DE19739522C2 - Spritzprägeverfahren - Google Patents
SpritzprägeverfahrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Formkörpern mit dicken Rippen im Spritzprägeverfahren, in
Verbindung mit dem Gasinnendruckverfahren.
Herkömmlicherweise ist ein Gasspritzgießverfahren allge
mein bekannt, bei dem Gas in einen dicken Abschnitt eines
Formkörpers eingepreßt wird, um diesen hohl zu machen und den
Formkörper hinsichtlich Einsackstellen zu verbessern.
Bei einem derartigen Gasspritzgießverfahren ist es er
forderlich, geschmolzenes Harz in einen Formhohlraum bei ei
nem überaus geringen Druck einzuführen, um Gas in das ge
schmolzene Harz einzupressen. Dementsprechend werden die
Transfereigenschaften der Form verschlechtert, und es besteht
die Gefahr, daß das Erscheinungsbild des Formkörpers beein
trächtigt wird, so daß gegebenenfalls eine Verarbeitung, wie
ein Anstreichen oder dergleichen, erforderlich ist. Außerdem
wurde festgestellt, daß technische Untersuchungen, bei denen
viele Dinge berücksichtigt werden, wie die Anordnung des dic
ken Abschnitts, die Größe, die Anordnung des Angußkanals und
dergleichen, erforderlich sind, um einen gewünschten dicken
Abschnitt hohl zu machen. Außerdem ist der anzuwendende Gas
druck im allgemeinen hoch, und der Verbrauch an Gas ist eben
falls hoch, was zu einem Anstieg der Herstellungskosten
führt. Wenn ferner eine Behandlung, wie Plattieren und der
gleichen, erforderlich ist, dann besteht die Gefahr, daß eine
Plattierlösung in den hohlen Abschnitt durch das Loch der
Gaseinpreßöffnung eindringt, wobei ein fehlerhaftes Produkt
gebildet wird. Daher ist ein problematisches Vorbehandlungs
verfahren zum Abdichten des Lochs der Gaseinpreßöffnung er
forderlich.
Als ein Spritzgießverfahren zur Lösung der bei dem vor
stehend genannten Gasspritzgießverfahren bestehenden Probleme
gibt es ein Spritzprägeverfahren, bei dem sowohl Schließdruck
als auch Gasdruck genutzt werden, zum Beispiel ein Verfahren,
beidem geschmolzenes Harz in einem Zustand, in dem die Form
noch nicht vollständig geschlossen ist, spritzgegossen wird
und Gas zwischen das Harz eines dicken Abschnitts und die
Form eingepreßt wird, nachdem das geschmolzene Harz den dic
ken Abschnitt durch das Zupressen der Form erreicht.
Ein derartiges Spritzprägeverfahren, bei dem sowohl
Schließdruck als auch Gasdruck genutzt werden, wird als
wirksam beim Formen eines Formkörpers angesehen, der lokal
einen dicken Abschnitt, wie einen Wulst und dergleichen,
aufweist. Es besteht die Gefahr, daß Einsackstellen in dem
dicken Abschnitt gebildet werden und dessen Erscheinungsbild
beeinträchtigen, wenn ein derartiger Formkörper nach einem
üblichen Spritzgießverfahren hergestellt wird. Bei dem
vorstehend erwähnten Spritzprägeverfahren, bei dem sowohl der
Schließdruck als auch der Gasdruck genutzt werden, kann die
Bildung von Einsackstellen verhindert werden, falls der zu
bildende Formkörper lediglich lokal verdickte Abschnitte
aufweist.
Aus der JP 4-284213 A ist ein Spritzprägeverfahren
bekannt, bei dem ein Harz in eine aus zwei Formteilen
bestehende Form spritzgegossen und dann durch Schließen der
Formteile komprimiert wird. Danach wird Gas in das
geschmolzene Harz in einem dickeren Abschnitt eingepreßt. Die
Bildung eines Hohlabschnitts kann dabei durch Einpressen des
Gases in einem gewünschten Bereich erfolgen, wobei die
Haftung zwischen der Formhohlraumoberfläche und dem Harz
verstärkt wird.
Die EP-0 593 308 A1 betrifft ein Spritzprägeverfahren
zur Herstellung von Formkörpern, bei dem eine vorbestimmte
Menge eines thermoplastischen Harzes in einen Formhohlraum
eingespritzt wird, der aus einem stationären Formteil und
einem beweglichen Formteil, die unter einem festgelegten
Schließdruck zusammengehalten werden, eingepreßt wird, wobei
die Menge des thermoplastischen Harzes ein geringeres Volumen
als der Formhohlraum einnimmt. In den Formhohlraum wird Gas
unter einem Druck, der größer ist als der Schließdruck der
Form, eingepreßt, wobei die beiden Teile der Form voneinander
getrennt werden und das thermoplastische Harz gegen die Form
gepreßt wird, wonach schließlich der Schließdruck auf einen
den Gasdruck übersteigenden Wert erhöht wird und dadurch die
Formteile aneinander gepreßt werden.
Bei dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Spritzpräge
verfahren, bei dem sowohl der Schließdruck als auch der Gas
druck genutzt werden, bestehen jedoch folgende Probleme.
Wenn Gas eingepreßt wird, während der Schließdruck nach
Abschluß des Schließens der Form aufrechterhalten wird, dann
ist es in der Tat einfach möglich, zu erreichen, daß der Gas
druck direkt auf einen lokal dicken Abschnitt, wie einen
Wulst und dergleichen, einwirkt; es ist jedoch schwierig, zu
erreichen, daß der Gasdruck in ausreichender Weise über einen
gesamten kontinuierlich dicken Abschnitt, wie eine Rippe und
dergleichen, einwirkt, da ein Anstieg des Drucks des ge
schmolzenen Harzes in der Form, der durch den Schließdruck
hervorgerufen wird, aufrechterhalten wird. Wenn also ein kon
tinuierlich dicker Abschnitt, wie eine Rippe und dergleichen,
gebildet wird, dann ist es erforderlich, den Gasdruck zu
erhöhen oder eine Anzahl von Gaseinpreßöffnungen bereitzu
stellen. Dementsprechend ist das Design des dicken Abschnitts
unweigerlich aufgrund des Gaseinpressens beschränkt, und das
Ausmaß der Einsackstellen bei dem erhaltenen Formkörper ist
nicht zufriedenstellend.
Mit der vorliegenden Erfindung werden die vorstehenden
Probleme bei herkömmlichen Spritzprägeverfahren, bei denen
sowohl Schließdruck als auch Gasdruck genutzt werden, gelöst.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein
Spritzprägeverfahren bereitzustellen, das leicht auch auf ein
Design anwendbar ist, bei dem in einem großen Bereich ein dicker Abschnitt
bei einem geringen Gasdruck hergestellt wird,
und mit dem ein Formkörper stabil mit einem dicken Abschnitt
ohne Einsackstellen und mit überlegenem Erscheinungsbild ge
formt werden kann.
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß
mit Hilfe der nachstehend beschriebenen Verfahren gelöst.
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern (10) mit dicken Rippen (11) im
Spritzprägeverfahren in Verbindung mit dem Gasinnendruckverfahren, wobei das
Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- - Einspritzen von geschmolzenem Harz aus einer Einspritzeinheit (20) über einen Harzangußkanal (9), dessen Mündung der Formvertiefung (4) für die Rippen (11) gegenüberliegt in den Formhohlraum, wobei die Form (2) nicht vollständig geschlossen ist,
- - Einpressen von Gas aus einer sich in der anderen Formhälfte befindlichen Gaseinpreßöffnung (5) in den Formhohlraum (1), wobei das Gas zwischen die dicken Rippen (11) und die Formhohlraumoberfläche (2) eingebracht wird,
- - vollständiges Schliessen der Form (2),
- - während des vollständigen Schliessens der Form Rückströmenlassen des Harzes in die Enspritzeinheit (20) über den Harzangußkanal (9) und
- - dabei weiteres Einbringen von Gas über die Gaseinpreßöffnung (5) in den Formhohlraum (1).
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern (10) mit einem dicken Rippenabschnitt (11)
im Spritzprägeverfahren in Verbindung mit dem Gasinnendruckverfahren, wobei das
Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- - Enspritzen von geschmolzenem Harz aus einer Einspritzeinheit (20) über einen Harzangußkanal (9), dessen Mündung dem dicken Rippenabschnitt (11) gegenüberliegt in den Formhohlraum, wobei die Form (2) nicht vollständig geschlossen ist,
- - vollständiges Schliessen der Form (2),
- - während des vollständigen Schliessens der Form Rückströmenlassen des Harzes in die Enspritzeinheit (20) über den Harzangußkanal (9) und
- - gleichzeitiges oder anschliessendes Einpressen von Gas aus einer sich in der anderen Formhälfte befindlichen Gaseinpreßöffnung (5) in den Formhohlraum (1), wobei das Gas zwischen den dicken Rippenabschnitt (11) und die Formoberfläche (2) eingebracht wird.
Das erfindungsgemäße Spritzprägeverfahren, bei dem Gas
druck zusammen mit dem Schließdruck genutzt wird, beinhaltet
ferner die Verwendung einer Form, in der eine Gaseinpreßöff
nung ungefähr gegenüber dem Harzangußkanal angeordnet ist;
und Verringerung des Schließdrucks unmittelbar nach dem
Abschluß von Schließen und Zusammendrücken der Form.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
erläutert.
Fig. 1 ist ein Querschnitt, der ein Beispiel einer Form
veranschaulicht;
Fig. 2A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines
Formkörpers erläutert, der nach dem Verfahren geformt werden
soll, und Fig. 2B ist ein Querschnitt entlang der Linie IIB-
IIB von Fig. 2A;
Fig. 3A bis 3C sind Diagramme zur Erläuterung eines
Spritzprägeverfahrens entsprechend einer ersten Ausführungs
form;
Fig. 4A und 4B sind Diagramme zur Erläuterung eines
Spritzprägeverfahrens entsprechend einer zweiten Ausführungs
form;
Fig. 5A und 5B sind Querschnitte, die ein Beispiel
einer Form eines dicken Abschnitts eines Formkörpers veran
schaulichen, der geformt werden soll;
Fig. 6A und 6B sind Diagramme, die ein weiteres Bei
spiel eines Formkörpers, der geformt werden soll, veranschau
lichen;
Fig. 7 ist ein Querschnitt, der eine Form veranschau
licht, die in Beispiel 4 verwendet wurde; und
Fig. 8A ist eine Rückansicht eines Formkörpers, der in
Beispiel 4 geformt wurde, und Fig. 8B ist ein Querschnitt
entlang der Linie VIIIB-VIIIB von Fig. 8A.
Es wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich
nungen eine ausführlichere Beschreibung der bevorzugten Aus
führungsformen der vorliegenden Erfindung vorgelegt.
Fig. 1 ist eine Modellansicht, die ein Beispiel einer
Form veranschaulicht, die bei einer Ausführungsform verwendet
wird. Bei dem Verfahren wird eine Form, bei der ein Hohlraum
1 nicht geöffnet ist, selbst wenn die Form geringfügig oder
halb geöffnet ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet,
um geschmolzenes Harz in einem Zustand spritzzugießen, in dem
die Form nicht vollständig geschlossen ist (oder geringfügig
oder halb geöffnet ist).
Der Hohlraum 1 ist so ausgelegt, daß ein Formkörper 10
mit einer Form, wie sie in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist,
geformt wird, wobei ein Ende in der offen/geschlossen-Rich
tung der Form 2 geöffnet ist, während das andere Ende in der
offen/geschlossen-Richtung der Form 2 und der Umfang ge
schlossen sind, wie ein Verpackungskasten, ein Gehäuse für
eine elektrische Ausrüstung, eine Tür eines Schranks oder
dergleichen, eine Frisierkommode, ferner ein Außenteil für
ein Auto unter Einschluß einer Radkappe, einer Stoßstange,
eines Spoilers und dergleichen, sowie ein Innenteil für ein
Auto unter Einschluß eines Armaturenbretts, einer Türverklei
dung, einer Stütze und dergleichen.
Die Form 2 wird ausführlicher beschrieben. Der Hohlraum
1 wird zwischen einer bewegbaren Form 2a und einer festen
Form 2b gebildet, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. In der Zeich
nung ist zwar die bewegbare Form 2a ein Stempel und die feste
Form 2b ein Gesenk; es gibt jedoch kein Problem, selbst wenn
die feste Form 2b ein Stempel ist und die bewegbare Form 2a
ein Gesenk ist.
Ein Vertiefungsabschnitt 4, der einem dicken Rippenab
schnitt 11 des Formkörpers entspricht, ist auf der Seite der
bewegbaren Form 2a ausgebildet. Auf der Seite der festen Form
2b wird ein Harzangußkanal 9 nahe dem Vertiefungsabschnitt 4
bereitgestellt. Außerdem wird ein Ausdrückstift 6, der die
bewegbare Form 2a durchdringt, auf der Seite der bewegbaren
Form 2a bereitgestellt, so daß die vordere Endfläche des Aus
drückstifts 6 dem Hohlraum 1 in einer Position zugewandt ist,
in der der Ausdrückstift 6 den Vertiefungsabschnitt 4 schnei
det. Der Ausdrückstift 6 besteht aus einer Hülse 6a und einem
Schaft 6b, der in diese Hülse 6a eingeführt ist. Ein Spalt
als ein Pfad für unter Druck stehendes Gas, das nachstehend
beschrieben wird, ist zwischen der Hülse 6a und dem Schaft 6b
gelassen. Das rückwärtige Ende des Ausdrückstifts 6 steht in
Kontakt mit einem Pfad für unter Druck stehendes Gas 7. Die
Position des Ausdrückstifts 6 kann in zweckmäßiger Weise ein
gestellt werden, solange seine vordere Endfläche sich gegen
über dem Vertiefungsabschnitt 4 befindet.
Unter Druck stehendes Gas, das durch den Pfad für unter
Druck stehendes Gas 7 zugeführt wird, tritt durch den Spalt
zwischen der Hülse 6a und dem Schaft 6b vom rückwärtigen Ende
des Ausdrückstifts 6 und wird in den Hohlraum 1 aus der Gas
einpreßöffnung 5 im vorderen Endabschnitt des Ausdrückstifts
6 eingeführt. Die Bezugszeichen 8a bis 8d bezeichnen Dich
tungsmaterialien.
Ein Beispiel, bei dem der Formkörper 10, der in den
Fig. 2A und 2B gezeigt ist, unter Verwendung der Form 2 mit
der in Fig. 1 gezeigten Struktur geformt wird, wird speziell
mit Bezug auf die Fig. 3A bis 3C als ein Spritzprägever
fahren entsprechend einer ersten Ausführungsform beschrieben.
Der Ausdrückstift 6 wird kurz in den Fig. 3A bis 3C
veranschaulicht.
Zuerst wird geschmolzenes Harz 3 in den Hohlraum 1 aus
dem Harzangußkanal 9 durch eine Spritzdüse 20 in dem Zustand
spritzgegossen, in dem die Form 2 geringfügig geöffnet ist,
wie es in Fig. 3A gezeigt ist. Als Harz kann allgemein ein
thermoplastisches Harz, das bei einem üblichen Spritzgießver
fahren oder einem üblichen Extrusionsverfahren verwendet
wird, eingesetzt werden. Außerdem kann auch ein wärmehärten
des Harz verwendet werden, wenn daran ein Bedarf besteht.
Ferner können diesen Harzen Füllmittel, wie Füllstoffe, ver
stärkende Fasern und dergleichen, oder verschiedene Additive
(wie Weichmacher, Gleitmittel, Ultraviolettabsorber, Farb
stoffe, Pigmente, Antibeschlagmittel, antistatische Additive,
flammhemmende Mittel und dergleichen) zugesetzt werden.
Sodann wird unter Druck stehendes Gas in den Hohlraum 1
aus einer Gaseinpreßöffnung 5 eingepreßt, wie es in Fig. 3B
gezeigt ist. Als Gas können ein Inertgas, wie Stickstoffgas
oder dergleichen, Luft usw. verwendet werden. Ein Inertgas,
wie Stickstoff oder dergleichen, ist bevorzugt, um eine Ver
gilbung durch Gas oder dergleichen zu verhindern. Da ferner
ein zufriedenstellender Formkörper bei einem geringen Gas
druck (zum Beispiel 600 N/cm2 oder weniger) bei dem erfin
dungsgemäßen Formverfahren geformt werden kann, gibt es kein
Problem, selbst wenn Luft verwendet wird. In diesem Fall ist
es leicht, das komprimierte Gas und eine Zufuhrvorrichtung
herzustellen, so daß das Formen zu geringeren Kosten als im
Fall der Verwendung von Stickstoffgas oder dergleichen erfol
gen kann.
Eine spezielle Steuerung zur Einführung des Gases ist
nicht erforderlich, und das Gas kann ständig eingepreßt wer
den. Wenn der Zeitpunkt und die Dauer des Gaseinpressens un
ter Verwendung eines Spritzgieß-Startsignals, eines Form
schließ-Startsignals und dergleichen von einer Spritzgießvor
richtung gesteuert werden, dann ist dies effektiver im Hin
blick auf den Gasverbrauch.
Das Einpressen des komprimierten Gases ist nicht auf die
Weise beschränkt, die durch den Ausdrückstift 6 erfolgt, und
es kann durchgeführt werden, indem ein Pfad für das kompri
mierte Gas in der Form 2 getrennt davon ausgebildet wird. Zum
Beispiel kann das Gas unter Verwendung einer Gaszufuhrausrü
stung zugeführt werden, die bei einem Gasspritzgießverfahren
verwendet wird.
Sodann läßt man das Harz im Hohlraum 1 zurück aus dem
Harzangußkanal 9 strömen, während die Form 2 geschlossen und
zusammengedrückt ist, wie es in Fig. 3C gezeigt ist. Genauer
gesagt wird die Form 2 geschlossen und zusammengedrückt, wäh
rend eine Düsenöffnung 21 der Spritzdüse 20 offengelassen
wird, mit der Folge, daß das Harz zurück in die Spritzdüse 20
aus dem Harzangußkanal 9 strömen kann. Daneben kann, nach Ab
schluß des Spritzgießens des geschmolzenen Harzes, die Düsen
öffnung 21 einmal geschlossen werden, und die Form 2 kann ge
schlossen und zusammengedrückt werden, um das Harz im Hohl
raum 1 zu verteilen. In diesem Fall kann, wenn die Düsenöff
nung 21 anschließend erneut geöffnet wird, während die Form 2
geschlossen und zusammengedrückt gehalten wird, das Harz
ebenfalls zurück in die Spritzdüse 20 strömen. In jedem Fall
wird ein Spritzkolben 22 zurückgezogen, wenn das Harz zurück
strömt.
Ein derartiges Zurückziehen des Spritzkolbens 22 kann
auch zwangsweise zeitlich synchronisiert mit dem Schließen
und Zusammendrücken der Form 2 erfolgen. Genauer gesagt kann,
wenn die Form 2 geschlossen und zusammengedrückt wird oder
der Formzuhaltedruck erhöht wird, der Spritzkolben 22 so ge
steuert werden, daß er in einem festgelegten Ausmaß zurückge
zogen wird, zum Beispiel indem ein Startsignal, das das
Schließen und Zusammendrücken der Form 2 angibt, herangezogen
wird, oder indem der Formzuhaltedruck oder der Formöffnungsgrad
festgestellt wird, so daß der Spritzkolben 22 so gesteu
ert werden kann, daß er unter Verwendung dieses Signals zu
rückgezogen wird.
Nach Abschluß des Schließens und Zusammendrückens der
Form 2 wird die Form 2 für eine festgelegte Zeitspanne gehal
ten, wie sie ist. Nachdem der Formkörper 10 abgekühlt ist,
wird die Form 2 geöffnet, und der Formkörper 10 wird entnom
men.
Als nächstes wird ein Beispiel, bei dem der Formkörper
10, der in Fig. 2 gezeigt ist, unter Verwendung der Form 2
mit der in Fig. 1 gezeigten Struktur in der gleichen Weise
wie in der vorstehenden Ausführungsform geformt wird, spezi
ell mit Bezug auf die Fig. 4A und 4B als ein Spritzpräge
verfahren entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung beschrieben. Der Ausdrückstift 6 ist kurz
auch in den Fig. 4A und 4B veranschaulicht.
Zunächst wird das vorstehend erwähnte geschmolzene Harz
3 in den Hohlraum 1 aus dem Harzangußkanal 9 durch die
Spritzdüse 20 in einem Zustand spritzgegossen, in dem die
Form 2 geringfügig geöffnet ist, wie es in Fig. 4A gezeigt
ist.
Sodann läßt man das Harz im Hohlraum 1 zurück aus dem
Harzangußkanal 9 strömen, während die Form 2 geschlossen und
zusammengedrückt wird, wie es in Fig. 4B gezeigt ist. Außer
dem wird das vorstehend erwähnte komprimierte Gas in den
Hohlraum 1 aus der Gaseinpreßöffnung 5 zum Zeitpunkt des
Schließens und Zusammendrückens der Form 2 oder anschließend
eingepreßt. Der Spritzkolben 22 zieht sich zurück, wenn das
Harz zurückströmt, und zwar in der gleichen Weise wie bei dem
Spritzprägeverfahren entsprechend der ersten Ausführungsform.
Das Harz strömt zurück aus dem Harzangußkanal 9, der
nahe dem dicken Rippenabschnitt 11 bereitgestellt wird, wenn
die Form 2 geschlossen und zusammengedrückt wird, mit dem
Ergebnis, daß eine Kraft entsteht, die den Harzdruck des
dicken Rippenabschnitts 11 in sehr wirksamer Weise
verringert. Dementsprechend ist es möglich, Gas am Umfang des
dicken Rippenabschnitts 11 in sicherer Weise einzuführen,
ohne den Gasdruck sehr stark zu erhöhen.
Bei dem Spritzprägeverfahren entsprechend der ersten
Ausführungsform läßt man Gas, das eingepreßt wurde, bevor die
Form 2 geschlossen und zusammengedrückt wird, zwischen dem
Stempel 2a und dem geschmolzenen Harz 3 in einem gewissen
Ausmaß strömen, und anschließend wird es vorzugsweise am
Umfang des dicken Rippenabschnitts 11 eingeführt, der später
abkühlt als ein Abschnitt normaler Dicke (dünner Abschnitt)
und ein hohes Fließvermögen aufweist, wenn die Form 2
geschlossen und zusammengedrückt wird. Außerdem wird bei dem
Spritzprägeverfahren entsprechend der zweiten Ausführungsform
Gas, das eingepreßt wird, nachdem die Form 2 geschlossen und
zusammengedrückt ist, anschließend vorzugsweise am Umfang des
dicken Rippenabschnitts 11 eingeführt, wenn die Form 2
geschlossen und zusammengedrückt ist, und zwar in der
gleichen Weise, wie es vorstehend angegeben wurde.
Dementsprechend ist es möglich, den dicken Rippenabschnitt 11
selektiv zu pressen, so daß es möglich ist, die Preßwirkung
des Gases zu erhöhen. Der Gasdruck variiert abhängig vom
Gasstrom, dem geringfügigen Öffnen der Form 2 und dem
Harzdruck an der Gaseinpreßöffnung 5 auf der Basis der Menge
des eingeführten Harzes unter diesen Bedingungen; der
Gasdruck kann jedoch 600 N/cm2 oder weniger betragen, und
normalerweise sind die Ergebnisse zufriedenstellend, wenn der
Gasdruck etwa 50 bis 400 N/cm2 beträgt.
Außerdem kann entsprechend dem erfindungsgemäßen Spritz
prägeverfahren der Preßbereich mit dem Rückströmen des Harzes
vergrößert werden, wenn die Form 2 geschlossen und zusammen
gedrückt ist, so daß der Harzdruck im Hohlraum gleichmäßig
gemacht werden kann. Daher ist es, insbesondere wenn ein ka
stenartiger Formkörper, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, geformt
wird, möglich, zu erreichen, daß der Preßdruck auf die Endab
schnitte (die Seitenabschnitte der kastenartigen Form) des
Formkörpers in ausreichender Weise einwirkt.
Der Formkörper, der nach dem erfindungsgemäßen Spritz
prägeverfahren erhalten wird, spiegelt nicht einfach die Form
des Hohlraums 1 wider, da der dicke Rippenabschnitt 11 durch
Gas gepreßt wird. Der dicke Rippenabschnitt 11 des Formkör
pers 10 in Fig. 2 weist also einen A-A-Querschnitt auf, wie
er zum Beispiel in Fig. 5A oder 5B gezeigt ist. Die gepunktete
Linie in den Fig. 5A und 5B bezeichnet eine Hohlraum
oberfläche, und der Raum zwischen der Hohlraumoberfläche und
dem dicken Rippenabschnitt 11 ist ein Raum, in dem Gas einge
schlossen ist oder strömt. Die endgültige Form des dicken
Rippenabschnitts 11 hängt von der Form des Hohlraums, die dem
dicken Rippenabschnitt 11 entspricht, der Menge an eingeführ
tem Harz, der Menge und dem Druck des eingeschlossenen Gases
und dergleichen ab. Es besteht jedoch keine Gefahr, daß das
Erscheinungsbild des Formkörpers verschlechtert wird, da ein
dicker Abschnitt, wie eine Rippe, ein Wulst oder dergleichen,
auf der Rückseite des Formkörpers ausgebildet wird.
Bei dem Spritzprägeverfahren wird ein Abschnitt normaler
Dicke nicht direkt durch Gas gepreßt, sondern es wird die
normale Oberfläche (gegenüber dem dicken Rippenabschnitt 11)
durch mechanischen Druck zusammengedrückt, und nur der dicke
Rippenabschnitt 11 wird durch das Gas gepreßt. Einsackstellen
im Erscheinungsbild werden durch derartigen Gasdruck auf
einen solchen dicken Abschnitt verbessert.
Bei dem Spritzprägeverfahren wird Gas selektiv am Umfang
eines dicken Abschnitts eingeführt, der später abkühlt und
eine höheres Fließvermögen aufweist. Dementsprechend wird die
Gaseinpreßöffnung 5 in einer Position bereitgestellt, in der
die Gaseinpreßöffnung 5 den Vertiefungsabschnitt 4, der dem
dicken Abschnitt des Formkörpers entspricht, wie es in Fig. 1
gezeigt ist, schneidet. Außerdem ist es besonders bevorzugt,
die Gaseinpreßöffnung 5 so anzuordnen, daß sie sich gegenüber
dem Harzangußkanal 9 befindet. Dementsprechend kann der
Harzdruck in dem Abschnitt der Gaseinpreßöffnung 5 sehr
wirksam durch das Rückströmen des Harzes verringert werden,
wenn die Form 2 geschlossen und zusammengedrückt wird, so daß
es möglich ist, die Einführung des Gases in glatter Weise zu
fördern.
Wenn ein Formkörper 10 mit einer Mehrzahl von unabhängi
gen dicken Abschnitten 11a und 11b, wie er in Fig. 6A gezeigt
ist, geformt wird, dann ist es bevorzugt, eine Form zu ver
wenden, die mit einer Mehrzahl von Gaseinpreßöffnungen in Po
sitionen, in denen die entsprechenden dicken Abschnitte ein
ander schneiden, versehen ist.
Außerdem ist es auch bevorzugt, einen dicken Abschnitt
11c, der die dicken Abschnitte 11a und 11b koppelt, bereitzu
stellen und alle dicken Abschnitte kontinuierlich zu machen,
wie es in Fig. 6B gezeigt ist. Dementsprechend ist es mög
lich, den Gasdruck auf alle dicken Abschnitte durch eine Gas
einpreßöffnung einwirken zu lassen. Es ist jedoch bevorzugt,
eine Mehrzahl von Gaseinpreßöffnungen bereitzustellen, wenn
die Gesamtlänge der dicken Abschnitte besonders groß ist. In
diesem Fall können weitere Angußkanäle, um das Harz zurück
strömen zu lassen, getrennt in einer Position gegenüber den
entsprechenden Einpreßöffnungen zusätzlich zu dem Harzanguß
kanal 9 zum Spritzgießen des geschmolzenen Harzes bereitge
stellt werden.
Ferner ist es beim Spritzprägeverfahren bevorzugt, den
Preßdruck unmittelbar nach Abschluß des Schließens und
Zusammendrückens der Form zu verringern, das heißt,
unmittelbar nachdem die festgelegte Preßzeit zu Ende ist oder
die bewegbare Seite der Form eine festgelegte Preß
abschlußposition erreicht hat.
Schließlich kann, wenn der Preßdruck verringert wird,
Gas auch einem dicken Abschnitt am Umfangsabschnitt des Form
körpers entfernt von der Gaseinpreßöffnung 5 in sicherer
Weise zugeführt werden. Der Preßdruck zu diesem Zeitpunkt
kann so eingestellt werden, daß er geringer als der Formzu
haltedruck ist, wenn geschmolzenes Harz spritzgegossen und
eingeführt wird, oder als der Preßdruck, wenn die Form ge
schlossen und zusammengedrückt wird. Vorzugsweise wird die
Beziehung P1 (N/cm2) ≧ P2 (N/cm2) zwischen dem Preßdruck P1
und dem Gasdruck P2 eingestellt.
Erfindungsgemäß wird der Oberflächenzustand des Formkör
pers 10 insbesondere auf der Seite, auf der kein komprimier
tes Gas eingepreßt wird, das heißt der Oberflächenzustand des
Formkörpers 10 auf der Seite, die auf eine Hohlraumoberfläche
1b durch das Einpressen von komprimiertem Gas gepreßt wird,
verbessert. Dementsprechend ist es bevorzugt, daß das kompri
mierte Gas auf die Seite des Formkörpers gepreßt wird, die
bei Verwendung des Formkörpers kaum sichtbar ist. In Bezug
auf ein Gehäuse für eine elektrische Ausrüstung ist es zum
Beispiel bevorzugt, daß das komprimierte Gas in die Seite der
inneren Oberfläche gepreßt wird.
Es werden nun Beispiele und Vergleichsbeispiele be
schrieben.
In jedem der nachstehend angegebenen Vergleichsbeispiele
1 und 2 sowie Beispiele 1 bis 3 wurde der Formkörper 10, der
in Fig. 2 gezeigt ist, unter Verwendung der Form 2, die in
Fig. 1 gezeigt ist, geformt.
Eine Spritzgießvorrichtung »IP.1050«, die von Komatsu
Co., Ltd. hergestellt wurde und in der eine bewegliche Form
beliebig während des Formens bewegt und festgehalten werden
kann, wurde als Spritzgießvorrichtung verwendet. Der Formzu
haltedruck, der Preßdruck, die Preßrate und die Preßausgangs
position können bei dieser Vorrichtung eingestellt werden.
Der Harzangußkanal 9 und die Gaseinpreßöffnung 5 waren
in der Form 2 einander gegenüber angeordnet. In der bewegli
chen Form 2a wurde ein Vertiefungsabschnitt 4, der dem dicken
Abschnitt 11 des Formkörpers entsprach, ausgebildet, wobei er
die Gaseinpreßöffnung 5 schnitt. Die Spritzdüse 20, die zum
Beispiel in den Fig. 3A bis 3C gezeigt ist, wies einen
Heißkanal und eine Bubble-Kanalstruktur auf. Der Ausdrück
stift 6 wurde durch Kombination einer abgestuften Hülse 6a
mit einem Innendurchmesser von 2 mm und einem Außendurchmes
ser von 4 mm und einem Schaft 6b mit einem Außendurchmesser
von 1,98 mm gebildet, wobei der Abstand nicht speziell einge
stellt wurde. Außerdem war der vordere Endabschnitt
(Einpreßöffnung 5) des Ausdrückstiftes 6 flach in bezug auf
den Formkörper.
Bei dem Formkörper 10 war die Deckenfläche 250 mm × 250 mm
(die Dicke des Deckenflächenabschnitts wurde frei einge
stellt), und die Höhe der Seitenflächen betrug 80 mm (der
Neigungswinkel der Seitenflächen betrug 10 Grad). Eine Rippe
(dicker Abschnitt 11) mit einer Breite von 3 mm und einer
Höhe von 5 mm wurde radial auf der Rückseite der Deckenfläche
festgelegt.
Es wurden vier Arten von Harzen verwendet, nämlich ABS
(STYLUCK 191F), modifiziertes PPE (ZYLON 220Z), ABS-GF
(STYLUCK R220A, versetzt mit 10% GF) und HIPS (STYLON 408),
und die Formtemperatur wurde auf 70°C eingestellt.
Harz, dessen Menge 98% des Gewichtes eines üblichen
spritzgegossenen Formkörpers betrug, wurde in dem Zustand
spritzgegossen, in dem ein Abstandshalter zwischen der beweg
lichen Formseite und der festen Formseite eingeführt war, so
daß die Dicke der Deckenfläche auf 2 mm eingestellt wurde,
und die Form wurde durch einen Formzuhaltedruck von 3 . 106 N
vollständig geschlossen. Stickstoffgas unter einem Druck von
750 N/cm2 wurde in die Form für 30 Sekunden unmittelbar nach
dem Abschluß des Spritzgießens gepreßt. Nach Abschluß des
Kühlens wurde die Form geöffnet, und der Formkörper wurde
entnommen. Das Ausmaß von Einsackstellen bei dem auf diese
Weise erhaltenen Formkörper war im Vergleich mit einem übli
chen spritzgegossenen Formkörper verbessert, erreichte jedoch
kein zufriedenstellendes Niveau.
Unmittelbar nach Abschluß des Spritzgießens des ge
schmolzenen Harzes, wobei die Form geringfügig geöffnet war
(die Dicke des Deckenflächenabschnitts betrug 4 mm), wurde
die Form geschlossen und zusammengedrückt. Anschließend wurde
die Menge des eingeführten geschmolzenen Harzes eingestellt,
so daß die Dicke des Endprodukts 2 mm betrug, und der Preß
druck wurde auf 1500 N/cm2 eingestellt. Stickstoffgas unter
einem Druck von 700 N/cm2 wurde in die Form für 30 Sekunden
unmittelbar nach Abschluß des Zusammendrückens gepreßt. Nach
Abschluß des Abkühlens wurde die Form geöffnet, und der Form
körper wurde entnommen. Das Ausmaß von Einsackstellen in dem
auf diese Weise erhaltenen Formkörper war im Vergleich mit
einem üblichen spritzgegossenen Formkörper verbessert, er
reichte jedoch kein zufriedenstellendes Niveau.
Unmittelbar nach Abschluß des Spritzgießens eines ge
schmolzenen Harzes, wobei die Form geringfügig geöffnet war
(die Dicke des Deckenflächenabschnitts betrug 4 mm), wurde
die Form geschlossen und zusammengedrückt, und gleichzeitig
wurde der Spritzkolben um 9 mm zurückgezogen. Zu diesem Zeit
punkt wurde die Menge des eingeführten geschmolzenen Harzes
eingestellt, so daß die Dicke des Endprodukts 1,8 mm betrug,
und der Preßdruck wurde auf 1500 N/cm2 eingestellt. Stickstoffgas
unter einem Druck von 550 N/cm2 wurde in die Form
für 30 Sekunden unmittelbar nach dem Abschluß des Zusammen
drückens gepreßt. Nach Abschluß des Abkühlens wurde die Form
geöffnet, und der Formkörper wurde entnommen. Das Ausmaß der
Einsackstellen des erhaltenen Formkörpers war im Vergleich
mit Vergleichsbeispiel 2 stark verbessert.
Das Formen wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1
durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Formzuhaltedruck von
1500 N/cm2 auf 800 N/cm2 unmittelbar nach Erreichen einer
Dicke des Formkörpers von 1,8 mm durch Schließen und Zusam
mendrücken der Form verringert wurde, und ferner mit der Aus
nahme, daß Stickstoffgas in die Form bei einem Druck von 350 N/cm2
gepreßt wurde. Das Ausmaß der Einsackstellen bei dem
erhaltenen Formkörper war in der gleichen Weise wie in Bei
spiel 1 verbessert, und zwar ungeachtet des geringen Gas
druckes.
Das Formen wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2
durchgeführt, mit der Ausnahme, daß Gas in die Form zum glei
chen Zeitpunkt gepreßt wurde, zu dem das Spritzgießen des ge
schmolzenen Harzes gestartet wurde. Das Ausmaß der Einsack
stellen des erhaltenen Formkörpers war in der gleichen Weise
wie in Beispiel 1 verbessert, und zwar ungeachtet des gerin
gen Gasdrucks.
Der in den Fig. 8A und 8B gezeigte Formkörper 10
wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 unter Verwen
dung der Form 2 geformt, in der der Harzangußkanal 9 und die
Gaseinpreßöffnung 5 auf der gleichen Seite (der Seite der fe
sten Form 2b) angeordnet waren, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.
Für den Formkörper 10 betrug die Größe 250 mm × 250 mm, und
die Dicke betrug 1,8 mm. Außerdem wurde eine Rippe (dicker
Abschnitt 11) mit einer Breite von 3 mm und einer Höhe von 5 mm
auf der Rückseite des Formkörpers 10 bereitgestellt.
Das Ausmaß der Einsackstellen im erhaltenen Formkörper
war in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 verbessert, und
zwar ungeachtet des geringen Gasdrucks.
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Messung von Einsack
stellen und der visuellen Bewertung des Erscheinungsbildes
der Formkörper, die entsprechend den vorstehenden Vergleichs
beispielen und Beispielen erhalten wurden.
Die vorliegende Erfindung, die vorstehend beschrieben
wurde, hat folgende Wirkungen:
- 1. Harz strömt aus einem Harzangußkanal, der nahe einem dicken Rippenabschnitt angeordnet ist, zurück, wenn eine Form geschlossen und zusammengedrückt wird, mit der Folge, daß der Harzdruck des dicken Rippenabschnitts in sehr wirksamer Weise verringert werden kann. Dementsprechend ist es möglich, Gas am Umfang des dicken Rippenabschnitts in sicherer Weise ein zuführen. Daher kann der dicke Rippenabschnitt, ohne daß der Harzerweiterungseffekt des Preßverfahrens geopfert wird, se lektiv unter Verwendung eines geringen Gasdrucks gepreßt wer den, und es ist daher möglich, die Preßwirkung des Gases zu verbessern.
- 2. Der Preßbereich kann mit dem Rückströmen des Harzes, wenn die Form geschlossen und zusammengedrückt wird, vergrö ßert werden, so daß der Harzdruck im Hohlraum gleichmäßig ge macht werden kann. Daher ist es, insbesondere wenn ein ka stenartiger Formkörper geformt wird, möglich, daß der Preß druck auch auf die Endabschnitte des Formkörpers in ausrei chender Weise einwirkt.
- 3. Die vorliegende Erfindung ist daher einfach auf ein Design anwendbar, bei dem ein dicker Abschnitt in einem großen Bereich bei einem geringen Gasdruck festgelegt wird, und es ist möglich, einen Formkörper mit einem dicken Abschnitt, der keine Einsackstellen und ein überlegenes Erscheinungsbild aufweist, zu formen.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausfüh
rungsformen der Erfindung wurde zur Erläuterung und Beschrei
bung vorgelegt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Er
findung auf die genaue offenbarte Form beschränken, und Modi
fikationen und Variationen sind im Licht der vorstehenden
Lehre möglich oder ergeben sich bei der Ausführung der Erfin
dung. Die Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben,
um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung
zu erläutern, so daß der Fachmann imstande ist, die Erfindung
in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Mo
difikationen, wie sie für die spezielle in Betracht gezogene
Anwendung geeignet sind, auszuführen. Der Schutzumfang der
Erfindung soll durch die beigefügten Anspruche und ihre Äqui
valente festgelegt werden.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern (10) mit dicken Rippen (11) im
Spritzprägeverfahren in Verbindung mit dem Gasinnendruckverfahren, wobei das
Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- - Einspritzen von geschmolzenem Harz aus einer Einspritzeinheit (20) über einen Harzangußkanal (9), dessen Mündung der Formvertiefung (4) für die Rippen (11) gegenüberliegt in den Formhohlraum, wobei die Form (2) nicht vollständig geschlossen ist,
- - Einpressen von Gas aus einer sich in der anderen Formhälfte befindlichen Gaseinpreßöffnung (5) in den Formhohlraum (1), wobei das Gas zwischen die dicken Rippen (11) und die Formhohlraumoberfläche (2) eingebracht wird,
- - vollständiges Schliessen der Form (2),
- - während des vollständigen Schliessens der Form Rückströmenlassen des Harzes in die Einspritzeinheit (20) über den Harzangußkanal (9) und
- - dabei weiteres Einbringen von Gas über die Gaseinpreßöffnung (5) in den Formhohlraum (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schließdruck unmittelbar
nach dem vollständigen Schließen der Form (2) verringert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Zeitpunkt und Dauer des Gaseinpressens durch ein
Spritzgieß-Startsignal oder ein Formschließ-Startsignal gesteuert werden.
4. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern (10) mit einem dicken Rippenabschnitt (11)
im Spritzprägeverfahren in Verbindung mit dem Gasinnendruckverfahren, wobei das
Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- - Einspritzen von geschmolzenem Harz aus einer Einspritzeinheit (20) über einen Harzangußkanal (9), dessen Mündung dem dicken Rippenabschnitt (11) gegenüberliegt in den Formhohlraum, wobei die Form (2) nicht vollständig geschlossen ist,
- - vollständiges Schliessen der Form (2),
- - während des vollständigen Schliessens der Form Rückströmenlassen des Harzes in die Einspritzeinheit (20) über den Harzangußkanal (9) und
- - gleichzeitiges oder anschliessendes Einpressen von Gas aus einer sich in der anderen Formhälfte befindlichen Gaseinpreßöffnung (5) in den Formhohlraum (1), wobei das Gas zwischen den dicken Rippenabschnitt (11) und die Formoberfläche (2) eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schliessdruck unmittelbar nach dem vollständigen
Schließen der Form (2) verringert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei Zeitpunkt und Dauer des Gaseinpressens unter
Verwendung eines Spritzgieß-Startsignals oder eines Formschließ-Startsignals gesteuert
werden.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
und 4, mit einer Einspritzeinheit (20) und einem Harzangußkanal (9)
und einer aus zwei Formhälften bestehenden Form (2) mit einer
Gaseinpreßöffnung (5) und einem Formhohlraum (1), dadurch
gekennzeichnet, daß die Gaseinpreßöffnung (5) der Form (2) etwa
gegenüber dem Harzangußkanal (9) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei eine Mehrzahl von Gasein
preßöffnungen (5) entsprechend einer Mehrzahl von dicken Rippen (11)
des Formkörpers angebracht ist.
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