DE4226390A1

DE4226390A1 - Hohlkoerper-spritzgiessverfahren

Info

Publication number: DE4226390A1
Application number: DE4226390A
Authority: DE
Inventors: Kazumichi Shigeno; Shigeru Yabuya
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1991-08-13
Filing date: 1992-08-10
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2012-08-11
Also published as: JPH0542557A; DE4226390C2; JPH082547B2; US5395582A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzen von Hohl körpern mittels der Methode einer ungenügenden Füllung (Short-shot-method).

Um Ressourcen zu sparen und das Gewicht zu verringern, werden immer mehr verschiedene Arten von Hohlkörperprodukten herge stellt. Beim Herstellen dieser hohlen Formkörper wird übli cherweise die Methode der ungenügenden Füllung angewandt, wie sie in der Japanischen Offenlegungsschrift 56 832/1981 und dem US-Patent 41 01 617 beschrieben ist. Gemäß diesem Verfahren wird vorab Harz in eine Höhlung einer Form eingespritzt, um diese zu 50 bis 90% ihres Fassungsvermögens auszufüllen. Ein Fluid, wie ein Gas, wird dann in das Harz injiziert um einen hohlen Formkörper herzustellen. Vor dem Einspritzen wird das Harz bis zu einem heißgeschmolzenen Zustand erhitzt. Das Harz bleibt weich, selbst wenn das Fluid injiziert wird. Nachdem das Fluid injiziert worden ist, wird die Form gekühlt, wo durch das Harz erhärtet.

Hohle Formkörper, die auf diese Weise hergestellt worden sind, können z. B. als Hilfsgriff im Innern eines Fahrzeuges benutzt werden. Ein solcher Griff 9 ist in Fig. 10 darge stellt. Der Hilfsgriff 9 besitzt an der rechten und an der linken Seite einen abgebogenen Abschnitt 91. Jeder Endab schnitt ist an der Stirnseite mit einem Raum 92 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln versehen. Der Hilfsgriff 9 besteht aus einem Harzteil 39 als äußere Schale und einem hohlen Ab schnitt 49.

Bei dem "Short-shot-Verfahren" wird das Harz teilweise in die Höhlung eingespritzt und dann durch das injizierte Fluid wei tergetrieben. Auf diese Weise wird im Körper der hohle Ab schnitt gebildet. Wenn jedoch nach diesem Verfahren ein hoh ler Formkörper erzeugt wird, wie der Hilfsgriff 9, der einen abgebogenen Abschnitt 91 besitzt, dann besteht die Gefahr, daß beim Strömen des Harzes auf dem Innenweg, d. h. im Innen verlauf 90 eine dünne Wandstelle 99 entsteht, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist. Der Grund liegt darin, daß das in das Harz injizierte Fluid dazu neigt, entlang des Innenver laufs 90 zu strömen wo der Strömungswiderstand relativ gering ist, mit der Folge einer dünneren Außenschale.

Die so gebildete dünne Wandstelle 99 besitzt eine reduzierte Festigkeit und bricht leicht, so daß Fehler verursacht wer den. Das Harz um die dünne Wandstelle 99, das etwas abgekühlt worden ist, strömt infolge des injizierten Fluids schlagartig weiter, wodurch ein sogenannter Albinismus gebildet wird, das heißt eine weißlich verfärbte Stelle. Diese Erscheinung ver schlechtert das Aussehen des abgebogenen Abschnittes 91 des Hilfsgriffs 9. Um eine Schraube in den Befestigungsraum des hohlen Abschnitts einzupassen, ist es erwünscht, eine dicke Wand um den abgebogenen Abschnitt zur Verfügung zu haben. Wie beschrieben, soll der hohle Formkörper eine äußere Schale als festen Abschnitt besitzen, der partiell dick ausgebildet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zum Erzeugen eines hohlen Formkörpers verfügbar zu machen, mit dem es möglich ist, die Außenschale partiell dick auszubilden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.

Demgemäß wird ein hohler Formkörper dadurch hergestellt, daß Harz in die Höhlung einer Form eingespritzt wird, die an ih rer Oberfläche einen Damm aufweist.

Sodann wird ein Fluid in das Harz injiziert, das einen hohlen Abschnitt zwischen dem Damm und einem Teil der Formoberfläche bildet, und ferner einen dicken Teil zwischen dem Damm und dem anderen Teil der Formoberfläche.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung können aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren entnommen werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht längs der Linie 1-1 der Hohlkör per-Spritzform, der in Fig. 2 dargestellten Ausfüh rungsform;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 von Fig. 1, die eine Hohlkörper-Spritzform gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Höhlung der ersten Ausfüh rungsform, wobei das Harz eingespritzt ist;

Fig. 4 eine Schnittansicht der Höhlung der ersten Ausfüh rungsform, wobei das Fluid in das Harz injiziert ist;

Fig. 5 teilweise im Schnitt einen Hilfsgriff, der den hohlen Formkörper gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt;

Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie 6-6 von Fig. 5;

Fig. 7 einen Grundriß einer Hohlkörper-Spritzform gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 eine Schnittansicht des hohlen Formkörpers nach der zweiten Ausführungsform der mit einem Raum zur Auf nahme einer Schraube ausgestattet ist;

Fig. 9 eine Schnittansicht längs der Linie 9-9 von Fig. 8;

Fig. 10 teilweise im Schnitt einen Hilfsgriff, der einen hoh len Formkörper nach dem Stand der Technik darstellt;

Fig. 11 eine Schnittansicht des Bereichs um den gebogenen Ab schnitt in dem im bekannten Hilfsgriff ein dünner Wandabschnitt gebildet ist.

Das wesentlichste Merkmal der Erfindung ist es, eine Form für ein Hohlkörper-Spritzverfahren einzusetzen, in der an einer Stelle, die dickwandig ausgebildet werden soll, ein Damm vor gesehen ist. Die Form ist so aufgebaut, daß das Fluid zwi schen dem Damm und der Formoberfläche strömen kann. Der Damm steht nach innen in die Höhlung vor. Es kann eine Vielzahl von Dämmen an den entsprechenden Stellen vorgesehen werden.

Wenn die vorliegende Erfindung eingesetzt wird zum Erzeugen eines hohlen Formkörpers, der einen abgebogenen Abschnitt aufweist, dann sind, betrachtet in Strömungsrichtung des Har zes und des Fluids, an Stellen die vor den abgebogenen Form abschnitten innerhalb der Höhlung in der Nähe des Innenver laufs des Formkörpers liegen, Dämme vorgesehen. Vorzugsweise sind die Dämme an Stellen in der Nähe des Innenverlaufs ge bildet, die etwa 1/5 bzw. 1/3 der Höhe des abgebogenen Ab schnitts ausmachen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Damm ist vorzugsweise länglich ausgebildet, und weist eine Breite im Bereich zwischen 1 bis 10 mm auf, eine Länge von 2 bis 20 mm und eine Höhe (Dicke) von 2 bis 5 mm, so daß das Fluid gezwungen wird, zwischen dem Damm und dem Außenverlauf bzw. der Außenkontur des Formkörpers zu fließen.

Der Innenweg bzw. Innenverlauf 100 bezieht sich hier auf den inneren Eckbereich des abgebogenen Abschnittes der Höhlung. Der Außenweg bzw. Außenverlauf 16 bezieht sich hier auf den äußeren Eckbereich des abgebogenen Abschnitts der Höhlung der dem Innenverlauf gegenüberliegt.

Bei dem erfindungsgemäßen Hohlkörper-Spritzgießverfahren kön nen verschiedene Arten thermoplastischer Harze, z. B. Polypro pylene (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyphenylen oxid (PPO) und biegsame Polyvinylchloride (PVC) verwendet werden. Das für dieses Verfahren benutzte Fluid kann ausge wählt sein aus der Gruppe Inertgas, wie Argon und Helium, und nicht-oxidierendem Gas, wie Stickstoff, oder aus einer Flüs sigkeit, wie Wasser und Öl.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Fluid nach dem Einspritzen des Harzes eingebracht werden, oder zusammen mit dem Harz, nachdem es mit einer geringen Menge an Harz ver mischt worden ist.

Die Form für das Hohlkörper-Spritzverfahren gemäß dieser Er findung weist an einer Stelle an der eine dicke Wand geformt werden soll, einen Damm auf. Als erster Schritt des Spritz verfahrens wird mittels des "Short-shot-Verfahrens" Harz in einem Volumenanteil von etwa 50 bis 90% der Kapazität der Höhlung eingespritzt.

Sodann wird in das Harz Fluid injiziert. Hierbei strömt das Fluid normalerweise gleichmäßig durch die Innenseite des Harzes. Das Harz, das um den in der Form vorgesehenen Damm strömt, kühlt jedoch allmählich ab. Demgemäß wird das inji zierte Fluid gezwungen, in weichgeschmolzenes Harz zwischen dem Damm und der Formoberfläche zu strömen, das noch nicht abgekühlt worden ist. Das Harz kühlt dann vollständig ab und erhärtet. Hierdurch verbleibt eine ausreichende Menge an Harz in dem Abschnitt der dickwandig ausgebildet werden soll, wo durch das Formen von dünnwandigen Stellen vermieden wird.

Die Erfindung macht ein Hohlkörper-Spritzgießverfahren ver fügbar, das es erlaubt, hohle Formkörper mit dicker Wand zu erzeugen.

Beispiel 1

Das erfindungsgemäße Hohlkörper-Spritzgießverfahren wird an hand der Fig. 1 bis 6 erläutert. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, beschreibt dieses Beispiel ein Hohlkörper-Spritzgießver fahren zur Herstellung eines typischen Hilfsgriffs 2 mit ab gebogenen Abschnitten 23.

Die Form 1 nach Fig. 1 weist eine Höhlung 10 zur Herstellung des Hilfsgriffs 2 als hohlen Formkörper auf, der abgebogene Abschnitte 23 besitzt. Die Höhlung 10 ist mit zwei Dämmen 11 an Stellen eines Strömungsweges 8 versehen, an denen das Gas benachbart zur Innenkontur bzw. zum Innenverlauf 100 strömt. In den Fig. 1, 3 und 4 ist die Form 1 so ausgebildet, daß das nach dem Einspritzen des Harzes 3 injizierte Fluid 4 durch einen Zwischenraum 115 zwischen den Dämmen 11 und der Außenkontur bzw. des Außenverlaufs 16 in die Höhlung 10 strö men muß.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind die Dämme 11 innerhalb der Höhlung 10 im Gasweg 8 in der Nachbarschaft des Innenver laufs 100 des abgebogenen Formabschnittes 13 angeordnet. Die Dämme 10 sind in der Nähe eines Angußsteges 15 angeordnet, der sich in Strömungsrichtung vor dem abgebogenen Formab schnitt 13 befindet. Die Form 1 ist in einen linken und einen rechten Formteil unterteilt, von denen jeder eine Teilungs fläche 14 aufweist, wie weiter unten noch näher erläutert wird.

Die Dämme sind im abgebogenen Formabschnitt 13 innerhalb der Höhlung 10 angenähert auf 1/3 der Höhe der Höhlung vorgese hen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. D.h. die Mitte der Dämme 11 befindet sich an einer Stelle an der das Verhältnis X zu Y gleich 2 zu 1 ist.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, besteht jeder Damm 11 aus ei nem dünnen und langen Vorsprung einer Breite im Bereich von 6 bis 9 mm, einer Länge von 2 bis 20 mm und einer Dicke Z von etwa 3 mm. Die Höhlung 10 hat eine Höhe H von etwa 15 mm. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist jeder Damm 11 so befestigt, daß er von der linken bzw. der rechten Formteilfläche vorsteht. Der zwischen den beiden Dämmen 11 definierte Raum ist ein Strö mungsweg 17, durch den das Harz 3 und das Fluid 4 strömen. Der Strömungsweg 17 wirkt darüberhinaus in der Weise, daß er die Strömungsrichtung des Fluids 4 vom Innenverlauf 100 zum Außenverlauf 16 ändert.

Die Höhlung 10 weist oben in der Mitte einen Angußsteg 15 auf, durch den das Harz 3 und das Fluid 4 eingespritzt wer den. Wie Fig. 2 zeigt, besteht die Form 1 aus einer linken Formhälfte 1A und einer rechten Formhälfte 1B, von denen jede mit einer Trennfläche 14 ausgestattet ist. Das Harz 3 kann ein Polypropylen-Harz (PP) sein. Das Fluid kann ein Stick stoffgas (N₂) sein, das mit einem Druck von etwa 200 daN/cm² (kg/cm²) injiziert wird.

Beim ersten Ausführungsbeispiel weist die Form 1 die Dämme 11 im Gasweg 8 in der Nachbarschaft des Innenverlaufs 10 im ab gebogenen Formabschnitt 13 auf. Bei Benutzung der Form 1 wird das Harz, wie Fig. 3 zeigt, in die Höhlung 10 eingespritzt. Bei diesem Vorgang wird das Harz 3 in 70% der Kapazität der Höhlung mittels der "Short-shot"-Methode eingespritzt. Hier durch kann als Aufnahmekapazität für das Fluid 4 ein Anteil von 30% der Kapazität der Höhlung gewährleistet werden.

Im darauffolgenden Schritt wird, wie Fig. 4 zeigt, das Fluid in das Harz 3 injiziert. Hierbei neigt das injizierte Fluid 4 dazu, längs des Innenverlaufs 100 des abgebogenen Formab schnittes 13 zu strömen. Da jedoch die Dämme 11 im Gasweg 8 in der Nähe des Innenverlaufs 100 vorgesehen sind, wird das injizierte Fluid 4 so geführt, daß es durch das erweichte Harz zwischen den Dämmen 11 und der oberen Fläche der Höhlung strömt. Eine ausreichende Menge an Harz 3 zum Erzeugen des hohlen Formkörpers verbleibt im Innenverlauf 100, der defi niert ist, zwischen den Dämmen 11 und der unteren Fläche der Höhlung und verhindert, daß dieser Bereich zum Teil dünn aus gebildet wird.

Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, besteht der geformte Hilfsgriff 2 aus einem Hauptkörper 39, einem in diesem ge formten hohlen Abschnitt 49, einer Innenwand 24 und einem Be festigungsraum 22. Der abgebogene Abschnitt 23 weist eine durch die Dämme 11 gebildete Aussparung 21 auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von hohlen Formkörpern erlaubt damit die Herstellung eines exzellenten hohlen Formkörpers mit einer dicken Wand, der frei ist von dünnen Abschnitten oder Fehlern im abgebogenen Abschnitt 23.

Beispiel 2

Bei dieser Ausführungsform, wie sie in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellt ist, wird ein rohrförmiger hohler Formkörper 6 erzeugt, in dem ein Befestigungsraum 64 vorgesehen ist, mit einem geraden Teil 62 in dem eine Schraube befestigt wird.

Wie in Fig. 7 dargestellt, besitzt die Form 5 dieser Ausfüh rungsform eine Höhlung 50 zum Erzeugen des rohrförmigen hoh len Formkörpers 6. Der untere Teil 52 der Höhlung 50 weist einen mittleren Vorsprung 54 zum Formen des Befestigungsrau mes 64 sowie zwei Dämme 51 auf, die symmetrisch so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberliegen. Die Form 5 besteht aus einer oberen Formhälfte 5A und einer unteren Formhälfte 5B, von denen jede eine Trennfläche 55 besitzt. Der zwischen den Dämmen 51 definierte Raum 515 und die obere Formhälfte 5A sind so aufgebaut, daß sie es dem Harz und dem Fluid ermögli chen, hindurchzuströmen. Das Harz, wie Polypropylen-Harz (PP) wird in die Höhlung 50 zur Erzeugung des hohlen Formkörpers 6 eingespritzt. Das Harz strömt längs der Kontur des Befesti gungsraums 64 und des röhrenförmigen Abschnittes 61 (vergl. die Fig. 8 und 9). Anschließend wird ein Stickstoffgas (N₂) in das Harz injiziert. Alternativ können das Harz und das Fluid gleichzeitig eingebracht werden, indem vorher eine kleine Menge an Harz eingespritzt wird.

Das injizierte Fluid neigt dazu im Harz gleichmäßig zu strö men. Das Harz um die Dämme 51, die in der hohlen Einspritz form 5 vorgesehen sind, wird jedoch allmählich abgekühlt und erhärtet. Wie die Fig. 8 und 9 zeigen, strömt das Fluid durch den Raum 515 zwischen den Dämmen 51 und der Forminnen fläche um einen hohlen Abschnitt 60 und einen dicken Teil 611 zwischen dem Damm 51 und der anderen Forminnenfläche zu bil den.

Der so erzeugte hohle Formkörper 6 weist um den Befestigungs raum 64 und an beiden Seiten von diesem einen dicken Teil 611 auf. Der hohle Formkörper besitzt ein Schraubenloch 640 das im Aufnahmeraum 64 ausgebildet ist. Aufgrund der vorgesehenen Dämme 51 wird ein Ausschnitt 63 an jeder Seite des Schrauben loches 640 ausgebildet. Der Befestigungsraum 64 dient zur Aufnahme einer Schraube, wie einer selbstschneidenden Gewin deschraube, die im Aufnahmeraum befestigt wird, wenn der rohrförmige hohle Formkörper 6 an einem Fahrzeug befestigt wird. Der Aufnahmeraum 64 ist so ausgestaltet, daß die Schraube fest angezogen werden kann.

Die Erfindung ermöglicht es auf einfache Weise ein hohles Formteil mit dicken Wandabschnitten 611 selbst in einem gera den Teil 62 herzustellen. Es können die gleichen Wirkungen wie beim ersten Beispiel erzielt werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines hohlen Formkörpers unter Verwendung einer Formhöhlung mit wenigstens einem Damm element das in der Nähe einer ersten Formfläche angeordnet ist, mit den folgenden Schritten:
Einspritzen von Harz in wenigstens einen Teil der Form höhlung;
Injizieren von Fluid in das Harz zum Formen eines hoh len Abschnittes zwischen dem wenigstens einen Dammelement und einer zweiten Formfläche;
Formen eines festen Abschnittes zwischen den wenigstens einem Dammelement und der ersten Formfläche; und Entfernen des hohlen Formkörpers aus der Formhöhlung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das wenigstens eine Dammelement in der Nähe des Innenverlaufs eines inner halb der Höhlung gebildeten abgebogenen Formabschnittes ange ordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das wenig stens eine Dammelement an einer Stelle angeordnet ist, an der im hohlen Formkörper ein dicker Wandabschnitt gebildet werden soll.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das wenigstens eine Dammelement in Strömungsrichtung vor dem abgebogenen Formabschnitt angeordnet ist, so daß das Harz um das Dammele ment strömt bevor es zu dem abgebogenen Formabschnitt strömt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das wenigstens eine Dammelement in einer Höhe von 1/5 bzw. 1/3 der Höhe des abgebogenen Abschnittes angeordnet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das wenigstens eine Dammelement eine Breite zwischen 6 und 9 mm, eine Länge zwischen 2 und 20 mm und eine Dicke von etwa 3 mm aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Harz ein Polypropylen-Harz ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Fluid ein Stickstoffgas ist, das mit einem Druck von an nähernd 200 daN/cm₂(kg/cm²) eingebracht wird.

9. Verfahren zum Erzeugen eines hohlen Formkörpers mit einem abgebogenen Abschnitt unter Verwendung einer Formhöh lung, die eine erste und eine zweite Formfläche aufweist, mit den Schritten:
Einspritzen eines Harzes in wenigstens einen Teil der Formhöhlung;
Unterbrechen der Strömung des Harzes in der Nähe der ersten Formfläche bevor das Harz den abgebogenen Abschnitt erreicht, so daß das Harz einen dicken Abschnitt im abgeboge nen Bereich bildet;
Einbringen eines Fluids in das Harz zum Bilden eines hohlen Abschnittes zwischen der ersten und der zweiten Form fläche; und
Entfernen des hohlen Formkörpers aus der Formhöhlung.