-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft weiche, hohle Puppenköpfe. Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen weicher, hohler
Spielzeugteile mit thermoplastischen Elastomeren, sowie die in solchen
Verfahren verwendeten Formen.
-
Traditionell
wurden weiche, hohle Spielzeugteile oder Puppenköpfe durch Hohlkörpergießen, Tauchformen,
Rotationsgießverfahren
unter Verwendung von Latex oder PVC oder durch Blasformverfahren
unter Verwendung thermoplastischer Elastomere hergestellt. Mit diesen
traditionellen Verfahren können
hohle Teile jedoch nicht mit steuerbaren und präzisen Wanddicken und Öffnungsmaßen hergestellt
werden. Trotzdem waren in den vergangenen 50 Jahren Hohlkörpergießen und
Rotationsgießen von
PVC aufgrund der Weichheit und der leichten Verarbeitbarkeit von
PVC das primäre
Verfahren und das primäre
Material für
die Herstellung von einteiligen, hohlen Puppenköpfen mit direkter Haarverwurzelung.
-
Im
letzten Jahrzehnt haben jedoch verschiedene Studien gezeigt, dass
PVC kein umweltfreundliches Material ist und, was noch wichtiger
ist, dass es gesundheitsschädigend
wirken kann. Folglich wurden einige Spielzeughersteller dazu aufgefordert, auf
die Verwendung von PVC in Spielzeugen und Puppen zu verzichten.
Entsprechend besteht eine Notwendigkeit für neue Materialien, die nicht
gefährlich
sind und bei der Herstellung von Spielzeugen keine Umweltbelastung
darstellen. Ebenfalls besteht eine Notwendigkeit für ein neues
Verfahren zur Herstellung weicher, hohler Spielzeugteile mit steuerbaren
und präzisen
Wanddicken und Öffnungsmaßen.
-
US 2093909 beschreibt ein
Verfahren zum Herstellen von Puppenköpfen aus Kunststoffmaterial unter
Anwendung folgender Schritte: Formen von Kunststoffmaterial um einen
Kern zum Vorsehen eines einteiligen, hohlen, formbaren Kopfes, Entfernen des
Kerns von dem Kopf, Einspannen der Gesichtsteile des Kopfes zum
Schutz gegen Verformung, während
andere Teile des Kopfes frei bleiben, und Härten des Materials des Kopfes,
während
dieser gehalten wird.
-
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung sieht eine Lösung für die zuvor genannten Erfordernisse
vor. Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines weichen,
hohlen Kopfes für
eine Puppe vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein spritzformbares,
flexibles, thermoplastisches Elastomer und das Vorsehen einer Form
für den
Kopfteil. Die Form umfasst äußere Formteile
und einen inneren Kernteil, wobei die äußeren Formteile zu dem inneren
Kern zum Definieren eines Hohlraums in der Form des zu formenden
hohlen Teils beabstandet sind. Das thermoplastische Elastomer wird
zum Bilden des hohlen Kopfes in den Formhohlraum gespritzt. Der
Kopf umfasst eine Öffnung
zum Entfernen des inneren Kerns, aber das Maß des Kerns ist größer als
das Maß der Öffnung,
durch welche der Kern entfernt werden muss. Nachdem der Kopf spritzgeformt
worden ist, werden die äußeren Formteile
geöffnet,
um den Kopf und den inneren Kern freizugeben, und dann wird der innere
Kern aus dem Kopf entfernt, indem er durch die Öffnung in dem Kopf herausgenommen
wird.
-
Vorzugsweise
verwendet dieses Verfahren ein thermoplastisches Elastomer, welches
nicht PVC ist. Insbesondere wird eine Gruppe von flexiblen, thermoplastischen
Elastomeren aufgrund ihrer Elastizität, Stärke und Haltbarkeit und ihrer
Fähigkeit,
bemalt zu werden und der Erfüllung
der allgemeinen Farbadhäsionserfordernisse
für Spielzeug-
und Puppenanwendungen bevorzugt, welche als S-B-S (Styren-Butadien-Styren),
S-I-S (Styren-Isopren-Styren) und S-EB- S (Styren-Ethylen/Butylen-Styren) bekannt ist
und von Shell Chemical Company unter dem Namen KRATON vermarktet
wird. Das S-B-S-Copolymer, das als KRATON D erhältlich ist, ist das am stärksten bevorzugte
Elastomer. Dieses Copolymer gilt als umweltfreundlich und nicht
gesundheitsschädlich.
-
Gemäß einem
zweiten Merkmal der Erfindung ist eine Form zum Herstellen eines
spritzgeformten, hohlen Puppenkopfes unter Verwendung eines thermoplastischen
Elastomers vorgesehen. Die Form umfasst einen äußeren Formabschnitt und eine innere
Kernanordnung. Der äußere Formabschnitt umfasst
wenigstens zwei trennbare Abschnitte zum Einschließen der
inneren Kernanordnung. Die innere Kernanordnung passt in den äußeren Formabschnitt. Der
innere Kern ist zu dem äußeren Formabschnitt beabstandet,
um einen Hohlraum mit variabler Dicke zu bilden, der die Form des
zu formenden hohlen Artikels aufweist, und in welchen ein geschmolzenes thermoplastisches
Elastomer gespritzt werden kann, um den hohlen Artikel zu bilden.
Der hohle Artikel nimmt die Form des Hohlraums an und umfasst eine Öffnung,
durch welche der innere Kern entfernbar ist. Die innere Kernanordnung
weist ein Querschnittsmaß auf,
welches größer ist
als die Abmessung der Öffnung
in dem hohlen Artikel, von welchem sie entfernt werden muss, wenn
der Artikel geformt ist. Entsprechend ist diese Form nützlich,
um eine Vielzahl hohler Spielzeugteile mit einer engen Öffnung zu
fertigen, wie beispielsweise Köpfe,
Füße, Hände etc.
-
Gemäß einem
dritten Merkmal der Erfindung ist ein spritzgeformter, hohler Puppenkopf
vorgesehen. Der hohle Puppenkopf ist aus einem spritzformbaren,
thermoplastischen Elastomer geformt. Der Puppenkopf umfasst eine
Außenfläche, welche durch
eine gegenüber
liegende Fläche
einer äußeren Form
definiert ist, und eine Innenfläche,
welche während
des Spritzformverfahrens, das den Kopf formte, durch eine gegenüber liegende
Fläche
eines inneren Formkerns definiert ist. Die Innenfläche des
hohlen Kopfes definiert ein hohles Inneres des Kopfes, das in Verbindung
mit einer Öffnung
unten am Kopf steht. Das hohle Innere weist eine größere hohle
Abmessung auf, die größer ist
als die Abmessung der Öffnung.
-
Bei
einer Ausführungsform
umfasst der Puppenkopf vorzugsweise eine von der Oberseite des Kopfs
hervorstehende Zuglasche. Wenn der Kopf spritzgegossen wird, wird
eine Teilungslinie an der Verbindung von zwei äußeren Formhälften gebildet.
-
Die
Teilungslinie verläuft
entlang der Seitenkanten der Zuglasche, über die Ohren und an den Seiten
des Kopfes zu der Öffnung
hinab.
-
Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist der Puppenkopf ohne eine sichtbare Teilungslinie ausgebildet.
Wenn der Kopf spritzgeformt wird, wird eine Teilungslinie an der
Verbindung zweier äußerer Formhälften erzeugt.
Die Teilungslinie erstreckt sich in einer fortlaufenden Linie um
die Oberseite des Kopfes herum über
die Ohren. Haarmaterial wird an der Oberseite des Puppenkopfes oberhalb
und unterhalb der Teilungslinie mit ausreichender Dichte verwurzelt,
sodass die Teilungslinie für
einen normalen Beobachter, der die Puppe in einer Armlänge Entfernung
hält, nicht
sichtbar ist.
-
Vorzugsweise
nutzt die Erfindung bestimmte Formstrukturen, um die weichen, hohlen
Teile und Puppenköpfe
herzustellen. Eine mehrteilige, entfernbare und trennbare, feste,
innere Kernanordnung kann verwendet werden, um weiche Hohlteile
mit einer größeren hohlen
Abmessung zu bilden, die signifikant größer ist als die Abmessung der
Entfernungsöffnung,
wie in den 1–4 gezeigt
ist. Ein einteiliger, fester Kern kann verwendet werden, um weiche
Hohlteile oder Puppenköpfe
mit einer größeren hohlen
Abmessung zu bilden, die größer ist
als die Entfernungsöffnung,
wie in 5 gezeigt ist. Eine zweiteilige, feste Kernkonstruktion
mit einem pilzförmigen
Ausstoßstift
und Doppelausstoßsystem
kann verwendet werden, um die Teilungslinie am Oberteil des Kopfes
in dem Haarverwurzelungsbereich anzusiedeln, wie in den 6–8 gezeigt
ist, um die Teilungslinie für
den üblichen
Beobachter unsichtbar zu machen. Eine Zuglasche kann an dem Puppenkopf
gebildet sein, um das Entfernen des Kopfes von dem inneren Kern
zu unterstützen,
wie in 8 gezeigt ist.
-
Das
Verfahren dieser Erfindung ermöglicht einem
Spielzeughersteller, weiche, hohle Puppenköpfe unter Verwendung thermoplastischer
Elastomere mit mehreren Vorteilen gegenüber den traditionellen Verfahren
herzustellen. Erstens können
steuerbare und präzise
Wanddicken an spezifischen Stellen erzielt werden. Zweitens gibt
es durch die Verwendung von mehrteiligen Kernstücken keine virtuelle Begrenzung
des Unterschnittverhältnisses
des hohlen Inneren zu der Kernentfernungsöffnung. Drittens können alle
Arten von spritzformbaren thermoplastischen Elastomeren verwendet
werden, insbesondere umweltfreundliche und nicht gesundheitsschädigende
Materialien.
-
Diese
und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die
folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich
und klar verständlich.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Vorderseite-Rückseite-Querschnittsansicht
der inneren Form des Puppenkopfes.
-
2 ist
eine Querschnittsansicht des Puppenkopfes einer Form aus 1 entlang
den Linien B-B.
-
3 ist
eine Querschnittsansicht des Puppenkopfes aus 1 entlang
den Linien C-C.
-
4 ist
eine Querschnittsansicht einer Variation des Puppenkopfes aus 1 mit
einem in dem Kopf gehaltenen überformten
Objekt.
-
5 ist
eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Puppenkopfes
in einer Form.
-
6 ist
eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines Puppenkopfes
in einer Form.
-
7 ist
eine Querschnittsansicht des Puppenkopfes aus 5,
der aus der unteren Formhälfte entfernt
ist.
-
8 ist
eine Querschnittsansicht des Puppenkopfes aus 6,
der von dem Kern ausgestoßen
ist.
-
9 ist
eine Seitenrissansicht einer vierten Ausführungsform des Puppenkopfes.
-
10 ist
eine Seitenrissansicht des Puppenkopfes aus 9, nachdem
Haar am Kopf verwurzelt worden ist.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
-
Mit
Bezug zu den oben benannten Zeichnungen wird die detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung vorgestellt. Die Richtungsbezeichnungen vorne, hinten,
links, rechts, oben, unten, Höhe,
Breite etc. sind vom Standpunkt der normalen, aufrechten Position
des Puppenkopfes aus der Perspektive der Puppe zu verstehen und werden
hierin zur Unterstützung
bei der Identifizierung und Beschreibung der unterschiedlichen Merkmale
der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung benutzt. Diese Richtungsangaben werden jedoch nicht
verwendet, um die Erfindung in irgendeiner Hinsicht einzuschränken.
-
Die
Erfindung wird auch mit Bezug zu der bevorzugten Ausführungsform
des Puppenkopfes beschrieben. Diese Bezeichnung soll nicht auf einen bestimmten
Typ von Spielzeugpuppe beschränkt sein
und ist nicht auf menschliche Charakterzüge beschränkt. Die Verwendung der Bezeichnung „Puppenkopf" in diesem Dokument
könnte
sich auch auf den Kopf jedes beliebigen Spielzeugs, jeder Figur,
jedes Souvenirs, jeden animatronischen Roboters und ähnliches
beziehen, der eine menschliche Figur, ein lebendes oder ausgestorbenes
Tier oder selbst einen fiktiven Gegenstand unbekannter Herkunft,
wie beispielsweise ein fremdes Wesen von einem anderen Planeten,
darstellt.
-
Die 1, 2 und 3 zeigen
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. Ein hohler Puppenkopf 10 ist in einer zweiteiligen
Einspritzform 11 gezeigt. Der Kopf ist durch den Spalt
zwischen den zwei Teilen der Form definiert und durch Spritzformen
eines geschmolzenen thermoplastischen Elastomers in diesen Spalt
gebildet. Wichtige Merkmale des Kopfes umfassen das Gesicht 12 oder
die Vorderseite des Kopfes, die Rückseite 13 des Kopfes,
die Oberseite 14 des Kopfes, die Augenhöhle 15, die Nase 16,
den Hals 17, die Halsöffnung 18,
die Ohren 19 und die Teilungslinie 20.
-
Die
zweiteilige Spritzform 11 umfasst einen äußeren Formteil 21 und
eine innere Kernanordnung 22. Der äußere Formteil selbst ist aus
zwei Formhälften
gefertigt; eine vordere Formhälfte 23 und
eine hintere Formhälfte 24.
Die vordere Formhälfte 23 wird
so bezeichnet, weil sie geschnitten ist, um die Merkmale der Vorderseite 12 des
Puppenkopfes zu definieren, und die hintere Formhälfte 24 wird
so bezeichnet, weil sie geformt ist, um die Merkmale der Rückseite 13 des
Puppenkopfes zu definieren. Die beiden äußeren Formhälften 23, 24 kommen
um den breitesten Teil des Kopfes herum zusammen und bilden aufgrund
normaler Spritzformverfahren die Teilungslinie 20 am Puppenkopf
an dieser Verbindung.
-
Die
innere Kernanordnung 22 umfasst vier separate feste Kernstücke. Die
Kernanordnung 22 umfasst einen vorderen Mittelkernabschnitt 25,
einen hinteren Mittelkernabschnitt 26, einen linken Kernabschnitt 27 und
einen rechten Kernabschnitt 28. Diese Kernabschnitte oder
Stücke
werden zum Zusammenhalten vorzugsweise in einer ineinander greifenden
Weise montiert und bilden die innere Form und Fläche des hohlen Inneren des
Puppenkopfes. Montiert weist die innere Kernanordnung 22 eine
größere hohle
Abmessung 29 (d.h. die größte Breiteabmessung der Kernanordnung)
auf, die größer ist
als die Öffnungsabmessung 30 im
Hals.
-
Vorzugsweise
weisen die einzelnen Kernstücke
eine größere Stückabmessung 31 (d.h.
die größte Breitenabmessung
der Kernstücke)
auf, die kleiner ist als die größere hohle
Abmessung 29. Stärker
bevorzugt weisen die Kernstücke
eine größere Stückabmessung
auf, die ungefähr
genauso groß ist
wie die Öffnungsabmessung 30 am
Hals.
-
Wie
in den 1–3 zu
sehen ist, ist der Kopf 10 in dem zwischen der inneren
Kernanordnung 22 und der äußeren Form 21 gebildeten
Spalt geformt. Dieses zweiteilige Innen/Außen-Formverfahren kann verwendet
werden, um präzise
Wanddicken an spezifischen Stellen am Kopf zu definieren. Beispielsweise
können
die Wanddicken variiert werden, indem die äußere Form zum Erzeugen spezifischer Gesichtszüge, wie
beispielsweise einer Nase 16, geformt wird. In ähnlicher
Weise kann die Dicke um den Hals 17 herum leicht gesteuert
werden, um einen breiten Flansch 32 an der Basis des Halses
zu bilden, welcher für
eine sichere Befestigung des Puppenkopfes an einem Puppenkörper (nicht
gezeigt) dienen kann.
-
Ferner
besteht ein weiterer Vorteil dieses Formverfahrens in der Möglichkeit, überall am
Kopf Öffnungen
zu formen. Beispielsweise zeigt 1 eine Augenhöhle 15,
die dort gebildet ist, wo das vordere Mittelkernstück 25 die äußere Formhälfte 23 berührt. Dies
schließt
den Spalt zwischen den zwei Teilen, so dass dort kein geschmolzenes,
thermoplastisches Elastomer fließen kann.
-
Wenn
man dieses Merkmal fortführt,
können entfernbare
Objekte zwischen dem inneren und dem äußeren Formteil angeordnet sein,
welche durch das eingespritzte Thermoplast überformt und durch den geformten
Puppenkopf gehalten würden. 4 zeigt diese
Variation des Puppenkopfes aus 1. Bei dieser
Variation kann eine Augenkugel 33 an einer Stütze 34 in
dem vorderen Mittelkernstück 25 platziert
werden. Die Kernanordnung 22 und die Augenkugel 33 werden
in der äußeren Form 21 platziert. Wenn
das geschmolzene Thermoplast eingespritzt wird, fließt es um
die Augenkugel 33 herum und in einer optionalen Nut 35 in
die Augenperle, um eine Halteüberformung
zu erzeugen. Wenn die Formen vom Kopf entfernt werden, gleitet die
Augenkugel von der Stütze
und wird fest im Kopf gehalten. Um die Augenkugel zurückzuhalten,
kann diese alternativ aus einem Material gebildet sein, das mit
dem für
den Puppenkopf verwendeten Elastomer kompatibel ist, sodass die
Augenkugeloberfläche
schmelzen und an dem Puppenkopfmaterial haften würde.
-
Ein
typisches Formverfahren zur Verwendung mit der in den 1–3 gezeigten
Form funktioniert wie folgt. Die Kernstücke 25, 26, 27 und 28 werden
montiert, aneinander befestigt und in der ersten Formhälfte platziert.
Dann wird die zweite Formhälfte über der
ersten Formhälfte
geschlossen und fest zusammengehalten, um zu verhindern, dass eingespritzter
Kunststoff die Formhälften
auseinander zwingt und sich aus dem Hohlraum hinausdrückt. Geschmolzenes,
thermoplastisches Elastomer wird eingespritzt und füllt den
durch den Spalt zwischen dem inneren und dem äußeren Formteil definierten Hohlraum.
Nachdem das Thermoplast abgekühlt
ist und sich verfestigt hat, wird die erste Formhälfte geöffnet und
der Kopf mit der Kernanordnung im Inneren wird aus der zweiten Formhälfte hinaus
gezogen.
-
Die
innere Kernanordnung wird dann von dem Kopf entfernt. Zuerst wird
das hintere Mittelkernstück 26,
welches überwiegend über der
Halsöffnung 18 sitzt,
entfernt. Dann wird das vordere Mittelkernstück 25 von der Vorderseite
des Kopfes 12 zurück gezogen
und durch die Öffnung 18 hinaus
gezogen. Dann werden das linke und das rechte Kernstück 27 und 28 in
beliebiger Reihenfolge entfernt. Nachdem die Kernstücke von
dem Kopf entfernt worden sind, werden thermoplastische Rückstände entfernt
und die Stücke
zu einer Kernanordnung für
die erneute Verwendung in dem nächsten
Spritzformzyklus mit den gereinigten äußeren Formhälften zusammengesetzt.
-
Die
innere Kernanordnung kann für
die Entfernung in jeder beliebigen Reihenfolge konstruiert sein.
Vorzugsweise ist die Kernanordnung mit wenigstens einem Schlüsselstück konstruiert,
welches zuerst entfernt werden muss, bevor andere Stücke von
dem Puppenkopf entfernt werden können.
Es ist stärker
vorzuziehen, dass die Kernanordnung mit wenigstens zwei Schlüsselstücken konstruiert
ist, welche in einer speziellen Reihenfolge entfernt werden müssen, bevor
die verbleibenden Kernstücke von
dem geformten Puppenkopf entfernt werden können. Da das hintere Mittelkernstück über der Öffnung 18 liegt,
wie in 2 gezeigt, muss es notwendigerweise zuerst entfernt
werden, bevor die anderen Stücke
entfernt werden können. Ähnlich muss
das vordere Mittelkernstück
als nächstes
entfernt werden.
-
Der
Vorteil der Verwendung dieser Formtechnik besteht darin, dass das
Spritzformen dafür verwendet
werden kann, hohle Teile mit viel größeren, hohlen Abmessungen zu
formen als die Öffnungen,
durch welche die inneren Kernstücke
oder Stücke
entfernt werden müssen.
Es wird darauf hingewiesen, dass keine Begrenzung für das größte Unterschnittverhältnis (d.h.
das Verhältnis
der größeren hohlen
Abmessungen zu der Halsöffnungsabmessung)
besteht, welche mit diesem Verfahren zum Spritzformen eines Puppenkopfes
funktionieren würde,
da nur zwei oder auch mehr als hundert innere Kernstücke verwendet
werden können,
um die innere Kernanordnung herzustellen. Natürlich bestehen praktische Grenzen
der Kosteneffizienz bei der Verwendung so vieler Kernstücke. Auf
der anderen Seite können
abhängig
von der Fähigkeit
des Puppenkopfes, sich um die Hauptstückabmessungen herum zu dehnen,
so wenige Kernstücke
wie praktikabel verwendet werden. Diese Fähigkeit hängt von vielen Faktoren ab,
wie beispielsweise von der Flexibilität des thermoplastischen Elastomers,
von der Wanddicke um die Öffnung
herum, welche die Dehnung der Halsöffnung einschränkt, von
der Temperatur des Materials, wenn der Kern entfernt wird, etc.
-
Mit
Bezug zu 5 ist nun eine zweite bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Ein Puppenkopf 40 ist im Inneren
einer Spritzformvorrichtung gezeigt. Die Formbasis 41 und
der Formblock 42 umfassen einen äußeren Formteil 43 mit
einer vorderen Formhälfte 44 und
einer hinteren Formhälfte 45.
Die Formhälften
schließen
einen inneren Kern 46 ein, der einen Kernstamm 47 umfasst.
Der Stamm 47 erstreckt sich durch die Formhälften 44 und 45 und
bildet eine Verbindung zu der Formbasis 41. Zwischen dem
inneren Kern 46 und den Formhälften ist ein Hohlraum mit
einer variablen Dicke in Entsprechung zu der Form des Puppenkopfes 40, der
in diesem Hohlraum geformt werden soll, definiert. Die vordere Formhälfte 44 und
die hintere Formhälfte 45 treffen
sich an den Seiten und der Oberseite des Puppenkopfes und bilden
eine Teilungslinie 48 an der Oberfläche des Kopfes an diesem Verbindungsstück. Der
Kernstamm 47 berührt die äußeren Formhälften am
Boden 49 des Kopfes und definiert so eine Öffnung 50 in
dem Kopf, durch welche der Kern 46 entfernt werden muss.
Der Kern weist eine größere, hohle
Abmessung 51 auf, die größer ist als die Abmessung 52 der Öffnung,
was erforderlich macht, dass die Öffnungsdehnung um den Kern 46 herum
seine Entfernung erlaubt.
-
Bei
dieser speziellen Ausführungsform
ist der Puppenkopf geformt, indem der Kern 46 und der Stamm 47 in
den äußeren Formhälften 44 und 45 platziert
werden. Dann wird geschmolzenes, thermoplastisches Elastomer in
den zwischen dem inneren Kern und den äußeren Formhälften gebildeten Hohlraum gespritzt.
Nachdem das Elastomer ausreichend abgekühlt ist, gleiten die äußeren Formhälften 44 und 45 zur
Seite und der Formblock 42 und der Kern 46 werden
aus der Formvorrichtung 53 herausgezogen, wobei der geformte
Puppenkopf 40 um den Kern 46 herum befestigt ist.
Der hohle Puppenkopf wird dann mit der Hand mit einem Werkzeug oder
einer anderen Form von Ausstoßunterstützung, wie
beispielsweise einem Luftausstoßen,
von dem Kern entfernt. Für
ein Luftausstoßen
kann eine hohle Leitung durch die Mittellinie des Kerns 46 und
des Stamms 47 in das hohle Innere des Puppenkopfes geführt sein.
Luft würde
durch die Leitung und in den Kopf eingespritzt, um ihn teilweise
aufzublasen und zu dehnen, sodass er leicht von dem Kern entfernt
werden kann.
-
Mit
Bezug zu den 6–8 ist eine
dritte bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform umfasst ein Doppelausstoßsystem
für die
Entfernung des Puppenkopfes aus der Form. Ein Puppenkopf 55 ist
in den äußeren Formhälften gezeigt,
die eine obere Formhälfte 56 und eine
untere Formhälfte 57 umfassen.
In den Formhälften
befindet sich eine innere Kernanordnung 58. Die innere
Kernanordnung 58 umfasst ein konzentrisches Kernstück 59,
das mit einer Kernhülle 60 verbunden
ist, die den Ausstoßstift 61 umgibt
und an ihm entlang gleitet. Der Ausstoßstift 61 endet mit
einer pilzförmigen
Kappe 62 in dem konzentrischen Kernstück 59. Der Hohlraum 63 zwischen
den äußeren Formhälften 56 und 57 und
die Kernanordnung 58 weisen die Form des Puppenkopfes 55 auf,
der durch Spritzformen geschmolzenen thermoplastischen Elastomers
in dem Hohlraum 63 gebildet ist. Der Puppenkopf umfasst
eine in der oberen, äußeren Formhälfte 56 gebildete
Oberseite 64 und eine in der unteren, äußeren Formhälfte 57 gebildete
Unterseite 65. An der Verbindungsstelle 66, an
der sich die obere und die untere, äußere Formhälfte treffen, wird eine Teilungslinie 67 erzeugt,
welche im Wesentlichen ein fortlaufender Kreis um die Oberseite 64 des Puppenkopfes
herum und über
dem üblichen
Platz für
die Ohren ist. Der Puppenkopf 55 weist ein den Kern 58 umgebendes
hohles Inneres und eine Öffnung 68 unten
am Kopf auf, durch welche die Kernhülle 60 und der Ausstoßstift 61 gelangen
und die untere, äußere Formhälfte 57 berühren.
-
Wie
in der Reihe der 6, 7 und dann 8 zu
beobachten ist, wird der Puppenkopf nach dem Formen eines Puppenkopfes 55 durch
Einspritzen geschmolzenen Thermoplasts in die Form und Abkühlenlassen
aus der Form entfernt, indem zuerst die obere Formhälfte 56 entfernt
wird. Dann wird die Kernanordnung 58 mit der Kernhülle 60 und
dem Ausstoßstift 61 nach
oben gedrückt,
um den Kopf 55 aus der unteren Formhälfte 57 hinauszudrücken. Es kann
einige Kraft erforderlich sein, um den Kopf aus der Formhälfte hinauszudrücken, da
die Nase 69 flachgedrückt
werden muss, um sie aus dem Unterschnittbereich 70 der
Form, der die Nasenform definiert hat, hinauszudrücken. Dann
wird die Kernhülle 60 in
einer festen Positionen bezüglich
des Ausstoßstiftes 61 gehalten.
Dies kann durch einen geflanschten Anschlag 71 unten an
der Kernhülle 60 erreicht werden.
Der Ausstoßstift 61 wird
nach oben gedrückt und
zwingt damit den Kopf, aus dem konzentrischen Kernstück 59 heraus
zu gleiten, indem die Öffnung 68 unten
am Kopf um den breitesten Teil (d.h. die größere, hohle Abmessung) des
Kernstücks
gedehnt wird. Dann kann der Puppenkopf 55 leicht von dem pilzförmigen Ausstoßstiftkopf 62 entfernt
werden, da er eine geringere Hauptabmessung aufweist als das ringförmige Kernstück 60.
-
Es
ist besonders vorteilhaft, wenn der Puppenkopf 55 eine
Teilungslinie 67 um die Oberseite des Kopfes herum aufweist.
Ist die Teilungslinie 67 dort angeordnet, dann ist es normal,
dass Haarmaterial an der Oberseite des Kopfes sowie unterhalb der Teilungslinie
am Puppenkopf verwurzelt wird. Das Haarmaterial, welches aus natürlichem
oder synthetischem Material gefertigt ist, das dazu geeignet ist, haarähnlich zu
sein, sollte eine ausreichende Strangdichte aufweisen, um die Teilungslinie
zu bedecken und um die Teilungslinie für einen normalen Beobachter,
der die Puppe in einer Armlänge
Entfernung hält,
unsichtbar zu machen. Unter einem normalen Beobachter ist eine Person
zu verstehen, die die Puppe zum Zwecke der gelegentlichen Beobachtung oder
zum Spielen und nicht für
eine genaue Untersuchung hält.
-
Mit
Bezug zu den 9 und 10 ist
eine vierte Ausführungsform
eines Puppenkopfes gezeigt. Der Puppenkopf 75 umfasst eine
Zuglasche 76, die von der Oberseite 77 des Kopfes
hervorsteht. Die Zuglasche 76 ist nützlich, um den Kopf zu greifen
und ihn während
des Schritts des Entfernens des Kopfes von dem Kern nach dem Spritzformverfahren
von dem inneren Kern wegzuziehen. Die Zuglasche 76 kann
dann weg geschnitten werden, wobei ein kleiner Überrest 78 oben auf
dem Puppenkopf zurück
bleibt. An der Oberseite des Kopfes 82 kann Haar 81 verwurzelt
werden, sodass der Überrest 78 nicht
sichtbar ist. Wie in 9 gezeigt ist und wie bei einem
mit Formen gemäß den 1–5 gefertigten
Puppenkopf zu erwarten ist, verläuft
die Teilungslinie 79 des Kopfes um die Seiten der Zuglasche 76 herum, über die
Ohren 80 hinab und an der Seite des Kopfes nach unten.
Alternativ kann die Zuglasche auch zu Formen hinzugefügt werden,
wie in den 6–8 gezeigt, wobei
in diesem Fall die Teilungslinie die Oberseite des Kopfes umgeben
würde und
von dem verwurzelten Haar verdeckt würde.
-
Eine
Vielzahl spritzgeformter, flexibler, thermoplastischer Elastomere
kann bei dieser Erfindung verwendet werden. Das Material kann insbesondere aus
der folgenden Gruppe gewählt
werden: Polyvinylchlorid (PVC), Ethylenvinylacetat-Copolymer (EVA),
jedes der unter dem Markennamen KRATON von Shell Chemical Co. vermarkteten
Polymere (wie beispielsweise optional hydriertes) Styren-Ethylen/Butylen-Styren
(S-EB-S), Styren-Butadien-Styren (S-B-S), Styren-Isopropen-Styren (S-I-S), Styren-Dien,
Styren-Isopren und Styren-Butadien-Blockcopolymere, Styren-Ethylen-Butylen-Blockcopolymere
mit Mineralöl,
verzweigtes Styren-Copolymer, Styren-Butadien-Gummi,
Styren-Butadien-Triblock-Gummi, Styren-Isopren-Styren lineares Blockpolymer,
Styren-Butadien radiales Blockcopolymer, Butadien-Styren Copolymer-Gummi
oder synthetisches (Gummi) und Polyethylen mit geringer Dichte (LDP).
Ein weiteres potentiell geeignetes thermoplastisches Elastomer wird
von Monsanto unter dem Namen SANTOPRENE verkauft. Vorzugsweise wird ein
S-B-S, S-I-S oder S-EB-S Copolymer verwendet. Stärker vorzugsweise wird ein
S-B-S Copolymer verwendet.
-
Vorzugsweise
ist das thermoplastische Elastomer ausreichend flexibel, um sich
zu dehnen und zu ermöglichen,
dass die größeren inneren
Kernstücke
aus dem Inneren der hohlen geschmolzenen Teile extrahiert werden.
Vorzugsweise wird ein thermoplastisches Elastomer verwendet, aus
welchem Puppenköpfe
und andere weiche, hohle Spielzeugteile, die ausreichend echt aussehen,
geformt werden können,
wobei zunehmende Schwierigkeiten beim Formen von Einzelheiten und
beim Entfernen der geformten Teile aus der Form sowie beim Entnehmen größerer Kerne
durch kleinere Öffnungen
vermieden werden.
-
Insbesondere
ist ein von Shell Chemical Company unter dem Namen KRATON D vermarktetes
thermoplastisches Elastomer aufgrund seiner Elastizität, Stärke und
Haltbarkeit, sowie seiner Fähigkeit,
eine starke und lösungsmittelbeständige Verbindung
(z.B. unter Verwendung von Toluen als Lösungsmittel) zu bilden, bevorzugt.
KRATON D ist ein S-B-S Blockcopolymer und ist als geeignet für Nahrungsmittel-
und Arzneimittelverwendungen beschrieben, was es zu einer guten Wahl
für die
Verwendung in Spielzeugteilen macht, wo Bedenken hinsichtlich der
schädlichen
Wirkungen des Spielzeugmaterials für Kinder bestehen.
-
Bezüglich der
Flexibilität
und Dehnbarkeit des für
die Herstellung von hohlen Spielzeugteilen verwendeten Materials
weist KRATON eine Elastizität
oder Dehnungsfähigkeit
auf, die abhängig
von der gewählten
Qualität
bei bis zu 260% bis 550% liegt. Wird in dieser Erfindung ein Elastomergrad
mit einer höheren
Dehnungsfähigkeit
verwendet, dann kann ein größeres inneres
Kernstück
durch eine kleinere Öffnung
in dem Spielzeugteil entfernt werden. Die erforderliche Kraftmenge
für die
Extraktion des unterschnittenen Kerns hängt von der Wanddicke des Spielzeugteils
um die Öffnung
herum und von der erforderlichen Dehnung der Öffnung ab. Die Öffnung sollte
nicht zu weit gedehnt werden, um ein Reißen oder eine Beschädigung des
Spielzeugteils zu vermeiden.
-
Um
entsprechend die erforderliche Dehnung und/oder die Kraftmenge zu
reduzieren, die für
die Extraktion des Kerns aus dem Spielzeugteil erforderlich ist,
kann es wünschenswert
sein, statt eines einzelnen Kerns eine mehrteilige innere Kernanordnung zu
verwenden, wie sie beispielsweise in den 1–4 dargestellt
ist. Als vorgeschlagene Richtlinie für die empfohlene Verwendung
einer mehrteiligen inneren Kernanordnung auf der Basis der Erfahrung
mit der Verwendung von KRATON D in der vorliegenden Erfindung wird
davon ausgegangen, dass bei thermoplastischen Elastomeren mit einer
Härte unter
40 Shore A ein einzelner Kern mit einem Unterschnittverhältnis von
bis zu ungefähr
3 verwendet werden kann. Bei härteren
Materialien mit einer Härte über 40 Shore
A kann ein einzelner Kern mit einem Unterschnittverhältnis von
bis zu ungefähr 2
verwendet werden. Wie zuvor beschrieben wurde, ist das Unterschnittverhältnis das
Verhältnis
der größeren hohlen
Abmessung zu der Öffnungsabmessung,
durch welche der Kern entfernt wird. Bei Formkonstruktionen über diesen
Unterschnittverhältnisgrenzen
kann es wünschenswerter
sein, die mehrteilige innere Kernanordnung zu verwenden. Auch ist dieses
Unterschnittverhältnis
eine nützliche
Hilfe bei der Bestimmung der maximalen größeren Abmessungen der einzelnen
Teile der inneren Kernanordnung.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Formverfahren folgen
die Spritzform-Verfahrensbedingungen
traditionellen Verfahrensparametern, die von dem Typ und der Qualität des gewählten thermoplastischen
Elastomers abhängen.
Beispielsweise wird bei einem typischen Spritzformverfahren die
Mehrheit der Materialien der Zusammensetzung sorgfältig gemischt,
um ein gleichmäßiges Ausgangsmaterial
vorzusehen. Das Ausgangsmaterial wird dann so bearbeitet, dass es
für das
Einspritzen in eine Einspritzform geeignet ist. In einem anderen
Behälter
werden Pigment, Polystyren und eine geringe Menge des thermoplastischen
Elastomers (wie beispielsweise S-B-S-Copolymer) homogen gemischt.
Das vorbereitete Ausgangsmaterial und die das Pigment enthaltende
Mischung werden dann in die Form gespritzt, im Allgemeinen über einen
Zeitraum von ungefähr
0,02 bis ungefähr
6 Sekunden, typischerweise von ungefähr 0,03 bis ungefähr 2 Sekunden
und vorzugsweise von ungefähr
0,04 bis 1 Sekunde. Der Formpressdruck liegt im Allgemeinen bei
ungefähr
1,38 MPa (200 psi) bis ungefähr
6,89 MPa (1000 psi), typischerweise bei ungefähr 2,07 MPa (300 psi) bis ungefähr 5,52
MPa (800 psi) und vorzugsweise bei ungefähr 2,76 MPa (400 psi) bis ungefähr 4,83
MPa (700 psi). Die Schmelztemperatur liegt im Allgemeinen bei ungefähr 149°C (300°F) bis ungefähr 288°C (550°F), typischerweise
bei ungefähr
163°C (325°F) bis ungefähr 218°C (425°F) und vorzugsweise
bei ungefähr
177°C (350°F) bis ungefähr 204°C (400°F). Die Mischung wird
im Allgemeinen für
ungefähr
20 Sekunden bis ungefähr
90 Sekunden, typischerweise für
ungefähr 30
Sekunden bis ungefähr
80 Sekunden und vorzugsweise für
ungefähr
35 Sekunden bis ungefähr
60 Sekunden in der Form gehalten. Ferner erfolgt das Formen vorzugsweise
so schnell wie möglich.
Ferner ist keine spezielle Belüftung
erforderlich.
-
Insbesondere
hat das bevorzugte Material KRATON D einen normalen Verarbeitungstemperaturbereich
von 149°C
(300°F)
bis 199°C
(390°F)
und einen typischen Einspritzdruck von 3,45 MPa (500 psi) bis 6,89
MPa (1000 psi), wie in dem Shell Chemical Technical Bulletin, SC:
455–96
nachzulesen ist. Die Spritzformmethoden dieser Erfindung funktionieren
innerhalb der normalen, festgelegten Verarbeitungsparameter für KRATON
D und erfordern keine speziellen Verarbeitungsbedingungen. Es ist
auch davon auszugehen, dass andere Materialien keine speziellen
Verarbeitungsparameter erforderlich machen.
-
Optional
kann die Luft in der Form zu Beginn eines Formzyklus mittels einer
Vakuumhilfe und koordiniert mit dem Einspritzen der elastomeren
Mischung aus der Form entfernt werden. Die Vakuumhilfe kann ungefähr über die
letzte Sekunde des Einspritzzeitraums angewendet werden, oder sie
kann direkt nach dem Ende des Einspritzzeitraums angewendet werden.
Wird die Vakuumhilfe zu früh
in dem Einspritzzeitraum angewendet, so kann dies zu übergroßen Zellräumen in
dem Formeinschluss führen, was
ein übermäßig schwammiges
Produkt erzeugt. Wird keine Vakuumhilfe angewendet, so kann dies
zu längeren
Zykluszeiten führen.
-
Nach
einem Zeitraum, der ausreicht, um die Gesamtmischung in der Form
wirksam aushärten
zu lassen, wird die Form geöffnet
und das geformte Stück
entfernt. Der innere Kern wird aus dem Stück extrahiert. Das Stück kann
mit einer geeigneten Farbe bemalt werden, die mit dem verwendeten
thermoplastischen Elastomer kompatibel ist. Dann kann im Fall eines
Puppenkopfes Haar an dem Stück
verwurzelt werden.
-
Formzeiten,
Druckwerte, Belüftung,
Kühlung,
vakuumunterstützte
Produktentfernung und andere, für
das Spritzformen relevante Faktoren basieren auf der genauen Kombination
der Materialien, die in der Gesamtmischung enthalten sind, auf dem
Typ, der Größe und der
Gestalt der Form und auf anderen Faktoren, die Fachleuten geläufig sind.
-
Natürlich wird
darauf hingewiesen, dass Veränderungen
und Modifikationen an den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
erfolgen können.
Es ist daher beabsichtigt, dass die vorangehende detaillierte Beschreibung
erläuternd
und nicht beschränkend
ist und es wird darauf hingewiesen, dass nur die folgenden Ansprüche den
Rahmen dieser Erfindung definieren sollen.