-
Die Erfindung betrifft eine zum Preßformen eines
thermoplastischen Harzes geeignete Metallform und ein
Preßformverfahren unter Verwendung dieser Form.
-
Kunststoff-Formkörper werden wegen ihrer
Wirtschaftlichkeit, ihrer freien Formgebung und ihres geringen Gewichts
in großer Menge in jedem Bereich verwendet, wie z. B. in einem
Kraftfahrzeug und einem elektrischen Haushaltgerät.
-
Als Verfahren zur Herstellung derartiger Formkörper
sind ein Preßformverfahren oder ein Spritzgießverfahren
bekannt. Das Preßformverfahren kann die Formkörper mit
geringerer Formbeanspruchung erzeugen, da sie unter niedrigerem Druck
gepreßt werden können als bei einem Spritzgießverfahren, so
daß die Formkörper unter geringerem Verziehen und geringerer
Deformation vorteilhaft zu niedrigeren Kosten mit Hilfe einer
Formpresse mit geringerer Formschließkraft hergestellt werden
können. Außerdem hat das Preßformverfahren auch den Vorteil,
daß beim Auflaminieren verschiedener Materialien auf
Oberflächen der Formkörper eine Beschädigung der Hautmaterialien
unwahrscheinlich ist, da der Preßdruck niedriger ist.
-
Die JP-A-3-71 816 offenbart eine Form zum Preßformen
mit einem Ventil, das in einem Harzschmelzendurchlaß
angebracht ist. Das Ventil öffnet und schließt den Durchlaß, um
die Harzzufuhr zu steuern, wobei die Steuerung außerhalb der
Form ausgeführt wird. Ähnliche Systeme werden in der GB-A-2
138 737, der EP-A-0 397 883 und der JP-A-2-92 514 offenbart.
-
Zum Beispiel offenbart die JP-A-22 917/1986 ein
derartiges Preßformverfahren für ein thermoplastisches Harz, bei
dem das thermoplastische Harz in geschmolzenem Zustand durch
einen in einem Metallformkörper angebrachten
Harzschmelzendurchlaß zugeführt und das Harz gepreßt wird. Die in dem
Verfahren verwendete Form weist jedoch eine Düse auf, wie in der
Veröffentlichung beschrieben, wobei ein Spitzenteil der Düse,
durch die das Harz in das Innere der Form fließt, mit einer
Oberfläche an der Hohlraumseite der Form bündig ist (siehe
Fig. 1). Wenn daher das Formpressen unter Verwendung einer
solchen Form wiederholt ausgeführt wird, dann wird die
Temperatur eines Teils der Form in der Nähe der Düse durch das
zugeführte geschmolzene Harz allmählich erhöht. Besonders wenn
das Formpressen innerhalb kurzer Zeit wiederholt wird (d. h.
bei kurzem Preßzyklus), wird ein solcher Teil der Form
ungenügend gekühlt, so daß ein Formkörper in seinem Abschnitt, der
einem solchen ungenügend gekühlten Teil benachbart war, eine
Ausbeulung aufweist und/oder der Formkörper an einem solchen
Abschnitt einen Glanz aufweist, der sich von dem des anderen
Teils des Formkörpers unterscheidet. Es ist daher schwierig,
einen Gegenstand von gutem Aussehen herzustellen.
-
Wenn ferner ein mehrschichtiger Formkörper mit
auflaminiertem Hautmaterial geformt wird, weist der Gegenstand an
einem Abschnitt, welcher der Düse benachbart oder in deren
Nähe angeordnet war, eine Ausbeulung auf, so daß sich durch
Serienformpressen kein gut aussehender Formkörper herstellen
läßt.
-
Wenn die Temperatur des Düsenabschnitts der Form auf
eine vergleichsweise niedrigere Temperatur eingestellt wird,
um den Temperaturanstieg des Abschnitts der Formoberfläche in
der Nähe der Düse zu verhindern, dann ist nicht nur der
Eintritt des geschmolzenen Harzes in den Formhohlraum schwierig,
sondern auch die Temperatur des geschmolzenen Harzes
erniedrigt sich, so daß wahrscheinlich ein mangelhafter Formkörper
entsteht, wie z. B. ein Formkörper mit ringförmiger Markierung
an einem Abschnitt, der einem Einlaß entspricht, durch den das
geschmolzene Harz in den Formhohlraum eingebracht wurde.
-
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben
eingehende Untersuchungen durchgeführt, um unter Überwindung der
obigen Probleme einen Preßformkörper aus dem thermoplastischen
Harz herzustellen, der auch bei kurzem Preßzyklus ein gutes
Aussehen hat, und sie haben festgestellt, daß diese Aufgabe
gelöst wird, indem die Düse des Harzschmelzendurchlasses in
einem Abschnitt der Form angebracht wird, der durch einen
vorgegebenen
Abstand von der Oberfläche an der Hohlraumseite der
Form getrennt ist.
-
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche
gelöst.
-
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine bekannte
Preßform.
-
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine
erfindungsgemäße Preßform.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten
Zeichnungen erläutert.
-
Fig. 2 zeigt ein Beispiel der erfindungsgemäßen Form,
in welcher der Harzschmelzendurchlaß (1) in der unteren Hälfte
angebracht und der Spitzenteil der Düse (2) in einem Abstand
von 10-100 mm unter der Oberfläche (3) an der Hohlraumseite
der Form liegt (was durch einen Abstand "h" in Fig. 2
angedeutet ist). In Fig. 1 und 2 haben gleiche Elemente die gleichen
Bezugszeichen.
-
Pro Durchlaß ist nicht unbedingt nur eine einzige Düse
(2) vorgesehen, sondern es können nach Wunsch zwei oder mehr
Düsen pro Durchlaß angebracht werden.
-
Die Funktion der Düse (2) ist das Öffnen und Schließen
des Harzdurchlasses, und in unteren Abschnitten der Düsen sind
Stifte (4) für den Öffnungs- und Schließvorgang vorgesehen.
-
Der Stift (4) wird zur Freigabe oder Unterbrechung der
Zufuhr des geschmolzenen Harzes mittels einer
Hydraulikvorrichtung (nicht dargestellt) angehoben oder abgesenkt.
-
Der Stift (4) wird abgesenkt, wenn das Harz zugeführt
wird, so daß zwischen der Düse (2) und dem Stift (4) ein
Zwischenraum abgegrenzt wird, wodurch sich der Harzschmelzen
durchlaß in geöffneter Stellung befindet. Wenn eine gewünschte
Harzmenge zugeführt worden ist, wird der Stift (4) angehoben,
und sein Spitzenteil verschließt eine Öffnung der Düse (2), so
daß der Harzschmelzendurchlaß geschlossen wird.
-
Daher sollte der Spitzenteil des Stifts (4) so geformt
und gestaltet sein, daß der Stift (4) die Öffnung der Düse (2)
v&sub0;llständig verschließt, wenn der Stift (4) angehoben wird und
die Öffnung der Düse (2) berührt. Zum Beispiel kann der
Spitzenteil die Form einer Halbkugel haben, die der Düsenöffnung
einbeschrieben oder umschrieben ist, oder eine zylindrische
Form, deren Durchmesser größer als derjenige der Düsenöffnung
ist. Es können eine beliebige geeignete Form und Gestaltung
gewählt werden, vorausgesetzt, daß sie ihre Funktion erfüllen.
-
Entscheidend ist, daß die Position des Spitzenteils der
Düse (2) 10-100 mm und vorzugsweise 20-80 mm (in Fig. 2 als
Abstand "h" dargestellt) unter der Oberfläche (3) an der
Hohlraumseite der Form liegt. Ein Teil des Harzdurchlasses
zwischen der Düse (2) und der Oberfläche an der Hohlraumseite
kann den gleichen Durchmesser wie die Düse haben, und
vorzugsweise verjüngt sich ein solcher Teil des
Harzschmelzendurchlasses so, daß der Durchmesser einer Öffnung an der Oberfläche
an der Hohlraumseite ein wenig größer ist als der
Düsendurchmesser.
-
Wenn der Abstand zwischen dem Spitzenteil der Düse und
der Oberfläche an der Hohlraumseite kleiner als 10 mm ist,
dann ist es schwierig, eine Temperatur an der Formoberfläche
gleichmäßig zu halten, und bei kurzem Preßzyklus kann kein
Formkörper von gutem Aussehen hergestellt werden. Ist der
Abstand zwischen dem Spitzenteil der Düse und der Oberfläche an
der Hohlraumseite größer als 100 mm, dann vergrößern sich die
Dicke und auch das Gewicht der Form.
-
Anstelle des Mechanismus, in dem der Stift (4) für die
öffnungs- und Schließfunktion, wie oben beschrieben, im
unteren Teil der Düse vorgesehen ist, können verschiedene
Mechanismen als Düsenöffnungs- und -schließmechanismen verwendet
werden. Welcher Mechanismus verwendet werden soll, ist
freigestellt. Im Hinblick darauf, daß die öffnungsoperation und die
Schließoperation sichergestellt sind und, wenn die Form
mehrere Düsen aufweist, das Öffnen und Schließen jeder Düse
separat gesteuert werden kann, wird die Verwendung eines
Mechanismus bevorzugt, in dem der Stift durch die Hydraulikvorrichtung
betätigt wird.
-
Bei dem Preßformverfahren wird das geschmolzene Harz
unter niedrigem Druck in einen Hohlraum in der nicht völlig
geschlossenen Form eingebracht und dann eine Zeitlang unter
Druck gesetzt, so daß die Randteile des Hohlraums mit dem Harz
gefüllt werden, und dann wird die Formgebung ausgeführt. Wenn
daher die Form mehrere Düsen aufweist, hat das
Zulaufgleichgewicht eine große Auswirkung, und folglich sollten die
Düsenanordnung und die durch jede Düse zugeführte Menge des
geschmolzenen Harzes richtig eingestellt werden. Außerdem wird bei
ungeeigneter Harztemperatur, Formtemperatur und ungeeigneter
Temperaturverteilung die Gestalt des Formkörpers dadurch
beeinträchtigt. Um mit diesem Problem richtig umzugehen, sollten
das Öffnen und Schließen des Harzschmelzendurchlasses
zweifellos innerhalb einer äußerst kurzen Zeit ausgeführt werden, und
die Öffnungs- und Schließzeiten jeder Düse sollten separat
gesteuert werden.
-
Die vorliegende Form kann mehrere dünne Röhren
aufweisen, durch die ein Heizmedium umgewälzt wird, um die Form auf
einer gewünschten Temperatur zu halten. Außerdem kann die Form
eine Heizvorrichtung (5) am äußeren Umfang des
Harzschmelzendurchlasses aufweisen, um die Temperatur des geschmolzenen
Harzes konstant zu halten. Ferner kann rund um den äußeren
Umfang der Heizvorrichtung ein Hohlraum vorgesehen sein, damit
die Wärme von der Heizvorrichtung nicht die Form beeinflußt.
-
Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Form wird das
thermoplastische Harz in geschmolzenem Zustand durch den
Harzdurchlaß in den nicht abgeschlossenen Raum zwischen der oberen
Hälfte und der unteren Hälfte eingebracht, die Düse wird
geschlossen, und das Schließen der Form wird so ausgeführt, daß
der Formkörper mit gutem Aussehen hergestellt wird.
-
Wenn das thermoplastische Harz gemäß dem vorliegenden
Preßformverfahren gepreßt wird, dann ist die rechtzeitige
Harzzufuhr in den Hohlraum zwischen der oberen Hälfte und der
unteren Hälfte zu dem Zeitpunkt, in dem das geeignete lichte
Maß des Hohlraums erreicht wird, wie z. B. in der JP-A-22
917/1986 offenbart, ebenfalls wichtig, um den Formkörper mit gutem
Aussehen erfolgreich herzustellen. Zum Zweck einer solchen
rechtzeitigen Zufuhr ist es vorzuziehen, daß das geschmolzene
Harz zugeführt wird, während der Abstand zwischen der oberen
Hälfte und der unteren Hälfte (C+0,l) bis 50 mm beträgt, wobei
C ein lichtes Maß beim endgültigen Schließen ist, und daß
während der Zufuhr das Schließen mit einer Geschwindigkeit von
nicht mehr als 30 mm/s ausgeführt oder der Schließvorgang
zeitweilig gestoppt und dann gleichzeitig mit oder unmittelbar
vor der Beendigung der Zufuhr des geschmolzenen Harzes wieder
gestartet wird.
-
Falls zuvor ein Hautmaterial zwischen die obere Hälfte
und die untere Hälfte eingebracht und durch preßlaminiert
wird, dann wird das geschmolzene Harz vorzugsweise
eingebracht, während das lichte Maß des Hohlraums (C+5) bis (C+100)
mm beträgt, damit das Hautmaterial nicht durch den Druck und
die Hitze beschädigt wird.
-
Das bei dem vorliegenden Preßformverfahren verwendete
thermoplastische Material ist irgendein Material, das
gewöhnlich beim Spritzgießen oder Stranggießen eingesetzt wird. Zum
Beispiel kann Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, ein
Acrylnitril/Butadien-Copolymer und Nylon verwendet werden.
-
Wenn das Hautmaterial bei dem vorliegenden Verfahren
verwendet wird, gehören dazu Polyvinylchloridfolie, eine
thermoplastische Elastomerfolie oder eine lederartige Folie daraus
mit geprägter Oberfläche, oder Gewebe, Faservlies oder ein
Stoff, dessen Rückseite mit Polyethylen-Schaumfolie,
Polypropylen-Schaumfolie oder Polyurethan-Schaumfolie usw.
beschichtet ist.
-
Beim Preßformen des thermoplastischen Harzes nach dem
vorliegenden Verfahren unterliegen die Formbedingungen keinen
besonderen Beschränkungen, und es werden die herkömmlichen
Formbedingungen angewandt. Falls beispielsweise Polypropylen
als thermoplastisches Harz verwendet wird, dann schließen die
bevorzugten Bedingungen für die Herstellung des Formkörpers
von gutem Aussehen, wenn kein Hautmaterial laminiert wird,
eine Harztemperatur von 200-280ºC und eine Formtemperatur von
50-100ºC ein, und wenn Hautmaterial laminiert wird, schließen
die bevorzugten Bedingungen eine Harztemperatur von 170-220ºC
und eine Formtemperatur von 20-50ºC ein.
-
Natürlich sind diese bevorzugten Temperaturen von den
Eigenschaften des verwendeten Harzes und des verwendeten
Hautmaterials abhängig, und folglich sind die Bedingungen nicht
speziell auf diese Temperaturen beschränkt.
-
Da, wie oben beschrieben, die Form für das
erfindungsgemäße Preßformen eine Düse aufweist, deren Spitzenteil in
einem geeigneten Abstand unter der Formoberfläche angeordnet
ist, wird die Oberfläche an der Hohlraumseite der Form kaum
durch die Wärme vom Spitzenteil der Düse beeinflußt. Wenn
daher das thermoplastische Harz unter Verwendung der
vorliegenden Form preßgeformt wird, kann der Formkörper von gutem
Aussehen auch bei kurzen Preßzyklus hergestellt werden
Beispiele
-
Zur konkreteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung
werden nachstehend Beispiele beschrieben. Die vorliegende
Erfindung wird jedoch durch diese Beispiele nicht
notwendigerweise beschränkt.
Beispiel 1
-
In einer Preßformvorrichtung mit einer oberen Hälfte
und einer unteren Hälfte wurde die in Fig. 2 dargestellte
untere Hälfte (8) verwendet, in welcher der
Harzschmelzendurchlaß angebracht war, und die Spitzenteile der beiden Düsen
waren in einem Abstand von 20 mm von der Oberfläche an der
Hohlraumseite der Form angeordnet.
-
Die Temperatur der oberen Hälfte wurde auf 90ºC, die
Temperatur der unteren Hälfte auf 80ºC eingestellt. Als
thermoplastisches Harz wurde ein Polypropylen (beziehbar von
Sumitomo Chemical Co., Ltd., unter dem Handelsnamen Sumitomo-
Noblen AX568, mit einem Fließindex von 65 g/10 min) bei einer
Temperatur von 260ºC verwendet. Das Harz wurde in die untere
Hälfte eingebracht und zur Herstellung von Formkörpern in
einem nachfolgenden Verfahren preßgeformt.
-
Das geschmolzene Harz (6) wurde durch den
Harzschmelzendurchlaß in den Hohlraum eingebracht, indem der Stift (4)
mit Hilfe eines Hydraulikzylinders abgesenkt und dadurch die
Düse (2) geöffnet wurde, und nach dem Einbringen einer
gewünschten Harzmenge wurde der Stift (4) angehoben, so daß die
Öffnung der Düse (2) und der Harzdurchlaß geschlossen wurden,
wodurch die Harzzufuhr beendet wurde.
-
Zuerst wurde mit dem Absenken der oberen Hälfte (7)
begonnen. Das Absenken der oberen Hälfte (7) wurde vorübergehend
gestoppt, sobald das lichte Maß des Hohlraums gleich 3 mm
wurde, und dann wurde die Zufuhr des geschmolzenen Harzes (6)
gestartet. Unmittelbar vor Beendigung der Zufuhr einer
gewünschten Menge des geschmolzenen Harzes (6) wurde das
Absenken der oberen Hälfte (7) wieder gestartet, so daß das
geschmolzene Harz (6) preßgeformt wurde; dann wurde das Harz 40
Sekunden lang abgekühlt, wobei der Druck angelegt blieb, und
dann wurde die obere Hälfte angehoben, so daß der Formkörper
entnommen wurde&sub0; Die Dicke des Formkörpers betrug 1,8 mm, und
der Preßzyklus hatte eine Dauer von 55 Sekunden. Selbst wenn
ein derartiger Preßvorgang 500 mal hintereinander wiederholt
wurde, hatten die erzeugten Formkörper ein gutes Aussehen ohne
Ausbeulen und mangelhaften Glanz.
Beispiel 2
-
Unter Verwendung einer Form, in welcher der Spitzenteil
der Düse (2) 65 mm unterhalb der Oberfläche an der
Hohlraumseite der Form angeordnet war, wurde das folgende
Preßverfahren ausgeführt.
-
Ein Hautmaterial, bei dem eine Rückseite aus
Polypropylen-Schaumfolie (Verschäumungszahl: 15) mit geprägter
Oberfläche und einer Dicke von 3 mm mittels Klebstoff mit einer 0,5
mm dicken Polyvinylchloridfolie laminiert war, wurde zuvor mit
der Polyvinylchloridfolienseite nach oben auf die untere
Hälfte aufgelegt.
-
Dann wurde die obere Hälfte abgesenkt, bis das lichte
Maß des Hohlraums zwischen der oberen Hälfte (7) und der
unteren Hälfte (8) 50 mm erreichte; die Absenkgeschwindigkeit der
oberen Hälfte wurde auf 5 mm/s eingestellt, und das
geschmolzene Harz (6) wurde durch zwei Düsen (2) zugeführt. Das
geschmolzene Harz wurde zwischen das Hautmaterial und die untere
Hälfte eingebracht, wobei es das Hautmaterial gegen die
Oberfläche der oberen Hälfte preßte. Sobald das lichte Maß des
Hohlraums 20 mm erreichte, wurde die Harzzufuhr beendet, und
gleichzeitig wurde der Stift (4) angehoben, so daß die Öffnung
jeder Düse (2) geschlossen und der Harzdurchlauf gestoppt
wurde. Beim Absenken der oberen Hälfte (7) wurde das
geschmolzene Harz unter Druck gesetzt, und die Randteile des Hohlraums
wurden mit dem fließfähigen Harz gefüllt, wobei das Harz das
darauf befindliche Hautmaterial gegen die obere Hälfte preßte.
Die Druckanwendung mit Kühlung wurde 40 Sekunden
aufrechterhalten, und dann wurde die obere Hälfte angehoben, so daß der
beabsichtigte Formkörper entnommen wurde. Die Zyklusdauer
dieses Preßverfahrens betrug 65 Sekunden. Auch wenn das
Preßverfahren 100 mal hintereinander wiederholt wurde, hatte jeder
der erzeugten mehrschichtigen Formkörper ein gutes Aussehen
ohne Ausbeulung oder mangelhaften Glanz.
Veraleichsbeispiel 1
-
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch eine Form
verwendet wurde, in welcher der Spitzenteil der Düse (2) 5 mm
unter der Oberfläche an der Hohlraumseite der Form lag. Die
bis zum fünfzehnten Zyklus darin gepreßten Gegenstände hatten
ein gutes Aussehen. Der im zwanzigsten oder einem späteren
Zyklus gepreßte Gegenstand wies jedoch Vertiefungen an den Düsen
benachbarten Teilen auf, und der im dreißigsten oder einem
späteren Zyklus gepreßte Gegenstand wies auffallende
Deformationen auf.
-
Da in der Form für den erfindungsgemäßen
Preßformvorgang der Spitzenteil der Düse in geeignetem Abstand von der
Oberfläche an der Hohlraumseite der Form angeordnet ist, wird
die Oberfläche an der Hohlraumseite der Form durch die von der
Düse ausgehende Hitze kaum beeinträchtigt. Wenn daher das
Preßformen des thermoplastischen Harzes unter Verwendung der
Form ausgeführt wird, kann selbst bei kurzem Preßzyklus ein
Formkörper von gutem Aussehen hergestellt werden.