DE102007007154A1

DE102007007154A1 - Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Schaumelements und Formteil zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102007007154A1
Application number: DE200710007154
Authority: DE
Inventors: Hermann Wetzel
Original assignee: FS Fehrer Automotive GmbH
Current assignee: FS Fehrer Automotive GmbH
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-02-10
Also published as: DE102007007154B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Schaumelements (05) durch Ausschäumen einer Schäumform, wobei das Schaumelement (05) und/oder ein ins Schaumelement eingeschäumtes Einlegeteil (04), zumindest eine von Schaumhaftung freie Hinterschneidung aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten: - Anordnung eines elastisch verformbaren Formteils (01, 12, 13, 14, 17) in das Formnest einer Schäumform, wobei die negative Formteilgeometrie der Hinterschneidung vom Formteil (01, 12, 13, 14, 17) zumindest teilweise abgebildet wird; - Ausschäumen der Schäumform mit einem schäumbaren Polymer, insbesondere Polyurethanschaum; - Entformen des geschäumten Schaumelements (05) aus der Schäumform.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Schaumelements nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Formteil zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Gattungsgemäße Verfahren werden beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, eingesetzt, um Schaumelemente für die Fahrzeugindustrie herzustellen. Bei diesen Schaumelementen, wie sie insbesondere als Polsterelemente in Fahrzeugen Verwendung finden, sind häufig Hinterschneidungen im Schaum des Schaumelements notwendig. Die Hinterschneidung kann dabei entweder im Schaumelement selbst vorgesehen sein, um beispielsweise ein anderes Bauteil darin aufzunehmen. Bei anderen Ausführungsformen kann es außerdem notwendig sein, dass Einlegeteile, beispielsweise Metallrahmen oder Schwenkachsen, in das Schaumelement eingeschäumt werden müssen. Vielfach ist es dabei dann erforderlich, dass diese Einlegeteile zumindest abschnittsweise schaumfrei sind, wodurch sich eine entsprechende schaumfreie Hinterschneidung ergibt.
Bei der Herstellung entsprechender Schaumelemente stellt sich also das Problem, dass bestimmte Bereiche von der Benetzung mit dem Reaktionsgemisch, beispielsweise dem Polyurethanschaum, auszunehmen sind.
Zur Erzeugung solcher schaumfreier Bereiche im Schaumelement sind verschiedene Verfahrensvarianten bekannt. Nach einer ersten Variante kann nach der Verfestigung des Schaums der entsprechende Bereich mechanisch vom Schaum befreit werden. Diese Art der Herstellung ist jedoch aufwendig und weist eine geringe Prozesssicherheit auf.
Nach einer zweiten Verfahrensvariante können bereichsweise von Schaum freizuhaltende Einlegeteile vor dem Einschäumen mit Trennmittel oder Abdeckmaterial versehen werden, so dass nach dem Schäumen der Schaum in diesen Bereichen leicht entfernt werden kann. Auch diese Vorgehensweise ist jedoch kostenaufwendig und wenig prozesssicher.
Nach einer dritten Variante ist vorgesehen, dass im Formwerkzeug Aufnahmevorrichtungen, beispielsweise scharnierte Abdeckelemente, vorgesehen sind, mit denen die Schaum freizuhaltenden Bereiche abgesperrt werden. Mit entsprechend ausgestatteten Formen ist die Herstellung der gattungsgemäßen Schaumelemente unter Raumfreihaltung der Hinterschneidungen relativ kostengünstig möglich. Nachteilig ist es jedoch, dass es auch hierbei zu partiellen Schaumbenetzungen kommen kann, so dass häufige Wartungen bzw. Reinigungen der Abdeckelemente erforderlich sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Herstellung von geschäumten Schaumelementen vorzuschlagen, wobei mit dem Verfahren Hinterschneidungen im Schaumelement bzw. im Bereich von ins Schaumelement eingeschäumten Einlegeteilen kostengünstig und prozesssicher hergestellt werden können. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, die entsprechend erforderlichen Betriebsmittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereit zu stellen.
Diese Aufgaben werden durch die Lehre der beiden unabhängigen Hauptansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, dass zur Herstellung der schaumfreien Hinterschneidung im Schaumelement bzw. im Bereich des ins Schaumelement eingeschäumten Einlegeteils ein elastisch verformbares Formteil Verwendung findet. Dieses elastisch verformbare Formteil wird im noch leeren Formnest der Schäumform angeordnet und bildet mit seiner Geometrie die negative Formteilgeometrie der Hinterschneidung zumindest teilweise ab. Beim Ausschäumen der Schäumform mit einem schäumbaren Polymer, beispielsweise Polyurethanschaum, wird das elastisch verformbare Formteil in das Schaumelement eingeschäumt. Nach ausreichender Härtung des Polymerschaums wird das Schaumteil dann anschließend entformt, wobei die Entformung im Bereich der Hinterschneidung durch die elastische Verformung des eingeschäumten Formteils ohne weiteres ermöglicht wird. Im Ergebnis werden also aufwendige Abdeckelemente in der Form durch einfache elastisch verformbare Formteile ersetzt.
Für die Art der Entformung des Formteils gibt es zwei Alternativen. Nach der ersten Alternative bleibt das Formteil auch bei der Entformung des Schaumelements in der Schäumform fixiert. Das bedeutet mit anderen Worten, dass das Formteil soweit elastisch verformt werden muss, dass trotz der Fixierung des Formteils in der Schäumform ein Entformen des Schaumelements ermöglicht wird.
Nach der zweiten Verfahrensalternative ist vorgesehen, dass das elastisch verformbare Formteil zusammen mit dem Schaumelement entformt wird und zunächst im Schaumelement verbleibt. Außerhalb des Formnestes kann das Formteil dann in einfacher Weise aus dem Schaumelement entformt werden.
Bei den meisten Schäumprozessen wird eine Beschädigung des Formteils durch das Ausschäumen nicht vorkommen. Es ist deshalb besonders vorteilhaft und preisgünstig, wenn das Formteil nach der Entfernung aus dem Schaumelement erneut in der Schäumform angeordnet und zur Herstellung eines weiteren Schaumelements wieder verwendet wird. Auf diese Weise kann ein und dasselbe Formteil mehrfach hintereinander zur Herstellung des Schaumelements Verwendung finden.
Um das Formteil einfach und lagerichtig in der Schäumform befestigen zu können, kann in der Schäumform eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen sein. In dieser Befestigungseinrichtung wird das Formteil dann form- und/oder kraftschlüssig fixiert. Das Formteil ist dabei jeweils nur lösbar in der Befestigungseinrichtung fixiert, um einen Austausch des Formteils nach Bedarf realisieren zu können.
Soweit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Hinterschneidungen im Bereich von eingeschäumten Einlegeteilen von Polymerschaum freigehalten werden sollen, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Formteil eine Ausnehmung aufweist, in der das in das Schaumelement einzuschäumende Einlegeteil eingelegt und dabei vom Formteil schaumdicht umschlossen werden kann. Die über die Ausnehmung überstehenden Teile des Einlegeteils werden dann in das Schaumteil eingeschäumt, wohingegen die schaumdicht im Einlegeteil umschlossenen Teile des Einlegeteils schaumfrei bleiben. Um das Einlegeteil in einfacher Weise in dem mit der Ausnehmung ausgestatteten Formteil anordnen zu können, kann das Formteil eine Schlitzung aufweisen. Diese Schlitzung verbindet dabei die Ausnehmung mit der Außenseite des Formteils, so dass durch die Schlitzung hindurch das Einlegeteil in die Ausnehmung des Formteils eingeführt werden kann. Aufgrund der Elastizität des Formteilmaterials, kann die Schlitzung nach dem Einführen dann ohne weiteres schaumdicht verschlossen werden.
In welcher Art das Formteil zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist, ist grundsätzlich beliebig. Besonders geeignet sind dabei Formteile aus Polymerschaum, da diese hervorragend elastisch verformbar sind und dabei zugleich eine sehr gute Formabbildung gewährleisten. Außerdem können Formteile aus Polymerschaum in einer großen Gestaltungsvielfalt kostengünstig hergestellt werden.
Um eine sichere Entformung des Formteils aus dem Schaumelement zu gewährleisten, sollte das aus Polymerschaum hergestellte Formteil bevorzugt aus einem unpolarem und/oder dehäsiven Polymer und/oder halogenhaltigen Polymer, insbesondere aus PE oder PP oder Silikon, hergestellt sein. Die dehäsiven Eigenschaften des Polymers können durch Auftragen eines Trennmittels unterstützt werden und damit verbunden die Verwendbarkeit des Schaumteils verlängern.
In welcher Art das Formteil hergestellt ist, ist grundsätzlich beliebig. Das Formteil kann beispielsweise durch Formgebung in einer Form erzeugt werden, insbesondere durch Thermoplast Sschaumguß (TSG). Besonders preisgünstig können die Formteile zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Ablängen eines Formprofils hergestellt werden. Das Formprofil sollte dabei eine prismatische Gestalt aufweisen.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 ein Formteil mit geschlitzter Ausnehmung und darin angeordnetem Einlegeteil in perspektivischer Ansicht;
2 ein Schaumelement mit unter Verwendung des Formteils gemäß 1 eingeschäumten Einlegeteil im Querschnitt;
3 eine erste Ausführungsform eines Deckels für eine Schäumform mit daran befestigten Formteil;
4 eine zweite Ausführungsform eines Deckels für eine Schäumform mit daran befestigten Formteil;
5 eine dritte Ausführungsform eines Deckels für eine Schäumform mit daran befestigten Formteil;
6 den Unterteil einer Schäumform mit auf der Außenseite des Formnests angeordneten Formteil.
In 1 ist ein Formteil 01 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren perspektivisch dargestellt. Das Formteil 01 ist aus einem elastisch verformbaren Polymerschaum, nämlich Polyäthylen, hergestellt. Aufgrund seiner unpolaren Eigenschaften verbindet sich das Formteil 01 beim Einschäumen in Polyurethanschaum nicht mit dem Polyurethanschaumkörper, so dass es in einfacher Weise aus dem Schaumkörper entformt werden kann.
Auf der unteren, von der Wandung des Formnests wegweisenden Seite des Formteils 01, ist eine Schlitzung 02 vorgesehen, die die Außenseite des Formteils 01 mit einer Ausnehmung 03 verbindet. Durch den Schlitz 02 hindurch kann ein Einlegeteil 04 in die Ausnehmung 03 des Formteils 01 eingeführt werden. Das Einlegeteil 04 steht dabei mit seinen seitlichen Enden über das Formteil 01 über, so dass diese Enden bei der Herstellung eines Schaumelements in das Schaumelement eingeschäumt werden können
2 zeigt das Formteil 01 nach dem Umschäumen mit einem Schaumelement 05 und der anschließenden Entformung. Die Enden des Einlegeteils 04 sind in den Schaumkörper des Schaumelements 05 eingeschäumt. Der mittlere Bereich des Einlegeteils 04 wird durch das Formteil 01 schaumfrei gehalten. Nach der Entformung des Schaumelements 05 kann das Formteil 01 nach oben hin abgezogen werden, wobei das Einlegeteil 04 durch den Schlitz 02 hindurch vom Einlegeteil 04 abgezogen wird.
3, 4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen 06, 07 und 08 von Deckeln für Schäumformen. Die Deckel 06 bis 08 sind jeweils mit unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen 09, 10 und 11 zur Befestigung von unterschiedlich geschalteten Formteilen 12, 13 und 14 ausgestattet. Die Formteile 12 bis 14 weisen dabei jeweils eine Ausnehmung 03 zur Aufnahme eines Einlegeteils 04 und eine Schlitzung 02 zur Einführung des Einlegeteils 04 in die Ausnehmung 03 auf.
6 zeigt den Unterteil einer Schäumform 15, bei der im Formnest 16 ein elastisch verformbares Formteil 17 angeordnet werden kann. Durch das Formteil 17 wird eine Hinterschneidung in dem mit der Schäumform 15 herzustellenden Schaumelement definiert, wobei bei der Entformung des Schaumelements aus der Schäumform 15 durch die elastische Verformbarkeit des Formteils 17 eine leichte Entformung dieser Hinterschneidung gewährleistet wird.

01: Formteil
02: Schlitz
03: Ausnehmung
04: Einlegeteil
05: Schaumelement
06: Deckel für Schäumform
07: Deckel für Schäumform
08: Deckel für Schäumform
09: Befestigungseinrichtung
10: Befestigungseinrichtung
11: Befestigungseinrichtung
12: Formteil
13: Formteil
14: Formteil
15: Unterteil für eine Schäumform
16: Formnest
17: Formteil

Claims

Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Schaumelements (05) durch Ausschäumen einer Schäumform, wobei das Schaumelement (05) und/oder ein ins Schaumelement eingeschäumtes Einlegeteil (04), zumindest eine von Schaumanhaftung freie Hinterschneidung aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten: – Anordnung eines elastisch verformbaren Formteils (01, 12, 13, 14, 17) in das Formnest einer Schäumform, wobei die negative Formteilgeometrie der Hinterschneidung vom Formteil (01, 12, 13, 14, 17) zumindest teilweise abgebildet wird; – Ausschäumen der Schäumform mit einem schäumbaren Polymer, insbesondere Polyurethanschaum; – Entformen des geschäumten Schaumelements (05) aus der Schäumform.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Formteil (01, 12, 13, 14, 17) beim Entformen des Schaumelements (05) in der Schäumform fixiert bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Formteil beim Entformen des Schaumelements im Schaumelement fixiert bleibt und nach dem Entformen aus dem Schaumelement entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil nach der Entfernung aus dem Schaumelement erneut in der Schäumform angeordnet und zur Herstellung eines weiteren Schaumelements wieder verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schäumform eine Befestigungseinrichtung (09, 10, 11) zur form- und/oder kraftschlüssigen Befestigung des Formteils (12, 13, 14) vorgesehen ist, wobei das Formteil (12, 13, 14) lösbar in der Befestigungseinrichtung (09, 10, 11) fixiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (01, 12, 13, 14, 17) eine Ausnehmung (03) aufweist, wobei das ins Schaumelement (05) einzuschäumende Einlegeteil (04) vor dem Ausschäumen der Schäumform in der Ausnehmung (03) angeordnet und vom Formteil (01, 12, 13, 14, 17) abschnittsweise schaumdicht umschlossen wird, und wobei die über die Ausnehmung (03) überstehenden Teile des Einlegeteils (04) anschließend in das Schaumelement (05) eingeschäumt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (01, 12, 13, 14, 17) einen Schlitz (02) aufweist, der die Ausnehmung (03) mit der Außenseite des Formteils (01, 12, 13, 14, 17) verbindet, wobei das Einlegeteil (04) vor dem Ausschäumen der Schäumform durch den Schlitz (02) in die Ausnehmung (03) eingeführt wird.
Formteil zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (01, 12, 13, 14, 17) aus Polymerschaum hergestellt ist.
Formteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (01, 12, 13, 14, 17) aus einem unpolarem und/oder dehäsiven Polymer und/oder halogenhaltigen Polymer, insbesondere aus PE oder PP oder Silikon, hergestellt ist.
Formteil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (01, 12, 13, 14, 17) eine prismatische Gestalt aufweist und durch Ablängen eines Formprofils hergestellt ist.