Schaumteilen

Gegenstand der Erfindung ist ein Schäumstanzwerkzeug zur Herstellung von Schaumteilen aus Integralschaum sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung der Schaumteile.

DE 2 116 691 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von elastischen, verdichteten Polyurethanschaumstoffen. Bei diskontinuierlicher Verfahrensweise wird das hier beschriebene Verfahren so durch geführt, dass man das verschäumbare Polyurethangemisch in einem gewöhnlichen Formwerkzeug, beispielsweise einer Schachtel verschäumt, nach dem Ablauf der Crush- Time unter Aufrechterhaltung der vorgenannten Temperaturbereiche das Formwerkzeug von der teilweise gehärteten Schaummasse entfernt und die Schaummasse verdichtet. Vorzugsweise wird das Formwerkzeug, in das das verschäumbare Polyurethangemisch eingespeist wird, so dimensioniert, dass der fertige Polyurethanschaumstoff in dieser Form oder nach einem Schneidvorgang zur Entfernung der Haut, die sich im allgemeinen an den Trennkanten des Formkörpers bildet, verwendet werden kann. DE 26 09 373 AI betrifft eine Form zur Herstellung von Formköpern aus Integralschaum. Hier wird ein Formkörper aus Integralschaum oder ähnlich verarbeitbaren Kunstoffschäumen beschrieben, wobei die Form aus zwei oder mehreren Formteilen besteht und die Ränder der Formteile fugendicht aneinander gepresst sind. Hier soll eine Form geschaffen werden, bei der eine optimale Entlüftung erhalten wird und bei der gleichzeitig der Formkörper ohne Austriebsgrate hergestellt werden kann, ohne dass dabei die Gefahr einer unvollständigen Formausfüllung eintritt. Dies soll dadurch erreicht werden, dass bei der hier definierten Form die Auflageflächen der Fugen durchlaufend möglichst schmal gestaltet und den Fugen Steuerelemente für den vorbestimmten Fugenabstand zugeordnet sind. Durch einen geringen einstellbaren Fugenabstand wird zunächst sichergestellt, dass nur ein verhältnismäßig kleiner Teil der Reaktionsmasse durch die Fugen aus dem Formholraum nach außen gelangt. Durch die schmalen Auflageflächen der Fuge ist es darüber hinaus möglich, unmittelbar nach dem Ausschäumungsvorgang die Form sehr fest zu schließen. Infolge der schmalen Auflagefläche ist bei dem üblichen Schließdrücken ein so hoher spezifischer Druck erreichbar, dass der Austrieb unmittelbar am Formrand abgequetscht wird.

Bei der Herstellung von Formteilen aus PU-Integralschaum oder ähnlichen Schäumen lässt sich durch das Aufschäumen des Materials nicht vermeiden, dass das Reaktionsgemisch durch die Fugen des Werkzeuges hindurchtritt und somit eine aufwendige Nacharbeit nach dem Entformen erforderlich ist. Andererseits ist ein solcher Austritt gewünscht, um sicherzustellen, dass Lufteinschlüsse im Formteil vermieden werden. Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Form zur Verfügung zu stellen, die eine zusätzliche Nacharbeit durch manuelles oder maschinelles Beschneiden oder Befräsen nicht mehr erforderlich macht.

Die vorgenannte Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform gelöst durch ein Schäumstanzwerkzeug zur Herstellung von Schaumteilen 4 aus Integralschaum mit einer unteren Formhälfte 1 und einem an seiner Oberseite befindlichen randumlaufenden Aufsatz 2, der mit der unteren Formhälfte 1 eine zum Formhohlraum gerichtete Nut 3 bildet und einer oberen Formhälfte 6, wobei die obere Formhälfte 6 in einem ersten geschlossenen Zustand bedingt durch Abstandshalter 5 nur soweit in den Formhohlraum eintaucht, dass die Nut 3 aufschäumendes Material 4 aufnehmen kann, und die obere Formhälfte 6 in einem zweiten geschlossenen Zustand nach Entfernen der Abstandshalter 5 und gegebenenfalls Ersetzen derselben durch flachere Abstandshalter 5a tiefer in den Formhohlraum eindringt und auf dem Weg in diesen Zustand in der Nut 3 befindliches Material 4 durch Stanzen entfernen kann.

Durch den geringen Abstand der beiden Formhälften 1, 6 in Schäumstellung kann ein geringer Teil des Reaktionsgemisches 4 durch die Fuge in eine dafür vorgesehene Entlüftungsnut 3 eindringen und ein luftblasenfreies Teil produziert werden.

Damit die beiden Formhälften 1, 6 beim Schließen des Werkzeuges nicht zur Gänze zusammenfahren, werden insbesondere pneumatisch Abstandshalter 5, 5a zwischen die beiden Formhälften 1, 6 eingeschoben. Nach der Aushärtung des Formkörpers 4 im Schäum- Stanzwerkzeug werden die Abstandshalter 5 aus dem Werkzeug entfernt und die beiden Formhälften 1, 6 zusammen gedrückt. Hierbei wird der Austritt durch einen oder mehrere Überfahrschritte der beiden Formhälften 1, 6 abgestanzt. Da das Formmaterial 4 weich ist und komprimiert werden kann, ist dieser Stanzhub mit einer relativ geringen Krafteinwirkung möglich. Wenn der Stanzhub ausgeführt ist, wird das Werkzeug geöffnet und das Formteil 4 entnommen. Dieses kann dann ohne Nacharbeit den weiteren Prozessen zugeführt werden.

Gegenüber derzeit bekannten Werkzeugtechnologien besteht ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass keine aufwendige Steuerung des Werkzeugs durch unterschiedliches Steigen der Reaktionsmasse notwendig ist. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung werden durch das Verdrängen und anschließende Verdichten der Reaktionsmasse die Werkzeugtrennungen nicht verschmutzt, wodurch eine Reinigung nicht erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch den Überfahrschritt exakt gestanzte Kanten am Formteil 4 erhalten werden. So ist keine Nacharbeitung am Formteil 4 erforderlich. Auch die Gestaltung des Werkzeugs ist relativ einfach. Der Austrieb wird gestanzt und nicht gequetscht.

In der Fig. 1 wird die untere Formhälfte 1 mit einem hier rechteckig dargestellten Formholraum dargestellt. Der Aufsatz 2 befindet sich randumlaufend auf der unteren Formhälfte 1 und bildet eine Nut 3 auf dem oberen Rand der unteren Formhälfte 1. In der Fig. 2 wird die untere Formhälfte 1 mit dem Aufsatz 2 beschrieben und das schäumbare Material eingefüllt. In dem Formholraum wird eine definierte Menge eines schäumbaren Materials 4 eingefüllt und verteilt sich, wie in der Fig. 3 dargestellt zunächst am Boden des Formholraums.

In der Fig. 4 werden die Abstandshalter 5 dargestellt, die ein vollständiges Eintauchen der oberen Formhälfte 6 wie in der Fig. 5 dargestellt verhindern. In der Fig. 6 ist der erste Schließzustand des Werkzeugs dargestellt, bei dem der Formhohlraum im Wesentlichen die Geometrie des Formteils aufweist. Der so erhältliche erste Zustand erlaubt ein freies Hindurchtreten des schäumbaren Materials 4 bis in die Nut 3 hinein, wenn das Material, wie in der Fig. 7 dargestellt entsprechend aufschäumt. In Fig. 8 wird neben dem ausgeschäumten Formhohlraum ein Detailausschnitt des Bereichs der Nut 3 dargestellt.

In der Fig. 9 ist der Formholraum sowie die Nut 3 vollständig mit dem geschäumten Material gefüllt. Nach dem Aushärten des geschäumten Materials werden die Abstandshalter 5, wie durch die Pfeile dargestellt entfernt um den Zustand gemäß der Fig. 10 zu erreichen.

Gegebenenfalls durch Einlegen flacherer Abstandshalter 5a kann die obere Formhälfte 6 das geschäumte Material stauchen und gleichzeitig das in den Nut 3 befindliche geschäumte Material 4 durch Stanzen von dem in Formholraum befindlichen Material abtrennen. Diese Relativbewegung der oberen Formhälfte 6 ist in den Fig. 10, 11 und 12 dargestellt.

Die Endposition der oberen Formhälfte 6 ist in der Fig. 13 dargestellt. Das geschäumte Material 4 in der Nut 3 ist hier bereits in einem Schritt abgetrennt. Die Pfeile im Formholraum deuten an, dass der Formköper gestaucht ist. Alternativ ist es aber auch besonders bevorzugt, das Stanzen in mehreren Schritten durchzuführen. Hierzu werden entsprechend angepasste , insbesondere mechanisch hydraulisch oder pneumatisch bewegte bzw. geführte Formhälften 1,6 eingesetzt, die den Stanzhub ausüben.

In der Fig. 14 wird durch die drei nach oben gerichteten Pfeile die Relativbewegung der oberen Formhälfte 6 angedeutet, dass die Form hier geöffnet wird.

In den Fig. 15 und 16 wird der entspannte Formkörper 4 dargestellt.

Setzt man die Relativbewegung der oberen Formhälfte 6 fort, so wird der vollständig entspannte Formkörper 4 aus dem aufgeschäumten Material dargestellt.

In der Fig. 17 ist die obere Formhälfte 6 vollständig entfernt.

In den Fig. 18 und 19 ist die Relativbewegung des Aufsatzes 2 dargestellt, der hier von der unteren Formhälfte 1 getrennt wird.

In der Fig. 19 ist die untere Formhälfte 1 dargestellt, die von dem Aufsatz 2 getrennt ist. Im nächsten Schritt Fig. 20 kann dann das in der ursprünglichen Nut 3 befindliche schäumbare Material 4 entfernt werden, wie durch die beiden Pfeile dargestellt.

In der Fig. 21 wird das in der unteren Formhälfte 1 befindliche geschäumte Material 4, das heißt der Formköper 4 dargestellt, der gemäß Fig. 22 dargestellt durch den Pfeil aus der unteren Formhälfte 1 entfernt werden kann. In der Fig. 23 wird dann die leere untere Formhälfte 1 dargestellt, die in einem neuen Zyklus wieder mit schäumbaren Material 4 gefüllt werden kann.

Es versteht sich von selbst, dass die inneren Flächen des Schäumstanzwerkzeugs zur Herstellung von Schaumteilen 4 möglichst mit entsprechendem Formtrennmittel versehen sind, um ein einfaches Entnehmen des Formkörpers 4 zu gewährleisten.

Zur Herstellung von Integralschaumbauteilen 4 ist es darüber hinaus auch bevorzugt, die inneren Flächen des Werkzeuges selektiv temperierbar auszugestalten, um hier den entsprechenden Dichteverlauf eines Integralschaums zu gewährleisten.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Schaumteilen aus Integralschaum in einem Schäumstanzwerkzeug mit einer unteren Formhälfte 1 und einem randumlaufenden Aufsatz 2, der mit der unteren Formhälfte 1 eine zum Formhohlraum gerichtete Nut 3 bildet und einer oberen Formhälfte 6, wobei man schäumfähiges Material 4 in die untere Formhälfte 1 gibt, das Werkzeug unter Bildung einer Nut 3 zwischen der unteren Formhälfte 1 und dem Aufsatz 2 schließt, das schaumfähige Material 4 unter Füllung des Formhohlraum und der Nut 3 schäumt, nach dem Aufschäumen, und Aushärten des Schaums 4 durch Entfernen der Abstandshalter 5 und tieferes Eintauchen der oberen Formhälfte 6 in den Formhohlraum in der Nut 3 befindlichen Schaum in einem oder mehreren Schritten durch Stanzen entfernt, das Werkzeug vollständig öffnet und das Schaumteil 4 entnimmt. Prinzipiell ist die Verwendung beliebiger schaumfähiger Materialien 4 im Sinne der vorliegenden Erfindung geeignet. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung wird hier ein Polyurethanreaktionsgemisch als schaumfähiges Material eingesetzt.