DE19544118C2 - Verfahren zum Schäumen eines Formteils - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schäumen eines Formteils mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise bekannt aus der DE-OS 21 14 886.

Gemäß diesem Stand der Technik werden zur Formgebung von geschäumten Polstergegenständen aus Kunststoff als geschäumte Formteile aus einem reaktiven Schaumgemisch in einem Werkzeug erzeugt, das oft zweiteilig ausgeführt ist und aus einer unteren und einer oberen Hälfte besteht. Die beiden Hälften schließen im zusammengebauten bzw. geschlossenen Zustand einen Hohlraum ein, in dem der eigentliche Schäumvorgang, d. h. das Reagieren der Schaumkomponenten stattfindet, und der somit die Form des Fertigteils nach Beendigung des Schäumens festlegt. Wenn das fertige Formteil auf seiner Außenseite ganz oder teilweise von einer Folie bedeckt sein soll, wird vor dem eigentlichen Schäumvorgang eine entsprechende Folie in die untere und/oder obere Werkzeughälfte eingelegt und in seiner Lage fixiert, was beispielsweise durch Unterdruck-Ansaugen erfolgt, wobei die Folie durch dieses Einziehen in eine möglichst konturschlüssige Anlage an die Werkzeughälften- bzw. Forminnenflächen kommen soll. Die Folie kann dabei dazu vorgesehen sein, dem fertigen Formteil eine äußere Schutzhaut zu geben, die das Formteil gegenüber mechanischen Beanspruchungen oder Einbringen von Feuchtigkeit schützt.

Diese Vorgehensweise ist auch auf solche folienbeschichteten Formteile anwendbar, wie sie z. B. bei der Schallisolation von Fahrzeugen und stationären Maschinen Anwendung finden.

Zum Ansaugen der Folie sind an den Bereichen der Forminnenflächen des Werkzeugs, die den Bereichen des Fertigteils entsprechen, die im Endzustand mit der Folie bedeckt sein sollen, eine Vielzahl von Ansaugöffnungen vorzugsweise kleinen Durchmessers vorgesehen, die einerseits in den Hohlraum münden, in dem der Schäumvorgang stattfinden soll und andererseits mit einem gemeinsamen Pumpstutzen verbunden sind. Dabei können die Ansaugöffnungen mit Metalldüsen versehen sein. Durch Abpumpen an dem Pumpstutzen läßt sich somit ein Unterdruck im Bereich der Ansaugöffnungen erreichen, um die Folie anzusaugen.

Bei reaktiven Schaumgemischen, insbesondere bei Polyurethanschaum, entstehen jedoch beim Aufschäumen hohe Schaumdrücke, die u. U. den reagierenden Schaum teilweise durch die Folie hindurchzudrücken, also diese zu zerstören, vermögen. Somit kann Schaum in die Metalldüsen der Ansaugöffnungen und womöglich in dahinterliegende Maschinenteile gelangen und diese verunreinigen oder sogar verstopfen. Dasselbe Problem entsteht grundsätzlich auch dann, wenn beispielsweise aufgrund eines Taktfehlers vor dem Reagieren des Schaums keine Folie in das Werkzeug eingelegt wurde. Die verstopften Düsen erfordern eine aufwendige und zeitraubende von Hand erfolgende Säuberung der Düsen und ggf. weiterer Abschnitte des Werkzeugs. Dies hat neben einem großen Zeitaufwand hohe Kosten aufgrund des Produktionsausfalles sowie der Mehrarbeit zur Folge.

Der Gefahr wird beim Stand der Technik gemäß der DE 26 15 938 A1 dadurch begegnet, daß die zu hinterschäumende Bahn auf jeden Fall dicht ist oder durch besondere Mittel dicht gemacht wird. Falls also wegen Rissen oder Löchern in der Folie Verschmutzungen in der Form vorkommen sollten, wird der Durchschnittsfachmann demnach lediglich die Folie dichter machen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Schäumen eines Formteils zu schaffen, das in anderer Weise die Schäden, die durch ungewolltes Eindringen des Schaums im Bereich der Ansaugöffnungen entstehen, verringert.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Insbesondere wird also davon ausgegangen, daß bewußt das Auftreten eines Fehlers einkalkuliert wird, jedoch im Falle dieses Fehlers die Schäden auf ein Minimum verringert werden. Die Verwendung von Filtereinsätzen ist an sich bekannt DE 26 15 938 A1. Allerdings wird dort eine Gießform zum Herstellen von Schaumstoff mit einer oder mehreren Entlüftungsöffnungen zum Ableiten der während des Gießens in der Gießform eingeschlossenen Luft und sonstigen Gase verwendet. Es werden also keine gattungsgemäßen Formteile hergestellt, da eine Folie nicht verwendet wird und eine solche Folie auch nicht verwendet werden darf, da diese die Entlüftungsöffnungen verschließen würde.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist es möglich, folienbeschichtete Formteile auch in hohen Stückzahlen herzustellen, selbst dann, wenn eine vergleichsweise empfindliche Folie verwendet wird. Auch das bei Herstellung großer Stückzahlen möglicherweise versehentliche Nichteinlegen einer Folie hat keine großen Nachteile.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schäumen eines Formteils,

Fig. 2 schematisch eine seitliche Schnittansicht längs der Linie II-II von Fig. 1, und

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III von Fig. 2, die ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 9 zur Herstellung eines geschäumten Formteils 7. Die Außenkonturen des fertigen Formteils nach dem Schäumvorgang sind dabei durch einen Hohlraum 4 in der Vorrichtung 9 festgelegt. Wie in der seitlichen Schnittansicht von Fig. 2 zu sehen ist, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel die Vorrichtung 9 in eine Unterhälfte 9a und eine Oberhälfte 9b aufgeteilt, die im zusammenmontierten bzw. geschlossenen Zustand miteinander den Hohlraum 4 einschließen. Reaktionskomponenten, die miteinander reagieren und dabei Schaum bilden, beispielsweise Polyol und Isocyanat für PUR-Schäume, werden mit Hilfe eines nicht dargestellten Mischkopfes in das Unterwerkzeug, d. h. die Unterhälfte 9a, eingefüllt. Danach wird die Vorrichtung 9 geschlossen, und die Reaktionskomponenten reagieren miteinander, wobei sie aufgrund der Schaumbildung den Hohlraum 4 vollständig ausfüllen. Nach dem Ausreagieren der den Schaum bildenden Komponenten wird die Vorrichtung 9 geöffnet und wird das fertige Formteil 7 entnommen.

Für die Herstellung von Fertigteilen mit wenigstens teilweiser Folienumhüllung wird vor dem Einfüllen der Schaum-Reaktionskomponenten eine Folie 6 in den Hohlraum 4 der Vorrichtung 9 eingelegt. Diese Folie 6 muß vor dem Einbringen der schaumbildenden Komponenten an den Bereichen der Wand des Hohlraums 4 in Anlage kommen, die die Gegenstücke zu den zu bedeckenden Bereichen des Formteils 7 darstellen. Dazu weist die Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 eine Vielzahl von Bohrungen 11 oder Kanälen auf, an denen Ansaugöffnungen 2 münden. In Fig. 2 sind solche Bohrungen 11 bzw. Kanäle und Ansaugöffnungen 2 nur für die Begrenzungswand der Oberhälfte 9b des Hohlraums 4 dargestellt. Indessen sind diese Bohrungen 11 und Ansaugöffnungen 2 an allen Flächen des Hohlraums 4 vorgesehen, an denen eine Folie 6 möglichst konturschlüssig zum Anliegen kommen soll. Wenn benötigt, können die Bohrungen 11 also über die gesamte Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 verteilt sein. In dem dargestellten Beispiel sind die Ansaugöffnungen 2 bzw. die Bohrung 11 zu einer gemeinsamen Leitung 12 zusammengefaßt, die an die Außenseite der Vorrichtung 9 geführt ist. Dort mündet die Leitung 12 in einen Ansaugstutzen 10, an dem eine Unterdruckpumpe, die nicht dargestellt ist, angeschlossen werden kann. Alternativ können Gruppen von Bohrungen 11 vorgesehen sein, denen verschiedene und gegebenenfalls unterschiedlich dimensionierte Leitungen 12 und Pumpen zugeordnet sind. Durch Ausüben eines Unterdrucks an dem oder den Ausgang 10 entsteht somit auch an allen Bohrungen 11 und Ansaugöffnungen 2 in der Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 ein Unterdruck, durch den die eingelegte Folie 6 konturschlüssig in Anlage mit den entsprechenden Bereichen der Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 gebracht werden kann. Zum Anlegen eines Unterdrucks von etwa 2-3 bar sind beispielsweise auf einer Hohlraum-Begrenzungsfläche von etwa 0,5 m² etwa 50 bis 80 Bohrungen 11 mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 1 mm vorgesehen. Nach dem Ansaugen der Folie 6 an die Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 erfolgt wie oben beschrieben der eigentliche Aufschäumvorgang des Formteils 7, bei dem in dem Hohlraum 4 ein Aufschäumdruck ensteht, durch den Folie 6 sicher und formschlüssig an die Begrenzungswand 3 des Hohlraums 4 gepreßt wird.

Fig. 3 zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht des Bereichs einer Bohrung 11 und einer Ansaugöffnung 2. Wie bereits weiter oben beschrieben kann der bei dem Ausreagieren der den Schaum bildenden Komponenten entstehende Druck insbesondere im Bereich von Ansaugöffnungen 2 ungewollte schädliche Auswirkungen haben. Beispielsweise kann die Folie 6 durchlöchert, d. h. zerstört werden. Wie in Fig. 3 dargestellt kann beispielsweise auch dadurch, daß durch einen Taktfehler überhaupt keine Folie 6 in den Hohlraum 4 vor dem Aufschäumvorgang eingelegt wurde, oder dadurch, daß aufgrund des Aufschäumdruckes des Schaummaterials die Folie 6 im Bereich einer Ansaugöffnung 2 durchdrungen hat, Schaummaterial 8 in eine Ansaugöffnung 2 und in eine Bohrung 11 eindringen.

Um die dabei entstehenden Beeinträchtigungen der Vorrichtung 9 möglichst gering zu halten, ist gemäß der Erfindung ein filterartiger Drosseleinsatz 1 in die Bohrung 11 im Bereich der Ansaugöffnung 2 eingesetzt, der sich mit seinem von dem Innenraum 4 abgewandten Ende 13 an einem flanschartigen Ansatz 5 der Bohrung 11 oder auch des Ansaugstutzens 10 abstützt und somit gegen ein Verrutschen weg von dem Hohlraum 4 während des Abpump- und Aufschäumvorgangs gesichert ist. Die Länge des filterartigen Drosseleinsatzes 1 kann beispielsweise 10 mm betragen. Der Durchmesser des Drosseleinsatzes 1 ist entsprechend dem Durchmesser der Bohrungen 11 gewählt. Die Abmessungen des Drosseleinsatzes 1 können indessen durch einfaches Optimieren den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden. Der Drosseleinsatz 1 weist eine faserige oder feinporige Struktur auf, wie sie beispielsweise von Zigarettenfiltern bekannt ist, und ist vorzugsweise aus einem Zigarettenfiltern ähnlichem Material gefertigt. Allgemein sind die Abmessungen und die Struktur des Drosseleinsatzes 1 so bemessen, daß einerseits der Drosseleinsatz 1 beim Ansaugen der Folie 6 einen ausreichend geringen Strömungswiderstand aufweist und andererseits, wie in folgenden näher erläutert wird, sicher ausgeschlossen werden kann, das Schaummaterial 8, auch wenn es durch die Aufschäumung unter Druck steht, durch den Drosseleinsatz 1 hindurchtritt. Durch das Vorsehen eines erfindungsgemäßen Drosseleinsatzes 1 kann also Schaummaterial 8 in einem der oben genannten Schadensfälle lediglich teilweise in den Drosseleinsatz 1 eindringen und kollabiert dabei vorzugsweise aufgrund dessen faseriger oder feinporiger Struktur. Ein Hindurchtreten des Schaummaterials 8 durch den Drosseleinsatz 1 ist durch dessen Abmessung, insbesondere seiner Länge, ausgeschlossen. Das Schaummaterial 8 kann somit weder die eigentliche Ansaugöffnung 2 noch weitere Teile der Vorrichtung 9, wie beispielsweise die Bohrung 11, den Ansaugstutzen 10 oder die Leitung 12 verunreinigen, verstopfen oder gar beschädigen. Wenn beim Öffnen der Vorrichtung 9 nach dem Schaumvorgang das Formteil 7 aus dem Hohlraum 4 herausgenommen wird, kann durch einfache optische Überprüfung des Formteils 7 und/oder der Drosseleinsätze 1 festgestellt werden, ob Schaummaterial in einen Drosseleinsatz 1 eingedrungen ist. Das fehlerhafte Formteil 7 besitzt eine unsaubere, Aufwölbungen aufweisende Oberfläche, der verunreinigte Drosseleinsatz 1 ist stark verfärbt. In einem solchen Fall wird ganz einfach derjenige Drosseleinsatz 1, in den Schaummaterial 8 eingedrungen ist, aus der Ansaugöffnung 2 herausgezogen und durch einen neuen Drosseleinsatz 1 ersetzt. Dies ist während des Produktionsablaufes mit sehr einfachen Hilfsmitteln und unter sehr wenig Zeitaufwand möglich. Das aufwendige und zeitraubende Reinigen von Maschinenteilen entfällt dadurch. Die zusätzlichen Kosten eines neuen Drosseleinsatzes 1 sind im Vergleich zu den bei dem Stand der Technik entstehenden Kosten als vernachlässigbar gering anzusehen, insbesondere für den Fall, daß handelsübliche und gegebenenfalls zugerichtete Zigarettenfilter verwendet werden. Ein weiterer durch die Erfindung ermöglichter Vorteil liegt in der Automatisierbarkeit des Kontroll- und Austauschvorgangs für den Fall eines Eindringens von Schaummaterial 8 in den Drosseleinsatz 1. Dann kann der Drosseleinsatz 1 automatisch aus dem Ansaugstutzen 2 ausgeworfen oder aus diesem herausgezogen werden und durch einen neuen Drosseleinsatz 1 ersetzt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Schäumen eines Formteils, aufweisend die folgenden Schritte:

• 1. Einlegen einer Folie (6) in einen Hohlraum (4),
• 2. Ansaugen der Folie (6) in Anlage an die Innenwand (3) des Hohlraums (4) über wenigstens eine Bohrung (11),
• 3. Aufschäumen des Formteils (7) in dem Hohlraum (4), und
• 4. Herausnehmen des Formteils (7) aus dem Hohlraum (4),

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• 1. vor Beginn des Schäumens Einsetzen eines filterartigen Drosseleinsatzes (1) in alle Bohrungen (11), die mit dem Hohlraum (4) kommunizieren, und
• 2. Austauschen des filterartigen Drosseleinsatzes (1) für den Fall, daß Schaummaterial (8) während des Ausschäumens des Formteils (7) in den Drosseleinsatz (1) wegen eines Fehlers in der Folie (6) oder wegen mangelnder Folie (6) eingedrungen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drosseleinsatz (1) in der Art eines Zigarettenfilters aus Zellulose oder dergleichen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drosseleinsatz (1) verwendet wird, bei dem das Schaummaterial (8) bei Eindringen in den Drosseleinsatz (1) durch dessen faserartige und/oder feinporige Struktur kollabiert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Herausnehmen des Formteils (7) eine optische Kontrolle des Formteils (7) und/oder des Drosseleinsatzes (1) zur Feststellung des Eindringens von Schaum (8) in diesen durchgeführt wird.