DE1479113A1

DE1479113A1 - Verfahren zum Giessen von Hohlkoerpern mit Induktionsbeheizung

Info

Publication number: DE1479113A1
Application number: DE19651479113
Authority: DE
Inventors: Moore Donald Albert; Wersosky John Michael
Original assignee: Davidson Rubber Co Inc
Current assignee: Davidson Rubber Co Inc
Priority date: 1964-06-25
Filing date: 1965-06-23
Publication date: 1972-02-10
Also published as: AU1534466A; JPS497066B1; US3315016A; DE1479113B2; GB1100324A; DE1479113C3; AU421625B2

Description

In der Antwort bitte angeben Unser Zeichen

D/p 4402

Davidson Rubber Company Incorporated, Industrial Park, Dover

New Hampshire, U.S.A.

Verfahren zum Gießen von Hohlkörpern mit Induktionsbeheizung

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von hohlen, dünnwandigen Gegenständen aus einem Vinylplastisol unter Anwendung eines Verfahrens zum Gießen von Hohlkörpern, das als slush moulding bezeichnet wird.

Verfahren dieser Art zum Herstellen von Hohlkörpern in Gießformen sind bereits bekannt, ebenso Vinylplastisolverbindungen, die in diesen Verfahren verwendet werden. Beim Gieße* von hohlen, dünnwandigen Gegenständen wird eine hohle Metallform mit einem offenen oberen Ende mit flüssigem Plastisol gefüllt. Die Form wird Aann von außen beheizt, üblicherweise

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in einem Heißluft- oder Strahlungswärmeofen, es kann aber auch ein Salzbad oder eine andere Art von Bad verwendet werden. Diese Beheizung der Form erwärmt zuerst die Schicht des flüssigen Plastisols in der Nähe der Formwandung, und wenn die Temperatur dieser Schicht hoch genug wird, geliert die Schicht. Die Dicke der gelierten Schicht hängt von der Temperatur ab, auf die die innere Plastisolschicht gebracht wird, sowie von der Zeitdauer, während der das Plastisol auf dieser Temperatur gehalten wird. Um eine gelierte Schicht geeigneter Dicke in einem Ofen zu erhalten, ist es üblicherweise erforderlich, eine Form 6 bis 7 Minuten lang zu erwärmen und in einem Salzbad oder einer ähnlichen Bad 0,5 bis 1,5 Minuten lang zu belassen. Die Verwendung eines Salzbades ist wegen des Schmutzes und der Abgase bedenklich.

Nachdem die Schicht in der Nähe der Formwandung geliert ist, wird der nicht gelierte Hauptteil des Plastisols in der Form abgegossen und die Form wird dann einer zweiten Wärmebehandlung auf einer höheren Temperatur unterworfen, damit die gelierte Plastisolsohicht vollständig schmilzt.

Der Ausdruck "Plastisol" wird in vorliegender Anmeldung im gleichen Sinne verwendet, wie dies auf Seite 22 und auf Seite der Modem Plastics Encyclopedia, Ausgabe 1965, September 1962 vom Verlag Hildreth Press, Inc., Bristol, Conn. U.S.A. der Fall ist. Plastisole gehen üblicherweise von Polyvinylchloridharzen aus. Die Plastisole, die in vorliegender Erfindung verwendet

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werden, können, falls dies erwünscht ist, Blas- oder Schäummittel enthalten, damit ein geschäumtes oder schwammiges Gefüge, entweder mit offenen oder geschlossenen Zellen erhalten wird. Das "slush moulding¹¹-Verfahren ist ferner beginnend auf Seite 801 der eben erwähnten Enzyklopädie erläutert.

Übliche "slush moulding"-Verfahren sind durch eine .g langsam erfolgende Wärmeeingabe gekennzeichnet und weisen insoferne Nachteile auf, als während der Aufheizstufen die Tendenz besteht, das Plastisol zu weit zu führen und zu überheizen. Die Änderungen, die in einem Plastisol auftreten, sind von der Zeit und der Temperatur abhängig. Der Weichmacher des Piastisola muß teilweise die plastischen Partikel solvatisieren oder durchdringen und quellen, damit das Plastisol gelieren kann, und er muß die plastischen Partikel vollständig solvatisieren, wenn das Plastisol geschmolzen ist. Die Tendenz des Weichmachers, die suspendierten plastischen Partikel zu solvatisieren, nimmt mit der Temperatur zu, und je langer das Plastisol auf der höheren Temperatur gehalten wird, desto höher wird die Solvatisierung.

Bei einem üblichen "slush moulding"-Verfahren, bei dem die Form in einem Ofen während der Stufe zur Gelbildung aufgeheizt wird, muß das die Wärme übertragende Medium, z.B. heiße Luft, eine Temperatur aufweisen, die wesentlich größer ist als die, die von den Formwandungen erreicht werden muß, damit die gewünschte Temperatur in den Formwandungen innerhalb einer praktisch brauchbaren Zeitperiode erhalten wird. Der übertragung der Wärme in die Formwandung wird durch d-en stehenden Gasfilm entgegengewirkt, der an der Grenzfläche zwischen Formwandung und Gas

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entsteht,und die T_emperatur des Heizmediums eilt der Temperatur der Formwandung und der Plaetisolschioht voraus, die beide aufgrund des Widerstandes der verschiedenen Filme oder Schichten gege^tibertragung von Värme wesentlich nacheilen. Wenn die Temperatur des Heizmediums zu hoch gewählt wird, um die Gelierzeit abzukürzen, wird die Stufe zur Gelbildung extrem emfkindlich und die Steuerung geht verloren, wobei dann das Ziel durch zu wenig oder zu viel nioht erreicht wird. Wenn eine nicht ausreichende Dicke geliert wird, 1st das Produkt natürlich nicht brauchbar. Wenn die Aufheizung ein über das Ziel Hinausschießen ergibt und die gelierte Schicht dioker als erforderlich ist, wird Plastisol nutzlos verbraucht und die Gegenstände werden verhältnismäßig teuer. Wenn zu weit über das Ziel hinausgeschossen wird, besteht auch die Gefahr, daß das Plastisol thermisch beschädigt oder verbrannt wird. Diese Schwierigkeit der Wärmeübertragung macht es in vielen Fällen schwierig, ein "zu viel" zu vermeiden, insbesondere bei Gegenständen komplexer Gestalt. Das Voreil-Nachell-Problem gestaltet auch die Auswahl der optimalen Zeit für das Entfernen der Formen aus dem Ofen schwierig.

In der Industrie besteht ein Bedarf nach automatisierten "slush moulding^H-Verfahren, insbesondere für Gegenstände mit großem Volumen und komplizierter Seatalt, z.B. Sonnenblenden für Kraftfahrzeuge und Schutzpoleterabdeckungen o.dgl. Es sind bereits Versuche geaaoht worden, Salzbäder zu verwenden; diese Versuche waren jedoch weitgehend erfolglos, weil der wesentliche Teil des Plaetisols, der aus der Form jedesmal abgegossen und wieder in Umlauf gesetzt wurde, sich in Viskosität ansammelt, selbst

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bei einer Verdünnung, und die Binriohtung verschmutzt. Wegen der geringen Geschwindigkeit der Wärmeeingabe ist eine scharfe Unterscheidung zwischen den gelierten und nicht gelierten Schichten nicht möglich, so daß teilweise geliertes Plastisol aus der Form abfließt. Diesejrf Schwierigkeit der sich ansammelnden Viskosität wird noch erhöht, wenn Formen verwendet werden, die ein großes Verhältnis von Volumen au Oberfläche besitzen. Auch die Gesamttemperatur des wieder in Umlauf gesetzten Plastisols versucht auf einen unerwünscht hohen Wert anzusteigen.

Beim Gießen von hohlen, dünnwandigen Gegenständen geliert pro Durchgang nur etwa 3 bis 15 #> üblicherweise 5 bis 10 i» de a Materialee in der Form und der übxige Teil wird wieder in Umlauf gesetzt. Damit ergeben sich höht Umlaufgeschwindigkeiten. Die Hasse des Plastisols, das wieder in Umlauf gesetzt wird, hat die Möglichkeit, wenn es auf eine erhöhte Temperatur Üb«r 54 bis 60° 0 aufgrund des zur Aufheizung der Form während der Stufe der Gelbildung verwendeten Verfahrens erwärmt wird, Viekositätsftnderungen zusätzlich zur Erhöhung der Viskosität, die duroh die teilweise geliert· Sohioht auftritt» einzugehen und tut dies auoh. Dieser Viskositätsanetieg verhindert, dai Vor« gänge, die auf den üblichen Aufheiztβohniken beruhen, kontinuierlich durchgeführt werden, wenn mit erneutem Durchlaufen gearbeitet wird.

Gemäß der Erfindung wird eine Induktionsbeheizung angewendet, um die Form während der Stufe der Gelbildung zu erwärmen, und es wurde festgestellt, daß dadurch überraschenderweise die bisher

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auftretenden Schwierigkeiten überwunden wurden. Man könnte erwarten, daS die rasche Aufheizung» die durch Induktionsbeheizung möglioh ist, zu einer Unempfindliohkeit und einer mangelhaften Steuerung mit einem Überschreiten dea Zieles, Verbrennen und/ oder Viskositätszunahme des in Umlauf gesetzten Plastisols führen. Man hat jedoch festgestellt, daß dies nicht zutrifft, möglicherweise deshalb, weil das rasche Aufheizen und Abfallen verhindert, daä die Wärme in die Masse des Plastisols eindringt und eine soharfe Grenzfläche zwischen den gelierten und nicht gelierten Schichten ermöglicht.

Untersuchungen an einer automatisch arbeitenden Fließbandanlage mit vierzig Grießformen, die Sonnenblenden aus Plastisol mit einer Durohsatageachwindigkeit von 240 pro Stunde für jede einzelne,

produzierte, duroh Induktionswirkung beheizte Öelspule/ergab, daß die Visko-■1täteerhöhung vernachläeeigbar war und daß die Temperatur des Hauptteiles dta erneut in Umlauf gesetzten Plastisols nicht höher als 54°C und üblicherweise 49°0, sogar ohne Kühlung, sein kann. Zusätzlich wurdt festgestellt, daß die wesentlich/ feiner· Grenzfläche zwischen der gelierten und der nicht gelierten Schicht •ine wesentlich glattere und gleichmäßigere Fläche ergibt. Dies ermöglicht, daß eine dünner· gelierte Sohicht sicher ohne freie Bäume oder dünn· Stellen ausgebildet werden kann und daß dadurch eine Materialersparnis an Piastisolverbrauch und eine Kostenersparnis für die Herstellung des Gegenstandes erreicht wird. Eine Aufheizung gemäß der Erfindung ist insbesondere brauchbar für die Herstellung von großen Gegenständen komplizierter Form, 2.B*

ο Gegenständen mit einer inneren Fläche größer als 1860 cm mit

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vertikalen Schnitten von 30 om oder mehr, und/oder mit sioh ändernden Querschnitteformen und Größen längs der Achse der Form, wie dies z.B. bei Kraftfahrzeug-Sonnenblenden der Fall ist. Insbesondere ist die Erfindung auch anwendbar auf Formen, bei denen das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen (cm zu cnr) den Wert 3 übersteigt. Wärmesenken oder ein Abschrecken können in Verbindung mit den Formen zur Steuerung der Dicke der Vinylhülse je nach Bedarf verwendet werden.

Da die Erwärmung während der Gelbildung so rasch, nämlich in weniger als 10 see. durchgeführt werden kann, wird die Periodendauer weitgehend verringert und die Anzahl von Gegenständen, die in der Preßform pro Stunde hergestellt werden können, wesentlich vergrößert. Damit wird der Bedarf an Werkzeugen für jeden Durchlauf verringert, wodurch ein wesentlicher Vorteil erreicht wird.

Vorzugsweise wird eine Metallform spezieller Ausbildung mit einer inneren, elektroplattieren Wandung aus gut wärmeleitendem Material, vorzugsweise Kupfer verwendet. Dieses Material besitzt eine verhältnismäßig niedrige magnetische Permeabilität und spricht nicht zu sehr auf ein elektromagnetisches Induktionehe Ijbfeld an. Auf der anderen Seite der Kupferhülse kann eine Schicht aus einem Metall mit verhältnismäßig hoher Permeabilität und niedriger elektrischer Leitfähigkeit, z.B. Nickel, aufgebracht sein. Diese Nickelsohioht absorbiert vorzugsweise die elektromagnetischen Wellen des Induktioneheizfeldee und kann innerhalb einer Zeitdauer von 6 bis 10 see. auf eine sehr hohe Temperatur aufgeheizt werden, während dann, wenn Kupfer allein verwendet

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würde, die drei-bis fünffache Zeitdauer zur Erreichung der gleichen T_emperatur und eine enge Kopplung mit den Spulen erforderlich wäre.

Bei der Induktionsbeheizung wird der Metallgegenstand innerhalb der Induktionsheizspule ungleichförmig in bezug auf den Abstand zwischen jeder Windung der Spule aufgeheizt, weil das Feld in der Ebene einer Jeden Spule sicker ist. Bei dem vorliegenden Verfahren spricht das Nickel in ähnlicher Weise an, weil aber der innere Teil der Formwandung aus einer verhältnismäßig schwereren Schicht eines besser wärmeleitenden Materiales, z.B. Kupfer aufgebaut ist, versucht dieses, das Spulenmuster abzudecken oder zu übersteuern, das von der Nickelschicht aufgenommen wurde. Das Kupfer ergibt eine wesentlich gleichförmigere Verteilung der Wärme. Deshalb ermöglicht eine derartige Form höhere Toleranzen bei der Einstellung der Spulen relativ zu der Form, und es können auch größere Spulenabstände und engere Kopplungen wie auch höhere Flußdichten für raschere Aufheizung verwendet werden. Es ist auch bei dem Verfahren gemäß der Erfindung möglich, die Nickelzusammensetcung über der Oberfläche der Form au verändern, um die Wärmedichte und infolgedessen die Hülsendicke zusteuern. Das Nickel kann in einem Bereich höher durchlässig und im anderen Bereich weniger durchlässig sein, so daß in einem kritischen Bereich mehr oder weniger Wärme je nach Bedarf eingeführt werden kann, ohne daß die Spulen geändert werden müssen. Dies ist wesentlich, wenn man berücksichtigt, daß ein automatisch arbeitende» Fließband 40 bis 60 Pressen aufweisen kann, deren genau gleiche Herstellung äußeast kompliziert ist.

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Wenn eine Presse nicht für das besondere Spulenschema geeignet ist, kann die Presse je naoh Bedarf den letzten Schliff erhalten, damit die Unterschiede ausgeglichen werden und damit die Presse genau gleich den benachbarten Pressen wird. Auch kann es erwünscht sein, mehr als eine Pressenform auf einer der automatisch betriebenen Fertigungsstraßen einzusetzen und trotzdem nur eine Induktionsheizspule zu verwenden. Pressen verschiedener Größen und/oder verschiedener Gestalt können dem Feld angepaßt werden, das von einer einzigen Induktionsspule erzeugt wird, indem die Zusammensetzung der äußeren Nickelplattierung und/oder der Dicke der auf elektrischem Wege niedergeschlagenen Kupferschicht der Presse verändert wird. Die Intensität und/oder Dauer des elektromagnetischen Feldes kann natürlich ebenfalls auf einer automatisch betriebenen Fertigungsstraße so geändert werden, wie sie von jeder nachfolgenden Presse gefordert wird, wenn die Fertigungsstraße verschiedene Arten von Pressen unterschiedlichen Gewichtes und/oder unterschiedlicher Ausbildung aufweist.

Die gesamte Formwandungsdicke kann sich von 0,0625 bis 0,625 om (25 bis 250 mils), üblicherweise von 0,075 bis 0,225 om ändern. Die Dicke der Kupfersohioht beträgt normalerweise 0,075 bis 0,15 om (30 bis 60 mils). Das 0ewiohtsverhältnis von Nickel zu Kupfer in dem bevorzugten Aueführungsbeispiel soll la Bereioh von 1 bis 5 liegen. Der Anteil an Nickel wird so niedrig wie praktisch möglich gehalten, und zwar in der Größenordnung von 0,005 bis 0,075 om und vorzugsweise 0,025 bis 0,05 om. Größere Dicken sind nicht erforderlich, weil da» Hoohfrequenzfeld nur die äußere Haut der Form beeinflußt. Das Nickel kann mit anderen Metallen, z.B. Kobalt, legiert sein. Andere Metalle, die gute

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Wärmeleiter sind, z.B. Aluminium, können anstelle der inneren Kupfersohioht verwendet werden, ferner Eisen oder Stahl anstatt der äußeren Niekelschicht. Eine aus Aluminium bestehende innere Hülse kann vorzugsweise dann verwendet werden, wenn die Form durch Gießen anstatt durch Elektrοformung hergestellt wird.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anfcand eines Ausführungsbeispieles erläutert.

Pig. 1 zeigt Bchematisoh die Verfahrenssehritte eines selbsttätig ablaufenden slush moulding-Verfahrens gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Änderung der Temperatur mit der Zeit, und

Pig. 3 eine grafische Darstellung der Temperaturprofile zu verschiedenen Zeiten während der Stufe der Gelbildung.

Nach Pig. 1 weist die selbsttätig arbeitende Fertigungsstraße eine induktionsbeheizte Greistation, eine induktionsbeheizte Schmelzstation und vierzig Hülsenformen auf, die gleichmäßig in vier Typen aufgeteilt sind, um für das lOrd-Modell 1964 Sonnenblenden herzustellen.

Vinylhülsen wurden auf dieser Straße mit einer Geschwindigkeit von 240 Stück pro Stunde mit einer Ausstodrate von 0,5 bis 1,0 i» hergestellt. Der Plastisolverbrauch betrug im Mittel 180 g pro

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Hülse und die Hautdicke der Hülsen betrug 0,0625 cm jh 0,0125 cm.

Um eine Überbestimmung zu vermeiden, soll nur die Form für eines der Teile im einzelnen beschrieben werden. Dieses Teil besitzt eine Länge von 65 cm, eine Breite an der breitesten Stelle von 13,75 cm, eine maximale Dicke von 2,5 cm, ein Volumen (in bezug auf die äußeren Abmessungen) von 2378 cm (145 cubic inches)

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und eine Oberfläche von 1800 cm (280 square inohes). Die Plattier· form wurde in bekannter Weise so hergestellt, daß Wachs in ein Modell gegossen wurde, worauf chemisch reduziertes Silber zugeführt wurde, um die Oberfläche stromleitend zu machen. Kupfer wurde dann in einer Dicke von 0,1125 cm durch Elektroniedersohlag in üblicher Weise aufgebracht. Das Gewicht des aufgebrachten Kupfers betrug etwai820 g. Das Kupfer war reines Kupfer. Eine Nickelschicht von etwa 0,0375 cm Dicke wurde dann durch Elektroniederschlag in üblicher Weise aufgebracht, indem eine Niokelsulfonatplattierlösung verwendet wurde. Das Gesamtgewicht des niedergeschlagenen Nickels betrug 568 g. Das Wachs wurde dann durch Schmelzen entfernt. Die Innenseite der Form wurde anschließend mit einer sehr dünnen Schicht aus nicht elektrischem Nickel bedeckt, um die Freigabe der Vinylhülsen aus der Form zu vereinfachen. Die drei anderen Arten von Hülsenformen waren etwa in der gleichen Weise ausgeführt.

Das verwendete Plastisol hatte folgende Zusammensetzung:

Gewiohtateile

PVC-A 60

PVC-B 40

Didecylphthalat (enthält 25# Bisphenyl) 38

Didecyladipat 18

Epoxydiertes Sojabohnenöl 4

Verzögerungsmittel 3

Füllstoff (kristallines Ca CO3) 25 Stearineäure 1Q9887/U28 ■ °"

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PVC-A war Opalon 44 (Monsanto Chemical Co.)» PVC-B war Borden 260-0 (Borden Chemical Co.) und das Verzögerungsmittel war Neudex 1060 (Neudex Chemical Co).

Das Plastisol wurde durch übliche Techniken in einem Vakuummisoher gemischt. Seine Viskosität betrug etwa 10 g/om.sec. ( 1000 oentipoises a* bei 29⁰C). Nach dem Mischen wurde, .das Plastisol aufgehellt und 30 g (1 ounce) eines Silikonschaum-Binkmittels hinzugefügt (DC-200, Dow Corning).

Nach Fig. 1 besteht die automatisch arbeitende Fertigungsstraße aus ein Hängekettenförderer 10, der die vier A_rten von Hülsenformen 20 bis 27 trägt und mit Haken, Nocken und Hebeln versehen ist, damit die Hülsenformen an den verschiedenen Stationen auf verschiedene Höhen gedreht werden können, wie dies durch die kreisförmigen Pfeile um den Förderer 10 herum angedeutet ist. Die genaue Folge der Arten von Formen auf der Fertigungsstraße ist unerheblich.

Die Fertigungsstraße hat acht Stationen A bis H. Das Verfahren wird so beschrieben, als ob die Hülsenformen an jeder Station eine kurze Zeit verweilen würden. An der ersten Station, der Station A nimmt eine Form 20 eine vertikale Stellung mit der öffnung an der Oberseite ein. Sie wird mit einer abgemessenen Menge an Plastisol aus einem Behälter 11 über eine Leitung 12, eine Pumpe 15, eine leitung H, ein Steuerventil 15 und eine Leitung 16 gefüllt. Für die bestimmte Ilülsenform, die hier betrachtet wird, beträgt die Plastisolmenge etwa 1800 g. An der

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Station B ist eine Form 21, die vorher an der Station A gefüllt worden war, in eine vertikale Stellung gedreht worden lind das Plastisol wird abgegossen und über eine Leitung 17 dem Behälter 11 zugeführt. An der Station C wird eine Form 22 erneut mit einer abgemessenen Menge an Plastisol gefüllt, die von der Leitung 14 über ein Steuerventil 18 und eine Leitung I9 zugeführt wird. Während in manchen Fällen- nur ein Füllschritt notwendig iat, wird ein Entleeren und erneutes Füllen bevorzugt, damit Luft aus der Form entweichen kann, weil die meisten Hülsenformen bezw. Formmasken hintersohnitten sind.

An der Station D wird eine Formmaske 23, die mit flüssigem Plastisol gefüllt ist, mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes, das über eine Induktionshelzspule 50 eingespeist wird, erwärmt. Diese Spule besteht aus sechsundzwanzig Windungen und ist von der Formmaske in einem Abstand von mindestens 1,25 cm entfernt. Die G_esamthöhe der Spule beträgt etwa 72,5 cm. Der Spulenabetand ist so gewählt, daß für diese Art der längliohen Formmaske «ine höhere Energiekonzentration auf die Unterseite der Form im Vergleich zu dem Mittelwert für den übrigen Teil der Form aufgebracht wird. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß dann, wenn die Form für das Entleeren umgekehrt wird, ein dickerer Gelüberzug am Formboden erforderlioh ist, um ein zu starkes Abfließen auf die umgekehrte Oberseite zu zu verhindern, da kein Material vorhanden ist, um das Material zu ersetzen, da· von des umgekehrten Boden abgeflossen ist, wie dies mit dem übrigen Teil der gelierten Schicht auf der formwandung der Fall ist.

Die Energie wird mit einer Frequenz von etwa 20OkHz, einer

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Spannung von etwa 800 V und einer Stromstärke von 250 bis 400 A der Spule 30 über Leitungen 31 und 32 etwa 5 Sekunden lang aufgegeben. Ein Hoehfrequenz-Induktionsgeneratur, dessen Nennleistung bei 50 kW liegt, ist für diesen Zweck ausreichend.

In Betrieb kann die Induktionsheizspule vertikal angehoben und gesenkt werden. Wenn die mit Plastisol gefüllte Formmaske sich in die Station hineinbewegt, nimmt die Induktionsheizspule ihre abgesenkte Stellung ein. Wenn dann die Formmaske ihre Arbeitsstellung einnimmt, wird die Induktionsheizapule pneumatisch angehoben. Vorzugsweise ist der Spulenanschlag jedesmal in einer festen Stellung vorgesehen und die Bodenstellung der verschiedenen Arten von Formen auf dem Förderer wird verändert, damit die Formen in geeigneter V/eise in der Spule einstellbar sind. Wenn die Spule ihre Anschlagstellung erreicht hat, wird der Spule eine bestimmte Zeitdauer lang Energie bestimmter Intensität zugeführt.

An der Station E wird eine Formmaske 24 in eine vertikale Stellung gedreht, so daß das nicht gelierte Plastisol abgegossen, von einer Leitung 33 aufgenommen und in den Behälter 11 zurückgeführt werden kann. Pur die Größe der Form, die in diesem Beispiel verwendet wurde, beträgt die mittlere Umlaufrate etwa 9O#, was verhältnismäßig hoch ist.

An der Station F wird eine Formmaske 25 mit der dünnen Schicht des gelierten Plastisols 34 duroh eine Induktionsheizspule 34* aufgeheizt, die in der gleichen Weise wie die Spule 30 arbeitet,

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d.h. sie kann angehoben und gesenkt werden und ist mit einer ähnlichen Energiequelle verbunden. Die Spule braucht jedoch nicht in der Weise ausgelegt zu sein, daß eine höhere Energiekonzentration am Boden der Form erhalten wird, da dies nicht mehr erforderlich ist. Die Spule ist so konstruiert, daß sie die gesamte Oberfläche der Form gleichmäßig in Übereinstimmung mit der Formgestalt und der Maskendicke aufheizt. Für die zu betrachtende Formmaske beträgt die Aufheizdauer etwa 9 see. und die Piastiaolschicht wird auf eine T_emperatur au£ von etwa 180⁰G gebracht.

Während die Maske an dieser Stelle in einem üblichen Ofen gehärtet werden kann, wird eine Induktionsbeheizung vorgezogen. Im innersten Teil des halbgelierten Plastisols tritt während der Aufheizung eine vorübergehende Abnahme der Viskosität auf, und wenn die Erwärmung zu langsam verläuft, kann ein teilweiser Rückfluß entstehen, der Änderungen in der Dicke ergibt. Diese Schwierigkeit wird durch die rasche Hochfrequenz^-Induktionsbeheizung ausgeschaltet.

Die Formen werden nach dem Schmelzen der Plastisolechicht von der Station F auf die Station G übertragen und dabei in eine umgekehrte Stellung gedreht. A4 der Station G wird die umgekehrte Formmaske 26 mit Waeser besprüht, damit sie abgeschreckt wird und damit ihre Temperatur so weit gesenkt wird, daß die geschmolzene Plastisolschicht 35 eine Festigkeit zur Vorbereitung des Abstreifens erhalten kann. Wasser wird über die Leitungen und 37 zugeführt und das Wasser , das aus der Form abfließt, wird über eine Leitung 38 entfernt. Die Form wird umgekehrt,

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damit ein Eintreten von Wasser in das Innere verhindert wird.

Die Formmasken an der Station Q werden im Anschluß daran auf die Station H übertragen, wobei sie wieder in ihre ursprüngliche Stellung zurückgedreht werden. An der Station H wird eine Form 27 von der Vinylmaske 39 abgestreift, z.B. in der Weise, daß ein Bedienender das Ende der Vinylmaske erfaßt und sie aus der Formmaske entfernt, wobei dieser Vorgang durch einen Luftstrom zwischen der Vinylmaske und der Formmaske unterstützt wird. Die Formmasken aus der Station H werden dann in die Station A zurückgeführt, damit der Vorgang wiederholt wird. Aufbau-Piastisol wird in den Behälter 11 über eine Leitung 40 nach Bedarf eingespeist.

Die Induktionsheizspüte iann so ausgelegt sein, daß sie Energie

von 10 bis 50 kW aufnimmt, und es können 15 bis 30 Spulen vorbeträgt

gesehen sein. Die Heizdauer -tarl-tt üblicherweise in der Größenordnung von 0,5 bis 10 Sekunden und die Temperatur der Formmaskenwandung bei der Stufe der Gelbildung kann auf etwa 66⁰C und vorzugsweise auf etwa 94 bis 133°C und in der Schmelzstufe auf etwa 170 bis 205⁰C angehoben werden.

In Verbindung mit den Figuren 2 und 3 werden die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung klar. Diese Figuren geben nur das Prinzip an und zeigen nicht notwendigerweise exakt 3 ede gegebene Situation. In Fig. 2 sind die Änderungen der Temperatur, die bei dem durch Induktionsbeheizung vorgenommenen slush moulding-Verfahren auftreten, mit denen verglichen, die bei einem Verfahren

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mit Außenbeheizung, z.B. mit einem Heißluftofen erhalten werden. Eine Kurve 51 zeigt die Geschwindigkeit der Temperaturänderungen nach der Zeit, die an der Grenzfläche zwisohen Plastisol und Metall der Formmaske in dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird, die Kurve 52 zeigt in ähnlicher Weise die entsprechenden Werte, die bei den üblichen "Verfahren erhalten werden. Ee läßt sich erkennen, daß mit Hilfe der Induktionsbeheizung die Aufheizung enorm rasch vor sich geht und die Temperatur der Formmaskenwandung sehr rasch auf den Spitzenwert zunimmt und dann wieder sehr rasch abfällt. Die Energie für die Induktionsheizspule kann natürlich beinahe augenblioklioh, d.h. innerhalb von Milisekunden, ein- und ausgeschaltet werden, wodurch eine sehr exakte Steuerung des Heizvorganges möglich ist.

Bei der üblichen Aufheizung ist die Geschwindigkeit der Wärmezufuhr wegen des Widerstandes gegen die Wärmeübertragung durch den stehenden Gasfilm auf der Außenseite der Formwandung wesentlieh geringer. Die Wärme muß von dem Heiamedium in die Formmaske gelangen und wird nicht innerhalb der Formmaskenwandung erzeugt, wie dies im Falle der Induktionsheizung zutrifft. Infolgedessen ist die Geschwindigkeit des Temperaturanstieges in der Formmaskenwandung wesentlich geringer, was die Bestimmung der Abschaltzeit sehr sohwierig macht. Es ist somit üblich, wenn die Aufheizung mit Hilfe eines Ofens durchgeführt wird, etwae über den optimalen Punkt hinaus zu gehen, damit gewährleistet ist, daß alle Formen in eintm Ofen und alle Teile einer jeden Form auf eine ausreichend hohe Temperatur beheizt worden

sind,/daß gewährleistet ist, daß wenigstens eine minimale Dioke

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in der gelierten Schicht erhalten worden ist. Das Heizgas weist eine Temperatur auf, die wesentlich höher ist als die, die von der FormmaBkenwandung erreicht werden soll, damit die Heizperiode so kurz wie möglich wird. Dies bedeutet, daß dann, wenn ein geringer Fehler in der Bewegung der Formmaske in den Ofen und aus dem Ofen auftritt, über das Ziel hinausgegangen wird, wie dies durch eine gestrichelte Linie 52a gezeigt ist, die die Fortsetzung der linie 52 darstellt. Damit wird die Spitzentemperatur, auf die die Formwandung aufgeheizt wird, höher als die, die bei der Induktionsbeheizung erhalten wird. Wie in Verbindung mit Fig. 3 erläutert, ist der Kühleffekt durch das Plastisol innerhalb der Form geringer, weil die Masse des Plastisols auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird. Die Geschwindigkeit der Abkühlung, die durch die Linie 52b angezeigt wird, ist geringer, wodurch mehr Wärme in das Plastisol eindringen kann.

Figur 3 zeigt das Temperaturprofil durch einen Querschnitt der Formmaskenwandung und der Plastisolschicht zu verschiedenen Zeiten während des Aufheizens und Abkühlens. Die drei verschiedenen Querschnittsansiohten links in der Zeichnung geben durch Temperaturprofilkurven 61, 62 und 63 die Temperaturen an, die in den verschiedenen Schichten bei dem erfindungsgemäßen Induktionsheizverfahren zu erwarten sind. Wie dargestellt, gibt das Bezugszeiohen 64 die elektromagnetische Nickelschicht, 65 die Kupferschicht und 66 die gelierte Plastisolschicht an.

Auf der rechten Seite der Fig. 3 zeigen Temperaturprofilkurven 71, 72 und 73 das Temperaturprofil, das bei einer äußeren

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Heißluftheizung erhalten wird. Die Formwandung 75 und eine gelierte Plastisolschicht 76 sind im Schnitt gezeigt.

Betrachtet man den oberen Teil der Pig. 3 zu der Zeit, zu der die Erwärmung eingestellt worden ist, so hat sich im Falle der Induktionsbeheizung die Nickelschicht auf die höchste Temperatur aufgeheizt und Wärme fließt nach rechts, wobei die Temperatur, wie dargestellt, abnimmt, bis sie die Grenzfläche zwischen Plastisol und Formwand erreicht, wo ein relativ hoher Widerstand gegen die Wärmeübertragung auf das Plastisol vorhanden ist, wodurch der scharfe Knick im Kurvenverlauf sich erklärt. Trotzdem ist die Temperatur der Formwandung an der Grenzfläche verhältnismäßig hoch, so daß die antreibende Kraft zur Übertragung der Wärme verhältnismäßig groß ist. Im Falle einer äußeren Beheizung, wie durch die Linie 71 angegeben, muß die Temperatur des äußeren, umgebenden Gases ziemlich hoch sein. Da an der Grenzfläche zwischen Formwandung und Gas ein Widerstand gegen Wärmeübertragung auftritt und die Temperatur auf der Außenseite der Formmaske wesentlich hinter der Heizgastemperatur nacheilt, wird der Wärmestrom von dem Widerstand beeinflußt, der durch die Formwandung entsteht, und das Temperaturprofil fällt, bis es die Grenzfläche zwischen Plastisol und Formwandung erreicht hat. An dieser Grenzfläche ist ein Temperaturabfall über einen kurzen Abstand vorhanden, und dann fällt der Temperaturgradient allmählicher in die Masse des Flastisols. Das Innere der Masse dee Piastiaols ist auf einer höheren Temperatur dargestellt als im Falle der Induktionsheizung, weil die Formmaske der erhöhten Temperatur ttber eine Zeitdauer ausgesetzt worden ist, die wenigstens das

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Einhundertfache beträgt, so daß die Wärme eine wesentlich größere Zeitdauer lang in die Plaetisolmasse eingeführt worden ist.

Bei dem mittleren Abschnitt nach Fig. 3 sind die Temperaturprofilkurven 62 und 72 kurze Zeit nach der Aufheizperiode, z.B. 10 Sekunden später, dargestellt. Wie durch die Kurve 62 gezeigt, ist die Temperatürabnähme in der Metallwandung im Falle der Induktionsbeheizung wesentlich größer, u.zw. weitgehend aufgrund der Tatsache, daß ein Abkühleffekt der nicht gelierten Schicht des Plastisols auftritt, während dieser Effekt im Falle der äußeren Heizung nicht so groß ist, wie durch die Kurve 72 angedeutet. Weil die Abkühlgeschwindigkeit der Form im Falle der äußeren Aufheizung geringer ist, taucht der Inhalt der Form weiter ein, so daß die Temperatur der Masse des nicht gelierten Plastisols auf einen höheren Wert ansteigt als bei der Induktionsaufheizung.

Die untere Darstellung nach Fig. 3 zeigt die Relativstellungen der beiden Temperaturprofile 63 und 73 zu einem bestimmten Zeitpunkt, z.B. 20 Sekunden nach dem Entfernen aus der Wärmequelle. Es ist ein weiterer Anstieg der Temperatur der Masse des nicht gelierten Plastisols zu verzeichnen, er ist jedoch im Falle der Induktionsbeheizung wesentlich kleiner,

Es kann unterstellt werden, daß die allmählichere Neigung des Profilee durch die gegelten und nicht gegelten Plastisolschichten im Falle der äußeren Aufheizung in höherem Maße ein teilweise gegeltes Material ergibt, dae Nachteile besitzt, wie weiter oben

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ausgeführt wurde. Me gegelte Schicht ist üblicherweise wesentlich weniger gleichförmig bei der äußeren Beheizung und der Plastiaolverbrauch je Stück wesentlich höher.

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zum Gießen von hohlen, dünnwandigen, flexiblen Körpern aus einem Plastisol, indem eine Metallform mit Plastisol gefüllt wird, die Form zur Gelbildung einer dünnen Schicht des Plastisols in Berührung damit aufgeheizt wird, das nicht gelierte Plastisol aus der Porm entfernt wird, die Form bis zum Schmelzen der dünnen Schicht aufgeheizt und dann der fertige Körper aus der Form abgestreift wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Form zur Gelbildung des Plastisols durch elektrische Induktionsbeheizung vorgenommen wird, wobei die Wandung der Form auf eine Spitzentemperatur über 66⁰C, jedoch weniger als 175⁰C in weniger als 10 Sekunden aufgeheizt wird, während die Temperatur der nicht gelierten Hauptmasse des Plastisols in der Form auf einer mittleren Temperatur unter 55⁰C während und nach der Induktionsbeheizung gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des nicht gegelten Hauptteiles des Plastisols aus der Form das Schmelzen der gelierten Schicht durch weitere Induktionsbeheizung der Form vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Metallform eine innere Oberfläche mit einem Flächeninhalt

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von mehr als 1660 cm aufweist und ihre Wandungen wenigstens aus zwei Metallschichten verschiedener Zusammensetzung bestehen,

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und daß die äußere Schicht eine gute magnetische Permeabilität und die innere Schicht, die ihr benachbart liegt, eine verhältnismäßig gute Wärmeleitfähigkeit besitzt.

c. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die innere schicht hauptsächlich aus auf elektrischem Wege niedergeschlagenem Kupfer mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,075 bis 0,15 cm und die äußere Schicht im wesentlichen aus Nickel mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,025 bis 0,05 cm besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Metallform in vertikaler Richtung länglich ausgebildet ist und entlang ihrer Achse sich ändernde Querschnitte besitzt, und daß die Feldstärke des elektromagnetischen Feldes längs der Achse sich direkt proportional den Änderungen in den Querschnitten verändert, in der Festigkeit jedoch von dem oberen offenen Ende der Metallform zum Boden abnimmt, wobei das untere Viertel der Metallform eine mittlere Temperatur nach der Spitzentemperatur erreicht, die wenigstens um 10° höher liegt als die mittlere Temperatur, die in den oberen drei Vierteln erreicht wird.

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