DE60131328T2

DE60131328T2 - Geformtes Kunststoffprodukt mit mehrschichtiger Struktur und Verfahren zur Herstellung eines geformten Kunststoffprodukts mit mehrschichtiger Struktur

Info

Publication number: DE60131328T2
Application number: DE2001631328
Authority: DE
Inventors: Daishi Ohta-ku Saiki; Hirohide Ohta-ku Matsuhisa; Naohisa Ohta-ku Kumagai; Izumi Ohta-ku Uraki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: CN1221372C; JP2002086491A; EP1174241A2; EP1174241B1; EP1174241B8; KR100465673B1; KR20020009412A; TW592935B; CN1333119A; US6838131B2; EP1174241A3; DE60131328D1; US20020015841A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein geformtes Kunststoffprodukt mit mehrschichtiger Struktur, enthaltend einen Kunststoff zum Bilden einer Kernschicht und einen Kunststoff zum Bilden einer Hautschicht.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein geformtes Produkt mit einer sogenannten Sandwichstruktur, in der ein geformter Teil des Kernschicht-Kunststoffs von einem geformten Teil des Hautschicht-Kunststoffs umgeben ist.
Außerdem betrifft die Erfindung ein geformtes Kunststoffprodukt, welches gebildet wird durch Wiederverwendung eines Kunststoffs, bei dem es sich um ein geformtes Kunststoffprodukt aus einem thermoplastischen Kunststoff handelt.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Methode zum Pulverisieren eines geformten Produkts eines thermoplastischen Kunststoffs, wie es oben angegeben wurde, und zum Verwenden des pulverisierten Kunststoffs als Spritzgieß-Kunststoff.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kunststoffprodukt-Fertigungsverfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen geformten Kunststoffprodukts durch Spritzgießen eines Kunststoffs, um eine Kernschicht zu bilden, und eines Kunststoffs, um eine Hautschicht zu bilden, wodurch ein durch Pulverisieren eines thermoplastischen Kunststoffprodukts erhaltenes pulverisiertes Material als Kunststoff zur Bildung der Kernschicht verwendet wird.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Methode zum Recyceln von Kunststoffen, die beispielsweise in Bilderzeugungsvorrichtungen wie Kopiergeräten und Druckern verwendet werden, außerdem in Informations-Kommunikationsgeräten wie Faksimilegeräten und Computer, außerdem in elektrischen Haushaltsgeräten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das sogenannte Sandwichstruktur-Spritzgießen ist eine von mehreren Spritzgießmethoden. Bei diesem Spritzgießen werden zwei Typen von Kunststoffen in einen Formhohlraum eingespritzt, um eine mehrschichtige Struktur zu formen, Kunststoff-Formteil zur Bildung einer Kernschicht und einen Kunststoff-Formteil zur Bildung einer Hautschicht enthält.
Es gibt zahlreiche zum Stand der Technik gehörige Druckschriften bezüglich dieses Sandwichformens, klassifiziert gehören sie zu der internationalen Patentklasse IPC B29C 45/16. Beispiele sind das japanische Patent Nr. 3017052 und die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 8-224754 .
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Methode zur Wiederverwendung von Kunststoff-Formteilen und Kunststoffmaterialien. Beispiele für zum Stand der Technik zählende Druckschriften bezüglich der Wiederverwendung von Kunststoffen sind die japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 5-301222 , 5-147036 und 10-202694 .
Das japanische Patent Nr. 3031357 beschreibt ein Beispiel, bei dem ein recyceltes Kunststoff als Kernmaterial eines Sandwich-Formteils und ein recycelter Werkstoff ebenfalls als Oberflächenmaterial verwendet wird.
In jüngerer Zeit sind industrielle Bereiche in verschiedener Weise beeinflusst worden, um die Umwelt zu schützen und natürliche Ressourcen effizient zu nutzen. Außerdem wurden Versuche, Kunststoffe und Harzmaterialien als Öl-Ressourcen wiederzuverwenden, in die Praxis umgesetzt.
Um diesem Bedarf gerecht zu werden, fand eine extensive Entwicklung von Kunststoff-Formteil-Recycelverfahren statt.
Insbesondere werden relativ große Mengen einer Reihe groß bemessener thermoplastischer Werkstoffe in verschiedenen Arten elektrischer Geräte verwendet, beispielsweise in Bilderzeugungsvorrichtungen wie Kopiergeräten und Druckern, Büromaschinen und Kommunikationsgeräten wie zum Beispiel Fax-Geräten und Computer, außerdem elektrische Haushaltsgeräte wie Klimaanlagen, Videodecks und Audiokomponenten.
Aus verwendeten Produkten solcher Geräte entfernte thermoplastische Werkstoffe haben unzulängliche physikalische Eigenschaften wie zum Beispiel mechanische Festigkeit, Feuerbeständigkeit und äußere Farbe.
Außerdem bleiben verschiedene Fremdstoffe an der Oberfläche haften und verunreinigen sie.
Demzufolge wurde als Verfahren zum Recyceln solcher Werkstoffe ein Verfahren entwickelt, nach dem Formteile pulverisiert, gereinigt und neu-pelletiert werden, um unverbrauchtes Kunststoffmaterial (jungfräuliche Pellets) und das gebrauchte Kunststoffmaterial in einem vorbestimmten Verhältnis zu mischen und die physikalischen Eigenschaften wiederzuerlangen.
Allerdings wird bei diesem Verfahren ein minderes verwendetes Kunststoffmaterial mit einem neuen Kunststoffmaterial vermischt. Aus diesem Grund ist ein verarbeitetes recyceltes Material schlechter als ein Formteil, welches aus 100% neuen Kunststoffpellets hergestellt wurde, wenn man die mechanische Festigkeit, die Feuerbeständigkeit und die äußere Farbe betrachtet.
Um die Umweltprobleme zu lösen, indem man in effizienter Weise die oben angesprochenen Ressourcen nutzt und die Menge an Industrieabfall weitestgehend verringert, lässt sich das mehrschichtige Strukturformen, das sogenannte Sandwich-Formen, als Mittel zur Verwendung benutzten Kunststoffmaterials als Werkstoff für Kunststoff-Formteile verwenden.
Dies bedeutet: ein solches mehrschichtiges Formteil wird erhalten durch Einspritzen eines Kunststoffs zur Bildung einer Kernschicht und eines Kunststoffs zur Bildung einer Hautschicht in eine Form, um dadurch ein Kunststoff-Formteil mit einer mehrschichtigen Struktur zu erhalten, in der die Kernschicht von der Hautschicht bedeckt ist.
Das Verfahren verwendet das oben angesprochene gebrauchte Kunststoffmaterial als Kernschicht-Kunststoff einer solchen mehrschichtigen Struktur.
Um das Recycling-Verhältnis von Kunststoff dadurch zu erhöhen, dass man einen gebrauchten Kunststoff als Rohstoff bei dem oben angesprochenen mehrschichtigen Strukturformen wiederverwendet, das heißt von einem sogenannten Sandwich-Formen Gebrauch macht, ist das Füllverhältnis eines Kernschicht-Kunststoffanteils als Recyclingmaterial von Bedeutung.
Wenn die Füllmenge eines Kernschicht-Strukturteils erhöht wird und das Hautschicht-Kunststoffmaterial um den Kernschicht-Strukturteil herumgespritzt wird, fließt der Kernschicht-Kunststoff in einigen Fällen aus einem mit dem Hautschichtteil bedeckten Bereich heraus.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Formteils, welches gleichmäßig mit einem möglichst großen Anteil von Kernschicht-Kunststoff gefüllt ist, und in welchem dieser Kernschicht-Kunststoff vollständig von einem Hautschicht-Kunststoff bedeckt ist. Außerdem soll ein Fertigungsverfahren für das Produkt geschaffen werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Fertigungsverfahrens, unter Verwendung eines Werkstoffs, der erhalten wird durch Pulverisieren eines wiederzuverwendenden Kunststoff-Formteils, um dadurch eine Beeinträchtigung der physikalischen Eigenschaft durch thermische Hysterese eines Kernschicht-Kunststoffs zu vermeiden und eine Ersparnis an Materialkosten zu erreichen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Vermeidung einer verringerten Teilefestigkeit, die dann auftreten kann, wenn ein recycelter Werkstoff als Kernmaterial beim Sandwichformen (bei einer mehrschichtigen Formstruktur) verwendet wird, um die obigen Probleme zu lösen.
Dies bedeutet, dass externe Teile, Gehäuse und mechanische Teile als Komponenten von Bilderzeugungsvorrichtungen und Informations-Kommunikationsgeräten wie beispielsweise Kopiergeräten, Druckern und Faxgeräten, funktionelle Teile bilden wie zum Beispiel Gewindeteile oder Passungsteile zum Verbinden mit anderen Teilen, zusätzlich zu Flachstückstrukturen.
Es muss eine hohe mechanische Festigkeit für derartige funktionelle Teile gewährleistet werden. Wird allerdings ein recycelter Werkstoff als Kernmaterial verwendet, so erschwert eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften dieses recycelten Werkstoffs die Gewährleistung der Funktionen solcher Funktionsteile.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine hohe Qualität dann zu garantieren, wenn ein Formteil eines äußeren Strukturteils unter Verwendung von recyceltem Werkstoff als Kernmaterial in einem Formteil mit mehrschichtiger Struktur verwendet wird.
Das heißt: wenn ein recycelter Werkstoff mit einer Farbe (einer dunklen Farbe) geringer Helligkeit als Kernschicht verwendet wird und ein unverbrauchtes jungfräuliches Material mit einer Farbe hoher Helligkeit als Hautschicht auf der Oberfläche der Kernschicht verwendet wird, muss man einen abträglichen Einfluss der Kernschicht-Farbe auf das äußere Erscheinungsbild vermeiden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Fertigungsverfahren eines eine Mehrschichtstruktur aufweisenden Kunststoffprodukts, welches die obigen Ziele erreicht.
Erreicht werden diese Ziele durch ein geformtes Kunststoffprodukt mit mehrschichtiger Struktur gemäß Anspruch 1 und die Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8. Die unabhängigen Ansprüche beziehen sich auf Weiterentwicklungen.
Das Kunststoff-Formteil wird geformt unter Verwendung eines pulverisierten Kunststoffmaterials, hergestellt durch Pulverisieren eines Formteils aus thermoplastischem Kunststoff als Kunststoffmaterial zur Formung der Kernschicht, und eines jungfräulichen Materials als Kunststoff zur Bildung der Hautschicht.
Außerdem kann das Kunststoff-Formteil ein externes Teil sein, ein Gehäuseteil, oder Bestandteil eines Bürogeräts, eines elektrischen Geräts oder einer Informations-Kommunikationsvorrichtung.
Außerdem kann der Kunststoff zur Bildung der Kernschicht dadurch erhalten werden, dass man ein Kunststoff-Formteil eines externen Teils, eines Gehäuseteils oder eines Bestandteils eines Bürogeräts pulverisiert.
Außerdem kann ein Kunststoffmaterial, welches durch Pulverisieren eines Kunststoff-Formteils aus thermoplastischem Kunststoff und durch Einstellen der Größe des pulverisierten Kunststoffs auf eine vorbestimmte Größe als Kunststoffmaterial zur Formung der Kernschicht verwendet werden.
Darüber hinaus kann die Größe des pulverisierten Kunststoffs, der als Kernschicht-Kunststoff zu verwenden ist, auf vorzugsweise 10 mm oder weniger und insbesondere vorzugsweise auf 4 bis 10 mm eingestellt werden.
Als Verfahren zum Fertigen eines eine Mehrschichtstruktur aufweisenden Kunststoffprodukts durch Spritzgießen eines Kunststoffmaterials zur Formung einer Kernschicht und eines Kunststoffmaterials zur Formung einer Hautschicht in eine Form kann, nachdem ein vorbestimmtes Volumen Kunststoffmaterial zum Bilden der Hautschicht injiziert wurde, Kunststoffmaterial zur Formung der Kernschicht, erhalten durch Pulverisieren eines Formteils aus Kunststoff, und ein jungfräuliches Kunststoffmaterial zur Formung der Hautschicht gleichzeitig eingespritzt werden, wobei das jungfräuliche Kunststoffmaterial zur Formung der Hautschicht erneut eingespritzt werden kann.
Außerdem kann als Kernschicht-Kunststoffmaterial ein Material verwendet werden, welches erhalten wird durch Pulverisieren eines Kunststoff-Formteils, welches aus einem thermoplastischen Kunststoff geformt wurde.
Das pulverisierte Kunststoffmaterial, welches als Kunststoff zur Formung der Kernschicht verwendet werden soll, braucht in einem Schritt vor dem Schmelzen des pulverisierten Kunststoffs zum Einspritzen in die Form nicht erwärmt zu werden.
Weiterhin kann ein pulverisiertes Kunststoffmaterial, welches erhalten wird durch Pulverisieren eines aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehenden Formteils, als Kunststoff zum Formen der Kernschicht verwendet werden, ein jungfräuliches Material kann als Kunststoff zum Formen der Hautschicht verwendet werden, und das Kunststoffmaterial zur Bildung der Hautschicht kann unter Verwendung des gleichen Typs eines Kunststoffmaterials als das pulverisierte Kunststoffmaterial geformt werden.
Um das Problem des äußeren Erscheinungsbilds als eines der oben angegebenen Ziele zu lösen, wird das Kunststoff-Formprodukt als externes Teil an einem Gerät befestigt, wobei die Dicke der Hautschicht gegenüber der Oberfläche des Geräts auf einen Wert in einem Bereich numerischer Werte festgelegt wird, bei dem die Durchlässigkeit der Farbe des Kernschicht-Kunststoffteils unterdrückt ist.
Darüber hinaus beträgt die Dicke der Hautschicht des Kunststoff-Formteils 0,3 mm oder mehr.
Um die Festigkeit eines funktionellen Teils des oben angesprochenen Kunststoffprodukts mit Mehrschichtstruktur zu garantieren, wird der funktionelle Befestigungsteil aus einem Hautschicht-Kunststoff gefertigt.
Weitere Ziele und Vorteile außer den oben angegebenen sind für den Fachmann durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. In der Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die Bestandteil der Offenbarung sind und ein Beispiel der Erfindung darstellen. Dieses Beispiel ist allerdings nicht erschöpfend für verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zu verstehen, so dass auf die der Beschreibung folgenden Ansprüche Bezug genommen wird, um den Schutzumfang der Erfindung festzulegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines mehrschichtigen Kunststoff-Formteils, wie es bei der Erfindung verwendet wird;
2 ist eine Schnittansicht entlang einer Richtung A-A in 1;
3 ist eine Ansicht zum Erläutern der Anordnung der Hauptbestandteile einer Formmaschine zum Formen des im Rahmen der Erfindung verwendeten Kunststoff-Formteils;
4 ist eine Ansicht zum Erläutern der Schritte des Pulverisierens eines recycelten Kunststoffs, der als Kernschicht-Kunststoff bei der Erfindung verwendet wird;
5 ist eine Ansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Fertigen eines Kunststoff-Formteils mit Mehrschichtstruktur;
6 ist eine Ansicht zum Erläutern der Schritte des Einspritzens eines Hautschicht-Kunststoffs und eines Kernschicht-Kunststoffs;
7 ist eine Ansicht zum Erläutern der Zustände des Hautschicht-Kunststoffs und des Kernschicht-Kunststoffs in einem Formhohlraum;
8 ist eine Ansicht zum Erläutern einer Struktur, in der ein funktioneller Teil zum Befestigen an einem anderen Teil an der Flachstück-Oberfläche eines Kunststoff-Formteils mit Mehrschichtstruktur ausgebildet ist;
9 ist eine Ansicht zum Erläutern einer Struktur für eine Schraubverbindung;
10 ist eine Ansicht zum Erläutern des Zustands des Fließens eines Kunststoffs in einen Hohlraum;
11 ist eine Ansicht zum Erläutern eines weiteren Beispiels;
12 ist eine Schnittansicht entlang einer Richtung b-b in 11;
13 ist eine Ansicht zum Erläutern eines noch weiteren Beispiels;
14 ist eine Schnittansicht entlang einer Richtung C-C in 13; und
15 ist eine Ansicht zum Erläutern eines noch weiteren Beispiels.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der begleitenden Zeichnungen detailliert erläutert.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine perspektivische Ansicht eines externen Teils 1, bei dem es sich um ein geformtes Kunststoffprodukt mit mehrschichtiger Struktur handelt, welches bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist eine Ansicht zum Erläutern der Hauptteile, betrachtet entlang einer Linie A-A in 1.
3 ist eine Ansicht zum Erläutern der Hauptkomponenten einer Formmaschine zum Spritzgießen des in 1 und 2 gezeigten mehrschichtigen Formstrukturteils 1.
Bezugnehmend auf 3 bezeichnet 2 eine Halteplatte, 4 eine bewegliche Halteplatte, 6 ein vorderes Hohlraumplattenteil, welches an der Halteplatte 2 befestigt ist; 8 ein hinteres Hohlraumplattenteil, das an der beweglichen Halteplatte 4 angebracht ist, und 10 einen Hohlraum entsprechend der Form des zwischen dem vorderen Hohlraumplattenteil 6 und dem hinteren Hohlraumplattenteil 8 zu formenden Formteils.
Mit 12 ist eine vordere Spannplatte und mit 14 eine hintere Spannplatte bezeichnet.
Mit 16 ist eine Ausstoßer-Fixierplatte, mit 18 eine Ausstoßerplatte, mit 20 ein Distanzblock und mit 22 ein Ausstoßerstift bezeichnet.
Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Federausstoßer, 26 einen Einguss-Sperrstift, 28 einen Lokalisierungsring, 30 eine Düsenaufnahme für einen (nicht gezeigten) Einspritzzylinder, 32 eine Düse, 34 einen Einguss, 36 einen Eingusskanal und 38 eine Eingussstelle.
Bezugszeichen 40 bezeichnet ein Führungsstift.
Bezugszeichen 42 bezeichnet eine mit der Düse gekoppelte Einspritzeinrichtung zum Einspritzen eines Kernschicht-Kunststoffs und eines Hautschicht-Kunststoffs. Als derartige Einspritzeinrichtung, kann man von Einrichtungen Gebrauch machen, die zum Beispiel in dem japanischen Patent Nr. 3017052 und den japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 8-224754 und 9-52256 offenbart sind.
Das Material eines Kernschicht-Strukturteils, welches als Rohmaterial des erfindungsgemäßen Kunststoffs verwendet wird, ist ein recycelter Werkstoff, den man erhält durch Sammeln der externen Teile 1 oder von Formteilen aus dem gleichen Kunststoff wie die externen Teile 1, im Zuge eines Zerlegungsverfahrens für gesammelte Produkte von beispielsweise Kopiergeräten und Laserdruckern, und durch Zerlegen, Pulverisieren, Reinigen und Klassifizieren der gesammelten Formteile 1.
Ein nicht gebrauchtes, jungfräuliches Kunststoffmaterial, im folgenden als „neues" Kunststoffmaterial bezeichnet, dient als Hautschicht-Kunststoff.
4 ist eine Ansicht, welche die Ausgestaltung eines Systems zum Recyceln des Kernschicht-Kunststoffs als Rohmaterial gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Ein Pulverisator 50 pulverisiert die externen Teile 1 der gesammelten Kopiergeräte und Laserdrucker zu einer vorbestimmten Größe.
Die Kunststoffe der externen Teile 1 beinhalten ein Polycarbonatharz (PC), ein als Gemisch geformtes Kunststoffmaterial aus Acrylonitril, Butadien und Styrol (ABS). Bei dieser Ausführungsform war die Größe für die Pulverisierung auf 4 bis 10 mm eingestellt.
Der eingestellte numerische Wertebereich für die Pulverisierungsgröße wurde unter Berücksichtigung des möglichen Verstopfens eines Trichters eines Plastifikators oder des Verstopfens bei einem Transport-/Zuführvorgang, bei dem das pulverisierte Rohmaterial des Kernschicht-Kunststoffs dem Trichter zugeführt wird, definiert.
Eine Transporteinrichtung 52 liefert das pulverisierte Material in einer vorbestimmten Menge pro Zeiteinheit zu einem Schüttelsieb 54.
Ein Sammeltank 56 führt nicht-pulvierisiertes Material zu dem Pulverisator zurück.
Mit 58 ist ein Feinpartikel-Sammeltank bezeichnet.
Ein magnetischer Selektor 60 entfernt Metalle aus dem durch das Schüttelsieb 54 laufenden pulverisierten Material.
Das an diesem magnetischen Selektor 60 vorbeilaufende Material wird über einen Trichter 62 und einem Zuführer 64 einer Reinigungsmaschine 66 zugeleitet.
Das von der Reinigungsmaschine 66 gereinigte, pulverisierte Kunststoffmaterial wird von einem Luftgebläse 70 über eine Reinigungs-/Entwässerungsmaschine 78 einem Zyklonabscheider 72 zugeführt.
Mit 74 ist ein Reinigungslösungs-Dichteeinstellschritt bezeichnet, 76 bezeichnet eine Umwälzvorrichtung.
Das dem Zyklonabscheider 72 zugeführte, pulverisierte Kunststoffmaterial wird von einer Luftklassiermaschine 78 klassiert. Fremdmaterial mit einer kleinen spezifischen Schwerkraft wird von einem Gebläse 80 in einen Sammeltank 82 ausgetragen.
Das so klassierte pulverisierte Kunststoffmaterial gelangt durch einen magnetischen Selektor 84 und wird von einem Gebläse 86 einem Speichertank 88 zugeleitet.
Im Anschluss daran werden durch den Metallseparator 90 abgetrennte Metallteile einem Sammeltank 92 zugeleitet.
Das pulverisierte Kunststoffmaterial, aus dem Verunreinigungen wie beispielsweise Metalle entfernt wurden, wird als recyceltes Kunststoffmaterial in einem Sammelbehälter 94 gesammelt.
(Erläuterung des Formvorgangs)
Das Verfahren zum Herstellen des mehrschichtigen Kunststoff-Formprodukt gemäß der Erfindung soll nun anhand der 5 erläutert werden.
Die Formbedingungen der ersten Ausführungsform sind folgende: die Hohlraum-Oberflächentemperatur der vorderen Hohlraumplatte 6 und der hinteren Hohlraumplatte 8 ist auf 60°C ± 1°C mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Heizvorrichtung eingestellt.
Die Einspritztemperatur des Hautschicht-Kunststoffmaterials beträgt 250°C.
Die Einspritztemperatur des Kernschicht-Kunststoffmaterials beträgt 270°C.
Die Einspritzrate für das Hautschicht-Kunststoffmaterial beträgt 10 mm/s.
Die Einspritzrate für das Kernschicht-Kunststoffmaterial beträgt 20 mm/s.
Unter den oben angegebenen Einstellbedingungen wird die Einspritztemperatur für das Kernschicht-Kunststoffmaterial auf einen Wert oberhalb desjenigen des Hautschicht-Kunststoffmaterials eingestellt, um dadurch die Viskosität des Kernschicht-Kunststoffs niedriger zu machen als die des Hautschicht-Kunststoffs.
Das aus PC + ABS bestehende Kunststoffmaterial wird als Hautschicht-Kunststoffmaterial in dem ersten Zylinder der Plastifiziereinrichtung 42 erwärmt und geschmolzen (3). Außerdem wird das recycelte Kunststoffmaterial als das Kernschicht-Kunststoffmaterial, welches in den in 4 gezeigten Verarbeitungsschritten pulverisiert wird, in dem zweiten Zylinder erwärmt und geschmolzen.
Wie in 5 gezeigt ist, wird im ersten Einspritzschritt eine vorbestimmte Kunststoffmenge Q1 des Kunststoffs für die Hautschicht innerhalb einer vorbestimmte Zeitspanne T1 aus der Plastifiziereinrichtung 42 eingespritzt.
Danach wird in einem zweiten Einspritzschritt ein Volumen Q2 des Hautschicht-Kunststoffs und ein Volumen P1 des Kernschicht-Kunststoffs gleichzeitig innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne T2 eingespritzt.
In diesem zweiten Einspritzschritt wird das Hautschicht-Material, welches zuvor in den Hohlraum während des ersten Einspritzschritts eingespritzt wurde, von dem Hautschicht-Kunststoff sowie von dem Kernschicht-Kunststoff, das im zweiten Schritt eingespritzt wird, gestoßen und rückt damit entlang der Umfangswand des Hohlraums in den Hohlraum vor (7).
Im Anschluss an den zweiten Einspritzschritt wird innerhalb einer vorbestimmten Zeitpanne T3 im dritten Schritt eine vorbestimmte Menge Q3 des Hautschicht-Kunststoffs eingespritzt.
Wie bereits beschrieben, wird die Einspritztemperatur des Hautschicht-Kunststoffs auf einen Wert unterhalb desjenigen des Kernschicht-Kunststoffs eingestellt. Deshalb rückt das Kernschicht-Kunststoffmaterial, welches im zweiten Schritt eingespritzt wird, in den Hohlraum vor, wobei es gegen die Rückseite des Hautschicht-Kunststoffs drückt, welches zuvor in den Hohlraum eingespritzt wurde, um dadurch das Hautschicht-Kunststoffmaterial gleichmäßig auf die Hohlraumoberfläche zu verbreiten.
6 ist eine Ansicht, die schematisch die Zustände der in den Hohlraum im Zuge der einzelnen Einspritzschritte eingespritzten Kunststoffe veranschaulicht. In dem ersten Schritt wird nur das Hautschicht-Kunststoffmaterial eingespritzt, und im zweiten Schritt werden gleichzeitig das Hautschichtmaterial und das Kernschichtmaterial, bei dem es sich um ein recyceltes Material handelt, eingespritzt. Folglich wird, wie aus 6 hervorgeht, das Kunststoffmaterial der Hautschicht so eingespritzt, dass es das Kernschicht-Kunststoffmaterial innerhalb des Hohlraums umgibt.
Wie oben erläutert wurde, wird in dem zweiten Schritt das Kernschicht-Kunststoffmaterial so eingespritzt, dass es von dem Hautschicht-Kunststoffmaterial umgeben wird. Dies vermeidet ein Durchbrechen des Kernschicht-Kunststoffmaterials durch das Hautschicht-Kunststoffmaterial.
7 zeigt ein durch den oben beschriebenen Einspritzvorgang dieser Ausführungsform erhaltenes Formprodukt. 7 ist eine Schnittansicht, die den Zustand zeigt, in welchem das Hautschicht-Kunststoffmaterial und das Kernschicht-Kunststoffmaterial eingespritzt und gefüllt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Die zweite Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der 8 bis 15 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Funktionsteil eines Kunststoff-Formprodukts gebildet. Dieses Funktionsteil hat die Funktion, mit einem anderen Teil verbunden zu werden.
Externe Elemente und Bestandteile von Bilderzeugungsvorrichtungen wie beispielsweise Kopiergeräten, Druckern und Laserdruckern (LBPs) sowie Informations-Kommunikationsgeräten wie zum Beispiel Faksimilegeräten, Computern, Verbindungs-Schnittstellen und tragbaren Kommunikationsgeräten, werden häufig aus Kunststoff-Formteilen hergestellt, um hohe Festigkeit bei geringem Gewicht zu erreichen. Befestigungsteile zur Anbringung an anderen Teilen werden manchmal an diesen externen Elementen und Bestandteilen angeformt.
Beispiele sind ein elastischer Vorsprung (eine Klaue) 102 für eine Federverbindung und ein Vorsprung 104 für eine Schraubverbindung, dargestellt in den 8 bzw. 9, wobei diese Teile integriert an einer Platte 100 eines eine Mehrschichtstruktur aufweisenden Kunststoff-Formteils angeformt sind.
Diese elastischen Vorsprünge 102 müssen ebenso wie der Vorsprung 104 Elastizität und gleichzeitig Festigkeit aufweisen, um mechanisch mit einem Verbindungsglied eines Gegenstücks verbunden zu werden.
Wie oben erläutert wurde, bestehen die Ziele der vorliegenden Erfindung in dem Recyceln und dem effektiven Einsatz von Kunststoffen. Wenn allerdings recycelter Rohstoff durch Pulverisieren von Kunststoff-Formteilen als Kernschicht-Kunststoff verwendet wird, so ist dieser Stoff gegenüber einem fabrikneuen Kunststoff in seinen mechanischen Eigenschaften, insbesondere seiner Festigkeit, unterlegen.
Folglich ist ein recycelter Kunststoff nicht angemessen zur Formung eines Strukturteils, bei dem es sich um ein Kunststoffprodukt mit Mehrschichtstruktur handelt, wie es oben erläutert wurde und welches einen Funktionsteil für die Verbindung mit einem anderen Teil besitzt.
Bezugnehmend auf 8 ist die Dicke t1 des elastischen Vorsprungs 102 geringer als die Dicke T1 des Flachstücks 100. Folglich strömt nur das Hautschicht-Harzmaterial in einen Hohlraum, mit dem der elastische Vorsprung 102 gebildet wird, wohingegen das Einfließen des Kernschicht-Harzmaterials verhindert wird. Dies ermöglicht es, den Einfluss durch verschlechterte Festigkeit des Kernschicht-Harzmaterials, hervorgerufen durch pulverisiertes Rohmaterial, zu vermeiden.
Nach 9 ist eine Dicke t2 des Vorsprungs 104 für eine Schraubverbindung geringer als eine Dicke T2 des Flachstücks 100. Dementsprechend lässt sich das Harzmaterial für den Vorsprung 104 aus ausschließlich Hautschicht-Harzmaterial formen. Als Konsequenz lässt sich eine hohe Festigkeit bei hoher Elastizität für den Vorsprung garantieren.
10 ist eine Ansicht, die schematisch den Zustand des Einströmens eingespritzten Kunststoffs zeigt, wenn ein plattenähnliches Kunststoff-Formteil mit Mehrschichtstruktur dadurch hergestellt wird, dass die Lage der Einfließöffnung etwa in die Mitte eines zum Formen der Platte dienenden Hohlraums gelegt wird.
Wie in 2 gezeigt ist, besteht die Oberflächenschicht eines Kunststoff-Formteils mit Mehrschichtstruktur aus einem Hautschicht-Kunststoff, wozu als erstes der Hautschicht-Kunststoff und anschließend der Kernschicht-Kunststoff eingespritzt wird. Bei dieser Ausführungsform werden die vorerwähnten funktionellen Verbindungsteile an den Stellen des Strömungsabschlusses eines Kunststoffs in dem Hohlraum gebildet. Aus diesem Grund fließt zu diesen funktionellen Bereichen nur das Hautschicht-Kunststoffmaterial.
11 und 12 zeigen die Struktur eines Kunststoff-Formteils 100, bei dem die elastische Funktion des federnden Vorsprungs 102 zur Erzielung der elastischen Wirkungsweise des Funktionsteils zusätzlich garantiert ist.
In den 11 und 12 ist in der Nähe um einen Bereich des plattenförmigen Flachstücks 100, von dem aus sich der Federvorsprung erstreckt, eine Nut 100A gebildet. Da dies die Lücke in einem Hohlraumbereich zur Bildung des Flachstücks in der Nähe dieser Nut verengt, verringert sich die Fließfähigkeit des Kernschicht-Harzmaterials. Demzufolge strömt ausschließlich das Hautschicht-Harzmaterial zu dem Federvorsprung 102, wohingegen das Einströmen des Kernschicht-Harzmaterials unterbunden ist.
12 ist eine Schnittansicht entlang der Pfeile b-b in 11. Die Einströmmenge des Kernschicht-Harzmaterials wird dadurch eingestellt, dass eine Tiefe t3 der Nut in bezug auf eine Dicke T3 des Flachstücks 100 definiert wird.
13 und 14 veranschaulichen den Schraubverbindungsteil 104.
Um die Dicke eines Nahbereichs um einen Bereich des Flachstücks herum zu vermindern, von dem aus sich der Schraubenverbindungsteil 104 erstreckt, ist ein Hohlraumbereich zum Formen des Flachstücks 100 verengt, um das Einströmen von Kernschicht-Harzmaterial zu verhindern.
15 zeigt ein Beispiel für eine Rastnase 106.
Hohe mechanische Festigkeit einer Schraubverbindung kann dadurch gewährleistet werden, dass man die Nase 106 nur mit dem Hautschicht-Harzmaterial bildet.
Insbesondere dann, wenn eine Höhe H2 des Ansatzes das Dreifache einer Dicke T6 eines Flachstücks 106 oder mehr eingestellt ist, besteht die Möglichkeit, das Einströmen des Kernschicht-Kunststoffmaterials zu verhindern und den Ansatz 106 aus ausschließlich dem Hautschicht-Harzmaterial zu bilden.
(Dritte Ausführungsform)
Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Wiederverwendung eines Materials, welches erhalten wird durch Pulverisieren von Kunststoff-Formteilen als Rohmaterial für die Kernschicht, ohne dabei physikalische Eigenschaften durch Neupelletierung zu beeinträchtigen, so dass ein Beitrag geleistet wird zum Erhöhen des Wirkungsgrads beim Recyceln und zum Schutz der Umwelt, wobei gleichzeitig Unzulänglichkeiten bezüglich der äußeren Farbe vermieden werden, wenn ein Material mit dunkler Farbe als Kernschicht-Kunststoff verwendet wird.
Wenn ein Formteil mit einer Mehrschichtstruktur, in welchem ein Kernschicht-Harzmaterialbereich von einem Hautschicht-Harzmaterialbereich umgeben ist, und wenn dabei die Farbe des Kernschicht-Harzmaterials dunkel ist und sich in der Dichte von der Farbe des Hautschicht-Harzmaterials unterscheidet, so erscheint die Farbe auf der Oberfläche in Verbindung mit der Durchlässigkeit des Hautschicht-Harzmaterialteils. Dies führt zu einem problematischen äußeren Erscheinungsbild.
Die vorliegende Ausführungsform löst dieses Problem.
Die Eigenschaft einer Farbe hat der Bestandteile: Farbton, Sättigung und Helligkeit. Der Farbton entspricht einer Skala von Farben, die Sättigung entspricht der Lebhaftigkeit der Farbe. Bei dieser Ausführungsform verwendete Produkte sind Büromaschinen wie beispielsweise Kopiergeräte und Drucker. Die Farben der äußeren Teile dieser Produkte werden auf eine Helligkeit eingestellt, die keinen Einfluss am Einsatzort hat. Die Produkte dieser Ausführungsform sind weißlich.
Bei dieser Ausführungsform sind interne Teile von Kunststoff-Formteilen (PC + ABS-Mischkunststoff) für Kopiergeräte der Firma CANON entnommen, deren Verwendung zwei bis sieben Jahre dauerte.
Die Farbe des Kunststoffs war dunkelgrau.
Wie bei der ersten Ausführungsform werden diese inneren Teile pulverisiert und als Rohstoff für das Kernschicht-Kunststoffmaterial wiederverwendet.
Als Hautschicht-Kunststoff wurden fabrikneue Pellets aus einem Kunststoffgemisch PC + ABS zu demselben externen Teil geformt, wie es in 1 dargestellt ist.
Die Dicke der Platte beträgt 2,0 mm.
Mehrere Teile jedes Formprodukts wurden geschnitten, und jeder Schnitt wurde mit einem optischen Werkzeugmacher-Mikroskop betrachtet.
Als Folge ergab sich, dass die Dicke des aus dem Hautschicht-Kunststoffmaterial gefertigten Bereichs 0,55 bis 0,40 mm betrug. Die äußere Farbe eines 0,40 mm dicken Teils der Hautschicht dieses Formprodukts wurde mit einem von der Firma Greta Macbeth hergestellten integrierenden Kugel-Spektrophotometer (CE-7000A) gemessen.
Das durch das kalorimetrische LaB-System dargestellte Messergebnis entsprechend der JIS Z 8729 war
(L, a, b) = (77,59; 0,53; 4,44).
Wenn ein nur aus dem Hautschicht-Kunststoff bestehender Teil gemessen wurde, wurde folgendes Messergebnis geliefert:
(L, a, b) = (77,72; 0,60; 4,38).
Darüber hinaus wurden Messproben anderer Formteile gemessen.
Die Dicke des Hautschicht-Kunststoffmaterialteils betrug 0,48 bis 0,30 mm.
Die äußere Farbe eines 0,30 mm dicken Teils des Hautschicht-Kunststoffbereichs wurden gemessen mit folgendem Ergebnis:
(L, a, b) = (77,42; 0,51; 4,24).
Außerdem wurde der Hautschicht-Kunststoffteil beim Formen unter gleichzeitiger Steigerung des Füllanteils des Kernschicht-Kunststoffmaterials vermindert. Das heißt: der Formvorgang wurde durchgeführt, indem die Dicke des Hautschicht-Kunststoffmaterials auf 0,26 bis 0,20 mm eingestellt wurde. Demzufolge konnte man die Farbe des Kunststoffs der Kernschicht durch die Oberfläche hindurch sehen.
Die äußere Farbe wurde mit folgendem Ergebnis gemessen:
(L, a, b) = (71,32; –1,02; 0,35).
Bei den oben erläuterten Ausführungsformen ist ein Kunststoff-Formteil mit einer Mehrschichtstruktur vorgesehen, welches eine Kernschicht und eine Hautschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Formteil unter Verwendung eines pulverisierten Kunststoffmaterials geformt ist, das gebildet wird durch Pulverisieren eines aus einem thermoplastischen Kunststoff geformten Teils, um als Harzmaterial zur Bildung der Kernschicht verwendet zu werden, während ein fabrikneues Material als Kunststoff zur Bildung der Hautschicht verwendet wird. Dieses Kunststoff-Formteil gestattet die Wiederverwendung des Kernschicht-Kunststoffmaterials.
Außerdem lassen sich Umweltprobleme durch Verwenden dieses Kunststoff-Formteils als äußeres Teil oder als Gehäuseteil beispielsweise für Büromaschinen, elektrische Geräte oder Kommunikationsgeräte lösen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können die Vielfältigkeit der Sandwich-Formtechnologie dadurch weiterentwickeln, dass ein Verfahren zum Fertigen eines Kunststoff-Formteils mit Mehrschichtstruktur vorgeschlagen wird, welches eine Kernschicht und eine Hautschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen dadurch bewirkt wird, dass die Form-Fließfähigkeit eines Kunststoffs zum Bilden der Kernschicht, eingespritzt in einen Hohlraum einer Form zum Formen des Kunststoff-Formteils, auf einen geringeren Wert eingestellt wird als die Fließfähigkeit eines zum Formen der Hautschicht verwendeten Kunststoffmaterials.
Die obigen Ausführungsformen können den Einfluss bei der Wiederverwendung eines Harzmaterials dadurch vermeiden, dass ein Verfahren zum Fertigen eines Kunststoff-Formteils mit Mehrschichtstruktur mit einer Kernschicht und einer Hautschicht vorgeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein pulverisiertes Kunststoffmaterial, hergestellt durch Pulverisieren eines aus einem thermoplastischen Kunststoff geformten Produkts als Kunststoffmaterial zur Bildung der Kernschicht verwendet wird, während ein fabrikneues Material als Kunststoff zur Bildung der Hautschicht eingesetzt wird, wobei der Formvorgang durchgeführt wird, indem die Kunststofftemperatur des zur Bildung der Kernschicht dienenden Kunststoffs höher eingestellt wird als die Temperatur des zur Bildung der Hautschicht verwendeten Kunststoffmaterials.
Außerdem lässt sich der Nutzungswirkungsgrad für ein recyceltes Kunststoffmaterial dadurch verbessern, dass ein Verfahren zum Fertigen eines Kunststoff-Formteils mit Mehrschichtstruktur durch Einspritzen eines Kunststoffmaterials zur Bildung einer Kernschicht und eines Kunststoffmaterials zur Bildung einer Hautschicht in eine Form vorgeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem ein vorbestimmtes Volumen des Kunststoffmaterials zur Bildung der Hautschicht eingespritzt ist, ein Kunststoffmaterial zur Bildung der Kernschicht eingespritzt wird, welches erhalten wird durch Pulverisieren eines Formteils aus Kunststoff, während ein fabrikneues Kunststoffmaterial zur Bildung der Hautschicht gleichzeitig eingespritzt wird, und dann das fabrikneue Kunststoffmaterial zur Bildung der Hautschicht erneut eingespritzt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, es sind verschiedene Abänderungen und Modifikationen im Rahmen des Schutzumfangs der Erfindung möglich. Daher wird der wirksame Schutzumfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.

Claims

Geformtes Kunststoffprodukt mit mehrschichtiger Struktur, die eine Kernschicht und eine Hautschicht umfasst, wobei das geformte Kunststoffprodukt spritzgegossen ist unter Verwendung eines pulverförmigen Kunststoffmaterials, erhalten durch Pulverisieren eines Kunststoffgussprodukts aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, als das Kunststoffmaterial zur Bildung der Kernschicht, und sowie eines frischen Kunststoffmaterials zur Bildung der Hautschicht, und wobei ein plattenförmiger Teil des gesamten geformten Kunststoffprodukts versehen ist mit einem Befestigungsabschnitt, der einteilig mit der Hautschicht und nur aus demselben Material wie diese dadurch ausgebildet ist, dass die Dicke des Befestigungsabschnitts kleiner eingestellt ist als die des plattenförmigen Teils.
Produkt nach Anspruch 1, bei dem der Befestigungsabschnitt ein vorstehender Abschnitt ist.
Produkt nach Anspruch 1, bei dem der Befestigungsabschnitt ein elastischer Verbindungsabschnitt ist.
Produkt nach Anspruch 1, bei dem der Befestigungsabschnitt ein Schraub-Verbindungsabschnitt ist.
Produkt nach Anspruch 1, bei dem ein Abschnitt geringer Dicke um den Befestigungsabschnitt herum ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen des geformten Kunststoffprodukts mit mehrschichtiger Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Gießverfahren ausgeführt wird, indem die Viskosität eines die Kernschicht bildenden Kunststoffmaterials, welches in den Hohlraum einer Form zum Gießen des geformten Kunststoffprodukts gespritzt wird, kleiner eingestellt wird als die eines die Hautschicht bildenden Kunststoffmaterials.
Verfahren zum Herstellen des geformten Kunststoffprodukts mit mehrschichtiger Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Gießverfahren ausgeführt wird, indem eine Kunststofftemperatur des die Kernschicht bildenden Kunststoffmaterials höher eingestellt wird als die des die Hautschicht bildenden Kunststoffmaterials.
Verfahren zum Herstellen des geformten Kunststoffprodukts mit mehrschichtiger Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Gießverfahren dadurch ausgeführt wird, dass, wenn ein Kunststoffmaterial zum Bilden der Kernschicht und ein Kunststoffmaterial zum Bilden der Hautschicht gleichzeitig eingespritzt werden, das Einspritzvolumen pro Zeiteinheit des Kernschicht-Kunststoffmaterials größer eingestellt wird als das des Hautschicht-Kunststoffmaterials.