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Dokumentenidentifikation DE19538290C2 27.11.1997
Titel Verfahren zum In-Situ-Herstellen einer Dichtung
Anmelder Hugo Kern und Liebers GmbH & Co. Platinen- und Federnfabrik, 78713 Schramberg, DE
Erfinder Maier, Gottfried, 78727 Oberndorf, DE;
Vargel, Jürgen, Dr., 91207 Lauf, DE
Vertreter Patentanwälte Westphal, Mussgnug & Partner, 78048 Villingen-Schwenningen
DE-Anmeldedatum 14.10.1995
DE-Aktenzeichen 19538290
Offenlegungstag 17.04.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.11.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.11.1997
IPC-Hauptklasse B29C 43/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum In-Situ-Herstellen einer ruhenden Dichtung an einem Formteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Um eine Dichtung an einem Formteil anzubringen, z. B. an einem Gehäusedeckel, werden verschiedene Technologien verwendet.

Zum einen können vorgefertigte Dichtungen in eine Dichtungsnut des Formteils eingesetzt oder an dem Formteil geklemmt werden. Diese vorgefertigten Dichtungen sind relativ teuer in der Herstellung, so daß sie nur als Massenprodukt rentabel herstellbar sind. Das Einsetzen der Dichtung in das Formteil ist ein unter Umständen komplizierter Montagevorgang, der oft nicht automatisiert werden kann. Damit die Dichtung zuverlässig in dem Formteil gehalten wird, ist häufig eine aufwendige Gestaltung des Dichtungsquerschnitts bzw. des Profils der Dichtungsnut erforderlich.

Weiter ist es bekannt, Kunststoffdichtungen im Spritzgießverfahren an das Formteil anzuspritzen (sogenanntes Liquid-Silicon- Rubber-Verfahren). Dieses Verfahren erfordert einen hohen maschinellen Aufwand, da der Einsatz einer Spritzgießmaschine mit spezieller Dosiereinheit und geeigneter Spritzgießwerkzeuge erforderlich ist. Zum Ausreagieren des Kunststoffes muß das Formteil in der Spritzgießmaschine eingespannt bleiben, was lange Zykluszeiten von einigen Minuten und damit eine geringe Produktivität bedeutet. Für Formteile aus gewissen Metallegierungen eignet sich dieses Verfahren auch deshalb nicht, weil beim Einsetzen in die Spritzgießwerkzeuge Metallspäne in das Formteil eingepreßt werden können. Z.B. bei Formteilen aus Magnesiumguß können solche eingepreßten Stahlspäne Korrosionsstellen erzeugen.

Bei einem aus der DE 34 31 112 C2 bekannten Verfahren wird in die Dichtungsnut eines Formteils ein Strang eines reaktiven Kunststoff-Materials dosiert abgelegt. Der abgelegte Strang reagiert durch Vernetzen und Aufschäumen des Kunststoffmaterials aus und bildet die Dichtung. Dieses Verfahren hat sich wegen seiner Wirtschaftlichkeit für viele Anwendungsfälle bestens bewährt. Nachteilig ist bei diesem Verfahren jedoch, daß der über die Dichtungsnut herausragende Profilquerschnitt der Dichtung beim Ausreagieren nicht beeinflußt werden kann. Außerdem ergeben sich Probleme bei dreidimensionalen Richtungsänderungen des Verlaufes der Dichtungen, insbesondere an Ecken des Formteiles. Der abgelegte Strang des Kunststoff-Materials erhält in solchen Bereichen nicht die notwendige Querschnittsform.

Wird eine geschlossen umlaufende Dichtung durch Extrusion eines Kunststoffstranges hergestellt, so ist es schwierig, den Querschnitt der Dichtung in dem Bereich konstant zu gestalten, in welchem sich das Ende des extrudierten Kunststoff-Stranges an dessen Anfang anschließt. Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wird gemäß der DE 90 11 573 U1 die Übergangsstelle zwischen Anfang und Ende des extrudierten Kunststoff-Stranges zwischen zwei Formhälften geformt. Gemäß der DE 41 23 256 C1 wird hierzu nach dem Aushärten des Dichtungsprofils der Übergangsbereich von Ende und Anfang des Dichtungsprofils entfernt. Dieser entfernte Bereich wird nachträglich mittels einer Spritzgußform ergänzt.

Schließlich ist aus der EP 0 558 033 A1 ein Verfahren bekannt, bei welchem zur Herstellung einer Kunststoffdichtung an einem Formteil ein Strang des Kunststoff-Materials auf das Formteil extrudiert wird. Um das Querschnittsprofil der Dichtung zu formen, wird eine Gegenform auf das Formteil aufgesetzt, welche mit einer Profilnut den Kunststoff-Strang aufnimmt und formt. Auf dieser Weise kann mittels der Profilnut der Gegenform ein gewünschtes Querschnittsprofil der Dichtung ausgeformt werden. Die Dichtung muß nicht in einer horizontalen Ebene verlaufen, sondern kann auch einen aus der Ebene ansteigenden und abfallenden dreidimensionalen Verlauf aufweisen. Bei einer geschlossen umlaufenden Dichtung treten keine Probleme in dem Bereich auf, in welchem der Anfang und das Ende des extrudierten Stranges aneinander anschließen. Bei diesem bekannten Verfahren können allerdings beim Aufsetzen der Profilnut der Gegenform auf den auf das Formteil extrudierten Kunststoff-Strang Lufteinschlüsse in der Profilnut entstehen, da beim Aufsetzen der Profilnut auf den Kunststoff-Strang das Kunststoff-Material stellenweise die Profilnut bereits an beiden Seitenkanten abdichtet, bevor das Kunststoff-Material die Luft vollständig auf der Profilnut verdrängt hat. Solche Lufteinschlüsse bilden beim Aushärten der Dichtung lunkerartige Oberflächendefekte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß eine Dichtung mit hoher Oberflächenqualität erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Dichtung durch das Formteil und eine mit diesem Formteil zusammenfügbare Gegenform geformt. Die Gegenform weist eine Profilnut auf, die mit dem Formteil zusammen einen Formhohlraum bildet, in welchem das Kunststoff-Material der Dichtung ausreagiert. Der Formhohlraum bestimmt somit den Formquerschnitt der Dichtung, wobei insbesondere die Profilnut der Gegenform eine große Variabilität in der Profilgestaltung der Dichtung zuläßt.

Da die Dichtung in dem von dem Formteil und der Gegenform gebildeten Formhohlraum ausreagiert und gegebenenfalls auf schäumt, ist auch eine exakt vorbestimmte Formgebung der Dichtung im Bereich von Ecken und dreidimensionalen Richtungs- und Steigungsänderungen uneingeschränkt möglich.

Das Kunststoff-Material wird jeweils in einem Strang an das Formteil und in die Profilnut der Gegenform extrudiert. Darauf werden das Formteil und die Gegenform zusammengefügt, so daß die beiden Stränge des Kunststoff-Materials miteinander vereinigt werden und in einem gemeinsamen Dichtungsprofil vernetzen und ausreagieren. Da das Formteil und die Gegenform nur zusammengefügt und zusammengehalten werden müssen, um die beiden Stränge des Kunststoff-Materials zu vereinigen und den Formquerschnitt für das Ausformen der Dichtung zu bilden, sind keine aufwendigen Maschinen und Werkzeuge erforderlich, wie dies beim Spritzgießverfahren erforderlich ist. Nach dem Extrudieren des Kunststoff-Materials werden das Formteil und die Gegenform zusammengefügt und können zum Ausreagieren gelagert werden. Es kann sofort das nächste Formteil der Extrusionsmaschine zugeführt werden, so daß sich kurze Zykluszeiten und damit eine hohe Produktivität erreichen lassen.

Da sowohl in das Formteil als auch in die Gegenform jeweils ein Strang extrudiert wird, können für diese beiden Stränge auch unterschiedliche Kunststoff-Materialien verwendet werden. An das Formteil kann ein Strang eines Kunststoff-Materials extrudiert werden, welches sich besonders für einen zuverlässigen Sitz der Dichtung in dem Formteil eignet, beispielsweise eine hohe Formstabilität aufweist, während in die Profilnut der Gegenform ein Kunststoff-Material extrudiert werden kann, welches besonders gute Dichtungseigenschaften und/oder hohe Chemikalienbeständigkeit aufweist, da durch diese Profilnut im wesentlichen der über das Formteil überstehende Dichtungsquerschnitt gebildet wird.

Der Werkstoff, aus welchem die Gegenform hergestellt wird, kann weitgehend frei gewählt werden, da die Gegenform weder einer wesentlichen mechanischen Beanspruchung noch Temperatur ausgesetzt ist. Durch die Wahlmöglichkeit bei dem Werkstoff der Gegenform und durch den geringen Druck, mit welchem das Formteil und die Gegenform zusammengefügt werden, kann auch das Einpressen von Korrosionskeimen in das Formteil vermieden werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Querschnitt die aufeinanderfolgenden Schritte a) bis e) bei der Herstellung einer Dichtung, und

Fig. 2 eine andere Ausführung der Dichtung.

Anhand der Fig. 1 werden die aufeinanderfolgenden Schritte bei der Herstellung einer Dichtung in einer ersten Ausführung erläutert.

  • a) Ein beliebiges Formteil 10 weist eine Dichtungsnut 12 auf, die als Bett für eine Dichtung dient. Das Formteil 10 kann beispielsweise ein Gehäuseteil sein, wobei die Dichtungsnut 12 am Umfang des Gehäuses in einer Berührungsfläche 14 ausgebildet ist, auf welche abgedichtet ein Deckel des Gehäuses aufgesetzt wird.

    Eine Gegenform 16 ist so gestaltet, daß sie weitgehend dicht auf die Berührungsfläche 14 aufgesetzt werden kann.

    In der mit der Berührungsfläche 14 zur dichtenden Anlage kommenden Berührungsfläche 18 der Gegenform 16 ist eine Profilnut 20 ausgebildet, deren und Verlauf mit dem der Dichtungsnut 12 des Formteils 10 übereinstimmt. Beiderseits der Profilnut 20 sind entlang der Profilnut 20 verlaufende Überlaufrinnen 22 in der Berührungsfläche 18 der Gegenform 16 ausgebildet.

    Das Querschnittsprofil der Dichtungsnut 12 ist entsprechend den geometrischen Gegebenheiten des Formteils 10 so gewählt, daß ein guter Sitz der Dichtung in dem Formteil 10 erreicht werden kann. Das Querschnittsprofil der Profilnut 20 ist entsprechend der gewünschten Form des Dichtungsprofils gewählt. In der Zeichnung ist beispielsweise das Querschnittsprofil der Profilnut 20 so gewählt, daß eine Dichtungslippe mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt erzeugt wird. Weiter sind in dem dargestellten Beispiel die Dichtungsnut 12 und die Profilnut 20 gleich breit. Diese Nuten können selbstverständlich auch unterschiedlich breit sein.
  • b) In die Dichtungsnut 12 des Formteils 10 wird ein erster Strang 24 eines reaktiven Kunststoff-Materials extrudiert. In die Profilnut 20 der Gegenform 16 wird ein zweiter Strang 26 eines reaktiven Kunststoff-Materials extrudiert. Die Stränge 24 und 26 können aus demselben reaktiven Kunststoff-Material oder auch aus unterschiedlichen Kunststoff- Materialien bestehen. Solche reaktiven Kunststoff-Materialien sind bekannt. Diese Kunststoff-Materialien reagieren nach der Extrusion unter Vernetzen, chemischer Reaktion und/oder Aufschäumen. Solche reaktiven Kunststoff-Materialien können beispielsweise ein Mischung von Polyol und Isozyanat sein, die zu Polyurethan ausreagieren. Andere Materialien sind beispielsweise Polysulfide, Silikone, Polyacrylate, Butylkautschuk und Polyisobutene.

    Die Extrusionsmenge und Extrusionsgeschwindigkeit der Stränge 24 und 26 werden so gewählt, daß diese Stränge 24 und 26 die Dichtungsnut 12 bzw. die Profilnut 20 ausfüllen und etwas über die Ebene der Berührungsfläche 14 bzw. 18 überstehen.
  • c) Das Formteil 10 und die Gegenform 16 werden nun zusammengefügt und zusammengepreßt, wobei die Profilnut 20 der Gegenform 16 mit der Dichtungsnut 12 des Formteils 10 zur Deckung kommt. Der Strang 24 und der Strang 26 vereinigen sich dabei zu einem Dichtungsstrang 28, der den durch die Dichtungsnut 12 und die Profilnut 20 gebildeten Formhohlraum ausfüllt. Überschüssiges Kunststoff-Material wird in die seitlichen Überlaufrinnen 22 gequetscht.

    Das Formteil 10 und die Gegenform 16 werden in der zusammengefügten Lage durch geeignete Spann- oder Klemmittel zusammengehalten. Das Formteil 10 und die Gegenform 16 können nun kurzzeitig zwischengelagert werden, damit das Kunststoff-Material ausreagieren kann. Je nach der Zusammensetzung der Komponenten des Kunststoff-Materials erfolgt dabei eine Vernetzung, eine chemische Reaktion, ein Ausschäumen und/oder ein Trocknen. Um dieses Ausreagieren zu begünstigen und zu beschleunigen, können zusätzlich Wärme, Luftfeuchtigkeit oder sonstige Verfahrenseinflüsse angewendet werden. Während dieses Ausreagierens werden bereits die folgenden Formteile 10 und Gegenformen 16 in die Extrusionsmaschine gebracht und mit den jeweiligen Strängen 24 und 26 versehen.
  • d) Nach dem Ausreagieren des Kunststoff-Materials wird die Gegenform 16 von dem Formteil 10 getrennt und abgenommen. In der Dichtungsnut 12 des Formteils 10 verbleibt der Dichtungsstrang 28, wobei dieser eine über die Berührungsfläche 14 des Formteils 10 hinausragende Dichtungslippe aufweist, deren Querschnittsprofil durch die Profilnut 20 bestimmt ist.

    Das seitlich in die Überlaufrillen 22 gequetschte Kunststoff-Material bildet neben dem Dichtungsstrang 28 kleine Wulste 30, die mit dem Dichtungsstrang 28 über eine Soll- Bruch-Linie geringer Materialstärke zusammenhängen.
  • e) Die Wulste 30 können in einfacher Weise abgezogen und entlang der Soll-Bruch-Linie von dem Dichtungsstrang 28 getrennt werden, so daß sich als Endprodukt das Formteil 10 mit der eingesetzten Dichtung 28 des gewünschten Formquerschnittes ergibt.


Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es nicht notwendig, daß das Formteil 10 eine Dichtungsnut 12 aufweist, in welche die Dichtung eingesetzt wird. Die Dichtung kann auch auf andere Weise an dem Formteil festgelegt sein. Beispielsweise kann die Dichtung um einen Steg des Formteils 10 greifen, so daß der erste Strang 24 auf diesen Steg extrudiert wird. Bei entsprechendem Werkstoff des Formteils 10 und bei entsprechendem Kunststoff-Material des ersten Strangs 24 kann der Strang 24 auch an der Oberfläche des Formteiles 10 haften oder kleben. Der Strang 24 kann somit auf eine ebene Oberfläche des Formteils 10 extrudiert werden.

Ein anderes Beispiel ist in Fig. 2 gezeigt, in welcher die Herstellung der Dichtung in einem Zustand gezeigt ist, der dem Verfahrensschritt d) in Fig. 1 entspricht.

In diesem Beispiel der Fig. 2 besteht das Formteil 10 aus einer Glasplatte, an deren Rand die Dichtung angesetzt wird. Der erste Strang 24 wird auf den Rand der Glasplatte extrudiert, während die Gegenform mit der Profilnut, in welche der zweite Strang 26 extrudiert wird, den Rand des Formteils 10 und dessen Kante umgreift. Die gebildete Dichtung 28 umgreift somit die Randkante der das Formteil 10 bildenden Glasplatte.

Weist das Formteil 10 keine Dichtungsnut 12 auf, wie dies z. B. bei dem Formteil 10 der Fig. 2 der Fall ist, so kann auch ein in die Profilnut der Gegenform extrudierter Strang des Kunststoff-Materials zur Bildung der Dichtung ausreichend sein. Das Kunststoff-Material muß dabei überdosiert in die Profilnut der Gegenform extrudiert werden, um ein zuverlässiges Anhaften oder Umformen an dem Formteil 10 zu gewährleisten.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum In-Situ-Herstellen einer ruhenden Dichtung an einem Formteil, bei welchem ein Strang eines Kunststoff-Materials auf das Formteil extrudiert wird, bei welchem eine Gegenform mit einer Profilnut mit dem Formteil zusammengefügt wird, wobei beim Zusammenfügen des Formteils und der Gegenform mittels der Profilnut ein der Dichtung entsprechender Formhohlraum gebildet wird, bei welchem der Strang in diesem Formhohlraum ausgeformt wird und das Kunststoff-Material ausreagiert und bei welchem schließlich die Gegenform von dem Formteil getrennt wird, wobei die Dichtung an dem Formteil verbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Strang (24) des Kunststoff-Materials auf das Formteil (10) extrudiert wird, daß ein zweiter Strang (26) des Kunststoff- Materials in die Profilnut (20) der Gegenform (16) extrudiert wird und daß die beiden Stränge (24, 26) beim Zusammenfügen des Formteils (10) und der Gegenform (16) in dem gebildeten Formhohlraum vereinigt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Formteil (10) eine Dichtungsnut (12) ausgebildet ist, daß die Profilnut (20) der Gegenform (16) in ihrem Verlauf mit der Dichtungsnut (12) des Formteils (10) übereinstimmt und daß der erste Strang (24) in die Dichtungsnut (12) extrudiert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der beiden extrudierten Stränge (24, 26) mehr Kunststoff-Material enthält, als die Dichtungsnut (12) bzw. die Profilnut (20) aufnimmt und daß das beim Zusammenfügen des Formteils (10) und der Gegenform (16) überschüssige Kunststoff-Material in wenigstens eine seitlich an der Profilnut (20) entlang verlaufende Überlaufrinne (22) gequetscht wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Profilnut (20) und der Überlaufrinne (22) eine Soll-Bruch-Linie erzeugt wird.






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