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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Formartikels bzw.
-gegenstandes mit einem Innenhohlraum, wobei der Kunststoff-Formartikel
nachstehend als "hohler
Formartikel" bezeichnet
wird.
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In den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen
Nr. Hei 4-212822 und Hei 7-144336 wird ein Verfahren zum Herstellen
eines hohlen Formartikels unter Verwendung eines Spritzgußverfahrens
mit einem Kern-Rückziehsystem
beschrieben. In diesem Verfahren wird geschmolzenes Harz mit einem
hohen Druck in eine Kavität
eingespritzt, die mit einer vorgegebenen Spaltweite vollständig geschlossen
ist. Nachdem die Kavität
mit dem Harzmaterial gefüllt
ist, wird ein beweglicher Kern zurückgezogen, um die Kavität zu erweitern,
während
ein Hochdruckgas in das geschmolzene Harzmaterial eingeleitet wird.
Dadurch wird in einem Harzsubstrat ein Hohlraum ausgebildet. Dieses
Verfahren ist jedoch dahingehend problematisch, daß in einem
Teil des hohlen Formartikels in der Nähe des Hohlraums aufgrund der
unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeit
des Harzes und des auf das Harzmaterial ausgeübten Drucks zwischen einem
Teil in der Nähe
des Hohlraums und einem vom Hohlraum entfernten Teil Einfallstellen
und Blasen entstehen, so daß das
Erscheinungsbild des hohlen Formartikels beeinträchtigt ist. Außerdem besteht
ein anderes Problem darin, daß, wenn
der hohle Formartikel geformt wird und gleichzeitig ein Außenschichtmaterial,
z. B. ein Material mit einer Dämpfungsschicht
oder ein Material mit Haaren oder Fasern, z. B. ein Teppichmaterial,
auf eine Oberfläche
des hohlen Formartikels auflaminiert wird, die Dämpfungsschicht bricht und die
Haare oder Fasern sich zwischen dem Teil in der Nähe des Hohlraums und
dem vom Hohlraum entfernten Teil in verschiedenen Graden legen,
so daß das
Erscheinungsbild des hohlen Formartikels beeinträchtigt ist.
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In der EP-A-0624447 wird ein Verfahren
zum Herstellen eines Kunstharzbehälters beschrieben, wobei das
Verfahren die Schritte aufweist:
- (a) Ausbilden
einer Innenflächenschichtkomponente
aus einem Kunstharz-Lagenmaterial durch Thermoformung;
- (b) Anpassen der Innenflächenschichtkomponente
auf ein Patrizen-Formteil;
- (c) Eingießen
eines Kunstharzmaterials im geschmolzenen Zustand in das Innere
eines Matrizen-Formteils;
- (d) Anpassen des Patrizen-Formteils auf das Matrizen-Formteil und Anordnen
des Patrizen-Formteils in unmittelbarer Nähe zum Matrizen-Formteil, um
das Kunstharz zu komprimieren;
- (e) Einleiten von Druckluft in das Kunstharz über mindestens
eine im Matrizen-Formteil ausgebildete Düse, während eine Spaltweite zwischen dem
Patrizen- und dem Matrizen-Formteil
erweitert wird, so daß sie
einer vorgegebenen Dicke eines gewünschten Formprodukts entspricht;
- (f) Veranlassen, daß die
Druckluft das Kunstharzmaterial gegen die gesamte Innenfläche der
Kavität
drückt;
und
- (g) Kühlen
des Kunstharzes, um das Kunstharz zu verfestigen, und Herausnehmen
des Formprodukts aus den Formteilen.
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Durch dieses Verfahren wird ein Kunstharzartikel
(Behälter)
mit einer mehrlagigen Struktur erhalten, die eine Verstärkungsschicht
aufweist, die durch mehrere sich zwi schen den Schichten des Formartikels
erstreckende Rippen gebildet wird. In der EP-A-0624447 wird außerdem ein
Verfahren beschrieben, gemäß dem ein
Matrizen-Formteil verwendet wird, das bewegliche Kerne aufweist,
die bezüglich
des Matrizen-Formteils
beweglich sind. Die beweglichen Kerne stehen anfangs von der Formfläche des
Matrizen-Formteils hervor und sind, nachdem sie zurückgezogen
wurden, mit der Formfläche bündig. Die
Bewegung der beweglichen Kerne führt lediglich
zur Ausbildung von Rippen an vorgegebenen Stellen in der Verstärkungsschicht.
In der EP-0624447 wird kein Verfahren zum Herstellen eines hohlen
Formartikels beschrieben, der einen Hohlraum über seinen gesamten Innenraum
aufweist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
in herkömmlichen
Verfahren auftretenden Probleme zu lösen. D. h., es ist eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines hohlen
Formartikels bereitzustellen, der einen sich über seinen gesamten Innenraum
erstrekkenden Hohlraum aufweist, und in dem im Bereich in der Nähe des Hohlraums
weder Einfallstellen noch Blasen erzeugt werden. Es ist eine andere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen
eines hohlen Formartikels mit einem guten Erscheinungsbild bereitzustellen,
bei dem sowohl in der Struktur der Dämpfungsschicht als auch im
Haarausrichtungsgrad zwischen dem Bereich in der Nähe des Hohlraums
und dem vom Hohlraum entfernten Bereich keine Unterschiede auftreten,
auch wenn ein hohler Formartikel hergestellt wird, auf dem ein Außenschichtmaterial
mit einer Dämpfungsschicht
und mit einer Haarmaterialschicht auflaminiert wird.
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Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der
Patentansprüche
gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen
eines hohlen Formartikels bereitgestellt, mit den Schritten:
- Schritt (A): Bereitstellen einer Formmaschine
mit einer Form, die eine erste Formhälfte und eine zweite Formhälfte aufweist,
wobei die erste Formhälfte
eine erste Formfläche
aufweist, die zweite Formhälfte
eine zweite Formfläche
aufweist und die Formflächen
zusammen eine Kavität
definieren, wobei mindestens eine der Formhälften so bewegt werden kann,
daß die
Formflächen
sich einander annähern
und voneinander entfernen, wobei mindestens eine der Formhälften einen Körper und
einen Gleitblock aufweist, wobei die Formfläche der Formhälfte, die
den Körper
und den Gleitblock aufweist, eine Oberfläche des Körpers und eine Oberfläche des
Gleitblocks aufweist, wobei der Gleitblock von einer ersten Position
zu einer zweiten Position bewegt werden kann, und wobei die Kavität durch
die Bewegung des Gleitblocks von der ersten Position zur zweiten
Position erweitert wird;
- Schritt (B) Zuführen
eines Harzmaterials in einem nicht erstarrten Zustand zwischen die
erste Formfläche
und die zweite Formfläche,
um die Kavität mit
dem Harzmaterial zu füllen,
wobei die Kavität eine
erste Spaltweite aufweist;
- Schritt (C) Einleiten eines unter Druck stehenden Fluids, in
das zwischen den Formflächen
angeordnete Harzmaterial;
- Schritt (D) Bewegen des Gleitblocks von der ersten Position
zur zweiten Position;
- Schritt (E) Öffnen
der Form, bis die Spaltweite der Kavität eine zweite Spaltweite erreicht,
die größer ist
als die erste Spaltweite; und
- Schritt (F) Öffnen
der Form, um den hohlen Formartikel zu entnehmen, dessen gesamter
Innenraum als Hohlraum ausgebildet ist.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann in Schritt (B) das Harzmaterial im nicht erstarrten Zustand
zwischen der ersten Formhälfte
und der zweiten Form hälfte
zugeführt
werden, wobei die erste und die zweite Formhälfte einander zugewandt und
um eine Spaltweite voneinander beabstandet sind, die größer ist
als die erste Spaltweite, und wobei mindestens eine Formhälfte bewegt
werden kann, um das Harzmaterial zu pressen und zu verteilen und
die Kavität
mit dem Harzmaterial zu füllen.
In einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann Schritt (E) zum gleichen Zeitpunkt
beginnen, an dem Schritt (D) beginnt, oder nachdem Schritt (D) begonnen
hat. In einer noch anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann Schritt (D) beginnen, nachdem Schritt
(E) begonnen hat. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann Schritt (D) zum gleichen Zeitpunkt beginnen, an dem
Schritt (C) beginnt, oder nachdem Schritt (C) begonnen hat. In einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann Schritt (E), zum gleichen Zeitpunkt
beginnen, an dem Schritt (C) beginnt. In einer noch anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann Schritt (C) beginnen, nachdem Schritt
(B) begonnen hat. In einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann Schritt (D) beginnen, nachdem Schritt (B) abgeschlossen
ist. In einer noch anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann Schritt (E) beginnen, nachdem Schritt
(B) abgeschlossen ist. In einer noch anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein weiterer Schritt zum Ändern eines
Drucks ausgeführt
werden, der auf das Harzmaterial ausgeübt wird, wobei dieser Schritt
nach Abschluß von
Schritt (B) und vor Beginn von Schritt (E) ausgeführt wird.
In einer noch anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann Schritt (C) zum gleichen Zeitpunkt
beginnen, an dem der Druckänderungsschritt
beginnt, oder nachdem der Druckänderungs-schritt
begonnen hat. In einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird der Druckänderungsschritt
ausge führt, nachdem
Schritt (B) abgeschlossen ist und nachdem Schritt (E) begonnen hat,
und beginnt Schritt (D) zum gleichen Zeitpunkt, an dem der Druckänderungsschritt
beginnt, oder nachdem der Druckänderungsschritt
begonnen hat. In einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beginnt das Zuführen
des Harzmaterials in Schritt (B), wenn der Gleitblock an der ersten
Position angeordnet ist und die Formfläche des an der ersten Position
angeordneten Gleitblocks unter die Oberfläche des benachbart zum Gleitblock
angeordneten Körpers
abgesenkt ist. In einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird ein weiterer Schritt zum Zuführen eines Außenschichtmaterials
zwischen die erste Formfläche
und die zweite Formfläche
ausgeführt,
bevor Schritt (B) geginnt.
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Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen
Beschreibung einer beispielhaften bevorzugten Ausführungsform
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen verdeutlicht.
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1 zeigt
eine Darstellung, in der Harzmaterial zwischen Formflächen zugeführt wird;
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2 zeigt
eine Darstellung, in der eine Kavität mit dem Harzmaterial gefüllt worden
ist;
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3 zeigt
eine Darstellung, in der ein Hohlraum im Harzmaterial ausgebildet
worden ist;
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4A zeigt
eine schematische perpektivische Ansicht eines in Beispiel 1 hergestellten
hohlen Formartikels;
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4B zeigt
eine Querschnittansicht des in 4A dargestellten
hohlen Formartikels entlang der Linie IVB-IVB; und
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4C zeigt
eine Querschnittansicht des in 4A dargestellten
hohlen Formartikels entlang der Linie IVC-IVC.
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1 zeigt
schematisch ein Beispiel einer im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Formmaschine.
Die Formma schine weist eine Form 1 mit einer ersten Formhälfte 2 und
einer zweiten Formhälfte 3 auf. 1 zeigt ein Beispiel der
Form mit einer Matrizen-Formhälfte
als die erste Formhälfte 2 und
einer Patrizen-Formhälfte
als zweite Formhälfte 3.
Die Formfläche
der ersten Formhälfte
(erste Formfläche 201)
und die Formfläche
der zweiten Formhälfte
(zweite Formfläche 301)
können
zusammen die Kavität 6 definieren.
Die Konfiguration der Formflächen
ist von der Form des gewünschten
Formartikels abhängig.
Die Formmaschine kann eine Antriebsvorrichtung (Klemm- oder Schließvorrichtung)
aufweisen, die mindestens eine Formhälfte in einer linearen Richtung
bewegen kann, so daß die
Formflächen
einander angenähert
und vorneinander entfernt werden können. Die lineare Richtung
ist nicht notwendigerweise auf eine vertikale Richtung, eine im
wesentlichen vertikale Richtung, eine horizontale Richtung oder
eine im wesentlichen horizontale Richtung beschränkt. Sie kann in Abhängigkeit
von der Situation bzw. von den Verhältnissen geeignet festgelegt
werden.
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Mindestens eine Formhälfte weist
einen Körper 5 und
einen Gleitblock 4 auf. Die Formfläche der Formhälfte, die
den Körper
und den Gleitblock aufweist, weist mindestens einen Teil der Oberfläche des
Körpers
und mindestens einen Teil der Oberfläche des Gleitblocks auf. Obwohl
der Gleitblock häufig nur
in einer Formhälfte
angeordnet ist, kann er auch in beiden Formhälften angeordnet sein. Eine
Formhälfte
kann in Abhängigkeit
von der Form des gewünschten
hohlen Formartikels mehrere Gleitblöcke aufweisen. Während der
Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist mindestens ein Teil der Oberfläche des Gleitblocks immer mindestens
einem Teil der Oberfläche
des Körpers
zugewandt und steht damit im wesentlichen in Kontakt. Hierbei bezeichnet der "Zustand, in dem die
Oberfläche
des Gleitblocks der Oberfläche
des Körpers
zugewandt ist und damit im wesentlichen in Kontakt steht" einen Zustand, in dem
der Gleitblock in unmittelbarer Nähe des Körpers angeordnet ist, so daß das nicht
erstarrte Harzmaterial nicht durch einen Zwischenraum zwischen der
Oberfläche
des Gleitblocks und der Oberfläche des
Körpers
entweichen kann, und beinhaltet natürlich einen Zustand, in dem
der Gleitblock mit dem Körper
in engem Kontakt steht. Der Gleitblock kann sich von der ersten
Position zur zweiten Position bewegen, wobei mindestens ein Teil,
seiner Oberfläche mit
mindestens einem Teil der Oberfläche
des Körpers
im wesentlichen in Kontakt steht. Sowohl die erste Position als
auch die zweite Position des Gleitblocks sind Relativpositionen
auf der Basis der Position des Körpers,
der die Formhälfte
mit dem Gleitblock bildet. Durch die Bewegung des Gleitblocks von
der ersten Position zur zweiten Position kann die Kavität erweitert
und das Kavitätvolumen
vergrößert werden.
Die konkrete erste bzw. zweite Position kann in Abhängigkeit
von der Größe und der
Form des gewünschten
Hohlraums im Formartikels bestimmt werden. Wenn mehrere Gleitblöcke bereitgestellt
werden, können
die erste bzw. die zweite Position des Gleitblocks für jeden
Gleitblock individuell bestimmt werden. Der Gleitblock kann mit
einer herkömmlichen
Antriebseinrichtung 7, z. B. mit einem Hydraulikzylinder
oder einem Luftzylinder, verbunden sein, um den Gleitblock mindestens
von der ersten Position zur zweiten Position zu bewegen.
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Die Position in der Formhälfte, in
der der Gleitblock angeordnet ist, wird in Abhängigkeit von der Form des gewünschten
hohlen Formartikels bestimmt. Die Konfiguration der Oberfläche des
Gleitblocks, der einen- Teil der Formfläche der Formhälfte bildet,
ist von der Form des gewünschten
hohlen Formartikels abhängig.
Wenn mehrere Gleitblöcke
bereitgestellt werden, kann die Form jedes Gleitblocks individuell
bestimmt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist einen Schritt
zum Zuführen
eines Harzmaterials 8 in einem nicht erstarrten Zustand
zwischen die Formflächen 201, 301 der
ersten Formhälfte 2 und
der zweiten Formhälfte 3 auf,
um die Kavität,
die einen Kavitätabstand
mit der ersten Spaltweite aufweist, mit dem Harzmaterial zu füllen. Dieser
Schritt wird als "Schritt
(B)" bezeichnet.
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Schritt (B) kann im wesentlichen
gemäß zweierlei
Arten ausgeführt
werden. Gemäß einem ersten
Verfahren wird das Harzmaterial im nicht erstarrten Zustand in die
durch die erste Formhälfte und
die zweite Formhälfte
definierte Kavität
eingespritzt, wobei die erste und die zweite Formhälfte in der
ersten Spaltweite voneinander beabstandet gehalten werden. Gemäß einem
zweiten Verfahren wird das Harz im nicht erstarrten Zustand zwischen
die erste Formhälfte
und die zweite Formhälfte
zugeführt,
die einander in einem Abstand zugewandt sind, der größer ist
als die erste Spaltweite, und das Harz wird durch Bewegen mindestens
einer Formhälfte
in die Formschließrichtung
gepreßt
und verteilt, d. h. durch einen Formenschließ- oder -klemmvorgang, um die
Kavität
mit den Harzmaterial zu füllen.
Weil für das
erstgenannte Verfahren eine hohe Schließ- oder Klemmkraft und eine
große
Formmaschine erforderlich sind, ist das letztgenannte Verfahren
bevorzugt. Auf jeden Fall ist es bevorzugt, daß die Harzmaterialzufuhr beginnt,
wenn der Gleitblock an der ersten Position angeordnet ist.
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In der vorliegenden Erfindung bezeichnet
der Ausdruck "Füllen der
Kavität
mit dem Harzmaterial" einen
Zustand, in dem die gesamten oder im wesentlichen die gesamten,
die Kavität
definierenden Formflächen
mit dem Harzmaterial in Kontakt stehen. Daher bedeutet dies, daß die Kavität im wesentlichen vollständig mit
dem Harzmaterial gefüllt
wird, während
zwischen den Formflächen
und dem Harz ein geringer Zwi schenraum verbleibt, sowie das vollständige Füllen der
Kavität
mit dem Harzmaterial. Vorzugsweise wird die Kavität mit dem
Harzmaterial derart gefüllt,
daß ein
geringer Zwischenraum vorhanden ist, der mit den Formflächen in
der Kavität
in Kontakt steht. Außerdem
bezeichnet der vorstehend erwähnte
Ausdruck "Füllen der
Kavität
mit dem Harzmaterial" auch,
daß die
Oberfläche
des Harzmaterials, das einen Innenhohlraum aufweist, mit den gesamten
oder im wesentlichen mit den gesamten Formflächen in Kontakt steht, während gleichzeitig das
Druckgas in das Harzmaterial eingeleitet wird, sowie das Füllen der
Kavität
nur mit dem Harzmaterial.
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Im vorstehend erwähnten zweiten Verfahren kann
der Formenschließ-
oder -klemmvorgang beginnen, nachdem die Zufuhr des Harzmaterials
abgeschlossen ist, oder in der Mitte des Harzzufuhrvorgangs. Alternativ
kann der Formenschließ-
oder -klemmvorgang beginnen, bevor der Harzzufuhrvorgang beginnt.
Der Formenschließ-
oder -klemmvorgang kann zur gleichen Zeit abgeschlossen werden, an
dem der Harzzufuhrvorgang abgeschlossen ist, oder nachdem der Harzzufuhrvorgang
abgeschlossen ist.
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Das Verfahren zum Zuführen des
Harzmaterials zwischen die Formhälften
ist nicht besonders eingeschränkt.
Um zu verhindern, daß das
Harzmaterial übermäßig abgekühlt ist,
bevor die Zufuhr des Druckfluids beginnt, ist es bevorzugt, daß das Harz direkt über einen
in mindestens einer der Formhälften ausgebildeten
Harzzufuhrpfad 9 zwischen die Formflächen zugeführt wird. Das Harzmaterial
kann auch unter Verwendung einer außerhalb der Formmaschine angeordneten
Harzzufuhrmaschine mit einer Düse
zum Einspritzen des Harzmaterials zwischen die Formflächen zugeführt werden.
Dieses Verfahren ist geeignet, wenn der Formenschließ- oder
-klemmvorgang ausgeführt
wird, nachdem die Harzmaterialzufuhr abgeschlossen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist einen Schritt
zum Zuführen
von Druckfluid in das zwischen die Formflächen der Formhälften zugeführte Harzmaterial
auf. Dieser Schritt wird als "Schritt
(C)" bezeichnet.
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Das Druckfluid kann ein Material
sein, das unter Druck gesetzt wird und strömen und in das Harzmaterial
eingeleitet werden kann, um einen Hohlraum im Harzmaterial auszubilden.
Das Druckfluid kann eine Flüssigkeit
sein, die durch die Wärme des
Harzmaterials, in das die Flüssigkeit
eingeleitet wird, leicht verdampft, z. B. verflüssigtes Kohlendioxidgas und
Wasser, oder ein Gas. Alternativ kann es aus granulat- oder pulverförmigen Feststoffen
bestehen, z. B. aus aufschäumbaren
Kugeln, die durch Zersetzung durch die Wärme des Harzmaterials, in das
der Feststoff eingebracht wird, leicht Gas erzeugen kann. Normalerweise
ist das Druckfluid ein komprimiertes oder Druckgas, z. B. Druckluft,
komprimierter Stickstoff oder komprimiertes Kohlendioxid. Der Zufuhrdruck
des Druckfluids kann in Abhängigkeit
von Formungsbedingungen eingestellt werden, er ist jedoch vorzugsweise
nicht kleiner als etwa 1 kgf/cm2 und kleiner
als etwa l0 kgf/cm2. Besonders bevorzugt
ist Druckluft mit einem Druck von nicht weniger als etwa 1 kgf/cm2 und weniger als etwa 10 kgf/cm2.
Der Zufuhrdruck des Druckfluids kann während des Druckfluidzufuhrvorgangs
entweder konstant gehalten werden oder in der Mitte bzw. während des
Druckfluidzufuhrvorgangs geändert
werden.
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In Schritt (C) kann der Zeitpunkt
für den
Start des Druckfluidzufuhrvorgangs ausgewählt werden aus einem Zeitpunkt
nachdem das zwischen die Formhälften
zugeführte
Harzmaterial eine in mindestens einer Formhälfte ausgebildete Fluidzufuhröffnung 10 erreicht
hat, und wenn es möglich
ist, sowohl das Druckfluid in das Harzmaterial einzuleiten als auch
den Hohlraum 11 im Harzmaterial durch das Druckfluid auszubilden.
Daher kann Schritt (C) während
Schritt (B) be ginnen. Es ist jedoch bevorzugt, daß der Druckfluidzufuhrvorgang
zwischen dem Abschluß des
Füllens
der Kavität
mit dem Harzmaterial und dem Beginn der Rückzugbewegung des Gleitblocks
beginnt. Insbesondere beginnt der Druckfluidzufuhrvorgang innerhalb
einer relativ kurzen Zeitdauer, d. h. innerhalb von 15 s, nach Abschluß des Füllens der
Kavität
mit dem Harzmaterial. Das Druckfluid kann kontinuierlich oder diskontinuierlich
bzw. intermittierend zugeführt
werden, bis das Harzmaterial erstarrt. Alternativ kann der Druckfluidzufuhrvorgang gestoppt
werden, nachdem der Hohlraum im Harzmaterial ausgebildet wurde und
das Harzmaterial anschließend
erstarrt, während
der Druck des Druckfluids im Hohlraum aufrechterhalten wird.
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Das Druckfluid wird nicht notwendigerweise nur
an einer Stelle in das Harzmaterial eingeleitet, sondern es kann
in Abhängigkeit
von der Form und Größe des gewünschten
hohlen Formartikels an mehreren Stellen eingeleitet werden. Wenn
die Fluidzufuhröffnung
in der Kavitätfläche des
Gleitblocks ausgebildet ist, wie in 1 dargestellt,
kann der Hohlraum effizient ausgebildet und ein hohler Formartikel
mit einem guten Erscheinungsbild hergestellt werden.
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Wenn Druckgas als Druckfluid verwendet wird,
kann das Druckgas vom Harzmaterial abgeleitet werden, so daß es durch
den Hohlraum strömt, und
gleichzeitig wird Druckgas in das Harzmaterial eingeleitet, wodurch
das Kühlen
des Harzmaterials unterstützt
und der Formungszyklus verkürzt
wird.
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Wenn das Druckfluid über mehrere
Fluidzufuhröffnungen
in das Harzmaterial eingeleitet wird, kann das Druckfluid kontinuierlich über mindestens eine
Fluidzufuhröffnung
zugeführt
und über
mindestens eine der anderen Fluidzufuhröffnungen abgeleitet werden.
Alternativ kann auch eine Form verwendet werden, die eine Fluidauslaßöffnung aufweist,
die ausschließlich
zum Ableiten des Druckfluids vorgesehen ist, wobei das Druckfluid
wird vom Harzmaterial über
die Fluidauslaßöffnung abgeleitet
wird, während
das Druckfluid über
die Fluidzufuhröffnung
in das Harzmaterial eingeleitet wird. Außerdem kann das Druckfluid über eine
gemeinsame Öffnung
alternierend und wiederholt zugeführt und abgeleitet werden.
Das Verfahren zum Ableiten des Druckfluids ist jedoch nicht auf
die vorstehend beschriebenen exemplarischen Verfahren beschränkt. Das
Ableiten des Druckfluids vom Harzmaterial kann zu einem beliebigen
Zeitpunkt nach dem Beginn des Druckfluidzufuhrvorgangs beginnen.
Beispielsweise kann der Druckfluidableitvorgang im wesentlichen
zum gleichen Zeitpunkt beginnen, an dem der Druckfluidzufuhrvorgang
beginnt. Das Ableiten des Druckfluids kann auch dann fortgesetzt
werden, wenn der Druckfluidzufuhrvorgang abgeschlossen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist einen Schritt
zum Bewegen des Gleitblocks von der. ersten Position zur zweiten
Position auf. Dieser Schritt wird als "Schritt (D)" bezeichnet. Die durch die erste Formhälfte und
die zweite Formhälfte
definierte Kavität
wird durch die Bewegung des Gleitblocks von der ersten Position
zur zweiten Position erweitert.
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Die Bewegung des Gleitblocks kann
beginnen, nachdem die Zufuhr des Harzmaterials zwischen die Formhälften begonnen
hat. Der exakte Zeitpunkt für
den Beginn der Bewegung wird gemäß der Größe und der
Form des gewünschten
hohlen Formartikels, der Größe, der
Form und der Position des gewünschten
Hohlraums, dem Druck des Druckfluids, der Formtemperatur, der Art
und der Temperatur des verwendeten Harzes, der Größe und dem Hub
des Gleitblocks und ähnlichen
Parametern festgelegt. Beispielsweise kann die Rückzugbewegung des Gleitblocks
während
Schritt (B) beginnen. Alternativ kann die Rückzugbewegung des Gleitblocks beginnen
unmittelbar nachdem die Kavität,
die die erste Spaltweite aufweist, mit dem Harzmaterial gefüllt ist,
d. h. unmittelbar nach Abschluß von
Schritt (B). Außerdem
kann die Rückzugbewegung
des Gleitblocks beginnen, nachdem nach Abschluß von Schritt (B) eine vorgegebene
Zeitdauer verstrichen ist. D. h., die Rückzugbewegung des Gleitblocks
beginnt vorzugsweise innerhalb von etwa 15 s nach Abschluß des Füllens der
Kavität,
die die erste Spaltweite aufweist, mit dem Harzmaterial. Obwohl
der Druckfluidzufuhrvorgang und die Rückzugbewegung des Gleitblocks
gleichzeitig oder im wesentlichen gleichzeitig beginnen können, beginnt
das Zuführen
des Druckfluids in das Harzmaterial vorzugsweise vor der Rückzugbewegung
des Gleitblocks. Normalerweise wird der Druckfluidzufuhrvorgang
während
der Rückzugbewegung
des Gleitblocks fortgesetzt.
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Die Bewegung des Gleitblocks kann
beispielsweise folgendermaßen
gesteuert werden. Der Gleitblock, der mit einem Zylinder verbunden
ist, z. B. mit einem Hydraulikzylinder oder einem Luftzylinder, und
der in der ersten Position gehalten worden ist, kann durch Betätigen des
Zylinders zu einem vorgegebenen Zeitpunkt zur zweiten Position bewegt
werden. Alternativ kann der Gleitblock, der durch ein Stopperelement
in der ersten Position gehalten worden ist, durch Freigeben des
Stopperelements und Ausüben
eines Drucks auf die der Kavität
zugewandte Oberfläche
des Gleitblocks zur zweiten Position zurückgezogen werden. Wenn der
Gleitblock durch das Stopperelement in der ersten Position gehalten wird,
kann das Stopperelement leicht freigegeben werden, indem zu Beginn
der Rückzugbewegung des
Gleitblocks eine Formschließ-
oder -klemmkraft vermindert wird, um den auf den Gleitblock ausgeübten Druck
zu reduzieren. Zu diesem Zeitpunkt kann, weil der auf das Harzmaterial
ausgeübte
Druck ebenfalls reduziert wird, der Hohlraum leicht ausgebildet werden.
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Durch Berücksichtigen von Bedingungen,
z. B. der gewünschten
Größe des Hohlraums,
des Zufuhrdrucks des Druckfluids, der Formtemperatur, der Art und
der Temperatur des zugeführten
Harzmaterials, der Größe und des
Hubs des Gleitblocks, kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Gleitblocks
bestimmt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist einen Schritt
zum Öffnen
der Form auf, bis der Kavitätabstand
die zweite Spaltweite aufweist, die größer ist als die erste Spaltweite.
Dieser Schritt wird als "Schritt
(E)" bezeichnet.
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In Schritt (E) entspricht die zweite
Spaltweite im wesentlichen der Dicke des gewünschten hohlen Formartikels.
Das Öffnen
der Form in Schritt (E) erfolgt durch die Bewegung mindestens einer
Formhälfte.
Schritt (E) kann beginnen nachdem Schritt (B) begonnen hat. Der
exakte Zeitpunkt zum Öffnen
der Form in Schritt (E) kann gemäß verschiedenen
Formungsbedingungen, dem Druck des Druckfluids, dem Hub der Formhälften und ähnlichen
Parametern festgelegt werden. Beispielsweise kann Schritt (E) während Schritt
(B) beginnen. Schritt (E) kann auch unmittelbar nach Schritt (B)
beginnen. Außerdem kann
Schritt (E) beginnen, nachdem nach Abschluß von Schritt (B) eine vorgegebene
Zeitdauer verstrichen ist. Schritt (E) kann auch beginnen nachdem Schritt
(C) begonnen hat. Mindestens ein Teil von Schritt (E) kann zusammen
mit mindestens einem Teil von Schritt (C) ausgeführt werden. Mindestens ein
Teil von Schritt (E) kann auch zusammen mit mindestens einem Teil
von Schritt (D) ausgeführt
werden. Obwohl Schritt (E) vor Beginn von Schritt (D) abgeschlossen
sein kann, beginnt Schritt (E) vorzugsweise nach Abschluß von Schritt
(D). Insbesondere beginnt Schritt (E) vorzugsweise innerhalb einer
relativ kurzen Zeitdauer, d. h. innerhalb von etwa 15 s, nach- Abschluß von Schritt
(B). Durch Schritt (E) wird der Hohlraum im wesentlichen über den
ge samten Innenraum des hohlen Formartikels ausgebildet, um zu erreichen,
daß der
auf den gesamten hohlen Formartikel ausgeübte Druck gleichmäßig ist,
und wird ein hohler Formartuikel mit einem guten Erscheinungsbild
erzeugt.
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Wie vorstehend beschrieben, ist die
Reihenfolge für
den Beginn der Schritte (C), (D) und (E) beliebig, und die konkrete
Reihenfolge wird in Abhängigkeit
von der Größe des gewünschten
hohlen Formartikels, den Formungsbedingungen, dem Druck des Druckfluids,
der Größe und dem
Hub des Gleitblocks, dem Hub der Formhälften in Schritt (E) usw. geeignet
festgelegt. Vorzugsweise beginnt jedoch Schritt (C) innerhalb einer
relativ kurzen Zeitdauer, d. h. innerhalb von 15 s, nach Abschluß von Schritt
(B), und Schritt (D) beginnt zum gleichen Zeitpunkt an dem Schritt
(C) beginnt, oder innerhalb einer relativ kurzen Zeitdauer, nachdem
Schritt (C) begonnen hat, und Schritt (E) beginnt zum gleichen Zeitpunkt,
an dem Schritt (D) beginnt, oder innerhalb einer relativ kurzen
Zeitdauer, nachdem Schritt (D) begonnen hat.
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Im vorstehend beschriebenen Verfahren kann
der auf das Harzmaterial ausgeübte
Druck durch Ändern
der Schließ-
oder Klemmkraft zwischen dem Abschluß von Schritt (B) und dem Beginn von
Schritt (E) geändert
werden. Es wird beispielsweise vorausgesetzt, daß P1 die Schließ- oder Klemmkraft
bei Abschluß von
Schritt (B) ist. Vorzugsweise beginnen die. Schritte (C) und (D)
zum gleichen Zeitpunkt, an dem die Schließ- oder Klemmkraft von P1 auf
P2 reduziert wurde, oder danach. In diesem Fall wird Schritt (E)
nach Abschluß der
Schritte (C) und (D) ausgeführt.
Obwohl die Schließ-
oder Klemmkraft nach Abschluß von
Schritt (B) reduziert werden kann, wird sie vorzugsweise innerhalb
einer relativ kurzen Zeitdauer, normalerweise innerhalb von 15 s,
nach Abschluß von
Schritt (B) reduziert.
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Nachdem der gewünschte Hohlraum 11 im Harzmaterial
ausgebildet worden ist, und zu einem Zeitpunkt, an dem das Harzmaterial
sich geeignet verfestigt hat, wird ein Schritt zum Öffnen der
Form zum Entnehmen des hohlen Formartikels 12 ausgeführt. Dieser
Schritt wird als "Schritt
(F)" bezeichnet.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren können verschiedenartige
Harzmaterialien verwendet werden, z. B. Thermoplastharze, thermoplastische
Elastomere und wärmeaushärtende Harze,
die in herkömmlichen
Formungsverfahren verwendet werden, z. B. beim Spritzgießen, Spritzdruckformen,
Druckformen, Strangpressen und Prägeformen. Beispielsweise kann
ein herkömmliches
Thermoplastharz verwendet werden, z. B. Polyolefinharze, wie beispielsweise
Polyethylen und Polypropylen, Polystyrol, Polycarbonat, Acrylnitril-Styrol-Butadien-Blockcopolymer
und Polyamid; ein thermoplastisches Elastomer, wie beispielsweise
Ethylen-Propylen-Blockcopolymer und Ethylen-Butadien-Blockcopolymer; und
eine Polymerlegierung davon. Das Harz kann verschiedenartige herkömmliche
Zusatzstoffe enthalten, wie beispielsweise ein Pigment, ein Schmiermittel,
ein Antistatikmittel und einen Oxidationsinhibitor.
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Zum Verzieren der Oberfläche des
hohlen Formartikels und zum Bereitstellen einer Dämpfungseigenschaft
für den
hohlen Formartikel kann ein Außenschichtmaterial
auf der Oberfläche
des hohlen Formartikels aufgebracht werden. Im vorstehend beschriebenen
Verfahren kann der hohle Formartikel, auf dessen Oberfläche das
Außenschichtmaterial
angeordnet ist, durch Zuführen
des Außenschichtmaterials
zwischen die Formhälften
vor Schritt (B) und anschließendes
Ausführen
der vorstehend beschriebenen Schritte hergestellt werden. In diesem
modifizierten Verfahren wird das Harzmaterial normalerweise der
Rückseite
einer Designfläche
des Außenschichtmaterials
zugeführt.
Obwohl das Außenschichtmaterial
in Ab hängigkeit
von seinem Verwendungszweck ausgewählt werden kann, kann es z.
B. Papier, Webstoff, Vliesstoff, Wirk- oder Maschenware, ein netzartiges
Material, z. B. Drahtgaze oder -gewebe, ein Folien- oder ein Lagenmaterial
sein, das aus thermoplastischem Harz oder thermoplastischem Elastomer hergestellt
ist. Das Außenschichtmaterial
kann Verzierungen, z. B. einen Aufdruck, und ein ungleichmäßiges Muster,
z. B. ein Korn- oder Körnungsmuster, auf
seiner Oberfläche
aufweisen. Das Außenschichtmaterial
kann mit einem Schaumstofflagenmaterial aus Polypropylen, Polyethylen,
Polyvinylchlorid, Polyurethan und ähnlichen unterlegt sein. Das
Außenschichtmaterial
kann mit einem thermoplastischen Elastomerlagenmaterial unterlegt
sein, um das Außenschichtmaterial
vor der Wärme
vom geschmolzenen Harz und vor einem Schließ- oder Klemmdruck zu schützen, oder
um die Haftfähigkeit
des Harzes bezüglich
des Außenbschichtmaterials
zu verbessern.
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Bedingungen, wie beispielsweise die
Temperatur des zuzuführenden
Harzes, die Kavitätspaltweite,
die definiert wird, wenn das Harz zugeführt wird, eine Formschließgeschwindigkeit
und die Formtemperatur, können
gemäß der Größe und der
Gestalt der Form, dem Typ des Außenschichtmaterials und ähnlichen
Faktoren bestimmt werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann
ein hohler Formartikel mit einem sich im wesentlichen über seinen
gesamten Innenraum erstreckenden Hohlraum und mit einem guten Erscheinungsbild,
wobei weder Einfallstellen noch Blasen auftreten, unter Verwendung
einer einfachen und kostengünstigen
Formmaschine hergestellt werden. Der erhaltene hohle Formartikel
kann geeignet als Innenteil eines Automobils, z. B. als Instrumententafel bzw.
Armaturenbrett, Türverkleidung,
Sitzlehne bzw. Rückenlehne,
Konsolenbox und Deckplatte und für verschiedene
Platten- oder Wandbauteile verwendet werden.
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Beispiele
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Die folgenden Beispiele sind bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, durch die der Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung jedoch nicht eingeschränkt
werden soll.
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Beispiel 1
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Ein hohler Formartikel wurde unter
Verwendung einer Formmaschine mit einem aus einer Patrizen-Formhälfte und
einer Matrizen-Formhälfte,
die vertikal bewegt werden konnten, bestehenden Paar Formhälften hergestellt.
Der Querschnitt der Formmaschine ist in 1 schematisch dargestellt. Die Patrizen-Formhälfte wies
einen Körper
und einen Gleitblock auf. Eine auf eine hypothetische Ebene, die
senkrecht zur Formschließrichtung
ausgerichtet ist, projizierte Form einer Kavität war 320 mm lang und 780 mm
breit. Eine auf diese hypothetische Ebene projizierte Form des Gleitblocks
war 80 mm lang und 740 mm breit. Die Oberseite des Gleitblocks hatte
eine flache Fläche
und eine mit der, projizierten Form des . Gleitblocks identische
Form.
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Die Positionen des Gleitblocks, bei
der seine Oberseite 3,5 mm bzw. 17,5 mm unter der Formfläche des
dem Gleitblock benachbarten Körpers
angeordnet war, waren als die erste Position bzw. die zweite Position
definiert. Daher betrug der Hubweg des Gleitblocks 14 mm. Der Gleitblock
konnte durch einen Hydraulikzylinder in einer vertikalen Richtung bewegt
werden.
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Druckluft mit einem Druck von 6 kgf/cm2 wurde als Druckfluid verwendet. Dieses
Druckgas wurde durch in einer oberen Fläche eines zylindrischen gesinterten
Kupferkörpers
mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 10 mm ausgebildete
feine Öffnungen
(Fluidzufuhröffnungen)
zuge führt.
Drei gesinterte Kupferkörper
wurden im Gleitblock so eingebettet, daß ihre oberen Flächen mit
der oberen Fläche
des Gleitblocks bündig
waren. Das hintere Ende jedes gesinterten Kupferkörpers, war
mit einem Gasweg verbunden, der zu einer Druckgaserzeugungsmaschine
führte.
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Als der Abstand zwischen dem Körper der Patrizen-Formhälfte und
der Matrizen-Formhälfte
30 mm betrug, wurde ein geschmolzenes Polypropylenharzmaterial (Sumitomo
Noblen BTA51E1, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.; Temperatur 210°C) von einem
in der Patrizen-Formhälfte
ausgebildeten Harzweg zwischen die Formflächen zugeführt. Etwa zur gleichen Zeit,
als die vorgegebene Menge des Harzes vollständig zugeführt war, wurde die Matrizen-Formhälfte abgesenkt,
bis der zwischen dem Körper
und der Matrizen-Formhälfte definierte Abstand
3,5 mm betrug, um die. Form mit einer maximalen Schließ- oder
Klemmkraft von 100 tonf zu schließen. Dadurch floß das Harzmaterial
so, daß die Kavität mit dem
Harzmaterial gefüllt
wurde. (Vergl. 2)
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Die Schließ- oder Klemmkraft wurde für 2 s bei
100 tonf gehalten und anschließend
auf 30 tonf reduziert. Gleichzeitig begannen die Zufuhr des Druckgases
durch die Fluidzufuhröffnunegn
und die Bewegung des Gleitblocks. Eine Sekunde nach Beginn der Bewegung
des Gleitblocks wurde die Matrizen-Formhälfte angehoben, um den Abstand
zwischen dem Körper
der Patrizen-Formhälfte
und der Matrizen-Formhälfte
auf 10 mm einzustellen. Während
das Druckgas weiterhin eingeleitet wurde, wurde das Harzmaterial
gekühlt
und erstarrte (vergl. 3).
Nachdem die Druckgaszufuhr gestoppt wurde, wurde die Form geöffnet und
der hohle Formartikel entnommen.
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Über
den gesamten Innenraum des hohlen Formartikels war ein Hohlraum
ausgebildet. Der hohle Formartikel hatte ein gutes Erscheinungsbild,
wobei keine Einfallstellen oder Blasen auftraten.
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Beispiel 2
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Ein hohler Formartikel, bei dem ein
Teppichmaterial auf ein Harzsubstrat auflaminiert wurde, wurde auf
eine ähnliche
Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer daß das Teppichmaterial zwischen
die Formhälften
zugeführt
wurde, bevor das geschmolzene Polypropylenharz zwischen die Formhälften zugeführt wurde.
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Der Hohlraum wurde über den
gesamten Innenraum des hohlen Formartikels ausgebildet. Der hohle
Formartikel hatte ein gutes Erscheinungsbild, wobei keine Einfallstellen
oder Blasen auftraten. Die Haare des Teppichs waren gleichmäßig gepreßt.