DE19581785C2

DE19581785C2 - Verfahren zum Spritzgießen eines hohlen Drehkörpers mit angeformter Welle und nach diesem Verfahren hergestellter Formkörper

Info

Publication number: DE19581785C2
Application number: DE19581785T
Authority: DE
Inventors: Norihiko Furuya; Kimihiro Kubo; Masaaki Kondo
Original assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: KR100230634B1; CN1161016A; JPH08118519A; CA2199031A1; GB2307664A; DE19581785T1; WO1996012613A1; CA2199031C; CN1063133C; HK1000571A1; US6143385A; GB2307664B; GB9705143D0; JP3023703B2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Drehkörpers mit angeformter Welle. Insbe sondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Spritzgießen eines hohlen Drehkörpers mit angeformter Welle sowie einen nach diesem Verfahren erhaltenen Formkörper, der sich hervor ragend in bezug auf Maßgenauigkeit, Erscheinungsbild, Produk tivität und Umweltschutz, z. B. Wiederverwertbarkeit, ver hält.

Stand der Technik

In der Vergangenheit wurden Verfahren zum Spritzgießen von Hohlkörpern vorwiegend mit dem Ziel entwickelt, ein ge ringes Gewicht, eine günstige Steifigkeit, eine Verringerung der Anzahl von Teilen und die Vereinigung von zusammenwirken den Teilen unter Erzielung von relativ großen Formkörpern, wie inneren und äußeren Verkleidungen für Kraftfahrzeuge und äußeren Verkleidungen für Fernsehgeräte, zu erhalten. Jedoch wurde in letzter Zeit festgestellt, daß das Spritzgießen von Hohlkörpern in bezug auf Maßgenauigkeit und Herstellung von zusammenwirkenden, einstückigen, relativ kleinen Formkörpern, wie Zahnrädern und Walzen, noch verbesserungsbedürftig ist.

Drehkörper (Rotatoren) aus Kunstharz werden in breitem Umfang als mechanische Bauteile auf verschiedenen Gebieten, beispielsweise im normalen Maschinenbau, in der Feinmechanik und zur Herstellung von elektrischen und elektronischen Bau teilen, verwendet. Da Drehkörper aus Kunstharz sich in gün stiger Weise formen lassen, ein geringes Gewicht aufweisen und keinem Rost unterliegen, hat in den letzten Jahren der Bedarf nach Drehkörpern aus verschiedenen Kunstharzen zugenommen, wobei auch die Anforderungen an die Maßgenauigkeit derartiger Drehkörper gestiegen sind. Im allgemeinen werden derartige Drehkörper in bevorzugter Weise so geformt, daß sie zur Erzielung einer Übertragungsleistung von 100% mit einer einstückig angeformten Welle ausgerüstet sind.

Bisher hat man versucht, Drehkörper mit einstückig ange formter Welle durch herkömmliche Spritzgießverfahren zu fer tigen. Wird jedoch ein Drehkörper gemäß diesen Verfahren als einstückiger Formkörper ausgebildet, so entstehen häufig par tiell dickwandige Formkörper unter verstärkter Ausbildung von Deformationen, wie Einsackstellen, Krümmungen und Verbiegun gen des Kunstharzes. Infolgedessen besteht bei den Drehkör pern die Tendenz zu einer Verringerung ihrer Maßgenauigkeit, z. B. der zylindrischen und der koaxialen Beschaffenheit.

Zur Verbesserung der herkömmlichen Spritzgießverfahren wird in JP 5208460 AA und in DE 38 35 964 A1 ein verbessertes Spritzgießverfahren zur Herstellung von hohlen Formkörpern vorgeschlagen. Dieses Verfahren umfaßt das Spritzen eines ge schmolzenen Harzes unter Belassen eines nicht-gefüllten Be reichs und das Einpressen von Gas in das Harz, um das Harz in den nicht-gefüllten Bereich einer Form, die zur Bildung einer einstückigen Kunstharzwalze geeignet ist, zu verteilen.

Da die bei diesem Verfahren verwendete Form eine Zufuhr öffnung für das Einleiten von Druckgas in den Formhohlraum umfaßt, verbleiben Reste der Gaszufuhrleitung an dem Teil, wo das Zufuhrrohr angebracht ist. Daher müssen diese Reste nach dem Entnehmen des Formkörpers aus der Form abgeschnitten wer den. Da außerdem der Formhohlraum in der Form so angeordnet ist, daß die Achse des Formhohlraums horizontal verläuft, ist es schwierig, eine gleichmäßige Wanddicke in einem vertikalen Querschnitt zur Achse des Formkörpers zu erreichen. Demgemäß sind die Formkörper mit zahlreichen Problemen behaftet, so daß sie bestimmte Funktionen von Drehkörpern nicht erfüllen können, da der Schwerpunkt und der Mittelpunkt der Formkörper nicht zusammenfallen und die Maßgenauigkeit der Formkörper gering ist.

Ferner beschreibt JP 7108558 AA ein Verfahren zur Herstellung eines Drehkörpers durch Hohlspritzgießen unter Verwendung einer Form, deren Formhohlraum so angeordnet ist, daß die Achse des Drehkörpers vertikal verlaufen kann, wobei ein Anguß und eine Öffnung für Druckgas am Boden des Form hohlraums vorgesehen sind.

Die bei diesem Verfahren verwendete Form weist einen Einlaß für ein Druckgas am Schnittpunkt der Achse des Dreh körpers und dem Boden des Formhohlraums auf. Jedoch wird der Anguß für ein Harz getrennt vom Einlaß für das Gas angeord net, so daß es schwierig ist, ein Harz unter gleichmäßigem Druck in den Formhohlraum einzuspritzen. Demgemäß ist die Wanddicke des gebildeten Drehkörpers um den Anguß herum un gleichmäßig. Da der Anguß für ein Harz und der Einlaß für das Druckgas am Schnittpunkt der Achse des Drehkörpers mit dem Boden des Formhohlraums angeordnet sind, ist es schwie rig, den erhaltenen Drehkörper aus der Form zu entnehmen. Gelegentlich kann Gas bei der Formgebung am Gaseinlaß ent weichen oder es kann zu einer Deformation des Drehkörpers kommen, wenn er aus der Form entnommen wird.

Beschreibung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Drehkörpers mit einer einstückig angeformten Welle und einem Hohlraum im Innern des Drehkör pers bereitzustellen, wobei der erhaltene Formkörper eine verbesserte Maßgenauigkeit und Wiederverwertbarkeit auf weist.

Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Aus druck "Verfahren zum Hohlspritzgießen" bedeutet ein Spritz gießverfahren zur Herstellung eines hohlen Formkörpers, das das Einleiten eines unter Druck gesetzten Fluids in ein ge schmolzenes Harz umfaßt, und zwar während oder nach dem Ein spritzen des geschmolzenen Harzes in den Hohlraum einer Form. Das Volumen des in die Form eingespritzten geschmolzenen Harzes verringert sich beim Abkühlen und Härten des Harzes. Bei einem üblichen Spritzgießverfahren wird im allgemeinen ein sekundärer Spritzdruck (Ergänzungsdruck) angewandt, um ein verringertes Harzvolumen auszugleichen. Jedoch läßt sich die Wirkung des sekundären Spritzdrucks nicht erzielen, nach dem sich der Anguß aufgrund der Verfestigung des Harzes am Anguß verschlossen hat.

Andererseits ist es beim Hohlspritzgießverfahren mög lich, das Harz gegen die Hohlraumoberfläche zu drücken, wäh rend die Volumenverringerung durch Einführen eines unter Druck gesetzten Fluids in ein geschmolzenes Harz ausgeglichen wird. Dadurch läßt sich ein Formkörper mit hoher Maßgenauig keit erhalten.

Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Aus druck "unter Druck gesetztes Fluid" bedeutet ein Fluid, das zur Bildung eines Hohlraums in einem Formkörper verwendet wird. Das erfindungsgemäß verwendete Fluid kann bei 23°C un ter atmosphärischem Druck gasförmig oder flüssig sein. Es ist bei der Spritzgießtemperatur und beim Spritzgießdruck nicht mit einem zur Formgebung zu verwendenden geschmolzenen Harz reaktiv bzw. es ist mit diesem Harz verträglich. Beispiele für derartige Fluide sind Stickstoff, Kohlendioxid, Luft, He lium, Neon, Argon, Glycerin und flüssiges Paraffin. Im allge meinen wird ein unter Druck gesetztes Gas verwendet. Ein in ertes Gas, wie Stickstoff, Helium, Neon und Argon, wird be sonders bevorzugt. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen wird für die gewerbliche Anwendung Stickstoffgas bevorzugt. Diese Fluide enthalten im allgemeinen Verunreinigungen.

Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Aus druck "Formhohlraum" bedeutet einen der Konkavitäten an einer Formteilseite, wo ein Harz eingespritzt wird und nach Beendi gung des Formgebungsverfahrens ein Drehkörper erhalten wird.

Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Aus druck "vertikale Richtung" bedeutet im allgemeinen die Schwerkraftrichtung. Tatsächlich ist es jedoch schwierig, eine Form so in eine Formgebungsmaschine einzusetzen, daß die Achse des Formkörpers sich genau in vertikaler Richtung be findet. Erfindungsgemäß ist es nicht erforderlich, einen Formhohlraum so anzuordnen, daß die Achse eines Formkörpers genau vertikal verläuft, solange ein geschmolzenes Harz in gleichmäßiger Weise aus dem Anguß zur Oberseite des Formhohl raums zugeführt werden kann. Der Formhohlraum ist vorzugs weise in einem Winkel innerhalb von 20° zur vertikalen Rich tung und insbesondere in einem Winkel von 10° zur vertikalen Richtung angeordnet.

Wenn ein Formhohlraum so angeordnet ist, daß die Achse des Drehkörpers vertikal verlaufen kann, kommt es kaum zu Turbulenzen (Jetting) im gebildeten Formkörper. Unter dem Ausdruck "Jetting" ist zu verstehen, daß meanderförmige Mar kierungen am Formkörper verbleiben, was auf ein meanderförmi ges Einfließen des Harzes zu Beginn des Spritzgießens zurück zuführen ist.

Das erfindungsgemäße Hohlspritzgießen wird unter Kombi nation einer herkömmlichen Spritzgießmaschine und einer Vor richtung zum Einführen eines unter Druck gesetzten Fluids durchgeführt. Bei der Vorrichtung zum Einführen eines unter Druck gesetzten Fluids handelt es sich um eine Vorrichtung, mit der ein Fluid unter Druck durch ein Zufuhrrohr in ein ge schmolzenes Harz in der Form nach dem Einspritzen dieses ge schmolzenen Harzes eingeleitet wird und der Druck des Fluids für eine vorbestimmte Zeitspanne aufrechterhalten wird. Hin sichtlich der Verfahren zum Einführen eines Fluids unter Druck gibt es keine Beschränkungen, sofern das Fluid in das geschmolzene Harz in einem Formhohlraum eingeführt wird. Zu Beispielen für derartige Verfahren gehören ein Verfahren, bei dem ein vorher unter hohem Druck komprimiertes Fluid in einem Sammelbehälter bei hohem Druck gehalten wird und das unter hohen Druck gesetzte Fluid durch ein Zufuhrrohr in ein ge schmolzenes Harz eingeführt wird, sowie ein Verfahren, bei dem kontinuierlich eine vorbestimmte Menge eines Fluids in ein geschmolzenes Harz unter Komprimieren mit einer Pumpe eingeführt wird. Das Fluid kann von einer beliebigen Stelle der Form zugeführt werden, sofern es als stark komprimiertes Fluid in das geschmolzene Harz injiziert werden kann. Bei spielsweise kann das Fluid aus einer Düse einer Formgebungs maschine (nachstehend einfach als Düse bezeichnet) einem An gußkanal oder einem Angußverteiler einer Form (nachstehend einfach als Angußkanal bzw. Angußverteiler bezeichnet) zuge führt werden. Wenn ein unter Druck gesetztes Fluid aus einer Düse, einem Angußkanal oder einem Angußverteiler zugeführt wird, passiert das Fluid die Mitte des Angußsystems und er reicht einen Formhohlraum unter Bildung eines hohlen Bereichs in der Mitte eines Formkörpers. Infolgedessen erhält man einen Drehkörper mit guter runder und zylindrischer Beschaf fenheit, dessen Schwerpunkt im wesentlichen mit der Achse des Drehkörpers zusammenfällt.

Ein hohler Formkörper läßt sich erhalten, indem man ein unter Druck gesetztes Gas aus einer im Formhohlraum angeord neten Abgabeöffnung zuführt. In diesem Fall kommt es jedoch an der Abgabeöffnung nicht zur Bildung einer Kunstharzwand. Demgemäß ergibt sich um die Öffnung herum eine unsymmetrische Form, wie in Fig. 1 gezeigt ist, so daß sich das Harz nach dem Einspritzen nicht gleichmäßig zusammenzieht. Das kann in ungünstiger Weise eine Beeinträchtigung der Maßgenauigkeit, z. B. der runden Beschaffenheit, und eine zunehmende Unwucht (run out) hervorrufen.

Um in wirksamer Weise in einem Formkörper einen Hohlraum zu bilden, wird das unter Druck gesetzte Fluid dem geschmol zenen Harz in der Form vorzugsweise unter einem Druck von 200 bis 3000 N/cm² und insbesondere von 500 bis 2500 N/cm² zuge führt.

Nach dem Zuführen des unter Druck gesetzten Fluids muß der Druck im Hohlraum für eine vorbestimmte Zeitspanne auf rechterhalten werden, bis das Harz ausreichend abgekühlt und verfestigt ist. Um in wirksamer Weise einen Hohlraum in einem Formkörper zu bilden, muß der Druck des zugeführten Fluids vorzugsweise 5 bis 120 Sekunden und insbesondere 10 bis 60 Sekunden aufrechterhalten werden.

Die Größe eines Formkörpers läßt sich leicht einstellen, indem man den Fluiddruck und die Zeitspanne für die Auf rechterhaltung des Fluiddrucks steuert.

Ein hohles Teil wird gebildet, indem man selektiv ein unter Druck gesetztes Fluid durch die nicht-verfestigten Teile des Harzes in ein geschmolzenes Harz injiziert. Demge mäß muß die Beschickung mit dem unter Druck gesetzten Fluid innerhalb von 10 Sekunden und vorzugsweise innerhalb von 5 Sekunden nach Beendigung des Spritzvorgangs beginnen. Das ge schmolzene Harz kühlt allmählich ab und verfestigt sich aus gehend von der Seite, die im Kontakt mit der Oberfläche des Formhohlraums steht, wenn das Fluid mehr als 10 Sekunden nach dem Einspritzen des Harzes zugeführt wird. Dies erschwert die Hohlraumbildung in einem Formkörper. Infolgedessen wird die Wirkung eines unter Druck gesetzten Fluids, z. B. die Über tragbarkeit einer Form, nicht in vollem Maße erreicht.

Thermoplastische Harze werden im allgemeinen als Harze für das erfindungsgemäße Hohlspritzgießverfahren verwendet. Zu Beispielen für thermoplastische Harze zur Anwendung in der vorliegenden Erfindung gehören Polyethylen, Polypropylen, Po lystyrol, ABS-Harze, Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyacetal, Polycarbonat, modifizierte Polyphenylenether, Polyethylen terephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyphenylensulfid, Polyimid, Polyamidimid, Polyetherimid, Polyarylat, Polysul fon, Polyethersulfon, Polyetheretherketon, flüssigkristalline Harze, Polytetrafluorethylen und thermoplastische Elastomere. Beliebige thermoplastische Harze können verwendet werden, so fern ein übliches Spritzgießen durchgeführt wird. Insbeson dere eignen sich Polyacetale und Polyamide nicht nur in bezug auf ihre Wärmebeständigkeit und ihre mechanischen Eigenschaf ten, sondern auch im Hinblick auf ihre tribologischen Eigen schaften. Sie werden häufig als Material für Drehkörper und andere mechanische Teile verwendet. Daher sind sie erfin dungsgemäß besonders bevorzugt.

Ferner können auch hitzehärtende Harze verwendet werden. Zu den erfindungsgemäß geeigneten hitzehärtenden Harzen gehö ren Phenolharze, Harnstoffharze, Melaminharze und Epoxyharze.

Da der erfindungsgemäße Formkörper im Innern hohl ist, kann gegebenenfalls ein organischer oder anorganischer Füll stoff mit dem einzusetzenden Harz vermischt werden, um die Wärmebeständigkeit, mechanische Festigkeit und andere Eigen schaften zu verbessern. Zu bevorzugten Beispielen für Füll stoffe gehören verstärkende Füllstoffe, wie Glasfasern, Koh lenstoffasern, Metallfasern, Aramidfasern, Kaliumtitanat, As best, Siliciumcarbid, keramische Materialien, Siliciumnitrid, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Kaolin, Ton, Pyrophyllit, Bento nit, Sericit, Zeolith, Glimmer, Nephelit, Talcum, Attapulgit, Wollastonit, Schlackefasern, Ferrit, Calciumsilicat, Calcium carbonat, Magnesiumcarbonat, Dolomit, Zinkoxid, Titanoxid, Magnesiumoxid, Eisenoxid, Molybdändisulfid, Graphit, Gips, Glasperlen, Glaspulver, Glasballons, Quarz und Quarzglas. Die verstärkenden Füllstoffe können hohl sein. Sie können einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden. Sie können gegebenenfalls vor der Verwendung mit einem Kupplungsmittel, z. B. mit einem Kupplungsmittel vom Silantyp oder vom Titan typ, vorbehandelt werden. Wenn mindestens ein unter Kohlen stoffasern, Metallfasern und Graphit ausgewählter Füllstoff verwendet wird, wird der elektrische Widerstand des gebilde ten Formkörpers an sich vermindert. Daher können die erhalte nen Formkörper vorzugsweise gegen ein Anhaften von feinen Pulvern, wie Staub, geschützt werden.

Mit dem Ausdruck "Hohlraum" oder "hohl" wird erfindungs gemäß ein in einem Formkörper gebildeter Raum bezeichnet. Diesbezüglich besteht ein Unterschied zu Hohlräumen und Zel len, die durch ein Treibmittel gebildet werden.

Der Ausdruck "Drehkörper" (Rotator) bedeutet ein funk tionelles Teil, das an einem beliebigen Teil der Wellenachse ein oder mehrere Formstücke aufweist, die zur Ausübung einer Funktion unter Umdrehung erforderlich sind, z. B. Zahnräder, Riemenscheiben, Schnurrillen, Kupplungen, Walzen, Nocken, Nockenrillen, Keilnuten, Vertiefungen und Kerben sowie diese Bestandteile enthaltende mechanische Teile.

Nachstehend werden bevorzugte erfindungsgemäße Hohl spritzgießverfahren näher beschrieben.

Als ein erstes Verfahren läßt sich ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Formkörpers erwähnen, bei dem man ein geschmolzenes Harz in einen Formhohlraum unter Belassen eines nicht-gefüllten Teils einspritzt und, ein unter Druck gesetztes Fluid so in das Harz einführt, daß sich das Harz in den nicht-gefüllten Teil verteilt (vgl. die vorerwähnte JP 5208460 AA. Bei diesem Verfahren, ist es bevorzugt, das Harz in einer Menge von 50 bis 90% und insbesondere von 60 bis 80% des Volumens eines Formhohlraums einzuspritzen.

Als ein zweites Verfahren läßt sich ein Verfahren zum Hohlspritzgießen erwähnen, das das Zuführen eines unter Druck gesetzten Fluids in ein geschmolzenes Harz umfaßt, während eine vorbestimmte Menge des geschmolzenen Harzes einem Anguß verteiler und dergl. zugeführt wird, wobei das Einspritzen des Harzes und das Zuführen des Fluids in den Formhohlraum gleichzeitig beendet werden.

Gemäß dem vorerwähnten Verfahren, dem sogenannten "Koinjektionsverfahren" läßt sich ein hohler Formkörper ohne Stoppen eines Harzflusses erreichen. Dadurch läßt sich die Bildung von "Verzögerungsmarken" (hesitation marks) verhin dern. Ferner kann durch die eingespritzte Menge des geschmol zenen Harzes das Hohlraumverhältnis eingestellt werden. Die ses Verfahren erweist sich als wirksam bei der Hohlkörper formgebung mit einer Form, bei der es strukturell unmöglich ist, einen weiteren Formhohlraum anzuordnen.

Der Ausdruck "Verzögerungsmarke" bezeichnet feine ring förmige konkave und konvexe Erscheinungen auf der Oberfläche eines Formkörpers. Verzögerungsmarken treten an einer Grenz fläche zwischen einem verfestigten Harzteil, das sich beim Einspritzen von geschmolzenem Harz verfestigt und einem Harz teil, das sich bei Zufuhr eines unter Druck gesetzten Fluids verfestigt, auf. Eine Neigung zur Bildung dieser Erscheinung besteht bei hohlen Formkörpern, die durch Hohlspritzgießver fahren erhalten werden, die die Stufen des Einspritzens eines geschmolzenen Harzes unter Belassen eines nicht-gefüllten Teils im Formhohlraum und das Verteilen des Harzes in den nicht-gefüllten Teil durch Extrudieren des Harzes unter Zu fuhr eines unter Druck gesetzten Fluids in das Harz umfassen. Beim Koinjektionsverfahren wird ein unter Druck gesetztes Fluid vorzugsweise innerhalb von 20 Sekunden und insbesondere innerhalb von 10 Sekunden nach dem Einspritzen des geschmol zenen Harzes zugeführt.

Als ein drittes Verfahren läßt sich ein Verfahren erwäh nen, das das Einspritzen eines geschmolzenen Harzes, ohne daß ein nicht-gefüllter Teil im Formhohlraum verbleibt und das Zuführen eines unter Druck gesetzten Fluids in das Harz nach dem Einspritzen des Harzes umfaßt, wobei eine Form mit einem zusätzlichen Formhohlraum, der mit einem ersten Formhohlraum verbunden ist, verwendet wird. Dieses Verfahren wird im all gemeinen als "Vollschußverfahren" bezeichnet.

Beim Vollschußverfahren wird ein hohles Teil gebildet, indem man ein unter Druck gesetztes Fluid in einer Menge, die zum Ausgleich der Volumenverringerung des geschmolzenen Harzes ausreicht, zuführt, so daß das hohle Teil nur das Vo lumen aufweist, das der Volumenverringerung des geschmolzenen Harzes entspricht. Zur Bildung eines hohlen Teils eines grö ßeren Volumens beschreibt JP 121820 A ein Verfahren, bei dem eine Form mit einem zusätzlichen Formhohlraum verwendet wird.

Der Ausdruck "zusätzlicher Formhohlraum" bedeutet einen Raum, in den ein in einem Formhohlraum befindliches geschmol zenes Harz transportiert wird, wenn ein unter Druck gesetztes Fluid dem Harz zugeführt wird. Der Hohlraumanteil eines Form körpers läßt sich leicht durch Einstellung des Volumens des zusätzlichen Formhohlraums steuern. Dieser zusätzliche Form hohlraum wird auch bei den vorerwähnten beiden Verfahren so wie bei einem nachstehend geschilderten Verfahren angewandt.

Beim Vollschuß-Hohlspritzgießverfahren unter Verwendung eines zusätzlichen Formhohlraums fließt ein Teil des unter Druck gesetzten Fluids in die Passage zwischen dem Formhohl raum und dem zusätzlichen Formhohlraum, so daß ein hohles Teil als Fortsetzung eines hohlen Teils eines Formkörpers im zusätzlichen Formhohlraum entsprechend den Formgebungsbedin gungen und dem Volumen des Formhohlraums gebildet wird. Dabei erhält man einen Formkörper, dessen hohler Teil entlang der Achse eine Länge aufweist, die der gesamten Länge des Form körpers entlang der Achse entspricht. Es ergibt sich nur eine geringe Differenz der Abkühlzeiten zwischen der äußeren Ober fläche und der inneren Oberfläche des Formkörpers, da die Wand des Formkörpers dünn ist. Infolgedessen zieht sich das Harz des gesamten Formkörpers gleichmäßig zusammen. Ein zu sätzlicher Formhohlraum wird vorzugsweise über dem Formhohl raum angeordnet und mit dem Formhohlraum durch eine Passage verbunden, die oben am Formhohlraum entlang der Verlänge rungslinie der Achse angeordnet ist. Wird eine Form verwendet, die mit einem Anguß und einer Passage entlang der Ver längerungslinie der Achse eines zu formenden Gegenstands aus gerüstet ist, wird vorzugsweise ein hohles Teil entlang der Achse gebildet, wobei die Wanddicke des erhaltenen Formkör pers gleichmäßig ist.

Um das unter Druck gesetzte Fluid mit größerer Sicher heit in den zusätzlichen Formhohlraum fließen zu lassen, be trägt das Volumen des zusätzlichen Formhohlraums vorzugsweise 20 bis 60% und insbesondere 30 bis 50% des Volumens des Hohl raums. Wenn das Volumen des zusätzlichen Formhohlraums 20 bis 60% des Formhohlraums beträgt, ergibt sich ein Anteil der Länge eines hohlen Teils entlang der Achse zur Gesamtlänge eines Formkörpers von 80 bis 100%.

Ferner ist es bevorzugt, an der Passage, die den Form hohlraum und den zusätzlichen Formhohlraum verbindet, ein Ab sperrventil vorzusehen. Der Ausdruck "Absperrventil" bedeutet eine Struktur, die gegebenenfalls zum Trennen und zum Verbin den des Formhohlraums und des zusätzlichen Formhohlraums be fähigt ist.

Nachstehend findet sich ein konkretes Beispiel für die Einsatzmöglichkeit eines Absperrventils. Zunächst wird ge schmolzenes Harz in den Formhohlraum unter Belassen eines nicht-gefüllten Teils bei geschlossenem Absperrventil einge spritzt. Da zu diesem Zeitpunkt der zusätzliche Formhohlraum vom Formhohlraum abgetrennt ist, wird das geschmolzene Harz davon abgehalten, unter dem Einspritzdruck in den zusätzli chen Formhohlraum zu fließen. Infolgedessen wird die Über tragbarkeit gewährleistet, da das geschmolzene Harz mit dem vollen Druck gegen die gesamte Wandfläche des Formhohlraums gedrückt wird. Anschließend werden der Formhohlraum und der zusätzliche Formhohlraum miteinander verbunden, wonach das unter Druck gesetzte Fluid allmählich dem geschmolzenen Harz zugeführt wird. Infolgedessen wird ein hohles Teil gebildet, dessen Länge in Achsenrichtung 80% oder mehr der Länge des gebildeten Formkörpers entspricht.

Das Absperrventil wird vorzugsweise innerhalb von 0 bis 10 Sekunden und insbesondere innerhalb von 0,5 bis 5 Sekunden nach Beginn der Zufuhr des unter Druck gesetzten Fluids geöffnet. Der Grund hierfür ist, daß es erforderlich ist, einen Teil des eingespritzten Harzes im Formhohlraum zu verteilen, bevor das Harz abkühlt und sich verfestigt.

Das Absperrventil kann von einem beliebigen primären An trieb, wie einem Ölzylinder, angetrieben werden, wenn der primäre Antrieb dazu befähigt ist, die Zeitgebung zum Antrieb des Ventils aufgrund eines Signals einer Spritzgießmaschine oder einer Gaszufuhrmaschine einzustellen und festzusetzen.

Als viertes Verfahren läßt sich ein Hohlspritzgießver fahren zur Bildung eines hohlen Formkörpers erwähnen, das das Einspritzen eines Harzes in einen Teil oder in die Gesamtheit des Raums zwischen einer Düse und einem Anguß und das Zufüh ren eines unter Druck gesetzten Fluids aus einer Zufuhröff nung, die näher an der Düse als an der Stelle, der die zur Formgebung erforderliche Harzmenge zugeführt wird, angeordnet ist, umfaßt.

Die Menge des eingefüllten Harzes und die Position der Zufuhröffnung werden in geeigneter Weise je nach der Größe und der Dicke des zu bildenden Formkörpers, der Größe des hohlen Teils und anderer Parameter festgelegt. Die Zufuhröff nung ist vorzugsweise näher an der Düse angeordnet, da es auf diese Weise einfach ist, eine in den Formhohlraum mittels eines unter Druck gesetzten Fluids einzuspritzende Menge eines Harzes festzulegen. Ferner ist diese Vorgehensweise auch zur Vergrößerung der Volumina des Angußkanals und des Angußverteilers zur Gewährleistung der zu injizierenden Harz menge wirksam. Ferner wird nach Zuführen des unter Druck ge setzten Fluids der Druck des Fluids vorzugsweise für eine vorbestimmte Zeitspanne aufrechterhalten, bis eine Druckent lastung des Fluids erfolgt.

Durch dieses Hohlspritzgießverfahren läßt sich ein hoh ler Formkörper mit hervorragendem Erscheinungsbild erhalten, selbst wenn ein kristallines Harz, wie ein Polyacetalharz, oder ein Harz, das aufgrund von enthaltenem Füllstoff eine besonders hohe Kristallisationsgeschwindigkeit aufweist, ver wendet werden. Ferner wird bei diesem Verfahren das Einsprit zen des Harzes im Vergleich zu den übrigen Hohlspritzgießver fahren bei einem geringeren und gleichmäßigeren Druck und einer gleichmäßigeren Geschwindigkeit durchgeführt, da das gesamte Harz mittels eines unter Druck gesetzten Fluids in den Formhohlraum gespritzt wird. Daher ist es möglich, einen weniger stark verzogenen Formkörper zu erhalten. Dieses Ver fahren liefert einen Formkörper mit großem Hohlraumanteil, wenn das Hohlspritzgießen unter Verwendung einer Form mit einer komplizierten Struktur, die das Anordnen eines zusätz lichen Formhohlraums nicht ermöglicht, durchgeführt wird.

Die Fig. 2(a) bis (c) zeigen ein Beispiel für dieses Formgebungsverfahren. Fig. 2(a) zeigt die Stufe des Einsprit zens eines geschmolzenen Harzes zum Füllen eines Teils oder der Gesamtheit eines Raums zwischen einem Angußverteiler 10 und einem Anguß 14 aus einem Angußkanal 9 mittels einer Formgebungsma schine. Fig. 2(b) zeigt die Stufe des Zuführens eines unter Druck gesetzten Fluids aus einer Zufuhröffnung (in der Figur nicht dargestellt), die an einen Angußverteiler angeordnet ist. Bei dieser Stufe wird das eingespritzte Harz in einen Formhohl raum unter anschließender Bildung eines hohlen Teils im Harz extrudiert. Fig. 2(c) zeigt die Stufe der Aufrechterhaltung des Drucks des Fluids für eine bestimmte Zeitspanne, z. B. 30 Sekunden. Im Anschluß an diese Stufe folgt eine Druckentla stung des Fluids.

Bei diesem Verfahren kann zwischen dem Angußkanal der Form und dem Anguß ein Absperrventil angeordnet sein. Die Position der Anordnung des Absperrventils ist vorzugsweise näher an dem Anguß, da eine genügende Menge des Harzes zum Füllen der Form erhalten werden kann. Beispielsweise sollte das Absperr ventil an der Grenze zwischen dem Angußverteiler und dem Formhohlraum angeordnet sein. Dadurch, daß das Ventil zuerst geschlossen wird, wird verhindert, daß das Harz in den Form hohlraum fließt. Dann werden der Formhohlraum und der Anguß verteiler durch Öffnen des Ventils innerhalb von 10 Sekunden nach Zuführen des unter Druck gesetzten Fluids verbunden, so daß ein Formkörper mit einem Hohlraum im Inneren erhalten werden kann.

Ferner werden bei jedem der erfindungsgemäßen Hohl spritzgießverfahren einzelne oder mehrere Ecken am Angußsteg und den Grenzteilen zwischen einer Welle und einer Walze vor zugsweise entfernt.

Unter dem Ausdruck "Ecke" ist eine Ecke an der inneren Oberfläche eines Formhohlraums oder an der äußeren Oberfläche eines Formkörpers, jeweils im Querschnitt des Formhohlraums bzw. des Formkörpers, zu verstehen. Zu derartigen Ecken gehö ren eine Ecke 15 in der Nähe eines Angußstegs 13 gemäß der Darstellung in Fig. 3(a), eine Ecke 15 im Grenzbereich 16 zwischen einer Welle und einer Walze gemäß der Darstellung in Fig. 4(a), eine Ecke 15 in einem Grenzbereich 16 zwischen einer Welle und einem Zahnrad gemäß der Darstellung in Fig. 4(b) und eine Ecke 15 im Grenzbereich 16 zwischen einer Welle und einer Nocke 20 gemäß der Darstellung in Fig. 4(c) und ferner eine Ecke im Grenzbereich zwischen Zahnrädern.

Wenn beim Hohlspritzgießen eine Fluidzufuhröffnung zwi schen einer Düse und dem Anguß angeordnet wird, fließt ein unter Druck gesetztes Fluid durch den Anguß unter Erreichen des Formhohlraums. In diesem Fall kann das auf und um die Ecke gespritzte Harz kaum dem Druck des Fluids standhalten und wird leicht in Richtung zur Spitze des Fluids extrudiert. Als Folge davon werden dünnwandige Teile an und um diese Ecken 15 gebildet, wie in den Fig. 3(a) und (b) gezeigt ist. Gelegentlich kommt es zu einer Leckage des unter Druck ge setzten Fluids im Eckenbereich. Infolgedessen kann häufig eine stabile Erzeugung von Formkörpern der gewünschten Ge stalt nicht erreicht werden. Selbst wenn ein Formkörper der gewünschten Gestalt erhalten wird, so ist dessen Maßgenauig keit gering, da sich die Wirkung des unter Druck gesetzten Fluids nicht in vollem Maße erzielen läßt. Ferner besteht die Möglichkeit, daß der Formkörper aufgrund einer unzureichenden Dicke der Kunstharzwand beeinträchtigt wird.

Die Ecken des Formhohlraums werden beispielsweise durch Abrunden oder Abschrägen beseitigt.

Der Ausdruck "Abrunden" bedeutet eine Endbearbeitung der vorstehenden Ecken eines Formhohlraums, so daß sie die Form eines Kreisbogens aufweisen. Neben, Bögen sind auch glatte Kurven akzeptabel.

Ein Fall, in dem die Ecke um den Anguß eines Formhohl raums kreisförmig gebogen ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Fig. 5 ist eine Querschnittansicht eines Angußstegs entlang der Achse eines Formkörpers. Die Bezugszeichen 7, 10, 13 und 14 bezeichnen eine Formhohlraumoberfläche, einen Angußvertei ler, einen Angußsteg bzw. einen Anguß.

Die Symbole A, B, D, E und F bedeuten jeweils einen Punkt auf der Oberfläche eines Formhohlraums. Genauer ausge drückt, bedeutet A einen Punkt auf der Formraumoberfläche an der Angußseite; B und D bedeuten jeweils Schnittpunkte der Oberfläche einer abgerundeten Ecke und der Oberfläche des Formhohlraums an der Angußseite; E bedeutet einen Grenzpunkt zwischen dem Angußsteg und dem Angußkanal oder Angußverteiler einer Form.

Die abgerundete Ecke eines Formhohlraums ist in Fig. 5 dargestellt. Diese abgerundete Ecke übt ihre Wirkung aus, wenn Te die durch die folgende Formel ausgedrückte Beziehung erfüllt:
0,1 mm ≦ Te ≦ (√2-1) × Gt
worin in Fig. 5 Gt die Länge des Abschnitts CE (C ist der Schnittpunkt des Abschnitts AB mit dem Abschnitt DE) bedeu tet; und Te die Länge des Abschnitts CF bedeutet (F ist der Schnittpunkt der Oberfläche der abgerundeten Ecke und der Winkelhalbierenden von < ACE).

Die vorstehende Beziehung ist nicht auf die Gestalt des in Fig. 5 gezeigten Angußteils beschränkt. Sie kann auf an dere Formen eines Angußteils angewandt werden.

Wenn Te kleiner als 0,1 mm ist, so lassen sich eine Ver hinderung einer Leckage von unter Druck gesetztem Fluid und eine Verbesserung der Festigkeit eines Formkörpers nicht in ausreichendem Maße erreichen. Vorzugsweise beträgt Te 0,5 mm oder mehr. Wenn Te länger wird, läßt sich eine noch bessere Wirkung erreichen. Jedoch ist es erforderlich, Te innerhalb des vorgenannten Bereichs zu wählen, und zwar im Hinblick auf ein einfaches Angußabschneiden und das Erscheinungsbild der Ecke nach dem Abschneiden des Angusses.

Fig. 6 ist ein Beispiel für eine abgerundete Ecke im Grenzbereich zwischen einer Welle und einer Walze und dergl. Fig. 6 zeigt einen Teil der Querschnittansicht eines Form hohlraums entlang der Achse eines Formkörpers mit einer Welle und einer Walze. Die Symbole L, M, O, P und Q stellen jeweils Punkte auf der Oberfläche eines Formhohlraums, deren Ecke ab gerundet ist, dar. In diesem Beispiel wird ein bevorzugter Bereich für die Abrundung der Ecke durch die folgenden For meln angegeben:

a) 0,4 mm ≦ Tg ≦ (√2-1)/2 × (T2-T1) im Fall von 5 mm ≦ T2-T1 ≦ T3 × 2; und
b) 0,4 mm ≦ Tg ≦ (√2-1) × T3 im Fall von 5 mm ≦ T3 × 2 ≦ T2-T1;

worin in Fig. 6 Tg die Länge des Abschnitts NQ bedeutet (N ist der Schnittpunkt des Abschnitts LM mit dem Abschnitt OP, und Q ist der Schnittpunkt der Oberfläche der abgerundeten Ecke und der Winkelhalbierenden von < LNP); T3 bedeutet die Länge des Abschnitts LN; T1 und T2 bedeuten die Durchmesser eines Wellenteils bzw. eines Walzenteils, wenn beide Teile zylinderförmig sind; T1 und/oder T2 bedeuten den Durchmesser des Rollkreises, wenn ein oder beide Teile in Form eines Zahnrads ausgebildet sind; und T1 und/oder T2 bedeuten den kleinsten Durchmesser einer Nocke, wenn einer oder beide Teile in Form einer Nocke ausgebildet sind.

Die vorstehende Beziehung ist nicht auf die Gestalt des Formhohlraums von Fig. 6 beschränkt. Sie kann auf anders aus gestaltete Formhohlräume angewandt werden.

Wenn Tg kleiner als 0,4 mm ist, werden eine Verhinderung der Leckage von unter Druck gesetztem Fluid und eine Verbes serung der Festigkeit des Formkörpers nicht in ausreichendem Maße erreicht. Vorzugsweise beträgt Tg 0,5 mm oder mehr. Wenn Tg länger wird, wird eine bessere Wirkung erzielt. Es ist je doch erforderlich, Tg innerhalb des vorstehenden Bereichs zu wählen, und zwar im Hinblick auf ein einfaches Abschneiden des Angusses und das Erscheinungsbild der Ecke nach dem Ab schneiden des Angusses.

Der Ausdruck "Abschrägen" bedeutet ein Ersetzen der vor stehend erwähnten Ecke durch eine gewinkelte gerade Fläche. Beispielsweise wird gemäß Fig. 7 die Oberfläche des Formhohlraums mit einer Ecke am Anguß bearbeitet, indem man die Ecke durch eine Ebene mit dem Abschnitt BFD ersetzt.

Das Abschrägen an der Ecke des Formhohlraums ist in Fig. 7 dargestellt. Fig. 7 ist eine Querschnittansicht eines An gußstegs entlang der Achse eines Formkörpers, wobei die Be zugszeichen 7, 10, 13 und 14 eine Formraumoberfläche, einen Angußverteiler, einen Angußsteg bzw. einen Anguß bedeuten. Genauer ausgedrückt, bezeichnet A einen Punkt auf der Form hohlraumoberfläche an der Angußseite; B und D bedeuten je weils einen Schnittpunkt der Fläche der abgeschrägten Ecke und der Formhohlraumoberfläche an der Angußseite; E bedeutet einen Grenzpunkt zwischen dem Angußsteg und einem Angußkanal oder Angußverteiler einer Form. Ein bevorzugter Bereich für das Abschrägen einer Ecke wird durch die folgende Formel wie dergegeben:
0,1 mm ≦ Tf ≦ (√2-1) × Gt
worin in Fig. 7 Gt die Länge des Abschnitts CE bedeutet (C ist der Schnittpunkt des Abschnitts AB mit dem Abschnitt DE); und Tf die Länge des Abschnitts CF bedeutet (F ist der Schnittpunkt der Fläche der abgeschrägten Ecke mit der Win kelhalbierenden < ACE).

Die vorstehende Beziehung ist nicht auf die Gestalt des in Fig. 7 dargestellten Angußteils beschränkt. Sie kann auch auf anders ausgestaltete Angußteile angewandt werden.

Wenn Tf kleiner als 0,1 mm ist, werden eine Verhinderung der Leckage von unter Druck gesetztem Fluid und die Verbesse rung der Festigkeit des Formkörpers nicht in ausreichendem Maße erreicht. Vorzugsweise beträgt Tf 0,5 mm oder mehr. Wenn Tf länger wird, wird eine bessere Wirkung erzielt. Es ist je doch erforderlich, Tf innerhalb des vorstehenden Bereichs zu wählen, und zwar im Hinblick auf ein einfaches Abschneiden des Angusses und das Erscheinungsbild der Ecke nach dem Ab schneiden des Angusses.

Ein Fall, bei dem eine Ecke, die nicht im Bereich des Angusses eines Formhohlraums liegt, d. h. bei der es sich um eine Ecke im Grenzbereich zwischen, einer Welle und einer Walze handelt, ist in Fig. 8 in abgeschrägter Form darge stellt. Fig. 8 ist eine Teilquerschnittansicht eines Formkörpers mit einem Wellenteil und einem Walzenteil entlang seiner Achse. Die Symbole L, M, O, P und Q bedeuten jeweils Punkte auf der Oberfläche des Formhohlraums. Ein bevorzugter Bereich für die Abschrägung einer Ecke wird durch die folgenden For meln wiedergegeben:

a) 0,4 mm ≦ Th ≦ (√2-1)/4 × (T5-T4) im Fall von 5 mm ≦ T5-T4 ≦ T6 × 2;
b) 0,4 mm ≦ Th ≦ (√2-1) × T6 im Fall von 5 mm ≦ T6 × 2 ≦ T5-T4;

worin in

Fig.

8 Th die Länge des Abschnitts NQ bedeutet (N ist der Schnittpunkt des Abschnitts LM mit dem Abschnitt OP und Q ist ein Schnittpunkt der Fläche der abgeschrägten Ecke mit der Winkelhalbierenden von < LNP); T6 die Länge des Ab schnitts LN bedeutet; T4 und T5 die Durchmesser eines Wellen teils bzw. eines Walzenteils bedeuten, wenn beide Teile zy linderförmig ausgebildet sind; T4 und/oder T5 den Durchmesser eines Rollenkreises bedeuten, wenn ein oder beide Teile zahn radförmig ausgestaltet sind; und T4 und/oder T5 den kleinsten Durchmesser eine Nocke bedeuten, wenn ein oder beide Teile nockenförmig ausgestaltet sind.

Die vorstehende Beziehung ist nicht auf die in Fig. 8 gezeigte Gestalt des Formhohlraums beschränkt. Sie kann auch auf anders ausgestaltete Formhohlräume angewandt werden.

Wenn Th kleiner als 0,4 mm ist, werden eine Verhinderung einer Leckage von unter Druck gesetztem Fluid und die Verbes serung der Festigkeit eines Formkörpers nicht in ausreichen dem Maße erreicht. Vorzugsweise beträgt Th 0,5 mm oder mehr. Wenn Th länger wird, läßt sich eine bessere Wirkung errei chen. Es ist jedoch erforderlich, Th innerhalb des vorerwähn ten Bereichs zu wählen, und zwar im Hinblick auf ein einfa ches Abschneiden des Angusses und das Erscheinungsbild der Ecke nach dem Abschneiden des Angusses.

Wie vorstehend erläutert, kann eine Abschrägung oder Abrundung von Ecken die Bildung eines dünnwandigen Teils verhindern und eine Leckage von unter Druck gesetztem Fluid vermindern. Somit lassen sich in stabiler Weise Formkörper erzeugen.

Bei den vorstehenden Spritzgießverfahren werden die Be dingungen für die Formgebung eines Körpers so festgelegt, daß sich vorzugsweise ein Hohlraumanteil von 2 bis 60% und insbe sondere von 15 bis 50% ergibt. Liegt der Hohlraumanteil in nerhalb dieses Bereichs, so läßt sich ein Hohlspritzgießen in stabiler Weise durchführen, so daß die gewünschte Hohlraum form leicht gebildet wird. Vorzugsweise weisen die gebildeten Formkörper kein durch Verzögerungsmarken und dergl. beein trächtigtes Erscheinungsbild auf und besitzen eine gute Maß genauigkeit.

Der Hohlraumanteil wird durch die folgende Formel defi niert:
Hohlraumanteil (%) = {(V × ρ - M)/(V × ρ)} × 100

In der vorstehenden Formel bedeutet V das Volumen eines hohlen Teils, wenn dieses hohle Teil mit dem gleichen Harz, aus dem der Formkörper besteht, gefüllt ist; ρ bedeutet die relative Dichte des verwendeten Harzes; und M bedeutet die Masse des hohlen Formkörpers.

Um ein Hohlraumverhältnis, das die vorstehende Beziehung erfüllt, zu erhalten, können in geeigneter Weise bekannte Verfahren herangezogen werden. Beispielsweise wird im Fall eines Vollschußverfahrens, eines Koinjektionsverfahrens und des vorstehend beschriebenen vierten Formgebungsverfahrens der zufriedenstellende Hohlraumanteil erreicht, indem man das Volumen des zusätzlichen Formhohlraums, die Menge des einzu spritzenden Harzes und das Volumen des Angußkanals oder des Angußverteilers bzw. die Menge des einzuspritzenden Harzes einstellt.

Das Verhältnis der Länge eines hohlen Teils entlang sei ner Achse zur Gesamtlänge des Formkörpers entlang der Achse beträgt vorzugsweise 80% oder mehr und insbesondere 90% oder mehr. Fig. 9 ist ein Beispiel für einen Formkörper mit einem Hohlraumanteil von 100%. Fig. 10 zeigt eine Querschnittan sicht des Formkörpers von Fig. 9 entlang seiner Achse.

Wenn der Unterschied zwischen der Länge des hohlen Teils entlang der Achse und der Gesamtlänge eines Formkörpers ent lang der Achse gering ist, wird die Differenz der wesentli chen Wanddicke zwischen einem Teil, wo ein Hohlraum gebildet ist, und einem Teil, wo kein Hohlraum gebildet ist, geringer.

Infolgedessen verlaufen die Abkühlung und Verfestigung ohne periodische Differenzen.

Dadurch wird der Formgebungszyklus verkürzt, was wirt schaftlich von Vorteil ist. Ferner wird aufgrund der Tatsa che, daß der erhaltene Formkörper weniger Teile enthält, in denen kein Hohlraum ausgebildet ist, der Druck eines Fluids in ausreichendem Maße bei der Formgebungsstufe auf jeden Teil des geschmolzenen Harzes übertragen. Es kommt kaum zu Ein sackstellen und Verformungen. Infolgedessen läßt sich ein wünschenswerter Formkörper mit verbesserter Maßgenauigkeit erhalten.

Nachstehend werden bevorzugte Formgestaltungen des er findungsgemäßen Formkörpers erläutert.

Zunächst ist es bevorzugt, daß der kürzeste und der längste Abstand zwischen der Achse und der inneren Oberfläche eines Formkörpers in einem Querschnitt vertikal zur Achse des Formkörpers die folgende Beziehung erfüllt:
0 ≦ (d1 - d2)/d1 ≦ 0,1

In der vorstehenden Formel bedeuten d1 und d2 den läng sten Abstand bzw. den kürzesten Abstand zwischen der Achse und der inneren Oberfläche eines Formkörpers. Wenn der im In nern des Formkörpers gebildete hohle Teil die vorstehende Be ziehung erfüllt, fällt der Schwerpunkt des Formkörpers fast genau mit der Mitte seiner Achse zusammen. Infolgedessen las sen sich in bevorzugter Weise Unwuchterscheinungen vermin dern.

Außerdem werden auf der Walze zur Erzielung mehrerer Funktionen an einem einzigen Teil rauhe Stellen oder Rillen, z. B. Nockenrillen oder Keilnuten, die für die Funktion einer Walze als Drehkörper erforderlich sind, angeordnet. Wenn rauhe Stellen oder Rillen, wie Keilnuten, an einem Teil oder der Gesamtheit der Oberfläche eines Formkörpers angeordnet sind, sind sie vorzugsweise so angeordnet, daß sie die fol gende Beziehung erfüllen:
0,7 ≦ (R2 - r2)/(R1 - r1) ≦ 1

In der vorstehenden Formel haben R1, R2, r1 und r2 die nachstehend angegebenen Bedeutungen.

Im Querschnitt vertikal zur Achse eines Formkörpers mit Rillen auf seiner Oberfläche bedeuten R1 und R2 den längsten Abstand bzw. den kürzesten Abstand zwischen der Achsenmitte und der äußeren Oberfläche des Formkörpers. r1 und r2 bedeu ten den längsten Abstand bzw. den kürzesten Abstand zwischen der Achsenmitte und der inneren Oberfläche des Formkörpers.

Um eine Leckage von unter Druck gesetztem Fluid zu ver meiden, werden die Ecken der Rillen vorzugsweise beseitigt, beispielsweise durch Abrundung. Im Fall der Anordnung einer Nockenrille wird die Kante der Nockenrille abgerundet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1(a) zeigt eine schematische Darstellung des Angus ses einer Form, die in ihrem Formhohlraum eine Zufuhröffnung für ein Druckfluid aufweist. Fig. 1(b) zeigt eine Quer schnittansicht entlang der Achse des unter Verwendung der in Fig. 1(a) erhaltenen Formkörpers. Fig. 1(c) zeigt eine Quer schnittansicht entlang der Linie A-A', vertikal zur Achse des Formkörpers von Fig. 1(b).

Fig. 2(a) bis (c) zeigen ein Beispiel für das erfin dungsgemäße Verfahren zum Hohlspritzgießen.

Fig. 3(a) zeigt eine Querschnittansicht des Nachbar schaftsbereichs des Angusses einer Form, wobei die Ecke nicht beseitigt ist. Fig. 3(b) zeigt eine Querschnittansicht eines mit der Form von Fig. 3(a) erhaltenen Formkörpers.

Fig. 4(a) bis (c) zeigen Beispiele für Formkörper, die durch erfindungsgemäßes Hohlspritzgießen erhalten wurden.

Fig. 4(a) zeigt einen Grenzbereich zwischen einem Wellenteil und einem Walzenteil. Fig. 4(b) zeigt einen Grenzbereich zwi schen einem Wellenteil und einem Zahnradteil. Fig. 4(c) zeigt einen Grenzbereich zwischen einem Wellenteil und einem Nockenteil.

Fig. 5 zeigt eine Querschnittansicht des Nachbarschafts bereichs des Angusses einer Form, die in einem der erfin dungsgemäßen Formgebungsverfahren verwendet wird und eine ab gerundete Ecke am Grenzbereich zwischen dem Angußsteg und dem Formhohlraum aufweist.

Fig. 6 zeigt eine Querschnittansicht des Nachbarschafts bereichs des Angusses einer Form, die in einem der erfin dungsgemäßen Formgebungsverfahren verwendet wird und eine ab gerundete Ecke im Grenzbereich zwischen dem Walzenteil und der Welle aufweist.

Fig. 7 zeigt eine Querschnittansicht des Nachbarschafts bereichs des Angusses einer Form, die in einem der erfin dungsgemäßen Formgebungsverfahren verwendet wird und eine ab geschrägte Ecke im Grenzbereich zwischen dem Walzenteil und der Welle aufweist.

Fig. 8 zeigt eine Querschnittansicht des Nachbarschafts bereichs des Angusses einer Form, die in einem der erfin dungsgemäßen Formgebungsverfahren verwendet wird und eine ab geschrägte Ecke im Grenzbereich zwischen dem Walzenteil und der Welle aufweist.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Formkörper.

Fig. 10 zeigt eine Querschnittansicht des Formkörpers von Fig. 9.

Fig. 11(a) zeigt das äußere Erscheinungsbild eines er findungsgemäß erhaltenen Formkörpers mit Rillen. Fig. 11(b) zeigt eine Querschnittansicht entlang der Achse des Formkör pers von Fig. 11(a). Fig. 11(c) zeigt eine Querschnittansicht vertikal zur Achse des Formkörpers von Fig. 11(a).

Fig. 12 zeigt eine Trennfläche einer Form, die in den Beispielen 1 bis 13 der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.

Fig. 13 zeigt eine Trennfläche einer Form, die in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 verwendet wird.

Fig. 14 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Achse einer gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen 14 bis 16 erhal tenen Walze.

Fig. 15 zeigt die Trennfläche einer Form, die in den er findungsgemäßen Beispielen 14 bis 16 verwendet wird.

Fig. 16 zeigt die Trennfläche einer Form, die in den er findungsgemäßen Beispielen 17 bis 19 verwendet wird.

Fig. 17 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Achse einer gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen 17 bis 19 erhal tenen Walze.

Fig. 18 zeigt eine gemäß den erfindungsgemäßen Beispie len 20 bis 25 erhaltene Walze mit einem Zahnrad.

Fig. 19 zeigt die Trennfläche einer Form, die in den er findungsgemäßen Beispielen 20 bis 21 verwendet wird.

Fig. 20(a) bis (c) zeigen schematische Ansichten zur Erläuterung des Formgebungsverfahrens der erfindungsgemäßen Beispiele 20 und 21.

Fig. 21 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Achse der unter Verwendung der in Fig. 19 dargestellten Form erhal tenen Walze.

Fig. 22 zeigt die Trennfläche einer Form, die in den er findungsgemäßen Beispielen 22 und 23 verwendet wird.

Fig. 23 zeigt die Trennfläche einer Form, die in den er findungsgemäßen Beispielen 24 und 25 verwendet wird.

Fig. 24(a) bis (c) zeigen schematische Ansichten zur Erläuterung des Formgebungsverfahrens der erfindungsgemäßen Beispiele 24 und 25.

Fig. 25 zeigt eine in den erfindungsgemäßen Beispielen 26 bis 29 erhaltene Walze.

Fig. 26(a) zeigt eine Walze mit Rillen, die gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen 34 bis 37 erhalten wurde. Fig. 26(b) zeigt eine Querschnittansicht entlang der Achse der Walze von Fig. 27(a). Fig. 26(c) zeigt eine Querschnittan sicht entlang einer zur Achse der Walze von Fig. 26(a) verti kal verlaufenden Linie.

Fig. 27 zeigt eine gemäß den Beispielen 38 bis 43 und den Vergleichsbeispielen 7 bis 12 erhaltene Papierzuführungs walze.

Beste Ausführungsform der Erfindung Eingesetzte Harze und Bedingungen

Die folgenden Harze wurden zur Durchführung des Spritz gießens und des Hohlspritzgießens gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet.
Polyacetal-Copolymerharz:
Tenac^R-C 4520, Produkt der Fa. Asahi Chemical Industry Co., Ltd.
Polyacetal-Copolymerharz mit Glasfasern:
Tenac^R-C GN755 (worin Glasfasern in einem Anteil von 75 zu 25 eingemischt sind), Produkt der Fa. Asahi Chemical Industry Co., Ltd.
Harz vom Polyacetal-Typ:
Lynex^R-TFC67N, Produkt der Fa. Asahi Chemical Industry Co., Ltd.
Nylon 66 (Polyamid 66)-Harz:
Leona^R 1402S, Produkt der Fa. Asahi Chemical Industry Co., Ltd.
Modifiziertes PPE-Harz:
Xyron^R 500Z, Produkt der Fa. Asahi Chemical Industry Co., Ltd.
ABS-Harz:
Stylac^R-ABS 101, Produkt der Fa. Asahi Chemical Industry Co., Ltd.

Bei Verwendung eines Polyacetalharzes oder eines Harzes vom Polyacetal-Typ zum Spritzgießen oder Hohlspritzgießen wurden die Temperaturen des Zylinders der Formgebungsmaschine und der Form auf 200 bzw. 80°C eingestellt.

Beim Spritzgießen oder Hohlspritzgießen eines modifi zierten PPE-Harzes wurden die Temperaturen des Zylinders der Formgebungsmaschine und der Form auf 280 bzw. 80°C einge stellt.

Beim Spritzgießen oder Hohlspritzgießen eines ABS-Harzes wurden die Temperaturen des Zylinders der Formgebungsmaschine und der Form auf 230 bzw. 40°C eingestellt.

Formgebungsmaschine

Die in den Beispielen verwendete Formgebungsmaschine war mit einem Absperrventil auf der Schnecken (Trichter)-Seite einer Gaszufuhröffnung ausgerüstet, um ein Rückströmen von Gas in den Zylinder zu verhindern.

Druckfluid

Stickstoffgas wurde als Druckfluid zur Zufuhr in das Harz verwendet. Der Gasdruck wurde in jedem Beispiel oder Vergleichsbeispiel entsprechend festgelegt.

Bewertung der Eigenschaften des Formkörpers

Ein Formkörper wurde bewertet, indem man in willkürli cher Weise die Eigenschaften, nämlich Gestalt des Hohlraums, runde Beschaffenheit, Betrag der Unwucht, Rauhigkeit der Wal zenoberfläche und Bruchfestigkeit, maß. Es wurden folgende Meßvorrichtungen und -verfahren herangezogen.

Messung der Größe eines hohlen Teils

Die Größe eines Querschnitts vertikal zur Achse wurde erhalten, indem man einen Drehkörper mit einstückiger Welle an einer beliebigen Stelle zerschnitt und die Abstände von der Wellenmitte zur Innenwand des Drehkörpers bestimmte. Da bei wurden der längste Abstand und der kürzeste Abstand als d1 bzw. d2 angegeben. Das Verhältnis der Differenz zwischen d1 und d2 zu d1 wurde bestimmt.

Die Größe eines Querschnitts in Richtung der Achse wurde erhalten, indem man einen Drehkörper mit einstückig ausgebil deter Welle entlang der Achse aufschnitt und die Gesamtlänge des Drehkörpers entlang der Achse sowie die Länge des hohlen Teils bestimmte. Das Verhältnis der Länge des hohlen Teils zur Gesamtlänge des Drehkörpers wurde ermittelt.

Messung der runden Beschaffenheit

Es wurde ein Rund-Meßgerät RA-424 der Fa. Mitsutoyo Corp. zur Messung der runden Beschaffenheit an Meßstellen des erhaltenen Drehkörpers mit einstückig angeformter Welle ver wendet.

Größe der Unwucht

Unter Verwendung des Rundmeßgeräts RA-424 der Fa. Mitsu toyo Corp. wurde die Größe der Unwucht an drei beliebig aus gewählten Punkten des erhaltenen Drehkörpers mit angeformter Welle gemessen. Die Werte an zwei von diesen drei Punkten wurden als Standard definiert. Die Größe in der Mitte wurde als Meßwert definiert.

Bei Verwendung der vorstehenden Rundmeßvorrichtung kann häufig eine Messung bei einer Unwucht von etwa 300 µm oder mehr, je nach der Gestalt des Formkörpers, nicht durchgeführt werden. Daher wurden Proben, die mit der Meßvorrichtung nicht gemessen werden konnten, einer erneuten Messung mit einem Skalenmeßgerät unterzogen.

Rauhe Beschaffenheit der Walzenoberfläche

Zur Messung der Oberflächenrauhigkeit wurde die Maschine SURFCOM 575A der Fa. Tokyo Seimitsu Co., Ltd. verwendet. Der Meßwert der maximalen Höhe (Rmax) (µm) wurde als Rauhigkeit gemäß JIS B 0601-1982 definiert.

Bruchfestigkeit

Die Bruchfestigkeit wurde mit einer Universal Testvor richtung Modell 1185 der Fa. Instron Corp. gemessen. Beide Enden der Walze wurden eingespannt. In der Walzenmitte wurde zur Messung der Bruchfestigkeit im Grenzbereich eine Last aufgelegt.

Beispiele 1 bis 4

Es wurde eine Form zur Bildung einer Walze mit angeform ter Welle, die einen Walzenteil 18 und einen Wellenteil 17 gemäß der Darstellung in Fig. 9 umfaßte, verwendet. Die Form wies, wie in Fig. 12 gezeigt ist, einen Formhohlraum 7, der so angeordnet war, daß die Achse der Walze mit der angeform ten Welle vertikal verlief, und einen Anguß 14 auf, der im Schnittbereich des Bodens des Formhohlraums und der Achse an geordnet war.

Das Hohlspritzgießen wurde unter Verwendung der in Ta belle 1 aufgeführten Harze gemäß folgenden Stufen durchge führt.

In der ersten Stufe wurde ein Harz in den Formhohlraum 7 in einer Menge, die 70% des Innenvolumens des Formhohlraums entsprach, unter Verwendung einer Spritzgießmaschine einge spritzt.

In der zweiten Stufe wurde mit einem Druck von 150 kg/cm² komprimiertes Stickstoffgas 5 Sekunden durch eine Druckgas-Zufuhröffnung (in den Figuren nicht dargestellt), die an einem Düsenteil in Verbindung mit einem Angußkanal 9 der Formgebungsmaschine angeordnet war, zugeführt, und zwar 0,5 Sekunden nach dem Einspritzen des Harzes in der ersten Stufe.

In der dritten Stufe wurde der Druck des in der zweiten Stufe dem Harz zugeführten Stickstoffgases 30 Sekunden beibe halten. Nach der dritten Stufe wurde der Druck auf das Stick stoffgas entlastet. Der Formgebungszyklus betrug etwa 45 Se kunden.

Die erhaltenen Walzen mit angeformter Welle wurden in bezug auf Hohlraumgestalt, runde Beschaffenheit und Unwucht bewertet. Die Größe des Hohlraumteils wurde an einem Schnitt bestimmt, der durch Durchschneiden der Walze am Punkt B von Fig. 9 erhalten wurde. Die runde Beschaffenheit wurde an den in Fig. 9 gezeigten Punkten A, B und C der Walze gemessen. Die Größe der Unwucht wurde an den Punkten A, B und C der Walze gemessen. Die Größe der Punkte A und C wurde als Standard definiert. Die Größe am Punkt B wurde als Meßwert defi niert. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Vergleichsbeispiele 1 bis 4

Eine Form zur Bildung einer Walze mit angeformter Welle gemäß der Darstellung in Fig. 9 wurde verwendet. Wie in Fig. 13 gezeigt, wurde ein Formhohlraum 7 in der Form so angeord net, daß die Achse der Walze mit der angeformten Welle hori zontal verlief. Walzen mit angeformter Welle wurden unter Verwendung der gleichen Harze und unter den gleichen Bedin gungen wie in den Beispielen 1 bis 4 hergestellt, mit der Ab änderung, daß die Struktur der Form unterschiedlich war. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Beispiel 5 bis 13

Unter Verwendung der Form der Beispiele 1 bis 4 und der in Tabelle 2 aufgeführten Harze wurde ein Hohlspritzgießvor gang gemäß den folgenden Stufen durchgeführt.

Die Druckgas-Zufuhröffnung 1 war in den Beispielen 5, 8 und 11 an einem Düsenteil einer Formgebungsmaschine (in den Figuren nicht dargestellt); in den Beispielen 6, 9 und 12 am Angußverteiler 10 der Form (Position A in Fig. 12); und in den Beispielen 7, 10 und 13 im Formhohlraum 7 der Form (Position B in Fig. 12) angeordnet.

In der zweiten Stufe wurde mit einem Druck von 1000 N/cm² komprimiertes Stickstoffgas für 5 Sekunden in das Harz durch eine der Druckgas-Zufuhröffnungen, die am Düsenteil, am Angußverteiler bzw. im Formhohlraum angeordnet waren, einge führt, und zwar 0,5 Sekunden nach dem Einspritzen des Harzes in der ersten Stufe.

In der dritten Stufe wurde der Druck des in der zweiten Stufe dem Harz zugeführten Stickstoffgases 30 Sekunden beibe halten. Nach der dritten Stufe wurde das Stickstoffgas druck entlastet. Der Formkörper wurde aus der Form entnommen. Der Formgebungszyklus dauerte etwa 45 Sekunden.

Die erhaltenen Formkörper wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 4 bewertet. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Beispiele 14 bis 16

Es wurde eine Form zur Bildung einer Walze mit angeform ter Welle, die einen Walzenteil 18 und einen Wellenteil 17 gemäß der Darstellung in Fig. 12 umfaßte, verwendet. Die Form wies, wie in Fig. 15 gezeigt, einen Hohlraum 7, der so ange ordnet war, daß die Achse der Walze mit der angeformten Welle vertikal verlief, und einen kreisförmigen Anguß 14 auf, der im Schnittbereich zwischen dem Boden des Formhohlraums und der Achse angeordnet war.

Ein zusätzlicher Formhohlraum 26 war oberhalb des Form hohlraums 7 angeordnet und mit dem Formhohlraum mit einem Durchgang 27 verbunden, der oben am Formhohlraum entlang der Verlängerungslinie der Achse angeordnet war. Das Volumen des zusätzlichen Formhohlraums betrug 40% des Volumens des Form hohlraums.

Ein Vollschuß-Hohlspritzgießverfahren wurde gemäß fol genden Stufen durchgeführt.

In der ersten Stufe wurde ein Harz in den Formhohlraum 7 so eingespritzt, daß kein ungefüllter Bereich verblieb.

In der zweiten Stufe wurde Stickstoffgas für 5 Sekunden mit einem Druck von 1500 N/cm² dem Harz durch eine Druckgas- Zufuhröffnung (in den Figuren nicht gezeigt), die an einem Düsenteil der Formgebungsmaschine angeordnet war, zugeführt, und zwar 0,5 Sekunden nach dem Einspritzen des Harzes in der ersten Stufe.

In der dritten Stufe wurde der Druck des dem Harz in der zweiten Stufe zugeführten Stickstoffgases 30 Sekunden auf rechterhalten. Nach der dritten Stufe wurde das Stickstoffgas druckentlastet. Der Formgebungszyklus dauerte etwa 45 Sekun den.

Bei Messung der Hohlraumgröße der erhaltenen Formkörper wurden ähnliche Ergebnisse wie bei den Formkörpern der Bei spiele 1 bis 4 erhalten.

Ferner wurden die erhaltenen Formkörper auch in bezug auf die Gesamtlänge des Hohlraumteils entlang der Achse des Formkörpers, in bezug auf runde Beschaffenheit und in bezug auf Unwucht bewertet. Die runde Beschaffenheit wurde an den Punkten A, B und C des Formkörpers in Fig. 9 gemessen. Die Größe der Unwucht wurde an den Punkten A, B und C des Form körpers gemessen. Die Größe an den Punkten A und C wurde als Standard definiert. Die Größe am Punkt B wurde als Meßwert definiert. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 3 zu sammengestellt. Fig. 14 ist eine Querschnittansicht entlang der Achse des hohlen Formkörpers.

Beispiele 17 bis 19

Eine Form zur Bildung einer Walze mit angeformter Welle gemäß der Darstellung in Fig. 9 wurde ebenso wie in den Bei spielen 14 bis 16 zur Durchführung eines Vollschuß-Spritz gießverfahrens herangezogen. Die Form wies, wie in Fig. 16 dargestellt ist, einen Formhohlraum 7, der so angeordnet war, daß die Achse des Formhohlraums vertikal verlief, und einen Angußsteg 13, der im Schnittbereich des Bodens des Formhohl raums und der Achse angeordnet war. Ferner war ein zusätzli cher Formhohlraum 26 oberhalb des Formhohlraums 7 angeordnet und mit einem Durchgang 27 oben am Formhohlraum entlang der Verlängerungslinie der Achse verbunden. Die Form des Durch gangs 27 war kreisförmig. Ein mit einem hydraulischen Zylin der betätigtes Absperrventil 28 war um die Mitte des Durch gangs 27 angeordnet. Es wurden die in Tabelle 3 aufgeführten Harze verwendet. Das Volumen des zusätzlichen Formhohlraums betrug 40% des Volumens des Formhohlraums.

Ein Hohlspritzgießvorgang wurde gemäß folgenden Stufen durchgeführt.

In der ersten Stufe wurde ein Harz eingespritzt, wobei der Formhohlraum 7 und der zusätzliche Formhohlraum 26 durch das Absperrventil 28 abgetrennt waren, so daß im Formhohlraum kein ungefüllter Bereich verblieb.

In der zweiten Stufe wurde Stickstoffgas mit einem Druck von 1500 N/cm² 5 Sekunden durch eine Druckgas-Zufuhröffnung (in den Figuren nicht dargestellt), die am Düsenteil der Formgebungsmaschine angeordnet war, zugeführt, und zwar 0,5 Sekunden nach dem Einspritzen des Harzes in der ersten Stufe.

In der dritten Stufe wurde 0,5 Sekunden nach Beginn der Zufuhr des Stickstoffgases in das Harz das Absperrventil 28 geöffnet, um den Formhohlraum 7 und den zusätzlichen Form hohlraum 26 zu verbinden. Ein Hohlraumteil 6 wurde im Harz im Formhohlraum 7 gebildet, während ein Teil des Harzes in den zusätzlichen Formhohlraum 26 extrudiert wurde.

In der vierten Stufe wurde der Druck des dem Harz in der dritten Stufe zugeführten Stickstoffs für eine bestimmte Zeitspanne aufrechterhalten. Nach der vierten Stufe wurde das Stickstoffgas druckentlastet. Der Formkörper wurde aus der Form entnommen. Der Formgebungszyklus dauerte etwa 45 Sekun den.

Ferner wurden die erhaltenen Formkörper auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 14 bis 16 bewertet. Die Ergeb nisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Fig. 17 ist eine Querschnittansicht entlang der Achse des erhaltenen hohlen Formkörpers.

Beispiele 20 und 21

Eine Form zur Bildung einer Walze mit angeformter Welle, die ein Walzenteil 18, ein Wellenteil 17 und ein Zahnradteil 19 gemäß der Darstellung in Fig. 18 umfaßte, wurde verwendet. Die Form wies, wie in Fig. 19 dargestellt ist, einen Form hohlraum 7, der so angeordnet war, daß die Achse der Walze mit der angeformten Welle vertikal verlief, einen im Schnitt bereich des Bodens des Formhohlraums und der Achse angeordne ten Anguß 14 und eine Druckgas-Zufuhröffnung 1 am Angußver teiler 10 auf. Die in Tabelle 4 aufgeführten Harze wurden zur Durchführung des Hohlspritzgießens gemäß den Stufen (a), (b) und (c), die in Fig. 20 dargestellt sind, durchgeführt.

In der ersten Stufe wurde ein Harz in den Formhohlraum 7 gemäß der Darstellung in Fig. 20(a) in einer Menge, die 70% des Innenvolumens des Formhohlraums entsprach, eingespritzt.

In der zweiten Stufe wurde gemäß der Darstellung in Fig. 20(b) dem Harz Stickstoffgas durch eine Druckgas-Zufuhröff nung 1, die am Angußverteiler 10 angeordnet war, während des Einspritzens des Harzes zugeführt, wodurch ein hohler Form körper im Formhohlraum 7 entstand.

In der dritten Stufe wurde der Druck des dem Harz zuge führten Stickstoffs 30 Sekunden aufrechterhalten, wie in Fig. 20(c) gezeigt ist. Nach der dritten Stufe wurde das Stick stoffgas druckentlastet. Der Formgebungszyklus dauerte etwa 45 Sekunden. Fig. 21 ist eine Querschnittansicht des erhalte nen hohlen Formkörpers.

Die erhaltenen Formkörper wurden in bezug auf die Ober flächenrauhigkeit des Walzenteils 18, wie in Fig. 18 gezeigt, bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Ferner wurden weitere Eigenschaften (die Größe des Hohl raumteils, die runde Beschaffenheit und die Größe der Unwucht) bewertet. Die Ergebnisse sind ähnlich den Ergeb nissen, die für die Formkörper der Beispiele 1 bis 4 erzielt wurden.

Beispiele 22 und 23

Wie in Fig. 22 gezeigt, wurde die gleiche Form wie in den Beispielen 20 und 21, mit der Ausnahme, daß am Angußver teiler 10 keine Gaszufuhröffnung vorgesehen war, zur Durch führung eines Hohlspritzgießvorgangs unter Verwendung der in Tabelle 4 aufgeführten Harze gemäß den in den Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) gezeigten Stufen durchgeführt.

In der ersten Stufe wurde gemäß Fig. 2(a) ein Harz durch den Angußkanal 9 zur Füllung des Angußverteilers 10 einge spritzt.

In der zweiten Stufe wurde gemäß der Darstellung in Fig. 2(b) ein Teil des Harzes im Angußkanal 9 und im Angußvertei ler 10 in den Formhohlraum 7 extrudiert, indem man Stick stoffgas aus einer Druckgas-Zufuhröffnung, die am Düsenteil der Formgebungsmaschine angebracht war, zuführte.

In der dritten Stufe wurde der Druck des dem Harz zuge führten Stickstoffs 30 Sekunden gemäß der Darstellung in Fig. 2(c) aufrechterhalten. Nach der dritten Stufe wurde das Stickstoffgas druckentlastet. Der Formkörper wurde aus der Form entnommen. Der Formgebungszyklus dauerte etwa 45 Sekun den.

Die erhaltenen Formkörper wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 20 und 21 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Ferner wurden weitere Eigen schaften (Größe des Hohlraumteils, runde Beschaffenheit und Größe der Unwucht) bewertet. Es wurden ähnliche Ergebnisse wie für die in den Beispielen 1 bis 4 erhaltenen Formkörper erzielt.

Beispiele 24 und 25

Wie in Fig. 23 dargestellt ist, wurde die gleiche Form wie in den Beispielen 20 bis 23, mit der Ausnahme, daß am An gußverteiler 10 ein Absperrventil 28 angeordnet war, zur Durchführung eines Hohlspritzgießvorgangs unter Verwendung der in Tabelle 4 aufgeführten Harze gemäß den in den Fig. 24(a), (b) und (c) dargestellten Stufen durchgeführt.

In der ersten Stufe wurde gemäß der Darstellung in Fig. 24(a) ein Harz in die Form durch den Angußkanal 9 einer Form gebungsmaschine gespritzt, wobei das am Angußverteiler 10 an geordnete Absperrventil geschlossen war, um den Angußvertei ler zu füllen.

In der zweiten Stufe wurde gemäß der Darstellung in Fig. 24(b) Stickstoffgas in das Harz durch eine Druckgas-Zufuhr öffnung (in den Figuren nicht dargestellt), die am Düsenteil der Formgebungsmaschine angeordnet war, zugeführt. 0,5 Sekun den nach Beginn der Zufuhr des Stickstoffgases wurde das Ab sperrventil betätigt, um den Angußverteiler 10 mit dem Angußsteg 13 zu verbinden und um einen hohlen Formkörper durch Extru dieren eines Teils des eingespritzten Harzes in den Formhohl raum 7 zu bilden.

In der dritten Stufe wurde der Druck des dem Harz zuge führten Stickstoffs 30 Sekunden aufrechterhalten, wie in Fig. 24(c) dargestellt ist. Nach der dritten Stufe wurde das Stickstoffgas druckentlastet. Der Formgebungszyklus dauerte etwa 45 Sekunden.

Die erhaltenen Formkörper wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 20 bis 23 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Ferner wurden weitere Eigen schaften (Größe des Hohlraumteils, runde Beschaffenheit und Größe der Unwucht) bewertet. Es wurden ähnliche Ergebnisse wie für die in den Beispielen 1 bis 4 erhaltenen Formkörper erzielt.

Vergleichsbeispiele 5 und 6

Eine Walze mit angeformter Welle ohne Hohlraumteil wurde mit einer in Fig. 19 dargestellten Form gemäß einem herkömm lichen Spritzgießverfahren, das das Einspritzen eines Harzes, das Aufrechterhalten des Drucks und die Abkühlung umfaßte, erhalten. Es wurden die in Tabelle 4 aufgeführten Harze ver wendet. Der aufrechterhaltene Druck, die Zeitspanne der Auf rechterhaltung des Drucks und die Abkühldauer betrugen 6000 N/cm², 15 Sekunden bzw. 40 Sekunden. Der Formgebungszyklus dauerte etwa 65 Sekunden.

Die erhaltenen Formkörper wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 20 bis 25 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Beispiele 26 bis 28

Eine Walze gemäß der Darstellung in Fig. 25 wurde durch Hohlspritzgießen hergestellt. Die Walze wies folgende Abmes sungen auf:
Außendurchmesser: 20 mm
Gesamtlänge: 400 mm
Länge des Angußstegs: 2,0 mm

Um zu verhindern, daß die Wand des erhaltenen Formkör pers dünner wurde, wurde die Ecke des Angusses gemäß der Dar stellung in Fig. 5 so abgerundet, daß Te einen Wert von 0,2 oder 0,4 mm gemäß den Angaben in Tabelle 5 aufwies. Es wurden die in Tabelle 5 aufgeführten Harze verwendet.

Das Harz wurde in geschmolzenem Zustand in den Formhohl raum so eingespritzt, daß im Formhohlraum ein ungefüllter Teil verblieb. 0,5 Sekunden nach dem Einspritzen wurde Stick stoffgas mit einem Druck von 1500 N/cm² in das Harz durch die Gaszufuhröffnung, die am Düsenteil der Form angeordnet war, für 5 Sekunden zugeführt. Nach der Zufuhr wurde der Druck 30 Sekunden aufrechterhalten. Sodann wurde das Gas druckentla stet.

Der Hohlspritzgießvorgang wurde in jedem Beispiel für 1000 Schüsse wiederholt, um die Häufigkeit einer mangelhaften Formgebung aufgrund einer Leckage von Gas zu vergleichen. Ferner wurden weitere Eigenschaften (Größe des Hohlraumteils, runde Beschaffenheit und Größe der Unwucht) bewertet. Es wurden ähnliche Ergebnisse wie für die in den Beispielen 1 bis 4 erhaltenen Formkörper erzielt.

Beispiel 29

Ein Hohlspritzgießvorgang wurde gemäß dem gleichen Ver fahren wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Ecke der Verbindung des Angußkanals 13 und des Angusses 14 gemäß der Darstellung in Fig. 7 abgeschrägt wurde, während sie in den Beispielen 26 bis 28 abgerundet war. Der erhaltene Formkörper wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 27 be wertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt. Ferner wurden weitere Eigenschaften (Größe des Hohlraumteils, runde Beschaffenheit und Größe der Unwucht) bewertet. Es wur den ähnliche Ergebnisse wie für die Formkörper der Beispiele 1 bis 4 erhalten.

Beispiele 30 bis 32

Eine Walze der in Fig. 9 dargestellten Form wurde durch Hohlspritzgießen erhalten. Der Grenzbereich 16 der Walze gibt die Grenze zwischen dem Walzenteil 18 und der Welle 17 an. Im Grenzbereich 16 wurden abgerundete Ecken (Tf) 21 von 1 oder 3 mm verwirklicht. Die erhaltene Walze wies folgende Abmessun gen auf:
Gesamtlänge: 280 mm
Walzenlänge: 200 mm
Wellenlänge (T3): 40 mm
Walzendurchmesser (T2): 40 mm
Wellendurchmesser: 20 mm
T2 und T3: wie in Fig. 6 gezeigt

Es wurden die in Tabelle 6 aufgeführten Harze verwendet. Das Harz wurde in den Formhohlraum in einer Menge von 70% des Volumens des Formhohlraums 7 eingespritzt. 0,5 Sekun den nach dem Einspritzen wurde Stickstoffgas mit einem vor läufigen Druck von 1200 N/cm² dem Harz durch eine Druckgas- Zufuhröffnung 1, die am Düsenteil der Formgebungsmaschine an geordnet war, zugeführt. Der Gasdruck wurde 40 Sekunden auf rechterhalten. Sodann wurde eine Druckentlastung durchge führt. Der Hohlspritzgießvorgang wurde in jedem Beispiel für 1000 Schüsse wiederholt, um die Häufigkeit einer mangelhaften Formgebung aufgrund einer Leckage von Gas zu vergleichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt. Ferner wurden weitere Eigenschaften (Größe des Hohlraumteils, runde Beschaf fenheit und Größe der Unwucht) bewertet. Es wurden ähnliche Ergebnisse wie für die Formkörper der Beispiele 1 bis 4 er halten.

Beispiel 33

Ein Hohlspritzgießvorgang wurde gemäß dem gleichen Ver fahren wie in Beispiel 31 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die abgerundete Ecke am Grenzbereich zwischen dem Wellenteil und dem Walzenteil der Beispiele 30 bis 32 in eine abge schrägte Ecke abgeändert wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengestellt. Ferner wurden weitere Eigenschaften (Größe des Hohlraumteils, runde Beschaffenheit und Größe der Un wucht) bewertet. Es wurden ähnliche Ergebnisse wie für die Formkörper der Beispiele 1 bis 4 erhalten.

Beispiele 34 bis 37

Eine Walze mit angeformter Welle, die auf ihrer Oberflä che Rillen 25 gemäß der Darstellung in Fig. 26(a) aufwies, wurde durch Hohlspritzgießen erhalten. Wie in Fig. 16 gezeigt, wurde in der Form ein Formhohlraum so angeordnet, daß die Achse der Walze vertikal verlief. Über dem Form hohlraum wurde ein zusätzlicher Formhohlraum angeordnet. Ein Anguß wurde an der Achse des Bodens des Formhohlraums angeordnet. Ein Formhohlraum-Seiteneinlaß des Durchgangs, der den Formhohlraum und den zusätzlichen Formhohlraum verband, wurde auf der Achse oben auf dem Formhohlraum angeordnet. Ferner wurde ein Absperrventil in der Mitte des Durchgangs angeordnet, um gegebenenfalls den Formhohlraum vom zusätz lichen Formhohlraum zu trennen oder eine Verbindung zwischen diesen herzustellen.

In den Beispielen 34 bis 37 wurde ein Hohlspritzgießvor gang gemäß dem gleichen Verfahren wie in den Beispielen 30 bis 32 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Innenvolumen des zusätzlichen Formhohlraums verändert wurde. Das Volumen in den einzelnen Beispielen entsprach 25, 30, 35 bzw. 40% des Volumens der erhaltenen Walze mit angeformter Welle.

Die Dicken (maximale und minimale Dicke) des erhaltenen Formkörpers wurden durch Aufschneiden des Gegenstands am Punkt B in Fig. 26(a) gemessen. Ferner wurde die Länge des Hohlraumteils entlang der Achse des Formkörpers gemessen.

Die Unwucht wurde am Punkt B des Formkörpers gemessen, wobei der Körper an den Punkten A und C in Fig. 26(a) gela gert war. Der Meßwert am Punkt B ohne den Wert für den Rillenteil wurde als einschlägiger Wert definiert.

Die runde Beschaffenheit wurde am Punkt C in Fig. 26(a) gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 7 aufgeführt. Ferner wurde auch die Oberflächenrauhigkeit gemessen. Sie wies das gleiche Ausmaß wie in den Beispielen 20 und 21 auf.

Beispiele 38 bis 43 und Vergleichsbeispiele 7 bis 12

Eine Papiervorschubwalze mit angeformter Welle gemäß der Darstellung in Fig. 27 wurde durch Hohlspritzgießen erhalten. Wie in Tabelle 8 erwähnt, wurde ein Formhohlraum mit abgerun deten Ecken am Anguß und am Grenzbereich zwischen dem Walzen teil und dem Schaftteil so angeordnet, daß die Achse der Walze vertikal verlief. Ferner wurde am Angußverteiler ein Absperrventil, mit dem der Angußverteiler und der Formhohl raum wahlweise getrennt und verbunden werden konnten, ange ordnet.

Die Formgebung wurde auf die gleiche Weise wie in Bei spiel 20 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Formhohlraum und der Angußverteiler durch das Absperrventil voneinander getrennt waren, bis mit der Gaszufuhr begonnen wurde.

In den Vergleichsbeispielen 7 bis 12 wurde die Formge bung nach dem gleichen Verfahren wie in den Beispielen 38 bis 42 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Formhohlraum in der Form so angeordnet war, daß die Achse der Walze horizon tal verlief.

Die in den Beispielen 38 bis 43 erhaltenen Formkörper wiesen ähnliche Werte in bezug auf Größe des Hohlraumteils, Leckage von Gas am Anguß und Wert für die Bruchbelastung wie die Formkörper der Beispiele 1 bis 4 und 26 bis 32 auf. Dage gen waren die Formkörper der Vergleichsbeispiele 7 bis 12 den Formkörpern der Beispiele 38 bis 43 unterlegen. Die Ergeb nisse für weitere Bewertungen sind in Tabelle 8 aufgeführt.

Bei der Bewertung weiterer Eigenschaften (Größe des Hohlraumteils, Häufigkeit einer mangelhaften Formgebung und Bruchbelastung) wurden bewertet. Es wurden wünschenswerte Er gebnisse erhalten.

Beispiele 44 bis 49 und Vergleichsbeispiele 13 bis 18

Eine Papiervorschubwalze mit angeformter Welle gemäß der Darstellung in Fig. 27 wurde durch Hohlspritzgießen erhalten. Wie in Tabelle 9 erwähnt, wurde der Formhohlraum, der an den Ecken am Anguß und am Grenzbereich zwischen dem Walzenteil und dem Wellenteil abgeschrägt war, so angeordnet, daß die Achse der Walze vertikal stand. Ferner wurde am Angußvertei ler ein Absperrventil, mit dem man wahlweise den Angußvertei ler und den Formhohlraum trennen und verbinden konnte, ange ordnet.

Die Formgebung wurde gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 14 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Formhohl raum und der Angußverteiler durch das Absperrventil getrennt waren, bis die Gaszufuhr begann.

In den Vergleichsbeispielen 13 bis 18 wurde die Formge bung gemäß dem gleichen Verfahren wie in den Beispielen 44 bis 49 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Formhohlraum in der Form so angeordnet war, daß die Achse der Walze hori zontal verlief.

Die in den Beispielen 44 bis 49 erhaltenen Formkörper wiesen ähnliche Werte in bezug auf Größe des Hohlraumteils, Leckage des Gases am Anguß und Bruchbelastung wie die Form körper der Beispiele 1 bis 4 und 26 bis 32 auf. Dagegen waren die Formkörper der Vergleichsbeispiele 13 bis 18 den Formkör pern der Beispiele 44 bis 49 unterlegen. Die Ergebnisse von weiteren Bewertungen sind in Tabelle 9 aufgeführt.

Bei Bewertung von weiteren Eigenschaften (Größe des Hohlraumteils, Häufigkeit einer mangelhaften Formgebung und Bruchbelastung) wurden wünschenswerte Ergebnisse erhalten.

Gewerbliche Verwertbarkeit

Nach dem erfindungsgemäßen Hohlspritzgießverfahren läßt sich ein Kunstharz-Drehkörper mit angeformter Welle durch einen einzigen Spritzvorgang erhalten. Somit läßt sich ein Drehkörper mit angeformter Welle nicht nur innerhalb von kur zer Zeit, sondern auch in stabiler Weise mit einem einzigen Schuß erhalten. Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße Hohlspritzgießverfahren zeichnet sich durch hervorragende Produktivität aus.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Dreh körper zeigt eine hohe Maßgenauigkeit und ein gutes Erschei nungsbild. Ferner wird die Wiederverwertbarkeit der Materia lien im Vergleich zu einem Formkörper, der eine Metallwelle und ein Kunstharz enthält, verbessert.

Infolgedessen eignet sich der Kunstharz-Drehkörper mit angeformter Welle für verschiedene Anwendungsgebiete, z. B. für Kraftfahrzeuge, für übliche Maschinen, für Präzisionsma schinen sowie für elektrische und elektronische Ausrüstungen. Der Drehkörper eignet sich insbesondere für Papiervorschub teile von Faxgeräten, Kopiergeräten, Druckern und dergl.

Claims

1. Hohlspritzgießvorrichtung zur Herstellung eines Kunstharz-Drehkörpers mit angeformter Welle (17), der im Innern einen Hohlraumteil aufweist, wobei in der Vorrichtung in einer Form (4) ein Angußkanal (9), ein Angußverteiler (10), ein Anguß (14) und ein Formhohlraum (7) in dieser Reihenfolge entlang der Fließrichtung eines geschmolzenen Harzes (8) angeordnet sind und der Anguß (14) am Schnittpunkt der Achse (5) des Drehkörpers und einer Stirnfläche des Formhohlraums (7) so angeordnet ist, daß die Stirnfläche mit dem Anguß (14) den Boden des Formhohlraums (7) bildet und die Achse (5), vertikal verläuft.

2. Hohlspritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, die zum Formhohlraum (7) einen zusätzlichen Formhohlraum (26) aufweist, der mit dem Formhohlraum (7) verbunden ist.

3. Hohlspritzgießvorrichtung nach Anspruch 2, in der der zusätzliche Formhohlraum (26) oberhalb des Formhohlraums (7) angeordnet und mit dem Formhohlraum (7) durch eine Passage (27), die oben am Formhohlraum (7) entlang der Verlängerungslinie seiner Achse angeordnet ist, verbunden ist.

4. Hohlspritzgießvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, in der ein Absperrventil am Durchgang (27), der den Formhohlraum (7) mit dem zusätzlichen Formhohlraum (26) verbindet, angeordnet ist.

5. Hohlspritzgießvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Formhohlraum (7) eine einzelne oder mehrere Ecken (15) abgerundet oder abgeschrägt sind.

6. Hohlspritzgießvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Ecke (15) am Anguß (14) mit einem Innenradius versehen ist.

7. Hohlspritzgießvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Ecke (15) die durch die folgende Formel definierte Beziehung erfüllt:
0,1 mm ≦ Te ≦ (√2-1) × Gt.

8. Hohlspritzgießvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine von der Ecke (15) am Anguß (14) abweichende abgerundete Ecke die durch die folgenden Formeln definierten Beziehungen erfüllt:

a) 0,4 mm ≦ Tg ≦ (√2-1) × (T2-T1) im Fall von 5 mm ≦ T2-T1 ≦ T3 × 2; und
b) 0,4 mm ≦ Tg ≦ (√2-1) × T3 im Fall von 5 mm ≦ T3 × 2 ≦ T2-T1;

9. Hohlspritzgießvorrichtung nach Anspruch 5, wobei im Formhohlraum (7) die Ecke (15) abgeschrägt ist.

10. Hohlspritzgießvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Ecke (15) am Anguß die durch die folgende Formel definierte Beziehung erfüllt:
0,1 mm ≦ Tf ≦ (√2-1) × Gt

11. Hohlspritzgießvorrichtung nach Anspruch 9, wobei eine von der Ecke (15) am Anguß (14) abweichende abgeschrägte Ecke die durch die folgenden Formeln definierten Beziehungen erfüllt:

12. Verfahren zur Herstellung eines im Innern einen Hohlraumteil aufweisenden Kunstharz-Drehkörpers mit angeformter Welle (17) durch Durchführen eines Hohlraumspritzvorgangs unter Einsatz der Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Hohlspritzgießvorgang durchgeführt wird, indem man ein unter Druck gesetztes Fluid durch den Anguß (14) dem Formhohlraum (7) zuführt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Hohlspritzgießvorgang durchgeführt wird, indem man das geschmolzene Harz (8) so in den Formhohlraum (7) einspritzt, daß ein nicht-gefüllter Bereich verbleibt, und man anschließend ein unter Druck gesetztes Fluid dem Formhohlraum (7) zuführt, um das Harz (8) in den nicht-gefüllten Bereich zu verteilen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Hohlspritzgießvorgang durchgeführt wird, indem man das Harz (8) in den Formhohlraum (7) in einer Menge von 50 bis 90% des Innenvolumens des Formhohlraums einspritzt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Hohlspritzgießvorgang durchgeführt wird, indem man ein unter Druck gesetztes Fluid dem Formhohlraum (7) zuführt, während das geschmolzene Harz (8) in den Formhohlraum (7) eingespritzt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das geschmolzene Harz (8) in den Formhohlraum (7) bei geschlossenem Ventil (28) eingespritzt und ein unter Druck gesetztes Fluid dem Formhohlraum (7) bei offenem Ventil (28) zugeführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das unter Druck gesetzte Fluid dem Harz (8) im Angußkanal aus einer Zufuhröffnung (1) zugeführt wird.

19. Drehkörper mit einstückig angeformter Welle, erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18.

20. Drehkörper nach Anspruch 19, wobei eine einzelne oder mehrere Ecken an der inneren Oberfläche eines Formhohlraums (7) oder an der äußeren Oberfläche eines Formkörpers, jeweils im Querschnitt des Formhohlraums bzw. des Formkörpers mit einem Radius versehen, abgerundet oder abgeschrägt sind.

21. Drehkörper mit einstückig angeformter Welle nach Anspruch 19 oder 20, wobei der Anteil der Länge des Hohlraumteils mit größerem Durchmesser entlang der Achse zur Gesamtlänge des Drehkörpers entlang der Achse 80% oder mehr beträgt.

22. Drehkörper mit einstückig angeformter Welle nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Gestalt des Hohlraumteils des Drehkörpers eine durch die folgende Formel definierte Beziehung erfüllt:
0 ≦ (d1 - d2)/d1 ≦ 0,1

23. Drehkörper mit einstückig angeformter Welle nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei eine Rille (25) an der Oberfläche des Drehkörpers angebracht ist.

24. Drehkörper mit einstückig angeformter Welle nach Anspruch 23, wobei die Rille (25) und der Hohlraumteil die durch die folgende Formel definierte Beziehung erfüllen:
0,7 ≦ (R2 - r2)/(R1 - r1) ≦ 1.