DE2302870A1 - METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING OBJECTS FROM A MATERIAL THAT IS ABLE TO INCREASE ITS VOLUME WITH THE APPLICATION OF HEAT - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING OBJECTS FROM A MATERIAL THAT IS ABLE TO INCREASE ITS VOLUME WITH THE APPLICATION OF HEATInfo
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Or. E. Wtogiti DIpL-N. W. HrnanOr. E. Wtogiti DIpL-N. W. Hrnan
Dr. M. m\K, BV.-tei.f-. ^röhardt 9 ^ Π ? ft 7 ΠDr. M. m \ K, BV.-tei.f-. ^ röhardt 9 ^ Π? ft 7 Π
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Industrie Pirelli S. p. A. Hailand (Italien)Industry Pirelli S. p. A. Hailand (Italy)
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus einem Material, welches in der Lage ist, sein Eigenvolumen unter Anlegung von Wärme zu vergrößern.Method and device for the production of objects from a material which is in the Is able to increase its own volume with the application of heat.
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.The invention relates to the manufacture of articles from cellular elastomeric and / or plastomeric material based on a crosslinkable or vulcanizable elastomeric and / or plastomeric Material that is able to increase its volume under the action of heat.
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.In the present specification, the material is that which increase in volume under the action of heat may, a composition based on elastomers and / or plastomers, which comprises agents which are capable of causing the composition to expand upon application of heat.
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.Articles commonly made from such a material include, for example End seals that are used in the connections of inlet ducts and outlet ducts of ventilation systems for motor vehicles are used.
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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.The most widely used manufacturing method so far is to use a quantity of a given weight of said material in compact form in the cavity of an I-mandrel. The amount consumed by this amount of material Volume is considerably less than the volume of the mold cavity, which is the exact dimensions of the final product has after the mold is closed. When the closing is completed, the heat is applied.
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.As a result of the heat transferred through the mold, the material expands within the mold cavity, so that it takes the form of the latter and all available Fills space. Vulcanization or crosslinking of the material then takes place, after which the finished product after opening the mold is removed from it.
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.The shape of the finished product is generally very complex and, since the material is viscous (with With regard to the compositions based on elastomers and / or plastics), the expansion takes place with different Degrees of evenness, depending on the amount of movement made by the subject Part of the material must be carried out to fill the available space.
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,To remove irregularities of the extent as much as possible to limit, because otherwise disadvantageous density differences between one zone and another zone of the completed Produced, the material must be suitable at the beginning of the production of the object Wise and suitably arranged in the mold cavity so that complete expansion does not result in subsequent Requires moving material. In addition, the amount of material must be precisely determined in terms of its weight To facilitate the expansion, the walls of the mold cavity must be coated with a lubricant (usually Talc or the like) be coated before the material is introduced. Finally the expansion must be finished
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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.before crosslinking or vulcanization begins, and the temperature of the applied heat must be at a relative low. Any excessive temperature would otherwise cure or vulcanize of that material part which is in contact with the hot mold surface, namely in addition to the expansion and before the middle part of the material the necessary temperature for its expansion has reached. Accordingly, the temperature should not be too high and there should be some reduction from 7 to 10 ° C If a doubling of the crosslinking time or vulcanization time requires, the relevant times for crosslinking are required and vulcanizing a bit tedious. All these facial spots keep productivity low, so that only a relatively small number of items per hour with each Shape can be made.
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.The purpose of the present invention is to provide a method and a mold by means of which the productivity limiting disadvantages are eliminated, with a practically constant density at all points of the finished product is ensured even in the case of a very complex shape.
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 erteiltenAn object of the invention is accordingly a method for the production of objects from cellular elastomeric and / or plastomeric material based on a crosslinkable or vulcanizable one elastomeric and / or plastomeric material which is capable of increasing its own volume under the action of heat to enlarge. According to the invention, such a method is characterized in that the mold cavity first is completely filled with the material in compact form, the volume of the mold cavity is then increased and a certain amount of heat is applied to the material and an increase in volume is caused substantially equal to that given to the mold cavity
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Volumenvergrößerung, wobei das Volumen des Formhohlraumes einen endgültigen Wert annimmt, der den des fertiggestellten Erzeugnisses nicht überschreitet.Volume increase, the volume of the mold cavity assuming a final value which is that of the finished product.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing, for example.
Fig. 1 und 2 stellen die anfängliche bzw· die letzte Herstellungsphase für ein Erzeugnis gemäß dem Verfahren nach der Erfindung dar, hergestellt durch Spritzformen.FIGS. 1 and 2 represent the initial and the last, respectively Production phase for a product according to the method according to the invention is produced by injection molding.
Pig. 3 und 4 stellen die gleichen Phasen bei Spritzformen dar unter Verwendung einer anderen Art von Form.Pig. 3 and 4 represent the same phases in injection molding dar using a different type of shape.
Pig. 5 und 6 stellen die gleichen Phasen bei Verwendung " . einer noch anderen Art von Form dar, die fürPig. 5 and 6 represent the same phases when used ". yet another type of form that is used for
Überführungsformung geeignet ist.Overpass molding is suitable.
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.According to the Pig. 1 and 2, for the production of a practically cylindrical object of a given weight P, a mold Λ is used with two parts 2, 3, which enclose a cavity 4 which is connected to an extrusion device (not shown) by means of a channel 5 which in part 3 the shape is formed.
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.The cavity 4 has a volume V i. and is first completely filled by injecting the material in a plastic state at low temperature by means of the extruder. The density of the material is J 1 = PA 1 .
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 eingespritztenAfter the completion of the injection of the material, the volume of the mold cavity 4 is increased to a value V2 = V 1 + Δ V corresponding to the volume of the finished product, this volume increase being carried out in a short time and with mechanical means, not shown, so that the molded parts 2 and 3 are moved apart. A predetermined amount of heat is then applied to the mold Λ by means of conduction, so that an expansion of the previously injected into the mold cavity 4 in accordance with the above-mentioned conditions
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Materials hervorgerufen wird. Das Material erfährt weiterhin eine Volumenvergrößerung, die praktisch gleichMaterial is caused. The material continues to experience an increase in volume that is practically the same
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.Ay is, that is to say, equal to the increase in volume which has been imparted to the cavity 4 of the mold 1 by means of the mechanical means. The density of the injected material is thus at the end of the expansion 6 2 = p / ^ 2 s ^ / ^ + ^ V), that is the density that is precisely determined by technicians for the finished product 6.
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.Further heating the mold 1 while the volume of the mold cavity 4 and the finished article are kept at the value Vo, then ensures vulcanization or cross-linking of the material. After completion of this process, the mold 1 is opened and the mold parts 2 and are-removed to allow removal of the item 6 to enable. Immediately thereafter, the mold 1 is closed again so that the cavity 4 has a volume V ^, and the relevant manufacturing processes as described above are used for a second item, which is the previous item is identical, repeated.
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 The advantage of the method described is that, as a result of the injection, the volume V ^ of the cavity 4 of the mold 1 is completely and automatically filled with an amount of material of a weight P (weight of the finished object) without the need to dose the amount of material beforehand , and without the material itself having to be placed exactly in the center of the mold cavity. The shape design, i.e. the determination of the initial value V ^ and the final value V2 of the volume of the cavity 4 only requires prior knowledge of the weight P of the end product, its final density cT 2 and the volume increase Δν of the material as a result of the heating of the mold. In view of the above-mentioned mathematical relationship between the various values, it is possible from these initial values to determine the initial volume V ^ of the material which
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erforderlich ist, zu bestimmen.is required to determine.
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.This first embodiment of the manufacturing process can also be realized with a mold 7 according to FIGS. 3 and 4, in which the mold cavity 8, the expanding ones injected from the extruder To accommodate material, formed by a first rigid section 9 and a second section 10 of the mold 7 which is capable of elastically deforming. This second molded part 10 may preferably be in the form of a butyl rubber membrane with reinforcement inserts. During the injection phase of the material, the Cavity 8 kept at a volume V ^, for example by inflating the membrane 10 so that it assumes the shape shown in FIG.
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.The volume of the cavity 8 is then increased to the value Vo, with a volume ^ 7 of working fluid, with which the membrane 10 was previously inflated, is removed so that it then has the outline shown in FIG occupies.
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.A second embodiment of the manufacturing process according to the invention is explained with reference to FIGS. 5 and 6, which relate to transfer molding. Here, a mold 11 consists of two mold parts 16, 17 and it is -with an auxiliary cavity 1.2, which is connected via small channels to a cavity 14 in which the object will be produced. An expanding material of a given weight P is placed in the auxiliary cavity 12 and by means of a piston 15 through the small channels 13 transferred into the mold cavity 14, which has a volume V ^ and is completely filled with the material (Fig. 5). After the cavity 14 is filled, the two Mold sections 16, 17 moved apart so that the volume of the mold cavity 14 is equal to a value Vg V ^. + AV is increased according to the volume of the finished product, and usually in a very short time.
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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.The successive hares or work step in this second embodiment are the same as already explained above, with the exception that upon removal of the finished product from the mold, the piston 15 from the bottom of the cavity 12 is raised in order to be able to introduce the next amount of material.
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.The advantages of this embodiment of the method are basically similar to the advantages of the first embodiment, and in this case too, precise pre-measuring of the material before it is introduced into the auxiliary cavity 12 at the start of manufacture is not necessary, as there will be any excess in the auxiliary cavity - ^ ■ • »» itn ΛΟ remains. This is a well-known feature of transfer molding in Terg-leiott * »around injection molding. Transfer molding can be used with optimal results, particularly in the case of products with inserts, for example metal inserts, which are commonly used for stiffening purposes.
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.- ■ Both molding methods according to the invention require a cavity of precisely maintained volume V 1 during the first phase of manufacture. This results in complete and perfect filling of the cavity so that the product is precisely shaped, even in the case of a very complex shape or a complex omnidirectional crack
. „, .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. ",. Functional modifications and design modifications could be made in the process and the forms used will. For example, the volume of the cavity in which the product is manufactured, are progressively enlarged as opposed to rapid enlargement, essentially during the first Phase of the presence of the material in the mold, i.e. simultaneous with the expansion of the material. In each Case it is essential that the volume increase
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mittels geeigneter mit der Form verbundener mechanischer Mittel hervorgerufen wird und nicht als Ergebnis der Ausdehnung des Materials.by means of suitable ones connected to the shape mechanical means and not as a result of the expansion of the material.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: GERNHARDT, C., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |