DE69026009T2

DE69026009T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Dichtung auf einer Fläche eines Gegenstands

Info

Publication number: DE69026009T2
Application number: DE1990626009
Authority: DE
Inventors: Ahmet Comert; Dominique Petit
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2010-09-08
Also published as: EP0416653A2; JP2637839B2; EP0416653A3; EP0416653B2; DE69026009T3; JPH03121375A; DE69026009D1; EP0416653B1

Description

Eines der universalen Elemente in der Konstruktion und Herstellung von Produkten stellt die Dichtung oder Abdichtung dar. In vielen Industrien, wie beispielsweise der Automobil-, Geräte- und Verpackungsindustrie, werden große Mengen von Dichtungen zur Wasserabdichtung, Staubabdichtung, Luftabdichtung und dergleichen eingesetzt. In vielen Fällen liegen die Dichtungen in Form von maßgefertigten Formteilen vor oder werden in Rollenform geliefert. In letzterem Fall schneidet der Anwender eine Länge von der Rolle ab und positioniert diese manuell an der gewünschten Stelle in seinem Produkt. Beide Fälle (Formteil und Rollenform) beinhalten einen manuellen Vorgang, welcher nicht nur teuer ist, sondern darüber hinaus nicht mit einem automatischen Montageband in Einklang gebracht werden kann. Bei modernen Herstellungsverfahren sind im Sinne der Effizienz sowie zur Aufrechterhaltung einer wettbewerbs fähigen Position Automatisierung und geringe Lohnkosten notwendig.
Zur Überwindung der oben genannten Schwierigkeiten wurde das Konzept der Bildung einer Dichtung "an Ort und Stelle" entwickelt, d. h. Herstellung der Dichtung auf der Oberfläche des Produktes, mit welchem sie eingesetzt werden soll. Dieses Verfahren ist vielversprechend und stellt einen wachsenden Sektor in den Industrien dar, welche Dichtungen einsetzen. Tatsächlich wurde die Einführung der Bildung von Dichtungen an Ort und Stelle" von mehreren Unternehmen vorgeschlagen, insbesondere jenen, die Robotersysteme herstellen und vertreiben.
Im allgemeinen müssen zur automatischen Bildung einer Dichtung auf der Oberfläche eines Produkts mehrere Verfahren eingesetzt werden, nämlich Robotertechnik, Materialhandhabung und Materialzusammenstellung. Solch eine Einrichtung würde charakteristischerweise aus einer Maschinenwaffe bestehen, welche von einer Dosierpumpeneinrichtung gespeist wird, welche über eine Mischvorrichtung zur gleichmäßigen Mischung eines Zweikomponentenmaterials arbeitet, wie zur Erzeugung von Polyurethan verwendet. Die Maschinenwaffe wird von einem Roboterarm entlang eines geeigneten Pfades angetrieben, während die erforderliche Materialmenge extrudiert wird. Bei derartigen Einrichtungen muß in den Roboter am meisten investiert werden, bei dem es sich gewöhnlich um einen 2- oder 3-Achsen-"Portic"-Typ handelt. Die Handhabungseinrichtung besteht normalerweise aus zwei Dosierpumpen, von denen jede für eine der beiden reaktiven Komponenten des für die Dichtung zu verwendenden Materials zuständig ist. Diese Dosierpumpen liefern die nötige Menge jeder Komponente und führen sie einer statischen oder dynamischen Mischvorrichtung zu.
In der Vergangenheit wurde als Material im allgemeinen ein flexibles Zweikomponentenpolyurethan verwendet, das geschäumt oder ungeschäumt sein kann. Ist das Material geschäumt, so wird dies normalerweise durch die Verwendung von CO&sub2; erreicht, das durch die Reaktion einer der Komponenten mit Feuchtigkeit, welche in der anderen Komponente enthalten ist, erzeugt wird. Gewöhnlich werden Komponenten mit niedriger Viskosität verwendet, da diese leichter zu mischen sind.
Sehr gut geeignet sind die Komponenten eines solchen Systems mit niedriger Viskosität im Falle einer flachen Dichtung, d. h. einer Dichtung, die auf eine Oberfläche mit einer Ebene aufgetragen wird, und wobei es sich bei der Querschnittsform um eine im wesentlichen halbovale Form handeln kann. Auf Grund ihrer niedrigen Viskosität können solche Materialien andere Formen (beispielsweise rechteckige oder dreieckige) nicht aufrechterhalten, und da sie flüssig sind, ist eine dreidimensionale Anwendung (x, y, z) nicht möglich; in so einem Fall fließt das Material und kann keine gleichmäßige Form aufrechterhalten.
Bei bestimmten Materialien mit hoher Viskosität tritt dieser Nachteil zwar nicht auf, doch diese ziehen andere Probleme mit sich. Wenn beispielsweise ein Wulst aus einem Material mit hoher Viskosität durch Extrudieren in Form einer geschlossenen Gestalt auf einer Oberfläche abgelegt wird, kann die Querschnittsform an dem Punkt, an dem die "Enden" des Extrudierens zusammenlaufen, unbestimmt sein. Die Enden werden entweder ein wenig getrennt sein und einen Abschnitt mit einer verringerten Querschnittsfläche hinterlassen, oder sie überlappen und es entsteht ein Abschnitt mit einer Querschnittsfläche, welche größer als gewünscht ist. Falls eine Dichtung mit absolut gleichmäßiger Form und Querschnittsfläche gewünscht ist, ist keiner dieser beiden Fälle akzeptabel.
Es ist also festzustellen, daß ein Dichtungsmaterial mit niedriger Viskosität auf Oberflächen mit einer Ebene beschränkt ist, wo die Querschnittsform keine Rolle spielt, während bei Materialien mit hoher Viskosität an der "Anfangsund Endposition" Probleme entstehen. Diese und andere Schwierigkeiten, die bei Systemen des Standes der Technik auftraten, wurden in neuartiger Weise durch die vorliegende Erfindung umgangen.
Daher liegt eine bedeutende Aufgabe der Erfindung darin, eine Dichtung und ein Verfahren zur Bildung einer Dichtung direkt auf einer Oberfläche, welche nicht nur in einer Ebene liegt, sowie eine Vorrichtung zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, dem Artikel mit einer Dichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 14 und der Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Die Ansprüche sind als erste, nicht einschränkende Annäherung an eine Definition der Erfindung in allgemeinen Worten zu verstehen. Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Aufbringung eines Dichtungsmaterials mit einer gewünschten Querschnittsform, wobei es sich nicht um einen natürlichen, flüssigen Wulst oder Tropfen handelt, "an Ort und Stelle".
Des weiteren schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer Dichtung aus hochviskosem Material in geschlossener Gestalt und mit einer gleichmäßigen Querschnittsform, selbst an der "Anfangs- und Endposition".
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Bildung einer ringförmigen Dichtung "an Ort und Stelle" mit einer gleichmäßigen Querschnittsform über die gesamte Länge hinweg.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Dichtung, welche an Ort und Stelle gebildet wird und durchweg eine gleichmäßige Querschnittsform und -fläche aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Bildung einer ringförmigen Dichtung mit einer gleichmäßigen Querschnittsform über die gesamte Länge hinweg an Ort und Stelle zur Verfügung zu stellen.
Im allgemeinen beschäftigt sich die Erfindung mit einer Dichtung, welche direkt (an Ort und Stelle) auf einer Oberfläche eines Artikels durch Herstellung eines anfänglichen Wulstes aus einem viskosem Material gebildet wird, wobei der Wulst eine ausgewählte Querschnittsform und - fläche aufweist. Eine Form mit einem länglichen Hohlraum mit derselben Querschnittsfläche wie der anfängliche Wulst wird mit der Oberfläche in Kontakt gebracht, um die Endform der Dichtung auf der Oberfläche zu erzeugen.
Insbesondere kann der anfängliche Wulst erzeugt werden, indem er (a) auf die Oberfläche extrudiert wird, (b) in den länglichen Hohlraum extrudiert wird, (c) in den länglichen Hohlraum eingespritzt wird oder (d) indem zunächst der Artikel durch Spritzgießen gebildet wird und anschließend der längliche Hohlraum mit der Oberfläche des so gebildeten Artikels in Kontakt gebracht wird und das viskose Material in den durch die Oberfläche und den länglichen Hohlraum gebildeten Raum eingespritzt wird.
Figur 1 ist eine Perspektivansicht einer Verbindung unter Verwendung einer Dichtung, welche gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde,
Figur 2 ist eine Schnittansicht der Verbindung entlang der Linie II-II von Figur 1,
Figur 3 ist eine Perspektivansicht eines Artikels als Teil der Verbindung, wobei die erfindungsgemäße Dichtung in Operationsstellung gezeigt ist,
Figur 4 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Bildung der Dichtung gemäß einem ersten Verfahren,
Figur 5 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Bildung der Dichtung durch ein zweites Verfahren,
Figur 6 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Bildung der Dichtung durch ein drittes Verfahren,
Figuren 7 und 8 sind Querschnitte einer Vorrichtung zur Bildung der Dichtung durch ein viertes Verfahren,
Figur 9 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte zur Bildung der Dichtung durch das erste Verfahren zeigt,
Figur 10 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte zur Bildung der Dichtung durch das zweite Verfahren zeigt,
Figur 11 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte zur Bildung der Dichtung durch das dritte Verfähren zeigt,
Figur 12 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte zur Bildung der Dichtung durch das vierte Verfahren zeigt.
Zunächst wird auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen, in denen die allgemeinen Merkmale der Erfindung am besten gezeigt sind. Die Dichtung, die im allgemeinen durch das Bezugszeichen 10 dargestellt ist, ist in ihrer Verwendung als Abdichtung in einer Verbindung gezeigt, wie beispielsweise einem Adapterflansch für Rohre.
Der Flansch besteht aus zwei gleichartigen Körpern 14 und 15. Der obere Körper 14 ist mit Armen 16 und 17 versehen, während der untere Körper 15 mit gleichartigen Armen 18 und 19 versehen ist. Die beiden Körper weisen zusammen eine scheibenartige Konfiguration auf und weisen eine Axialbohrung 23 auf, deren Oberfläche mit peripheren Auszackungen 25 versehen ist. Die Körper sind mit Bolzenlöchern 27 versehen, die auf einem Standardmittelachsenkreis beabstandet sind. Die Hauptkörper 14 und 15 sind jeweils mit axial verlaufenden bogenförmigen Vorsprüngen 29 und 31 versehen, welche eine Nabe ausbilden, die sich von einer Seite der Anordnung her erstreckt. Bolzen 21 und 22 halten die Körper 14 und 15 zusammen.
Figur 2 zeigt die Art und Weise, wie die Körper 14 und 15 mit Taschen 32 zwischen den Bolzenlöchern 27 versehen sind. Der Adapterflansch ist im Einsatz beim Anbringen eines Plastikrohres 11 an einen Flansch 13 eines Artikels 12 gezeigt, wobei es sich bei dem Artikel um ein weiteres Rohr, ein Ventil oder dergleichen handeln kann.
Zur Vervollständigung der Anordnung wird der Adapterflansch erst auf dem Rohr 11 angebracht und wird anschließend an den Flansch 13 geschraubt. Wenn die Bolzen 21 und 22 vollständig angezogen sind, paßt die Abdichtung oder Dichtung 10 auf dem Flansch 13 in eine kegelförmige Senkung 24 an den Körpern 14 und 15. Die Bolzen 28 passen in die Bolzenlöcher 27 und ziehen den Adapterflansch gegen die Fläche oder Oberfläche 20 des Flansches 13, wodurch die Dichtung 10 dazwischen eingeklemmt wird, um eine wasserdichte Abdichtung zur Verfügung zu stellen.
Die Dichtung 10 ist aus einem Elastomer gebildet und wird direkt ("an Ort und Stelle") auf der Fläche oder Oberfläche 20 des Flansches 13 des Artikels 12 gebildet. Die Art des Elastomers sowie die Vorrichtung und das Verfahren zur Bildung der Dichtung an Ort und Stelle sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, weist die Dichtung 10 einen im allgemeinen dreieckigen Querschnitt auf, wobei sich eine kleine Rippe oder ein Flansch 26 radial von einer Basis erstreckt. Mit anderen Worten, die Dichtung weist eine komplizierte Form auf, wodurch sie für eine Darstellung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung besonders geeignet ist.
Figur 3 zeigt die Dichtung 10, nachdem sie direkt auf der Oberfläche 20 des Flansches 13 auf dem Artikel 12 ausgebildet wurde. Zum Zwecke der Darstellung der Erfindung wird der Artikel mit einer Bohrung 30 gezeigt, während die Dichtung 10 als geschlossene Figur und als Ring dargestellt ist. Zum Zwecke dieser Beschreibung ist ein Ring als fester Körper definiert, dessen Oberfläche durch eine geschlossene ebene Figur entsteht, welche in einem Weg um eine zentrale Linie bewegt wird, während eine konstante Orientierung zu dieser Linie aufrechterhalten wird; unter dieser Definition kann es sich bei der Querschnittsform um jede ebene Figur handeln (nicht nur um einen Kreis, wie beim Toroid), die Bewegung kann entlang jeder geschlossenen Figur erfolgen, einschließlich eines Kreises oder Rechtecks mit abgerundeten Ecken, und die erzeugende Figur kann sich ebenso nach oben oder unten relativ zur zentralen Linie bewegen (nicht nur in einer einzigen Ebene senkrecht zur Linie bleiben).
Die Dichtung 10 ist aus einem feuchtigkeitshärtbaren Semi-IPN (sich durchdringendem Polymernetzwerk) gebildet, welches in der am 5. Januar 1988 eingereichten Patentanmeldung mit der Serial Number 140,851 und dem Titel "MOISTURE CURABLE HOT MELT ELASTOMERS" beschrieben ist, wobei diese Beschreibung hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. Wie in dieser Patentanmeldung beschrieben, hat man festgestellt, daß neuartige und nützliche Materialarten (besonders geeignet für Dichtungsmasse der Heißschmelzart) durch Mischen von mindestens zwei Komponenten hergestellt werden können: (a) einem im allgemeinen nicht reaktionsfähigen thermoplastischen synthetischen Polymer mit mindestens moderater Flexibilität, d. h. einem nichtvernetzbaren Elastomer wie beispielsweise Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer, Styrol-Butadien-Styrol Blockcopolymer, Polyisobutylen, Styrol-Ethylen-Butylen- Styrol-Blockcopolymer, Ethylen-Propylen-Gummi und einem weichmacherhaltigen Poly(vinylchlorid) (nachfolgend PVC) und (b) einem Polymer oder Oligomer mit Endgruppen mit der Fähigkeit zur weiteren Reaktion miteinander unter dem Einfluß von Luftfeuchtigkeit, beispielsweise 10 - 100 % relativer Feuchtigkeit über mindestens 5 Minuten, wie beispielsweise Polyester oder Polyether oder Polybutadiene, welche mit Isocyanat- oder Trialkoxysilylendgruppen enden. Diese Materialien können extrudiert oder auf andere Art und Weise durch Formen in die gewünschte Form, in welcher sie letztlendlich verwendet werden, gebracht werden, während sie davor geschützt werden, Feuchtigkeit oder anderen aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen ausgesetzt zu sein. Der geformte Artikel der Materialien kann anschließend einer weiteren Reaktion unter dem Einfluß von flüssigem Wasser oder Umgebungsfeuchtigkeit unterzogen werden, wodurch eine in den bevorzugten Ausführungsformen im wesentlichen duroplastisch geglaubte IPN-Struktur mit hervorragender Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Abbau durch Umwelteinflüsse entsteht. Die Materialmischung kann in einer bedeckten Trommel oder einer abdichtbaren Plastiktasche in einer einzigen großen Masse oder in Pelletform zur späteren Verarbeitung in das gewünschte Endprodukt gelagert werden; hier ist wieder ein Schutz der Materialmischung vor Feuchtigkeit während der Lagerung notwendig.
Wahlweise Komponenten der Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen Weichmacher, Beschleuniger für die Vernetzungsreaktion, oberflächenaktive Stoffe und Füllstoffe.
Genauer gesagt ist die Dichtung 10 aus einer Mischung gebildet, welche folgendes umfaßt: (a) eine erste Komponente, welche ein primäres Polymer mit einer Polyesterhauptkette und Isocyanatendgruppen ist, welche in Gegenwart von Feuchtigkeit chemisch miteinander reagieren können, um ein Derivatpolymer mit einer längeren durchschnittlichen Kettenlänge als das primäre Polymer zu bilden, und (b) eine zweite Komponente, die ein nicht vernetztes Elastomer ist, das nicht im wesentlichen mit sich selbst oder mit der ersten Komponente in Gegenwart von Feuchtigkeit chemisch reaktionsfähig ist, wobei die erste Komponente und die zweite Komponente innig vermischt werden, um die Stoffverbindung zu bilden. Wenn die Stoffverbindung in Abwesenheit von Feuchtigkeit und anderen aktiv wasserstoffabgebenden Materialien gehalten wird, ist sie eine leicht extrudierbare und auf andere Weise herkömmlich formbare thermoplastische Zusammensetzung, welche jedoch im wesentlichen duroplastisch wird, wenn sie
Feuchtigkeit ausgesetzt wird. Die zweite Komponente ist aus der Gruppe bestehend aus Styrol-Isopren-Styrol- Blockpolymeren, Styrol-Butadien-Styrol-Blockpolymeren, Isoprenhomopolymeren und Polyvinylchlorid, Polyisobutylen, Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol sowie Ethylen-Propylen-Gummi ausgewählt. Wenn die Zusammensetzungen Feuchtigkeit ausgesetzt werden, wird sie im wesentlichen duroplastisch. Die Menge an nicht extrahierbarem Material übersteigt die ursprüngliche Menge des nicht gehärteten (aber härtbaren) Vorpolymers in der Zusammensetzung, wenn das im wesentlichen duroplastische Material extrahiert wird, indem das Material über eine Stunde in einem Lösemittel unter Rückflußkühlung erhitzt wird, welches alle der Komponenten der ersten und zweiten Komponente gelöst hätte, bevor die Zusammensetzung der Feuchtigkeit ausgesetzt worden war.
Figur 4 zeigt eine Vorrichtung zur Bildung der Dichtung 10 auf der Oberfläche 20 eines Artikels, wie beispielsweise dem Flansch 13 des Artikels 12. Ein länglicher anfänglicher Wulst 36 wird auf der Oberfläche 20 durch Extrudieren positioniert. Eine Form 34 wird durch einen Roboter, Zylinder 33 oder dergleichen nach unten bewegt. Schließlich kommt ein länglicher Hohlraum 35 in der Form mit dem Wulst 36 in Kontakt und bewirkt, daß sich dessen Form an jene des Hohlraums anpaßt. Die Querschnittsform des Hohlraums wird so gewählt, daß sie der gewünschten Querschnittsform der fertigen Dichtung 10 entspricht. Allgemein entspricht die Fläche des Querschnitts des Hohlraums der Fläche des Querschnitts des anfänglichen Wulstes, mit der Ausnahme, daß der Wulst in dem Mittelbereich etwas mehr Material enthalten kann wie der Hohlraum, so daß der Fluß längs erfolgen kann, um jede Unzulänglichkeit an der "Anfangs- und Endposition" des langgestreckten Wulstes zu füllen. Wenn der Längsfluß vollendet ist, sollte idealerweise das Materialvolumen in dem endgültigen Wulst oder der Dichtung dem Volumen des länglichen Hohlraums 35 entsprechen, und es sollten keinerlei Spuren von der Stelle bleiben, an der die Enden des anfänglichen Wulstes zusammenkamen, wenn die Form anschließend durch den Zylinder 33 enfernt wird.
Figur 5 zeigt eine schematische Ansicht, welche eine Vorrichtung zur Durchführung eines weiteren Verfahrens der Anwendung der Dichtung 10 auf die Oberfläche 20 eines Artikels darstellt, wie beispielsweise den Flansch 13 des Artikels 12. Der anfängliche Wulst 37 wird durch Extrudieren in dem länglichen Hohlraum 35 der Form 34 positioniert. Die Form wird anschließend durch den Zylinder 33 in Kontakt mit der Oberfläche 20 gedrückt und später entfernt, wobei die gebildete Dichtung auf der Oberfläche bleibt. Eine Lösebeschichtung bekannter Art kann auf die Oberfläche des Hohlraums aufgetragen werden, um die Entfernung von der Dichtung zu erleichtern, welche an der Oberfläche 20 haftet. Es ist dann ersichtlich, daß der anfängliche Wulst 37 im wesentlichen dieselbe Querschnittsfläche wie der Hohlraum 35 aufweist, so daß, wenn die Umverteilung erfolgt, der Hohlraum vollständig gefüllt wird und weder Leerräume noch eine Überfüllung vorkommen.
Figur 6 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung eines weiteren Verfahrens zur Anwendung der Dichtung 10 auf die Oberfläche 20 des Flansches 13 als Teil des Artikels 12. Der Artikel 12 wird in eine geeignete Ausnehmung 40 in einem Teil 41 einer zweiteiligen Form 42 so positioniert, daß die Oberfläche 20 mit der Teilungsebene der Form abschließt, und daß die Ausnehmung 40 vollständig durch den Artikel 20 ausgefüllt ist. Der andere Teil 43 der Form ist mit einem länglichen Hohlraum 44 versehen, welcher die in der fertigen Dichtung 10 gewünschte Form aufweist; diese gewünschte Form bezieht sich nicht nur auf den Querschnitt, sondern auch die allgemeine Konfiguration, welche in der Darstellung als Ring gezeigt ist. An verschiedenen Stellen verlaufen Einspritzkanäle 45 in den Hohlraum 44, um das Dichtungsmaterial durch Einspritzen einzufüllen. Nachdem die beiden Formteile 41 und 43 durch eine Vorrichtung, wie beispielsweise den Zylinder 33, zusammengebracht worden sind, bilden der Hohlraum 44 und die Oberfläche 20 einen geformten Behälter, in welchen das Dichtungsmaterial unter Druck durch die Einspritzkanäle 45 eingespritzt wird. Der Teil 43 der Form wird anschließend von dem anderen Teil 41 der Form sowie von der Oberfläche 20 entfernt, wobei die Dichtung 10 direkt auf dem Artikel 12 bleibt.
Die Figuren 7 und 8 zeigen noch eine weitere Vorrichtung zur Durchführung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Eine zweiteilige Form 46 weist einen oberen Teil 47 und einen unteren Teil 48 auf, welche entlang der Teilungslinie durch eine Einrichtung, wie beispielsweise den Zylinder 33, in eine erste relative Position (Figur 7) und eine zweite Position (Figur 8) verschiebbar sind. Der untere Teil 48 ist mit einer Ausnehmung 49 versehen, welche so geformt ist, daß sie den Artikel 12 genau reproduziert, so daß die Oberfläche 20 des Flansches 13 hiervon entlang der Teilungslinie der Form liegt. Der obere Teil 47 der Form ist mit einem länglichen Hohlraum 51 versehen, welcher der fertigen Dichtung 10 entspricht. Geeignete Einspritzkanäle 52 erstrecken sich zum Einfüllen des Dichtungsmaterials in den Hohlraum 51, während ähnliche Einspritzkanäle 53 zum Einfüllen des Artikelmaterials in die Ausnehmung 49 verlaufen. Der Zylinder 32 gewährleistet eine Seitwärtsbewegung der Formteile 47 und 48, während ein Zylinder 50 eine Bewegung senkrecht zur Teilungs linie ermöglicht.
Zuerst wird der Artikel 12 gebildet, wenn sich die Form 46 in dem in Figur 7 gezeigten Zustand befindet; der längliche Hohlraum 51 ist von der Ausnehmung 49 entfernt, so daß die Teilungslinienoberfläche 54 des oberen Teils 47 der Form mit der Ausnehmung 49 eine geschlossene Kammer bildet. Kunststoffmaterial mit niedriger Viskosität, wie beispielsweise ungehärtetes PVC, wird durch die Einspritzkanäle 53 in diese Kammer eingespritzt, und das Kunststoffmaterial wird ausgehärtet Sobald der Artikel 12 eine notwendige Härte erreicht hat, dient der Zylinder 33 dazu, den oberen Teil 47 der Form von der in Figur 7 gezeigten anfänglichen Position zu der in Figur 8 gezeigten zweiten Position zu verschieben. Der Hohlraum 51 und die Oberfläche 20 des Artikels 12 bilden nun einen Behälter oder eine Dichtungskammer, in welche das Dichtungsmaterial durch die Einspritzkanäle 52 eingespritzt werden kann.
Wenn das Dichtungsmaterial die Dichtungskammer vollständig gefüllt hat und das Material (falls nötig) auf eine geeignete Härte ausgehärtet ist, wird der obere Teil 47 der Form von dem unteren Teil 48 entfernt. Diese Bewegung erfolgt senkrecht zur Teilungslinienoberfläche 54 und unter Einwirkung des Zylinders 50. Die durch die Zylinder 33 (seitlich) und 50 (senkrecht) ermöglichten Bewegungen können natürlich durch jede geeignete Einrichtung, wie beispielsweise einen Roboter, erfolgen. Die Bewegung des oberen Teils 47 weg von dem untern Teil 48 dient in jedem Fall dazu, daß die fertige Dichtung 10 auf der Oberfläche 20 des Artikels 12 verbleibt. Der Artikel wird anschließend auf übliche Art und Weise von der Ausnehmung 49 der Form entfernt, wobei er die fertige Dichtung mit sich trägt.
Die Figuren 9, 10, 11 und 12 sind Flußdiagramme, die die verschiedenen Verfahrensschritte zeigen, welche durch die in Figur 4, 5, 6 bzw. 7 gezeigten Vorrichtungen durchgeführt werden. Da diese Abbildungen schematisch sind, wurde kein Versuch unternommen, den Hohlraum in der in den anderen Figuren der Zeichnungen verwendeten komplizierten Form darzustellen.
Figur 9, die die bei der Arbeitsweise der in Figur 4 gezeigten Vorrichtung ausgeführten Schritte darstellt, beginnt mit Schritt 60, welcher aus dem Extrudieren des anfänglichen Wulstes 36 auf die Oberfläche 20 des Artikels 12 besteht. Der nächste Schritt ist Schritt 61, bei dem die Form 34, welche den länglichen Hohlraum 35 aufweist, in Richtung auf die Oberfläche 20 des Artikels 12 und in Richtung auf den anfänglichen Wulst 36 aus Dichtungsmaterial bewegt wird. Die Querschnittsfläche des anfänglichen Wulstes 36 entspricht im wesentlichen der Querschnittsfläche des Hohlraums 35, wie oben erklärt wurde; dies trifft nur zu, wenn die fertige Dichtung durchweg eine gleichmäßige Querschnittsform und - größe aufweisen soll. Wenn die Dichtung von Stelle zu Stelle unterschiedlich sein soll, muß in dem Hohlraum 35 ein angemessener Ausgleich stattfinden, so daß die Querschnittsflächen des Hohlraums und des Wulstes von Punkt zu Punkt gleich sind.
Nun erfolgt Schritt 62, der daraus besteht, die Form mit dem Artikel 12 in Kontakt zu bringen, womit die Bildung der fertigen Dichtung 10 vollendet wird. In Schritt 63 wird die Form 34 von dem Artikel 12 wegbewegt, wodurch der Hohlraum 35 von der fertigen Dichtung 10 getrennt wird. Die Dichtung bleibt auf der Oberfläche 20 des Artikels und wird anschließend ausgehärtet, falls dies notwendig ist. Während des Schrittes 62 wird der anfängliche Wulst 36 nicht nur in die seitlichen Richtungen plastisch verformt, um sich der Querschnittsform des Hohlraums 35 anzupassen, sondern das Material kann auch längs des Hohlraums fließen, um sämtliche Leerräume in der Querschnittsform oder -größe auszugleichen, insbesondere an der "Anfangs- und Endposition".
Figur 10 zeigt die Verfahrensschritte, die zum Einsatz der Vorrichtung von Figur 5 dienen. Erst wird in Schritt 64 der anfängliche Wulst 37 durch Extrudieren in dem langgestreckten Hohlraum 35 positioniert. Auf Grund der hohen Viskosität des Materials paßt sich der Wulst an diesem Punkt möglicherweise nicht ganz an die Form des Hohlraums an. In Schritt 65 wird der Artikel 12 mit dessen Oberfläche 20 in Richtung auf die Form 34 und den anfänglichen Wulst 37 bewegt. Schritt 66 besteht aus der Vollendung der Bewegung des Artikels in Richtung auf die Form, so daß die Oberfläche 20 auf den anfänglichen Wulst 37 einen Druck ausübt, und ein Fließen des Materials in alle Teile des Hohlraums 35 bewirkt, wobei der Fluß sowohl seitlich als auch längs erfolgt, was notwendig sein kann und oben bereits ausführlicher beschrieben wurde. Schließlich wird in Schritt 67 der Artikel 12 von der Form gehoben, wobei er die fertige Dichtung 10 trägt, welche durch Haftung an der Oberfläche 20 angebracht ist. Geeignete Mittel zum Lösen usw. können in dem Hohlraum 35 verwendet werden, bevor das Dichtungsmaterial darin eingefüllt wird, um die Trennung der Dichtung von dem Hohlraum zu erleichtern.
Figur 11 zeigt die Schritte der Arbeitsweise der Vorrichtung von Figur 6. In Schritt 68 wird der Artikel 12 (schematisch gezeigt) in die Ausnehmung 40 gegeben, welche in dem unteren Formteil 41 zur Verfügung gestellt ist. In Schritt 69 wird der obere Teil 43 der Form (mit dem länglichen Hohlraum 44) in Richtung auf den unteren Teil 41 der Form und in Richtung auf den Artikel 12 bewegt. Schritt 70 besteht aus der Vollendung der Bewegung, so daß der Hohlraum 44 und die Oberfläche 20 des Artikels einen Behälter bilden, wobei der Einspritzkanal 45 den einzigen Eingang zur Verfügung stellt. In Schritt 71 wird das Dichtungsmaterial durch den Einspritzkanal 45 in den Behälter eingespritzt, um die fertige Dichtung 10 zu bilden. Anschließend wird Schritt 72 ausgeführt, indem der obere Teil 43 der Form von dem unteren Teil 41 der Form entfernt wird, wobei der Artikel 12 und die fertige Dichtung 10 zurückbleiben. Gemäß Schritt 73 werden der Artikel und die Dichtung in der vollendeten Form schließlich von der Ausnehmung 40 des untern Teils 41 der Form entfernt.
Figur 12 zeigt die Verfahrensschritte, die zum Einsatz der in den Figuren 8 und 9 gezeigten Vorrichtung dienen. Es ist ersichtlich, daß sich in dem ersten Schritt 74 der obere Teil 47 der Form in einer ersten Position seitlich von dem untern Teil 48 der Form befindet. In dieser Position ist der Hohlraum 51 in dem oberen Teil 47 der Form nicht mit der Ausnehmung 49 in dem unteren Teil 48 der Form in Verbindung. In Schritt 75 wird durch den Einspritzkanal 53 Kunststoff in die Ausnehmung 49 eingespritzt, um den Artikel 12 zu bilden. Schritt 76 besteht aus der Bewegung des Teils 47 in seitlicher Richtung des Teils, so daß der längliche Hohlraum 51 über der Oberfläche 20 des fertigen Artikels 12 liegt, um damit einen vollständigen Behälter zu bilden. In Schritt 77 wird. das Dichtungsmaterial durch den Einspritzkanal 52 in diesen Behälter eingespritzt. Gemäß Schritt 78 wird anschließend der obere Teil 47 der Form von dem unteren Teil 48 der Form entfernt, wobei der Artikel 12 und die fertige Dichtung 10 mit letzterem Teil zurückbleiben. Schließlich wird der Artikel 12, welcher die fertige Dichtung 10 trägt, von dem untern Teil 48 der Form entfernt.
Es versteht sich, daß die Ausrichtung der oben beschriebenen Elemente nur der Darstellung dient, und daß alle der Verfahren in jeder Ausrichtung durchgeführt werden könnten, wenn das Dichtungsmaterial, der Hohlraum, die Artikeloberfläche usw. in geeigneter Weise angepaßt werden.
Hinsichtlich der obigen Beschreibung ist nun ein klares Verständnis der Vorteile der vorliegenden Erfindung möglich.
Beispielsweise kann durch die erfindungsgemäße Ausführung sichergestellt werden, daß eine Dichtung direkt auf einem Artikel genau gebildet wird, wobei die Dichtung eine ausgewählte Form und Größe über deren Länge hinweg aufweist. In vielen Fällen, in denen die Dichtung in Form einer geschlossenen Figur vorliegt, wird die Querschnittsform und -fläche über die gesamte Länge hinweg gleich sein. Selbst wenn der anfängliche Wulst gebildet wird, indem ein Extrudieren des Materials auf die Artikeloberfläche angewendet wird, wird die "Anfangs- und Endposition" in der fertigen Dichtung ohne Diskontinuität gebildet. Des weiteren ist es durch die Ausführung der vorliegenden Erfindung möglich, eine Dichtung zu bilden, die entlang einer Oberfläche liegt, welche eine Konfiguration in mehr als einer Ebene aufweist, während eine konsistente Querschnittsform und -fläche aufrechterhalten wird. Außerdem ist in den Fällen, in denen die Bereitstellung einer Dichtung gewünscht ist, deren Form oder Größe von Stelle zu Stelle unterschiedlich ist, dies in exakter und beständiger Art und Weise durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren möglich.

Claims

1. Verfahren zur Bildung einer Dichtung auf einer Oberfläche eines Artikels mit folgenden Schritten:

(a) Bildung eines länglichen Wulstes aus Dichtungsmaterial, wobei der Wulst ausgewählte Querschnittsflächen über dessen Länge hinweg aufweist,

(b) Kontaktierung der Oberfläche mit einer Form mit einem länglichen Formenhohlraum, wobei der Formenhohlraum über dessen Länge hinweg eine Querschnittsfläche aufweist, welche an einem bestimmten Kontaktpunkt im wesentlichen dieselbe Querschnittsfläche aufweist wie der Wulst, und

(c) Entfernung der Form.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Wulst auf der Oberfläche gebildet und der Formenhohlraum auf die Oberfläche und den Wulst angewendet wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Wulst in dem Formenhohlraum gebildet wird und die Oberfläche auf den Formenhohlraum und den Wulst angewendet wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 11 bei dem der Artikel in einem sekundären Hohlraum in einer geschlossenen Form plaziert wird, wobei dessen Oberfläche dem länglichen Formenhohlraum ausgesetzt wird, und das Dichtungsmaterial in den länglichen Formenhohlraum und in Kontakt mit der Oberfläche des Artikels eingespritzt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Artikel zuerst in einem sekundären Hohlraum in einer geschlossenen Form so geformt wird, daß seine Oberfläche auswärts vom sekundären Hohlraum gerichtet ist, der längliche Formenhohlraum so angeordnet ist, daß er auf die Oberfläche des Artikels gerichtet ist, und das Dichtungsmaterial in den länglichen Formenhohlraum und in Kontakt mit der Oberfläche des Artikels eingespritzt wird.

6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Querschnittsform und -fläche des Wulstes über dessen Länge hinweg gleich ist und die Querschnittsfläche des länglichen Formenhohlraums im wesentlichen jener des Wulstes entspricht.

7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Wulst und der längliche Formenhohlraum eine Linie aufweisen, welche die Schwerpunkte der Querschnitte verbindet, wobei es sich um eine geschlossene Figur handelt.

8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dichtung anschließend ausgehärtet wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Dichtung (10) ein feuchtigkeitshärtbares Semi-IPN (sich durchdringendes Polymernetzwerk) einer ersten und zweiten Komponente umfaßt.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem das Dichtungsmaterial durch Kombinieren einer ersten und einer zweiten Komponente zur Zeit der Bildung des Wulstes gebildet wird, wobei die erste Komponente ein feuchtigkeitshärtbares Polymer und die zweite Komponente ein nicht vernetztes Elastomer ist, welches duroplastisch wird, wenn es Feuchtigkeit ausgesetzt wird.

11. Verfahren gemäß Anspruch 101 bei dem:

(a) die erste Komponente ein primäres Polymer mit einer Polyesterhauptkette und Isocyanatendgruppen ist, welche in Gegenwart von Feuchtigkeit chemisch miteinander reagieren können, um ein Derivatpolymer mit einer längeren durchschnittlichen Kettenlänge als das primäre Polymer zu bilden, und

(b) die zweite Komponente ein nicht vernetztes Elastomer ist, das nicht im wesentlichen mit sich selbst oder mit der ersten Komponente in Gegenwart von Feuchtigkeit chemisch reaktionsfähig ist, wobei die erste Komponente und die zweite Komponente innig vermischt werden, um die Stoffverbindung zu bilden; wobei die Stoffverbindung, wenn diese in Abwesenheit von Feuchtigkeit und anderen aktiv wasserstoffabgebenden Materialien gehalten wird, eine leicht extrudierbare und auf andere Weise herkömmlich formbare thermoplastische Zusammensetzung ist, welche jedoch im wesentlichen duroplastisch wird, wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt wird.

12. Verfahren gemäß den Ansprüchen 9 bis 11, bei dem die zweite Komponente aus der Gruppe bestehend aus Styrol- Isopren-Styrol-Blockpolymeren, Styrol-Butadien-Styrol- Blockpolymeren, Isoprenhomopolymer und Polyvinylchlorid, Polyisobutylen, Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol sowie Ethylen-Propylen-Gummi ausgewählt ist.

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem das Material ein im wesentlichen duroplastisches, elastomeres Material wird, wenn es einer relativen Feuchtigkeit von 10 % bis 100 % über mindestens 5 Minuten ausgesetzt wird oder in Wasser bei 0ºC bis 100ºC getaucht wird.

14. Artikel mit einer Dichtung, gebildet nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.

15. Vorrichtung zur Bildung einer Dichtung, insbesondere gemäß Anspruch 14, direkt auf einer Oberfläche, insbesondere gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit:

(a) einem Mittel zur Herstellung eines anfänglichen Wulstes aus viskosem Material,

(b) einer Form (34) mit einem länglichen Hohlraum (35) mit einer Querschnittsform, welche in der fertigen Dichtung (10) gewünscht ist,

(c) Mitteln, um die Form (34) mit der Oberfläche (20) in Kontakt zu bringen, um die Bildung eines endgültigen Wulstes zu gewährleisten, welcher die fertige Dichtung darstellt, und

(d) Mitteln zur Entfernung der Form (34).

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der der anfängliche Wulst und der endgültige Wulst in Form einer geschlossenen Gestalt vorliegen und/oder bei der der Querschnitt des anfänglichen Wulstes und des länglichen Hohlraums in der Fläche gleich sind.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, bei der das Mittel zur Herstellung einen Extruder oder eine Spritzgießvorrichtung umfaßt, womit der Wulst in den länglichen Hohlraum eingefüllt wird.

18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, bei der das Mittel eine Maschine aufweist, welche den anfänglichen Wulst auf die Oberfläche oder in den länglichen Hohlraum extrudiert.

19. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, bei der das Mittel zur Herstellung eine Maschine zum Einspritzen des viskosen Materials in den länglichen Hohlraum, wenn dieser gegen die Oberfläche anliegt, ist.

20. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der die Spritzgießvorrichtung zuerst einen Artikel mit der Oberfläche bildet, und wobei das Mittel zur Herstellung eine Maschine zum anschließenden Einspritzen des viskosen Materials in den länglichen Hohlraum und in Kontakt mit der Oberfläche des zuvor geformten Artikels ist.