專利名稱：用于制造中空模制件的方法和工具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于在一工具架中制造中空的、優選為圓柱形的、最好具有5至300cm3的體積的模制件的方法，它包括下列步驟(i)向一個優選設有脫模劑的具有一限定模制件的空腔的芯子(v)的模子(iv)中填充用于制造模制件的初始組分，其中所述模子(iv)最好具有一蓋子，(ii)打開模子(iv)，此時，模制件由芯子(v)牢固地保持，(iii)從芯子(v)上取下模制件。
此外，本發明還涉及一種用于制造中空模制件的工具，它包括至少一個模子(iv)和至少兩個芯子(v)和(vi)，所述芯子確定模制件的空腔。另外，本發明還涉及一種具有按照本發明的工具的節奏生產線/流水線(Taktstrasse)。
背景技術：
在可布置在節奏生產線上的工具中制造模制件例如發泡的聚氨酯通常是已知的。通常，借助一混合頭或其它定量給料裝置將用于制造模制件的液態初始材料或熔融的熱塑性塑料澆注或注射入通常經調溫的模子中，所述模子接著關閉地在節奏生產線上進一步移動，以便能填充后面的模子。通常通過所謂的芯子形成模制件中的空腔，所述芯子一般也是圓柱形的、長的而且有時為仿形的模子的蓋子或底部的突出部。通常這樣來進行脫模，即，將蓋子往上移，將模子限定模制件外表面的兩個部分從模制件翻開或移開，接著從通常為模子的底板或底板的一部分的芯子上拉出模制件。由于在模制件硬化至能進行脫模以前有時要有非常長的反應時間，特別是用于通過反應活性的初始組分的反應來制造聚氨酯模制件的節奏生產線包括多個前后順序循環布置的模子，從而相應工具重新到達混合頭以進行填充之前的持續時間與反應時間相協調。
發明內容
本發明的目的為，開發一種用于在一工具架中制造中空的、優選為圓柱形的最好具有5至300cm3的體積的模制件的方法，該方法包括下列步驟(i)在一優選設有脫模劑的模子(iv)中填充用于制造模制件的初始組分，該模子具有一限定模制件的空腔的芯子(v)，(ii)打開模子(iv)，此時，模制件由所述芯子(v)牢固地保持，(iii)從芯子(v)上取下模制件，并開發具有較高的生產率的合適的工具和節奏生產線。尤其是，每個工具的模制件產出應得以提高。此目的特別重要，這是因為，由于其昂貴的制造費用，工具在生產模制件時構成重要的成本因素。
所述目的可通過這樣一種方法來實現，在該方法中，在模子(iv)的外面將模制件從芯子(v)上取下，最好是剝離。表述方式“在模子外面”可以理解為模子打開時位于模子的外面的空間，也就是說，位于模子的上面、下面或模子限定圓柱形模制件外表面的側部件的背側的空間。
尤其是，對于由模子的一芯子形成其空腔的中空圓柱形模制件，脫模時的機械應力很大，這是因為，在一些情況下要在芯子的突出部分上拉出彈性的模制件。因此，特別在這種情況下，重要的是，模制件要充分硬化，以便在從芯子上拉下模制件時避免損壞。通過按照本發明的方法，較早地清空實際的模子(iv)，并因而可以在模制件被從芯子(v)上取下之前重新填充模子。可以明顯地比從圓柱形模制件中取下芯子(v)更早地從實際的模子(iv)上進行脫模，這是因為在取下外模制件時的應力明顯地比取下芯子(v)時的小。如同在開始時所說的那樣，芯子是由在模制件中待形成空腔限定的，并相應地優選將其設計成圓柱形的、長的而且必要時為仿形的(konturiert)。芯子最好位于模子的底部上，而對模子(iv)的填充則優選通過模子的蓋子進行。
按照本發明，至少部分地限定模制體的空腔的芯子(v)設置成可移動的，并且按照本發明可以從實際的模子(iv)中取出，所述模子尤其在圓柱形模制件時包括至少一個部分，優選至少兩部分，特別優選兩部分，所述部分至少形成圓柱體的外表面的輪廓，模子還包括至少一個布置成與芯子相對的底部和/或蓋子。與將芯子規定為模子的一部分的現有技術相比，這是一個重大的革新。即使在模子打開時，帶有模制件的芯子仍留在模子中，而脫模同樣在模子中進行。通常只有模子的蓋子和側部件打開，也就是說，例如傾翻或從關閉的位置翻轉蓋子和側部件，以便接近模制件并將其從芯子上拉下。按照本發明，模子應限定圓柱形模制件外表面的優選的兩個部分，以及有些情況下還有一蓋子，都可移動地安裝在工具中，由此，可以實現打開模子和簡單地取出帶有模制件的芯子(v)。帶有模制件的芯子(v)優選向下或向從模子(iv)中取出。在將帶有芯子(v)的模制件從模子中脫模時，最好翻開或移開模子(iv)的蓋子，并且在有些情況下接著將其翻轉，同時將模子的側部件如此遠地從固定在芯子(v)上的模制件上移開，最好是推開，以可將帶有模制件的芯子優選向下從模子中取出。
模子(iv)的表面—即與用于制造模制件的初始組分接觸的表面—最好設有公知的例如蠟基或硅基的脫模劑或尤其是皂的水溶液，優選噴涂，特別優選自動噴涂所述脫模劑。在帶有芯子(v)的模制件從模子中取出之后和向模子(iv)中填充初始組分之前進行脫模劑的涂覆。在涂覆脫模劑時，相應的裸露的芯子—即沒有模制件的芯子—位于模子中。另一種方案是，可以在模子外面給芯子設置脫模劑。
在一個優選的實施形式中，用于制造模制件的工具有至少兩個交替地放置在模子中的芯子(v)和(vi)。由此，一旦模制件在模子(iv)中硬化到可和一個芯子(v)一起被從模子中取出的程度，另一個芯子(vi)最好與從模子(iv)中取出帶有模制件的芯子(v)并行地放置到將在下一個步驟中重新填充用于制造另一個模制件的初始組分的模子中，其中已經從該芯子(vi)取出在前一個循環中制造的模制件。也就是說，優選與從模子(iv)上取下帶有新的模制件的芯子(v)并行地剝離位于芯子(vi)上的模制件，然后將芯子(v)和(vi)轉過180°，并由此使其交換位置，接著將芯子(vi)導入模子(iv)中。由此，在該優選實施形式中，工具有至少兩個芯子(v)和(vi)，所述芯子在不同的時間在模子(iv)中被用于制造模制件的初始組分包圍，也就是說，所述芯子優選交替地放置在用于制造模制件的模子(iv)中。芯子(v)和(vi)最好這樣地例如通過一共同的轉盤或轉梁相互連接，以便可這樣進行芯子的交換降低芯子(v)和(vi)在模子(iv)外面固定在其上的裝置，接著將該裝置旋轉180°以及跟著提升芯子，此時芯子(vi)放置在模子中。由此，芯子(v)和(vi)最好彼此直接連接。此時，每個工具也可有一個以上的模子(iv)和相應地具有一個以上的芯子(v)，有些情況下也優選具有一個以上的芯子(vi)。例如，在工具中可并排地布置兩個模子。
由此，在該文件中也稱為工具架的工具最好具有至少兩個，優選為兩個芯子(v)和(vi)，所述芯子最好相對于模子設置成可移動的并可交替地被送入模子(iv)中。特別優選的是，工具具有1至4個芯子(v)、1至4個芯子(vi)和1至4個模子(iv)，其中特別優選的是，(iv)、(v)和(vi)的數量相等。
由此，優選這樣進行按照本發明的模制件的制造，即將用于制造模制件的初始組分填充到一設有脫模劑的模子(iv)中，該模子有一固定在底部上或蓋上、最好在底部上的芯子(v)，該芯子限定模制件的空腔并且與至少另一個位于模子(iv)的外面的芯子(vi)連接；接著關閉模子(iv)；在打開模子(iv)以后，最好向上或向下，優先向下從由外壁限定的模子(iv)中移出芯子(v)；通過旋轉180°用未固定有模制件的芯子(vi)更換芯子(v)；將芯子(vi)移入模子(iv)中，此時，芯子(v)被送入這一個位置，當芯子(vi)被從模子(iv)中取出時，模制件從該位置被從與芯子(vi)連接的芯子(v)上剝離。優選可這樣進行剝離，即在提升芯子(v)和(vi)時，即在將芯子(vi)升入模子(iv)中時，在一個只能向上移動的、具有一用于芯子的凹陷部的翻板或舌板上引導帶有模制件的芯子(v)，所述翻板或舌板雖然允許芯子(v)自由地向上或向下移動，但是，由于對于模制件來說所述凹陷部太小，在芯子(v)和(vi)接下來下降時，模制件被從芯子(v)上剝離。這種剝離顯然比從芯子上例如用自動抓臂拉下模制件對于模制件更具有保護作用。通過這種優選的剝離，將如所希望的那樣減少缺陷產品的比例。
按照本發明的方法制造的模制件可由通常已知的材料制成，所述模制件可由液態的、軟化的或粉末化的初始組分在一個模子中制造。優選是彈性的模制件。特別優選的是，模制件是基于熱塑性塑料、橡膠和/或由反應活性的初始組分制成的塑料。特別優選地，模制件基于有些情況下可含有脲基團的多孔的聚氨酯彈性體。模制件特別優選是這樣一種多孔的聚氨酯彈性體，該彈性體按照DIN53420具有200-1100kg/m3、最好為300-800kg/m3的密度，按照DIN53571具有≥2N/mm2、最好為2-8N/mm2的拉伸強度，按照DIN53571具有≥300％、最好為300-700％的延伸率，以及按照DIN53515具有≥8N/mm、最好為8-25N/mm的抗撕裂強度。彈性體最好是基于聚異氰酸酯聚加成反應產物的多微孔的彈性體，它最好具有直徑為0.01-0.5mm的孔，特別優選為0.01-0.15mm。
基于聚異氰酸酯聚加成反應產物的彈性體及其制造是眾所周知的，并且例如在EP-A62835、EP-A36994、EP-A250969、DE-A19548770和DE-A19548771中多次說明。最好是，多孔的聚異氰酸酯聚加成反應產物具有一按照DIN53572小于25％的壓縮殘余變形，此時，采用沒有硅酮涂層的、尺寸為40mm×40mm×30mm的立方體作為試件，試驗在恒定的變形下進行，此時，試件被壓縮40％并在80℃下在循環空氣室中保持22小時，試驗裝置在從加熱室中取出后在壓縮狀態下冷卻至室溫2小時，接著，從試驗裝置中取出試件，并在從試驗裝置中取出試件后10min±30S時以0.1mm的精度測量試件的高度。由此，用于制造模制件的初始組分優選是一種含有的(a)異氰酸酯和(b)與異氰酸酯起反應的化合物的反應混合物，用所述混合物將多孔的聚氨酯彈性體制成模制件。聚異氰酸酯聚加成反應產物的制備可按照公知的方法進行，例如通過按一級工藝或兩級工藝使用下列原始材料(a)異氰酸酯，(b)與異氰酸酯起反應的化合物，(c)水，和必要時還有(d)催化劑(e)發泡劑，和/或(f)助劑和/或添加劑，例如聚硅酮和/或脂肪酸磺酸鹽/酯。
模子內壁的表面溫度通常為40至95℃，最好為50至90℃。模制件的制造有利地在NCO/OH比為0.85至1.20時進行，此時，混合經加熱的初始組分并以一對應于希望的模制件密度的量將其送入最好是加熱的、最好是密閉的模子(iv)中。模制件在1至60min后硬化，并由此可以脫模。通常送入模子(iv)中的反應混合物的量確定成使所得到的模制件具有所述的密度。初始組分通常以15至120℃、最好為30至110℃的溫度被送入模制工具中。用于制造模制件的壓縮比為1.1至8，最好為2至6。按照一個特別有利的實施形式，在一個兩級工藝中，首先制備一含有NCO基團的預聚物。為此，通常使組分(b)與過量的(a)在80至160℃、最好為110至150℃的溫度下反應。確定反應時間以達到理論上的NCO的含量。因此，按照本發明的模制件的制造最好按兩級法這樣進行在第一級中，通過(a)與(b)反應來制備一具有異氰酸酯基團的預聚物，并將此預聚物在第二級中在一模子中與一種可能包含開頭所述的其它組分的交聯組分反應。初始組分(a)至(f)已例如詳細地在DE-A19548770和DE-A195478771中描述，而且對本領域技術人員是已知的。
按照本發明的方法最好連續地，特別優選全自動地在一節奏生產線中進行，該節奏生產線包含至少4個、優選30至300個、特別優選50至200個所述工具。在此節奏生產線中，各單個工具通常在下列站上工作·模子填充站，它在有些情況下具有多個混合頭，·模子關閉站，其中，通常給已填充的模子或模腔設置一覆蓋元件，以實現所生產的模制件的均勻的硬化，
·用于有些情況下多個并排布置的硬化區的硬化區輸入裝置，·可以加熱的硬化區，模子本身優選也可加熱，·模子打開站，在其中打開模子或蓋子，·脫模站，在脫模站中，芯子(v)上已經硬化的模制件毛坯被從各自的模子上取下，并且在這里優選同時將模制件從芯子(vi)上剝離，尤其優選緊接著交換芯子，其中，在剝離模制件后，將芯子(vi)放置在模子中，將帶有新的模制件的芯子(v)移至用于剝離模制件的位置，·必要時設有用于從模子中取出的一個或多個芯子(v)上的一個或多個模制件的質量檢查站和/或精加工(精整)站，·清潔段，在所述清潔段中清潔模制工具，必要時清除殘余的材料，然后在重新送至填填充站之前為其設置脫模劑，·送至填充站，在這里重新填充模子(iv)。
特別優選在打開模子(iv)因而是從模子(iv)中取出以后1至60min，從芯子(v)上取下模制件。
此外，將所制造的模制件在模子外面固定在芯子(v)上，即模制件的外表面可自由接近，這提供了這樣的主要優點，即可以進行自動化的質量檢查，而不必延長到下一次填充模子之前的時間段。質量檢查例如可通過公知的光學方法進行。由此，在從芯子(v)上取下之前，優選在模子(vi)的外面對模制件進行一額定值-實際值(Soll-Ist)比較。質量檢查優選與對所制造的模制件的撿選—即把有缺陷的產品的剔除出來—相結合。將模制件這樣在模子外面固定在芯子上的另一個優點是，可對模制件進行后處理，例如，通過在從芯子(v)上取下之前在模子(iv)的外面對模制件進行加工，例如除飛邊、雕刻、拋光和/或與其它模制件—如環、蓋或鑲嵌件—連接，例如通過卡扣、滑套和/或夾入和/或夾合進行連接。
由此，按照本發明，還涉及一用于制造中空模制件的工具架，它包括至少一個模子(iv)和至少兩個確定模制件的空腔的芯子(v)和(vi)，其中，芯子(v)和(vi)可交替地放置在模子(iv)中。此時，優選為圓柱形的芯子(v)和(vi)最好平行地對齊，并平行于芯子的縱向軸線可移動地布置，即芯子可向上和/或向下從模子(iv)中移出。芯子(v)和(vi)特別優選可轉動地安裝，此時，共同的旋轉軸線平行于芯子的縱向軸線，并居中地位于芯子(v)和(vi)之間。例如，芯子(v)和(vi)可以安裝在一共同的轉臺或一可旋轉的梁或桿上，其中芯子(v)與旋轉軸線的距離和芯子(vi)與旋轉軸線的距離是相等的。優選是這樣一種工具架，它包含一個優選包括兩個限定至少待制造的模制件的外表面的側部件的模子(iv)；至少一個，優選一個蓋子件；以及一具有一在中部伸入模子中的芯子(v)的底部件，該芯子(v)限定待制造的模制件的空腔并布置成可向下從模子(iv)中移出，并可繞一平行于芯子(v)和(vi)的以及圓柱形模制件的縱向軸線的旋轉軸線旋轉地與另一個芯子(vi)相連；優選還包括一用于從芯子(v)上剝離模制件的裝置。
工具架優選包括一個裝置，最好是一翻板，可用該裝置將模制件從芯子(v)上剝離。如所述的那樣，工具架優選可移動地布置在一優選循環的并連續地運行的節奏生產線上，所述節奏生產線具有相對于工具架在位置上固定的用于向模子(iv)中填充用于制造模制件的初始組分的混合頭。
具體實施例方式
在
圖1-4中按不同的加工階段示出按照本發明的一個示例性工具。在圖中按本方法的四個階段示出具有兩個模子(iv)和分別有兩個芯子(v)和(vi)的工具架。模子(iv)的蓋子用(vii)表示，一模子(iv)的兩個側部件用(viii)和(ix)表示。用于從芯子上剝離一模制件的翻板用(x)表示。轉臺或轉梁用(xi)表示。
在圖1中模子打開，即蓋子翻開，并且側部件被從模制件移開。在前一工作過程中在模子(iv)中制出并位于芯子(vi)上的模制件(xii)位于剝取件(x)的上方，芯子(v)上的新模制件(xiii)仍在模子(iv)中。
圖2示出帶有芯子(v)和(vi)以及模制件(xiii)的轉梁(xi)從模子中下降以后情況。翻板(x)已經將模制件(xii)從芯子(vi)上剝離。
在圖3中，在梁(xi)轉過180°以及芯子(v)和(vi)與梁(vi)上升以后，芯子(vi)位于模子(iv)中，而帶有新模制件(xiii)的芯子(v)則位于翻板(x)的“上方”。
在圖4中，通過移合側部件(viii)和(ix)并翻轉閉合蓋子(vii)而關閉模子(iv)。通過側部件(viii)的移動，翻板(x)也被移動離開芯子(v)和新的模制件(xiii)。由此，向下翻轉翻板(x)，并在打開模子(iv)時，相應地將所述翻板重新移至模制件(xiii)的下面(見圖1)。
按照圖4的下一個工作步驟可從圖1知道，即，圖1至4示出的位置或加工步驟最好連續地進行。
權利要求
1.用于在一工具架中制造中空的模制件的方法，包括下列步驟(i)向一具有一個限定模制件的空腔的芯子(v)的模子(iv)中填充用于制造模制件的初始組分，(ii)打開模子(iv)，此時模制件由所述芯子(v)牢固地保持，(iii)從所述芯子(v)上取下模制件，其特征為，在模子(iv)的外面從芯子(v)上取下模制件。
2.如權利要求1的方法，其特征為，在一個包括至少四個工具架的節奏生產線中制造所述模制件。
3.如權利要求1的方法，其特征為，所述工具架具有至少兩個芯子(v)和(vi)，所述芯子被交替地送入模子(iv)中。
4.如權利要求1的方法，其特征為，向一設有脫模劑的模子(iv)中填充用于制造模制件的初始組分，所述模子具有一固定在底部上或蓋子上的芯子(v)，所述芯子限定模制件的空腔并且與至少另一個位于模子(iv)的外面的芯子(vi)連接；關閉模子(iv)；在打開模子(iv)以后，向下從由外壁限定的模子(iv)中移出芯子(v)；通過轉動180°，用未固定保持有模制件的芯子(vi)更換所述芯子(v)，將芯子(vi)移入模子(iv)中，此時芯子(v)進入這樣一個位置，當從模子(iv)中取出芯子(vi)時，模制件從該位置被從與芯子(vi)連接的芯子(v)上剝離。
5.如權利要求1的方法，其特征為，模制件基于熱塑性塑料、橡膠和/或由模子(iv)中的反應活性的初始組分制成的塑料。
6.如權利要求1的方法，其特征為，用于制造模制件的初始組分是一種含有(a)異氰酸酯和(b)與異氰酸酯起反應的化合物的反應混合物，利用所述混合物將多孔的聚氨酯彈性體制成模制件。
7.如權利要求1的方法，其特征為，在打開模子1至60min以后，從芯子(v)上取下模制件。
8.如權利要求1的方法，其特征為，在從芯子(v)上取下之前，在模子(iv)的外面對模制件進行一額定值-實際值比較。
9.如權利要求1的方法，其特征為，在從芯子(v)上取下之前，在模子(iv)的外面加工模制件。
10.用于制造中空的模制件的工具，包括至少一個模子(iv)和至少兩個限定模制件的空腔的芯子(v)和(vi)，其特征為，芯子(v)和(vi)可交替地放置在模子(iv)中。
11.如權利要求10的工具，其特征為，所述芯子(v)和(vi)平行地對齊，并可移動地平行于芯子的縱向軸線布置。
12.如權利要求10的工具，其特征為，所述芯子(v)和(vi)可旋轉地安裝，其中共同的旋轉軸線平行于芯子縱向軸線并居中地位于芯子(v)和(vi)之間。
13.如權利要求10的工具，其特征為，所述工具有一裝置，利用所述裝置可將模制件從芯子(v)上剝離。
14.如權利要求10的工具，其特征為，所述工具可移動地布置在一優選是循環的并連續運行的節奏生產線上，所述節奏生產線具有相對于所述工具在位置上固定的用于向模子(iv)中填充用于制造模制件的初始組分的混合頭。
15.用于制造模制件節奏生產線，其特征為，所述節奏生產線具有至少一個如權利要求10的工具。
全文摘要
本發明涉及一種用于在一工具架上制造中空的模制件的方法，它包括下列步驟(i)在一模子(iv)中填充用于制造模制件的初始組分，該模子具有一限定模制件的空腔的芯子(v)；(ii)打開模子(iv)，此時模制件由所述芯子(v)牢固地保持；(iii)從芯子(v)上取下模制件，其中，在模子(iv)的外面從芯子(v)上取下模制件。
文檔編號B29C33/36GK1671531SQ03817965
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月16日 優先權日2002年7月26日
發明者L－P·霍內曼, M·奧斯特曼, P·雅基施, M·托馬斯 申請人:巴斯福股份公司