DE69821023T2

DE69821023T2 - Pressverfahren

Info

Publication number: DE69821023T2
Application number: DE69821023T
Authority: DE
Inventors: Andrew Paul Atherston Warwickshire KELLY
Original assignee: Trisport Ltd
Current assignee: Trisport Ltd
Priority date: 1997-11-15
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2018-11-11
Also published as: JP2001523592A; CN1278756A; EP1030765A1; EP1030765B1; CN1102487C; WO1999025531A1; US6451242B2; CA2310034A1; US6248278B1; ATE257423T1; KR20010024620A; US20020003321A1; DE69821023D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formteilpressen von Gegenständen, welche hohle Einsätze enthalten.
Beim Formteilpressen wird eine unvernetzte Gummimasse (der Ausdruck wird hierin verwendet, um sowohl natürliche als auch synthetische Gummimaterialien einzuschließen) innerhalb einer Gussform unter hohem Druck (z. B. ungefähr 7,5 Tonnen pro Quadratzoll) und bei einer ausreichend erhöhten Temperatur (z. B. ungefähr 140°C) eingeschlossen, um Aushärten des Gummis zu bewirken. Während der Druck und die Temperatur der Formmasse steigen, wird das Material flüssiger und fließt, um die Gussformkavität zu füllen. Über einen Zeitraum von typischerweise ungefähr zehn Minuten wird das Material ausgehärtet und erstarrt wieder, wobei danach die Gussform geöffnet und das geformte Produkt entnommen werden kann.
Es ist üblich, hohle Einsätze in pressgeformten Gegenständen formen zu wollen. Beispielsweise können Sportschuhe, wie z. B. Golfschuhe oder Fussballschuhe, Aufnahmen in der Schuhsohle erfordern, um auswechselbare bodenhaftende Elemente, wie z. B. Stollen oder Bolzen, zu sichern. Der Stollen wird gewöhnlich in der hohlen Aufnahme durch einen Schraubgewindeeingriff oder eine Bajonettverbindung gesichert. Es gibt auch viele Konstruktionskomponenten aus geformtem Material mit hohlen Einsätzen. So kann eine Fahrzeugtürdichtung darin geformte Aufnahmen erfordern, oder ein Motormontageblock eine darin geformte Innengewindekomponente besitzen. Ähnliche Komponenten werden umfassend in der Flugzeugindustrie verwendet.
Formteilpressen kann mühelos mit Stahl- oder anderen Metalleinsätzen durchgeführt werden. Jedoch kommt es vor, dass hohle Plastikeinsätze während dem Formteilpressen aufgrund der auf sie angewandten Kombination aus Hitze und Druck Schaden leiden. Die Einsätze werden deformiert und jedes Schraubgewinde oder ähnliche Anordnungen innerhalb der Kavität des Einsatzes werden schwer beschä digt oder sogar gänzlich zerstört. Folglich war es bisher nicht möglich, hohle Plastikeinsätze in formgepressten Gegenständen auf einer Produktionsbasis aufzunehmen.
Die Aufnahme fragiler hohler Einsätze in Spritzgussgegenständen ist eher bekannt als in formgepressten Gegenständen. JP-A-59202833 zeigt ein Verfahren zum Spritzgießen eines Lenkrads um einen hohlen Ring herum, der in eine Gussform gehalten wird. Öl wird in den Ring gegossen und dann wird Kunststoff in die Gussform gespritzt. Der Druck des Öls in dem Ring verhindert seine Deformierung durch den Einspritzdruck. Das Öl wird entfernt, nachdem das Formen beendet ist.
DE-A-43 49 277 zeigt ein Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffmaterial in das Innere einer holen, zerbrechlichen Komponente. Um ein Beschädigen der Komponenten durch den auf das Innere einwirkenden Einspritzdruck zu verhindern, wird Kunststoff um das Äußere der Komponente herum eingespritzt, entweder bevor oder zur selben Zeit wie das Einspritzen in das Innere stattfindet.
US 4 562 026 zeigt ein Verfahren zum Formteilpressen von Gummi auf einem hohlen Einsatz, worin ein mit einer Pressplatte integraler Stützfinger verwendet wird, um das Innere des Einsatzes während des Formens zu stützen. Diese Technik ist nur praktisch für die Verwendung mit Einsätzen, welche glatt gebohrte Kavitäten besitzen, während es mühsam wäre, einen Gewindeeinsatz auf solch einem Finger zu montieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, in einem Verfahren zum Formteilpressen eines Gegenstands aus Gummiformmasse, welche mindestens einen Einsatz mit einer Kavität besitzt, findet das Formen in einer eingeschlossenen Gussform bei einem erhöhten Druck statt, wobei das Verfahren während des Formens das Erzeugen eines Drucks innerhalb der Kavität des Einsatzes durch Einleiten eines Teils der Gummiformmasse umfasst, welche den Druck im wesentlichen ausgleicht, der auf das Äußere des Einsatzes durch die Gummiformmasse in der Gussform ausgeübt wird.
Es wurde herausgefunden, dass ein unter Druck setzen des Inneren des Einsatzes während des Formteilpressens den Brecheffekten des Pressdrucks entgegenwirkt, der auf das Äußere des Einsatzes angewandt wird, so dass Schaden des Einsatzes vermieden wird. Durch Einleiten der Gummiformmasse in die Kavität des Einsatzes wird das Material selbst während des Formprozesses unter Druck gesetzt und sichert so den Einsatz innerlich ab, um Schaden durch die äußeren Drücke zu verhindern.
Die Formmasse kann durch Bereitstellung eines geeigneten Kanals im Formwerkzeug während des Formens in die Kavität des Einsatzes laufen. Das hinterlässt jedoch einen Materialstopfen, welcher in der Kavität geformt ist und durch ein Verbindungsstück mit dem Rest des geformten Gegenstands gesichert ist. Das Verbindungsstück muss dann vom Gegenstand getrennt werden, wenn der Gegenstand aus der Form entfernt wird. Es ist deshalb bevorzugt, dass eine geeignete Menge Formmasse in die Kavität des Einsatzes separat eingeleitet wird, wobei sie in die Form eingeleitet wird, bevor die Form geschlossen wird und das Formen beginnt. Während das Formen fortschreitet, werden Hitze und Druck auf das Material innerhalb der Kavität des Einsatzes übertragen, wobei das Material fließt, um die Kavität zu füllen und das Gewinde und/oder andere Anordnungen innerhalb der Kavität zu schützen. Vorzugsweise wird ausreichend Material in der Kavität des Einsatzes bereitgestellt, um zu gewährleisten, dass alle Teile der Kavität durch das Material geschützt werden. Es kann auch ausreichend sein einen Überschuss bereitzustellen, welcher in eine Überlaufkammer überläuft, die in dem Werkzeug bereitgestellt ist. Das Material in der Kavität bildet einen Stopfen, während es in der Überlaufkammer eine Griff bildet, der das Greifen des Stopfens zum Entfernen aus der Kavität nach dem Formen erleichtert.
Vorzugsweise wird jeder Einsatz während des Formens auf einem Aufnahmemittel gestützt, welches einen Stift zum Einbringen in die Kavität und einen Kanal zum Aufnehmen des Einsatzäußeren besitzt. Der Stift kann Teil des Formwerkzeugs sein. Die in die Kavität eingeleitete Formmasse kann dann durch eine Folienbahn aus Formmasse bereitgestellt sein, welche mittels des Aufnahmemittels geschnitten wird, während der Einsatz auf dem Aufnahmemittel angeordnet wird. Alternativ kann der Stift selbst aus Formmasse geformt sein, um das nötige Material in der Kavität des Einsatzes bereitzustellen.
Die Erfindung ist insbesondere zum Formen von Schuhsohlen mit Einsätzen dienlich, welche fassungsbildende Aufnahmen umfassen die angepasst sind, ein bodenhaftendes Element an der Unterseite der Sohle zu bilden. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Aufnahmen aus Kunststoff vorgeformt werden und in die Schuhsohle geformt werden, ohne beschädigt zu werden.
Es folgt nun eine Beschreibung, welche mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnung gelesen werden soll, eines Formteilpressverfahrens, welches die Erfindung beispielhaft illustriert.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
1 einen Einsatz, welcher auf einem Aufnahmestift eines Formwerkzeugs in einer herkömmlichen Art montiert ist (Stand der Technik).
2 den Einsatz, welcher mit zwei Elementen aus Formmasse montiert ist, die gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren eingeleitet ist;
3 den Einsatz aus 2, welcher nach dem Formen aus der Form entnommen ist;
4 ein Verfahren zum Einleiten der Elemente aus Formmasse, welche in 2 angeordnet gezeigt sind; und
5 einen weiteren Einsatz, welcher in einem modifizierten Werkzeug mit einem anderen Element aus Formmasse montiert ist.
1 zeigt ein herkömmliches Formwerkzeug zum Formen einer Schuhsohle mit einem Einsatz 10, welcher eine stollensichernde Aufnahme umfasst. Im herkömmlichen Sohlenformprozess wird die stollensichernde Aufnahme 10 (welche eine einer Vielzahl von Aufnahmen ist, die gleichzeitig in einer Sohle aufgenommen werden sollen, die geformt wird) auf einem Aufnahmestift 12 aus Formwerkzeug 14 angeordnet, welches eine Formkavität 16 definiert. Die Aufnahme ist (in diesem Beispiel) innerlich mit einem Schraubgewinde zur Aufnahme eines Schraubgewindezapfens eines Stollens in Verwendung versehen, wobei die Gewindeform 18 eine Kavität begrenzt, welche eine stollenaufnehmende Fassung 20 umfasst, die durch eine Endwand 22 an einem oberen Ende der Aufnahme geschlossen ist. An einem Bodenendabschnitt 24 der Aufnahme ist eine abgeschlossene Passung innerhalb eines flachen Bohrlochs 25 des Formwerkzeugs durch ein kurzes aufrechtes Rohr 23 definiert, welches den Aufnahmestift 12 einfasst. Der Stift 12 und das Rohr 23 bilden ein Aufnahmemittel für die Aufnahme 10. Das Rohr 23 dichtet die Fassung 20 von der Formkavität 16 in Verwendung des Werkzeugs ab. Beim Formen einer Schuhsohle, beispielsweise durch Spritzguss, würde Formmasse die Formkavität 16 füllen, welche die Aufnahme einfasst, und die Aufnahme würde dauerhaft in die Sohle aufgenommen werden. Keine Formmasse würde in die Fassung eindringen.
2 illustriert das Verfahren der Erfindung. Eine Scheibe 26 aus Formmasse ist in der Fassung bereitgestellt, eingeschlossen zwischen einer oberen Endfläche 28 des Aufnahmestifts 12 und der Endwand 22 der Aufnahme. Das obere Ende des Stifts 12 besitzt einen reduzierten Durchmesser oder Zuführung, um beim Aufnehmen der Aufnahme 10 zu helfen. Ein zweites ringförmiges Element 30 aus Formmasse ist bereitgestellt, eingeschlossen zwischen dem Werkzeug innerhalb des Bohrlochs 25 unter dem Bodenendabschnitt 24 der Aufnahme. In einer herkömmlichen Art wird unvernetztes Gummimaterial in der Formkavität 16 angeordnet (über den Aufnahmen 10 liegend). Das Formwerkzeug, welches bei einer Temperatur von ungefähr 140°C ist, wird dann geschlossen und das Formmaterial wird dabei innerhalb der Kavität 16 Druck unterworfen. Das Material wird flüssiger und hüllt die Aufnahme vollständig ein (so weit es der Formkavität ausgesetzt ist). Während das passiert, führen die Druck- und Temperaturzustände dazu, dass die zwei Elementen 26, 30 aus Formmasse flüssig werden, welche mit der Fassung 20 verbunden sind, wobei die Scheibe 26 abwärts fließt, um die Fassungsgewindeform 18 und die ringförmige Fassungskavität zwischen der Aufnahme und dem Aufnahmestift 12 zu füllen. Das zweite Element 30 gleicht jegliches Volumendefizit der Scheibe 26 innerhalb der Fassung 20 aus und fliest auch in eine Überlaufkammer, welche eine ringförmige Ausnehmung 32 umfasst, die in dem Werkzeug am Fuß des Aufnahmestifts geformt ist. Innerhalb von ungefähr zehn Minuten nach Schließen der Formkavität ist die Formmasse (sowohl innerhalb als auch außerhalb der Aufnahme) ausgehärtet und die Form kann zum Entnehmen des Produkts geöffnet werden.
Wie in 3 gezeigt bleiben Stopfen 31 aus Formmasse zurück, welche die Fassungen der Aufnahmen 10 auskleiden, wenn das Produkt erstmals aus der Form entfernt wird. Das Material, welches in die Ausnehmungen 32 geflossen ist, bildet praktische Greifringe (Griffstücke) 33, welche den Stopfen ermöglichen, einfach aus den Fassungen 20 heraus gezogen zu werden.
Die zwei Elemente, Scheibe 26 und Scheibe 30; können vorgeformt werden und auf und um den Stift 12 herum angeordnet werden, bevor die Aufnahme 10 auf dem Stift 12 aufgenommen ist. Alternativ, wie in 4 gezeigt, können die Elemente 26, 30 unterhalb der Aufnahme durch Einführen einer dünnen (z. B. 2 mm–3 mm) Folienbahn 34 aus unvernetzter Formmasse zwischen der Aufnahme und dem Formwerkzeug 14 eingeführt werden, während die Aufnahme auf den Aufnahmestift 12 heruntergedrückt wird. Die Aufnahme 10 und die Deckfläche des Stifts 12 sind entsprechend geformt um zu gewährleisten, dass die Elemente von der Folienbahn abgeschnitten werden. Eine einzelne Folienbahn kann für alle die Aufnahmen innerhalb der Formkavität verwendet werden. Die Folienbahnmasse, welche innerhalb der Kavität verbleibt nachdem alle die Aufnahmen angeordnet wurden, wird bei Berechnen der zusätzlichen Materialmasse, welche dann in die Form eingeleitet werden muss bevor die Form geschlossen ist, in Betracht gezogen. Jedoch, falls erforderlich, kann der Rest der Folienbahn 34 entfernt werden, bevor das Formen stattfindet. Das kann notwendig sein, wenn der Einsatz 10, welcher eingepresst wird, benötigt wird, um aus der Oberfläche des Formpressgegenstands herauszuragen. Das wird nicht der Fall für eine Aufnahme in einer Schuhsohle sein, kann aber notwendig für eine Aufnahme in einer Fahrzeugtürdichtung oder anderen Konstruktionskomponente sein.
5 zeigt noch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wo der Einsatz 35 mit einer Schraubgewindekavität 36 in einem Dichtungselement 37 geformt werden soll. Das Formwerkzeug 14 hat diesmal keinen integralen Stift 12, sondern einfach das Aufnahmerohr 23, worin das Äußere des Einsatzes 35 eine eingeschlossene Passung ist. Es wird erkannt werden, dass der Einsatz 35 aus der Oberfläche des Dichtungselements 37 herausragt. Um den Einsatz 35 aufzunehmen, umfasst der Aufnahmestift einen Zylinder 38 aus der Formmasse. Diese wird entweder in die Kavität 36 des Einsatzes oder das Werkzeug 14 eingeleitet. Das Werkzeug 14 ist so angeordnet, dass eine Überlaufkammer 39 für das Material von dem Zylinder 37 unterhalb des Einsatzes 35 bereitgestellt ist.
In Benutzung sind der Zylinder 38 und der Einsatz 35 in die Form 16 eingeführt, und dann das unvernetzte Gummimaterial. Die Form wird dann geschlossen und Druck unterworfen. Der Zylinder 38 wird flüssig und füllt die Kavität 36, was einen Stopfen bildet, wobei jegliches Übermaß in einer Überlaufkammer 39 gesammelt wird. Zum Vervollständigen des Formverfahrens wird die Form geöffnet und die Dichtung 37 entfernt. Die in der Kavität verbleibenden Stopfen aus Formmasse können dann entfernt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Formteilpressen von verschiedenen unterschiedlichen Gegenständen verwendet werden, welche hohle Einsätze erfordern, insbesondere hohle Einsätze aus Kunststoffmaterial.

Claims

Verfahren zum Formteilpressen eines Gegenstands aus Gummiformmasse, welche mindestens einen Einsatz (10, 35) beinhaltet, der eine Kavität (20, 36) besitzt, wobei das Formen in einer eingeschlossenen Gussform bei einem erhöhten Druck stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während des Formens das Erzeugen eines Drucks innerhalb der Kavität (20, 36) des Einsatzes (10, 35) durch Einleiten eines Teils der Gummiformmasse umfasst, welche den Druck im wesentlichen ausgleicht, der auf das Äußere des Einsatzes (10, 35) durch die Gummiformmasse in der Gussform ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Formmasse während des Formens in die Kavität (20, 36) des Einsatzes (10, 35) läuft.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse in die Kavität (20, 36) des Einsatzes (10, 35) eingeleitet wird, bevor die Gussform geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Formmasse, welche in die Kavität (20, 36) des Einsatzes (10, 35) eingeleitet wird, ausreichend ist um sicherzustellen, dass alle Bereiche der Kavität durch das Material geschützt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gussform eine Überlaufkammer (32) besitzt, in welche während des Formens überschüssige in die Kavität (30, 36) eingeleitete Formmasse überläuft.
Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (10, 35) während des Formens auf einem Aufnahmemittel abgestützt wird, welches einen Stift (12, 38) zum Einsetzen in die Kavität (20, 36) und ein Rohr (23) zum Aufnehmen des Äußeren des Einsatzes umfaßt.
Ein Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (12) Teil des Formwerkzeugs (14) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Kavität (20, 36) eingeleitete Formmasse durch eine Folienbahn aus Formmasse gebildet wird, welche mittels des Aufnahmemittels geschnitten wird, während der Einsatz (10, 35) auf dem Aufnahmemittel angeordnet wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (38) aus Formmasse gebildet wird.