Verfahren zur balglosen Vulkanisation sowie mehrteilige Vulkanisationsform dafür

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur balglosen Vulkanisation eines Rohlings eines torusförmigen elastomeren Körpers, vorzugsweise eines im Wesentlichen zylindrischen oder konischen Luftfederbalges. Ebenfalls offenbart ist eine mehrteilige

Vulkanisationsform zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Vulkanisation von Hohlkörpern aus elastomeren Materialien, wie etwa Reifen, torusförmigen Luftfederbälgen etc., ist es üblich, dass die Hohlkörper in eine Heizform eingelegt werden, die sie von außen umgibt, und zusätzlich von ihrer Innenseite mit Heizmedium beaufschlagt werden, um eine gleichmäßige, innen- und außenseitige und vollständige Heizung auf Vulkanisationstemperatur zu erreichen. Je nach Elastomer / nach Werkstoff erfolgt die Vulkanisation bei einer Temperatur zwischen 160 und 200 °C. In aller Regel beträgt die Vulkanisationszeit, ebenfalls abhängig vom Werkstoff, etwa 6 bis 12 Minuten.

Je nach Art des zu vulkanisierenden Werkstücks kann die Innenseite oder die Außenseite direkt mit einem Heizmedium beaufschlagt werden oder mit einem Stützbalg/Heizbalg versehen sein, der das zu vulkanisierender Werkstück vom Heizmedium trennt. Als Heizmedium wird normalerweise heißer Dampf verwendet. Die Verwendung von Heizbälgen ist nicht ganz unproblematisch, da hier ein separates Bauteil vorgehalten werden muss, dass aufgrund starker Belastung nur eine begrenzte Lebensdauer hat.

Durch die Wärmeübertragung über ein zusätzliches Bauteil ist natürlich der

Energieaufwand höher. Außerdem ist bei der Dampfheizung, insbesondere bei der

Befüllung größerer Balginnenräume, ein aufwändiges Leitungs- und Ventilsystem für die Zufuhr und Abfuhr des Heißdampfs erforderlich, welches entsprechend gewartet werden muss.

Ein wesentlicher Nachteil der direkten oder auch indirekten Dampfbeheizung liegt aber darin, dass entsprechend der Dampfdruckkurve für Wasser der Druck des verwendeten Sattdampfs abhängig von der Temperatur ist und somit Vulkanisationsdruck und

Vulkanisationstemperatur nicht unabhängig und beliebig voneinander eingestellt werden können. Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vulkanisationsform zur balglosen Vulkanisation für torus förmige elastomere Hohlkörper bereitzustellen, welches eine vereinfachte Vulkanisation bei einer guten Energieausnutzung und eine unabhängige Einstellung von Vulkanisationsdruck und Vulkanisationstemperatur erlaubt. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Dabei wird der Rohling in einem inneren Ringraum einer aus mehreren Formteilen bestehenden, schließbaren Vulkanisationsform positioniert und dann vulkanisiert, wobei a) der Rohling zunächst auf einen zu seinem Innenraum komplementären,

konzentrischen Vorsprung bzw. Fortsatz eines Formteiles aufgeschoben wird, b) dann die mehreren Formteile zur Bildung des den Rohling aufnehmenden

Ringraums zu einer geschlossenen Vulkanisationsform vertikal und horizontal zusammengefahren werden,

c) wonach ein oder mehrere den Rohling umgebende Formteile der

Vulkanisationsform aufgeheizt werden und der Rohling durch Wärmeübertragung und unter Austrieb überschüssigen Materials im Ringraum vulkanisiert wird, und nach der Vulkanisation die Formteile aufgefahren und der vulkanisierte elastomere Körper entnommen wird. Üblicherweise sind die Formteile solcher Vulkanisationsformen aus Metall. Dadurch, dass bei diesem Verfahren die Wärmeübertragung nicht direkt durch Sattdampf erfolgt, sondern durch das Aufheizen ein oder mehrerer Formteile, die den Rohling umgeben und ihre Wärme auf letzteren übertragen, vermeidet man die gemäß Dampfkurve zwangsläufig vorhandene Abhängigkeit zwischen Druck und Temperatur bei der

Vulkanisation. Man kann den Druck im Vulkanisationsraum / Ringraum durch das Zusammenfahren der Formteile steuern und die Temperatur unabhängig davon in den einzelnen Formteilen einstellen. Die Formteile können hierzu Kanäle enthalten, in denen wiederum Dampf als Heizmedium verwendet wird. Da aber kein direkter Kontakt zum vulkanisierten Rohling besteht, unterliegt dieser auch nicht der oben genannten

Abhängigkeit.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass bei dem im Schritt a) der Rohling vorzugsweise mit Hilfe von Druckmedium, vorzugsweise Druckluft, auf seiner Innenseite so beaufschlagt wird, dass eine leichte Bombage des Rohlings erfolgt und ein

Mediumspolster zwischen der Innenwand des Rohlings und der Außenwand des Fortsatzes aufgebaut wird. Das erleichtert das Einbringen des Rohlings in die Form bzw. das

Aufgleiten/ Aufschlüpfen des Rohlings auf den Formteil, der seinen Innenraum ausfüllt, d.h. auf den Vorsprung bzw. Fortsatz. Der Innenraum des Rohlings ist nun durch einem in aller Regel metallischen Formteil abgestützt, welches den Rohling von innen aufnimmt und seinen Innenraum ausfüllt, und nicht mehr mit Dampf beaufschlagt oder durch einen mit Dampf beaufschlagten Balg ausgefüllt. Das innenliegende Formteil wird dann verfahrensgemäß beheizt und führt dann die zur Vulkanisation erforderliche Wärme auch von innen zu. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass bei dem im Schritt b) die mehreren Formteile kraftgesteuert vertikal und horizontal zusammengefahren werden. Durch eine solche Steuerung wird der entsprechende Druck (Vulkanisationsdruck) auf den zu vulkanisierenden Rohling aufgebracht, ohne dass die Temperatur dazu verändert bzw. erhöht werden muss. Die Abhängigkeit zwischen Temperatur und Dampfdruck ist somit aufgehoben. Besonders geeignet zur Durchfuhrung des Verfahrens ist eine mehrteilige Vulkanisationsform, deren mehrere Teile komplementär ausgebildet und zur balglosen Vulkanisation unter Bildung eines Ringraumes zur Aufnahme eines zu vulkanisierenden Rohlings eines torusförmigen elastomeren Körpers durch eine primär vertikale Bewegung zu einer geschlossenen Vulkanisationsform zusammenfahrbar sind. Die

Vulkanisations form weist dabei folgende Teile auf:

a) ein vertikal in Richtung der Formenachse verfahrbares Formenoberteil mit einer

konzentrisch innenliegenden Vertiefung zur Aufnahme des oberen Bereiches eines äußeren Formenmittelteils

b) ein vertikal in Richtung der Formenachse verfahrbares, mehrteiliges torusförmiges äußeres Formenmittelteil, dessen Innenwandung die äußere Wand des Ringraumes zur Aufnahme des zu vulkanisierenden Rohlings bildet,

c) ein Formenunterteil mit einem zum Torusinnenraum des äußeren Formenmittelteils komplementär ausgebildeten und in dem Torusinnenraum aufnehmbaren

konzentrischen Fortsatz, dessen Außenwandung die innere Wand des Ringraumes zur Aufnahme des zu vulkanisierenden Rohlings bildet,

wobei das Formenoberteil, das Formenmittelteil und das Formenunterteil beheizbar ausgebildet sind, vorzugsweise mit Kanälen für ein Heizmedium versehen sind und zusammenwirkende Führungselemente aufweisen, vorzugsweise konzentrische konische Anlaufflächen, durch welche bei der vertikalen Bewegung zum Schließen der Form und zur Bildung des Ringraumes eine horizontale und auf den Fortsatz gerichtete Schließ- und/oder Kippbewegung des Formenmittelteils oder seiner Teile durchführbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vulkanisationsform und ihren horizontal und vertikal verfahrbaren Teilen/Segmenten kann dann ein von allen Seiten gleichmäßig wirkender beliebiger Druck auf den zu vulkanisierenden Rohling ausgeübt werden, der unabhängig von der Temperatur des Heizmediums ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das Formenmittelteil horizontal geteilt und/oder segmentförmig vertikal geteilt ist. Solch eine mehrfache Teilung erleichtert die horizontale und vertikale Bewegung, mit der die einzelnen Teile der Vulkanisationsform geschlossen werden. Dies wird unterstützt durch eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass die einzelnen Teile des Formenmittelteils gegeneinander gelenkig und/oder federnd abgestützt sind. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die segmentförmig vertikalen

Teile in Bezug auf den konzentrischen Fortsatz des Formenunterteils kippbar gelagert sind und die Kippbewegung um eine senkrecht zur Formenachse liegende Achse erfolgt. Auch dies unterstützt die oben bereits genannte sichere Verschlussbewegung der

Vulkanisationsform und das Aufbringen eines gleichmäßigen Drucks auf den zu vulkanisierenden Rohling .

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Formenoberteil oder das Formenunterteil eine Druckluftzuführung aufweisen, mit der Druckluft in den Innenraum des zu vulkanisierenden Rohlings bzw. zu dessen Aufgleiten auf den konzentrischen Fortsatz zwischen Außenwandung des Fortsatzes und den zu vulkanisierenden Rohling eingeleitet werden kann. Hier kann beispielsweise bei einer erst teilweise geschlossenen Vulkanisationsform ein so genannter Bombage-Raum für den Rohling vorgesehen werden, in welchem der Rohling leicht aufgebläht werden kann und unter Austreten von

Druckmedium an seiner Unterseite auf das Formteil (Vorsprung oder Fortsatz am

Formunterteil) aufgleiten kann, welches seinen Innenraum ausfüllt.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der zu vulkanisierende Rohling, der Ringraum zu dessen Aufnahme und der Fortsatz gleichsinnig konisch ausgebildet sind mit jeweils zum Formenunterteil sich vergrößernden Durchmesser. Damit lassen sich auf einfache Weise konische Bälge herstellen/vulkanisieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Formenoberteil, das

Formenmittelteil und das Formenunterteil Kammern bzw. Räume für überschüssigen Gummiaustrieb des zu vulkanisierenden Rohlings aufweisen, wobei die einzelnen

Formteile zur Ausbildung der Kammern bzw. Räume gegebenenfalls zusammenwirken. So kann überschüssiger Gummiaustritt nach der Vulkanisation leicht entfernt werden. Anhand eines Ausführungsbeispiels, nämlich einer erfindungsgemäßen

Vulkanisationspresse zur balglosen Vulkanisation von Luftfederrohlingen, soll die

Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen hierzu schematisch eine

Vulkanisationspresse zur Durchführung des Verfahrens für die Vulkanisation von

Luftfederrohlingen. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vulkanisationsform im Halbschnitt, auf der linken Seite in ihrem geschlossenen Zustand, auf der rechten Seite in geöffnetem Zustand

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende zeichnerische Darstellung, bei der die

Vulkanisationsform links und rechts in unterschiedlichen Stadien des Schließ Vorgangs zu sehen ist

Fig. 3 in einer der Fig. 1 und 2 entsprechenden zeichnerischen

Darstellung die Vulkanisationsform in einer geschlossenen Stellung auf der rechten Seite und kurz vor der Schließung auf der linken Seite.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vulkanisationsform im Halbschnitt, auf der linken Seite in ihrem geschlossenen Zustand, auf der rechten Seite in geöffnetem Zustand.

Die Vulkanisationspresse ist in verschiedenen Phasen des Beladungs-und

Vulkanisationvorgangs dargestellt und besteht hier aus Formenoberteil 1 , Formenmittelteil 2 und Formenunterteil 3. Alle Formteile sind mit Kanälen 4 für ein Heizmedium versehen sind, in diesem Fall Heißdampf. Die linke Seite der Fig. 1 stellt dabei einen Halbschnitt der Vulkanisationsform in ihrem geschlossenen Zustand dar, während die rechte Seite der Fig. 1 dieselbe Darstellungsform für die Einzelteile der Vulkanisationsform in geöffnetem Zustand nutzt. Alle einzelnen Formteile sind komplementär zusammenwirkend und zusammenpassend ausgebildet und unter Bildung eines Ringraumes zur Aufnahme eines zu vulkanisierenden Rohlings 5 durch eine zunächst im Wesentlichen in Richtung der Formachse 6 erfolgende vertikale Bewegung zusammenfahrbar. Das vertikal in Richtung der Formenachse verfahrbare Formenoberteil 1 ist mit einer konzentrisch innenliegenden Vertiefung 7 zur Aufnahme des oberen Bereiches des oberen äußeren Formenmittelteils 2 versehen.

Das mehrteilige torusförmige äußere Formenmittelteil 2 ist vertikal in Richtung der Formenachse 6 verfahrbar, wobei dessen Innenwandung 8 die äußere Wand des

Ringraumes zur Aufnahme des zu vulkanisierenden Rohlings 5 bildet.

Das Formenunterteil 3 weist einen zum Torusinnenraum 9 des äußeren Formenmittelteils komplementär ausgebildeten und in dem Torusinnenraum aufnehmbaren konzentrischen Fortsatz 10 auf, dessen Außenwandung 11 die innere Wand des Ringraumes zur

Aufnahme des Rohlings bildet.

Formenoberteil 1 , Formenmittelteil 2 und Formenunterteil 3 weisen zusammenwirkende, konzentrische konische Anlaufflächen 12, 13 als Führungselemente auf, durch welche bei der vertikalen Bewegung eine horizontale und auf den Fortsatz 10 gerichtete Schließ- und/oder Kippbewegung des Formenmittelteils 2 oder seiner Einzelteile eingeleitet wird.

Das Formenmittelteil 2 ist horizontal und/segmentförmig vertikal geteilt, wobei die Teile des Formenmittelteils gelenkig und mit Federelementen 14 gegeneinander abgestützt sind, so dass die segmentförmig vertikalen Teile in Bezug auf den konzentrischen Fortsatz des Formenunterteils kippbar gelagert sind und die Kippbewegung um eine senkrecht zur Formenachse liegende Achse erfolgt. Die Federelemente 14 sind dabei in Ausnehmungen der einzelnen Teile des Formenmittelteils 2 angeordnet und stützen die einzelnen Teile oder Segmente jeweils federnd gegeneinander ab. Fig. 2 zeigt eine der Figur 1 entsprechende zeichnerische Darstellung, bei der das

Formenmittelteil 2 bereits teilweise in Richtung des Fortsatzes 10 aufgefahren ist. Das Formenoberteil 1 weist eine hier im einzelnen nicht näher dargestellte Druckluftzuführung auf, mit der Druckluft in den Innenraum 15 des zu vulkanisierenden Rohlings bzw. zu dessen Aufgleiten auf den konzentrischen Fortsatz 10 zwischen Außenwandung 11 des Fortsatzes 10 und den zu vulkanisierenden Rohling 5 eingeleitet werden kann. Dadurch wird der Innenraum 15 des zu vulkanisierenden Rohlings zu einem so genannten „Bombage-Raum", in dessen Bereich der Rohling eine Wölbung nach außen erhält. Das erleichtert das Aufgleiten des Rohlings 5 auf den heizbaren Formteil/Fortsatz 10, der dann den Innenraum des Rohlings ausfüllt.

Fig. 3 zeigt in einer entsprechenden Darstellung die Vulkanisationsform in einer geschlossenen Stellung auf der rechten Seite und kurz vor der Schließung auf der linken Seite. Deutlich erkennbar ist hier die Kippbewegung des Formmittelteils 2 kurz vor der Schließung. Im geschlossenen Zustand drückt das Formoberteil 1 das gesamte

Formenpaket mit einer definierten Kraft zusammen, dass überschüssige Gummimaterial wird in die dafür vorgesehenen Kammern 16 ausgetrieben und unabhängig von dem in der Form herrschenden Druck kann nun die Heizung erfolgen.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Formenoberteil

2 Formenmittelteil

3 Formenunterteil

4 Heizkanal

5 zu vulkanisierender Rohlings eines torusförmigen elastomeren Körpers

6 Formachse

7 Innenliegende Vertiefung

8 Innenwandung

9 Torusinnenraum

10 Fortsatz/Vorsprung

11 Außenwandung

12 Obere Anlauffläche

13 Untere Anlauffläche

14 Federelement

15 Innenraum / Bombage-Raum

16 Kammer für überschüssiges Gummi / für Gummiaustritt