohlform 3.
Fig. 2 zeigt eine Bauform, bei der die Ringdichtung 8 gemäß Fig. 1 durch eine O-Ringdichtung 13 aus Gummi ersetzt ist, die in einer nach unten offenen Nut der Stirnfläche des Mischkopfes 1 angeordnet ist. Die Nut ist zweckmäßig im Bereich ihrer Mündung auf eine Weite reduziert, die geringfügig kleiner ist als der Querschnitt der O-Ringdichtung aus Gummi, um deren Herausfallen aus der Nut beim Abheben des Mischkopfes zu verhindern.
Fig. 3 zeigt eine Bauform, bei der die Ringdichtung 8 gemäß Fig. 1 durch einen Ringvorsprung 14 ersetzt ist, der einen einstückige angeformten Bestandteil der Hohlform 3 bildet und der die Einfüllöffnung 2 radial außenseitig unmittelbar umschließt. Der Ringvorsprung 14 kann aus einem Einsatzteil der Hohlform 3 bestehen und aus Kupfer erzeugt sein, um eine günstige Dichtwirkung in Verbindung mit dem aus gehärtetem Stand bestehenden Mischkopf 1 zu erzielen, der während des Füllvorgangs mit einer Kraft unmittelbar daran angepresst wird. Bei allen Ausführungen wird im Anschluss an den Füllvorgang der Schließkolben 7 zusammen mit dem unmittelbar benachbarten Bereich der Abdeckfolie 4 aus der in der Zeichnung wiedergegebenen, abgesenkten Offenposition in eine Dichtposition angehoben, in der sich die Abdeckfolie 4 dichtend an die zweite Ringdichtung 9 anlegt, die Einfüllöffnung 2 bzw. die Durchlassöffnung 11 auf deren Unterseite umschließt. Der Schließkolben 7 gelangt somit nicht unmittelbar, sondern durch die eine Zwischenlage bildende Abdeckfolie 4 von der Ringdichtung 9 getrennt, nur mittelbar mit dieser in Eingriff. Dennoch ergibt sich eine vollständige Ventilfunktion und ein sicherer Abschluss der gefüllten
Hohlform, was ein Austreten von Reaktionsschaum ebenso verhindert wie die Einwirkung des atmosphärischen Luftdrucks auf den Innenraum, wenn dieser während des Füllvorganges evakuiert ist.
Bei der Ventilbetätigung wird ein gewisses Restvolumen an Reaktionsgemisch durch den motorisch bewirkten Hub des Schließkolbens 7 zurück in den Mischkopf gefördert, was nicht von Nachteil ist, wenn dieser nachfolgend zügig in eine neue Befüllposition überführt wird. Der Mischkopf 1 kann daher von der geschlossenen Hohlform 3 abgehoben werden, ohne dass der atmosphärische Luftdruck mit dem Innenraum in Verbindung treten kann. Der neu gebildete Schaum kann dadurch in der Hohlform chemisch ausreagieren, bis ein mechanisch stabiler Zustand erreicht ist und das erhaltene Formteil nach dem öffnen der Hohlform entnommen werden kann. Der Mischkopf kann bereits während dieser Zeit erneut zur Anwendung gelangen, um weitere Hohlformen 3 ähnli- eher Bauart zu befüllen. Bei zügiger Arbeitsweise ist dabei eine Selbstreinigung zu beobachten, was die Anzahl von fehlerhaften Teilen vermindert und Kosten einspart.
Für die Grundfunktion ist es somit ohne Bedeutung, ob die Einfüllöffnung im Anschluss an das Einfüllen des Reaktionsgemisches und vor dem Entfernen des Mischkopfes hohlformseitig durch ein Ventil direkt oder, unter Verwendung der Abdeckfolie als einer mit dem Träger oder der Hohlform in Eingriff bringbaren Zwischenlage nur indirekt, geschlossen wird. Wichtig ist, das das unkontrollierte Austreten von frisch gebildetem Reaktionsschaum ebenso verhindert wird wie die unkontrollierte Einwirkung des atmosphärischen Druckes auf den Innenraum der Hohlform. Die Begriffe Einfüllöffnung 2 und Durchlassöffnung 11 sind daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Synonyme für den Zugang zu der befüllenden Hohlform zu verstehen.
Dennoch wird im Rahmen der Erfindung eine Bauform bevorzugt, bei der die Ringdichtungen 8, 9 an dem Träger 5 vorgesehen sind. Sie gelangen bei einer solchen Bauform nur ein einziges Mal in Funktion, was es erlaubt, eine besonders preisgünstige Konstruktion zu wählen und dennoch die Gewähr zu haben, dass ein jedes Formteil die gleiche Güte hat.
Es ist nicht immer erforderlich, die Hohlform während ihrer Befüllung mit dem Reaktionsgemisch zu evakuieren, sondern durchaus möglich, die darin zu Beginn der Befüllung enthaltene Luft parallel zur Auffüllung des Raumes mit dem Reaktionsgemisch entweichen zu lassen. Dazu können Auslassöffnungen dienen, die an zeitverzögert erreichten Stellen der Hohlform so positioniert sind, dass immer eine vollständige Auffüllung des Raumes mit dem Reaktionsgemisch gewährleistet ist. Auch in solchen Fällen kann von dem ausreagierenden Schaumstoffgemisch ein Druck erzeugt werden, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Hohlform aufgefangen werden kann, um eine Vergleichmäßigung der Schaumstruktur zu erzielen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in einer deutlich verbesserten Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung von hinterschäumten Verkleidungsteilen, die z.B. in Kraftfahrzeugen zur Anwendung gelangen können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen Formteils aus Schaumstoff, bei dem ein aus einem Mischkopf (1) austretendes Reaktionsgemisch aus polymerem Werkstoff durch eine Einfüllöffnung (2) oder eine Durchlassöffnung (11) in eine Hohlform (3) eingegeben, unter Ausfüllung der Hohlform (3) durch eine chemische Reaktion expandiert, ausgehärtet und nachfolgend aus der Hohlform (3) entnommen wird, wobei die Einfüllöffnung (2) oder die Durchlassöffnung (11) unabhängig von dem Mischkopf (1) durch ein Ventil verschließbar ist, das einen Bestandteil der Hohlform (3) bildet, und wobei der Mischkopf (1) und das Ventil von einander trennbar sind, dadurch gekennzeichnet, das Ventil durch einen Schließkolben (7) verschlossen wird, der aus der von dem Mischkopf (1) abgewandten Richtung dichtend mit der Einfüllöffnung (2) und/oder der Durchlassöffnung (11 ) in Eingriff gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in die Hohlform (3) vor dem Einbringen des Reaktionsgemisches eine gegebenenfalls tiefgezogene, flexible Abdeckfolie (4) eingelegt wird und dass die Abdeckfolie (4) parallel zur Bildung des Schaumstoffs mit diesem verklebt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hohlform (3) vor dem Einbringen des Reaktionsgemisches ein gegebenenfalls tiefgezogener Träger (5) eingelegt wird und dass der Träger (5) parallel zur Bildung des Schaumstoffs mit diesem verklebt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, bei dem in die Hohlform (3) eine Abdeckfolie (4) und ein Träger (5) eingelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff in den Zwischenraum zwischen der Abdeckfolie (4) und dem Träger (5) eingegeben wird und parallel zur Bildung des Schaums die Abdeckfolie (4) und den Träger (5) miteinander verklebt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlform vor dem Einbringen des Reaktionsgemisches evakuiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlform vor dem Einfüllen des Reaktionsgemisches evakuiert wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine Hohlform (3) mit einer Einfüllöffnung (2) und/oder einer Durchlassöffnung (11) für das Reaktionsgemisch sowie einen Mischkopf (1), der dichtend mit der Einfüllöffnung (2) oder der Durchlassöffnung (11) in Verbindung bringbar ist, wobei die Einfüllöffnung (2) oder die Durchlassöffnung (11) unabhängig von dem Mischkopf (1) durch ein Ventil verschließbar ist, wobei der Mischkopf (1) und das Ventil von einander trennbar sind und wobei das Ventil einen Bestandteil der Hohlform bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil einen Schließkolben (7) umfasst, der aus der von dem Mischkopf (1) abgewandten Richtung mit der Einfüllöffnung (2) und/oder der Durchlassöffnung (11) in Eingriff bringbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllöffnung (2) und/oder die Durchlassöffnung (11) mit einer Ringdichtung (8, 9) für den Schließkolben (7) und/oder den Mischkopf (1) versehen ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringdichtung (8,
9) zumindest anteilig durch den Träger (5) und/oder durch die Abdeckfolie (4) gebildet ist und durch den Schließkolben (7) mit der Einfüllöffnung (2) oder der Durchlaßöffnung (11) in Eingriff bringbar ist.
10.Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) und/oder die Abdeckfolie (4) zumindest im Bereich der Ringdichtung (8, 9) verformbar ist.
11.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) aus einem Spritzgussteil aus polymerem Werkstoff besteht und die Einfüllöffnung (2) innenseitig mit einer Durchlassöffnung (11) überdeckt, die einen kleineren Durchlass hat als die Einfüllöffnung (2), dass die Durchlassöffnung (11) von einer mit dem Mischkopf (1) in Eingriff bringbaren, ersten Ringdichtung (8) umschlossen ist und von einer mit dem Schließkolben (7) direkt oder indirekt in Eingriff bringbaren, zweiten Ringdichtung (9).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) durch zumindest ein von dem Reaktionsgemisch umspülbares Stützele- ment (6) dichtend an den Mischkopf (1) anpressbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (6) die zweite Ringdichtung (9) als zahnkranzartig ausgebildeter Kronenanguss umschließt, der von radial verlaufenden Durchlässen (12) für das Reaktionsgemisch durchtrennt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (6), der Träger (5) und die Ringdichtungen (8,9) einstückig ausgebildet sind.
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