Verfahren und Vorrichtung zur Formung von HohLkörpern mit wenigstens e
Wandöffnung aus Gummi oder gummiähnlichem Material
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von hohlen Gegenständen, die in einer Wandung eine Öffnung haben und aus Gummi oder gummiähnlichem Material angefertigt sind. Sie kommt besonders, aber nicht ausschliesslich für die Herstellung von Gummiwärmeflaschen zur Anwendung, kann aber auch zum Beispiel bei der Anfertigung von Luftkissen, Eisbeuteln, Wasserbetten, Klistierspritzen und allen andern hohlen Gummiwaren angewandt werden, die bisher aus Einzelteilen zusammengesetzt werden, da es bis jetzt noch nicht wirtschaftlich möglich war, solche Artikel um einen Kern zu formen und dann den Kern zu entfernen.
Bei der Herstellung von Wärmeflaschen ist es üblich, eine zweiteilige Form in Verbindung mit einem Kern zu verwenden, der nach der Vulkanisierung entfernt werden muss. Das kann entweder durch Ausweiten der Öffnung des Halses der Wärmeflasche geschehen oder durch Anbringen einer provisorischen Öffnung in der Wandung der Wärmeflasche, durch welche der Kern leicht entfernt werden kann, und nachträgliches Verschliessen der Öffnung mit Hilfe eines geeigneten Klebemittels.
Da der Durchmesser des Halses erheblich kleiner als die Kernbreite ist, muss ein beträchtlicher Zug auf den Gummi ausgeübt werden, um die Entfernung des Kernes zu ermöglichen, und zwar während der Gummi noch heiss ist und weniger Widerstandskraft gegen eine solche Streckung hat. Aus diesem Grunde werden immer eine gewisse Anzahl von Teilen während dieses Vorganges beschädigt. Die Anbringung einer provisorischen Öffnung vermeidet zwar diese Schwierigkeit, sie erfordert aber einen zusätzlichen Arbeitsvorgang zum Verschliessen und hinterlässt oft eine schwache Stelle im Fertigprodukt.
Um nun die Verwendung eines Kernes zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, bei beispielsweise einer zweiteiligen Form zur Herstellung des Hohlraumes in dem Gegenstand innerhalb der Form, während der Formung Druckluft zu verwenden, wobei gleichzeitig eine Saugwirkung mittels seitlicher Öffnung in der Form verhindert, dass Luftblasen zwischen dem Gegenstand und der Form eingeschlossen werden. Dieses Verfahren ist nicht zufriedenstellend, da es praktisch schwierig ist, genügend Luftdruck zur Erreichung eines verlässlichen Formens anzuwenden und der grosse Prozentsatz fehlerhafter Gegenstände das Verfahren unwirtschaftlich macht.
Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, die Formung von hohlen Gegenständen aus Gummi oder gummiähnlichem Material mit einer Öffnung in einer Wandung vorteilhafter zu gestalten und den Prozentsatz von Ausschuss kleiner zu halten als es bisher möglich war.
Das Patent betrifft weiter einen nach diesem Verfahren hergestellten Hohlkörper.
Das Verfahren zur Formung eines Hohlkörpers aus Gummi oder gummiähnlichem Material mit einer Öffnung in einer seiner Wandungen besteht erfindungsgemäss darin, dass unter Verwendung einer aus mindestens zwei Teilen und einem Kern, der eine Randverbreiterung aufweist, welche die beiden Teile der Form voneinander getrennt hält, bestehenden Form zwei Streifen nicht oder teilweise vulkanisierten Materials zwischen die Teile und den Kern der Form gelegt und einem Primärdruck ausgesetzt werden, um die Streifen in die Teile der Form zu pressen, worauf die Form geöffnet und der Kern entfernt wird, wobei die Streifen an den Hälften der Form haften bleiben, dass sodann nach dem Schliessen der beiden Formhälften die verformten Streifen einem Sekundär druck unterworfen werden, um sie weiterhin gegen die Teile der Form zu drücken und die Vulkanisierung des Materials zu beenden.
Nach der Entfernung des Kernes und noch ehe die Form wieder geschlossen wird, kann ein zweiter Kern zwischen-den Streifen in der Nähe der Öffnung eingelegt werden. Dieser zweite Kern ist zweckmässigerweise mit einem Durchgang versehen, durch welchen ein Druckmittel für den angewandten Sekundärdruck strömt.
Es kann aber auch nach Entfernung des Kernes und noch vor dem nochmaligen Verschliessen der Form ein vorgefertigtes Zwischenstück des teilweise oder vollständig vulkanisierten Materials so eingelegt werden, dass es mit den Streifen in Verbindung steht und sich während des Vulkanisierens mit denselben verbindet.
Ferner können nach Anwendung des Primärdruckes die Form undloder der Kern gekühlt werden, oder es kann die Oberfläche des Kernes entsprechend behandelt werden, um ein Ankleben des Materials an dem Kern zu verhindern.
Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand von Beispielen beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 die schaubildliche Ansicht einer Hälfte einer aus zwei Teilen bestehenden Form zur Anfertigung einer Warmwasserwärmeflasche,
Fig. 2 die schaubildliche Ansicht eines Kernes, der während des Formens zwischen die Teile der Form eingelegt wird,
Fig. 3 die schaubildliche Ansicht eines zweiten Kernes, der während des Vulkanisierens zwischen die Teile der Form eingelegt wird,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Form während des Formvorganges,
Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,
Fig. 6 einen Querschnitt ähnlich der Fig. 5, wobei jedoch die Teile der Form getrennt sind und der Kern herausgenommen ist,
Fig. 7 einen Längs schnitt durch die Form während des Vulkanisierens,
Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIIIVIII der Fig. 7,
Fig. 9 einen Schnitt wie Fig. 4 mit einer andern Ausführung des Kernes,
Fig.
10 einen Schnitt wie Fig. 9, wobei die Teile der Form geöffnet sind und der Kern entfernt ist,
Fig. 11 einen Längsschnitt durch ein vorgefertigtes Hals- und Fülltrichterteil einer Warmwasser wärmeflasche,
Fig. 12 einen Schnitt durch die Form der Fig. 9 und 10 während des Vulkanisierens,
Fig. 13 eine schaubildliche Ansicht einer gesteppten Wärmeflasche, wie diese erfindungsgemäss hergestellt werden kann, und
Fig. 14 einen Teilschnitt nach der Linie XIV bis XIV der Fig. 13.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-8, in welchen das Verfahren gemäss der Erfindung beispielsweise zur Herstellung einer Warmwasserwärmeflasche gezeigt ist, besteht die Form aus den zwei Teilen 20 und 21, die, sobald sie aufeinandergelegt sind, einen Hohlraum umschliessen, der die äussere Form der Warmwasserwärmeflasche hat. Der erste Kern 22, der die Form des gewünschten Innenraumes der Wärmeflasche aufweist, hat einen zusätzlichen Rand 23, der in seiner Symmetrieebene entlang des grössten Teils seiner Peripherie so weit hervorsteht, dass er zwischen den zwei Teilen der Form liegt, wie es in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, und dadurch die beiden Hälften der Form so auseinanderhält, dass die beiden Hälften der Wärmeflasche getrennt voneinander geformt werden können.
Die beiden Hälften der Form sind mit einem messerartigen Rand 24 versehen, der um die äussern Konturen der Wärmeflasche verläuft und mit dem Rand 23 des Kernes 22 in Verbindung kommt. Der Rand 23 hat eine Nut 25, die rund um die innere Kontur der Wärmeflasche verläuft, und deren Zweck weiter unten beschrieben wird. Bei der gezeigten Ausführungsform hat nur eine Seite des Kernes eine solche Nut. Nach Bedarf kann aber eine ähnliche Nut auf der andern Seite des Kernes angebracht sein.
Nach dem Öffnen der Form werden zwei Streifen 26 und 27 aus nichtvulkanisiertem Gummi geeigneter Grösse und Stärke in die Form eingelegt, wobei der Kern 22 zwischen diesen Streifen liegt.
Die Form wird dann unter hydraulischem oder anders erzeugtem Druck geschlossen.
Durch diesen Vorgang werden nun die Streifen 26 und 27 so gepresst, dass sie den Raum zwischen dem Kern und den zwei Hälften der Form ausfüllen und so die entsprechende Form erhalten, wie es in Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Der überflüssige Gummi oder Grat 28 wird durch den Rand 24 abgeschnitten, wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich ist. Während der Verformung wird der Gummi in die Nut 25 des Kernes (Fig. 4) gedrückt und bildet so den Wulst 29 (Fig. 6), der um eine Hälfte der Wärmeflasche läuft.
Durch den ausgeübten Druck sind die Streifen innig mit den Hälften der Form verbunden, so dass beim Öffnen der Form und nach Entfernen des Kernes diese Streifen weiterhin an den Hälften der Form haften bleiben, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Sie haben im einzelnen von den Hälften die Form ihrer Oberfläche angenommen, die zum Schluss aussen an der fertigen Wärmeflasche erscheint.
Während der Verformung werden die beiden Hälften der Form normalerweise beheizt, und der Kern wird gekühlt oder die Oberfläche des Kernes so behandelt, dass die Adhäsion zwischen ihm und dem Gummi reduziert wird, damit beim Öffnen der Form der Gummi an den warmen Hälften der Form haftet und sich von dem kalten Kern löst. Es ist ausserdem von Vorteil, die Hälften der Form irgendwie zu kühlen, damit kurz vor dem Öffnen der Form die Temperatur dieser Hälften etwas herabgesetzt werden kann.
Der abgeschnittene Grat ist nicht vulkanisiert und kann weiter verwendet und so eine beträchtliche Ersparnis an Material erzielt werden, im Gegensatz zu früheren Verfahren der Formung.
Während die Gummistreifen immer noch an den beiden Hälften der Form haften, wird ein zweiter Kern 30 mit einem Gewindeteil 30a zwischen die beiden Hälften gelegt, wobei dieser zweite Kern nur den Innenraum am späteren Hals und den Fülltrichter der Wärmeflasche einnimmt. Der mit Gewinde versehene Teil 30a dient dem Zweck, einen Ring 30b (Fig. 7) zu halten, der gegebenenfalls bei der Vulkanisierung mit dem Gummi des Halses verbunden wird.
Dieser zweite Kern hat einen Durchgang 31, durch den ein Druckmittel in das Innere der Form eingeführt werden kann. Die Form wird dann geschlossen und dadurch die Peripherien der beiden Streifen zusammengepresst (Fig. 7 und 8). Der Wulst 29, der durch die Nut 25 auf dem Streifen 26 geformt wurde, gibt die Gewähr, dass die beiden Hälften der Wärmeflasche in innige Verbindung kommen, so dass die Ränder der beiden Hälften fest aufeinandergeschweisst werden und so eine dichte Verbindung ergeben. Wenn beide Seiten des Kernes eine Nut gehabt hätten, so hätte jede Hälfte der Wärmeflasche einen Wulst gehabt, der dann während des Vulkanisierens gegen die andere Hälfte und den daran befindlichen Wulst gepresst worden wäre. Dann wird Luft bei einem Druck von etwa 3,5 kg'cm2 oder vorzugsweise Dampf bei einem Druck zwischen 2,8 und 7,0 kgi'cm2 in das Innere der Form gegeben.
Hier muss nun beachtet werden, dass dieser Druck nur den Zweck verfolgt, die Streifen 26 und 27 in ihrem innigen Kontakt mit den Hälften der Form zu halten, da ja die eigentliche Verformung der Streifen bereits unter weitaus grösserem Druck beim ersten Pressvorgang erfolgt ist. Die Vulkanisierung wird nun beendet und die vulkanisierte Flasche aus der Form entnommen sowie der zweite Kern 30 aus dem Hals entfernt. Die Herausnahme des zweiten Kernes lässt den Ring 30b in seiner Verbindung mit dem Gummi, wodurch sich eine mit Innengewinde versehene Fläche zur Aufnahme eines allgemein gebräuchlichen Stöpsels ergibt.
Auf diese Weise wird eine Warmwasserwärmeflasche geformt, bei der weder der Hals noch die Seiten unerwünschten Spannungen zur Herausnahme eines Kernes unterzogen wurden, und das entstandene Erzeugnis ist daher kräftiger und haltbarer.
Dieses Verfahren vermeidet auch die früher angewandte andere Notwendigkeit, eine Wandung der Wärmeflasche mit einem langen Schlitz zu versehen, durch den der Kern entfernt werden konnte und der dann wieder zugeklebt werden musste und eine schwache Stelle in der Wandung hinterliess.
Die Fig. 9-12 zeigen ein weiteres Beispiel der erfindungsgemässen Formung einer Warmwasser wärmefiasche, wobei der erste Schritt zur Formung der Streifen genau wie oben geschildert ausgeführt wird, jedoch anstelle des Kernes 22 ein Kern 32 benutzt wird. Der Kern 32 ist so gestaltet, dass seine Schnittkante 33 den Hals und den Fülltrichter der Wärmeflasche abschneidet, wodurch das Halsende des Wärmeflaschenkörpers einen schrägen Rand 34 bekommt. Auf diese Weise wird beim ersten Durchgang nur der Körper der Wärmeflasche geformt.
Das Hals- und Fülltrichterteil 35 der Wärmeflasche wird in einem vom Körper der Wärmeflasche getrennt vorgenommenen Vorgang beliebiger Art geformt und vulkanisiert. Der Hals erhält eine Messingschraubhülse 36 (Fig. 11), die fest mit dem Gummi verbunden ist und am hintern Ende eine Abschrägung 37, die auf den schrägen Rand 34 des Halsendes der Wärmeflasche passt. Das vorgefertigte und vulkanisierte Halsteil 35 mit seiner Hülse wird so in die Form gelegt (Fig. 12), dass die schrägen Ränder des Wärmeflaschenteils und des Halsteils übereinanderliegen und eine glatte und kräftige Verbindung ergeben. Das Halsteil wird durch die Ränder 24' aus- gerichtet und wird durch einen Hilfsstöpsel 38, der in die Hülse geschraubt ist, in dieser Stellung festgehalten. Der Stöpsel hat ein Rohr 39, das über die Form hinausragt und in der entsprechenden Stellung befestigt wird.
Flüssigkeitsdruck wird durch dieses Rohr zugeleitet und die Wärmeflasche wird auf ähnliche Weise wie bei dem zuerst beschriebenen Verfahren vulkanisiert.
Fig. 13 und 14 zeigen eine nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Wärmeflasche, die ein äusseres, gesteppt aussehendes Muster hat, wobei die Seiten der Flasche innen an getrennten Stellen miteinander verbunden sind. Jede Hälfte der Form hat eine Oberfläche, die so gewölbt ist, dass eine gesteppt aussehende Fläche erscheint und die Hälften der Flasche so formen, wie Fig. 14 zeigt, und flache Stellen 40 entstehen. Die Form des Kernes entspricht derjenigen der Formhälften.
Nachdem die Hälften geformt sind, wird der Kern entfernt, die Form geschlossen und die Wärmeflasche vulkanisiert. Während dieses Prozesses werden die Flächen 40 an den Wärmeflaschenhälften zusammengepresst und vereinigt.
Ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der Möglichkeit, das geformte Stück nach der ersten Hälfte des Arbeitsvorganges zu kontrollieren, wobei es möglich ist, Fehler, wie Luftblasen und unvollständige Abformung, zu beseitigen, solange der Gummi noch in unvulkanisiertem Zustand ist.
Es ist also auf diese Weise möglich, das Verfahren so durchzuführen, dass praktisch kein Ausschuss entsteht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, das erfindungsgemässe Verfahren der Formung von Wärmeflaschen auch in Formen und Grössen vorzunehmen, die bisher nicht hergestellt werden konnten. Ein dritter Vorteil ergibt sich daraus, dass bei früher angewandten Formungsverfahren, bei denen es erforderlich war, nach der Formung den Kern zu entfernen, da die Zusammensetzung der Gummimischung in gewisser Hinsicht von der Notwendigkeit vorgeschrieben wurde, eine solche Dehnbarkeit zu erhalten, dass der Kern entfernt werden konnte, wogegen es bei dem erfindungsgemässen Verfahren möglich ist, solche Gummisorten, z. B. Butylgummi, zu verwenden, die eine bessere Hitzebeständigkeit aufweisen, dafür aber weniger Dehnungsfähigkeit als die bis jetzt benutzten Gummisorten.
Ein vierter Vorteil ist der, dass das Erzeugnis vollkommen gebrauchsfertig ist, wenn es aus der Form genommen wird und keinerlei weitere Bearbeitungsgänge erforderlich macht, die bisher nötig waren.
Die Erfindung kann auch zur Formung anderer Erzeugnisse, die eine Öffnung in einer Wandung haben, benutzt werden, und sie kann auch für synthetischen Gummi Anwendung finden.
Bei der Herstellung von Warmwasserwärmeflaschen aus Gummi kann das Material geschichtet verwendet werden, wobei es aus einer Lage Textilstoff zwischen zwei Schichten unvulkanisierten Gummis besteht. Derartiges Material wird verwendet, um dem Fertigungsprodukt grössere Festigkeit zu geben. Auch solches Material kann bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens benutzt werden, wobei das geschichtete Material diagonal zugeschnitten wird, um demselben während des ersten Arbeitsganges bei der Verformung die erforderliche Elastizität und Streckfähigkeit zu geben.