DE3637272C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Formvorrichtung für geschäumte Hohlkörper, die ein Formen und Schäumen gleichzeitig durchführt nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Das Gießen von Hohlkörpern (Slush-Moulding) umfaßt grundsätz­ lich die Schritte des Füllens einer vorgewärmten Form mit einem Plastisol, das eine hochviskose, aus feinen Kunststoff­ partikeln und einem Weichmacher bestehende Flüssigkeit ist, das Anhaftenlassen des Plastisols an der Innenfläche der Form, um überschüssiges Plastisol auszugießen, das Erhitzen der Form, um das an der Innenwand der Form haftende Sol zum Gelieren zu bringen, und das Kühlen der Form. Diese Art des Gießens wird üblicherweise als Sol-Slush-Moulding bezeichnet.

Es gibt noch eine andere Art des Slush-Moulding oder Hohlgie­ ßens, das als Pulver-Hohlgießen (Pulver-Slush-Moulding) bezeich­ net wird.

Das Schäum-Hohlgießen gemäß der Erfindung läßt die Verwendung eines Sols oder eines pulverförmigen Kunstharzes, das ein Treib­ mittel enthält, zu, wobei das Gelieren und Schäumen gleichzei­ tig durchgeführt wird. Dieses Gießverfahren kann zur Fertigung von Kraftfahrzeug-Armaturenbrettern, die eine dünne Haut oder Schale aus beispielsweise Weich-PVC haben, verwendet werden.

Das DT 25 51 807 A1 und das JP 57-34932 A2 zeigen eine Formvorrichtung, bei der das Erhitzen und Schäumen eines Harzes unter Anwendung von Heiß­ luft bewerkstelligt wird. Diese Formvorrichtung weist zwei an einer Form gegenseitig liegende Kammern auf, wobei die erste Kammer das Harz auf­ nimmt, und in die zweite Kammer Heißluft zum Erhitzen und Schäumen ein­ geführt wird. Diese Formvorrichtung ist für folien- oder flachmaterialartige Gegenstände, die gleichförmig erhitzt werden, angemessen und geeignet. Es ist jedoch für Gegenstände mit einer komplizierten Gestalt, die nicht gleichförmig beheizt werden, ungeeignet. In diesem Fall tritt nämlich ein übermäßi­ ges Schäumen an denjenigen Teilen, die in ausreichender Weise der Hitze ausgesetzt werden, wie die Umfangsfläche 1 oder die Vertikalfläche 2 in der beigefügten Fig. 11 ein, während an anderen, unzureichend der Hitze ausgesetzten Teilen ein nicht genügendes Schäumen stattfindet. Das hat zum Ergebnis, daß die gesamte Haut oder Schale nicht zufriedenstellend ist und den Anforderungen nicht genügt.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben ge­ schilderten Umstände konzipiert. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Formvorrichtung zu schaffen, mit der ein gleichförmiges Schäumen des Kunststoffs oder Kunstharzes, woraus eine Haut oder Schale von komplizierter Ausgestaltung gebildet wird, zu erreichen ist.

Weitere Ziele wie auch die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können mittels der Einrichtungen und der Kombinationen, die erläutert werden und insbesondere in den Ansprüchen herausgestellt sind, verwirklicht und erreicht werden.

Erfindungsgemäß weist die Formvorrichtung zur Lö­ sung der gestellten Aufgabe gemäß Patentanspruch 1 eine Form sowie einen im Abstand von der Formfläche lösbar angeordneten Heißluftmantel auf, der zur Formfläche eine Heißluftkammer zur Aufnahme eines schäumbaren Stoffs und für den Durchfluß eines Heißluftstromes begrenzt.

Die Formvorrichtung ist so aufgebaut, daß Heißluft in die Heißluftkammer eingeführt wird, um das mit der Formfläche in Berührung befindliche Harzpulver zu erhitzen. Der Formvorgang wird mit dieser Vorrichtung in der folgenden Weise ausgeführt. Die Form wird vorgewärmt, worauf die vorgewärmte Form mit Plastisol gefüllt und das dann über­ schüssige Plastisol entfernt, beispielsweise ausgekippt wird. Der (aus Isoliermaterial bestehende) Heißluftmantel wird in bezug zur Form angeordnet, z. B. an der Form angebracht, und Heißluft wird in die erste Heißluftkammer zwangsweise eingeführt, so daß über der gesamten Formfläche eine gleichförmige Gelierung und Schäumung stattfindet. Deshalb läßt die erfindungsgemäße Formvorrichtung ein gleichförmiges Schäumen ohne Rücksicht dar­ auf zu, wie kompliziert die Gestalt des geformten Gegenstandes sein mag. Darüber hinaus erlaubt es die Vorrichtung, das Auf­ schäumungsverhältnis, d.h. das Verhältnis der Dicke des Schäum­ materials vor und nach dem Schäumen, auf einfache Weise zu kontrollieren.

Wenn der Raum oder Spalt zwischen der Hohlgießform und dem Heiß­ luftmantel geringer ist als etwa 5 mm, so strömt die Heißluft wegen des hohen Widerstandes nicht frei, so daß eine örtliche Unterdrückung im Schäumen bewirkt wird.

Für die wirksame Erhitzung des Harzes mit der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung kann der Heißluftmantel mit einer Wärmeisolie­ rung oder mit einer Heizeinrichtung versehen sein. Als ein Bei­ spiel einer Einrichtung zur Wärmeisolierung ist eine Metallhau­ be, die den Heißluftmantel abdeckt, und als ein Beispiel für eine Heizeinrichtung ist ein in den Heißluftmantel eingebautes Heizgerät zu nennen. Falls eine Metallhaube zur Wärmeisolierung verwendet wird, so ist es notwendig, einen Motor (Antrieb) so­ wie eine Trageinrichtung zum Öffnen und Schließen der Haube und einen eine Bewegung der Haube zulassenden Raum vorzusehen.

Vorzugsweise kann die Heizeinrichtung folgendermaßen ausgestaltet werden. Der Heißluftmantel wird längs der Formfläche und mit einem bestimmten Abstand zu dieser angeordnet, so daß die erste Heißluftkammer (zum Erhitzen und Schäumen) zwischen der Form und dem Mantel gebildet wird. Die Wärmehaltehaube wird außerhalb des Heißluftmantels so vorgesehen, daß zwischen die­ sen Bauteilen eine zweite Heißluftkammer (zum Zurückhalten oder Speichern der Wärme) gebildet wird. Die erste Heißluft­ kammer wird mit einem ersten Kanal zur Zufuhr von Heißluft für Heizzwecke durch den Heißlufteinlaß verbunden. Die zweite Heißluftkammer wird an einen zweiten Kanal angeschlossen, durch den Heißluft für eine Zurückhaltung der Wärme zugeführt wird. Wenn das Harz erhitzt werden soll, dann wird durch den ersten Kanal Heißluft in die erste Heißluftkammer eingeführt. Im ohne Beheizung ablaufenden Zyklus wird durch den zweiten Kanal Heiß­ luft zugeführt, so daß die Wärme zurückgehalten wird, d. h. er­ halten bleibt oder verweilt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich die Wärme­ haltehaube außerhalb vom Heißluftmantel, so daß Heißluft in die zwischen diesen Teilen gebildete zweite Kammer in dem Zyklus, in dem das Harz nicht erhitzt wird, eingeführt wird. Deshalb kühlt der Heißluftmantel nicht ab, sondern bleibt selbst nach dem Formen und Verschäumen des Harzes heiß, was zu einer Verkürzung der Form- und Schäumzyklen beiträgt.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine als Beispiel 1 be­ schriebene Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1;

Fig. 3 den vergrößerten Schnitt des Bereichs C von Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine geschäumte Haut oder Schale, die durch einen Schäum-Gießvorgang mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung nach dem Beispiel 1 erhalten wurde;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine als Beispiel 2 beschriebene Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 6 einen Schnitt durch eine geschäumte Schale, die durch einen Schäum-Gießvorgang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem Beispiel 2 erhalten wurde;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausfüh­ rungsform gemäß der Erfindung, die als Beispiel 4 be­ schrieben wird;

Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 7;

Fig. 9 den Schnitt nach der Linie A-A in der Fig. 7;

Fig. 10 den Schnitt nach der Linie B-B in der Fig. 7;

Fig. 11 den Schnitt durch eine geschäumte, mit einer herkömmli­ chen Schäum-Hohlgießvorrichtung erhaltenen Schale.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen anhand der Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Die Fig. 1 zeigt eine Form 4 zum Hohlgießen (Slush-Moulding) einen entfernbaren Heißluftmantel 5 aus einem isolierenden Ma­ terial und einen Zwischenraum 6, der beispielsweise 15 mm be­ trägt, gleichförmig ausgebildet und zwischen der Form 4 sowie dem Heißluftmantel 5 angeordnet ist.

Wie die Fig. 2 zeigt, dient der Außenrand 7 des Heißluftman­ tels 5 als ein Verschluß für den Zwischenraum 6, der die Heiß­ luft im Mantel hält.

Von einem Heißlufterzeuger 8 (Fig. 1) wird durch den Schlauch 9 sowie den Heißlufteinlaß 10 in den Zwischenraum 6 Heißluft eingeführt, die den Zwischenraum 6 in gleichförmiger Strömungs­ menge durchströmt und am Heißluftauslaß 11 austritt.

Die Betriebsweise dieser Vorrichtung umfaßt die folgenden Schritte. Zuerst wird in einem üblichen Hohlgießvorgang die Schale 12 aus einer festen PVC-Folie (mit einer Dicke von z. B. 0,3-0,5 mm) und aus einer schäumbaren PVC-Folie (mit einer Dicke von beispielsweise 0,5-0,8 mm), welche ein Treib­ mittel enthält, gebildet. Nach der Rückgewinnung von überschüs­ sigem Plastisol oder Pulver wird der Heißluftmantel 5 in seine Lage gebracht und Heißluft in den Zwischenraum 6 eingeführt, so daß die Hitze auf die schäumbare PVC-Folie der Schale ein­ wirkt. Als Ergebnis der Beheizung wird eine gleichförmig ge­ schäumte Schale 3 mit einer Schaumschicht von beispielsweise 2,5-3,0 mm erhalten, wie die Fig. 3 zeigt. Die feste PVC- Folie oder PVC-Schicht 13 und die Schaumschicht 14 sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

Beispiel 2

In den Fällen, da der geformte Gegenstand gewisse Teile hat, für die eine vollständige Aufschäumung nicht notwendig ist, kann der Zwischenraum 6 für die Heißluft teilweise auf z.B. weniger als 5 mm verengt werden, wie die Fig. 5 zeigt. Die Ver­ minderung der Heißluft durch den verengten Teil unterdrückt, wie Fig. 6 zeigt, das Aufschäumen. Wenn der Heißluftmantel 5 in geeigneter Weise so ausgestaltet wird, daß sich der Zwischen­ raum allmählich ändert, dann ist es möglich, ein geschäumtes Produkt mit einer weichen Struktur (Textur) zu erzeugen.

Beispiel 3

Wird die Heißluft in den Zwischenraum 6 eingeführt, wenn der Heißluftmantel 5 auf einer normalen Temperatur ist, dann wird die Hitze der Heißluft vom Mantel 5 absorbiert. Das kann dadurch verhindert werden, daß man vor dem Hohlgießvorgang den Mantel 5 an seinem Platz anordnet und die Heißluft durch den Zwischenraum 6 strömen läßt. Ein anderer Weg, um eine wirksame Beheizung zu erzielen, besteht darin, den Mantel ständig durch eine in diesen eingebaute Heizeinrichtung heiß zu halten.

Beispiel 4

Eine Vorrichtung gemäß diesem Beispiel ist in Fig. 7 gezeigt. Die Schale 31 aus dem zu erhitzenden Harz wird an der Formflä­ che 30a der Form 30 ausgebildet. Die Schale besteht aus einer festen PVC-Schicht oder PVC-Folie mit einer Dicke von beispiels­ weise 0,3-0,5 mm, die in einem herkömmlichen Hohlgießvorgang ausgebildet wird, und einer schäumbaren PVC-Schicht von z.B. 0,5-0,8 mm Dicke, die ein Treibmittel enthält.

Der Heißluftmantel 32 wird längs der Formfläche 30a der Form 30 und mit einem gewissen Abstand (beispielsweise 5-20 mm) zu dieser angeordnet. Die Wärmehaltehaube 33 wird längs des Heißluftmantels 32 und mit einem gewissen Abstand zu diesem (beispielsweise 10-50 mm) vorgesehen. Auf diese Weise werden zwischen der Formfläche 30a der Form 30 sowie dem Heißluftman­ tel 32 eine erste Heißluftkammer 34 für eine Beheizung und zwischen dem Heißluftmantel 32 sowie der Wärmehaltehaube 33 eine zweite Heißluftkammer 35 zum Zurückhalten der Wärme ge­ bildet.

Der Heißluftmantel 32 ist mit einem Einlaß 32a für Heißluft zum Heizen, die Wärmehaltehaube 33 ist mit einem Einlaß 33a für Heißluft zum Halten der Wärme versehen. Beide Einlässe 32a, 33a sind jeweils durch einen Kanal 36, 37 mit einem Heißlufterzeuger 20 verbunden. Durch den Einlaß 32a zu Heizzwecken eingeführte Heißluft trifft auf die dem Ein­ laß 32a gegenüberliegende Formfläche 30a der Form 30, und die auf diese Fläche 30a einwirkende Heißluft soll einen gleichför­ migen Druck haben. Aus diesem Grund ist der Durchmesser des Einlasses 32a größer als der Durchmesser des Kanals 36, so daß der Druck der Heißluft, der auf die dem Einlaß 32a gegenüberliegende Formfläche 30a einwirkt, niedrig wird (Fig. 9).

Der Heiz-Heißlufteinlaß 32a ist an den ersten Kanal 36 für die Heizzwecken dienende Heißluft angeschlossen, während der Einlaß 33a für die der Wärmehaltung oder -speicherung die­ nende Heißluft an den zweiten Kanal 37 angeschlossen ist. An der Stelle, an der sich die beiden Kanäle 36 und 37 vereini­ gen oder an der sich der Hauptkanal 38 in die beiden Kanäle verzweigt, ist eine Umschalteinrichtung 39 angeordnet. Dadurch wird die von dem Heißlufterzeuger 20 durch den Haupt­ kanal 38 zugeführte Heißluft in Abhängigkeit von der Stellung der Ventilklappe 39a der Umschalteinrichtung 39 entweder in den Ka­ nal 36 oder den Kanal 37 geleitet. Der stromab liegende Endab­ schnitt des Kanals 36 ist in den stromabwärtigen Endabschnitt des Kanals 37 koaxial eingesetzt, so daß ein Doppelkanal gebil­ det wird.

Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, ist zwischen die Umfangsfläche der Form 30 und diejenige des Heißluftmantels 32 ein Dichtungs­ material 21 eingesetzt, wie auch Dichtungsmaterial 22 zwischen die Umfangsflä­ chen des Heißluftmantels 32 und der Wärmehaltehaube 33 eingesetzt ist. Diese Dichtungsma­ terialien erhöhen die Luftdichtheit der ersten Heißluftkammer 34 (für das Heizen) und der zweiten Heißluftkammer 35 (für das Halten der Wärme). Die Dichtungsmaterialien 21 und 22 sind teilweise ausgeschnitten, um Auslässe 23 für die Heißluft zu bilden. Die Anzahl und Lage dieser Auslässe 23 werden in ge­ eigneter Weise bestimmt, um die Strömungsrichtung der Heißluft in den Heißluftkammern 34 und 35 zu steuern.

Die Fig. 9 und 10 zeigen Einzelheiten für die bauliche Gestal­ tung der Heißluftkammern 34 bzw. 35 zur Beheizung bzw. Wärme­ haltung. In diesem Fall ist die Umschalteinrichtung 39 ein Dreiwege­ ventil, das den Heißluftstrom entweder in den Kanal 36 oder in den Kanal 37 lenkt. Außerhalb der Wärmehaltehaube 33 ist Isoliermaterial angeordnet. Ein Traggestell 24 dient der Ab­ stützung der Form 30, des Heißluftmantels 32 sowie der Wärmehal­ tehaube 33; ein Ventil 25 dient der Regelung der Durchflußmenge an Heißluft.

Die im Beispiel 4 beschriebene Vorrichtung arbeitet in der fol­ genden Weise. Zuerst wird die Form 30 mit Plastisol oder Harz­ pulver gefüllt, so daß an der Formfläche 30a eine geschmolzene Harzschicht ausgebildet wird. Überschüssiges Plastisol oder Harzpulver wird dann zurückgewonnen. Der Heißluftmantel 32 und die Wärmehaltehaube 33 werden mit Bezug zur Form in ihre Lage gebracht. Die in Fig. 7 gezeigte Ventilklappe 39a des Umstell­ ventils 39 wird in die mit einer ausgezogenen Linie angegebene Stellung gebracht, so daß der Hauptkanal 38 mit dem Heißluftka­ nal 36 verbunden wird, worauf der ersten Heißluftkammer 34 Heißluft zugeführt und dadurch die Harzschicht 31 erhitzt wird. Nach der Beendigung der Beheizung wird die Ventilklappe 39a in die mit einer strich-punktierten Linie angegebene Stellung umgeschaltet, so daß der Hauptkanal 38 mit dem Kanal 37 verbun­ den ist und Heißluft der zweiten Heißluftkammer 35 zugeführt wird, womit der Heißluftmantel 33 von außen beheizt und heiß gehalten wird. Die in die erste Heißluftkammer 34 zur Behei­ zung und in die zweite Heißluftkammer 35 zum Warmhalten einge­ führte Heißluft werden durch einen Auslaß 23 abgeführt.

Claims (12)

1. Formvorrichtung für geschäumte Hohlkörper mit einer eine Formfläche aufweisenden Form, gekennzeichnet durch einen im Abstand von der Formfläche (4, 30a) lösbar angeordneten Heiß­ luftmantel (5, 32), der zur Formfläche eine Heißluftkammer (6, 34) zur Aufnahme eines schäumbaren Stoffs (12) und für den Durchfluß eines Heißluftstromes begrenzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiß­ luftkammer (6, 34) zur Aufnahme des schäumbaren Stoffs mit einem Heiß­ lufteinlaß (10, 32a) sowie einem Heißluftauslaß (11, 23) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung für den Heißluftmantel (5, 32).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz­ einrichtung mit einer außerhalb des Heißluftmantels (5, 32) angeordneten Wärmehaltehaube (33) versehen ist, die zum Heißluft­ mantel (5, 32) eine wärmehaltende Heißluftkammer (35) für den Durch­ fluß eines Heißluftstroms begrenzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wärme­ haltende Heißluftkammer (35) mit einem Heißlufteinlaß (33a) sowie Heißluftauslaß versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluft­ einlaß (10, 32a) der Heißluftkammer (6, 34) zur Aufnahme des schäumbaren Stoffs und der Heißlufteinlaß (33a) der wärmehaltenden Heißluftkammer (35) jeweils durch einen Kanal (36, 37) mit einem Heißlufterzeuger (20) verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kanälen (36, 37) und dem Heißlufterzeuger (20) eine Umschalteinrichtung (39) vorgesehen ist, die wahlweise den Heißlufterzeuger (20) mit einem der zwei Kanäle (36, 37) in Verbindung bringt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kanäle (36, 37) in den anderen koaxial eingesetzt ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluftmantel (5, 32) mit einem vorbestimmten Abstand zu der Formfläche (4, 30a) angeordnet ist, der in der gesamten Vorrichtung gleichförmig ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluftmantel (5, 32) mit einem vorbestimmten Abstand zu der Formfläche (4, 30a) angeordnet ist, der in wenigstens einem Teil der Vorrichtung verengt ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluftmantel (5, 32) mit einem vorbestimmten Abstand zu der Formfläche (4, 30a) angeordnet ist, der sich über die gesamte Vorrichtung allmählich ändert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluft­ einlaß (32a) durch einen Kanal (36) mit einem Heißlufterzeuger (20) verbunden ist, wobei der Durchmesser des Heißlufteinlasses (32a) größer als der Durchmesser des Kanals (36) ist.