DE2758924A1

DE2758924A1 - Einteilig geformtes kunststoffgelenk und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2758924A1
Application number: DE19772758924
Authority: DE
Inventors: Edward Alfred Ruhl
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1978-07-20
Also published as: JPS5388452A; US4157413A; US4154784A; IT7819195A0; FR2377269A1; CA1072285A; GB1595272A; IT1092010B; GB1595273A

Description

DIPL. ING. HEINZ BARDEHLE

München, 30. Dezember 1977

DIPL.-C."
Aktenzeichen:

Mein Zeichen: P 2621 ga

Anmelder; USM Corporation Farmington, Connecticut O6O32 Zustelladresse:

181, Elliott Street

Beverly / Massachusetts 01915

U.S.A.

Einteilig geformtes Kunststoffgelenk und Verfahren zu seiner Her

stellung.

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Die Erfindung betrifft ein einteilig geformtes Kunststoffgelenk, bei dem Abschnitte zur winkelförmigen Bewegung gegeneinander über ein mit den Abschnitten einstückiges Gelenk miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung solcher Gelenke.

Einstückig mit einem Gelenk versehene Platten wurden aus bestimmten Kunststoffmaterial, wie z.B.Polypropylen, hergestellt, indem man einen Abschnitt des Teils dünner herstellte und den Teil unmittelbar nach dem Formen entlang dem dünneren Abschnitt bog, um die Molekülstruktur auszurichten und einen haltbaren Biegeteil zu bilden. Häufig ist der Biegeteil des Gelenks unbestimmt, da der verhältnismäßig niedrige Biegemodul eine zusätzliche Biegung zwischen den Befestigungspunkten der einstückig angelenkten Platte und ihrer Befestigungsfläche zuläßt. Als Lösungen für dieses Problem wurden zusätzliche Verstärkungsrippen, metallische Verstärkungsteile oder vergrößerte Dicke der Plattenabschnitte in unmittelbar zum Biegebereich benachbarten Flächen vorgeschlagen.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Gelenkteile herzustellen, bei denen die Platten geschäumte Kerne mit ungeschäumten Oberflächen besitzen, wobei die Plattenflächen mit geschäumtem Kern über ein Gelenk aus ungeschäumtem Material verbunden sind. Zur Herstellung solcher Artikel wurde eine ausdehnbare Form mit einer schäumbaren Masse gefüllt, die ein thermoplastisches Polymerisat und ein Blähmittel enthielt, und die Platten bildenden Teile der Form wurden ausgeweitet, während ein Teil der Form, der das Gelenk bildete, festgehalten wurde, um das Schäumen im Gelenkteil zu verhindern. Bei diesem Verfahren war es nötig, daß das gelenkbildende Teil der Form im wesentlichen gerade Seiten besitzt, um Unregelmäßigkeiten der Oberfläche an der Verbindungsstelle zwischen dem gelenkformenden Teil und den plattenformenden Teilen der Form zu verhindern. Das heißt, beim früher vorgeschlagenen Verfahren, bei dem die Oberflächen-

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bereiche des thermoplastischen Materials in der Form vor der Ausdehnung der Form gekühlt werden, würde jedes Gelenk, das keine geraden Seitenteile aufweist, erstarrte Abschnitte erzeugen, die nicht homogen mit den Flächenabschnitten verlaufen könnten und damit unregelmäßige Verbindungsteile mit unbefriedigendem Aussehen sowie Linien mit Spannungs- und Zugkonzentrierung bilden, bei denen die Gefahr zur Schwächung des Gegenstandes gegeben wäre.

Ein Zweck der Erfindung ist daher ein einteilig gefomtes Kunststoff gelenk und ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem Plattenabschnitte, die ungeschäumte Oberflächen und geschäumte Kerne besitzen, über ein Gelenk verbunden werden, das einen ungeschäumten Biegeteil und Ubergangsteile aufweist, bei dem die Wände auseinanderlaufen und die Kerne fortschreitend größere Schaumdicken in den mittleren Bereichen aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein einstückig gespritztes Kunststoffgelenk und ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem ein flüssiges geschmolzenes Gemisch aus thermoplastischem Harz und einem Treibmittel in den Hohlraum einer ausdehnbaren Form unter solchen Bedingungen eingebracht wird, daß der Hohlraum mit dem Gemisch in ungeschäumten Zustand, jedoch bei der Schäumtemperatur, gefüllt wird, die Form in ihren plattenbildenden Teilen erweitert wird, um Abschnitte mit geschäumtem Kern zu bilden, während das Kunstharz in Nachbarschaft zu der Formfläche noch flüssig ist und ein gelenkformendes Teil in Stellung gehalten wird, um einen dünnen, ungeschäumten Biegebereich und auseinanderlaufende Wand- Ubergangsbereiche zu bilden, die ein fortlaufendes Anwachsen der inneren, mittleren Schaumdicke von im wesentlichen keinem Schaum in der Nähe des Biegeteils bis zu einer Dicke, die der Dicke des geschäumten Kerns in den Platten entspricht, aufweisen.

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- r-

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 ist eine winkelmäßige Darstellung eines einheitlich spritzgeformten Gegenstandes mit einem Gelenk und zeigt gestrichelt die Stellung einer Platte relativ zur anderen nach dem Drehen um das Gelenkteil;

Figur 2 ist ein vergrößerter Querschnitt entlang Linie II-II in Figur 1 und zeigt die Verteilung von geschäumten Kunststoffmaterial im Gelenk und in den benachbarten Plattenteilen;

Figur 3 ist ein Querschnitt in vergrößertem Maßstab mit fortgelassenen Teilen und zeigt den Zusammenhang zwischen den plattenformenden Formteilen und dem gelenkformenden Teil im Zeitpunkt des Einspritzens eines flüssigen geschmolzenen Gemisches aus hitzeerweichbarem Harz und Treibmittel in den Hohlraum der Spritzgußform;

Figur 4 ist ein Querschnitt ähnlich Figur 3 und zeigt die Verhältnisse der plattenbildenden Abschnitte der Form und des formgebenden Teils in einer Zwischenstufe bei der Ausdehnung der Form sowie die Schaumentwicklung im Übergangsbereich und

Figur 5 ist eine vergrößerte Darstellung ähnlich den Figuren und 4 und zeigt das Verhältnis der plattenbildenden Teile und des formenden Teils der Spritzform nach vollständiger Ausdehnung der Form sowie die Verteilung der geschäumten Kernabschnitte im polymeren Material in den Wandabschnitten und in der Form.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist der erfindungsgemäße Gegenstand ein einheitlich gespritzter Kunststoffgegenstand mit Abschnitten und 12 von wesentlicher Dicke, von denen wenigstens einer und vorzugsweise jeder einen geschäumten Kunststoffkern 14 und im wesentlichen ungeschäumte Oberflächen 16 aufweist, wobei die Abschnitte über ein Gelenk 18, das mit den Abschnitten einstückig ist, für eine winkelförmige Bewegung relativ zueinander verbun-

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den sind Das Gelenk weist einen dünnen, ungeschäumten schmalen Biegebereich 2o auf, der vorzugsweise aus den neutralen Achsen der Dickenbereiche in eine Ebene benachbart zur Ebene der Oberflächen 16 an einer Seite des Gegenstandes verschoben ist, sowie Übergangsbereiche 22, die fortschreitend von der Dicke des Biegeteiles 2o bis zur Dickenausdehnung der Abschnitte 1o und 12 des Gegenstandes anwachsen. Wie dargestellt, sind die Flächen 24 der Übergangsbereiche 22 ungeschäumt und laufen an der Seite des Gegenstandes, die derjenigen, nach der der Biegebereich verschoben wurde, gegenüber liegen, auseinander und bilden so eine Kerbe, die V-förmig sein kann. Vorzugsweise ist ein flacherer Einschnitt 26, der auch V-förmig sein kann, an den Seiten des Biegebereichs an der Fläche des Gegenstandes, nach der der Biegebereich verschoben wurde, vorgesehen.

Wie aus Figur 2 deutlicher ersichtlich, ist der Biegebereich 2o selbst ungeschäumt und die Übergangsbereiche 22, d.h. die Bereiche an jeder Seite des Biegebereichs 2o, sind in Nachbarschaft zum Biegebereich im wesentlichen ungeschäumt, besitzen jedoch zentrale geschäumte Mittelbereiche 28, deren Dicke fortschreitend nach den Abschnitten 1o und 12 hin zunimmt. Die geschäumten Mittelbereiche 28 haben eine Dickenausdehnung, die die Dickenausdehnung der geschäumten Kerne 14 der Abschnitte 1o und 12 an der Verbindung zwischen dem Gelenk 18 und den Abschnitten erreicht.

Dieser Aufbau weist den bedeutenden Vorteil auf, daß abseits von dem Biegebereich 2o wegen des raschen Anstiegs der Dicke ein scharfer Anstieg der Steifheit erreicht wird. Wegen der im wesentlichen ungeschäumten Kernabschnitte benachbart zum Biegebereich haben die Abschnitte unmittelbar benachbart zum Biegebereich hohe Festigkeit und Steifheit, während die Abschnitte, die vom Biegebereich weiter entfernt sind, wegen der ungeschäumten Oberflächenteile 24 höhere Steifheit aufweisen, die sich voneinander im Abstand befinden und mechanisch überlegene Biegefestigkeit aufweisen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Anstieg der

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Dicke der geschäumten Mittelbereiche 28 in diesen Ubergansbereichen, der eine örtliche Festlegung der Belastung verhindert, die zu Brüchen an Punkten der Belastungskonzentration führen könnte.

Das erfindungsgemäße Verfahren, nach dem gespritzte Kunststoffartikel mit dem neuen Gelenkaufbau hergestellt werden können, wendet eine Kombination der folgenden Verfahrensschritte an: Man füllt einen ausdehnbaren Spritzgußformhohlraum mit einem flüssigen geschmolzenen Gemisch eines hitzeerweichenden organischen polymeren Harzmaterials und einem Blähmittel unter solchen Bedingungen, daß der Hohlraum der Form so schnell mit dem flüssigen Gemisch in ungeschäumtem Zustand, jedoch bei der Schäumtemperatur des Gemisches, gefüllt wird, daß die Form, wie in Figur dargestellt, gefüllt ist, bevor Teile des Gemisches, die in Kontakt mit den Formwänden sind, erstarrt sind und man dehnt die Form aus, um das Schäumen des Kernes in den sich ausdehnenden Teilen der Form ohne Entwicklung von Oberflächenunregelmäßigkeiten zu ermöglichen, die sonst auftreten können.

Die verwendete ausdehnbare Form weist gegenüberliegende Formabschnitte 3o und 32 auf, die von einer ursprünglichen Stellung zum Füllen, wie in Figur 3 dargestellt, in eine Endstellung gemäß Figur 5 relativ beweglich sind, in der der Formhohlraum vergrößert ist, um die Ausdehnung des in die Form gefüllten Materials zu ermöglichen. Bei der dargestellten Konstruktion ist einer der Formabschnitte 3o stationär; er weist zwei innere Wandabschnitte 34 und 3 6 zum Formen der Flächen 17 der beiden Abschnitte to und 12 und einen flachen Rippenabschnitt 38 dazwischen zur Formung eines flachen Einschnitts 26 in dem gespritzten Kunststoffmaterial zwischen den beiden Abschnitten 1o und 12 auf.

Der zweite oder bewegliche Formabschnitt 32 weist zwei Innenwandabschnitte 4o und 42 zum Formen der anderen Außenflächen der Abschnitte 1o und 12 auf, wobei diese Innenwandabschnitte 4o und 42 durch eine öffnung 44 getrennt sind, in der ein gelenkformendes

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Teil 46 mit Seitenwänden 48, die im gleitenden Kontakt mit den Wänden 5o der öffnung sind, angeordnet ist. Dieses gelenkformende Teil 46 weist ein abgerundetes schmales Oberflächenteil 52 zum Spritzgießen des Biegebereiches 2o des Gelenkes auf, wobei der Oberflächenteil 52 gegenüber der Rippe 38 an der stationären Formoberfläche 3o angebracht ist und auseinanderlaufende Oberflächenteile 54 von der stationären Formfläche schräg abfallen, um die abfallenden Flächen 24 der Übergangsbereiche 22 des Gelenkes 18 zu bilden, und gegebenenfalls ferner auseinanderlaufende Flächenteile 55 besitzen, die parallel zu den Oberflächen der Formwandabschnitte 4o und 42 sind. Die auseinanderlaufenden Oberflächenbereiche treffen auf die Wände 5o der öffnung 44 des beweglichen Formteiles 32 entlang der Linien, die nach innen von den Oberflächen der Formwandabschnitte 4o und 42 vorzugsweise um einen solchen Abstand versetzt sind, der gleich der Entfernung ist, die sich die bewegbaren Formwandabschnitte 4o und 42 im Verlauf der Ausdehnung der Form bewegen. Wie aus Figur 3 ersichtlich, läßt diese Beziehung des formenden Teiles 46 und der öffnung 44 Teile der Wand 5o der öffnung innerhalb des Formhohlraumes zu dem Zeitpunkt frei hervorragen, in dem das Kunststoffmaterial zuerst in die Form gefüllt wird, und wenn die bewegliche Formwand 32 zur Ausdehnung der Form betätigt wurde, streift dieses Formteil 44, das im Abstand zu der stationären Formfläche 3o gehalten wird, Kunststoffmaterial von den usprünglich hervorstehenden Teilen der Öffnungswände 5o weg.

Der Winkel zwischen den auseinanderlaufenden Oberflächenteilen 54 des Formteils 46 wird durch die Dimensionen des Gelenks und die Entfernung, in der die Formabschnitte 3o und 32 auseinanderbewegt werden sollen, um den Formhohlraum auszudehnen, begrenzt. Das heißt, die Stellung des schmalen Oberflächenbereichs 52 wird durch die gewünschte Dicke des Biegebereichs 2o bestimmt und die Oberflächenteile 54 laufen vorzugsweise in einem Winkel auseinander, der nicht größer 1st als der, bei dem diese Teile die Wände 5o der öffnung 44 entlang Linien erreichen würden, die

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nach innen von den ersten inneren Wandabschnitten 4o und 42 einen solchen Abstand aufweisen, der der Entfernung entspricht, um die die die Wandabschnitte 4o und 42 beim Ausdehnen des Formhohlraumes sich verschieben.

Das Füllen der Form wird beim erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise gemäß einer Verfahrensführung durchgeführt, die im einzelnen in den US-PSen 3 776 989 und 3 8o1 686 beschrieben wird, bei der ein Gemisch aus polymerem Material und einem Blähmittel plastifiziert und auf eine Temperatur gebracht wird, die unterhalb der Schäumtemperatur des Systems Kunstharz-Blähmittel gehalten wird, und dann schnell durch eine Zone, die dem Fließen Widerstand bietet, in den Hohlraum der Form eingespritzt wird. Die Einspritzrate wird zu der AnEangstemperatur des Gemisches und dem Strömungswiderstand der Zone in Beziehung gesetzt, um in dem Gemisch, das durch die Zone verläuft durch Reibung den Wärmezuwachs zu erzeugen, der benötigt wird, um die Temperatur des Gemisches auf die Schäumtemperatur zu bringen, wenn das Gemisch in den Formhohlraum eindringt, und den Formhohlraum mit dem geschmolzenen Gemiseh während der Induktionsperiode zu füllen, bevor eine wesentliche Gasentwicklung durch das Blähmittel erfolgt. Wegen dieses schnellen Einspritzens des Materials in ungeschäumtem Zustand wird der Formhohlraum gefüllt, bevor das Harz an den Formflächen erstarrt, so daß das Material in Nachbarschaft zu den Innenwandabschnitten 34, 36, 4o und 42 des Formhohlraumes und benachbart zu dem formenden Teil 46 im wesentlichen ungeschäumt ist und wird ohne Härtung gekühlt, um im wesentlichen ein Schäumen dieser Bereiche während der nachfolgenden Stufe der Ausdehnung der Form zu verhindern.

Wegen seiner hervorragenden Biegeeigenschaften als Gelenk ist Polypropylen das bevorzugte Kunststoffmaterial zur Verwendung beim Kunststoffgelenk und beim Verfahren zu seiner Herstellung gemäß der Erfindung. Jedoch können auch andere Kunststoffe, wie zum Beispiel Äthylen/ Propylen; Mischpolimerisate, Polyäthylen,

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polymere und Copolymere von Vinylchlorid, Polyurethane, Naturkautschuk und synthetische Polymer- und Mischpolymer-Elastomere verwendet werden.

Die üblichen Treibmittel zur Herstellung von geschäumten Kunststoffen können verwendet werden, wie z.B. Azodikarbonamid,p,p'-

-Oxybis (benzolsulfonylhydrazin), p-Toluolsulfonylsemicarbazid, Trihydrazinotriazin, "Azoch"-HydrazInderivat und modifiziertes Trihydrazinotriazin von Fisons, England.

Es ist darauf hinzuweisen, daß Treibmittel auf die Harze abgestimmt werden und daß die Wahl der günstigsten Blähtemperatur zur Bildung eines gut geschäumten Harzes bestimmt werden kann, wie im einzelnen in der OS-PS 3 776 989 beschrieben wird. Diese Druckschrift beschreibt auch in größeren Einzelheiten die Wahl der Spritzgußbedingungen, die wirksam werden, um das Füllen der Form mit dem Gemisch aus Kunststoffmasse und Blähmittel bei der Schäumtemperatur des Systems, jedoch ohne daß vor dem Füllen der Form Schäumen auftritt, zu ermöglichen.

Ein besonders wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Ausdehnung der Form vor dem vollständigen Aushärten des Harzmaterials benachbart zu den Innenwandabschnitten 4o und 42 und dem gelenkformenden Teil 46 innerhalb des Formhohlraumes erfolgt, wodurch ermöglicht wird, daß das Kunstharz von den öfffiungswänden 5o durch das formgebende Teil 4o fortgewiecht wird und mit dem anderen Harz in dem Formhohlraum zusammenläuft. Daher bleibt gemäß den Figuren 3, 4 und 5, während das Harz benachbart zu den freiliegenden Wänden 5o der öffnung 44 und des formenden Teils 46 auf eine Temperatur abgekühlt wird, die das Schäumen verhindert, es immer noch flüssig

., so daß, wenn das Harzmaterial von den Öffnungswänden 5o fortgewischt wird, es mit dem Harz an der Verbindungsstelle zwischen dem Gelenk 18 und den Abschnitten 1o und 12 zusammenfließt (vgl. insbesondere Figuren 4 und 5) und sich homogen mit dem harzartigen Material unter Bildung einer abgerundeten Dicke 56

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von ungeschäumtem Material an dieser Verbindungsstelle vermischt.

Das folgende Beispiel erläutert eine Ausführungsform der Erfindung.
Beispiel:

Polypropylengranulate mit einer Dichte von 0,90 Gramm/cm und einem Vicat-Erweichungspunkt von 65,5°C (150°F) wurden mit 1,5 % Azodikarbonamid (Uniroyal AZ NP 199) als Blähmittel, bezogen auf das Gewicht des Polypropylens, bestäubt. Das Gemisch wurde in einen Spritzgußplastifikator bei einer Zylindertemperatur von 2o4,4°C (400⁰F) und einem Druck von 14 kg/cm (200 p.s.i·) geschmolzen, so daß es unterhalb der Schäumtemperatur gehalten wurde. Das plastifizierte Material wurde mit einem Spritzdruck von 105 kg/cm (1.500 p.s.i.) durch einen Durchlaß von verringertem Querschnitt mit einem Durchmesser von 4,7 mm (0,1875 inch) und einer Länge von 76,2 mm (3,00 inch) gespritzt. Die Spritzzeit betrug 4 Sekunden, um einen Formhohlraum, der auf -6,7°C (20°F) gehalten wurde, zu füllen. Der Formhohlraum war ausdehnbar und besaß gegenüberliegende innere Wände mit einerstationarenwand mit zwei Flächen zur Bildung der Oberflächen des Plattenabschnittes, getrennt durch eine flache Rippe, und einen beweglichen Abschnitt mit zwei Flächen zur Bildung der gegenüberliegenden Oberflächen der Plattenabschnitte, getrennt durch eine öffnung, in der ein gelenkformendes Element angebracht war. Plattenabschnittbildende Flächen, flache Rippe und gelenkformende Teile waren in der allgemein in Figur 3 gezeigten Anordnung. Zum Zeitpunkt des Spritzens waren die gegenüberliegenden inneren Wände 3,5 mm (0,140 inch) entfernt und der schnale Bereichdes formenden Teils war 0,5 mm (0,020 inch) vom Kamm der flachen Rippe entfernt. Die Gesamtabmedsung des Formhohlraumes ausschließlich der flachen Rippe und des formenden Teiles betrugen 341,3 mm (9,5 inch) in der Richtung parallel zum Gelenk und 341,3 mm (9,5 inch) in rechtem Winkel zum Gelenk. Die auseinanderlaufenden Wände des formenden Teils Schlössen einen Winkel von 80° ein und die Kanten dieser auseinanderlaufenden Abschnitte trafen auf die Wände der öffnung 1 mm (0,04 5 inch) von der Oberfläche der beweglichen inneren

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Wand entfernt. Die Temperatur des in die Form eintretenden Materials nach Durchtritt durch den Durchgang mit vermindertem Querschnitt betrug 226,6⁰C (44O°F), was einer Temperaturerhöhung von 22,2°C (4O°F) entspricht, wodurch das Gemisch aus Polypropylen und Blähmittel auf Blähtemperatur gebracht wurde. Nach der Füllung des Hohlraumes wurde der Hohlraum der Form ausgedehnt, während das Polypropylen noch flüssig war, indem man die Formteile 1,1 mm (0,045 inch) weiter auseinander bewegte, um die Fläche zwischen den plattenbildenden Oberflächen zu vergrößern, während das gelenkformende Teil in derselben Stellung gegenüber dem Kamm der flachen Rippe blieb. Nachdem das Polypropylen erstarrt war, wurde die Form geöffnet, der geformte Gegenstand entnommen und die Plattenabschnitte relativ zueinander bewegt, um die Molekülstruktur auszurichten und eine Gelenkwirkung im Biegebereich zu entwickeln. Der gespritzte Gegenstand wurde durchgeschnitten und es wurde gefunden, daß der Biegebereich im wesentlichen ungeschäumt war und daß sich Schaum mit zunehmender Dicke in der Mitte in den Obergangsbereichen des Gelenks von im wesentlichen keinem Schaum in Nachbarschaft zu dem Biegebereich bis zu einer Dicke, die die Dicke des geschäumten

Kerns der Platte an der Verbindungsstelle zwischen dem Gelenk

entwickelt hatte.

und den Plattenabschnitten erreichte_//Alle Oberflächen des gespritzten Gegenstandes waren ungeschäumt und die Verbindung zwischen dem Bereich des Gegenstandes, der von dem gelenkformenden Teil gebildet war und den Bereichen, die von den plattenbildenden Wänden der Form gebildet waren, war glatt. Es wurde festgestellt, daß im Inneren des gespritzten Gegenstandes an dieser Verbindungsstelle eine glatte abgerundete Dicke aus ungeschäumtem Material vorlag, das mit dem umgebenden Material zusammengeflossen und gleichmäßig vermischt war, was anzeigte, daß dieses Material zum Zeitpunkt, als es von den Wänden der öffnung durch das formende Teil fortgewischt wurde, noch flüssig gewesen war, jedoch abgekühlt war, um ein Schäumen zu verhindern.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen einteilig gespritzten Kunststoffgelenkgegenstand und ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem ein flüssiges geschmolzenes Gemisch aus hitzeer-

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weichbarem Harz und einem Blähmittel in im wesentlichen ungeschäumten Zustand in den Hohlraum einer ausdehnbaren Form gefüllt wird, um den Hohlraum zu füllen und die Form ausgedehnt wird, um das Harz zu schäumen und wenigstens einen mit einem Schaumkern versehenen Gegenstand zu bilden, während das Harz benachbart zur Formfläche noch flüssig ist. Dabei wird das Gelenk durch ein Teil gebildet, das so geformt ist, daß es einen dünnen,biegsamen Abschnitt und Übergangsabschnitte von der Dicke des Biegeabschnittes bis zur Dicke des mit Kern versehenen Gegenstandes bildet, wobei das formende Teil gleitend in einer Öffnung in der Form angeordnet ist, wobei Teile der Wände der öffnung in dem Hohlraum der Form zu dem Zeitpunkt.wo das geschmolzene Gemisch eingeführt wird, freiliegen und die freiliegenden Teile der Wände durch das formende Teil gewischt werden, wenn die Form ausgedehnt wird. Das Kühlen des Gemisches durch die Spritzgußform verhindert die Entwicklung von treibendem Gas zum Schäumen des Harzes in Nachbarschaft zur Form und zum formenden Teil und ergibt eine ungeschäumte Oberfläche des Gegenstandes und einen ungeschäumten Biegeteil des Gelenkes mit fortschreitender Zunahme des in der Mitte befindlichen Schaums in den Übergangsabschnitten von dem Biegeteil zu den mit geschäumten Kern versehenen Bereichen.

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Leerse ite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Einteilig geformtes Kunststoffgelenk, bei dem Abschnitte für eine Drehbewegung relativ zueinander durch ein Gelenk, das mit den Abschnitten einstückig ist, verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Abschnitte (1o, 12) eine wesentliche Dicke besitzt und einen geschäumten Kunststoffkern (14) und im wesentlichen ungeschäumte Oberflächen (16) an gegenüberliegenden Flächen des Abschnittes besitzt und das Gelenk (18) einen dünnen, ungeschäumten schmalen Biegebereich (2o) und einen übergangsbereich (22) aufweist, der fortschreitend von der Dickenausdehnung des Biegebereiches (2o) bis zur Dickenausdehnung des Abschnittes (1o, 12) stärker wird, wobei der Übergangsbereich (22) im wesentlichen ungeschäumte Oberflächen (24) und ein Inneres besitzt, das im wesentlichen benachbart zum Biegebereich (2o) ungeschäumt ist und in der Mitte in einer fortschreitend größeren Dickenausdehnung, die die Dickenausdehnung des geschäumten Kerns (14) an der Verbindung zwischen dem Gelenk (18) und dem Abschnitt (1o, 12) erreicht, geschäumt ist.

2. Kunststoffgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Abschnitte des Gegenstandes (1o, 12) eine wesentliche Dicke aufweisen und geschäumte Kunststoffkerne (14) und ungeschäumte Oberflächen (16) an gegenüberliegenden Flächen besitzen und der Biegebereich (2o) des Gelenks (18) in einer Ebene benachbart zur Ebene der Flächen der Abschnitte (1o, 12) an einer Seite des Gegenstandes angeordnet ist.

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3. Kunststoffgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (24) der ftbergangsbereiche (22) von dem Biegebereich (2o) nach außen von den Flächen der Abschnitte fortlaufen, um einen freien Raum an den Flächen der Abschnitte auf der Seite des Gegenstandes gegenüber der einen Seite zu bilden.

4. Kunststoffgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Oberflächen der Ubergangsbereiche (22) von dem Biegebereich nach außen auseinanderlaufen, um freie Räume an beiden Flächen der Abschnitte zu bilden.

.^ Verfahren zum Spritzen eines einteilig geformten Kunststoffgelenks mit Abschnitten, die zur Relativbewegung zueinander über ein einteiliges Gelenk verbunden sind, mit einem schmalen Biegebereich von dünnem Ouerschnitt und Übergangsbereichen zunehmender Dicke von der Dicke des Biegebereichs bis zur Dicke der Gegenstandsabschnitte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein flüssiges geschmolzenes Gemisch aus wärmeerweichbarem organischem polymerem Harz und einem Blähmittel herstellt, einen ausdehnbaren Formhohlraum mit dem Gemisch in im wesentlichen ungeschäumtem Zustand, jedoch bei der Schäumtemperatur des Gemisches füllt, wobei die Temperatur der Innenwände des Hohlraumes unterhalb der Schäumtemperatur liegen, um das Schäumen des Harzes benachbart zu den Wänden zu verhindern, jedoch nicht so kalt sind, daß der Teil des Gemisches, der in Berührung mit den Innenwänden steht, vor der Volumenausdehnung des Formhohlraumes erhärtet, wobei der Formhohlraum wenigstens teilweise durch eine erste Innenwand mit einer Öffnung, die Wandflächen zur Bildung einer Außenseite jedes Abschnittes des Gegenstandes trennt, einem gelenkformenden Teil mit Seitenwänden in dichtem Gleitsitz mit den Wänden der öffnung, und einer zweiten Innenwand, die gegenüber dem formenden Teil und der ersten Innenwand und im Abstand dazu liegt, um Oberflächen auf der anderen Außenseite jedes der Abschnitte zu bilden, wobei das formende Teil einen

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schmalen Oberflächenbereich zur Bildung des Biegebereiches und auseinanderlaufende Oberflächenbereiche zur Bildung der überganqsbereiche aufweist, die schräg von der zweiten Innenwand abfallen und auf die Wände der öffnung entlang Linien auftreffen, die nach innen im Abstand von der Oberfläche der ersten Innenwand liegen, so daß Teile der Wände der öffnung innerhalb des Formhohlraumes frei liegen, die erste Innenwand relativ zu dem formenden Teil und zur zweiten Innenwand nach dem Füllen des Formhohlraumes und während das Gemisch im Kontakt mit den Innenwänden noch flüssig ist, bewegt, um das Volumen des Formhohlraumes zu vergrößeren, jedoch das formende Teil mit seinem engeren Oberflächenbereich, das in einem Abstand zur zweiten Wand liegt, der der gewünschten Dicke des Biegebereichs des Gelenks entspricht, festhält, mittlere Bereiche aus Harzmaterial zwischen den gegenüberliegenden inneren Wänden und im Abstand dazu schäumt, um Abschnitte mit geschäumtem Kern und ungeschäumten Oberflächen zu bilden, mittlere Bereiche der Dicke des Harzmaterials zwischen den auseinanderlaufenden Oberflächenbereichen und der zweiten Innenwand in zunehmendem Maße schäumt, um die Obergangsbereiche zu bilden, wobei das Schäumen in den Übergangsbereichen zunehmend von im wesentlichen keinem Schäumen in Nachbarschaft zu dem Biegebereich bis zur Schaumkerndicke in Nachbarschaft zu dem Abschnitt, die die Dicke des Schaumkerns der Abschnitte erreicht, ansteigt, im wesentlichen das Schäumen des Harzmaterials in dem Raum zwischen dem schmalen Oberflächenbereich des formenden Teils und der zweiten Innenwand verhindert, um einen im wesentlichen ungeschäumten Biegebereich zu bilden, Harzmaterial durch die Bewegung des formenden Teils relativ zur inneren Wand von den freiliegenden Wandbereichen der öffnung fortwischt, um es in das Harz in dem Formhohlraum fließen zu lassen und mit ihm zu vermischen, und danach das Harzmaterial zum Erstarren abkühlt.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Gemisch unterhalb der Schäumtemperatur des Systems aus Harzmaterial und Blähmittel vor dem Einfüllen in den Formhohlraum gehalten wird und durch Einspritzen einer Masse des geschmolzenen Gemisches durch eine dem Fluß Widerstand leistende Zone in den Formhohlraum mit einer Geschwindigkeit, die mit der Anfangstemperatur des Gemisches und dem Fließwiderstand des Gemisches durch die Zone koordiniert ist, auf Schäumtemperatür bringt, um durch Reibung des Gemisches, das durch die Zone fließt, die zusätzliche Wärme zu erzeugen, um die Temperatur des Gemisches auf die Schäumtemperatur zu erhöhen, wenn das Gemisch in den Formhohlraum gelangt, und den Formhohlraum zu füllen, bevor wesentliches Schäumen des Gemisches erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Spritzens Bereiche des formenden Teils über die erste Innenwand in den Hohlraum hineinragen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7_f dadurch gekennzeichnet, daß das formende Teil einen schmalen Bereich in der Nähe des anderen Innenwandabschnittes und Oberflächenbereiche, die nach außen von dem schmalen Bereich in Richtung fort von dem anderen Innenwandabschnitt abfallen, aufweist.

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