DE1269332B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Formkoerpers aus einem geschaeumten Kunststoff - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B29d

Deutsche Kl.: 39 a3-27/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 69 332.2-16
5. Oktober 1962
30. Mai 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers aus einem geschäumten Kunststoff, bei dem der schaumbildende Stoff in der gewünschten Zusammensetzung in einer Mischkammer gemischt und anschließend in eine Form gebracht wird. Dabei handelt es sich insbesondere um das Formpressen, Formgießen oder Formspritzen von Urethanschäumen, die entweder mittels eines Vorpolymerisationsverfahrens oder eines sogenannten »Einstufenverfahrens« hergestellt werden.

Es sind bereits Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus geschäumten Kunststoffen bekannt, bei denen die einzelnen chemischen Bestandteile Mischvorrichtungen durchlaufen, die als Durchlaufvorrichtungen mit stetigem Durchsatz ausgebildet sind und bei denen die Ausströmöffnung der Mischkammer ständig offen ist. Auf Grund der hohen Viskosität der Substanzen ist ein hoher Beschickungsdruck notwendig, und es ist schwierig, die einzelnen Bestandteile, die der Mischvorrichtung von Anfang an in genau bemessenen Mengen zugeführt werden müssen, genau abzumessen und die richtigen Mengenverhältnisse während der Beschickungsdauer einzuhalten. Die Dauer des Mischvorganges ist sehr kurz, gewöhnlich nicht länger als 2 Sekunden, und hängt von der Durchsatzgeschwindigkeit und der Länge der Mischkammer ab. Bei dem einen bekannten Verfahren gelangt die geschaffene Mischung aus der Mischvorrichtung außerdem noch in einen Zylinder, wo noch ein weiterer Bestandteil zur Mischung hinzugefügt wird, so daß apparatemäßig ein verhältnismäßig großer Aufwand notwendig ist. Bei den bekannten Verfahren bereiten die erforderlichen hohen Beschickungsdrücke außerordentliche Schwierigkeiten, wobei außerdem nicht ein einheitliches und gründliches Vermischen der einzelnen Bestandteile gewährleistet ist und auch nicht sichergestellt ist, daß die Mischung durchgehend die richtige Zusammensetzung besitzt.

Versuche, die unter Zugrundelegung der bekannten Verfahren bezüglich des Formpressens von Sitzkissen oder Polstern aus Polyurethanschäumen gemacht wurden, zeigten, daß es schwierig ist, die Bildung vereinzelter Löcher in dem Formkörper zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches nicht mit den Nachteilen der bekannten Verfahren behaftet ist, wobei es insbesondere darum geht, die bei den hohen Beschickungsdrücken auftretenden Schwierigkeiten zu vermeiden und eine durchgehend richtige Zusammensetzung der Mischung und ein einheitliches und

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen
eines Formkörpers aus einem geschäumten
Kunststoff

Anmelder:

The Austin Motor Company Limited,

Longbridge, Birmingham (Großbritannien)

Vertreter:

Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

6000 Frankfurt, Große Eschenheimer Str. 19

Als Erfinder benannt:

Kevon Cyril Waldron,

Shirley, Solihull, Warwickshire;

Keith Preston,

Northfield, Birmingham (Großbritannien)

gründliches Vermischen der Stoffe zu gewährleisten; die hergestellten Formkörper sollen einen einheitlichen Aufbau haben, wobei insbesondere die BiI-dung vereinzelter Löcher in dem Formkörper verhindert werden soll.

Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der schaumbildende Stoff der Mischkammer in einer die Form nach der Verschäumung gerade ganz ausfüllenden Menge und in den genau zugemessenen Anteilen der schaumbildenden Substanzen zugeführt und in der daraufhin geschlossenen Mischkammer gründlich gemischt und daraufhin nach einem Wiederöffnen der Mischkammer aus dieser schnell vollständig in die Form entleert wird.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird das Auftreten von Löchern bzw. Hohlräumen in dem geschäumten Formkörper auf ein Minimum beschränkt bzw. ganz verhindert, da für jede Beschickung bzw. Charge die richtige Zusammensetzung der Mischung gewährleistet ist, wobei außerdem sichergestellt ist, daß jede Beschickung in optimaler Weise durchgemischt ist. Obwohl jede Stufe des Verfahrens nach der Erfindung automatisch ausgeführt wird, kommt der Mischvorgang einem

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sorgfältigen Mischen von Hand gleich und unter- block 2 die Gesamtmenge an in die Mischkammer scheidet sich somit wesentlich von allen üblichen abgegebener schaumbildender Substanz so bemessen, automatischen Mischverfahren, bei denen als Durch- daß diese die mit ihr gefüllte Form nach ihrer Verlaufvorrichtungen ausgestaltete Mischvorrichtungen schäumung gerade ganz ausfüllt, benutzt werden, denen die oben angegebenen Nach- 5 Die Mischkammer 1 ist mit einer axialen Antriebsteile anhaften. welle 3 versehen, an der in axialem Abstand vonein-Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung ander angeordnete radiale Arme 4 befestigt sind, zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfin- deren äußere Enden die Windungen einer schmalen dung, die von einer bekannten Vorrichtung mit einer schraubenlinienförmig gebogenen Klinge 5 tragen, zylindrischen und eine ventilgesteuerte Einlaßöffnung io die eine Rührvorrichtung mit schmalen Schaufeln aufweisenden Mischkammer ausgeht, in der eine bildet. Diese Rührvorrichtung erstreckt sich über etwa schraubenförmige und mit ihrer schrauben- die gesamte Länge der Mischkammer, und ihre linienf örmigen Außenkante dicht neben der Kammer- Windungen sind so ausgebildet, daß sie eine abwärts wand verlaufende sowie über eine axiale Antriebs- gerichtete Förderwirkung ausüben und daß außerwelle im Entleerungssinn rotierend antreibbare Rühr- 15 dem die äußere Kante der Klinge S in Berührung vorrichtung angeordnet ist. oder beinahe in Berührung mit der Wand der Bei einer bekannten Mischvorrichtung ist die Kammer 1 steht. Während des Arbeitsganges kratzt Auslauföffnung ständig offen, so daß diese bekannte daher die Klinge 5 die Mischung von der Kammer-Vorrichtung an sich schon nicht zur Durchführung wand ab, und es ist somit gewährleistet, daß prakdes Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist. Bei ao tisch keine Rückstände an den Wänden anhaftend dieser bekannten Vorrichtung ist außerdem die zurückbleiben, wenn die Mischung schließlich in die rotierend antreibbare Rührvorrichtung als schnecken- (nicht dargestellte) Form abgegeben wird. Das förmiger Rührer mit im wesentlichen rippenförmig untere Ende der Wandung der Mischkammer ist durchgehenden Schneckenwindungen, die lediglich abgekantet, um eine Lagerfläche 6 für eine bei 6 an an einzelnen Stellen gelocht sind, ausgebildet. Die 25 ihrer Oberkante entsprechend abgeschrägte, runde Ganghöhe der einzelnen mit einer Förderschnecke Verschlußplatte 7 zu bilden. Diese Platte ist mittels vergleichbaren Schneckengänge ist verhältnismäßig einer Mutter 8 an einem Gewindebolzen 9 befestigt, groß, was eine verhältnismäßig geringe Rühr- bzw. der seinerseits am unteren Ende der Antriebswelle 3 Mischwirkung zur Folge hat. befestigt ist, so daß die Verschlußplatte mit der Demgegenüber ist die Mischvorrichtung nach der 30 Antriebswelle umläuft. Die Rührvorrichtung kann Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie austritts- mit beliebiger Drehzahl (vorzugsweise jedoch innerseitig ein selbsttätig schnell zu öffnendes, ventilartiges halb des Drehzahlbereichs von etwa 500 bis zu 3500 Verschlußglied aufweist und die Rührvorrichtung Umdrehungen pro Minute) angetrieben werden, eine etwa üblichen Holzschrauben entsprechende Mittel sind vorgesehen, durch die am Ende eines Steigung aufweist und ihre schraubenlinienförmige 35 Mischvorganges die Verschlußplatte 7 zusammen mit Außenkante aus einer schmalen Klinge besteht, die der Welle 3 automatisch plötzlich axial nach unten lediglich über in gegenseitigem Abstand voneinander um etwa 13 mm verschoben wird. Dadurch entsteht angeordnete radiale Arme an der Antriebswelle fest- am Boden der Mischkammer 1 eine ringförmige gelegt ist. Mit der der erfindungsgemäß ausgebildeten Öffnung, durch die hindurch die Mischung schlag-Mischvorrichtung zugeordneten Rührvorrichtung 40 artig vollständig in die Form ausgestoßen wird, und läßt sich eine bei weitem intensivere Misch- bzw. zwar durch das Zusammenwirken der Zentrifugal-Rührwirkung erzielen als mit der bekannten, prak- kraft und der nach unten gerichteten Förderwirkung tisch nur als Förderschnecke wirkenden Rührvor- der schraubenlinienförmig verlaufenden Schaufeln richtung. der Klinge 5 der Rührvorrichtung.

Die Klinge kann vorzugsweise die ganze Länge der 45 Statt zum Öffnen und Schließen der den Boden Mischkammer durchlaufen. der Kammer 1 verschließenden Verschlußplatte die

Weiter betrifft die Erfindung bevorzugte Mittel gesamte Rührvorrichtung 5 zusammen mit der Anzum schnellen automatischen Öffnen des Verschluß- triebswelle 3 axial zu verschieben, kann, wenn ergliedes nach einer bestimmten Mischzeit. wünscht, die Antriebswelle aus zwei Teilen bestehen,

In der Zeichnung ist eine Ausführangsform der 50 die durch eine Querbolzen-Langlochkupplung mit-Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise dar- einander verbunden sind; die schraubenlinienförmige gestellt. Es zeigt Klinge 5 der Rührvorrichtung ist genügend biegsam,

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte An- um sich der erforderlichen relativen axialen Versieht einer Mischvorrichtung zur Durchführung des Schiebung eines Teils der Welle anzupassen. Eine Verfahrens nach der Erfindung, 55 solche Ausführung ist in F i g. 2 dargestellt. Die An-

Fig. 2 eine entsprechende Ansicht einer anderen triebswelle besteht aus zwei Teilen3A und 3 B. Das Ausführung einer Mischvorrichtung, untere Ende des hohlen Wellenteils 3 A bildet eine

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Teils der in Hülse 10 (s. Fig. 3), die einen Zapfen 11 aufnimmt, Fig. 2 dargestellten Vorrichtung und der auf das obere Ende des unteren Teiles 3B der

F i g. 4 eine teilweise Schnittansicht einer anderen 60 Achse aufgesetzt ist. Durch ein im Zapfen 11 vorge-Ausführung einer Mischvorrichtung. sehenes Langloch 12 und einen mit diesem zusam-

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel menwirkenden Querbolzen 13, der an der Hülse 10 weist die Mischvorrichtung eine lotrecht angeordnete befestigt ist, wird eine Gleitbewegung des Antriebszylindrische Mischkammer 1 auf, die mit einem wellenteils 3 B gegenüber dem Wellenteil 3 A ermög-Ventilblock 2 verbunden ist, aus dem abgemessene 65 licht. Eine Muffe 14 ist zum Abdichten dieser Gleit-Mengen schaumbildender Substanzen in dem rieh- verbindung vorgesehen. Ein Verschlußglied 7A ist tigen Mengenverhältnis automatisch in die Misch- mit einer Lagerbüchse 15 für den unteren Antriebskammer abgegeben werden. Dabei wird im Ventil- wellenteil35 versehen und ist mittels einer Mutter

16 an diesem Wellenteil befestigt, wobei ein Drucklagerring 17 zwischen die Mutter 16 und das Verschlußglied IA eingelegt ist. Das Öffnen des Verschlußglieds ΊΑ in dem durch die Querbolzen-Langlochkupplung erlaubten Ausmaß wird durch eine Schubstange 18 bewirkt, die durch den hohlen Antriebswellenteil 3 A hindurchgeht und an dem Zapfen 11 des unteren Antriebswellenteils 3 B befestigt ist.

Bei der in F i g. 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist das Verschlußglied 7 A an einer Schubstange 19 befestigt, die sich axial durch die hohle Antriebswelle 3 C erstreckt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß zum Anheben oder Senken des Verschlußgliedes TA die Antriebswelle 3 C selbst nicht axial bewegt werden muß. Außerdem läuft das Verschlußglied TA nur in der Offenstellung um und wird dann von der umlaufenden Welle 3 C durch Reibungsschluß mitgenommen.

Die Antriebswelle 3 C ist in Rollenlagern 20 und 21 _ao gelagert, die in einem Lagergehäuse 22 angebracht sind, das zum Teil im Ventilblock 2 untergebracht ist. Ein unten an das Lagergehäuse 22 anschließender Gehäusedeckel 23 enthält eine Hohlringdichtung 24.

Aus der in F i g. 2 und 4 gezeigten Ausführungsform ist ersichtlich, daß der unterste radiale Arm 4 so ausgebildet ist, daß er der benachbarten Fläche des Verschlußgliedes TA entspricht.

Obgleich nach den dargestellten Ausführungsbeispielen das untere Ende der Mischkammer Vorzugsweise mit einem axial verschiebbaren Ventil in Form des Verschlußgliedes 7 oder TA versehen ist, können statt dessen auch eine Drehklappe oder ein Schieberventil verwendet werden.

Claims (6)

Patentansprüche: 35

1. Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers aus einem geschäumten Kunststoff, bei dem der schaumbildende Stoff in der gewünschten Zusammensetzung in einer Mischkammer gemischt und anschließend in eine Form gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der schaumbildende Stoff der Mischkammer in einer die Form nach der Verschäumung gerade ganz ausfüllenden Menge und in den genau zugemessenen Anteilen der schaumbildenden Substanzen zugeführt und in der daraufhin geschlossenen Mischkammer gründlich gemischt und daraufhin nach einem Wiederöffnen der Mischkammer aus dieser schnell vollständig in die Form entleert wird.

2. Mischvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer zylindrischen und eine ventilgesteuerte Einlaßöffnung aufweisende Mischkammer, in der eine etwa schraubenförmige und mit ihrer schraubenlinienförmigen Außenkante dicht neben der Kammerwand verlaufende sowie über eine axiale Antriebswelle im Entleerungssinn rotierend antreibbare Rührvorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung austrittsseitig ein selbsttätig schnell zu öffnendes, ventilartiges Verschlußglied (7 bzw. 7A) aufweist und die Rührvorrichtung eine etwa üblichen Holzschrauben entsprechende Steigung aufweist und ihre schraubenlinienförmige Außenkante aus einer schmalen Klinge (5) besteht, die lediglich über in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnete radiale Arme (4) an der Antriebswelle (3) festgelegt ist.

3. Mischvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinge die ganze Länge der Mischkammer (1) durchläuft.

4. Mischvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (7 bzw. TA) als an der Antriebswelle (3 bzw. 3/1, 3 B bzw. 3C) gelagerte axial verschiebbare austrittsseitige Stirnwand der Mischkammer (1) ausgebildet ist.

5. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (TA) über eine die Antriebswelle (3 C) durchsetzende Schubstange (19) betätigbar ist.

6. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (3 A, 3B) zweiteilig ausgebildet und der austrittsseitige, zugleich zur Lagerung des Verschlußgliedes (7 A) dienende Teil (3B) mit dem eintrittsseitigen und zugleich antriebsseitigen Teil (3A) über eine Querbolzen-Langlochkupplung (12, 13) verbunden und über eine den antriebsseitigen Teil (3/1) durchsetzende Schubstange (18) im Sinn der Betätigung des Verschlußgliedes (T A) verschiebbar ist, wobei die über die Arme (4) an den beiden Teilen (3A, 3B) der Antriebswelle festgelegte Klinge (5) über den axialen Hub entsprechend elastisch verformbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1133 116;
französische Patentschrift Nr. 1295 787.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 557/444 5. 68 © Bundesdruckerei Berlin