DE602004008907T2

DE602004008907T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von einem auffüllverschlusselement für extrudate der automobilindustrie

Info

Publication number: DE602004008907T2
Application number: DE602004008907T
Authority: DE
Inventors: Yvan Barrie SANTIN; A. Shahab Stouffville SOLTANZADEH; Matthew Aurora MURRAY
Original assignee: Decoma International Inc
Current assignee: Decoma International Inc
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2024-05-29
Also published as: EP1626882A1; CA2527187A1; US20070007684A1; US7594806B2; DE602004008907D1; WO2004106129A1; CA2527187C; EP1626882B1

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 60/473 488, eingereicht am 28. Mai 2003, mit dem Titel "Stuffer Injection for Automotive Extrudate".
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Füllung eines Automobilextrudats und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einführen eines Füllstopfens in ein Extrudat.
Hintergrund der Erfindung
Extrudate werden üblicherweise verwendet, um Materialien herzustellen, die in Automobilanwendungen verwendet werden, wie beispielsweise in Dichtungen oder dergleichen. Solche Dichtungen werden hauptsächlich verwendet, um Abdichtungen gegen Wind, Regen, Geräusch und dergleichen in Situationen, in denen Glas und Metall (oder andere Materialien) miteinander in Kontakt stehen (in festen oder beweglichen Situationen), oder in Situationen, in denen Metallkomponenten (oder andere Materialien) in einer beweglichen Beziehung zueinander stehen, wie beispielsweise eine Tür, ein Kofferraum oder eine Motorhaubenöffnung in Bezug auf den Rahmen oder die Karosserie des Automobils, zu schaffen.
Der Begriff "Extrudat" wird verwendet, da diese Materialien typischerweise durch Extrudieren eines ausgewählten, extrudierbaren Materials durch einen Extruder hergestellt werden, um eine kontinuierliche Länge des ausgewählten Materials auszubilden. Das extrudierte Material kann dann, falls erforderlich, auf Länge geschnitten und/oder gebogen oder geformt werden, um das gewünschte "Extrudat"-Material auszubilden.
Mit "extrudierbar" ist gemeint, dass ein Materialgemisch in einem erhältlichen, kommerziellen Extruder oder einer Spritzgießmaschine, die ein internes Vermischen bei einer Temperatur im Bereich von beispielsweise etwa 180°C bis 240°C mit einer Verweilzeit von weniger als 5 min., vorzugsweise im Bereich von 30 s bis 2 min. vorsieht, verarbeitet werden kann.
Extrudate in der Automobilindustrie und insbesondere Dichtungen werden typischerweise als langes, hohles Band aus flexiblem Material hergestellt. Das flexible Material wird gewählt, um zu ermöglichen, dass das Material an die Karosserie des Automobils angefügt wird. Das Extrudat ist üblicherweise hohl, um eine erhöhte Flexibilität zu ermöglichen und das Gewicht und die Kosten zu verringern, indem die Menge an verwendetem Material minimiert wird. An sich sind üblicherweise ein oder mehrere Durchlässe oder Durchgänge vorhanden, die zumindest teilweise und üblicherweise vollständig innerhalb des Extrudats eingeschlossen sind. Obwohl diese Durchgänge die Menge an verwendetem Material verringern, das Gewicht verringern und eine erhöhte Flexibilität des Extrudats ermöglichen, kann es unter bestimmten Umständen erwünscht sein, das Extrudatmaterial zu verstärken oder anderweitig zu versteifen. In Anwendungen des Standes der Technik würde diese Aufgabe üblicherweise durch Einführen eines vorgeformten Stopfens oder "Füllstoffs", der typischerweise aus geschäumtem Material besteht, in einen Durchgang an einem Ende der Dichtung und unter Verwendung von Druckluft, um den Stopfen oder Füllstoff an einen gewünschten Ort innerhalb eines Extrudatdurchgangs zu schieben oder anderweitig zu bewegen, erreicht werden.
Alternativ könnte der Stopfen oder Füllstoff in der Dichtung durch Einführen eines Schäummaterials von einer Düse, die in den Durchgang durch ein oder mehrere Enden der Dichtung eingesetzt wird, und durch Ermöglichen, dass das Schäummaterial vor Ort einen Stopfen bildet, ausgebildet werden. Obwohl diese Vorgänge die erforderliche Versteifung der Dichtung schaffen, kann das Einsetzen des Stopfens an der korrekten Stelle schwierig sein und beinhaltet üblicherweise die Verwendung von manueller Arbeit. Ferner sollte beachtet werden, dass diese Vorgänge üblicherweise außerhalb der Produktionslinie durchgeführt werden, da sie nicht leicht automatisiert werden. Die Kosten von solchen "Offline"-Vorgängen können hoch sein und an sich wäre es daher erwünscht, ein alternatives Verfahren für die Anordnung von Füllstoffen oder Stopfen innerhalb der hohlen Hülle und/oder innerhalb der in der Hülle des Extrudats ausgebildeten Durchgänge zu schaffen. Es wäre auch vorteilhaft, ein alternatives Verfahren zu schaffen, das automatisiert werden könnte und das für "Online"-Verfahren geeignet wäre.
Die US-A-3 159 886 offenbart ein Verfahren zum Einführen eines Füllstopfens in einen hohlen Abschnitt eines Extrudats mit den Schritten:

– Liefern des Extrudats zu einer Dispensieranordnung mit einem Extrudatkanal zum Halten einer Länge des Extrudats in einer vorbestimmten Position,
– Einführen eines Arbeitsendes der Dispensieranordnung in den hohlen Abschnitt, wenn sich die Dispensieranordnung in einer Arbeitsposition befindet,
– Dispensieren eines Füllpräkursors in den hohlen Abschnitt durch das Arbeitsende,
– Entfernen des Arbeitsendes aus dem hohlen Abschnitt in eine Ruheposition,
– und Ermöglichen, dass der Füllpräkursor einen Füllstopfen bildet.

Zusammenfassung der Erfindung
Entsprechend ist es ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung, dass sie ein Verfahren für das direkte Einführen eines Stopfens in einen Durchgang innerhalb eines hohlen Automobilextrudats bereitstellt.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass sie eine automatisierte Vorrichtung und ein automatisiertes Verfahren für das direkte Einführen eines solchen Stopfens in das Automobilextrudat bereitstellt.
Die voranstehend dargelegten Vorteile sowie weitere hierzu inhärente Aufgaben und Ziele werden zumindest teilweise oder vollständig durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung, wie nachstehend hierin dargelegt, geschaffen.
Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Extrudats mit mindestens einem Füllstopfen bereit, mit den Schritten des Bereitstellens eines Extrudats mit mindestens einem hohlen Abschnitt in dem Extrudat; des Durchstechens des Extrudats und Einführen eines Arbeitsendes eines Dispensierers in den hohlen Abschnitt; des Einführens oder Einspritzens eines Füllpräkursors durch den Dispensierer in den hohlen Abschnitt; des Entfernens des Dispensierers aus dem hohlen Abschnitt; und des Ermöglichens, dass der Füllpräkursor einen Füllstopfen bildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung auch ein Extrudat bereit, das durch ein Verfahren, wie voranstehend beschrieben, hergestellt wird.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Füllstopfens in einem hohlen Abschnitt eines Extrudats bereit, wobei die Vorrichtung einen Dispensierer mit einem nadelartigen Abschnitt und ein Füllstopfenpräkursor-Zuführungsmittel zum Zuführen von Präkursormaterial zum Dispensierer umfasst, wobei der nadelartige Abschnitt zumindest teilwiese durch die Wand des Extrudats in einen hohlen Abschnitt innerhalb des Extrudats eingeführt werden kann, so dass ein Füllstopfenpräkursormaterial durch den nadelartigen Abschnitt der Dispensiereinheit in den hohlen Abschnitt zugeführt werden kann.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Extrudats mit einem Füllstopfen bereit, der innerhalb des Extrudats unter Verwendung eines Verfahrens, wie es voranstehend mit Bezug auf die vorliegende Erfindung beschrieben, hergestellt wurde.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung auch ein Extrudat mit einem im Wesentlichen hohlen Abschnitt bereit, der von einer Hülle umgeben ist, wobei das Extrudat einen Füllstopfen innerhalb des hohlen Abschnitts umfasst, wobei der Füllstopfen um einen durchstochenen Abschnitt der Hülle angeordnet ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen dieser Erfindung werden nun lediglich beispielhaft in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Extrudat-Dichtungskomponente mit einem aufgeschnittenen Abschnitt ist, die einen Füllstopfen innerhalb eines geschlossenen Durchgangs zeigt,
2A-2E eine Reihe von schematischen Querschnittsansichten eines Füllstopfens, der innerhalb eines Extrudats erzeugt wird, gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen,
3 eine Vorderansicht einer Arbeitsstation zur Verwendung einer Vorrichtung zum Einspritzen eines Füllstopfens in ein Extrudat ist,
4 eine Seitenansicht eines Schnitts A-A der Vorrichtung der 3 ist,
5 eine Schnittansicht der Einspritzeinheit, die anstelle der Vorrichtung der 3 gezeigt ist, ist und
6 eine Draufsicht auf die in 5 gezeigte Einspritzeinheit ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die neuen Merkmale, die als für die vorliegende Erfindung hinsichtlich ihrer Struktur, Organisation, Verwendung und ihres Betriebsverfahrens charakteristisch angenommen werden, zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen derselben werden aus den folgenden Zeichnungen besser verstanden, in denen eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung nun lediglich beispielhaft dargestellt wird. In den Zeichnungen stellen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente dar.
Es wird jedoch ausdrücklich festgestellt, dass die Zeichnungen nur dem Zweck der Erläuterung und Beschreibung dienen und nicht als Definition der Grenzen der Erfindung vorgesehen sind.
Mit Bezug auf 1 ist eine Extrudatdichtung 10 mit einer Gummihülle 14 gezeigt. Das Extrudat 10 wird in kontinuierlicher Weise durch Extrusion hergestellt und dann auf Länge geschnitten. In der vorliegenden Anmeldung bezieht sich der Begriff "Extrudat" auf ein beliebiges Produkt, das durch Extrusion eines extrudierbaren Materials hergestellt wird. Der Begriff "Dichtung" bezieht sich auf ein zum Abdichten zwischen Oberflächen verwendetes Produkt und insbesondere auf ein extrudiertes thermoplastisches Material, das zur Verwendung in einer beliebigen Anwendung vorgesehen ist, in der Metall- und/oder Glasteile vorhanden sind. Die vorliegende Anmeldung rich tet sich hauptsächlich auf und wird mit Bezug auf die Verwendung solcher Extrudate wie Dichtungen für Automobile beschrieben. Der Fachmann weiß jedoch, dass solche Extrudate in einer breiten Vielfalt von Automobilanwendungen verwendet werden können. Obwohl die vorliegende Anmeldung mit speziellem Bezug auf die Automobilindustrie beschrieben wird, würde der Fachmann ferner wissen, dass die vorliegende Anmeldung gleichermaßen in anderen Nicht-Automobil-Anwendungen anwendbar ist.
Die Extrudatdichtung 10 wird mit mindestens einem hohlen Abschnitt ausgebildet, wobei der hohle Abschnitt typischerweise ein Durchgang ist, der sich entlang der Länge des Extrudats erstreckt, und der zumindest teilweise innerhalb des Extrudats eingeschlossen ist. Am meisten bevorzugt ist der Durchgang im wesentlichen vollständig innerhalb des Extrudats eingeschlossen (mit der möglichen Ausnahme der Enden des Durchgangs und/oder Extrudats). Obwohl das Extrudat typischerweise nur einen Durchgang aufweist, kann es unter einigen Umständen mehrere Durchgänge innerhalb eines einzigen Extrudats umfassen.
Die Extrudatdichtung 10 ist vorzugsweise ein Material, das als für die Verwendung als Dichtung für Automobilanwendungen geeignet festgestellt wurde. Eine breite Vielfalt von Dichtungsmaterialien wurden vorgeschlagen und verwendet, einschließlich Gummi, synthetischen Gummis, mit Gummi versehenen Materialien, Kunststoffen, Elastomeren und dergleichen. Eine typische Dichtung könnte beispielsweise aus Elastomeren hergestellt werden, die als Material definiert werden können, das große reversible Verformungen unter einer relativ geringen Spannung erfährt. Einige Beispiele von kommerziell erhältlichen Elastomeren umfassen natürlichen Gummis, Ethylen/Propylen-(EPM)-Copolymere, Ethylen/Propylen/Dien-(EPDM)-Copolymere, Styren/Butadien-Copolymere, chloriertes Polyethylen und Silikongummi.
Thermoplastische Elastomere sind Elastomere mit thermoplastischen Eigenschaften. Das heißt, thermoplastische Elastomere werden wahlweise gegossen oder anderweitig geformt und bei Temperaturen oberhalb ihres Schmelz- oder Erweichungspunkts nachbearbeitet. Ein Beispiel von thermoplastischen Elastomeren ist Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer (SBS-Blockcopolymer). SBS-Blockcopolymere weisen eine Zweiphasen-Morphologie auf, die aus glasartigen Polystyrolbereichen, die durch gummiartige Butadiensegmente verbunden sind, besteht. Bei Temperaturen zwischen den Glasübergangstemperaturen des Butadienmittelblocks und den Styrolendblöcken wirken die SBS-Copolymere wie ein vernetztes Elastomer.
Im Gegensatz dazu sind wärmehärtbare Elastomere Elastomere mit wärmehärtbaren Eigenschaften. Das heißt, wärmehärtbare Elastomere verfestigen oder "härten" irreversibel, wenn sie erhitzt werden, im allgemeinen auf Grund einer irreversiblen Vernetzungsreaktion. Zwei Beispiele von wärmehärtbaren Elastomeren sind vernetzter Ethylen-Propylen-Monomergummi(EPM) und vernetzter Ethylen-Propylen-Dien-Monomergummi(EPDM). EPM-Materialien werden durch Copolymerisation von Ethylen und Propylen hergestellt und werden typischerweise mit Peroxiden gehärtet, um eine Vernetzung zu verursachen und dadurch wärmehärtbare Eigenschaften zu induzieren. EPDM-Materialien sind lineare Interpolymere von Ethylen, Propylen und eines nicht konjugierten Diens wie z.B. 1,4-Hexadien, Dicyclopentadien oder Ethylidennorbornen. EPDM-Materialien werden typischerweise mit Schwefel vulkanisiert, um wärmehärtbare Eigenschaften zu induzieren, obwohl sie alternativ wahlweise mit Peroxiden gehärtet werden.
Zusätzliche Materialien umfassen Materialien, die üblicherweise als Thermoplaste und insbesondere als "thermoplastische Vulkanisate" (TPVs) und noch spezieller als Dichtungen, die aus extrudierbaren TPVs hergestellt sind, bezeichnet werden.
Thermoplastische Vulkanisate (TPVs) sind polyolefinische Matrizen, vorzugsweise kristallin, durch die wärmehärtbare Elastomere im Allgemeinen gleichmäßig verteilt sind. Beispiele von thermoplastischen Vulkanisaten umfassen wärmehärtbare EPM- und EPDM-Materialien, die in einer kristallinen Polypropylenmatrix verteilt sind. Ein Beispiel eines kommerziell erhältlichen Materials ist Santoprene^TM Thermoplastischer Gummi, der von Advanced Elastomer Systems hergestellt wird, und ist ein Gemisch von vernetzten EPDM-Partikeln in einer kristallinen Polypropylenmatrix. Diese Materialien haben in vielen Anwendungen Nutzen gefunden, die früher vulkanisierten Gummi verwendeten, z.B. ein Schlauch, Dichtungen und dergleichen. In diesen Anwendungen werden TPVs wegen ihrer Fähigkeit, als Thermoplaste verarbeitet zu werden, während sie die ausgezeichneten Zug- und Druckverformungsresteigenschaften von vulkanisierten Gummen beibehalten, beachtet.
Kommerzielle TPV-Materialien basieren typischerweise auf vulkanisierten Gummen, in denen ein Phenolharz- oder Schwefelhärtungssystem verwendet wird, um einen Diencopolymer-Gummi durch dynamische Vulkanisierung, d.h. Vernetzung, unter Mischen (typischerweise heftig) in einer thermoplastischen Matrix zu vulkanisieren, d.h. zu vernetzen. Schwefel oder ein Phenolharz ist gegenüber freien radikalischen Peroxid-Härtungssystemen bevorzugt, da Peroxid ein Polypropylen abbaut und ein Polyethylen sowie den Gummi vernetzt und dies wiederum das Ausmaß der Gummivernetzung begrenzt, das stattfinden kann, bevor das ganze Gemisch abgebaut oder vernetzt ist und nicht mehr thermoplastisch ist.
Das thermoplastische Material zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise extrudierbar und bildet somit ein thermoplastisches Extrudat. Das thermoplastische Extrudat ist vorzugsweise ein festes Material, das im Wesentlichen frei von makroskopischen Hohlräumen ist, oder ist alternativ ein dichtes Schaummaterial mit einer Dichte im Bereich von mehr als etwa 80% von jener des festen Materials. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das in der vorliegenden Erfindung interessierende thermoplastische Material im Gegensatz zu einem wärmehärtbaren Harz typischerweise wiederverarbeitbar ist.
Andere Materialien zum Mischen oder zur Co-Extrusion können beispielsweise schmelzvermischte Elastomere auf Olefinbasis, einschließlich Polypropylen, Polyethylen, umfassen. Andere Komponenten können Weichmacher, Viskositätsmodifikatoren wie z.B. Verarbeitungsöle oder Ester, Füllstoffe, Farbstoffe, Aushärtemittel, Antioxidationsmittel und andere Bestandteile umfassen. Geeignete Füllstoffe können Kalziumsilikat, Ton, Kaolin, Talkum, Siliciumdioxid, Diatomeenerde, pulverförmigen Glimmer, Bariumsulfat, Aluminiumsulfat, Kalziumsulfat, basisches Magnesiumcarbonat, Glasfasern und Kohlefasern umfassen, vorausgesetzt, dass der Füllstoff in einer Menge verwendet wird, die klein genug ist, um sich nicht nachteilig auf entweder die Härte oder die Reibungskoeffizienten des thermoplastischen Copolymers auszuwirken.
Die Komponenten der Dichtung 10 werden vorzugsweise so ausgewählt, dass annehmbare Dichtungseigenschaften in Bezug auf beispielsweise bekannte Dichtungsleistungseigenschaften, wie z.B. Flexibilität, Haltbarkeit, Härte, UV-Beständigkeit und dergleichen, geschaffen werden. Der Querschnitt des Körpers ist vorzugsweise so ausgelegt, dass er in oder an einem speziellen Abschnitt einer Öffnung gehalten wird, die gegen die Witterung abgedichtet werden soll.
Durch die Verwendung von geeigneten Materialien kann eine Dichtung hergestellt werden, die gute Dichtungseigenschaften, wie z.B. Weichheit, Abriebbeständigkeit und niedrige Reibungskoeffizienten, bereitstellt. Durch Verändern der Verhältnisse der Komponenten kann ferner unter anderem eine gewünschte Härte/Weichheit, Öl- und Temperaturbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Extrudierbarkeit bereitgestellt werden. Durch Herstellen eines hohlen Extrudats wird außerdem das Gewicht der Dichtung verringert und typischerweise wird ihre Flexibilität erhöht.
Es sollte klar sein, dass das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung von größtem Nutzen sind, wenn der hohle Abschnitt der Dichtung im Wesentlichen vollständig vom extrudierten Material umgeben ist (mit der möglichen Ausnahme der Extrudatenden) und somit im wesentlichen geschlossen ist. Obwohl es Anwendungen geben kann, in denen das Verfahren der vorliegenden Erfindung mit einem offenen Extrudat (d.h. einem, das im Wesentlichen nicht geschlossen ist) verwendet wird, ist es für den Fachmann klar, dass der Hauptvorteil der Vorrichtung und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung darin besteht, einen Stopfen aus Material innerhalb des geschlossenen Extrudats zu schaffen und somit irgendeinen oder alle Durchgänge innerhalb des Extrudats zu verschließen und/oder abzudichten.
Während der Herstellung wird ein geschlossener Durchgang 12, der ein hohler Abschnitt innerhalb einer Hülle 14 ist, zusammen mit einem festen Gummiabschnitt 16, der so ausgelegt ist, dass er über einem Metallstreifen angefügt wird und an einem benachbarten Metallstreifen (nicht dargestellt) anliegt, erzeugt. Ein Abschnitt der Hülle 14 wurde aufgeschnitten, um einen Schaumfüllstopfen 18 aufzuzeigen, der sich innerhalb des Durchganges 12 befindet und als Barriere innerhalb des Durchgangs 12 sowie als Verstärkung für die Hülle 14 wirkt.
Der Füllstopfen 18 kann an einem beliebigen Punkt entlang der Länge der Extrudatdichtung 10 angeordnet werden, wie erwünscht. Die Länge des Stopfens 18 variiert unter anderem in Abhängigkeit von der Menge an verwendetem Füllpräkursor und der Größe des hohlen Abschnitts. Der Präkursor ist ein beliebiges Material, das in den hohlen Abschnitt eingeführt oder eingespritzt werden kann und das sich zu einem Stopfen formen kann. An sich könnte der Präkursor ein zusammengepresstes Schaummaterial sein, das expandiert, sobald es in den hohlen Abschnitt eingeführt ist. Alternativ könnte der Präkursor ein geschmolzenes Material sein, das in den hohlen Abschnitt eingespritzt wird und das beim Abkühlen verfestigen würde, um den Füllstopfen zu bilden. Falls erforderlich, könnte die Extrudatdichtung 10 vorübergehend gequetscht oder abgedichtet werden, um irgendeine Flüssigkeit innerhalb des gewünschten Bereichs des hohlen Abschnitts des Extrudats 10 aufzunehmen. Am meisten bevorzugt ist jedoch der Präkursor ein Material, das eine chemische Reaktion eingeht, sobald es in den hohlen Abschnitt eingeführt oder eingespitzt ist, und folglich infolge der chemischen Reaktion ein Stopfenmaterial bildet.
Sobald er eingeführt ist, expandiert der Präkursor durch Dekompression, chemisches oder physikalisches Schäumen oder infolge irgendeiner anderen chemischen oder physikalischen Eigenschaft, um einen Füllstopfen 18 zu bilden. Der Füllstopfen 18 kann, falls erwünscht, expandieren, um die ganze Querschnittsfläche des hohlen Abschnitts des Extrudats 10 an oder nahe dem Einführungspunkt des Dispensierers zu füllen, oder kann so belassen werden, dass er diesen Bereich nur teilweise füllt.
Der Stopfen 18 wird vorzugsweise aus einem flexiblen Material hergestellt, das sich biegen und/oder beugen kann, wenn sich das Extrudat biegt, beugt oder anderweitig bewegt. Obwohl ein beliebiges geeignetes Material verwendet werden könnte, reagiert das Stopfenmaterial ferner vorzugsweise nicht signifikant mit der Oberfläche des Extrudatmaterials, haftet nicht an dieser oder wirkt sich nicht anderweitig auf diese aus. An sich wird der Stopfen vorzugsweise aus einem Polyurethan-Schaum und am meisten bevorzugt aus einem Zweikomponenten-Polyurethanmaterial hergestellt, das innerhalb des Durchganges reagiert, um ein Schaumstopfenmaterial zu bilden. An sich ist der Stopfen 18 vorzugsweise ein Schaummaterial, wobei der Schaum vorzugsweise vor Ort durch eine chemische Reaktion des Stopfenmaterials innerhalb des Extrudats 10 gebildet wird.
In den 2A bis 2E sind schematische Querschnittsansichten des Verfahrens zur Herstellung eines Schaumfüllstopfens 18 in 5 Stufen gezeigt. In
2A ist eine nadelartige Dispensiereinheit 20 über einem Extrudat mit einer hohlen Hülle 14 um einen Durchgang 12 gezeigt. In 2B wurde die Dispensiereinheit 20 bewegt, um die Hülle 14 zu durchstechen, die infolge des Drucks von der Einheit 20 zusammenfällt. Die Dispensiereinheit 20 hat jedoch die Hülle 14 durchstochen. In 2C wird ein Zweikomponenten-Polyurethanmaterial 22 als Füllstopfenpräkursor, der unmittelbar vor der Zuführung zur Dispensiereinheit 20 vermischt wurde, in die zusammengefallene Hülle 14 eingespritzt. In 2D wird die Dispensiereinheit 20 aus der Hülle 14 entfernt und die vollständige Beladung von Polyurethanmaterial 22 wurde in die Hülle 14 eingespritzt. Das Material 22 klebt an den Innenseiten der Hülle 14 und hält die Hülle in einem teilweise zusammengefallenen Zustand.
In 2E hat das Material 22 reagiert und ist dadurch expandiert, um einen Schaumfüllstopfen 18 aus dem Präkursormaterial 22 zu bilden, und der Füllstopfen 18 trennt die Hülle 14 in zwei separate hohle Durchgänge 12. Irgendeine weitere Kraft an der Hülle 14 im Bereich des Füllstopfens wirkt nun gegen sowohl die Extrudathülle als auch den Füllstopfen.
In 3 ist eine Vorderansicht einer Arbeitsstation 30 zur Verwendung einer Vorrichtung zum Einspritzen eines Füllstopfens in ein Extrudat, wie in den 2A bis 2E gezeigt, vorgesehen. 4 sieht eine Querschnittsansicht der Arbeitsstation 30 entlang der Linie A-A in 3 vor. Die Arbeitsstation 30 ist durch eine Reihe von Ständern 32 abgestützt, auf denen eine Fördereinrichtung 34 ruht. Eine Länge des Extrudats 10 liegt auf der Fördereinrichtung 34. Das Extrudat 10 wurde der Fördereinrichtung 34 unter Verwendung einer Fördereinrichtung 36 zugeführt, und wenn der Füllstopfen 18 eingeführt wurde, wird das Extrudat 10 unter Verwendung einer Fördereinrichtung 38 entfernt. Das Extrudat 10 wird auf der Fördereinrichtung 34 unter Verwendung eines Satzes von Ausrichtungslängsträgern 40 in Position gehalten. Ein Maßband 42 ist vorgesehen, um die Dispensiereinheit 62 (am besten in 5 zu sehen) in der korrekten Position anzuordnen. Führungslängsträger 44 sind zum Bewegen der Dispensiereinheit 62 und ihrer zugehörigen Anordnung 60 vorgesehen. Ein Stützträger 46 ist zur Befestigung der Ausrichtungslängsträger 40 und Führungslängsträger 44 an den Stützständern 32 vorgesehen.
In den 5 und 6 sind eine Schnittansicht bzw. eine Draufsicht von Details der Dispensiereinheitsanordnung 60 vorgesehen. Der Dispensierer 60 ist vorzugsweise eine nadelartige Anordnung, die die Extrudatwand ohne Verursachen irgendeiner signifikanten Beschädigung an der äußeren Oberfläche des Extrudats durchstechen kann. Die Dispensiereinheit 62 ist an einem Einspritzeinheitsständer 50 befestigt, der wiederum an einem Positionierungshalter 52 befestigt ist, wobei der Halter entlang Führungslängsträgern 44 gleitet. Ein Anschlagstift 54 ist an der Vorderseite des Trägers 52 vorgesehen und liegt neben dem Maßband 42. Der Anschlagstift 54 kann verwendet werden, um die Einheit 60 an der Stelle zu "verriegeln", wenn die Dispensiereinheit verwendet wird.
Am unteren Ende der Dispensiereinheit 62 befindet sich eine Nadel 64, um die Extrudatwand zu durchstechen, durch die das Füllstopfenpräkursormaterial zugeführt werden kann. Die Dispensiereinheit 62 ist in 5 in ihrer Aufwärtsposition gezeigt und ist über das Extrudat 10 angehoben. Das Extrudat 10 wird durch Ausrichtungs längsträger 44 in Position gehalten und ruht auf der Fördereinrichtung 34.
Der Dispensierer 60 kann eine einzelne Hohlnadel sein oder könnte im Fall einer chemischen Reaktion, in der die chemischen Komponenten voneinander separat gehalten werden, bis sie im Extrudatdurchgang vermischt werden, zwei oder mehr Nadelabschnitte umfassen. Alternativ könnten die chemischen Komponenten kurz vor der Einführung oder Einspritzung in den hohlen Abschnitt des Extrudats vorgemischt werden.
Der Dispensierer 60 könnte eine in der Hand gehaltene Vorrichtung sein, die durch eine manuelle Bedienperson bedient wird, und könnte nur einen nadelartigen Abschnitt umfassen, der mit einer Füllstopfenpräkursor-Materialzuführung verbunden ist. Vorzugsweise ist jedoch der Dispensierer 60 ein Teil einer Dispensieranordnung, die einen Extrudatkanal zum Halten einer Länge des Extrudats 10 in Position innerhalb der Vorrichtung, eine nadelartige Anordnung zum Durchstechen der Extrudatwand, wenn sie sich in einer Arbeitsposition befindet, so dass sie einen Füllpräkursor in einen hohlen Abschnitt des Extrudats 10 einführen oder einspritzen kann, und Dispensiereinheitsaktuatoren, die dazu ausgelegt sind, den nadelartigen Abschnitt des Dispensierers zu und von der Arbeitsposition in eine Ruheposition zu bewegen, in der die nadelartige Anordnung aus dem Extrudat 10 herausgezogen ist, umfassen. Die Dispensiervorrichtung 60 könnte auch beweglich sein und Mittel zum Anordnen des Dispensierers an einer gewünschten Stelle am Extrudat umfassen.
An sich kann der Dispensierer 60 ein Teil einer Dispensieranordnung sein, wobei die Dispensieranordnung Ausrichtungslängsträger 40 zum Positionieren und Halten eines Extrudats 10 in einer Arbeitsposition, Führungslängsträger 44, an denen der Dispensierer angebracht ist und an den(en) Führungslängsträger(n), umfasst. Der Dispensierer 60 kann durch Aktuatoren zum Bewegen des Dispensierers 60 von einer zurückgezogenen Position, in der er nicht mit dem Extrudat 10 in Kontakt steht, zu und von einer ausgefahrenen Position, in der der nadelartige Abschnitt eine Wand des Extrudats 10 durchsticht und mindestens ein Teil des nadelartigen Abschnitts sich in einen hohlen Abschnitt innerhalb des Extrudats 10 erstreckt, bewegt werden.
Vorzugsweise sind die Führungslängsträger 44 zu den Ausrichtungslängsträgern 40 im wesentlichen parallel, so dass die Dispensiereinheit entlang der Länge des Extrudats 10, das innerhalb der Ausrichtungslängsträger 40 gehalten wird, bewegt werden kann.
Vorzugsweise umfasst die Dispensieranordnung 60 auch mindestens eine Fördereinrichtung 34 zum Bewegen einer Länge des Extrudats 10 in eine Arbeitsposition innerhalb der Ausrichtungslängsträger 40. Die Fördereinrichtung 34, wie z.B. ein Förderband, kann auch verwendet werden, um das Extrudat 10 innerhalb der Längsträger umzupositionieren, damit die Dispensiereinheit zwei oder mehr Füllstopfen 18 innerhalb des Extrudats 10 herstellen kann.
Die Anordnung zum Steuern der Dispensierer, der Fördereinrichtung, der Dispensiereraktuatoren und dergleichen kann durch verschiedene Prozessoren gesteuert werden, so dass die Vorrichtung automatisiert ist. An sich kann die Anordnung das Extrudat 10 automatisch bestimmen und zur korrekten Stelle zum Einführen oder Einspritzen des Füllstopfens 18 in das Extrudat 10 bewegen und kann den Dispensierer in eine geeignete Position zum Einführen in das Extrudat 18 bewegen.
Unter Verwendung eines Abwärtshubzylinders 66 wird die Dispensiereinheit 62 nach unten bewegt und durchsticht die Hülle 14 des Extrudats 10 in einer in den 2A bis 2E beschriebenen Weise. Füllstopfenpräkursormaterial wird der Dispensiereinheit 62 durch einen Zuführungsschlauch 63 zugeführt. Sobald das Füllstopfenpräkursormaterial in den hohlen Durchgang 12 eingespritzt wurde, wird die Dispensiereinheit 62 unter Verwendung eines Aufwärtshubzylinders 68 wieder über das Extrudat 10 angehoben. Die Fördereinrichtung 34 kann dann verwendet werden, um das Extrudat 10 entlang der Arbeitsstation zu bewegen oder damit es von der Arbeitsstation 30 entfernt wird.
Es ist selbstverständlich, dass die Arbeitsstation 30 eine oder mehrere Dispensiereinheiten 62 besitzen könnte, von denen jede gleichzeitig oder in sequentieller Reihenfolge aktiviert werden könnte. Es ist auch selbstverständlich, dass die Vorrichtungen der vorliegenden Ausführungsform durch eine Vielfalt von Verarbeitungseinheiten (nicht dargestellt) gesteuert werden können und somit die Bewegung des Extrudats und das Einspritzen des Füllstopfenmaterials automatisiert werden können, um den Bedarf für eine manuelle Offline-Verarbeitung zu beseitigen oder zu verringern.
Folglich ist ersichtlich, dass gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Extrudatmaterialien und insbesondere Dichtungsextrudaten, die einen Füllstopfen umfassen, der in das Extrudat eingeführt oder eingespritzt wurde, und eine Vorrichtung zum Durchführen des Prozesses, die die vorstehend dargelegten Ziele, Aufgaben und Vorteile voll ständig erfüllt, geschaffen wurden. Nachdem spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist es daher selbstverständlich, dass Alternativen, Modifikationen und Veränderungen davon Fachleuten vorgeschlagen werden können, und dass beabsichtigt ist, dass die vorliegende Patentbeschreibung alle solchen Alternativen, Modifikationen und Veränderungen, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen, einschließt.

Claims

Online-Verfahren zum Einführen eines Füllstopfens in einen hohlen Abschnitt eines Extrudats, mit den folgenden Schritten: Extrudieren eines Extrudats (10), das mindestens einen hohlen Abschnitt innerhalb des Extrudats aufweist, Bereitstellen des Extrudats für eine Dispensieranordnung (20), die einen Extrudatkanal zum Halten einer Länge des Extrudats in einer bestimmten Position umfasst, Durchstoßen einer Extrudatwand des mindestens einen hohlen Abschnitts (12) und Einführen eines Arbeitsendes der Dispensieranordnung in den hohlen Abschnitt (12), wenn die Dispensieranordnung in einer Arbeitsposition ist, Dispensieren eines Füllpräkursors durch das Arbeitsende in den hohlen Abschnitt, Entfernen des Arbeitsendes von dem hohlen Abschnitt in eine Ruheposition und Schließlich lässt man den Füllpräkursor einen Füllstopfen (18) ausbilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Extrudat eine Dichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Extrudat eine Automobildichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der hohle Abschnitt ein Durchgang ist, der zumindest teilweise von dem Extrudat umschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Durchgang ein geschlossener Durchgang innerhalb des Extrudats ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Extrudat zwei oder mehr geschlossene Durchgänge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Extrudat aus natürlichem Gummi, Ethylen/Propylen(EPM)-Copolymeren, Ethylen/Propylen/Dien(EPDM)-Copolymeren, Styren/Butadien-Copolymeren, chlorierten Polyethylenen, Silikongummi, thermoplastischen Vulkanisaten(TPVs) oder Kombinationen davon ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Extrudat des weiteren mindestens ein Material umfasst, das aus einem Material zum Vermischen oder Co-Extrudieren, einem Weichmacher, einem Viskositätsmodifikator, einem Füllstoff, einem Farbstoff, einem Aushärtemittel und einem Antioxidationsmittel ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Füllpräkursor ein zusammengepresstes Schaummaterial ist, das expandiert, wenn es einmal in den hohlen Abschnitt eingeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Füllpräkursor ein geschmolzenes Material ist, das in den hohlen Abschnitt eingespritzt wird und sich beim Abkühlen verfestigt, um den Füllstopfen auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Füllpräkursor ein Material ist, das eine chemische Reaktion durchmacht, wenn es einmal in den hohlen Abschnitt eingeführt oder eingespritzt ist, und einen Füllstopfen als Resultat der chemischen Reaktion ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Füllpräkursor ein Zweikomponentenpolyurethan ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Füllpräkursor reagiert, um ein Schaummaterial auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Füllstopfen einen gesamten Querschnittsbereich des hohlen Abschnitts des Extrudats an oder nahe dem Punkt des Einführens des Dispensierers ausfüllt.
Extrudat, das nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 erzeugt ist.
Verwendung eines Extrudats mit einem Füllstopfen, der innerhalb des Extrudats unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 errichtet ist.
Vorrichtung zur Online-Bereitstellung eines Füllstopfens (18) innerhalb eines hohlen Abschnitts (12) eines Extrudats (10), mit einer Dispensieranordnung, die einen nadelartigen Abschnitt (20) aufweist, und einem Füllstopfenpräkursor-Zuführungsmittel zum Zuführen eines Füllstopfenpräkursormaterials zu der Dispensieranordnung, wobei der nadelartige Abschnitt (20) dazu in der Lage ist, zumindest teilweise durch die Wand des Extrudats in einen hohlen Abschnitt innerhalb des Extrudats eingeführt zu werden, so dass das Füllstopfenpräkursormaterial durch den nadelarti gen Abschnitt (20) des Dispensierers in den hohlen Abschnitt in eine Arbeitsposition gefördert werden kann, und wobei der nadelartige Abschnitt (20) dazu in der Lage ist, im wesentlichen aus dem hohlen Abschnitt innerhalb des Extrudats in eine Ruheposition entfernt zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der der Dispensierer zwei oder mehr nadelartige Abschnitte umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der der Dispensierer Teil einer Dispensieranordnung ist, die Ausrichtungslängsträger zum Anordnen und Halten eines Extrudats in einer Arbeitsposition, Führungslängsträger, auf denen der Dispensierer montiert ist und der Dispensierer bewegt werden kann, Dispensiereinheitaktuatoren zum Bewegen des Dispensierers von einer zurückgezogenen Position, in der er nicht in Kontakt mit dem Extrudat ist, zu, und von, einer ausgefahrenen Position, in der der nadelartige Abschnitt eine wand des Extrudats durchsticht und zumindest ein Teil des nadelartigen Abschnitts sich in den hohlen Abschnitt innerhalb des Extrudats erstreckt, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Führungslängsträger im wesentlichen parallel zu den Ausrichtungslängsträgern sind.
Vorrichtung nach Anspruch 19, die zusätzlich Fördermittel zum Bewegen einer Länge des Extrudats in eine Arbeitsposition innerhalb der Ausrichtungslängsträger umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der die Fördermittel, der Dispensierer und die Dispensiereinheitaktuatoren durch Prozessoren bzw. Verarbeitungseinheiten geregelt sind, um ihre Verwendung zu automatisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 19, die zwei oder mehr Dispensiereinheiten umfasst.