DE10057583A1 - Verfahren zum Herstellen von elastischen Formkörpern, insbesondere von Anschlagpuffern für Federbeinstoßdämpfer, Federelementen oder dergleichen - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren zum Herstellen von elastischen Formkörpern, wonach eine treibmittelhaltige Kautschuk- oder Polymermischung mit zwei unterschiedlichen Vernetzungssystemen verwendet wird. Die Mischung wird zum Reagieren des ersten Vernetzungssystems einer Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels unterworfen. Der auf diese Weise entstandene Formkörper wird zum Reagieren des zweiten Vernetzungssystems einer Temperatur oderhalb der Zersetzungstemperatur des zweiten Vernetzungssystems unterworfen, so dass ein elastischer Formkörper mit vorgegebener Dichte, hoher Elastizität, guter Dämpfung und reduzierter dynamischer Verhärtung entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von elastischen Formkörpern, insbesondere von Anschlagpuffern für Federbeinstoßdämpfer, Federelementen oder dergleichen, aus elastischem Werkstoff.

Zur Dämpfung von Fahrbahnunebenheiten und Verbesserung des Fahrkomforts ist bei Kraftfahrzeugen deren Karosserie regelmäßig auf Federbeinstoßdämpfern gelagert. Federbein­ stoßdämpfer weisen Spiralfedern aus Metall mit einer linearen Federcharakteristik auf. Um eine progressive Federkennlinie mit weichem Anlauf bei größeren Radfeder­ wegen zu erzielen, werden häufig Zusatzfedern eingesetzt, die auch als Anschlagpuffer oder Rubber Stop bekannt sind. Ferner kennt man die Kombination von Metall-Blattfedern und Elastomer-Zusatzfedern bei größeren Fahrzeugen wie Schie­ nenfahrzeugen, Lastkraftwagen, Bussen oder dergleichen. Die Zusatzfedern bestehen aus einem elastischen Werkstoff wie beispielsweise Naturkautschuk oder Polyurethan. Bei solchen Federn handelt es sich regelmäßig um im Press- oder Spritzgussverfahren hergestellte Formteile mit einer Dichte von 1,0 bis 1,3 g/cm³. Solche Zusatzfedern sind relativ hart und lassen keine hinreichend große Verformungen zu. Außerdem ist die Körperschalldämmung verhältnismäßig ge­ ring. - Unabhängig davon kennt man geschäumte Polyurethan- Puffer mit teilweise offener Porenstruktur und einer Dichte von 0,4 bis 0,7 g/cm³, die ebenfalls nicht befriedigen.

Im übrigen kennt man zur Herstellung von geschäumten Gummi- oder Kunststoffartikeln verschiedene Verfahren wie bei­ spielsweise das Treibverfahren und das Expansionsverfahren.

Beim Treibverfahren wird eine treibmittelhaltige, ver­ netzungsfähige Mischung so in ein Formwerkzeug eingebracht, dass die Form nur teilweise gefüllt ist. Üblicherweise wird in einem vorgeschalteten Arbeitsschritt ein Rohling vor­ geformt, der dem Endartikel ähnlich ist, jedoch um eine vorgegebenen Faktor kleiner ist. In dem beheizten Form­ werkzeug beginnt das Treibmittel sich zu zersetzen. Es werden gasförmige Spaltprodukte frei, die zum Aufblähen der Mischung führen. Gleichzeitig beginnt die Vulkanisation. Gasabspaltung und Vulkanisation laufen nahezu parallel ab. Das Aufblähen ist begrenzt durch die Innenkontur des Formwerkzeuges. Derart hergestellte Formteile haben eine teilweise offene, teilweise geschlossene Porenstruktur. Ihre Außenhaut ist verhältnismäßig dünn und ihre Oberfläche oft fehlerhaft mit Falten, Fließfehlern und Talkumresten behaftet. Nach dem Treibverfahren werden bevorzugt Form­ körper hergestellt, die bei möglichst niedriger Dichte möglichst weich sein sollen und deren Shore-Härte regel­ mäßig unter 20 liegt. Solche Formteile lassen sich mit geringem Kraftaufwand leicht komprimieren.

Beim Expansionsverfahren wird das Formwerkzeug komplett (teils mit Überschuss) mit der Mischung gefüllt. Beim Vulkanisationsprozess in einer Presse zersetzt sich das Treibmittel, das entstehende Gas löst sich unter hohem Pressendruck. In noch nicht ausvulkanisiertem Zustand der Mischung wird die Presse geöffnet. Die anvulkanisierte Mischung expandiert infolge des hohen Gasinnendruckes, so dass man ein Material mit geschlossenen Zellen erhält, welches unmittelbar danach in einem zweiten Heizungsvorgang in einem größeren Formwerkzeug oder in einem Heizofen fertig ausvulkanisiert wird. Dieses bekannte Verfahren ist auf die Herstellung von einfachsten Formkörpern ohne Hinterschneidungen beschränkt und dient vorzugsweise zur Plattenfertigung. Auch in diesem Fall verlaufen Gasab­ spaltung und Vulkanisation parallel. Dieses bekannte Verfahren wird zum Herstellen von harten Formkörpern mit einer Härte von 60 bis 80 Shore und bei einer Dichte von 0,4 bis 0,7 g/cm³ angewendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, wonach sich Form­ körper und insbesondere Anschlagpuffer von Federbeinstoß­ dämpfern mit niedriger Dichte aus Naturkautschuk oder anderen vulkanisierbaren Polymerwerkstoffen herstellen lassen, die sich durch hohe Elastizität, optimierte Dämpfung und verhältnismäßig niedriger dynamischer Ver­ härtung auszeichnen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, dass eine treibmittelhaltige, ver­ netzungsfähige Kautschukmischung oder Polymermischung mit zwei unterschiedlichen Vernetzungssystemen verwendet wird, dass die Mischung in ein Formwerkzeug eingegeben und zum Reagieren des ersten Vernetzungssystems einer Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels unter Bildung eines formstabilen Formkörpers unterworfen wird, dass dann der Formkörper dem Formwerkzeug entnommen und zum Reagieren des zweiten Vernetzungssystems einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des zweiten Vernetzungs­ systems unterworfen, ausgeschäumt und vulkanisiert wird. - Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entsteht ein Form­ körper mit einer mikroporösen Struktur mit geschlossenen Zellen. Die gewünschte Dichte und Shorehärte des Form­ körpers lassen sich unschwer durch den Treibmittelgehalt einstellen. Die äußere Oberfläche des Formkörpers ist kompakt und ohne Fließfehler, seine Außenhaut ist dicker als die Wandungen der Zellen und dadurch unempfindlich gegen Verletzungen. Für die Herstellung von Anschlagpuffern empfiehlt sich eine Dichte von 0,4 bis 0,6 g/cm³ bei einer Härte von 40 bis 60 Shore. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formkörper und insbesondere An­ schlagpuffer bzw. Zusatzfedern haben aufgrund der hohen Elastizität von Kautschuk oder entsprechenden Polymerwerk­ stoffen eine sehr niedrige dynamische Steifigkeit und gute Körperschallisolation. Auch die Wasseraufnahme ist verhält­ nismäßig niedrig. Das gilt insbesondere für nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren hergestellte Formkörper aus Natur­ kautschuk, die weniger als 0,5% Wasser aufnehmen. Die Wasseraufnahme von Formkörpern aus Polyurethanwerkstoffen liegt dagegen höher.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kautschuk- oder Polymermischung im Wege eines Spritzpress- oder Spritzgussverfahrens in das Formwerkzeug eingegeben. Erfin­ dungsgemäß wird der Formkörper zum Reagieren des zweiten Vernetzungssystems bei entsprechend hoher Temperatur in einem Wärmeübertragungsmedium, z. B. Heißluft, Dampf, Ölbad, Salzschmelze, Wirbelbett oder mittels UHF, ausgeschäumt und vulkanisiert.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können außer NR (Iso­ pren-Kautschuk bzw. Naturkautschuk) auch andere Elastomere wie beispielsweise CR (Polychloropren-Kautschuk), NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk), EPDM (Ethylen/Propylen- Dien-Terpolymere), Silikon und andere verarbeitet werden. Die Herstellung von Formkörpern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nicht auf lediglich Anschlagpuffer für Feder­ beinstoßdämpfer beschränkt, sondern umfasst ganz allgemein elastische Federelemente und Abkopplungen. Weitere Einsatz­ möglichkeiten sind in Fahrzeugen beispielsweise Federunter­ lagen und Dämpferlager. In anderen Industriebereichen können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge­ stellten Formkörper beispielsweise im Bereich Schienen­ lagerung (Schalldämmung und elastische Schienenlagerung), Bauindustrie (z. B. Treppenlager zur Schwingungsisolierung mit Trittschalldämmung) oder Schuhindustrie (beispielsweise für Schuhsohlen) eingesetzt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen von elastischen Formkörpern, insbesondere von Anschlagpuffern für Federbeinstoßdämpfer, Federelementen oder dergleichen, aus elastischem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass eine treibmittelhaltige, vernetzungsfähige Kautschukmischung oder Polymermischung mit zwei unterschiedlichen Ver­ netzungssystemen verwendet wird, dass die Mischung in einem Formwerkzeug eingegeben und zum Reagieren des ersten Ver­ netzungssystems einer Temperatur unterhalb der Zersetzungs­ temperatur des Treibmittels unter Bildung eines form­ stabilen Formkörpers unterworfen wird, dass dann der Formkörper dem Formwerkzeug entnommen und zum Reagieren des zweiten Vernetzungssystems einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des zweiten Vernetzungssystems unter­ worfen, ausgeschäumt und vulkanisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschuk- oder Polymermischung im Wege eines Spritz­ press- oder Spritzgussverfahrens in das Formwerkzeug einge­ geben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Formkörper zum Reagieren des zweiten Vernetzungssystems bei entsprechend hoher Temperatur in einem Wärmeübertragungsmedium, z. B. Heißluft, Dampf, Ölbad, Salzschmelze, Wirbelbett oder mittels UHF ausgeschäumt und vulkanisiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte und Shorehärte des Form­ körpers durch den Treibmittelgehalt eingestellt wird.