DE2212609A1

DE2212609A1 - Einrichtung zum entlueften von formwerkzeugen beim herstellen von formteilen aus schaumkunststoffen

Info

Publication number: DE2212609A1
Application number: DE19722212609
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl-Ing Schwanitz; Marek Tegielski
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 1972-03-16
Filing date: 1972-03-16
Publication date: 1973-10-04

Description

Binrichtung zum Entlüften von Formwerkzeugen beim Herstellen von Formteilen aus Schaumkunststoffen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entlüften von ii'ormwerkzeugen beim Herstellen von Formteilen aus Schaumkunststoffen (z.B. Polyurethan), die aus reaktionsfähigen Binzelkomponenten gebildet werden.
Derartige Schaumkunststoffe, nachstehend als Reaktionsschaumstoffe bezeichnet, werden durch gleichzeitig verlaufende und aufeinander abgestirnmte Polymer- und Treib-Reaktionen gebildet. Die Ausgangsstoffe sind Flüssigkeiten, die vor dem Eingießen ins Werkzeug vermischt werden. Sie füllen das Werkzeug zunächst nur zu einem Teil aus. Erst wenn der Treibprozeß, ausgelöst durch die Verdarnpfung des Treibmittels, einsetzt, wird das Formwerkzeug durch die aufblähende Masse, den Reaktionsschaum sehr schnell, im Bereich von Sekunden, gefüllt.
Während des Schäumvorganges muß die Luft, die sich über dem anfänglichen Füllstandspegel des Reaktionsgemisches befindet, durch die aufsteigende Lasse aus dem Formwerkzeug verdrängt werden. Bei einem geschlossenen, iiblicherweise schräggestellten Formwerkzeug kann aber bei den bisher bekannten Ausführungen die zu verdrängende Luft nur über schlitzförmige, in die Trennflächen des Formwerkzeugs gefeilte Schlitze entweichen. Diese ShtlüStungstechnik ist jedoch nur bei geometrisch einfachen Formwerkzeugen möglich, bei denen die Luft durch die aufsteigende Schaumfront bis zu den angebrachten Entlüftungsschlitzen einwandfrei ausgespült werden kann. Bei denjenigen Werkzeugen, die im Aufbau kompliziert sind, können sich jedoch überall dort, wo keine derartige einwandfreie Entlüftung möglich ist, Luftsäcke oilden, die am fertigen Formteil als große Oberflächenfehler auftreten. In diesen Fällen kann man sich zwar dadurch helfen, daß man das Formwerkzeug an diesen schwierigen Entlüftungsstellen durchbohrt. Hier kann jetzt die Luft entweichen. Der Nachteil dieser Verfahrenstechnik ist, daß der aufsteigende, noch niedrigviskose Schaum bei jedem Arbeitsgang in diese künstlichen Kanäle dringt und diese zusetzt.
Die Kanäle müssen also vor jedem Arbeitsgang wieder freigelegt werden. Es liegt auf der Hand, daß dieses Verfahren sehr aufwendig ist und den Herstellungsprozeß von Formteilen beträchtlich verlängert. Abgesehen davon ist die Oberflächenqualität auch an solchen Stellen nicht gut, was Nacharbeit des Formteiles bedeutet.
Zieht man also doch die SntlUftung über Schlitze in den Trennflächen des Formwerkzeuges in Betracht, dann kann sich die Notwendigkeit ergeben, das Formwerkzeug in eine für das Einfüllen des Reaktionsgemisches ungünstige Lage zu bringen, nur um die Entlüftung des Formwerkzeuges an seiner höchstgelegenen Stelle durchführen zu können.
Der erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisher bekannten Maßnahmen zur L#'ntlüftung von Formwerkzeugen bei der Herstellung von i;'ormteilen aus Reaktionsschaumstoffen zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Entlüftung der Formwerkzeuge eine Einrichtung als selbständiges Bauteil (##ntlüftungsbaustein) ausgebildet ist, a) das an beliebiger gewünschter Stelle eines Formwerkzeuges in ein dort vorgesehenes Loch derart einsetzbar ist, daß es im Formwerkzeug mit dessen Innenwandung bündig abschließt, und b) das einen Entlüftungskanal aufweist, durch den die beim Aufsteigen der Schaumfront des Reaktionsgemisches verdrängt werdende Luft aus dem Innern des Formwerkzeuges so lange entweichen kann, bis der zu entlüftende Werkzeughohlraum mit Schaum des Reaktionsgernisches ganz gefüllt ist.
Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Bauteil als Holilzylinder ausgebildet sein, der in seiner mit der Innenwandung des Formwerkzeuges bündig abschließenden Bodenplatte als Entlüftungskanal mindestens einen Spalt aufweist, der so eng ist, daß sich der Spalt beim Eindringen von Schaum des Reaktionßgemisches selbst abdichtet.
Das Bauteil kann aber auch als zylinderförmiges Stück ausgebildet sein, das außer einer axial verlaufenden Bohrung eine von dieser abzweigende, schräg nach außen führende, als Entlüftungskanal dienende Bohrung aufweist und an dem eine überwachungseinrichtung vorgesehen ist, die beim Bindringen von Schaum des Reaktionsgemisches in den Entlüftungskanal ein Verschlußstück steuert, das den Entlüftungskanal mit der Werkzeuginnenwandung bündig abschließt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden bei der Besctreibung der Ausführungsbeispiele erörtert. Es zeigen: Fig. 1: ein erfindungsgemäßes Bauteil im Schnitt, E5ig. 2 und 3: die Bodenplatten eines Bauteils nach Fig. 1, Fig. 4: eine abgeänderte Ausführung des erfindungsgemäßen Bauteils nach Fig. 1, Fig. 5 bis 7: eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Bauteiles in verschiedenen Betriebsstellungen, Fig. 8: Ausführung einer Überwachungseinrichturig, Fig. 9: Formwerkzeug mit kompliziertem Formteil im Schnitt.
Das in Fig. 1 gezeigte Bauteil (Shtlüftungsbaustein), das an beliebiger gewtinschter Stelle in eine Bohrung in der Wandung 1 eines Formwerkzeuges eingesetzt werden kann, besteht aus einem Hohlzylinder 2, der einerseits mit einer Bodenplatte 3, andererseits mit einem Deckel 4 ~abgeschlossen ist. Die Bodenplatte 3 schließt mit ihrer Unterseite bündig mit der Innenwandung 5 des Formwerkzeuges ab; sie weist mindestens einen Spalt auf, der so eng ist, daß er sich beim indrigen von Schaum des Reaktionsgemisches selbst schließt. Vorteilhaftenfeise weist die bodenplatte 3 mehrere konzentrisch angeordnete, zur gegenseitigen Verbindung durch Stege 6 überbrückte ringspalte 6 auf, wie es die Fig. 2 zeigt; es können in der bodenplatte 3 aber auch gemäß Fig. 3 mehrere geradlinig und parallel zueinander verlaufende Schlitze 8 mit Stegen 9 vorgesehen sein. Die Bodenplatte 3 kann vorteilhaft aus Sintermaterial bestehen.
Die Spalte oder Schlitze in der bodenplatte 3 müssen so eng sein, daß die von dem Reaktionsschaum verdrängte Luft noch verhältnismäßig leicht hindurchströmen kann, das aufschäumende Material aber nicht mehr, da die Strömungswiderstände dabei sehr viel größer sind. Es bildet sich daher, wenn der Reaktionsschaum die Bodenplatte 3 erreicht, in den Spalten sehr schnell ein geringer Pfropf aus, durch den der spalt abgedichtet wird. beim Herausnehmen des Formteils aus dem ormwerkzeug bricht das in die Spalte geringfügig eingedrungene Material ab, ohne wesentliche Spuren auf der Formteil-Oberfläche zu hinterlassen. Das in den Spalten verbliebene Material wird durch die z.B. beim Öffnen des Formwerkzeugs selbsttätig eingeschaltete Preßluft automatisch ausgeblasen, so daß irgendwelche Reinigungsarbeit am Formwerkzeug entfällt.
Der den Hohlzylinder 2 an seiner oberen Seite abschließende Deckel 4 weist eine Öffnung 10 auf, durch die wahlweise entweder die aus dem Formwerkzeug verdrängt werdende Luft ins Freie abgeleitet oder aber Preßluft zur Säuberung der Spalte nach Herausnahme des Formteils aus dem Formwerkzeug zugeführt wird. Die wahlweise Umschaltung dieser Luft-Abfuhr-und Zufuhr-Leitung kann durch einen nichtdargestellten z.B.
elektromagnetisch gesteuerten Dreiwegehahn erfolgen.
Der Iiohlzylinder 2 kann mit einem Außengewinde 11 versehen sein, mit dem er in ein in dem Formwerkzeug vorgesehenes Loch eingeschraubt werden kann. Es ist aber auch möglich, den Hohlzylinder 41 gemäß Fig. 4 an seiner oberen Seite mit einem Flansch 12 zu versehen, der eine Befestigung des Hohlzylinders z.B. mittels Schrauben 14 auf der Außenseite 13 des Formwerkzeuges 11 ermöglicht Die Abmessungen der Entlüftungsbausteine können entsprechend den hauptsächlich vorkommenden Wandstärken der Formwerkzeuge so gewählt werden, daß sie Je nach Bedarf eingesetzt und ausgetauscht werden können. Beispielsweise kann ein derartiges Bauteil eine Höhe von t4 mm, einen Außendurchmesser von 30 mm, einen Innendurchmesser von 20 mm haben. Die Breite der Spalte in der Bodenpiatte kann z.B####mm betragen.
Das in den Fig. 5 bis 7 in verschiedenen Betriebsstellungen gezeigte Bauteil vermeidet auch noch den bei dem Bauteil nach Fig. 1 bis 4 in den Spalten verbleibenden geringfügigen Grat des Reaktionsschaumes. Das hier gezeigte Bauteil besteht aus einem zylinderförmig ausgebildeten Stück 15, das - wie der Hohlzylinder 2 (Fig. 1) - in ein Loch des Formwerkzeuges 16 eingeschraubt oder mittels eines Flansches 17 auf dem Formwerkzeug befestigt werden kann. Dieses Bauteil 15 weist eine axial verlaufende Bohrung 18 auf, von der eine schräg nach außen führende und sich allmählich erweiternde zweite Bohrung 19 als Entlüftungskanal abzweigt. In der axial verlaufenden Bohrung 18 ist ein iiohlrohrkolben 20 z.B. durch Preßluft beweg- und steuerbar angeordnet, dessen unteres BAde von einem Verschlußstück 21 gebildet wird. Dieses Verschlußstück 21 befindet sich in der Ruhestellung des Hohlrohrkolbens 20 (gemäB Fig. 5) oberhalb der Abzweigung des Entlüftungskanals 19, so daß die aus dem Formwerkzeug durch den Reaktionsschaum hinausgedrängte Luft ungehindert ins Freie entweichen kann. Sobald jedoch der Schaum in die Bohrung 18 eindringt, wird eine Uberwachungseinrichtung wirksam, die den Hohlrohrkolben 20 derart steuert, daß dessen Verschlußstück 21 den Entlüftungskanal 19 mit der Werkzeuginnenwandung bündig abschließt. Dabei kann die Uberwachungseinrichtung als ein Sensor ausgebildet sein, der auf bei Eindringen von Schaum des Reaktionsgemisches in den Entlüftungskanal eintretende Änderungen von Druck, Temperatur, elektrischem Widerstand oder Licht anspricht. So kann der Sensor beispielsweise aus einem Thermo-Fühler bestehen, der am Eingang des Entlüftungskanals (entweder als Ringthermoelement in einer Rille um den Entlüftungskanal oder als Oberflächen-Thermoelement bündig auf die Werkzeuginnenwand aufgebracht) angeordnet ist. Der Sensor könnte beispielsweise aber auch aus einer Lichtschranke bestehen (mit einer Lichtquelle125 und einem Fotoelement 24), wie es in Fig. 8 schematisch gezeigt ist.
Das Verschlußstück 21 des von einem Sensor gesteuerten Hohlrohrkolbens 20 dWAekt bei seiner Abwärtsbewegung den in den Entlüftungskanal bereits eingedrungenen Reaktionsschaum zurück (vgl. Fig. 6), bis das Verschlußstück 21 mit der Werkzeuginnenwandung 22 bündig abschließt. Die bei dieser Bewegungbereits in den Entlüftungskanal 19 eingedrungenen Reste von Reaktionsschaum 23 werden durch Preßluft dadurch ausgeblasen, daß der Hohlrohrkolben 20, in den oben (bei 25) Preßluft eingeführt wird, in Höhe derjenigen Stelle, an der die Bohrung des Entlüftungskanals 19 abzweigt, eine Öffnung 25 aufweist (vgl. Fig. 7).
In Fig. 9 ist an einem Beispiel eines komplizierten Formteils 26 gezeigt, wie das dazu gehörige geteilte Formwerkzeug (mit den beiden Teilen 27, 28) ausgebildet ist und wie dabei die Schnittfläche 29 verläuft. Gleichzeitig ist ersichtlich, daß durch Schrägstellen des Formwerkzeuges und Anordnung der Entlüftungsbausteine E an den jeweils höchsten Stellen des Formteiles, an denen sich beim Aufschäumen des bei 30 eingeführten Reaktionsgemisches Lufteinschlüsse bilden könnten, die von Reaktionsschaum verdrängte Luft entweichen kann.

Claims

Patentansprüche

Einrichtung zum Entlüften von Formwerkzeugen beim Herstellen von Formteilen aus Schaumkunststoffen (z.B. Polyurethan), die aus reaktionsfähigen Einzelkomponenten gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als selbständiges Bauteil ausgebildet ist, a) das an beliebiger gewünschter Stelle eines Formwerkzeuges in ein dort vorgesehenes Loch derart einsetzbar ist, daß es im Formwerkzeug mit dessen Innenwandung bündig abschließt, und b) das einen Entlüftungskanal aufweist, durch den die beim Aufsteigen der Schaumfront des Reaktionsgemisches verdrängt werdende Luft aus dem Innern des Formwerkzeuges so lange entweichen kann, bis der zu entlüftende Werkzeughohlraum mit Schaum des Reaktionsgemisches ganz gefüllt ist.
2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch g e kennz ei c h#e t daß das Bauteil als Hohlzylinder (2) ausgebildet ist, der in seiner mit der Innenwandung (5) des Formwerkzeuges (1) bündig abschließenden Bodenplatte (3) als Entlüftungskanal mindestens einen Spalt aufweist, der so eng ist, daß sich der Spalt beim Eindringen von Schaum des Reaktionsgemisches selbst abdichtet.
3. Binrichtung nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Bodenplatte (3) mehrere konzentrisch angeordnete Ringspalte (6 in Fig. 2) aufweist.
inrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die t-odenplatte (3) mehrere geradlinig und parallel zueinander verlaufende Schlitze (8 in ig. )) aufweist.
5. Einrichtung nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Hohlzylinder (2) an seiner ins Freie führenden Seite mit einem Deckel (4) versehen ist, der eine Offnung (10) aufweist, durch die wahlweise entweder die aus dem Formwerkzeug verdrängt werdende Luft ins Freie abgeleitet oder aber Preßluft zur Säuberung der Spalte nach Herausnahme des Formteils aus dem Formwerkzeug zugeführt wird.
6. Einrichtung nach Patentanspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (2) mit Außengewinde (11) versehen in das Formwerkzeug (1) einschraubbar ist.
7. Einrichtung nach Patentanspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (4') an seiner ins Freie führenden Seite mit einem Flansch (12 in Fig. 4) versehen ist, der eine Befestigung des Hohlzylinders auf der Außenseite (13) des Formwerkzeuges ermöglicht.
8. Einrichtung nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Bauteil als zylinderförmiges Stück (15) ausgebildet ist, a) das außer einer axial verlaufenden Bohrung (18) eine von dieser abzweigende, schräg nach außen führende, als Entlüftungskanal dienende Bohrung (19) aufweist und b) an dem eine Überwachungseinrichtung vorgesehen ist, die beim Eindringen von Schaum des Reaktionsgemisches in den Entlüftungskanal ein Verschlußstück (21) steuert, das den Entlüftungskanal mit der Werkzeuginnenwandung (22) bündig abschließt.
9. Einrichtung nach Patentanspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Überwachungseinrichtung als ein Sensor ausgebildet ist, der auf bei Eindringen von Schaum des Reaktionsgemisches in den Entlüftungskanal eintretende Änderungen von Druck, Temperatur, elektrischem Widerstand oder Licht anspricht.
10. kinrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor aus einem Thermo-Fühler besteht, der am i<;'ingang des Entlüftungskanals angeordnet ist.
11. i*inrichtung nach Patentanspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der ,Sensor aus einer Lichtschranke(123, 24) besteht, die am eingang des Entlüftungskanals (18) angeordnet ist.
12. Einrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (21) das verschlossene Ende eines Hohlrohrkolbens (20) bildet, der in der axial verlaufen~ den Bohrung (18) durch Preßluft bewegbar ist.
13. Einrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlrohrkolben (20) in Höhe derjenigen Stelle, an der die Bohrung (19) des r;ntlüftungskanals abzweigt, eine Öffnung (25) aufweist, die es ermöglicht, daß in der Verschluß-Stellung des Hohlrohrkolbens Preßluft in den Entlüftungskanal (19) gelangt.