DE2302870A1

DE2302870A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von gegenstaenden aus einem material, welches in der lage ist, sein eigenvolumen unter anlegung von waerme zu vergroessern

Info

Publication number: DE2302870A1
Application number: DE19732302870
Authority: DE
Inventors: Achille Gallizia
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1972-01-21
Filing date: 1973-01-20
Publication date: 1973-07-26
Also published as: FR2168534A1; FR2168534B1; DE2302870C2; IT946775B; AR193154A1; GB1385271A

Description

Or. E. Wtogiti DIpL-N. W. Hrnan

Dr. M. m\K, BV.-tei.f-. ^röhardt 9 ^ Π ? ft 7 Π

Patentanwälte Z O U Z. O / U

Hamburg 50 - Königstraße 28

fftj. η

W.25605/73 12/Sch

Industrie Pirelli S. p. A. Hailand (Italien)

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus einem Material, welches in der Lage ist, sein Eigenvolumen unter Anlegung von Wärme zu vergrößern.

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Gegenständen aus zellenartigem elastomeren und/oder plastomeren Material, ausgehend von einem vernetzbaren oder vulkanisierbaren elastomeren und/oder plastomeren Material, welches in der Lage ist, das Volumen unter der Einwirkung von Wärme zu vergrößern.

In der vorliegenden Beschreibung ist das Material, welches sein Volumen unter der Einwirkung von Wärme vergrößern kann, eine Zusammensetzung auf der Basis von Elastomeren und/oder Plastomeren, die Mittel umfaßt, die geeignet sind, nach dem Anlegen von Wärme eine Ausdehnung der Zusammensetzung hervorzurufen.

Gegenstände, die üblicherweise aus einem solchen Material hergestellt werden, umfassen beispielsweise Abschlußdichtungen, die in die Verbindungen von Zutrittskanälen und Austrittskanälen von Lüftungsanlagen für Kraftfahrzeuge eingesetzt sind.

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Das bisher am meisten verwendete Herstellungsverfahren besteht darin, eine Menge eines gegebenen Gewichtes des genannten Materials in kompakter Form in dem Hohlraum einer IFornr anzuordnen. Das von dieser Materialmenge eingenommene Volumen ist beträchtlich kleiner als das Volumen des Formhohlraumes, der die genauen Abmessungen des Enderzeugnisses hat, nachdem die Form geschlossen ist. Bei Beendigung des Schließens wird die Wärme angelegt.

Als Ergebnis der über die Form übertragenen Wärme dehnt sich das Material innerhalb des Formhohlraumes aus, so daß es die Gestalt des letzteren einnimmt und all en verfügbaren Raum ausfüllt. Dann erfolgt eine Vulkanisierung oder ein Vernetzen des Materials, wonach das fertiggestellte Erzeugnis nach dem öffnen der Form aus dieser herausgenommen wird.

Die Gestalt des fertiggestellten Erzeugnisses ist allgemein sehr komplex, und, da das Material viskos ist (mit Bezug auf die Zusammensetzungen auf der Basis von Elastomeren und/oder Piastomeren), erfolgt die Ausdehnung mit unterschiedlichen Graden an Gleichmäßigkeit, und zwar in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Bewegung, die von dem betreffenden Materialteil ausgeführt werden muß, um den verfügbaren Raum auszufüllen.

Um Unregelmäßigkeiten der Ausdehnung soweit wie möglich zu begrenzen, weil sonst nachteilige Dichteunterschiede zwischen einer Zone und einer anderen Zone des fertiggestellten Erzeugnisses hervorgerufen werden, muß beim Beginn 'der Herstellung des Gegenstandes das Material in geeigneter Weise und in geeigneter Gestalt in dem Formhohlraum angeordnet werden, so daß vollständige Ausdehnung keine darauffolgende Verschiebung von Material erfordert. Außerdem muß die Materialmenge hinsichtlich ihres Gewichts genau bestimmt sein.. Um die Ausdehnung zu erleichtern, müssen die Wände des Formhohlraumes mit einem Schmiermittel (üblicherweise Talkum od. dgl.) überzogen sein, bevor das Material eingeführt wird. Schließlich muß die Ausdehnung beendet sein,

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bevor die Vernetzung oder die Vulkanisation beginnt, und die !Temperatur der angelegten Wärme muß auf einem relativ niedrigen Wert gehalten werden. Irgendeine übermäßige Temperatur würde sonst das Vernetzen oder Vulkanisieren desjenigen Materialteiles hervorrufen, der sich in Berührung mit der heißen Formfläche befindet, und zwar zusätzlich zu der Ausdehnung und bevor der mittlere Teil des Materials die notwendige Temperatur für seine Ausdehnung erreicht hat. Demgemäß soll die Temperatur nicht zu hoch sein, und da irgendeine Verringerung von 7 bis 10° C eine Verdoppelung der Vernetzungszeit bzw. Vulkanisationszeit erfordert, werden die betreffenden Zeiten für Vernetzen und Vulkanisieren etwas langwierig. Alle diese Gesichtspunl'te halten- die Produktivität niedrig, so daß nur eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Gegenständen je Stunde mit jeder Form hergestellt werden kann.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Form zu schaffen, mittels denen die die Produktivität begrenzenden Nachteile beseitigt werden, wobei eine praktisch konstante Dichte an allen Stellen des fertiggestellten Erzeugnisses gewährleistet ist, selbst im Fall einer sehr komplexen Gestalt.

Ein Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren für die Herstellung von Gegenständen aus zellenartigem elastomeren und/oder plastomeren Material, ausgehend von einem vernetzbaren oder vulkanisierbaren elastomeren und/oder plastomeren Material, welches in der Lage ist, sein Eigenvolumen unter Einwirkung von Wärme zu vergrößern. Gemäß der Erfindung ist ein solches Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum zuerst vollständig mit dem Material in kompakter Form gefüllt wird, das Volumen des Formhohlraumes dann vergrößert wird und eine bestimmte Wärmemenge an das Material angelegt wird und eine Volumenvergrößerung hervorgerufen wird im wesentlichen gleich der dem Formhohlraum erteilten

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Volumenvergrößerung, wobei das Volumen des Formhohlraumes einen endgültigen Wert annimmt, der den des fertiggestellten Erzeugnisses nicht überschreitet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 und 2 stellen die anfängliche bzw· die letzte Herstellungsphase für ein Erzeugnis gemäß dem Verfahren nach der Erfindung dar, hergestellt durch Spritzformen.

Pig. 3 und 4 stellen die gleichen Phasen bei Spritzformen dar unter Verwendung einer anderen Art von Form.

Pig. 5 und 6 stellen die gleichen Phasen bei Verwendung " . einer noch anderen Art von Form dar, die für

Überführungsformung geeignet ist.

Gemäß den Pig. 1 und 2 wird für die Herstellung eines praktisch zylindrischen Gegenstandes eines gegebenen Gewichtes P eine Form Λ mit zwei Teilen 2, 3 verwendet, die einen Hohlraum 4 umschließen, der mit einer nicht dargestellten Extrudiereinrichtung mittels eines Kanals 5 verbunden ist, der in dem Teil 3 der Form gebildet ist.

Der Hohlraum 4 hat ein Volumen V,. und wird zuerst vollständig gefüllt, indem das Material in plastischem Zustand bei niedriger Temperatur mittels der Extrudiereinrichtung eingespritzt wird. Die Dichte des Materials ist J₁ = PA₁.

Nach der Beendigung des Einspritzens des Materials wird das Volumen des Formhohlraumes 4 auf einen Wert V2 = V₁ + Δ V entsprechend dem Volumen des fertiggestellten Erzeugnisses vergrößert, wobei diese Volumenvergrößerung in kurzer Zeit und mit nicht dargestellten mechanischen Mitteln ausgeführt wird, so daß die Formteile 2 und 3 auseinanderbewegt werden. Eine vorbestimmte Wärmemenge wird dann mittels Leitung an die Form Λ angelegt, so daß in Übereinstimmung mit den oben genannten Bedingungen eine Ausdehnung des zuvor in den Formhohlraum 4 eingespritzten

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Materials hervorgerufen wird. Das Material erfährt weiterhin eine Volumenvergrößerung, die praktisch gleich

Ay ist, d.h. gleich der Volumenvergrößerung, die mittels der mechanischen Mittel dem Hohlraum 4 der Form 1 erteilt worden ist. Die Dichte des eingespritzten Materials ist somit bei Beendigung der Ausdehnung 6 2 = ^p/^2 ^s ^/^+^V), das ist die Dichte, die von Technikern für das fertiggestellte Erzeugnis 6 genau bestimmt ist.

Weitere Erhitzung der Form 1, während das Volumen des Formhohlraumes 4· und des fertiggestellten Gegenstandes auf dem Wert Vo gehalten werden, gewährleistet dann Vulkanisation oder Vernetzung des Materials. Nach Beendigung dieses Vorganges wird die Form 1 geöffnet und die Formteile 2 und werden-abgenommen, um ein Herausnehmen des Gegenstandes 6 zu ermöglichen. Unmittelbar danach wird die Form 1 wiederum geschlossen, so daß der Hohlraum 4 ein Volumen V^ hat, und die betreffenden Herstellungsvorgänge gemäß vorstehender Beschreibung werden für einen zweiten Gegenstand, der dem vorhergehenden Gegenstand identisch ist, wiederholt.

Der Vorteil des erläuterten Verfahrens besteht darin, daß als Ergebnis des Einspritzens das Volumen V^ des Hohlraumes 4 der Form 1 vollständig und selbsttätig mit einer Materialmenge eines Gewichtes P (Gewicht des fertiggestellten Gegenstandes) gefüllt wird, ohne die Notwendigkeit, die Materialmenge zuvor zu dosieren, und ohne daß das Material selbst genau an der Mitte des Formhohlraumes angeordnet werden muß. Die Formgestaltung, d.h. die Bestimmung des anfänglichen Wertes V^ und des endgültigen Wertes V2 des Volumens des Hohlraumes 4 erfordert lediglich vorherige Kenntnis des Gewichtes P des Enderzeugnisses, seiner endgültigen Dichte cT 2 ^und· ^der Volumenvergrößerung Δν des Materials als Ergebnis der Erhitzung der Form. Im Hinblick auf das oben erwähnte mathematische Verhältnis zwischen den verschiedenen Werten ist es möglich, aus diesen Anfangswerten auch das Anfangsvolumen V^ des Materials, welches

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erforderlich ist, zu bestimmen.

Diese erste Ausführungsform des Herstellungsverfahrens kann auch verwirklicht werden mit einer Form 7 gemäß den Fig. 3 und 4, bei welcher der Formhohlraum 8, der das aus der Extrudiereinrichtung eingespritzte sich ausdehnende Material aufnehmen soll, durch einen ersten starren Abschnitt 9 und einen zweiten Abschnitt 10 der Form 7 gebildet ist, der in der Lage ist, sich elastisch zu verformen· Dieser zweite Formteil 10 kann vorzugsweise in Form einer Butylkautschukmembran mit Verstärkungseinsätzen vorhanden sein. Während der Phase des Einspritzens des Materials wird der Hohlraum 8 auf einem Volumen V^ gehalten, beispielsweise durch Aufblasen der Membran 10, so daß sie die in Fig. 3 wiedergegebene Gestalt einnimmt.

Das Volumen des Hohlraumes 8 wird danach auf den Wert Vo vergrößert, wobei ein Volumen ^7 an Arbeitsmittel, mit welchem die Membran 10 zuvor aufgeblasen wurde, entfernt wird, so daß diese dann den in Fig. 4 dargestellten Umriß einnimmt.

Eine zweite Ausführungsform des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung wird an Hand der Fig. 5 und 6 erläutert, die sich auf Übertragungsformung beziehen. Hierbei besteht eine Form 11 aus zwei Formteilen 16, 17 und sie ist-mit einem Hilfshohlraum 1.2 versehen, der über kleine Kanäle mit einem Hohlraum 14 verbunden ist, in welchem der Gegenstand hergestellt wird. Ein sich ausdehnendes Material mit gegebenem Gewicht P wird in dem Hilfshohlraum 12 angeordnet und mittels Kolben 15 durch die kleinen Kanäle 13 hindurch in den Formhohlraum 14 überführt, der ein Volumen V^ hat und vollständig mit dem Material gefüllt wird (Fig. 5). Nachdem der Hohlraum 14 gefüllt ist, werden die beiden Formabschnitte 16, 17 auseinanderbewegt, so daß das Volumen des Formhohlraumes 14 auf einen Wert Vg gleich V^. +AV vergrößert wird entsprechend dem Volumen des Enderzeugnisses, und zwar üblicherweise in sehr kurzer Zeit.

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Die aufeinanderfolgenden Hasen oder Arbeitsschritt· bei dieser zweiten Ausführungsform sind die gleichen, wie sie bereits zuvor erläutert wurden, mit der Ausnahme, daß beim Entfernen des fertiggestellten Erzeugnisses aus der Form der Kolben 15 vom Boden des Hohlraumes 12 angehoben wird, um die nächste Materialmenge einführen zu können.

Die Vorteile dieser Ausführungsform des Verfahrens sind grundsätzlich ähnlich wie die Vorteile der ersten Ausführungsform und auch in diesem Fall ist ein genaues vorheriges Bemessen des Materials, bevor es beim Beginn der Herstellung in den Hilfshohlraum 12 eingeführt wird, nicht notwendig, da irgendein Überschuß in dem Hilfshohl- ^■•»»itn ΛΟ verbleibt. Dies ist ein bekanntes Merkmal der Übertragungs formung im Terg-leiott* »um Spritzformen. Übertragungsformung kann mit optimalen Ergebnissen, insbesondere im Fall von Erzeugnissen mit Einsätzen angewendet werdeni beispielsweise Metalleinsätzen, die üblicherweise für Versteifungszwecke angewendet werden.

Beide Formverfahren gemäß tier Erfindung erfordern einen Hohlraum mit genau aufrechterhaltenem Volumen V₁ während der erstenJhase der Herstellung. Dies führt zu vollständigem und vollkommenem Füllen des Hohlraumes, so daß das Erzeugnis genau geformt ist, selbst im Fall einer sehr komplexen Gestalt oder eines komplexen Omrißes.- ■

. „, .Funktionelle Abwandlungen und Gestaltsabwandlungen könnten bei dem Verfahren und den verwendeten Formen vorgenommen werden. Beispielsweise kann das Volumen des Hohlraumes, in welchem das Erzeugnis hergestellt wird, progressiv vergrössert werden im Gegensatz zu schnellem Vergrößern und zwar im wesentlichen während der ersten Phase des Vorhandenseins des Materials in der Form, d.h. gleichzeitig mit der Ausdehnung des Materials. In jedem Fall ist es wesentlich, daß die Volumenvergrößerung

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mittels geeigneter mit der Form verbundener mechanischer Mittel hervorgerufen wird und nicht als Ergebnis der Ausdehnung des Materials.

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Claims

Patentansprüche

f1./Verfahren für die Herstellung von Gegenständen aus zellenartigem elastomeren und/oder plastomeren Material, bei welchem von einem vulkanisierbaren oder vernetzbaren elastomeren und/oder plastomeren Material ausgegangen wird, welches unter der Einwirkung von Wärme sein Eigenvolumen vergrößern kann, wobei eine einen Hohlraum aufweisende Porm verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhahlraum zuerst mit in kompakter Porm befindlichem Material vollständig gefüllt wird, das Volumen des Formhohlraumes dann vergrößert und eine vorbestimmte Wärmemenge angelegt wird, eine Volumenvergrößerung des Materials im wesentlichen gleich der Volumenvergrößerung des Hohlraumes hervorgerufen wird, und daß dem Volumen des Hohlraumes ein Wert erteilt wird, der den Wert des Volumens des Enderzeugnisses nicht übersteigt,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vollständige Füllen des Formhohlraumes mit kompaktem Material durch Einspritzen des Materials in plastischem Zustand bei niedriger Temperatur ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endwert des Volumens des Formhohlraumes im wesentlichen erreichen gelassen wird, bevor das Material beginnt, sich auszudehnen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, <|aß das Formhohlraumvolumen progressiv und im wesentlichen gleichzeitig mit der Ausdehnung des Materials vergrößert wird.
5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Halten des Formhohlraumvolumens auf dem endgültigen Wert eine weitere vorbestimmte Wärmemenge

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-loan das Material angelegt wird, um vollständiges Vernetzen oder Vulkanisieren sicherzustellen.
6· Form für die Herstellung eines Gegenstandes aus einem Material, welches sein Eigenvolumen unter Einwirkung von Wärme vergrößern kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte besondere Einrichtung vorgesehen ist, die eine Volumenänderung des Formhohlraumes, in welchem der Gegenstand hergestellt wird, von einem anfänglichen Wert, bei welchem das Material in kompakter Form den Formhohlraüm vollständig füllt, zu einem endgültigen Wert gewährleistet, bei dem das Volumen nicht größer als das Volumen des fertiggestellten Gegenstandes ist.
7« Form nach Anspruch 6, wobei sie zweiteilig ist, dadurch, gekennzeichnet, daß die an sich bekannte Einrichtung dazu dient, wenigstens zwei starre gegenüberliegende Flächen einander anzunähern und voneinander wegzubewegen, die einen Teil der Flächen bilden, welche den Formhohlraum bestimmen, in welchem der Gegenstand hergestellt wird.
8. Form nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Flächen, die den Hohlraum bestimmen, in welchem der Gegenstand hergestellt wird, aus elastisch verformbarem Material besteht.

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