DE69218907T2

DE69218907T2 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlgegenstandes aus Kunststoff mit einem radialen Vorsprung

Info

Publication number: DE69218907T2
Application number: DE1992618907
Authority: DE
Inventors: Yasuo Ezaki; Tatsuya Nakagawa
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1992-01-07
Filing date: 1992-01-07
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: DE69218907D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Hohlgegenstandes der durch den Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten und aus US-A-4 960 376 bekannten Art, und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Kunststoffgegenstandes einer gewünschten Gestalt mit einem sich radial erstreckenden Abschnitt, wie etwa einem Flansch oder Träger, und den sich ergebenden Aufbau. Ein hohler Kunststoffgegenstand, der mit dem vorliegenden Verfahren hergestellt wird, ist durch verschiedene Kanäle, Rohre bzw. Röhren zur Verwendung in Autos, insbesondere in deren Motorraum, und zur Verwendung in verschiedenen Haushaltsgeräten und Industriewaren zum Transportieren von Gas und Flüssigkeit, wie etwa Wasser und Öl, verkörpert.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Üblicherweise wird ein Blasformverfahren zur Herstellung hohler Kunststoffkanäle, -röhren und -leitungen eingesetzt. Es kann für diesen Zweck jedoch auch ein Spritz- oder Extrusionsverfahren angewandt werden. Das Blasformverfahren ist bei der Herstellung hohler Kunststoffgegenstände am günstigsten, da die Freiheitsgrade hinsichtlich der Gestaltung eines solchen hohlen Kunststoffgegenstandes sehr groß sind. Wenn es jedoch gewünscht wird, einen hohlen Kunststoffgegenstand herzustellen, der einen sich radial erstreckenden Abschnitt - wie etwa einen Flansch oder einen Träger - einschließt, ist das Blasformverfahren nicht leicht anzuwenden.
Wenn beispielsweise ein hohler Kunststoffgegenstand mit einem Flansch an seinem Ende - wie in Fig. 1 gezeigt - durch das Blasformverfahren aus demselben Parison in einem Schritt gebildet werden sollte, würde der erhaltene Aufbau so, wie in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 ist die Gestalt des gewünschten Flansches mit der gestrichelten Linie 3 gekennzeichnet. Da das Parison bzw. die Zwischenform 1 durch das diesem zugeführte unter Druck stehende Gas aufgeblasen wird, wird der in einem den Flansch definierenden Abschnitt der Kavität einer Form 2 liegende Abschnitt des Parisons 1 radial ausgedehnt, so daß ein unerwünscht dünner Abschnitt in einer Ecke 4 gebildet wird, und der erhaltene Flansch ist in unerwünschter Weise dünner als beabsichtigt. Es ist daher nahezu unmöglich, einen sich radial erstreckenden Abschnitt - wie etwa einen Flansch oder Träger integral mit einem röhrenartigen Abschnitt gleichzeitig durch das - Blasformverfahren zu bilden.
Unter diesen Umständen ist es denkbar, ein Einsatz-Blasformverfahren anzuwenden, bei dem ein sich radial erstreckender Abschnitt - wie etwa ein Flansch oder Träger - vorab durch ein Spritzverfahren gebildet und dann ein solches vorfabriziertes Element als Einsatzelement beim Blasformverfahren genutzt wird. Das heißt, ein solches Einsatzelement wird in einen in einer Formkavität definierten entsprechenden Hohlraum eingesetzt, bevor ein Parison in die Formkavität eingebracht wird. Weiterhin wird dieses Einsatzelement in das sich ergebende blasgeformte Kunststoffprodukt integriert, wenn ein unter Druck stehendes Gas in das Parison eingeleitet wird. Bei diesem Verfahren gibt es jedoch, da Schwierigkeiten hinsichtlich der Anordnung des Einsatzelementes auftreten können, Grenzen in den Freiheitsgraden für die Gestaltung, und darüberhinaus ist die Verbindung zwischen dem Einsatzelement und dem blasgeformten Abschnitt nicht sehr stabil und daher relativ unzuverlässig.
Eine andere Möglichkeit wäre der Einsatz eines nachträglichen Schweißens, bei dem sowohl der sich radial erstreckende Abschnitt, wie etwa ein Flansch oder Träger, als auch ein röhrenförmiger Abschnitt vorab einzeln hergestellt werden und dann diese separaten Elemente miteinander durch Schweißen, beispielsweise durch Miteinander-Verschmelzen, verbunden werden. In diesem Falle wird jedoch der Gegenstand tendenziell kompliziert, und die Verbindung zwischen dem sich radial erstreckenden Abschnitt und dem röhrenförmigen Abschnitt ist relativ unzuverlässig.
Das Spritzformverfahren kann vorteilhaft benutzt werden, um einen Flansch auszubilden. Jedoch ist die Anwendung des Spritzformverfahrens für die Herstellung eines röhrenförmigen Teils eines hohlen Kunststoffgegenstandes nicht leicht anzuwenden. Wenn ein röhrenförmiger Abschnitt durch das Spritzformverfahren hergestellt werden soll, wird üblicherweise ein gleitender Kern eingesetzt. Im Ergebnis dessen ist die Gestalt eines solchen röhrenförmigen Abschnitts notwendigerweise auf eine eindimensionale oder eine gerade Form beschränkt, und ein röhrenförmiger Abschnitt, dessen Mittenachse einen zwei- oder dreidimensionalen Verlauf hat, kann nicht hergestellt werden.
Um mit dieser Situation fertigzuwerden, ist ein Schmelzkernverfahren vorgeschlagen worden, welches es ermöglicht, einen hohlen Kunststoffgegenstand mit einem beliebig geformten röhrenförmigen Abschnitt und/oder einem sich radial erstreckenden Abschnitt, etwa einem Flansch oder Träger, herzustellen. Bei diesem Schmelzkernverfahren wird ein schmelzbarer Kern aus einer Legierung mit einem niedrigen Schmelzpunkt, dessen Form mit einem gewünschten röhrenförmigen Abschnitt korrespondiert, in eine Spritzformkavität eingesetzt, und geschmolzenes Kunststoffmaterial wird in die Kavität injiziert. Danach wird Wärme angewandt, um den schmelzbaren Kern wegzuschmelzen und hierdurch den geformten röhrenförmigen Abschnitt übrigzulassen. Auf diese Weise kann beim Schmelzkernverfahren ein hohler Kunststoffgegenstand mit gewünschter Gestalt und/oder einem sich radial erstreckenden Abschnitt hergestellt werden. Da jedoch Gebrauch von einer Metalllegierung gemacht werden muß, die bei relativ niedriger Temperatur geschmolzen werden kann, wirft auch dieses Verfahren verschiedene Probleme auf.
Des weiteren ist das Extrusionsverfahren zur Herstellung gerader Schläuche und Röhren geeignet, aber dieses Verfahren kann nicht für die Herstellung eines hohlen Kunststoffgegenstandes mit einem sich radial erstreckenden Abschnitt, etwa einem Flansch oder Träger, genutzt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Kunststoffgegenstandes der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art bereitzustellen, das bezüglich der Effizienz und Zuverlässigkeit verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Kurz zusammengefaßt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Parison aus einem ersten Kunststoffmaterial in einer ersten Kavität, die einen röhrenförmigen Abschnitt eines gewünschten hohlen Kunststoffgegenstandes definiert, einer Form angeordnet, und dann wird unter Druck stehendes Gas in das Innere des Parison eingeleitet, so daß das Parison aufgeblasen und entsprechend der Gestalt der ersten Formkavität geformt wird. Danach wird in der Form benachbart zu einem Teil einer äußeren Umfangsfläche des so geformten Parison eine zweite Kavität gebildet, welche einen sich radial erstreckenden Abschnitt des gewünschten hohlen Kunststoffgegenstandes definiert. Dann wird in die zweite Kavität ein zweites Kunststoffmaterial zugeführt, und das so zugeführte zweite Kunststoffmaterial wird unter Druck gesetzt, um dadurch zu bewirken, daß das zweite Kunststoffmaterial mit dem ersten Kunststoffmaterial in gewünschter Gestalt integriert wird.
Bevorzugt sind das erste und zweite Kunststoffmaterial von derselben Art.
Die zweite Kavität wird bevorzugt durch Bewegen eines bewegbaren Teils der Form aus seiner vorgeschobenen Position in seine zurückgezogene Position definiert.
Bevorzugt wird der Schritt des Unter-Druck-Setzens des zweiten Kunststoffmaterials durch Bewegen des bewegbaren Teils in eine vorbestimmte Position aus seiner zurückgezogenen Position ausgeführt.
Die vorbestimmte Position ist bevorzugt eine Zwischenposition zwischen der vorgeschobenen und der zurückgezogenen Position.
Das bewegbare Teil kann an seiner Oberfläche einen irregulär geformten Abschnitt einschließen, der einen Teil der ersten Kavität bildet, so daß sich an einer Verbindung zwischen dem röhrenförmigen und dem sich radial erstreckenden Abschnitt eine physikalische Eingriffsstruktur bildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der bewegbare Teil mit mindestens einem Stift versehen, welcher zurückziehbar und normalerweise durch eine Feder in seine vorstehende Position gedrückt ist, und der Stift erstreckt sich in seine zweite Kavität, um ein Montageloch im sich radial erstreckenden Abschnitt zu bilden, wenn dieser geformt wird. Die erste Kavität kann eine gewünschte Gestalt haben, und ihre Mittenachse kann sich gerade erstrecken oder zwei- oder dreidimensional gebogen sein.
Der sich ergebende hohle Kunststoffgegenstand mit dem sich radial erstreckenden Abschnitt, etwa einem Flansch, Träger, u. a., hat einen Aufbau mit hoher struktureller Integrität und Stabilität. Da der röhrenförmige Abschnitt eines solchen hohlen Kunststoffgegenstandes durch ein Blasformverfahren hergestellt wird, kann der röhrenförmige Abschnitt eine beliebige gewünschte Gestalt - gerade oder zwei- oder dreidimensional gebogen oder in Kombination hiervon - annehmen. Da der sich radial erstreckende Abschnitt durch ein Druckformverfahren unmittelbar nach der Bildung des röhrenförmigen Abschnitts in derselben Form hergestellt wird, ist die Verbindung zwischen dem röhrenförmigen und dem sich radial erstreckenden Abschnitt extrem stabil und zuverlässig. Darüberhinaus kann, da der sich radial erstreckende Abschnitt nachfolgend auf die Bildung des röhrenförmigen Abschnitts gebildet wird, der sich radial erstreckende Abschnitt mit beliebiger gewünschter Gestalt und Größe gebildet werden.
Andere Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung deutlich, wenn diese mit den begleitenden Zeichnungen zusammen betrachtet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die in perspektivischer Sicht einen hohlen Kunststoffgegenstand mit einem Flansch als sich radial erstreckendem Abschnitt zeigt,
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die im Querschnitt einen Schritt eines typischen bekannten Blasformverfahrens zur Herstellung eines hohlen Kunst-stoffgegenstandes mit einem Flansch zeigt,
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die im Querschnitt eine Vorrichtung zur Ausführung des vorliegenden Verfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 4a bis 4e sind schematische Darstellungen, die jeweils im Querschnitt den Zustand der Vorrichtung nach Fig. 3 in jeder Stufe des vorliegenden Verfahrens zeigen,
Fig. 5a und 5b sind schematische Darstellungen, die im Querschnitt bzw. in perspektivischer Sicht das Kunststoffprodukt zeigen, das im Ergebnis der in Fig. 4a bis 4e dargestellten Schrittfolge hergestellt ist,
Fig. 6a und 6b sind schematische Darstellungen, die in Querschnittsdarstellung bzw. perspektivischer Sicht einen fertiggestellten hohlen Kunststoffgegenstand zeigen, der durch Einsatz eines Endbearbeitungsverfahrens auf den in den Fig. 5a und 5b gezeigten Aufbau erhalten werden kann,
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, die im Querschnitt eine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaute Vorrichtung zur Ausführung des vorliegenden Erfahrens zur Herstellung eines hohlen Kunststoffgegenstandes zeigt, der einen mit Befestigungslöchern versehenen Flansch hat,
Fig. 8a und 8b sind schematische Darstellungen, die in Querschnittsdarstellung bzw. perspektivischer Sicht einen hohlen Kunststoffgegenstand mit einem mit Befestigungslöchern versehenen Flansch zeigen, der mit der Vorrichtung nach Fig. 7 hergestellt ist,
Fig. 9a bis 9d sind schematische Darstellungen, die jeweils im Querschnitt den Zustand einer gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruierten Vorrichtung in jeweils einem Schritt einer Schrittfolge zur Herstellung eines hohlen Kunststoffgegenstandes mit einem röhrenförmigen Abschnitt und einem Flanschabschnitt zeigen, die eine an einer Verbindungsstelle zwischen dem röhrenförmigen und dem Flanschabschnitt vorgesehene phyiskalische Eingriffsstruktur haben, und
Fig. 10a bis 10c sind schematische Darstellungen, die in perspektivischer Sicht verschiedene Beispiele eines hohlen Kunststoffgegenstandes mit einem sich radial erstreckenden Abschnitt zeigen, der mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 das Prinzip der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung, die zum Einsatz bei der Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Wie gezeigt, schließt die Vorrichtung ein Paar Formhälften 11 und 12 ein, die - wie horizontal gezeigt - voneinander weg oder zu einer Zusammentreffposition näher zueinander bewegt werden können. Jede der Formhälften 11 und 12 ist an ihrer Paßfläche mit einer Ausformung versehen, so daß, wenn das Paar Formhälften 11 und 12 in den zusammengeführten oder Passungs-Zustand gebracht wird, bei dem die Paßflächen in Kontakt miteinander stehen - wie in Fig. 3 gezeigt -, durch diese Ausformung der Formhälften 11 und 12 eine erste Formkavität bestimmt ist.
Jede der Formhälften 11 und 12 ist auch mit einem bewegbaren Formsegment (oder Gleitkern) 13 bzw. 14 versehen, der einen Teil der Ausformung oder ersten Formkavität bildet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist jedes der bewegbaren Formsegmente 13 und 14 betriebsmäßig mit einem zugehörigen Zylinder-Aktuator 16 bzw. 17 verbunden, so daß die bewegbaren Formsegmente 13 und 14 zwischen einer vorgeschobenen oder oberen Stellung und einer zurückgezogenen oder unteren Stellung auf- und abbewegt werden können - wie durch die Doppelpfeile bezeichnet. Wenn die bewegbaren Formsegmente 13 und 14 in ihren vorgeschobenen Positionen angeordnet sind, ist die erste Form kavität bestimmt, und auf diese Weise kann ein Parison in der ersten Kavität plaziert und blasgeformt werden, um einen röhrenförmigen Abschnitt des gewünschten hohlen Gegenstandes auszubilden. Nach dem Abkühlen härtet das röhrenförmige Kunststoffteil 15. Dann können die bewegbaren Formsegmente 13 und 14 mittels der zugehörigen Zylinder-Aktuatoren 16 und 17 in ihre zurückgezogenen Stellungen gebracht werden. Dadurch wird eine zweite Formkavität 18 benachbart zu einem Teil der äußeren Umfangsfläche des röhrenförmigen Abschnitts 15 definiert.
Dann wird ein zweites geschmolzenes Kunststoffmaterial 19 in die zweite Form kavität 18 über eine Zuleitung 20 zugeführt. Nach Beendigung der Zuführung des zweiten Kunststoffmaterials 19 in die zweite Formkavität 18 werden die bewegbaren Formsegmente 13 und 14 in eine vorbestimmte Position zwischen der vorgeschobenen und zurückgezogenen Position bewegt, um eine Druckkraft auf das zweite Kunststoffmaterial in der zweiten Formkavität 18 auszuüben. Da das Volumen der zweiten Formkavität 18 sich infolge dieser Bewegung der bewegbaren Formsegmente 13 und 14 nach oben verringert, wird das zweite Kunststoffmaterial 19 der zweiten Formkavität 18 unter Druck gesetzt, so daß das zweite Kunststoffmaterial 19 in der zweiten Formkavität 18 in eine gewünschte Gestalt geformt wird, die der Gestalt der zweiten Formkavität 18 entspricht, und gleichzeitig mit dem röhrenförmigen Abschnitt 15 integral zusammengefügt wird.
Auf diese Weise wird zuerst der röhrenförmige Abschnitt 15 in der ersten Formkavität durch ein Blasformverfahren ausgebildet, und dann wird ein sich radial erstreckender Abschnitt integral mit dem röhrenförmigen Abschnitt 15 in der zweiten Formkavität durch ein Druckformverfahren unter Verwendung derselben Formhälften 11 und 12 gebildet. Das sich ergebende hohle Kunststoffprodukt schließt daher den durch die erste Formkavität definierten röhrenförmigen Abschnitt 15 und den duch die zweite Formkavität 18 definierten sich radial erstreckenden Abschnitt ein. Da das Blasformverfahren und das Druckformverfahren nacheinander ohne Verzögerung unter Benutzung derselben Formhälften 11 und 12 ausgeführt werden, hat das sich ergebende hohle Kunststoffprodukt einen extrem hohen Zusammenhalt (Integrität) und hohe Stabilität. Darüberhinaus kann sowohl dem röhrenförmigen als auch dem sich radial erstreckenden Abschnitt jede denkbare Gestalt verliehen werden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform wird als sich radial erstreckender Abschnitt ein Flansch durch die zweite Form kavität 18 an einem Ende des röhrenförmigen Abschnitts 15 gebildet. Es ist jedoch anzumerken, daß das Prinzip der vorliegenden Erfindung nicht auf ein solches Beispiel beschränkt zu sehen ist. Beispielsweise kann ein Flansch an einer anderen gewünschten Stelle des röhrenförmigen Abschnitts 15 erzeugt werden, und es können andere sich radial erstreckende Abschnitte - etwa ein Träger - gebildet werden. Darüberhinaus ist der im speziellen Beispiel gezeigte röhrenförmige Abschnitt 15 eindimensional bzw. hat eine gerade Längsachse; der röhrenförmige Abschnitt 15 kann aber auch eine andere gewünschte Gestalt haben.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4a bis 4e ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Kunststoffgegenstandes, der einen geraden röhrenförmigen Abschnitt und einen Flansch an seinem Ende als sich radial erstreckendem Abschnitt aufweist, im Detail gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in Fig. 4a gezeigt, ist ein Paar Formhälften 21 und 22 in seiner Offen-Stellung, so daß sie in horizontaler Richtung voneinander entfernt angeordnet sind. Jede der Formhälften 21 und 22 ist mit einem gleitbaren Formsegment oder Kern 23 bzw. 24 versehen, von denen jedes betriebsmäßig mit einem Zylinder-Aktuator 25 bzw. 26 verbunden ist. Somit ist jedes der Formsegmente 23 und 24 gleitbar auf und ab zwischen seiner vorgeschobenen oder oberen Stellung - wie in Fig. 4a gezeigt - und seiner zurückgezogenen oder unteren Stellung bewegbar. Die Formsegmente 23 und 24 können auch in einer beliebigen Stellung zwischen den beiden Extrempositionen angeordnet werden, indem die Zylinder-Aktuatoren 25 und 26 betätigt werden. Die Formhälfte 21 ist mit einer Zufuhrleitung bzw. einem Zufuhranschluß 27 versehen, der - wie zu sehen - in Verbindung mit einer zweiten Ausformung steht, die jetzt durch das gleitbare Formsegment 23 ausgefüllt ist, und der Zufuhranschluß 27 steht in Verbindung mit einer Zuführungsleitung 28, die mit einer (nicht gezeigten) Quelle für die Zulieferung geschmolzenen Kunststoffmaterials verbunden ist.
Jede der Formhälften 21 und 22 ist an ihrer Paßfläche mit einer Ausformung mit einer speziellen Gestalt versehen, und die Formhälften 21 und 22 sind so angeordnet, daß diese Ausformungen einander gegenüberliegen, so daß, wenn diese Formhälften 21 und 22 in Geschlossen-Stellung unter Berührung ihrer Paßflächen gebracht werden, durch diese Ausformungen eine erste Formkavität gebildet wird. Ein Gelenk- bzw. Stempelkopf 29 ist oberhalb der Formhälften 21 und 22 plaziert, so daß ein Parison 30 aus einem geschmolzenen ersten Kunststoffmaterial, der aus dem Stempelkopf 29 ausgetragen wird, einer Position zugeführt werden kann, wo die Formhälften 21 und 22 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Beim dargestellten Aufbau erstreckt sich ein unter Gasdruck stehender Zuleitungsanschluß 31 aus dem Kopf 29 längs dessen Mittellinie nach unten, so daß der Anschluß 31 sich in das aus dem Formkopf 29 ausgetragene Parison 30 erstreckt. Der Anschluß 31 kann - falls gewünscht - zur Zuführung von Druckgas in das Innere des Parison 30 mit einem ersten Druckpegel, wobei der Boden des Parison 30 geschlossen ist, zur Ausführung des sogenannten Vorblasschrittes benutzt werden. In einigen Anwendungen ist dieser Vorblasschritt nicht erforderlich. Außerdem kann der Anschluß 31 - falls gewünscht - zur Zuführung von Druckgas in das Innere des Parison 30 mit einem zweiten Druckpegel zur Ausführung des Blasformens genutzt werden.
Bei Verwendung der Vorrichtung mit dem oben erläuterten Aufbau wird gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zuerst ein Parison 30 aus dem Kopf 29 in einen Raumbereich ausgetragen, wo die beiden Formhälften 21 und 22 voneinander beabstandet einander zugewandt in Offen-Stellung angeordnet sind, wie in Fig. 4a gezeigt. Dann werden nach Zuführung des Parison 30 mit hinreichender Länge die Formhälften 21 und 22 zueinander hin in eine Geschlossen-Stellung bewegt, wo die Paßhälften der Formhälften 21 und 22 miteinander in Berührung stehen, um eine erste Formkavität zu bestimmen - wie in Fig. 4b gezeigt. In diesem Zustand ist das Parison 30 am oberen und unteren Ende geschlossen, wobei die Leitung 31 in das Innere des Parison 30 ragt. Dann wird Druckgas in das Innere des Parison 30 zugeführt, das so in der ersten Formkavität eingeschlossen ist, so daß das Parison 30 gegen die Wandung der ersten Formkavität aufgeblasen wird, wodurch die Formung des Parison 30 erfolgt. Im Ergebnis dessen wird aus dem Parison 30 ein röhrenförmiger Abschnitt 32 erhalten.
Nach Bildung des röhrenförmigen Abschnitts 32 durch ein Blasformverfahren - wie oben beschrieben - kann, wenn der röhrenförmige Abschnitt 32 infolge Kühlens hinreichend ausgehärtet ist (zu diesem Zweck kann in den Formhälften 21 und 22 - falls gewünscht - eine Wasserkühlleitung vorgesehen sein), die Zylinder-Aktuatoren 25 und 26 angesteuert, um die zugehörigen gleitbaren Formsegmente 23 und 24 in ihre zurückgezogenen Positionen zu bringen, wie in Fig. 4c gezeigt. Im Ergebnis wird um einen Teil der äußeren Umfangsflächen des röhrenförmigen Abschnitts 32 und diesem benachbart eine in ihrer Gestalt ringförmige zweite Formkavität 34 bestimmt. Wie in Fig. 4c gezeigt, ist, wenn die gleitbaren Formsegmente 23 und 24 in ihren zurückgezogenen Positionen sind - wie in Fig. 4c dargestellt -, das gleitbare Formsegment 23 mit seiner oberen Stirnfläche niedriger als der Zufuhranschluß 27 angeordnet, so daß der Zufuhranschluß 27 und somit die Zufuhrleitung 28 in Verbindung mit der zweiten Formkavität 34 stehen.
Dann wird - wie in Fig. 4d gezeigt - eine zweite Menge geschmolzenen Kunststoffmaterials 33 in die zweite Formkavität 34 zugeführt. Das zweite Kunststoffmaterial, welches in die zweite Formkavität 34 zugeführt wird, ist mit Ziffer 35 bezeichnet. Dann - nach Zuführung einer gewünschten Menge des zweiten Kunststoffmaterials 35 in die zweite Formkavität 34 - wird die Zuführung des zweiten Kunststoffmaterials 35 gestoppt und dann werden die Zylinder- Aktuatoren 25 und 26 wieder angesteuert, um die gleitbaren Formsegmente 23 und 24 in ihre vorbestimmte Formgebungsposition zu bringen, wie in Fig. 4e gezeigt. Im Ergebnis wird die zweite Formkavität 34 im Volumen kleiner, und das zweite Kunststoffmaterial 35 in der zweiten Formkavität 34 wird unter Druck gesetzt, um einen Flansch 36 zu bilden. Diese vorbestimmte Formgebungsstellung ist als eine Stellung zwischen der vorgeschobenen und der zurückgezogenen Stellung eingestellt und befindet sich bevorzugt oberhalb einer Stelle, wo die Zufuhröffnung 27 in die zweite Formkavität 34 mündet. In diesem Fall, wenn die auf das zweite Kunststoffmaterial 35 ausgeübte Druckkraft groß genug ist, so daß sie eine lokale Deformation des röhrenförmigen Abschnitts 32 bewirken kann, kann der Gasdruck im röhrenförmigen Abschnitt 32 durch Zuführen von Druckgas mit einem höheren Druckpegel in das Innere des röhrenförmigen Abschnitts 32 über den Anschluß 31 erhöht werden.
Nach Beendigung der Formgebung des zweiten Kunststoffmaterials 35 in eine gewünschte Gestalt - bei diesem Beispiel die eines Flansches - durch ein Druckformungsverfahren, wie oben beschrieben und in Fig. 4e gezeigt - werden sowohl der röhrenförmige als auch der Flanschabschnitt 32 und 36 abgekühlt, bis sie hinreichend ausgehärtet sind. Dann werden die Formhälften 21 und 22 in ihre Offen-Stellungen getrennt, wie in Fig. 4a gezeigt, und der erhaltene hohle Kunststoffgegenstand unter Einschluß des röhrenförmigen Abschnitts 32 und des Flansches 36 wird aus den Formhälften 21 und 22 entnommen.
Das aus den Formhälften 21 und 22 entnommene erhaltene hohle Kunststoffprodukt ist noch ein Zwischenprodukt - wie in Fig. 5a im Querschnitt und in Fig. 5b in perspektivischer Darstellung zu sehen. Wie dort dargestellt, enthält dieses hohle Kunststoffprodukt einen röhrenförmigen Abschnitt 32, einen Flansch 36 und einen becherförmigen Abschnitt 38. Da der becherförmige Abschnitt 38 nicht erwünscht ist, wird dieser Abschnitt durch abschneiden entfernt. Weiterhin wird der Flansch 36 mit einer Mehrzahl von Montageöffnungen 39 versehen, um einen fertiggestellten bzw. endbearbeiteten hohlen Kunststoffgegenstand bereitzustellen, der einen röhrenförmigen Abschnitt 32 und einen mit Festigungslöchern 39 versehenen Flansch 36 aufweist. Somit schließt - wie in den Fig. 6a und 6b gezeigt, ein entsprechend einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestelltes hohles Kunststoffprodukt einen hohlen röhrenförmigen Abschnitt 32, der durch ein Blasformverfahren ausgebildet wurde, und einen Flansch 36 ein, der sich radial vom röhrenförmigen Abschnitt 32 nach außen erstreckt und der durch ein Druckformungsverfahren gebildet worden ist. Da der Flansch 36 durch ein Druckformungs- bzw. Preßverfahren gebildet wird, während der röhrenförmige Abschnitt 32 noch in derselben Form ist, wird der Flansch 36 integral mit dem röhrenförmigen Abschnitt 32 gebildet, so daß die Bindung zwischen dem röhrenförmigen Abschnitt 32 und dem Flansch 36 praktisch so stark ist wie bei einer zusammenhängenden Struktur.
Fig. 7 stellt eine Abwandlung der für eine Schrittfolge gemäß den Fig. 4a bis 4e verwendeten Vorrichtung dar. Wie in Fig. 7 dargestellt, ist bei dieser modifizierten Vorrichtung jedes der gleitbaren Formsegmente 23 und 24 mit einem zurückziehbaren massiven Stift 40 versehen, der im Normalzustand durch eine Feder 41 in seine vorgesghobene Position vorgespannt ist. Wenn die gleitbaren Formsegmente 23 und 24 in ihren vorgeschobenen Stellungen angeordnet sind, um den vollen Raum der zweiten Formkavität einzunehmen, sind diese Stifte 40 in entsprechende in den zugehörigen Formsegmenten 23 und 24 gebildete Löcher gegen die Rückspannkraft der Federn 41 zurückgedrückt. Wenn auf der anderen Seite die gleitbaren Formsegmente 23 und 24 in ihren zurückgezogenen Stellungen angeordnet sind - wie in Fig. 7 gezeigt -, sind diese Stifte 40 durch die Federn 41 in ihre vorgeschobenen Positionen gebracht. In diesem Fall sind die Stifte 40 in der vorgeschobenen Position, wenn ihre unteren Köpfe 43 im Eingriff mit der unteren Oberfläche der Löcher stehen. Dann, wenn die gleitbaren Formsegmente 23 und 24 in ihre vorbestimmten Formgebungspositionen gebracht werden, werden die Stifte 40 zum Anstoßen gegen die obere Oberfläche der zweiten Formkavität gebracht und gegen die Kraft der Federn 41 leicht in die entsprechenden Löcher zurückbewegt.
Bei dem in Fig. 7 gezeigten Aufbau ist zur Vorspannung des entsprechenden Stifts 40 nach außen in den Normalzustand eine Feder 41 benutzt worden. Es kann jedoch für diesen Zweck irgendein anderes Element benutzt werden; beispielsweise kann Gummi o. ä. eingesetzt werden. Weiterhin ist es nicht erforderlich, daß der Stift 40 im Normalzustand nach außen vorgespannt ist, und es kann auch ein Zylinder-Aktuator, ein Nockenmechanismus o. ä. verwendet werden, um die Position des Stiftes 40 zu stoppen.
Die Fig. 8a und 8b stellen ein hohles Kunststoff-Zwischenprodukt dar, welches unter Nutzung der modifizierten Vorrichtung nach Fig. 7 hergestellt wurde. Wie dargestellt, ist, da die Stifte 40 bei der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung vorgesehen sind, der Flansch 36 mit Befestigungslöchern 39 versehen, wenn dieses Zwischenprodukt durch die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung erzeugt wurde. Es ist daher nur erforderlich, den becherförmigen unteren Abschnitt durch Abschneiden zu entfernen, um aus diesem Zwischenprodukt ein hohles Kunststoffendprodukt zu gewinnen.
Die Fig. 9a bis 9d stellen eine weitere Abwandlung der Vorrichtung zur Benutzung bei einem Verfahren der vorliegenden Erfindung dar. Bei diesem modifizierten Aufbau ist in einem Verbindungsbereich zwischen einem durch das Blasformverfahren erzeugten hohlen Abschnitt und einem durch das Preßformverfahren erzeugten sich radial erstreckenden massiven Abschnitt eine physikalische Eingriffstruktur vorgesehen.
Wie in Fig. 9a gezeigt, sind bei dieser Ausführungsform die gleitbaren Formsegmente 23 und 24, welche zusammen die Gestalt eines Flansches definieren, so angeordnet, daß sie in den jeweiligen Formhälften 21 und 22 horizontal gleitbar sind. Weiterhin ist jedes der horizontal gleitbaren Formsegmente 23 und 24 an seiner entfernten Stirnfläche mit einem Fortsatz 44 versehen. Im Ergebnis dessen wird, wenn ein in die erste Formkavität, die durch die Ausformungen der linken und rechten Formhälfte 21 und 22, die in den Passungszustand gebracht wurden, plaziertes Parison aufgeblasen wird, ein röhrenförmiger Abschnitt 32 dadurch bestimmt, daß er gegen die Oberfläche der ersten Formkavität gepreßt wird. In diesem Falle hat, da die erste Formkavität teilweise durch den Fortsatz 44 der gleitbaren Formsegmente 23 und 24 definiert ist, der röhrenförmige Abschnitt 32 eine in den Abmessungen mit dem Fortsatz 44 korrespondierende Gestalt.
Dann, nachdem der röhrenförmige Abschnitt 32 hinreichend ausgehärtet ist, werden die gleitbaren Formsegmente 23 und 24 durch die zugeordneten Zylinder- Aktuatoren 25 und 26 in die zurückgezogene Position gebracht, so daß eine zweite Formkavität 34 um einen Teil der äußeren Umfangsfläche des röhrenförmigen Abschnitts 32 und dieser benachbart und in einer Lage bestimmt ist, wo eine sich nach innen erstreckende topfartige Gestalt ausgearbeitet ist, wie in Fig. 9b gezeigt. Dann wird, wie in Fig. 9c gezeigt, eine zweite Menge Kunststoffmaterial 35 über eine Zufuhröffnung 27 in die zweite Formkavität 34 zugeführt. Wenn eine vorbestimmte Menge zweiten Kunststoffmaterials 35 in die zweite Formkavität 34 zugeführt worden ist - wie in Fig. 9c gezeigt -, werden die Zylinder-Aktuatoren 25 und 26 betätigt, um die Formsegmente 23 und 24 in ihre vorbestimmte Formgebungsposition zu bewegen, so daß das zweite Kunststoffmaterial 35 unter Druck gesetzt und so geformt wird, daß es einen Flansch 36 bestimmt, wie in Fig. 9d gezeigt. In diesem Fall ist, da eine Umfangs- Ausnehmung 44 durch einen Teil des zweiten Kunststoffmaterials 35 ausgefüllt ist, das den Flansch 36 bestimmt, der sich ergebende Flansch 36 physikalisch mit dem röhrenförmigen Abschnitt 32 verankert.
Es ist anzumerken, daß bei der oben erläuterten Ausführungsform nach den Fig. 9a bis 9d jedes der gleitbaren Formsegmente 23 und 24 mit einem Fortsatz versehen ist, um eine physikalische Eingriffstruktur in einem Verbindungsbereich zwischen dem röhrenförmigen Abschnitt 32 und dem Flansch 36 zu bilden. Eine solche physikalische Eingriffstruktur kann aber auch durch andere Gestalt gebildet sein. Beispielsweise kann in jedem der gleitbaren Formsegmente 23 und 24 anstelle eines Fortsatzes eine Ausnehmung vorgesehen sein, in welchem Fall der röhrenförmige Abschnitt 32 mit einer sich in Umfangsrichtung verlaufenden und nach außen erstreckenden Rippe gebildet wird, welche an der Verbindungsstelle mit dem Flansch 36 in eine in diesem gebildete Ausnehmung eingreift.
Wie oben beschrieben, werden bei der vorliegenden Erfindung der hohle Abschnitt und der sich radial erstreckende massive Abschnitt in verschiedenen Schritten einer Schrittfolge gebildet, so daß für diese unterschiedlichen Abschnitte unterschiedliche Kunststoffmaterialien eingesetzt werden können. Andererseits kann dasselbe Kunststoffmaterial sowohl für den hohlen als auch für den sich radial erstreckenden massiven Abschnitt eingesetzt werden. Die Kunststoffmaterialien, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung mit Vorteil eingesetzt werden können, sind beispielsweise: Nylon 6, Nylon 6-6, Nylon 6 oder Nylon 6-6 (mit einem Glasfaseranteil bis 30 %), Nylon 4-6, Nylon 6-10, Nylon 6-12, Verbundwerkstoffe der Nylon-Familie, PPS (Polyphenylensulfid), PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), PES (Polyethersulfon), PEEK (Polyetheretherketon), Polyimid, Polyamidimid und Polyolefin (etwa Polyethylen und Polypropylen).
In dem Fall, daß eine glatte innere Oberfläche für den röhrenförmigen Abschnitt und ausreichende Steifigkeit für den sich radial erstreckenden Abschnitt gewünscht ist, kann der röhrenförmige Abschnitt beispielsweise aus Nylon 6 und der sich radial erstreckende Abschnitt beispielsweise aus Nylon 6 mit einer gewünschten Menge Verstärkungselemente, etwa Glasfasern, gebildet werden.
In diesem Fall wird der röhrenförmige Abschnitt zum Führen eines Gasstroms genutzt, und daher sollte die innere Oberfläche des röhrenförmigen Abschnitts so glatt wie möglich sein. Andererseits wird der sich radial erstreckende Abschnitt - etwa ein Flansch oder Träger - zum Befestigen verwendet, und es wird gewünscht, daß er steif und stabil ist.
Die Fig. 10a bis 10c stellen einige Beispiele für einen hohlen Kunststoffgegenstand dar, welcher vorteilhaft durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann. Fig. 10a stellt einen hohlen Kunststoffgegenstand dar, welcher ein Rohr, dessen Mittelachse zwei- oder dreidimensional gebogen ist, als röhrenförmigen Abschnitt und, einen Flansch als sich radial erstreckenden Abschnitt an jedem Ende des Rohres einschließt. Fig. 10b stellt einen hohlen Kunststoffgegenstand dar, welcher ein Rohr, dessen Mittelachse ebenso zwei- oder dreidimensional gebogen ist, als röhrenförmigen Abschnitt und einen Halter als sich radial erstreckenden Abschnitt nahe dem rechten Ende des röhrenförmigen Abschnitts einschließt. Fig. 10c stellt einen hohlen Kunststoffgegenstand dar, der ein Rohr, dessen Mittelachse ebenfalls zwei- oder dreidimensional gebogen ist, als röhrenförmigen Abschnitt und einen Flansch als sich radial erstreckenden Abschnitt am rechten Ende des röhrenförmigen Abschnitts und einen Träger als einen weiteren sich radial erstreckenden Abschnitt nahe dem linken Ende des röhrenförmigen Abschnitts einschließt.
Es ist zu beachten, daß in allen in den Fig. 10a bis 10c gezeigten Beispielen der hohle Kunststoffgegenstand einen hohlen Abschnitt und einen sich radial erstreckenden Abschnitt, welcher massiv und nicht hohl ist, einschließt. Der röhrenförmige Abschnitt kann jedoch mindestens teilweise einen massiven Abschnitt umfassen, und der sich radial erstreckende Abschnitt kann mindestens teilweise hohl sein. Außerdem kann der sich radial erstreckende Abschnitt andere Gestalten als die eines Flansches und eines Trägers einnehmen, falls gewünscht.
Wie oben im einzelnen beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein hohler Kunststoffgegenstand mit einem sich radial erstreckenden Abschnitt mit hoher struktureller Integrität und mechanischer Stabilität bereitgestellt werden. Ein solcher Gegenstand kann zudem mit hoher Effizienz und leicht bereitgestellt werden. Insbesondere kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, da der röhrenförmige Abschnitt durch ein Blasformverfahren und der sich radial erstreckende Abschnitt durch ein Druckformungsverfahren hergestellt wird, der röhrenförmige Abschnitt so gestaltet sein, daß er in Abhängigkeit von den Anwendungen eine gewünschte Form hat, und der sich radial erstreckende Abschnitt kann so stabil und steif wie möglich gemacht werden. Zudem werden das Blasformverfahren und das Druckformungs- bzw. Preßverfahren in Aufeinanderfolge unter Benutzung derselben Form ausgeführt, und die gesamte Folge kann so am effizientesten realisiert werden. Ein mit dem vorliegenden Verfahren hergestelltes hohles Kunststoffprodukt hat gute Gasdichtigkeit- und Abdichteigenschaften, so daß es in Schwingungsumgebungen - wie etwa in einem Auto und insbesondere in dessen Motorraum - eingesetzt werden kann. Außerdem kann der hohle Kunststoffgegenstand als Rohr zum Führen eines Gases oder einer Flüssigkeit - wie etwa Wasser und Öl - benutzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffprodukts mit einem sich axial erstreckenden Abschnitt (15) und einem sich radial erstreckenden Abschnitt (36), mit den Schritten:

- Anordnen eines Parison aus einem ersten Kunststoffmaterial in einer ersten Formkavität (11),

- Einleiten von unter Druck stehendem Gas in das Innere des Parison zu dessen Blasumformung, um dadurch den sich axial erstreckenden Abschnitt (15) zu bilden, und

- Zuführen einer vorbestimmten Menge eines zweiten Kunststoffmaterials (19) in eine zweite Formkavität (18) zum Preßformen des sich radial erstreckenden Abschnitts (36),

dadurch gekennzeichnet, daß

- die erste Formkavität (11) dadurch definiert wird, daß eine Mehrzahl von Formabschnitten, von denen mindestens einer ein bewegbares Formsegment (13) einschließt, in eine erste vorbestimmte Position gebracht wird,

- die zweite Formkavität dadurch definiert wird, daß das bewegbare Formsegment (13) in eine zweite vorbestimmte Position benachbart zu einem Teil einer äußeren Umfangsfläche des sich axial erstreckenden Abschnitts (15) gebracht wird, und

- der sich radial erstreckende Abschnitt (36) zusammenhängend mit dem sich axial erstreckenden Abschnitt (15) dadurch geformt wird, daß das bewegbare Formsegment (13) in eine dritte vorbestimmte Position bewegt wird, wodurch das zweite Kunststoffmaterial (19) in der zweiten Formkavität (18) unter Druck gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem

- der sich axial erstreckende Abschnitt (15) mindestens teilweise hohl ist und

- der sich radial erstreckende Abschnitt (36) mindestens teilweise aus Vollmaterial besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem

während des Schrittes des Bewegens des bewegbaren Formsegments in eine dritte vorbestimmte Position ein unter Druck stehendes Gas in das Innere des sich axial erstreckenden Abschnitts (15) eingeleitet wird, um so zu verhindern, daß der sich axial erstreckende Abschnitt lokal verformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem

das bewegbare Formsegment (13) allgemein parallel zur Längsachse des sich axial erstreckenden Abschnitts (15) bewegbar ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem

das bewegbare Formsegment (13) allgemein senkrecht bezüglich der Längsachse des sich axial erstreckenden Abschnitts (15) bewegbar ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem

das bewegbare Formsegment (13) mit einer profilierten Endfläche versehen ist, die einen Teil der ersten Formkavität (11) definiert, so daß eine physikalisch eingreifende Struktur an einer Verbindungsstelle zwischen den sich axial und radial erstreckenden Abschnitten (15, 36) vorgesehen werden kann.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem

das bewegbare Formsegment (13) mit mindestens einem zurückziehbaren Stift (40) versehen ist, der in die zweite Formkavität (18) vorstehen kann, derart, daß eine Montageöffnung (39) in dem sich radial erstreckenden Abschnitt gleichzeitig gebildet wird, wenn der sich radial erstreckende Abschnitt durch den Schritt des Bewegens des bewegbaren Formsegments in eine dritte vorbestimmte Position geformt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem

der sich axial erstreckende Abschnitt (15) ein röhrenförmiger Abschnitt ist und der sich radial erstreckende Abschnitt (36) ein Vollmaterial-Abschnitt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem

der röhrenförmige Abschnitt (15) gerade oder zweidimensional oder dreidimensional gebogen ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem

der Vollmaterial-Abschnitt (36) die Form eines Flansches mindestens an einem Ende des röhrenförmigen Abschnitts (15) aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem

der Vollmaterial-Abschnitt (36) die Form eines Trägers hat.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem

die sich axial und radial erstreckenden Abschnitte (15, 36) aus demselben Kunststoffmaterial gebildet werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem

der sich axial erstreckende Abschnitt (15) aus einem nicht-verstärkten Kunststoffmaterial und der sich radial erstreckende Abschnitt (36) aus einem verstärkten Kunststoffmaterial gebildet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem

eine physikalisch eingreifende Struktur an einer Verbindungsstelle zwischen dem sich axial und dem sich radial erstreckenden Abschnitt (15, 36) vorgesehen ist.