DE3750628T2

DE3750628T2 - Verfahren zum Herstellen von Gegenständen aus Kunststoff mit einem porösen elastischen Teil.

Info

Publication number: DE3750628T2
Application number: DE3750628T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko - Nakagawa; Shuji Nakata; Tadashi Shimizu; Yuji Wakayama
Original assignee: Shimizu Industry Co Ltd; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp Kariya Aichi Jp Shimizu Industry Co
Priority date: 1986-11-22
Filing date: 1987-11-13
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2007-11-14
Also published as: JPS63205212A; EP0268954A2; US4994226A; KR880006036A; AU8146787A; DE3750628D1; KR900007327B1; EP0268954B1; CA1285728C; AU589052B2; JPH0360297B2; EP0268954A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und des weiteren eine Veränderung dieses Verfahrens gemäß Nebenanspruch 3.
Die US-A-3 493 643 offenbart ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Nach dem Anordnen eines porösen, elastischen Schaummaterials in einer offenen Form und dem Schließen der Form wird das nachgiebige Schaummaterial zusammengedrückt, jedoch nicht gleichmäßig, worauf Kunststoffmaterial in die Form eingespritzt wird, so daß es sich einstückig mit dem porösen, nachgiebigen Schaummaterial vereinigt. Der verringerte Zusammendrückungsgrad an der Stelle der Kernstücke der Form führt zu einer Konfiguration des geformten Gegenstands, die nicht dem gewünschten Endprodukt entspricht. Daher ist es notwendig, Teile des geformten Gegenstands wegzuschneiden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von Gegenständen mit einer Verbindungsstruktur, die aus einem Kunststoffteil und einem porösen, elastischem Teil bestehen, wie ein Luftleitungs-Öffnungs/Verschluß-Schieber, der bei Klimaanlagen von Automobilen verwendbar ist, und zwar durch Verwendung einer Spritzgießmaschine für Kunststoff.
Zur Bewirkung luftdichter Abdichtungseigenschaften und eines momentan wirkenden Schallabsorptionsvermögens (wenn der Dämpfer geschlossen wird) bei dem aus harten Kunststoff hergestellten Schieberkörper, ist die Idee der wirksamen Inkorporierung eines porösen, elastischen Teils, wie beispielsweise einer Polyurethanweichschaumplatte, in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Kokai 24 939/86 vorgeschlagen worden.
Diese Patentanmeldung zeigt Techniken für die Herstellung eines Laminatschiebers, gemäß denen eine Art Packungsteil, das über eine Weichschaumplatte mit einer an deren Oberfläche angeklebten Platte verfügt, um das extrudierte schmelzflüssige Harz am Eindringen in die Formplatte zu hindern, hergestellt wird und eine schmelzflüssige Kunststoffschicht an der Oberfläche des Packungsteils in einer gewünschten Dicke unter Verwendung eines Harzextruders laminiert wird gefolgt von einem Prägeformen zum Bilden eines integralen Laminats. In dieser Patentanmeldung ist auch eine Sandwichstruktur offenbart, die über Packungsteile verfügt, die auf beiden Seiten einer Kunststoffschicht laminiert sind.
Die Techniken des Standes der Technik leisten dadurch einen Beitrag zur Vereinfachung des Herstellungsverfahrens, daß das Verkleben der Verpackungsteile gleichzeitig mit dem Formen des aus Kunststoff hergestellten Schieberkörpers durchgeführt wird, indem von den Klebeeigenschaften des schmelzflüssigen Harzes Gebrauch gemacht wird.
Andererseits ist diese Technik jedoch mit mehreren zu lösenden Problemen verbunden, wie diese nachfolgend angegeben werden:
(a) Die für das Herstellungsverfahren erforderliche Zeit ist aufgrund einer Reihe von Schritten zu lang, die das Prägen nach dem Extrudieren eines schmelzflüssigen Kunststoffs auf der Oberfläche des Packungsteils umfassen;
(b) Obwohl es möglich ist, eine planare Laminatstruktur herzustellen, ist es schwierig, einen Gegenstand mit einer dreidimensionalen Konfiguration zu erhalten.
(c) die Haftkraft zwischen der Weichschaumplatte und der das Eindringen des Harzes verhindernden Platte, die aus Papier oder Gewebetuch hergestellt ist, besitzt die Neigung, von Produkt zu Produkt zu variieren, und auch die Bindefestigkeit zwischen dem Packungsteil und dem Harzformteil kann sich als unbefriedigend erweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spritzgießverfahren zum einstückigen Formen eines porösen, elastischen Teils mit einem Kunststoff zu schaffen, welches Verfahren geeignet ist, die angegebenen Probleme des Standes der Technik im wesentlichen auszuschalten und das die gewünschte Konfiguration des geformten Gegenstands herstellen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 (erste Erfindung) und Anspruch 3 (zweite Erfindung) vor.
Fig. 1, 3 und 4 zeigen schematische Darstellungen erster, zweiter und dritter Ausführungsformen der Erfindung unter Darstellung des Herstellungsverfahrens gemäß der ersten Erfindung dieser Anmeldung, wie diese auf die Herstellung eines Luftleitungs-Öffnungs/Verschluß-Schiebers angewendet worden ist, der bei einer Klimaanlage für Automobile einzubauen ist;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Teildarstellung eines Schritts bei dem Verfahren von Fig. 1;
Fig. 5 bis 8 sind schematische Darstellungen vierter bis siebter Ausführungsformen der Erfindung unter Darstellung des Herstellungsverfahrens gemäß der zweiten Erfindung dieser Anmeldung;
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung des Unterschieds der Spritzgießbedingungen zwischen dem Verfahren dieser Erfindung und einem herkömmlichen Verfahren;
Fig. 10 und 11 sind schematische graphische Darstellungen, die die Art darstellen, in der die Schaumplatte in einem in der Form zusammengedrückten Zustand die Bewegungskraft und die Deformationswirkung erträgt, die durch das Fließen des unter Druck gesetzten Harzes in der Form bei dem Verfahren der ersten und zweiten Erfindungen dieser Anmeldung ausgeübt werden, und vergrößerte Ansichten des Eingußkanals und seiner Nachbarschaft.
Bei der ersten Erfindung ist ein poröses, elastisches Teil (nachfolgend als Schaumplatte bezeichnet) gegen die Innenwandfläche eines der gegenüberliegend angeordneten Teile oder Segmente einer Segmentspritzform gebracht, und wird die Form danach zusammengeklemmt, um dadurch die Textur der Schaumplatte kompakt zu machen. Danach wird ein schmelzflüssiger Kunststoff zuerst unter einem geringen Einspritzdruck eingespritzt. Da die Schaumplatte unter dem Druck des eingespritzten Kunststoffs weiter zusammengedrückt wird, wird das Ausmaß der Zusammendrückung der Schaumplatte entsprechend vergrößert, während das Harz entlang der Schaumfläche unter Bildung eines Einspritzraums zu fließen beginnt. Wenn dieser Zustand erreicht wird, wird der Einspritzdruck schrittweise auf ein verhältnismäßig hohes zweites Niveau eingestellt. Dies gestattet ein glattes Fließen des Harzes, während die Schaumplatte daran gehindert wird, sich bei Aufnahme eines großen Einspritzdrucks zu verschieben oder unter anderen Problemen zu leiden, wie daran, daß sie an ihrem Rand hochgestellt wird und oder in dem Harzstrom aufgefangen wird, und somit wird das Harz in die Form richtig eingespritzt, und füllt es die Form. Der eingespritzte Kunststoff dringt etwas in den porösen Oberflächenteil der Schaumplatte ein und wird in diesem Zustand verfestigt, so daß die Schaumplatte an der Oberfläche des spritzgegossenen Kunststoffs fest verbunden ist.
Danach wird durch Verwendung der herkömmlichen Spritzgießtechnologie der Einspritzdruck weiter erhöht und für eine vorbestimmte Zeitdauer aufrechterhalten, und danach wird die Form abgekühlt. Dies kann die geforderte Festigkeit jedes Teils des geformten Gegenstands sicherstellen.
Wenn der geformte Gegenstand nach dem Abkühlen aus der Form entnommen wird, nimmt die zusammengedrückte Schaumplatte wieder ihren Zustand vor dem Zusammendrücken an.
Bei der zweiten Erfindung wird das schmelzflüssige Harz zu der Zwischenfläche der beiden Schaumplatten eingespritzt, die in zusammengedrücktem Zustand in der Form übereinander angeordnet sind, was im Gegensatz zu der ersten Erfindung steht, bei der das schmelzflüssige Harz in den Raum zwischen der Innenwandfläche der Form und der Fläche der Schaumplatte eingespritzt wird. Bei der zweiten Erfindung kann das Fließen des Harzes infolge der geringen Steifigkeit der Zwischenfläche und der Zunahme des Strömungswiderstands verzögert sein. Angesichts dessen sieht die zweite Erfindung eine besondere Eingußkanalgestaltung derart vor, daß der Endbereich des Eingußkanals etwas in die Oberfläche einer der beiden Schaumplatten eingedrückt ist, um so in der anderen Schaumplatte, die den Endbereich des Eingußkanals umgibt, eine Zusammendrückungsverringerungszone zu bilden, wo die Zusammendrückungskraft des Klemmdrucks verringert ist.
Infolge dieser Maßnahme kann das aus dem Eingußkanal extrudierte Harz unter dem anfänglichen, niedrigen Einspritzdruck vorsichtig seinen Weg finden, während es die rund um den Eingußkanal angeordnete Schaumplatte leicht zur Seite drückt. Wenn ein "Fußhalter" vorgesehen wird, um es zu gestatten, daß das schmelzflüssige Harz glatt entlang des gesamten Gießbereichs fließt, wird somit jetzt der Einspritzdruck schrittweise auf ein verhältnismäßig hohes Niveau angehoben. Dies gestattet ein glattes Fortschreiten des Füllens des schmelzflüssigen Harzes in den Raum zwischen den gegenüberliegenden Flächen der beiden Schaumplatten, wodurch eine Kunststoffschicht mit einer fast gleichmäßigen Dicke gebildet wird, die der Dicke der Schaumplatten, dem Grad ihrer Zusammendrückung und dem Einspritzdruck entspricht.
Bei dem Verfahren dieser zweiten Erfindung findet wie im Fall der ersten Erfindung keine Verschiebung oder Deformation der Schaumplatten im Einspritzschritt für das schmelzflüssige Harz statt, und werden die Schaumplatten durch von selbst an der Fläche der spritzgeformten Kunststoff-Fläche verbunden. Auch können die Schaumplatten nach der Herausnahme aus der Form im wesentlichen die Dicke vor der Zusammendrückung wieder herstellen.
Entsprechend dem Verfahren der ersten Erfindung kann die Bildung eines Kunststoff-Formteils durch Spritzgießen und Verbinden eines porösen, elastischen Teils, beispielsweise einer Schaumplatte, an der Fläche des Formteils gleichzeitig in einer Spritzform erreicht werden, so daß es möglich ist, auf den separaten Schritt des Formens durch Verwendung eines Klebemittels bei dem herkömmlichen Verfahren vollständig zu verzichten.
Auch wird, da das eingespritzte Harz gekühlt und verfestigt wird, wobei ein Teil des Harzes in die Oberflächentextur des porösen, elastischen Teils unter dem Einspritzdruck eingedrungen ist, eine hervorragend hohe Bindefestigkeit bewirkt.
Des weiteren ist es möglich, einstückige spritzgeformte Gegenstände komplizierter, dreidimensionaler Konfigurationen zu erhalten, die mit dem herkömmlichen Prägeformverfahren nicht erhaltbar sind, und zusätzlich hierzu wird eine ausreichend hohe Produktivität realisiert.
Gemäß der zweiten Erfindung wird es zusätzlich zu dem Effekt der obenbeschriebenen ersten Erfindung möglich, den Kunststoff zwischen die zwei zusammengedrückten Schaumplatten glatt einzuspritzen, die übereinander in der Form angeordnet sind, und die aus Kunststoff hergestellten, geformten Gegenstände einfach und schnell zu erzeugen, wobei die Schaumplatten an beiden Seiten der spritzgeformten Harzschicht fest verbunden sind.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Struktur der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiele genauer beschrieben.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Verfahren zur Herstellung eines Luftkanal-Öffnungs/Verschluß-Schiebers, der zum Einbau in einer Klimaanlage für Automobile geeignet ist, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (erste Erfindung).
Der Schieber C, der in Fig. 1(f) im Schnitt dargestellt ist, ist eine Struktur, bei der eine Schaumplatte 2, beispielsweise ein Polyurethanweichschaum, als ein poröses, elastisches Teil mit der Rückseite des Schieberkörpers 1 verbunden ist, der aus einer harten Kunststoffplatte hergestellt ist.
Die Hauptschritte der Herstellung eines solchen Schiebers c umfassen das Ausschneiden einer Schaumplatte erforderlicher Abmessungen aus einem Rohling und deren Zuschneiden, das Hineindrücken dieser Schaumplatte in eine Spritzgußform in einem zusammengedrückten Zustand und das Einspritzen des schmelzflüssigen Kunststoffs in den Raum zwischen der Schaumplatte in ihrem zusammengedrückten Zustand und der Innenwandfläche der Form, wobei man das Harz sich über dem gesamten Raum ausbreiten läßt.
Bei dieser Ausführungsform wurde ein Polypropylenharz, das mit 40 Gew.-% Micapulver als Füllstoff vermischt war, als harter Kunststoff 1 für das Spritzgießen verwendet. Als Schaumplatte 2 wurde eine Polyurethanweichschaumplatte verwendet, die aus einem Rohling derart ausgeschnitten war, daß ihre Abmessungen in der Länge 150 mm, in der Breite 100 mm und in der Dicke 9 mm betrugen. Das Material dieser Schaumplatte war Polyurethan des Polyestertyps, und der Schaum besaß einen Schäumungsgrad von 30 und eine durchschnittliche Zellgröße von etwa 500 u.
Die in Fig. 1(a) dargestellte Spritzgußform bestand aus einem oberen Gesenk 11 und einem unteren Gesenk 12, wobei letzteres einen Hohlraum 12A von 2,5 mm Tiefe und die gleiche Flächenabmessung wie die Schaumplatte 2 besaß. Ein direkter Eingußkanal 10 ist im oberen Gesenk 11 eingearbeitet.
Fig. 1(b) stellt den Schritt des Einsetzens der Schaumplatte 2 in den Hohlraum 12A des unteren Gesenks 12 dar.
Die Segmentspritzgußform (bestehend aus dem oberen Gesenk 11 und dem unteren Gesenk 12) wird dann zwischen einer ortsfesten Platte 21 und einer bewegbaren Platte 22 gemäß Darstellung in Fig. 1(c) gehalten und mit Hilfe eines Stößels zugeklemmt, wodurch die Schaumplatte 2 in den Hohlraum 12A vollständig hineingedrückt und auf etwa 28% ihrer ursprünglichen Dicke zusammengedrückt wird.
Hierauf folgt der in Fig. 1(d) dargestellte Einspritzschritt für den Kunststoff. In diesem Schritt wird das mit Mica vermischte Polypropylenharz, das aufgeschmolzen und durch Aufheizen auf etwa 220ºC in einem Einspritzzylinder 25 erweicht worden ist, in Richtung auf den Eingußkanal 10 durch eine Düse 24 hindurch unter einem Druck von etwa 980·10&sup4; Pa (100 kg/cm²) eingespritzt. Das eingespritzte Harz drückt die Schaumplatte, die der Stirnfläche des Eingußkanals 10 gegenüberliegt, zur Seite, findet seinen Weg entlang der Stirnfläche des Eingußkanals 10 und beginnt dann, in Richtung auf den Umfangsbereich des Eingußkanals 10 zu fließen, wobei es sich an der Zwischenfläche zwischen der Innenwandfläche des oberen Gesenks 11 und der Schaumplatte 12 ausbreitet.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht des Schritts (d) zur Erläuterung der Verfahrensweise dieses Schritts. Das schmelzflüssige Harz 1, das vom Eingußkanal 10 aus eingespritzt wird, übt eine Zusammendrückungskraft auf die Schaumplatte 2 aus, wie mittels weißer Pfeile in der Zeichnung dargestellt ist, wodurch die Schaumplatte 2, die bereits erheblich durch den Klemmdruck zusammengedrückt worden ist, noch stärker zusammengedrückt wird, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Folglich wird die poröse und flexible Struktur der Schaumplatte vor ihrem Zusammendrücken zu einer sehr kompakten Textur auffallend verändert. Folglich kann das schmelzflüssige Harz, das einen erheblichen Fließfähigkeitsgrad aufweist, nicht leicht in die Schaumplatte 2 eindringen. Da jedoch die poröse Struktur mikroskopisch aufrechterhalten bleibt, dringt das schmelzflüssige Harz etwas in den sehr flachen Oberflächenschichtbereich 2A ein, der mittels kurzer Schräglinien in der Zeichnung dargestellt ist, und die verfestigte Harzschicht 1 und die Schaumplatte 2 werden über diesen Bereich fest miteinander verbunden.
Wenn dieser Zustand in etwa zwei Sekunden nach dem Beginn des Einspritzens erreicht ist, wird der Einspritzdruck schrittweise auf 1.960·10&sup4; Pa (200 kg/cm²) angehoben. Als Folge hiervon wird die Schaumplatte durch den Druck des eingespritzten Harzes im Berührungsbereich zwischen der Schaumplatte 2 und der Innenwandfläche des oberen Gesenks 11 weiter zusammengedrückt und somit fortschreitend ausgebreitet, so daß das Harz danach glatt in den Schaumraum fließen kann, und das Gießen des Harzes über der Gesamtheit der Schaumplatte wird in etwa 6 Sekunden nach dem Beginn des Einspritzens abgeschlossen.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Harzes in die Form während dieses Zeitraums lag bei etwa 15 mm/s. Die so gebildete schmelzflüssige Harzschicht wird auf einer fast gleichmäßigen Dicke über ihrer Gesamtheit infolge des Kräftegleichgewichts zwischen der Rückstellkraft der Schaumplatte 2 gegen die Zusammendrückungsdeformation und dem Druck des eingespritzten Harzes (Schritts (e)) gehalten.
Bei dieser Ausführungsform wird die Schaumplatte 2 von etwa 9,0 mm auf 2,5 mm zusammengedrückt, während sie in der Form eingeschlossen ist, und sie wird weiter auf etwa 0,3 mm, etwa 3,3% ihrer ursprünglichen Dicke zusammengedrückt, wenn sie den Einspritzdruck des schmelzflüssigen Harzes aufnimmt. Der Zusammendrückungsgrad erreichte 97%.
Nachdem das Auffüllen des Raums zwischen der Schaumplatte und der Innenwandfläche der Form mit dem schmelzflüssigen Harz abgeschlossen worden ist, wird der Einspritzdruck auf ein Niveau von 3.920·10&sup4; Pa (400 kg/cm²) angehoben, und wird dieses Niveau des Einspritzdrucks für etwa 4 Sekunden aufrechterhalten, um dadurch eine Stabilisierung der Textur der Gießharzschicht und eine Verbesserung ihrer Eigenschaften zu erreichen. Dann wird nach dem Kühlschritt der fertiggestellte Gegenstand aus der Form entnommen (Schritt (f)).
Bei dem aus der Form entnommenen, geformten Gegenstand ist die Schaumplatte 2 sehr fest mit der Rückseite des Schieberkörpers 1 verbunden, der aus einem Spritzgußteil aus einem Hartkunststoff hergestellt ist, und kann der geformte Gegenstand als Endprodukt angeboten werden.
Dies geht auf die Wirkung des teilweisen Eindringens von Harz in die Oberfläche der Schaumplatte zurück. Das heißt, wie oben bereits angegeben worden ist, wenn sich das schmelzflüssige Harz zwischen der Schaumplatte und der Innenwandfläche der Form weiterbewegt, dringt ein Teil des Harzes in die feine und komplizierte, poröse Oberflächentextur der weichen Polyurethanschaumplatte 2 ein, und wird dieser Zustand fixiert, wenn das Harz abgekühlt wird und sich verfestigt, um eine mechanische Bindewirkung zu erzeugen.
Bei dem fertiggestellten Schieber C besaß der aus einem mit Mica vermischten Polypropylenharz hergestellte Schieberkörper 1 eine fast gleichmäßige Dicke von etwa 2,2 mm, und die mit seiner Rückseite verbundene Schaumplatte 2 war in ihrer Dicke um etwa 2 mm verkleinert und besaß eine Dicke von etwa 7,0 mm. Dies geht auf die Fixierung des harzdurchdrungenen Teils aufgrund der Bindewirkung des verfestigten Harzes im Zustand der Zusammendrückung durch den Einspritzdruck und den Klemmdruck zurück. Jedoch nahm der Teil, wo kein Harz eingedrungen war, die Eigenschaften des ursprünglichen, porösen, elastischen Körpers bei Aufhebung der Zusammendrückungskraft wieder vollständig an.
Eine elektronenmikroskopische Betrachtung des Schieberkörpers 1 entlang seiner Dicke zeigte, daß eine Seite hiervon aus einer mechanischen Bindungszone aus verwickelter Schaumplattentextur und Kunststoff bei einer Dicke von etwa 200 u bestand.
Zu Beginn des Versuchs bestand die Befürchtung, daß dann, wenn sich das gespritzte schmelzflüssige Harz seinen Weg zwischen der Schaumplatte 2 und der Innenwandfläche der Form erzwingt, einige unerwünschte Wirkungen bei der Schaumplatte auftreten könnten, wie beispielsweise die Möglichkeit, daß die Schaumplatte im Formhohlraum durch die unter Druck gesetzte Harzströmung verschoben wird oder nach oben gebogen wird oder an ihrem Rand umgebogen wird oder in der Harzströmung eingefangen wird. Diese Befürchtung wurde jedoch durch die Verwendung der Formungsbedingungen der vorliegenden Erfindung zerstreut. Einer der Schlüsselfaktoren, der es möglich machte, daß die gewünschten, geformten Gegenstände unter diesen besonderen Einspritzformbedingungen erhalten wurden, ist, daß die Textur der Schaumplatte 2 derjenigen eines nicht-porösen starren Körpers ähnlich gemacht wurde, indem eine starke Zusammendrückungskraft ausgeübt wurde, während es gestattet wurde, daß die Schaumplatte einen gewissen Grad einer Zusammendrückungsdeformierbarkeit beibehielt.
Ein weiterer Faktor besteht darin, daß der Einspritzdruck des schmelzflüssigen Harzes auf einem erheblich geringeren Niveau gehalten wurde als bei den herkömmlichen Spritzgießformverfahren verwendet und auch dieser Einspritzdruck wird nicht auf einmal angehoben, sondern schrittweise, in mindestens zwei Schritten, eingestellt.
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, die einen Vergleich zwischen den Kunststoff-Einspritzbedingungen, die bei den herkömmlichen Verfahren am meisten verwendet werden, und den erfindungsgemäß verwendeten Einspritzbedingungen zeigt. Es ist ersichtlich, daß bei den herkömmlichen Spritzgießverfahren der Einspritzschritt durchgeführt wird, indem ein Einspritzdruck in einen so hohen Niveau wie 9,8·10&sup7; Pa (1.000 kg/cm²) auf einmal angewandt wird und dieses Druckniveau für eine vorbestimmte Zeitdauer aufrechterhalten wird.
Gemäß dem Verfahren dieser Erfindung wird der höchste Einspritzdruck wird auf ein ziemlich geringeres Niveau 2.450·10&sup4; Pa (250 kg/cm²) geregelt, und dieser höchste Druck wird nicht auf einmal aufgebracht, sondern der Einspritzdruck wird durch schrittweises Einstellen in mindestens zwei Schritten wie oben angegeben entsprechend dem Fließzustand des schmelzflüssigen Harzes zur Einwirkung gebracht. Nachdem das Harzeinspritzen abgeschlossen ist, wird ein Haltedruck von 3.920·10&sup4; Pa (400 kg/cm²) für eine voreingestellte Zeitdauer aufrechterhalten. Dieses Verfahren macht es möglich, die Schaumplatte 2 von der Aufnahme einer inkorrekten oder übermäßigen Deformations- oder Bewegungskraft abzuhalten. Ein Vergleich der Strömungsgeschwindigkeit des schmelzflüssigen Harzes in einer Form unter diesem Einspritzdruck zeigte, daß die Strömungsgeschwindigkeit bei 50 bis 200 mm/s bei den herkömmlichen Spritzgießverfahren lag, während sie so niedrig wie 5 bis 30 mm/s bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lag.
Der dritte Faktor, der zur Bildung der gewünschten geformten Gegenstände führte, besteht darin, daß die Schaumplatte in den Formhohlraum in einem zusammengedrückten Zustand gepreßt wird. Diese Wirkung wird im Detail weiter unten beschrieben.
Fig. 3 zeigt die Schritte bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung (erste Erfindung). Der geformte Gegenstand D, der in Fig. 3(d) teilweise im Schnitt dargestellt ist, ist ein Schieber ähnlich demjenigen der ersten Ausführungsform.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß eine dünne Filmschicht eines thermoplastischen Kunststoffs auf der Oberflächenseite des porösen, elastischen Teils laminiert ist.
Bei dieser Ausführungsform wurde eine Polyurethanweichschaumplatte 5 mit einer Dicke von 6,0 mm und hergestellt aus dem gleichen Material, das bei der ersten Ausführungsform verwendet wurde, als poröses, elastisches Teil hergestellt, und wurde ein 0,3 mm dicker Polypropylenfilm 4 als dünne Filmschicht aus thermoplastischem Kunststoff auf der Oberflächenseite (gegenüber der Seite, die die Bodenfläche des Formhohlraums berührt) der Schaumplatte 5 laminiert.
Der im Wege eines geeigneten Verfahrens, beispielsweise eines Extrusionsverfahrens oder Kalendrierverfahrens, hergestellte Polypropylenfilm 4 kann auf der Schaumplatte 5 im Wege eines Hitzeschmelz- oder Hitzeverbindungsverfahrens laminiert werden oder gleichzeitig mit der Extrusion mit der Schaumplatte hitzeverschmolzen werden.
Für das Gießmaterial für den Schieberkörper 1 ist ein mit Mica vermischtes Polypropylenharz ähnlich dem bei der ersten Ausführungsform verwendeten als thermoplastische Kunststoff der gleichen Qualität wie das Polypropylenharz, das die dünne Harzfilmschicht bildet, ausgewählt worden
Die Spritzform ist eine zweiteilige Struktur, die aus einem oberen Gesenk 11 und einem unteren Gesenk 12 besteht. Das untere Gesenk 12 weist einen Hohlraum 12A einheitlicher Tiefe von 2,5 mm auf, während das obere Gesenk 11, das nur eine flache Platte ist, mit einem Eingußkanal 10 ausgestattet ist.
Zur Herstellung eines Schiebers gemäß dieser Ausführungsform wird zuerst die Schaumplatte 5 in den Formhohlraum 12A in einer solchen Weise eingepreßt, daß die verbundene Seite des Polypropylenfilms 4 an der Oberseite angeordnet ist (Fig. 3(A)).
Hierauf folgt das Verklemmen, mittels dessen die 6,0 mm dicke Laminatschaumplatte 5 in den 2,5 mm tiefen Hohlraum eingepreßt und zusammengedrückt wird, bis die Dicke auf etwa 40% der ursprünglichen Dicke verringert ist.
Das mit Mica vermischte Polypropylenharz, das durch Aufheizen auf etwa 220ºC in dem Einspritzzylinder aufgeschmolzen und erweicht worden ist, wird in Richtung auf die Oberfläche der Laminatschaumplatte 5 durch den Eingußkanal 10 hindurch anfänglich unter einem geringen Einspritzdruck von etwa 100 kg/cm² eingespritzt.
Das aus dem Eingußkanal 10 extrudierte schmelzflüssige Harz findet seinen Weg, wobei es die Schaumplatte 5, die dem Eingußkanal 10 gegenüber liegt, zur Seite drückt und sich in einer solchen Weise verhält, daß ein Einspritzraum gebildet wird, wodurch ein Zustand geschaffen wird, bei dem das schmelzflüssige Harz in den Raum zwischen der Bodenfläche des oberen Gesenks 11 und der Oberseite der Laminatschaumplatte 5 glatt einströmen und sich dort verteilen kann. Nachdem dieser Zustand erreicht worden ist, wird der Einspritzdruck schrittweise auf etwa 1.960·10&sup4; Pa (200 kg/cm²) angehoben. Dies gestattet ein glattes Gießen des Harzes bei einer geringen Geschwindigkeit von etwa 200 mm/s, und während dieser Zeitdauer besteht im wesentlichen keine Möglichkeit, daß die Schaumplatte unter einem Problem leidet, beispielsweise der Möglichkeit, daß die Schaumplatte in dem Hohlraum durch die Kraft der Harzströmung verschoben oder hoch gebogen oder an ihrem Rand umgebogen oder in der Harzströmung eingefangen wird. Die Verstärkung der elastischen Schaumplattenfläche mit einem Polypropylenfilm 4 verhältnismäßig hoher Steifigkeit ist auch hilfreich zu verhindern, daß sich die Schaumplatte 5 an ihrem Rand hoch biegt oder in der Harzströmung eingefangen wird, oder zu verhindern, daß sich das schmelzflüssige Harz zur Rückseite der Schaumplatte bewegt, und die flache Ausbildung der Oberfläche des Films 4 erleichtert das Gießen des schmelzflüssigen Harzes.
Während der Zeit, während der das eingespritzte Harz in den Raum zwischen der mit dem Polypropylenfilm verbundenen Seite der Laminatschaumplatte 5 und der Unterseite des unteren Gesenks 11 fließt, wird die Schaumplatte 5 auf etwa 0,5 mm unter den Einspritzdruck zusammengedrückt, und erreicht der Zusammendrückungsgrad etwa 90%. Ein so stark zusammengedrückter Zustand ist ebenfalls hilfreich zu verhindern, daß sich das schmelzflüssige Harz zur Rückseite der Schaumplatte 5 bewegt.
Nachdem das Gießen des schmelzflüssigen Harzes in den Hohlraum beendet worden ist, wird der Einspritzdruck weiter auf 3.920·10&sup4; Pa (400 kg/cm²) angehoben und auf diesem Niveau für eine vorbestimmte Zeitdauer gehalten, um hierdurch eine gleichmäßige Ausbildung und Stabilisierung der Textur der Harzschicht zu erreichen.
Der auf diese Weise geformte Schieberkörper 1 besaß eine fast gleichmäßige Dicke von 2,0 mm. Da der Polypropylenfilm 4, der aus dem gleichen Material wie der Schieberkörper 1 hergestellt war, an seinem Oberflächenbereich mittels der Hitze des eingespritzten, schmelzflüssigen Harzes angeschmolzen wird, wird die Seite des Polypropylenfilms, die den Schieberkörper 1 berührt, in einen Zustand verbracht, daß sie mit dem Oberflächenbereich des Schieberkörpers verschmolzen wird. Wenn der Schieberkörper 1 und der Propylenfilm 4 nach einer sehr kurzen Verschmelzungsperiode abgekühlt und verfestigt werden, sind daher der Schieberkörper 1 und die Schaumplatte 5 durch den Polypropylenfilm sehr fest miteinander verbunden. Da das eingespritzte, schmelzflüssige Harz an einem Eindringen in den porösen Oberflächenbereich der Schaumplatte 5 gehindert wird, wenn die Harzströmung durch die Schicht des Polypropylenfilms 4 behindert wird, wird die Schaumplatte 5 auch keiner Fixierungswirkung in einem zusammengedrückten Zustand durch das infiltrierte Harz im Laufe des Einspritzens des Harzes unterzogen. Daher besitzt der Schaumplattenbereich des aus der Form entnommenen, geformten Gegenstands fast die gleiche Dicke wie vor dem Formen, und leidet die Schaumplatte im wesentlichen auch unter keiner Beeinträchtigung ihrer Eigenschaften.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Schiebers 5, der entsprechend der dritten Ausführungsform der Erfindung (erste Erfindung) hergestellt ist. Es ist ersichtlich, daß ein Schieberschwenkarm 30, der mit einer Drehwelle 31 ausgestattet ist, mit dem bogenförmig gewölbten, plattenartigen Schiebekörper 1D einstückig geformt ist. Die Schaumplatte 5 mit einer Filmschicht 4 aus Kunststoff, die dort auflaminiert ist, ist mit der Außenseite des Kreisbogens des Schieberkörpers 1D verbunden. Bei dieser Ausführungsform wird eine gewöhnliche Spritzform, die zur Ausbildung des Arms 30 geeignet ist, als obere Form verwendet. In der Zeichnung bezeichnet 30A Verstärkungsrippen, und bezeichnet 10A den Rest der Harzeinspritzöffnung.
Jetzt werden die Ausführungsformen der zweiten Erfindung beschrieben.
Fig. 5 zeigt die Schritte der Herstellung eines Schiebers, der für eine Klimaanlage von Automobilen geeignet ist, unter Darstellung der vierten Ausführungsform der Erfindung (eine Ausführungsform der zweiten Erfindung).
Der Schieber F, der in Fig. 5(f) im Schnitt dargestellt ist, besitzt eine Struktur, bei der die Schaumplatten 2 und 3, die aus Polyurethanweichschaum oder dergleichen hergestellt sind, als poröses, elastisches Teil sowohl mit der Vorder- als auch der Rückseite des Schiebekörpers 1, der aus einem Hartkunststoff hergestellt ist, verbunden sind im Gegensatz zu der ersten Erfindung, bei der die Schaumplatte mit nur einer Seite des Schieberkörpers verbunden ist.
Das Verfahren zur Herstellung dieses Schiebers F umfaßt grundsätzlich den Schritt des Ausschneidens von Schaumplatten gewünschter Abmessungen aus einem Lagerrohling und deren Zuschneiden, den Schritt der Anordnung der Schaumplatten und des Hineindrückens derselben in die Spritzform in einem zusammengedrückten Zustand und den Schritt des Einspritzens eines schmelzflüssigen Kunststoffs in den Raum zwischen den beiden Schaumplatten in einem zusammengedrückten Zustand und des Ausbreitenlassens des eingespritzten Harzes in dem gesamten Raum.
Bei dieser Ausführungsform sind der harte Kunststoff 1 für das Spritzgießen und die beiden Schaumplatten 2 und 3, und besitzen sie die gleichen Abmessungen, wie die bei der ersten Ausführungsform verwendeten.
Die in Fig. 5(a) dargestellte Spritzform besteht aus einem oberen Gesenk 11 und einem unteren Gesenk 12, wobei das obere Gesenk mit einem Hohlraum 11A und das untere Gesenk mit einem Hohlraum 12A ausgebildet ist, wobei beide Hohlräume eine Tiefe von 2,2 mm und gleiche Flächenbereiche wie die Schaumplatten 2,3 aufweisen. Ein direkter Eingußkanal 10 ist in das obere Gesenk 11 in einer solchen Weise einarbeitet, daß das Ende (Fläche) des Eingußkanals 10 von der Segmentfläche nach unten vorsteht, wie in der Zeichnung dargestellt ist, und etwas in den Hohlraum 12A des unteren Gesenks hineinreicht. Die obere Schaumplatte 2 ist auch mit einem Loch 2A ausgebildet, das den Hindurchtritt des vorstehenden Eingußkanalendes gestattet.
Fig. 5(b) zeigt den Schritt, bei dem die beiden Schaumplatten 2 und 3, die übereinander angeordnet sind, ordnungsgemäß im Hohlraum 12A des unteren Gesenks angeordnet sind. Danach werden gemäß Darstellung in Fig. 5(c) die oberen und unteren Gesenke 11 und 12 der Segmentform zwischen einer Klemmplatte 21 und einer bewegbaren Platte 22 gehalten und mittels eines Stößels (nicht dargestellt) miteinander verklemmt, wodurch die beiden Schaumplatten 2 und 3 vollkommen in die Hohlräume 11A bzw. 12A hineingedrückt und somit auf etwa 25% der ursprünglichen Dicke zusammengedrückt werden. In diesem Zustand dringt das vorstehende Ende des Eingußkanals 10 etwas in die Oberfläche der unteren Schaumplatte 3 ein, so daß die untere Schaumplatte 3 örtlich nach unten gedrückt und ringförmig rund um den Eingußkanal 10 eingebeult wird, wie aus einer vergrößerten Ansicht des in der Zeichnung eingekreisten Bereichs ersichtlich ist. Entsprechend baucht sich der untere Seitenbereich der oberen Schaumplatte 2 in einer Weise aus, daß er den durch die Deformation der unteren Schaumplatte gebildeten Raum auf füllt. Da die auf die Schaumplatte 2 einwirkende Zusammendrückungskraft des Verklemmens an dem ausgebeulten Bereich abgeschwächt wird, wird eine ringförmige Zusammendrückungsverringerungszone A im Schnitt im wesentlichen nach außen keilförmig gestaltet von selbst an einem Teil der Unterseite der Schaumplatte 2, der den Eingußkanal 10 umgibt, ausgebildet.
Das Verfahren geht dann weiter zu dem in Fig. 5(d) dargestellten Einspritzschritt für den Kunststoff. Das mit Mica gemischte Polypropylenharz, das durch Erhitzen auf etwa 220ºC in dem Einspritzzylinder 25 aufgeschmolzen und erweicht worden ist, wird in Richtung auf den Eingußkanal 10 durch eine Düse 24 hindurch zuerst unter einem Druck von etwa 9,8·10&sup6; Pa (100 kg/cm²) eingespritzt. Dieses eingespritzte Harz drückt die der Stirnfläche des Eingußkanals 10 gegenüberliegend angeordnete Schaumplatte zur Seite und erzwingt sich seinen Weg zwischen den beiden Schaumplatten 2 und 3, wobei ein Strömungskanal gebildet wird.
Das schmelzflüssige Harz, das die Zusammendrückungsverringerungsszone A am Umfang des Eingußkanals 10 erreicht hat, verhält sich in der Weise, daß es den keilförmigen Bereich unter dem Druck, den es besitzt, ausbreitet, wodurch ein für das schmelzflüssige Harz günstiger Zustand geschaffen wird, so daß es hineingedrückt wird und zwischen den beiden Schaumplatten weiterfließt. Wenn dieser Zustand nach etwa 2 Sekunden seit dem Beginn des Einspritzens erreicht worden ist, wird der Einspritzdruck schrittweise auf 1.960·10&sup4; Pa (400 kg/cm²) angehoben, wodurch der Raum zwischen den gegenüberliegenden Flächen beider Schaumplatten 2, 3 fortschreitend ausgebreitet wird, wenn die Schaumplatten unter dem Druck des eingespritzten Harzes weiter zusammengedrückt werden, so daß dadurch das Harz in den Raum zwischen den Schaumplatten glatt einfließen kann, und das Gießen des Harzes längs der gesamten Länge der Schaumplatte wird in etwa 6 Sekunden nach dem Beginn des Einspritzens abgeschlossen.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Harzes während dieser Zeitdauer lag bei etwa 15 mm/s. Die so gebildete Schicht des schmelzflüssigen Harzes wird auf einer fast gleichmäßigen Dicke entlang der gesamten Länge gehalten infolge des Kräftegleichgewichts zwischen der gegen die Zusammendrückungsdeformation der Schaumplatten 2 und 3 wirkenden Rückstellkraft und dem Druck des eingespritzten Harzes (Schritt (e)).
In dem Fall dieser Ausführungsform waren die Schaumplatten 2, 3 von 9,0 mm auf 2,2 mm in der Form zusammengestopft, und sie wurden unter dem Einspritzdruck des schmelzflüssigen Harzes auf etwa 0,3 mm weiter zusammengedrückt, was etwa 3,3 % der ursprünglichen Dicke entspricht und wobei der Zusammendrückungsgrad 97% erreichte.
Nachdem das Gießen des schmelzflüssigen Harzes in den Raum zwischen den beiden Schaumplatten beendet ist, wird der Einspritzdruck auf ein Niveau von 3.920·10&sup4; Pa (400 kg/cm²) angehoben und auf diesem Niveau für etwa 4 Sekunden gehalten, um die Stabilisierung der Textur der spritzgegossenen Harzschicht und eine Verbesserung ihrer Eigenschaften zu erreichen. Dann wird nach dem Kühlschritt der geformte Gegenstand aus der Form entnommen (Schritt (f)). Bei diesem geformten Gegenstand sind die Schaumplatten 2, 3 sowohl mit der Vorderals auch mit der Rückseite des Schieberkörpers 1 sehr fest verbunden, der ein Gußstück aus Hartkunststoff ist, und dieser Gußgegenstand kann als fertiggestellter Schieber angeboten werden.
Bei dem fertiggestellten Schieber F besitzt der Schieberkörper 1, der aus einem mit Mica gemischten Polypropylenharz hergestellt worden ist, eine etwa gleichmäßige Dicke von 3,8 mm, und jede der Schaumplatten 2, 3, die mit den beiden Seiten des Schieberkörpers verbunden sind, war in ihrer Dicke um etwa 2 mm verringert und besaß eine Dicke von etwa 7,0 mm.
Zu Beginn des Versuchs wurde befürchtet, daß dann, wenn das eingespritzte, schmelzflüssige Harz seinen Weg zwischen den beiden Schaumplatten 2 und 3 erzwingt, einige unerwünschte Phänomene an den Schaumplatten auftreten könnten, wie beispielsweise, daß die Schaumplatten im Formhohlraum durch die Kraft der unter Druck gesetzten Harzströmung verschoben oder an den Rändern hochgebogen oder in der Harzströmung eingefangen werden, jedoch konnte das Auftreten dieser unerwünschten Phänomene durch die Verwendung der besonderen Gießbedingungen der vorliegenden Erfindung vermieden werden.
Als die Hauptfaktoren, die es möglich gemacht haben, den gewünschten geformten Gegenstand unter diesen besonderen Spritzgießbedingungen zu erhalten, können die ersten und zweiten in der Erläuterung der ersten Erfindung angesprochenen Faktoren genannt werden. Als dritter Faktor wird auch angegeben, daß die Schaumplatten 2 und 3 in den Formhohlraum in einem zusammengedrückten Zustand gepreßt werden. Die Wirkung des Zusammendrückens der Schaumplatten wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben.
Fig. 10 ist ein Diagramm, das schematisch den Widerstand (Bewegungswiderstand) zeigt, der der Strömung des unter Druck gesetzten, schmelzflüssigen Harzes durch die Schaumplatten 2, 3 entgegengesetzt wird, die im Formhohlraum zusammengedrückt sind (die graphische Darstellung beruht auf der tatsächlichen Messung). Die beiden Schaumplatten 2 und 3 sind gleichmäßig in der Form zusammengedrückt, aber da sie fest gegen die Bodenfläche des Hohlraums durch das Zusammendrücken gedrückt sind, entwickelt sich eine große Reibungskraft an beiden Stirnflächen in Dickenrichtung. Daher ist die Kraft, die der Bewegung der Harzströmung einen Widerstand entgegensetzt, die die Schaumplatten in der Richtung der Harzströmung in der horizontalen Richtung drückt, die größte an den beiden Stirnflächen, und nimmt diese Kraft in Richtung auf das Zentrum der Schaumplatte allmählich ab. Da sich das schmelzflüssige Harz in der Richtung der Plattenfläche entlang des zentralen Teils der Schaumplatte in deren Dickenrichtung vorwärtsbewegt, kann sich das Harz in dem Raum zwischen den beiden Schaumplatten ausbreiten, während es diesen relativ ausweitet, und wird es kaum möglich, daß das Harz gegen die Reibungskraft der Berührung mit der Wandfläche des Formhohlraums durch den Einspritzdruck entfernt wird.
Fig. 6 zeigt die fünfte Ausführungsform, die die zweite Erfindung betrifft. Bei dem geformten Gegenstand G dieser Ausführungsform sind, wie aus dem in Fig. 6(d) dargestellten Schnitt durch den Gegenstand ersichtlich ist, Ausschnitte 2B, 3B in den Schaumplatten 2, 3 vorgesehen, die einstückig mit den beiden Flächen des Schieberkörpers 1 verbunden sind, so daß der Schieberkörper an denjenigen Teilen freigelegt ist, die nicht mit den Schaumplatten verbunden sein müssen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform dadurch, daß die Ausschnitte vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform sind daher das obere und das untere Gesenk 11, 12 der Spritzform mit Vorsprüngen 11B, 12B versehen, um das schmelzflüssige Harz am Einfließen in die Ausschnitte zu hindern (s. Fig. 6(a)).
Das Vorhandensein dieser die Harzströmung im Formhohlraum behindernden Vorsprünge kann das gleichmäßige Einströmen des schmelzflüssigen Harzes zwischen den beiden Schaumplatten stärker behindern. Die Vorsprünge 11B, 12B sind so gestaltet, daß, wie bei dem Eingußkanal 10, ihre Stirnflächen mit der Berührungsebene der beiden Schaumplatten 2, 3 nicht fluchten, sondern daß jeder Vorsprung etwas in die berührende Schaumplatte eindringt, so daß es eine Zusammendrückungsverringerungszone A mit einem keilförmigen Querschnitt von selbst in der Fläche der Schaumplatte ausgebildet wird, die das Ende des Vorsprungs umgibt, wie dies bei dem Eingußkanal 10 der Fall ist (s. Fig. 6(b)).
Entsprechend dieser Formgestaltung, wie sie in Fig. 6(c) dargestellt ist, trifft das schmelzflüssige Harz 1, das aus dem Eingußkanal 10 in die Zusammendrückungsverringerungszone A an der Zwischenfläche der beiden Schaumplatten 2, 3, wie dies bei der vierten Ausführungsform der Fall ist, eingespritzt wird, gegen den Vorsprung 11B oder 12B, der auf dem Weg der Harzströmung angeordnet ist, und strömt das Harz in die Zusammendrückungsverringerungszone A, wo der Widerstand gegen die Weiterbewegung der Harzströmung verhältnismäßig gering ist, und wenn das Harz in die Zusammendrückungsverringerungszone A, die den Vorsprung umgibt, einströmt und sich dort weiterbewegt, kann es leicht die Stellung hinter dem Vorsprung erreichen. Infolge der genannten Wirkung des Vorhandenseins der Zusammendrückungsverringungszone A wird das Ausbreiten des schmelzflüssigen Harzes im Bereich rund um den Vorsprung begünstigt, und werden die Schaumplatten an einer Verschiebung oder Deformierung gehindert.
Fig. 7 zeigt die sechste Ausführungsform, die die zweite Erfindung betrifft. Diese Ausführungsform betrifft die Herstellung eines spritzgegossenen Gegenstands mit einer komplizierten Struktur einschließlich einander kreuzender Teile, beispielsweise eines Schiebers mit einem in Fig. 7 dargestellten T-förmigen Querschnitt, dessen Formen mit dem vorstehend beschriebenen Prägeformverfahren unmöglich oder sehr schwierig ist.
Der in Fig. 7(c) im Schnitt dargestellte Schieber H besitzt eine winklige, plattenförmige Konfiguration. Ein Windrichtungsablenker 1C ist einstückig mit einem mittleren Teil einer Fläche des Schieberkörpers 1A ausgebildet und steht vom mittleren Teil einer Fläche des Schieberkörpers 1A vertikal vor, der an seinem einem Ende eine einstückig ausgebildete Schieberschwenkwelle 1B aufweist, und die Schaumplatten 2, 3 sind mit beiden Seiten des Schieberkörpers 1A und mit einer Seite des Windrichtungsablenkers 1C verbunden, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform wird von einem Verfahren Gebrauch gemacht, bei dem Mehrpunkt-Zapfeneingußkanäle (drei Eingußkanäle bei dieser Ausführungsform) in der Form eingearbeitet sind. Entsprechend ist die Schaumplatte 2, die an der Oberseite angeordnet ist, mit drei Löchern 2A für die Hindurchführung der jeweiligen Eingußkanäle ausgebildet. Die Schaumplatte 3, die an der unteren Seite angeordnet ist, besitzt einen zentralen Teil, der U- förmig gestaltet ist, wobei der angehobene Bereich unter einem rechten Winkel (90º) nach unten abgebogen ist und mit einer Seite des Windrichtungsablenkers 1C verbunden ist (s.
Fig. 7(a)).
Die Spritzform besitzt gemäß Darstellung in Fig. 7(b) eine dreiteilige Struktur bestehend aus einem flachen, plattenförmigen oberen Gesenk 13 und einem Paar kopfstehender, L-förmiger unterer Gesenke 14 und 15. Die Formhohlräume für den Schieberkörper 1A und die Schwenkwelle 1B sind in den oberen Flächen des oberen Gesenks 13 und einem Paar der unteren Gesenke 14, 15 ausgebildet, und ein Formhohlraum für den Windrichtungsablenker 1C ist zwischen den vertikalen Abschnitten des Paars der unteren Gesenke 14, 15 ausgebildet.
Die beiden Schaumplatten 2 und 3, die zu den in Fig. 7(a) dargestellten Gestalten zugeschnitten und gebogen sind, sind in den Formhohlräumen in einem Zustand richtig angeordnet, bei welchem die Räume zwischen den jeweiligen Teilen Segmenten 13-15 ordnungsgemäß geöffnet sind, und danach wird die Form verklemmt, um sie in den in Fig. 7(b) dargestellten Zustand zu verbringen. In der Zeichnung bezeichnet die Bezugszahl 26 einen Eingußkanal und die Bezugszahl 27 einen Verteilungskanal. Einer der drei Eingußkanäle ist in der Nähe des Verbindungsabschnitts des Schieberkörpers 1 und des Windrichtungsablenkers 1C angeordnet.
Da das Verfahren zum einstückigen Spritzgießen mit den Schaumplatten bei dieser Ausführungsform im wesentlichen das gleiche wie dasjenige der vorausgehenden Ausführungsformen ist, entfällt hier die Erläuterung dieses Verfahrens.
Fig. 8 ist eine Seitenansicht eines Schiebers I, der entsprechend der siebten Ausführungsform der Erfindung (zweite Erfindung) erhalten ist. Dieser Schieber besteht aus einem plattenförmigen Hundebein-Schieber 1E und einem plattenförmigen flachen Schieber 1F, die gemäß Darstellung in der Zeichnung miteinander verbunden sind, und besitzt somit eine kompliziertere dreidimensionale Struktur. Mit 40 ist ein Schieberschwenkarm bezeichnet, der mit einer Schwenkwelle 41 ausgestattet ist, und mit 40A sind Verstärkungsrippen bezeichnet. Eine dreiteilige Form wird bei dieser Ausführungsform verwendet, und die Schaumplatten 5 sind mit beiden Seiten des Schieberkörpers ähnlich der vierten bis sechsten Ausführungsform verbunden.
Fig. 11 zeigt eine schematische graphische Darstellung ähnlich der Fig. 10 mit Erläuterung des Widerstandes gegenüber der Harzströmung durch die Schaumplatten in dem Fall der Herstellung eines Schiebers gemäß dem gleichen Verfahren wie die vierte Ausführungsform der zweiten Erfindung unter Verwendung von zwei Schaumplatten 5 je mit einem Polypropylenfilm 4, der auf deren Fläche auflaminiert ist.
Bei dieser Ausführungsform sorgen anders als in dem Fall, bei dem die Schaumplatte keine Filmschicht aus Kunststoff besitzt, die beiden Schaumplatten 5 für einen großen Widerstand gegenüber der Bewegung des Harzes in der Richtung der Plattenfläche infolge der Verstärkungswirkung des Films durch das Vorhandensein des Polypropylenfilms als nicht-porös er Materialschicht. Somit zeigen die beiden Schaumplatten 5 eine hohen Widerstand gegenüber der Bewegung des Harzes an der die Formwand berührenden Fläche und an der die Gießzone des eingespritzten, schmelzflüssigen Harzes berührenden Fläche, und dies erweist sich als wirksam, die Schaumplatten an einer Verschiebung oder Deformierung im Laufe des Einspritzens des Harzes zu hindern.
Wie aus einer vergrößerten Ansicht des Eingußkanals und seiner Nachbarschaft im linken Teil der Fig. 11 zu ersehen ist, ist das Ende des Eingußkanals 10 etwas in die untere Laminatschaumplatte 5 hineingedrückt, wodurch ein im Querschnitt im wesentlichen keilförmiger Ringraum B ausgebildet wird, der den Eingußkanal 10 umgibt.
Dieser Raum B kann wie die zuvor beschriebene Zusammendrükkungsverringungszone A eine wirksame Rolle bei der Beschleunigung der glatten Strömung des schmelzflüssigen Harzes spielen. Die Größe des Raums B ist entsprechend der Tiefe des Eindringens des Eingußkanalendes in die Schaumplatte und dem Material und der Dicke der Kunststoffschicht 4 variabel, so daß in einigen Fällen in Abhängigkeit von diesen Bedingungen der Raum B kaum ausgebildet werden kann.
Bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen ist das Polypropylenharz als Spritzgießharz verwendet worden, jedoch ist es selbstverständlich möglich, alle anderen Arten von thermoplastischen Kunststoffen zu verwenden, die spritzgießbar sind. Des weiteren ist es möglich, sofern notwendig, hitzehärtende Kunststoffe, die spritzgießbar sind, oder Kunststoffe oder synthetische Elastomere mit reaktiven Härtungseigenschaften zu verwenden.
Als poröse Teile können zusätzlich zu dem obenangegebenen Polyurethanweichschaum die Schäume verschiedener Arten von Weichkunststoffen oder Elastomeren wie Polyurethan des Polyethertyps, Polyethylen, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Vinylchlorid etc. und verschiedene Arten von synthetischem Gummi verwendet werden.
Was die gewünschten Eigenschaftswerte der Schäume anbetrifft, die zur Verwendung bei dieser Erfindung geeignet sind, war als Ergebnis vieler Untersuchungen festgestellt worden, daß das Schäumungsverhältnis bei dem 10- bis 60-fachen, vorzugsweise bei dem 20- bis 50-fachen, und die Zellgröße im Bereich von 250-1.500 u, vorzugsweise von 300-1.000 u, liegen sollte.
Wenn das Schäumungsverhältnis und die Zellgröße unterhalb der oben definierten Bereiche liegen, wird das Eindringen des eingespritzten, schmelzflüssigen Harzes in den Oberflächenbereich des Schaums insbesondere in dem Fall unzureichend, wenn der Schaum keine Harzschicht auf seiner Oberfläche besitzt, und kann keine befriedigende Verbindung zwischen dem Schaum und dem eingespritzten, schmelzflüssigen Harz bewirkt werden. Wenn das Schäumungsverhältnis und die Zellgröße die oben definierten Bereiche überschreiten, dringt andererseits das schmelzflüssige Harz zu tief ein, wodurch das Ausmaß vergrößert wird, mit dem der Schaum in einem durch das infiltrierte Harz zusammengedrückten Zustand fixiert wird, was zu einer markanten Abnahme der wirksamen Dicke des Schaums führt, wenn der geformte Gegenstand aus der Form entnommen wird.
Da die jeweiligen Schaumarten ihre besonderen Hitzefestigkeits- und Zusammendrückungseigenschaften besitzen, ist es auch notwendig, einen Schaum der richtigen Art entsprechend der Veränderung der Harzeinspritztemperatur durch die Verwendung unterschiedlicher Arten von Spritzgießharz auszuwählen.
Das erfindungsgemäße verwendete, poröse elastische Teil muß nicht notwendigerweise ein plattenförmiges Teil sein, das aus einem einzigen Material hergestellt ist; es kann ein Laminat aus unterschiedlichen Arten von Schaum oder eine Verbundkombination aus einem Schaum mit einem Agglomerat eines faserartigen Materials sein. Es kann auch eine dreidimensionale Konfiguration entsprechend dem Verwendungszweck des geformten Gegenstands aufweisen.
Der für die Ausbildung einer dünnen Harzschicht auf der Oberfläche des porösen, elastischen Teils verwendete thermoplastische Kunststoff ist in bevorzugter Weise der gleiche wie das Spritzgießharz, jedoch sind auch beliebige Harze verwendbar, die eine Kompatibilität mit dem Spritzgießharz in geschmolzenem Zustand zeigen.
Die Dicke der dünnen Harzschicht ist innerhalb des Bereichs von 0,2-1,0 mm, vorzugsweise von 0,3-0,5 mm, definiert, da dieser Dickenbereich am besten dafür geeignet ist, daß die Harzschicht die ihr zukommende Rolle auf dem porösen, elastischen Teil im laminierten Zustand erfüllt, ohne die hervorragende Flexibilität des elastischen Teils zu beeinträchtigen.
Die Gießbedingungen beim einstückigen Spritzgießen mit dem porösen, elastischen Teil sind in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Spritzgießharzes und des verwendeten porösen, elastischen Teils ebenfalls variabel, jedoch ist es nicht wünschenswert, daß der Zusammendrückungsgrad (der Grad der Abnahme der Dicke durch Zusammendrücken) des porösen, elastischen Teils, das durch den Druck des eingespritzten Harzes zusammengedrückt wird, innerhalb des Bereiches von 50-98% definiert ist. Wenn der Zusammendrückungsgrad diesen Bereich überschreitet, wird keine zufriedenstellende Infiltration des Harzes in das poröse, elastische Teil bewirkt, was zu einer schwachen Bindung beim Spritzgießen führt. Ein geringerer Zusammendrückungsgrad als der oben definierte Bereich kann eine Ursache für ein übermäßiges Eindringen des schmelzflüssigen Harzes in den Schaumflächenbereich sein, was zu einem vergrößerten Ausmaß der Dickenverringerung der Schaumplatte führt.
Bei Berücksichtigung des Einspritzdrucks ist zu beachten, daß der normale Einspritzdruck bei dem herkömmlichen Verfahren auf einem sehr hohen Niveau von 5.88·10&sup7; - 14.7·10&sup7; Pa (600 - - 1.500 kg/cm²) eingestellt wird und entsprechend die Strömungsgeschwindigkeit des schmelzflüssigen Harzes in der Form bei 50 - 200 mm/s liegt, während bei dem erfindungsgemäßen Einspritzverfahren der Einspritzdruck auf ein sehr niedriges Niveau von 2.450·10&sup4; Pa (250 kg/cm²) als seinem Spitzenwert geregelt wird. Des weiteren wird im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren, bei denen der Einspritzdruck auf einem konstanten Niveau von Beginn bis zum Ende des Einspritzens aufrechterhalten wird, das Spritzgießen bei dem Verfahren dieser Erfindung mit einem niedrigen Einspritzdruck von 294·10&sup4; Pa (30 kg/cm²) begonnen, und wird, wie bereits angegeben, der Einspritzdruck schrittweise eingestellt, in mindestens zwei Schritten, entsprechend der Situation des Gießens des Harzes in die Form. Dies ermöglicht ein glattes Einspritzen des Harzes in den besonderen Einspritzraum in der bei dieser Erfindung verwendeten Form.
Wenn der Einspritzdruck unterhalb des definierten Bereichs von 294·10&sup4; - 2.450·10&sup4; Pa (30 - 250 kg/cm²) liegt, wird wenig Harz in den Oberflächenbereich des porösen, elastischen Teils infiltriert, während dann, wenn der Einspritzdruck den genannten Bereich übersteigt, das Harz übermäßig zum Eindringen gebracht wird, so daß sich Probleme wie oben angegeben ergeben.
In Hinblick auf den Haltedruck, der während einer gegebenen Zeitdauer nach Abschluß des Einspritzens weiter aufrechterhalten wird, ist ein Druck von nicht weniger als 2.940·10&sup4; Pa (300 kg/cm²) notwendig wie in dem Fall des normalen Spritzgießens, jedoch kann ein Druck, der 4,9·10&sup7; Pa (500 kg/cm²) überschreitet, infolge von Überlastung innere Spannungen oder Gradbildungen bewirken.
Während die vorliegende Erfindung betreffend ihre Ausführungsformen in Anwendung auf das Formen eines Luftleitungs- Öffnungs/Verschluß-Schiebers mit einer hiermit verbundenen Schaumplatte (oder Schaumplatten) beschrieben worden ist, der in Hinblick darauf gestaltet ist, als luftdichte Abdichtung und Schieber zu dienen, ist es selbstverständlich, daß es entsprechend dem Verfahren dieser Erfindung möglich ist, nicht nur Gegenstände mit einer einfachen, flachen Konfiguration wie Schieber herzustellen, sondern auch unterschiedliche Arten von funktionellen Teilen mit einer komplizierten, dreidimensionalen Konfiguration und einer ungleichmäßigen Dicke der Schaumplatte(n) und/oder des Einspritzgießbereichs.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes (c) aus Kunststoff mit einem porösen elastischen Teil (2), umfassend die Schritte

des Anordnens eines porösen elastischen Teils (2) in einer Stellung gegen die innere Wand fläche eines der gegenüberliegenden Segmente (11, 12) einer Spritzgußform, die in zwei oder mehr Segmente unterteilbar ist,

des Schließens der Spritzgußform und des Komprimierens des porösen elastischen Teils (2) durch den Klemmdruck, und

Einspritzen eines Kunststoffs für die Formgebung längs der Fläche des zusammengedrückten porösen elastischen Teils, gekennzeichnet durch

Einstellen des Einspritzdrucks für den Kunststoff schrittweise innerhalb des Bereichs von 295·10&sup4; bis 2450·10&sup4; Pa (30 bis 250 kg/cm²), und Anlegen eines Haltedrucks von vorbestimmtem Niveau für eine vorbestimmte Zeitdauer auf den Kunststoff, der in die Form eingespritzt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein dünner Film (1) aus thermoplastischem Kunststoff auf der Seite des porösen elastischen Teils (2) als Schicht aufgetragen wird, auf der der eingespritzte Kunststoff durch Gießen aufgebracht wird.

3. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes (F) aus Kunststoff, umfassend die Schritte

des Anordnens zweier poröser elastischer Teile (2, 3) in einer Stellung in einer Spritzgußform, die in zwei oder mehr Segmente (11, 12) unterteilbar ist,

des Schließens der Spritzgußform und des Zusammendrückens der porösen elastischen Teile (2, 3) durch den Klemmdruck,

wobei ein vorstehendes Ende eines Eingußkanals (10), der in der Form vorgesehen ist, in die elastischen Teile eingedrückt wird, so daß das vorstehende Ende des Eingußkanals durch eines (2) der porösen elastischen Teile hindurchgeht und sich leicht in die Oberfläche des anderen elastischen Teils (3) eindrückt, worauf der Kunststoff für die Formgebung längs der gegenüberliegenden Flächen der beiden porösen elastischen Teile (2, 3) eingespritzt wird, der Einspritzdruck des Kunststoffs stufenweise innerhalb des Bereichs von 295·10&sup4; bis 2450·10&sup4; Pa (30 bis 250 kg/cm²) eingestellt wird und ein Haltedruck von vorbestimmtem Niveau für eine vorbestimmte Zeitdauer an den in die Form eingespritzten Kunststoff angelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Einspritzdruck des Kunststoffs in der Weise eingestellt wird, daß das poröse elastische Teil (2) oder die Teile (2, 3) eine Kompressionsrate im Bereich von 50 bis 98% erreichen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, wobei der Einspritzdruck in wenigstens zwei Schritten angehoben wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei das poröse elastische Teil (2) oder die Teile (2, 3) aus einem weichen Kunststoffschaum bestehen.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6, wobei ein dünner Film (1) aus einem thermoplastischen Kunststoff auf den gegenüberliegenden Seiten der beiden porösen elastischen Teile (2, 3) als Schicht aufgebracht wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei der Haltedruck 4900·10&sup4; Pa (500 kg/cm²) nicht überschreitet.