DE3637272A1 - Schaeum-giessvorrichtung fuer hohlkoerper - Google Patents
Schaeum-giessvorrichtung fuer hohlkoerperInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schäum-Gießvorrichtung
für Hohlkörper, die ein Formen und Schäumen gleichzeitig
durchführt.
Das Gießen von Hohlkörpern (Slush-Moulding) umfaßt grundsätz
lich die Schritte des Füllens einer vorgewärmten Form mit
einem Plastisol, das eine hochviskose, aus feinen Kunststoff
partikeln und einem Weichmacher bestehende Flüssigkeit ist,
das Anhaftenlassen des Plastisols an der Innenfläche der Form,
um überschüssiges Plastisol auszugießen, das Erhitzen der Form,
um das an der Innenwand der Form haftende Sol zum Gelieren zu
bringen, und das Kühlen der Form. Diese Art des Gießens wird
üblicherweise als Sol-Slush-Moulding bezeichnet.
Es gibt noch eine andere Art des Slush-Moulding oder Hohlgie
ßens, das als Pulver-Hohlgießen (Pulver-Slush-Moulding) bezeich
net wird.
Das Schäum-Hohlgießen gemäß der Erfindung läßt die Verwendung
eines Sols oder eines pulverförmigen Kunstharzes, das ein Treib
mittel enthält, zu, wobei das Gelieren und Schäumen gleichzei
tig durchgeführt wird. Dieses Gießverfahren kann zur Fertigung
von Kraftfahrzeug-Armaturenbrettern, die eine dünne Haut oder
Schale aus beispielsweise Weich-PVC haben, verwendet werden.
Das Erhitzen und Schäumen eines ein Treibmittel enthaltenden
Harzes wird im allgemeinen unter Anwendung von Heißluft oder
Infrarotstrahlung bewerkstelligt. Beispielsweise wird eine
Schaum-PVC-Folie durch Führen eines abgewickelten Ausgangsfo
lienmaterials in kontinuierlicher Weise durch einen Heißluft
ofen bei 200°C erzeugt. Diese Schäumungsmethode ist für folien
oder flachmaterialartige Gegenstände, die gleichförmig erhitzt
werden, angemessen und geeignet. Es ist jedoch für Gegenstände
mit einer komplizierten Gestalt, die nicht gleichförmig beheizt
werden, ungeeignet. In diesem Fall tritt nämlich ein übermäßi
ges Schäumen an denjenigen Teilen, die in ausreichender Weise
der Hitze ausgesetzt werden, wie die Umfangsfläche 1 oder die
Vertikalfläche 2 in der beigefügten Fig. 11 ein, während an
anderen, unzureichend der Hitze ausgesetzten Teilen ein nicht
genügendes Schäumen stattfindet. Das hat zum Ergebnis, daß die
gesamte Haut oder Schale nicht zufriedenstellend ist und den
Anforderungen nicht genügt. Der Nachteil einer Beheizung durch
Infrarotstrahlung liegt darin, daß Hinterschneidungen und ande
re Teile der Strahlung nicht ausgesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben ge
schilderten Umstände konzipiert. Es ist demzufolge die Aufgabe
der Erfindung, eine Trennvorrichtung zu schaffen, mit der ein
gleichförmiges Schäumen des Kunststoffs oder Kunstharzes, woraus
eine Haut oder Schale von komplizierter Ausgestaltung gebildet
wird, zu erreichen ist.
Weitere Ziele wie auch die Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung deutlich. Die Ziele und
Vorteile der Erfindung können mittels der Einrichtungen und
der Kombinationen, die erläutert werden und insbesondere in
den Ansprüchen herausgestellt sind, verwirklicht und erreicht
werden.
Erfindungsgemäß umfaßt die Schäum-Hohlgießvorrichtung zur Lö
sung der gestellten Aufgabe eine Form sowie einen längs dieser
mit einem gewissen oder vorgegebenen Abstand zur Formfläche, an
der das Harz erhitzt und geschmolzen wird, angeordneten Heiß
luftmantel. Die Form und der Heißluftmantel bilden eine erste
Heißluftkammer, die die Hitze für das Schäumen liefert und mit
einem Heißluftein- sowie -auslaß ausgestattet ist.
Die Formvorrichtung ist so aufgebaut, daß Heißluft unter Zwang
durch den Heißlufteinlaß in die Heißluftkammer eingeführt wird,
um das mit der Formfläche in Berührung befindliche Harzpulver
zu erhitzen, wobei die Heißluft durch den Heißluftauslaß ab
geführt wird. Der Formvorgang wird mit dieser Vorrichtung in
der folgenden Weise ausgeführt. Die Form wird vorgewärmt, worauf
die vorgewärmte Form mit Plastisol gefüllt und das dann über
schüssige Plastisol entfernt, beispielsweise ausgekippt wird.
Der (aus Isoliermaterial bestehende) Heißluftmantel wird in bezug
zur Form angeordnet, z.B. an der Form angebracht, und Heißluft
wird in die erste Heißluftkammer zwangsweise eingeführt, so
daß über der gesamten Formfläche eine gleichförmige Gelierung
und Schäumung stattfindet. Deshalb läßt die erfindungsgemäße
Formvorrichtung ein gleichförmiges Schäumen ohne Rücksicht dar
auf zu, wie kompliziert die Gestalt des geformten Gegenstandes
sein mag. Darüber hinaus erlaubt es die Vorrichtung, das Auf
schäumungsverhältnis, d.h. das Verhältnis der Dicke des Schäum
materials vor und nach dem Schäumen, auf einfache Weise zu
kontrollieren.
Die Formvorrichtung gemäß der Erfindung vermeidet den herkömm
liche Heizofen und führt, da sie nur eine minimale Heißluftmenge
zur Erhitzung benötigt, zu erheblichen Energieeinsparungen.
Wenn der Raum oder Spalt zwischen der Hohlgießform und dem Heiß
luftmantel geringer ist als etwa 5 mm, so strömt die Heißluft
wegen des hohen Widerstandes nicht frei, so daß eine örtliche
Unterdrückung im Schäumen bewirkt wird.
Für die wirksame Erhitzung des Harzes mit der erfindungsgemä
ßen Vorrichtung kann der Heißluftmantel mit einer Wärmeisolie
rung oder mit einer Heizeinrichtung versehen sein. Als ein Bei
spiel einer Einrichtung zur Wärmeisolierung ist eine Metallhau
be, die den Heißluftmantel abdeckt, und als ein Beispiel für
eine Heizeinrichtung ist ein in den Heißluftmantel eingebautes
Heizgerät zu nennen. Falls eine Metallhaube zur Wärmeisolierung
verwendet wird, so ist es notwendig, einen Motor (Antrieb) so
wie eine Trageinrichtung zum Öffnen und Schließen der Haube
und einen eine Bewegung der Haube zulassenden Raum vorzusehen.
Wenn ein eingebautes Heizgerät zur Anwendung kommt, dann wird
die Heißluft nicht dazu benutzt, den Heißluftmantel nach dem
Beheizungszyklus erhitzt zu halten, was bedeutet, daß im Zyklus
für das Gelieren des Harzes Heißluft der ersten Heißluftkammer
zugeführt wird, während im folgenden Zyklus ohne Beheizung der
Heißluftmantel abkühlt. Es ist jedoch erwünscht, nach dem Be
heizungszyklus den Heißluftmantel heiß zu halten, um das Formen
und Schäumen wirksam und leistungsfähig in kurzen Perioden oder
Arbeitsspielen zu wiederholen, und das wird durch das eingebaute
Heizgerät erreicht.
Der oben erwähnte Nachteil wird durch die in der folgenden
Weise aufgebaute Hohlgießvorrichtung gemäß der Erfindung be
seitigt. Der Heißluftmantel wird längs der Formfläche und mit
einem bestimmten Abstand zu dieser angeordnet, so daß die erste
Heißluftkammer (zum Erhitzen und Schäumen) zwischen der Form
und dem Mantel gebildet wird. Die Wärmeisolationshaube wird
außerhalb des Heißluftmantels so vorgesehen, daß zwischen die
sen Bauteilen eine zweite Heißluftkammer (zum Zurückhalten
oder Speichern der Wärme) gebildet wird. Die erste Heißluft
kammer wird mit einem ersten Kanal zur Zufuhr von Heißluft
für Heizzwecke durch den Heißlufteinlaß verbunden. Die zweite
Heißluftkammer wird an einen zweiten Kanal angeschlossen, durch
den Heißluft für eine Zurückhaltung der Wärme zugeführt wird.
Wenn das Harz erhitzt werden soll, dann wird durch den ersten
Kanal Heißluft in die erste Heißluftkammer eingeführt. Im ohne
Beheizung ablaufenden Zyklus wird durch den zweiten Kanal Heiß
luft zugeführt, so daß die Wärme zurückgehalten wird, d.h. er
halten bleibt oder verweilt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich die Wärme
isolierungshaube außerhalb vom Heißluftmantel, so daß Heißluft
in die zwischen diesen Teilen gebildete zweite Kammer in dem
Zyklus, in dem das Harz nicht erhitzt wird, eingeführt wird.
Deshalb kühlt der Heißluftmantel nicht ab, sondern bleibt
selbst nach dem Formen und Verschäumen des Harzes heiß, was
zu einer Verkürzung der Form- und Schäumzyklen beiträgt.
Zusätzlich wird der Heißluftmantel durch die Heißluft erhitzt
gehalten, so daß es nicht notwendig ist, eine weitere Einrich
tung für das Zurückhalten der Wärme und den für diese Einrich
tung benötigten Raum vorzusehen.
Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeich
nungen anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine als Beispiel 1 be
schriebene Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung;
Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1;
Fig. 3 den vergrößerten Schnitt des Bereichs C von Fig. 1;
Fig. 4 einen Schnitt durch eine geschäumte Haut oder Schale,
die durch einen Schäum-Gießvorgang mit der erfindungs
gemäßen Vorrichtung nach dem Beispiel 1 erhalten wurde;
Fig. 5 einen Schnitt durch eine als Beispiel 2 beschriebene
Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 6 einen Schnitt durch eine geschäumte Schale, die durch
einen Schäum-Gießvorgang mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nach dem Beispiel 2 erhalten wurde;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausfüh
rungsform gemäß der Erfindung, die als Beispiel 4 be
schrieben wird;
Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung
von Fig. 7;
Fig. 9 den Schnitt nach der Linie A-A in der Fig. 7;
Fig. 10 den Schnitt nach der Linie B-B in der Fig. 7;
Fig. 11 den Schnitt durch eine geschäumte, mit einer herkömmli
chen Schäum-Hohlgießvorrichtung erhaltenen Schale.
Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen anhand
der Beispiele beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt eine Form 4 zum Hohlgießen (Slush-Moulding)
einen entfernbaren Heißluftmantel 5 aus einem isolierenden Ma
terial und einen Zwischenraum 6, der beispielsweise 15 mm be
trägt, gleichförmig ausgebildet und zwischen der Form 4 sowie
dem Heißluftmantel 5 angeordnet ist.
Wie die Fig. 2 zeigt, dient der Außenrand 7 des Heißluftman
tels 5 als ein Verschluß für den Zwischenraum 6, der die Heiß
luft im Mantel hält.
Von einem Heißlufterzeuger 8 (Fig. 1) wird durch den Schlauch
9 sowie den Heißlufteinlaß 10 in den Zwischenraum 6 Heißluft
eingeführt, die den Zwischenraum 6 in gleichförmiger Strömungs
menge durchströmt und am Heißluftauslaß 11 austritt.
Die Betriebsweise dieser Vorrichtung umfaßt die folgenden
Schritte. Zuerst wird in einem üblichen Hohlgießvorgang die
Schale 12 aus einer festen PVC-Folie (mit einer Dicke von
z.B. 0,3-0,5 mm) und aus einer schäumbaren PVC-Folie (mit
einer Dicke von beispielsweise 0,5-0,8 mm), welche ein Treib
mittel enthält, gebildet. Nach der Rückgewinnung von überschüs
sigem Plastisol oder Pulver wird der Heißluftmantel 5 in seine
Lage gebracht und Heißluft in den Zwischenraum 6 eingeführt,
so daß die Hitze auf die schäumbare PVC-Folie der Schale ein
wirkt. Als Ergebnis der Beheizung wird eine gleichförmig ge
schäumte Schale 3 mit einer Schaumschicht von beispielsweise
2,5-3,0 mm erhalten, wie die Fig. 3 zeigt. Die feste PVC-
Folie oder PVC-Schicht 13 und die Schaumschicht 14 sind in den
Fig. 3 und 4 dargestellt.
In den Fällen, da der geformte Gegenstand gewisse Teile hat,
für die eine vollständige Aufschäumung nicht notwendig ist,
kann der Zwischenraum 6 für die Heißluft teilweise auf z.B.
weniger als 5 mm verengt werden, wie die Fig. 5 zeigt. Die Ver
minderung der Heißluft durch den verengten Teil unterdrückt,
wie Fig. 6 zeigt, das Aufschäumen. Wenn der Heißluftmantel 5
in geeigneter Weise so ausgestaltet wird, daß sich der Zwischen
raum allmählich ändert, dann ist es möglich, ein geschäumtes
Produkt mit einer weichen Struktur (Textur) zu erzeugen.
Wird die Heißluft in den Zwischenraum 6 eingeführt, wenn der
Heißluftmantel 5 auf einer normalen Temperatur ist, dann wird
die Hitze der Heißluft vom Mantel 5 absorbiert. Das kann
dadurch verhindert werden, daß man vor dem Hohlgießvorgang den
Mantel 5 an seinem Platz anordnet und die Heißluft durch den
Zwischenraum 6 strömen läßt. Ein anderer Weg, um eine wirksame
Beheizung zu erzielen, besteht darin, den Mantel ständig durch
eine in diesen eingebaute Heizeinrichtung heiß zu halten.
Eine Vorrichtung gemäß diesem Beispiel ist in Fig. 7 gezeigt.
Die Schale 31 aus dem zu erhitzenden Harz wird an der Formflä
che 30 a der Form 30 ausgebildet. Die Schale besteht aus einer
festen PVC-Schicht oder PVC-Folie mit einer Dicke von beispiels
weise 0,3-0,5 mm, die in einem herkömmlichen Hohlgießvorgang
ausgebildet wird, und einer schäumbaren PVC-Schicht von z.B.
0,5-0,8 mm Dicke, die ein Treibmittel enthält.
Der Heißluftmantel 32 wird längs der Formfläche 30 a der Form
30 und mit einem gewissen Abstand (beispielsweise 5-20 mm)
zu dieser angeordnet. Die Wärmehaltehaube 33 wird längs des
Heißluftmantels 32 und mit einem gewissen Abstand zu diesem
(beispielsweise 10-50 mm) vorgesehen. Auf diese Weise werden
zwischen der Formfläche 30 a der Form 30 sowie dem Heißluftman
tel 32 eine erste Heißluftkammer 34 für eine Beheizung und
zwischen dem Heißluftmantel 32 sowie der Wärmehaltehaube 33
eine zweite Heißluftkammer 35 zum Zurückhalten der Wärme ge
bildet.
Der Heißluftmantel 32 ist mit einem Einlaß 32 a für Heißluft
zum Heizen, die Wärmehaltehaube 33 ist mit einem Einlaß 33 a
für Heißluft zum Halten der Wärme versehen. Durch den Einlaß
32 a zu Heizzwecken eingeführte Heißluft trifft auf die dem Ein
laß 32 a gegenüberliegende Formfläche 30 a der Form 30, und die
auf diese Fläche 30 a einwirkende Heißluft soll einen gleichför
migen Druck haben. Aus diesem Grund wird derjenige Teil der
Form 30 (und dessen Nachbarschaft), der an den Einlaß 32 a für
die Heißluft zu Heizzwecke angrenzt, d.h. der diesem Einlaß
gegenüberliegt, in der Strömungsrichtung der Heißluft einge
schnürt oder zurückgesetzt.
Der Heiz-Heißlufteinlaß 32 a ist an einen ersten Kanal 36
für die Heizzwecken dienende Heißluft angeschlossen, während
der Einlaß 33 a für die der Wärmehaltung oder -speicherung die
nende Heißluft an einen zweiten Kanal 37 angeschlossen ist.
An der Stelle, an der sich die beiden Kanäle 36 und 37 vereini
gen oder an der sich der Hauptkanal 38 in die beiden Kanäle
verzweigt, ist ein Umstell- oder Umschaltventil 39 angeordnet.
Dadurch wird die von einem Heißlufterzeuger 20 durch den Haupt
kanal 38 zugeführte Heißluft in Abhängigkeit von der Stellung
der Ventilklappe 39 a des Umstellventils 39 entweder in den Ka
nal 36 oder den Kanal 37 geleitet. Der stromab liegende Endab
schnitt des Kanals 36 ist in den stromabwärtigen Endabschnitt
des Kanals 37 koaxial eingesetzt, so daß ein Doppelkanal gebil
det wird.
Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, ist zwischen die Umfangsfläche
der Form 30 und diejenige des Heißluftmantels 32 ein Dichtungs
material 21 eingesetzt, wie auch Dichtungsmaterial 22 zwischen die Umfangsflä
chen des Heißluftmantels 32 und der Wärmehaltehaube 33 eingesetzt ist. Diese Dichtungsma
terialien erhöhen die Luftdichtheit der ersten Heißluftkammer
34 (für das Heizen) und der zweiten Heißluftkammer 35 (für
das Halten der Wärme). Die Dichtungsmaterialien 21 und 22 sind
teilweise ausgeschnitten, um Auslässe 23 für die Heißluft zu
bilden. Die Anzahl und Lage dieser Auslässe 23 werden in ge
eigneter Weise bestimmt, um die Strömungsrichtung der Heißluft
in den Heißluftkammern 34 und 35 zu steuern.
Die Fig. 9 und 10 zeigen Einzelheiten für die bauliche Gestal
tung der Heißluftkammern 36 bzw. 37 zur Beheizung bzw. Wärme
haltung. In diesem Fall ist das Umstellventil 39 ein D reiwege
ventil, das den Heißluftstrom entweder in den Kanal 36 oder
in den Kanal 37 lenkt. Außerhalb der Wärmehaltehaube 33 ist
Isoliermaterial angeordnet. Ein Traggestell 24 dient der Ab
stützung der Form 30, des Heißluftmantels 32 sowie der Wärmehal
tehaube 33; ein Ventil 25 dient der Regelung der Durchflußmenge
an Heißluft.
Die im Beispiel 4 beschriebene Vorrichtung arbeitet in der fol
genden Weise. Zuerst wird die Form 30 mit Plastisol oder Harz
pulver gefüllt, so daß an der Formfläche 30 a eine geschmolzene
Harzschicht ausgebildet wird. Überschüssiges Plastisol oder
Harzpulver wird dann zurückgewonnen. Der Heißluftmantel 32 und
die Wärmehaltehaube 33 werden mit Bezug zur Form in ihre Lage
gebracht. Die in Fig. 7 gezeigte Ventilklappe 39 a des Umstell
ventils 39 wird in die mit einer ausgezogenen Linie angegebene
Stellung gebracht, so daß der Hauptkanal 38 mit dem Heißluftka
nal 36 verbunden wird, worauf der ersten Heißluftkammer 34
Heißluft zugeführt und dadurch die Harzschicht 31 erhitzt wird.
Nach der Beendigung der Beheizung wird die Ventilklappe 39 a
in die mit einer strich-punktierten Linie angegebene Stellung
umgeschaltet, so daß der Hauptkanal 38 mit dem Kanal 37 verbun
den ist und Heißluft der zweiten Heißluftkammer 35 zugeführt
wird, womit der Heißluftmantel 33 von außen beheizt und heiß
gehalten wird. Die in die erste Heißluftkammer 34 zur Behei
zung und in die zweite Heißluftkammer 35 zum Warmhalten einge
führte Heißluft werden durch einen Auslaß 23 abgeführt.
Wenngleich die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsfor
men dargelegt und beschrieben wurde, ist klar, daß auf Grund
der offenbarten Lehre dem Fachmann Abwandlungen und Abänderun
gen an die Hand gegeben sind, die jedoch als in den Rahmen der
Erfindung fallend anzusehen sind.
Claims (9)
1. Schäum-Gießvorrichtung für Hohlkörper mit einer eine Form
fläche aufweisenden Form, gekennzeichnet
- - durch einen Heißluftmantel (5, 32), der längs der Form fläche (13, 30 a), an der ein Harz erhitzt und geschmolzen wird, sowie mit einem vorbestimmten Abstand zu dieser Formfläche angeordnet ist,
- - durch eine der Zufuhr von Heißluft zum Verschäumen die nende, zwischen der Formfläche und dem Heißluftmantel aus gebildete erste Heißluftkammer (34) und
- - durch einen Heißlufteinlaß (10, 32 a) sowie einen Heißluft auslaß (11, 23) für die erste Heißluftkammer.
2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Heißlufteinlaß (10, 32 a) an einem ersten Teil der
ersten Heißluftkammer (34) und der Heißluftauslaß (11, 23)
an einem zweiten, zum Heißlufteinlaß entgegengesetzt lie
genden Teil der ersten Heißluftkammer angeordnet ist, so
daß die Heißluft in der Heißluftkammer vom Ein- zum Auslaß
gleichförmig strömt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
- - durch eine außenseitlich des Heißluftmantels (32) angeord nete Wärmehaltehaube (33), die zusammen mit dem Heißluft mantel eine zweite, die Wärme haltende Heißluftkammer (35) bildet,
- - durch einen ersten, mit der ersten Heißluftkammer (34) verbundenen Heißluftkanal (36),
- - durch einen zweiten, mit der zweiten Heißluftkammer (35) verbundenen Heißluftkanal (37) und
- - durch eine Umschalteinrichtung (39), die wechselweise und gesteuert Heißluft dem ersten sowie zweiten Heißluftkanal zuleitet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Heißluftkammer (35) mit einem Heißluftein- sowie
-auslaß versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umschalteinrichtung (39) ein Dreiwegeventil ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abstand in der gesamten
Vorrichtung gleichförmig ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abstand in wenigstens
einem Teil der Vorrichtung verengt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß sich der vorbestimmte Abstand über die
gesamte Vorrichtung allmählich ändert.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der dem Heißlufteinlaß benachbarte Teil
der Form in der Strömungsrichtung der Heißluft in der ersten
Heißluftkammer zurückgesetzt ist.
Applications Claiming Priority (1)
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