DE69411594T2

DE69411594T2 - Verfahren für das mit nicht-kunststofftyp-fluidum assistierte spritzgiessen eines kunststoffes

Info

Publication number: DE69411594T2
Application number: DE69411594T
Authority: DE
Inventors: Maki Kanagawa 215 Horikoshi; Shoji Tokyo 174 Imai; Yuichi Shataku No. 201 Kanagawa 211 Matsumoto
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd; Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2014-09-03
Also published as: CN1079046C; JPH10503719A; JPH11268083A; MY111026A; JP3101943B2; EP0771264A1; DE69411594D1; KR0174805B1; US5730926A; JP3151485B2; EP0771264B1; CN1148359A; KR970702781A; WO1996002379A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nicht-Harz-Fluid- unterstütztes Spritzgießverfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nicht-Harz-Fluid-unterstützten Spritzgießen eines Harzes zur Herstellung eines Harzformkörpers mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit, wobei eine übermäßige Füllung eines Formhohlraums mit einer bestimmten Menge eines geschmolzenen Harzes durchgeführt wird, so daß eine geschmolzene Harzmasse gebildet wird, die gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen hat, die jeweils auf gegenüberliegende Innenwandungen des Hohlraums gerichtet sind, und anschließend ein unter Druck stehendes Nicht-Harz-Fluid in den Formhohlraum auf der Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse eingeleitet wird, so daß die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse gegen die Innenwand des Hohlraums, die von der Seite der Einführung des Nicht- Harz-Fluids abgewandt ist, angepreßt wird. Durch das erfindungsgemäße Nicht-Harz-Fluid-unterstützte Spritzgießverfahren läßt sich das Auftreten von Einsackstellen an der Vorderfläche eines Harzformkörpers verhindern, ohne daß Preßnähte (Preßgrate) auftreten. Das erfindungsgemäße Nicht-Harz-Fluid- unterstützte Spritzgießverfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Harzformkörpers, der an seiner Vorderseite einen örtlich vorspringenden Bereich aufweist, an dem der Harzformkörper eine erhöhte Dicke, wie eine Rippe, eine Erhebung oder dergl., aufweist.

Erörterung des Stands der Technik

Es ist bekannt, daß dann, wenn ein Harzformkörper, der eine relativ große Dicke oder einen örtlich vorspringenden Bereich an einer rückwärtigen Oberfläche aufweist, durch Spritzgießen eines geschmolzenen Harzes hergestellt wird, leicht eine Delle, d. h. eine sogenannte "Einsackstelle" auf einer vorderen Oberfläche des Harzformkörpers entsprechend dem Volumenschrumpf des geschmolzenen Harzes während des Abkühlens gebildet wird. Um das Auftreten einer Einsackstelle an einer vorderen Oberfläche eines Harzformkörpers zu verhindern, gibt es ein herkömmliches Verfahren, bei dem beim Anlegen eines Spritzdrucks ein erhöhter Druck angewandt wird und nach dem Spritzen die Druckausübung aufrechterhalten wird, während das spritzgegossene Harz abgekühlt wird (dieses Verfahren wird nachstehend als "Harz-Druckverfahren" bezeichnet). Bei diesem Harz-Druckverfahren liegt der angelegte Druck im allgemeinen im Bereich von 500 bis 2000 kp/cm², angegeben als maximaler Harzdruck im Formhohlraum.
Jedoch ist gemäß JP-A-50-75247 das vorerwähnte Harz- Druckverfahren mit Schwierigkeiten behaftet. Beispielsweise ist es schwierig, in geeigneter Weise Drücke in zwei Stufen anzulegen, um die angestrebte Wirkung beim Harz-Druckverfahren zu erreichen, so daß der Formgebungsvorgang tendentiell umständlich und zeitaufwendig wird. Ferner werden beim Harz- Druckverfahren an den Harzformkörpern leicht Preßnähte entlang einer Trennlinie der Form gebildet. Daher ist die Entfernung der Preßnähte erforderlich, was unvermeidlicherweise insofern zu Schwierigkeiten führt, als bei einem Formgebungsvorgang zusätzliche Arbeit oder Bearbeitungsstufen erforderlich sind. Wird andererseits beim Harz-Druckverfahren ein relativ niedriger Druck angelegt, um das Auftreten von Preßnähten zu verhindern, so kommt es leicht zu Einsackstellen an einem Bereich des Harzformkörpers, der vom Angußkanal im Formhohlraum abgewandt ist, d. h. in einem Bereich, an dem ein zufriedenstellender Harzdruck nicht erreicht werden kann.
Zur Lösung der Schwierigkeiten des Harz-Druckverfahrens schlägt die vorerwähnte JP-A-50-75247 ein gasunterstütztes Spritzgießverfahren vor, bei dem eine Form verwendet wird, die eine feststehende Formhälfte und eine bewegliche Formhälfte, deren Innenwandung einen in Richtung zur Innenwandung der feststehenden Formhälfte vorstehenden Kern aufweist, umfaßt, so daß durch die feststehende Formhälfte ein konkaver Formhohlraum begrenzt wird und die bewegliche Formhälfte mit dem Kernbereich versehen ist. Der Kern weist ein sich in Richtung seiner Längsachse erstreckendes Loch auf. Das Loch weist ein an seiner Spitze angeordnetes Teilerventil auf. Bei diesem Verfahren wird nach Einspritzen eines geschmolzenen Harzes in einen Formhohlraum das Teilerventil betätigt, um die geschmolzene Harzmasse nach oben zu drücken, so daß ein Zwischenraum zwischen dem Kern und der inneren Oberfläche der im konkaven Formhohlraum gebildeten konkaven geschmolzenen Harzmasse entsteht. Anschließend wird ein unter Druck stehendes Gas durch das Teilerventil in den vorerwähnten Zwischenraum eingeleitet, wodurch die äußere Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse gegen die vom Kern entfernte Innenwandung des Hohlraums gepreßt wird. Dieses gasunterstützte Spritzgießverfahren soll das Auftreten von Einsackstellen durch Verwendung eines unter Druck stehenden Gases verhindern. Diese Maßnahme wird anstelle der zweistufigen Druckausübung des vorerwähnten Harz-Druckverfahrens vorgenommen, bei dem, wie vorstehend ausgeführt, die Gefahr besteht, daß es in ungünstiger Weise zu Preßnähten entlang der Teilungslinie eines Formhohlraums kommt. In JP-A-50-75247 finden sich keine Angaben über die Menge des einzuspritzenden geschmolzenen Harzes.
WO-90/06220 (entsprechend US-5 273 707 und EP-400135) beschreibt ein gasunterstütztes Spritzgießverfahren, bei dem ein geschmolzenes Harz in einem Volumen in den Formhohlraum eingespritzt wird, das geringer als das Volumen des Formhohlraums ist, insbesondere in einem Volumen von 90 bis 95% des Volumens des Formhohlraums. Anschließend wird ein unter Druck stehendes Gas in den verbleibenden Zwischenraum im Formhohlraum eingeführt. Jedoch kommt es leicht zur Bildung einer Lücke zwischen der Innenwandung (von der Seite der Gaszufuhr entfernt) des Formhohlraums und dem in den Formhohlraum eingespritzten geschmolzenen Harz. Somit dringt Gas in die Lücke ein, was das Auftreten von Einsackstellen verursacht.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, wird bei den herkömmlichen gasunterstützten Spritzgießverfahren zur Verhinderung des Auftretens von Preßnähten und zur Gewährleistung eines Zwischenraums in einem Formhohlraum, in den ein unter Druck stehendes Gas einzuführen ist, ein geschmolzenes Harz in einen Formhohlraum in einem Volumen ein gespritzt, das dem Volumen des Formhohlraums entspricht oder kleiner als dieses ist.
WO-93/14918 beschreibt die Verwendung einer Form mit einer abgedichteten Konstruktionsweise, bei der nicht nur eine Teilungslinie zwischen einer beweglichen Formhälfte und einer feststehenden Formhälfte, sondern auch ein Zwischenraum zwischen einem Ausdrückstift und einer Innenwandung einer Ausdrückstift-Gleitöffnung, die in der beweglichen Formhälfte vorgesehen ist, abgedichtet ist. Ferner lehrt diese Patentveröffentlichung, daß ein aus einem Vorsprung gebildetes Wehr (beispielsweise mit einer rippenartigen Konfiguration) um einen Teil der Innenwandung eines Formhohlraums, wo ein Gasdruck aufgenommen werden soll, vorgesehen ist, so daß der Gasdruck in wirksamer Weise auf einen gewünschten Bereich eines eingespritzten geschmolzenen Harzes ausgeübt werden kann, um das Auftreten einer Einsackstelle zu verhindern.
Jedoch ist es bei Verwendung der Form, die eine abgedichtete Bauweise aufweist und mit dem Wehr versehen ist, unmöglich, das ungünstige Eindringen eines unter Druck stehenden Gases in einen Bereich des Formhohlraums auf einer Seite der Oberfläche einer eingespritzten geschmolzenen Harzmasse, deren Oberfläche gegen die Innenwand des Hohlraums, die auf diese Oberfläche gerichtet ist, angepreßt wird, zu verhindern. Daher kann ein enger Kontakt zwischen der vorerwähnten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse und der Innenwandung des auf diese Oberfläche gerichteten Hohlraums nicht erreicht werden, was zu einer unbefriedigenden Oberflächenbeschaffenheit des erhaltenen Harzformkörpers führt. Da ferner an der Innenwandung des Formhohlraums ein Wehr vorgesehen ist, wird der Freiheitsgrad der Konstruktion eines herzustellenden Formkörpers unvermeidlicherweise beschränkt. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß in WO-93/14918 ausgeführt wird, daß der Formhohlraum mit einem geschmolzenen Harz gefüllt oder nahezu gefüllt wird.
In letzter Zeit besteht ein zunehmender Bedarf an Formkörpern mit großen Abmessungen, wie Kraftfahrzeugteilen und Gehäusen für Haushaltsgeräte. Um die Herstellungskosten durch Wegfall einer Oberflächenbearbeitung, wie Herstellen von Überzügen und Beschichtungen, zu verringern, ist es erwünscht, einen Harzformkörper mit hervorragender Oberflächenbeschaffenheit herzustellen, bei dem Einsackstellen auf ein visuell nicht mehr feststellbares Maß verringert werden und der einen hervorragenden und gleichmäßigen Glanz aufweist.
Wie jedoch vorstehend ausgeführt, kann bei herkömmlichen Spritzgießverfahren dann, wenn ein herzustellender Harzformkörper einen örtlich vorstehenden Bereich an einer rückwärtigen Oberfläche, an der der Körper eine erhöhte Dicke hat, aufweist, das Auftreten einer Einsackstelle an einer vorderen Oberfläche an einem dem örtlich vorstehenden Bereich entsprechenden Bereich nicht in zufriedenstellendem Maße unterdrückt werden, ohne daß Schwierigkeiten mit dem Auftreten von Preßnähten hervorgerufen werden.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung

Bei dieser Sachlage haben die Erfinder umfangreiche und eingehende Untersuchungen mit dem Ziel zur Lösung der vorerwähnten Schwierigkeiten, die unvermeidlicherweise bei den herkömmlichen Verfahren auftreten, durchgeführt.
Als Ergebnis der vorstehend genannten Untersuchungen wurde überraschenderweise festgestellt, daß in einem Verfahren zum Nicht-Harz-Fluid-unterstützten Spritzgießen eines Harzes das Auftreten einer Einsackstelle in wirksamer Weise verhindert werden kann, ohne daß es zum Auftreten einer Preßnaht kommt, und dadurch ein Harzformkörper mit ausgezeichneter Oberflächenbeschaffenheit hergestellt werden kann, wenn der Formhohlraum einer fest verschlossenen Form mit einem Überschuß eines geschmolzenen Harzes gefüllt wird, und zwar unter vorher gewählten Temperatur- und Druckbedingungen für das Einspritzen und mit einem speziellen Überschuß-Füllungsverhältnis [entsprechend einem Überschußanteil des Harzes in einer Menge von 30 bis 90% der Differenz zwischen dem Volumen des Formhohlraums und dem Volumen des Harzes entsprechend seiner Schrumpfung, wenn das in den Formhohlraum gefüllte geschmolzene Harz auf Raumtemperatur gekühlt wird], um dadurch eine geschmolzene Harzmasse mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Oberflächen zu bilden, und wenn ein unter Druck stehendes Nicht-Harz-Fluid in den Formhohlraum auf der Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse eingeleitet wird, um dadurch die geschmolzene Harzmasse gegen die Innenwand des Hohlraums, die auf die zweite Oberfläche gerichtet ist (wobei diese Innenwand des Hohlraums von der Seite der Zufuhr des Nicht-Harz-Fluids entfernt ist) angepreßt wird. Auf der Grundlage dieses neuartigen Befunds wurde die vorliegende Erfindung fertiggestellt.
Demgemäß besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines neuartigen Verfahrens zum Nicht-Harz-Fluid-unterstützten Spritzgießen eines Harzes, das nicht nur frei von Einsackstellen, sondern auch frei von Preßnähten ist, so daß sich dieses Verfahren als sehr wertvoll zur Herstellung von Harzformkörpern mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit eignet.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit der Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht einer geschlossenen Form zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2(a) und Fig. 2(b) vergrößerte schematische Querschnittansichten von zwei Formen des Ausdrückstiftes, die jeweils mit Ausdrückstift-Gleitöffnungen dargestellt sind, in die die Ausdrückstifte gleitend eingreifen, wobei die Löcher jeweils in beweglichen Formhälften vorgesehen sind;
Fig. 3 eine schematische Teilquerschnittsansicht einer Ausführungsform eines Harzformkörpers mit einem örtlich vorspringenden Bereich;
Fig. 4 eine schematische Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer geschlossenen Form zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine vergrößerte Längsquerschnittansicht einer Ausführungsform eines Ausdrückstiftes mit einem darin vorgesehenen Nicht-Harz-Fluid-Kanal, wobei ein Teil der bewegli chen Formhälfte und ein Teil der Ausdrückstift-Trägerplatte mit abgebildet sind;
Fig. 6 eine schematische Ansicht, in der dargestellt ist, wie die Innenwand eines Formhohlraums, die auf eine zweite Oberfläche einer geschmolzenen Harzmasse gerichtet ist, vor dem Einspritzen eines Harzes in geschmolzener Form erwärmt wird;
Fig. 7(a) einen schematischen Grundriß einer Ausführungsform eines Harzformkörpers;
Fig. 7(b) eine Querschnittansicht entlang der Linie VII- VII von Fig. 7(a);
Fig. 8 ein Diagramm, das den Zustand der Oberflächenbeschaffenheit des gemäß Beispiel 3 erhaltenen Harzformkörpers zeigt, wobei das Überschuß-Füllungsverhältnis 57% beträgt;
Fig. 9 ein Diagramm zur Darstellung des Zustands der Oberflächenbeschaffenheit des in Vergleichsbeispiel 3 erhaltenen Harzformkörpers, bei dem das Überschuß-Füllungsverhältnis 0% beträgt; und
Fig. 10 ein Diagramm zur Darstellung des Zustands der Oberflächenbeschaffenheit des in Vergleichsbeispiel 8 erhaltenen Formkörpers, bei dem das Harz-Druckverfahren angewandt wurde.
In den Figg. 1 bis 10 sind gleiche Teile oder Bereiche mit gleichen Bezugszeichen und Buchstaben bezeichnet.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Nicht-Harz-Fluid- unterstützten Spritzgießen eines Harzes zur Herstellung eines Harzformkörpers mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit bereitgestellt, welches folgende Schritte umfaßt:
(1) Bereitstellen einer Form, welche eine feststehende Formhälfte und eine auf die feststehende Formhälfte passende bewegliche Formhälfte umfaßt, wodurch ein Formhohlraum vorgesehen wird, der durch die Innenwandung der feststehenden Formhälfte und die Innenwandung der beweglichen Formhälfte begrenzt ist,
wobei der Formhohlraum mit einem Harzeinlaß und einem Einlaß für das Nicht-Harz-Fluid in Verbindung steht,
die Form fest verschlossen wird, um das Entweichen des Nicht-Harz-Fluids aus der Form zu verhindern, wenn das Nicht- Harz-Fluid in den Formhohlraum eingeleitet wird;
(2) Einspritzen eines Harzes in geschmolzener Form unter für das Einspritzen vorgewählten Temperatur- und Druckbedingungen in den Formhohlraum der Form durch den Harzeinlaß in einer Menge (W&sub2;), welche durch die nachstehende Formel (I) dargestellt ist:
W&sub2;(g) = W&sub1;(g) + Wx(g) (I)
worin
W&sub1; durch die Formel W&sub1; = ρ · V&sub1; definiert ist, wobei ρ die Dichte (g/cm³) des Harzes, gemessen bei Raumtemperatur unter Atmosphärendruck, ist und V&sub1; durch die Formel V&sub1; = V&sub0; · (1 - x) definiert ist, wobei V&sub0; das Volumen (cm³) des Formhohlraums und x das Volumenschrumpfungsverhältnis des Harzes bedeutet, wobei das Volumenschrumpfungsverhältnis durch die Formel
definiert ist, worin Va das Volumen (cm³) einer vorbestimmten Gewichtsmenge des Harzes in geschmolzener Form unter diesen für das Einspritzen vorgewählten Temperatur- und Druckbedingungen bedeutet und Vb das Volumen (cm³) der vorbestimmten Gewichtsmenge des Harzes in der nach Kühlen auf Raumtemperatur erhaltenen verfestigten Form bedeutet, und
Wx durch die Formel (II) definiert ist:
Wx = ρ · Y · (V&sub0; - V&sub1;) (II)
worin ρ wie oben definiert ist, Y 0,3 bis 0,9 beträgt und V&sub0; und V&sub1; wie oben definiert sind, wobei der Formhohlraum mit einem Überschuß des geschmolzenen Harzes gefüllt wird, so daß eine geschmolzene Harzmasse gebildet wird, die gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen hat, die jeweils auf gegenüberliegende Innenwandungen des Hohlraums gerichtet sind, und
(3) Einleiten eines unter Druck stehenden Nicht-Harz- Fluids, welches dem Harz gegenüber inert ist, in den Formhohlraum auf der Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse, so daß die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse gegen die Innenwand des Hohlraums, die auf diese zweite Oberfläche gerichtet ist, angepreßt wird.
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf die Figg. 1 bis 10 näher beschrieben.
In der Stufe (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Form bereitgestellt. Die Form ist üblicherweise aus einem metallischen Material, z. B. Stahl, gefertigt.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß zu verwendenden Form. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt die im erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Form 1 eine feststehende Formhälfte 1a und eine auf die feststehende Formhälfte 1a passende bewegliche Formhälfte 1b, wodurch ein Formhohlraum 2 bereitgestellt wird, der durch die Innenwandung 2a der feststehenden Formhälfte 1a und die Innenwandung 2b der beweglichen Formhälfte 1b begrenzt ist. Der Formhohlraum 2 steht mit einem Harzeinlaß (Anguß 4a der Angußbuchse 4) und mit einem Einlaß für Nicht-Harz-Fluid in Verbindung. Die Form 1 ist mittels einer Dichtungseinrichtung 3a bis 3e fest verschlossen (abgedichtet), um ein Entweichen von Nicht- Harz-Fluid aus der Form 1 zu verhindern, wenn das Nicht-Harz- Fluid in den Formhohlraum 2 eingeleitet wird. Bei den einzelnen Dichtungseinrichtungen 3a bis 3e kann es sich um O-Ringe aus Gummi handeln. In der Form 1 ist auf einer vom Formhohlraum 2 entfernt liegenden Seite der beweglichen Formhälfte 1b eine verschlossene Kammer 7 angeordnet, die durch eine Außenwand der beweglichen Formhälfte 1b, eine Innenwand eines Abstandshalterblocks 8 und eine Innenwand einer Bodenplatte 9 begrenzt wird. Die verschlossene Kammer 7 enthält eine Ausdrückstift-Trägerplatte 6 und eine Mehrzahl von Ausdrückstiften 5, die jeweils fest mit der Ausdrückstift-Trägerplatte 6 auf einer Seite der beweglichen Formhälfte 1b gemäß der Darstellung in Fig. 1 verbunden sind. Die bewegliche Formhälfte 1b weist eine Mehrzahl von Ausdrückstift-Gleitöffnungen 5a auf, in die jeweils die mehreren Ausdrückstifte 5 gleitend eingreifen. Die Ausdrückstift-Trägerplatte 6 wird durch Verbindung von zwei Platten gefertigt, die miteinander beispielsweise durch Schrauben und Muttern verbunden sind. Die einzelnen Ausdrückstifte 5 gehen durch die Ausdrückstift- Gleitöffnungen 5a hindurch und erstrecken sich zwischen dem Formhohlraum 2 und der verschlossenen Kammer 7, so daß sich ein Nicht-Harz-Fluid-Kanal zwischen einer Innenwand der einzelnen Ausdrückstift-Gleitöffnungen 5a und einem sich in Längsrichtung erstreckenden Rand der einzelnen Ausdrückstifte 5 ergibt. Die Vorderenden der Ausdrückstifte 5 liegen zum Formhohlraum 2 hin frei. Die Ausdrückstift-Trägerplatte 6 ist an einer Seite, die der Seite mit den mehreren Ausdrückstiften 5 gegenüberliegt, fest mit einer Schubstange 10 zum Verschieben der Ausdrückstift-Trägerplatte 6 verbunden.
Der Nicht-Harz-Fluid-Kanal weist ein offenes Ende in der Innenwand 2b der beweglichen Formhälfte 1b auf, das als Nicht-Harz-Fluid-Einlaß dient.
Die verschlossene Kammer 7 steht über den Nicht-Harz- Fluid-Kanal in fluiddichter Verbindung mit dem Formhohlraum 2. Ferner steht sie über die Öffnung 11 mit einer Quelle (nicht abgebildet) für das unter Druck stehende Nicht-Harz- Fluid in Verbindung. Das unter Druck stehende Nicht-Harz- Fluid wird durch die Öffnung 11 in den Formhohlraum 2, in die verschlossene Kammer 7 und in den Nicht-Harz-Fluid-Kanal eingeleitet und daraus entfernt.
Die Stange 10 zum Verschieben der Ausdrückstift-Trägerplatte 6 ist reversibel beweglich. Nachdem ein Harzformkörper im Formhohlraum 2 hergestellt worden ist, wird die bewegliche Formhälfte 1b mit dem an ihrer Innenwand 2b haftenden Harzformkörper von der feststehenden Formhälfte 1a getrennt, um die Form 1 zu öffnen. Anschließend wird die Stange 10 bewegt, um die Ausdrückstift-Trägerplatte 6 in Richtung zur beweglichen Formhälfte 1b zu schieben, so daß die Vorderenden der mehreren Ausdrückstifte 5, die mit der Ausdrückstift-Trägerplatte 6 verbunden sind, dazu gebracht werden, daß sie nach außen aus den Ausdrückstift-Gleitöffnungen 5a vorstehen, wodurch der Harzformkörper aus der beweglichen Formhälfte 1b ausgestoßen wird.
Insbesondere handelt es sich bei der im erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden Form 1, um eine Form, die für die Zeitspanne vom Einspritzen in Stufe (2) bis zur Verfestigung des geschmolzenes Harzes durch Abkühlen in einem fluid dicht verschlossenen Zustand gehalten werden kann. Erfindungsgemäß bedeutet der Ausdruck "fluiddicht verschlossener Zustand" einen Zustand, bei dem ein Fluid vom Entweichen aus einer Form 1 abgehalten werden kann, mit der Ausnahme, daß das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid durch den. Nicht- Harz-Fluid-Einlaß in den Formhohlraum 2 eingeführt und daraus entnommen werden kann.
In der Form 1 von Fig. 1 sind zur Abdichtung der Form Dichteinrichtungen 3a bis 3e vorgesehen, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Dichteinrichtung 3a dient zum Abdichten einer Teilungslinie zwischen der feststehenden Formhälfte 1a und der beweglichen Formhälfte 1b. Die Dichteinrichtung 3b dient zum Abdichten einer Grenzfläche zwischen der Formhälfte 1a und der Angußbuchse 4. Die Dichteinrichtung 3c dient zum Abdichten einer Grenzfläche zwischen der beweglichen Formhälfte 1b und dem Abstandshalterblock 8. Die Dichteinrichtung 3d dient zum Abdichten einer Grenzfläche zwischen dem Abstandshalterblock 8 und der Bodenplatte 9. Die Dichteinrichtung 3e dient zum Abdichten einer Grenzfläche zwischen der Ausdrückstift-Trägerplatte 6 und der Bodenplatte 9.
Bei der Form 1 von Fig. 1 kann aufgrund der Tatsache, daß das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid von der Seite der beweglichen Formhälfte 1b her in den Formhohlraum 2 einzuleiten ist, um dadurch die zweite Oberfläche des geschmolzenen Harzes gegen die Innenwand 2a der feststehenden Formhälfte 1a anzupressen, die Dichteinrichtung 3b auf der Seite der feststehenden Formhälfte 1a weggelassen werden.
In der Stufe (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Harz in geschmolzener Form unter für das Spritzgießen vorgewählten Temperatur- und Druckbedingungen durch den Harzeinlaß (Anguß 4a) in den Formhohlraum 2 eingespritzt, und zwar in einer Menge (W&sub2;), die durch die folgende Formel ausgedrückt wird: W&sub2;(g) = W&sub1;(g) + Wx(g) worin W&sub2;, W&sub1; und Wx die vorstehend definierten Bedeutungen haben. Dadurch wird die Füllung des Formhohlraums 2 mit einem Überschuß des geschmolzenen Harzes bewirkt, so daß gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen der erhaltenen geschmolzenen Harzmasse eng an den Innenwänden 2b, 2a des Formhohlraums 2 anliegen.
In der Stufe (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein unter Druck stehendes Nicht-Harz-Fluid in den Formhohlraum 2 auf der Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse eingeleitet, um dadurch die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse gegen die Innenwand 2a des Hohlraums, die der zweiten Oberfläche zugewandt ist, anzupressen.
Beim herkömmlichen gasunterstützten Spritzgießverfahren wird die Füllung eines Formhohlraums mit einem Überschuß eines geschmolzenen Harzes vermieden, um dadurch zu versuchen, das Problem beim Harz-Druckverfahren zu vermeiden, d. h. das Auftreten von Preßnähten entlang einer Teilungslinie, die durch das beim Harz-Druckverfahren vorgenommene Füllen mit einem Harzüberschuß, um einen erhöhten Harzdruck zu erreichen, entstehen.
Außerdem besteht eines der besonders charakteristischen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß das Befüllen des Formhohlraums mit einem Überschuß des geschmolzenen Harzes in einem speziellen Füllungsverhältnis vorgenommen wird. Der Grund dafür, warum ein Formhohlraum mit einem Überschuß eines geschmolzenen Harzes gefüllt werden kann, liegt darin, daß ein geschmolzenes Harz durch fortgesetztes Anlegen eines Einspritzdruckes komprimiert werden kann.
Der Grund dafür, daß das Einspritzen einer überschüssigen Menge eines geschmolzenen Harzes (d. h. eine Befüllung des Formhohlraums mit einem Harzüberschuß) sich als wirksam erweist, ist nachstehend dargelegt. Wenn ein unter Druck stehendes Nicht-Harz-Fluid in den mit einem Überschuß gefüllten Formhohlraum auf einer Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse eingeleitet wird, wird das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid vollständig daran gehindert, in einen Bereich des Formhohlraums auf der Seite der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse zu fließen und dort einzudringen. Daher kann der gesamte Bereich der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse im Formhohlraum eng gegen die der zweiten Oberfläche zugewandte Innenwand des Hohlraums angepreßt werden, so daß ein Harzformkörper mit einer verbesserten Oberflächenbeschaffenheit erzeugt werden kann.
Ein Fachmann würde möglicherweise annehmen, daß nach Einspritzen einer überschüssigen Menge eines geschmolzenen Harzes in einen Formhohlraum kein Raum mehr im Formhohlraum bleibt, so daß selbst bei dem Versuch, ein unter Druck stehendes Nicht-Harz-Fluid in den Formhohlraum auf einer Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse in Stufe (3) einzuleiten, sich Schwierigkeiten mit der Einleitung des Nicht-Harz-Fluids ergeben würden oder der Druck des unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids nur auf begrenzte Bereiche der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse ausgeübt werden könnte. Somit könnte ein Fachmann annehmen, daß es unmöglich sei, den gesamten Bereich der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse eng an die der zweiten Oberfläche zugewandte Innenwand des Hohlraums anzupressen.
Die Erfinder haben jedoch überraschenderweise festgestellt, daß in der Stufe (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens die vorstehend beschriebene Schwierigkeit nicht auftritt, so lange das Ausmaß der Überschußbefüllung im erfindungsgemäß angegebenen Bereich bleibt. Ferner haben sie festgestellt, daß das in den Formhohlraum auf einer Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse eingeleitete, unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid in erfolgreicher Weise dazu dient, den gesamten Bereich der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse mit zufriedenstellender Kraft gegen die der zweiten Oberfläche zugewandte Innenwand des Hohlraums zu pressen. Obgleich es ferner allgemein bekannt ist, daß das Auftreten von Preßnähten um so wahrscheinlicher ist, je größer die Menge eines in einen Formhohlraum einzuspritzenden geschmolzenen Harzes ist, haben die Erfinder erstmals festgestellt, daß selbst dann, wenn eine Überschußbefüllung eines Formhohlraums mit einem geschmolzenen Harz vorgenommen wird, das Auftreten von Preßnähten unter Verwendung einer abgedichteten Form verhindert werden kann, sofern sich das Ausmaß der Überschußbefüllung innerhalb eines Bereichs, der erfindungsgemäß angegeben wird, befindet.
Wie vorstehend erwähnt, wird in der Stufe (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Harz in geschmolzener Form unter für das Einspritzen vorgewählten Temperatur- und Druckbedin gungen in den Formhohlraum der Form durch den Harzeinlaß eingespritzt, und zwar in einer Menge W&sub2;, die durch die folgende Formel (I) ausgedrückt wird:
W&sub2;(g) = W&sub1;(g) + Wx(g) (I)
In der Formel (I) bedeutet W&sub1;(g) das Gewicht des geschmolzenen Harzes, das den Formhohlraum unter den für das Einspritzen vorgewählten Temperatur- und Druckbedingungen füllt (nicht im Überschuß füllt), ohne daß es unter Druck gesetzt wird. Wx(g) bedeutet in der Formel (I) einen überschüssigen Anteil der Menge [W&sub2;(g)] des einzuspritzenden geschmolzenen Harzes. W&sub1; kann beispielsweise gemäß dem nachstehend angegebenen Verfahren festgelegt werden. Zunächst wird eine relativ geringe Gewichtsmenge des Harzes in geschmolzener Form unter den für das Einspritzen vorgewählten Temperatur- und Druckbedingungen in den Formhohlraum der Form durch den Harzeinlaß eingespritzt, wonach sich der Spritzgießvorgang anschließt, um dadurch zu bestätigen, daß das eingespritzte geschmolzene Harz den Formhohlraum noch nicht füllt. (was die für das Einspritzen geeigneten Temperatur- und Druckbedingungen betrifft, liegen beispielsweise bei Polystyrol als Harz die Temperatur im allgemeinen im Bereich von 190 bis 250ºC und der Druck im allgemeinen im Bereich von 500 bis 2000 kp/cm²). Das Spritzgießen wird schrittweise wiederholt, wobei das Gewicht des Harzes jeweils geringfügig gesteigert wird, bis sich bestätigen läßt, daß das eingespritzte geschmolzene Harz den Formhohlraum füllt, ohne daß es komprimiert wird. Das auf diese Weise bestimmte Gewicht des Harzes kann in der Formel (I) als W&sub1; eingesetzt werden.
Wie vorstehend erwähnt, wird Wx(g) durch die Formel (II) definiert:
Wx = ρ · Y · (V&sub0; - V&sub1;) (II)
worin ρ wie oben definiert ist, Y 0,3 bis 0,9 beträgt und V&sub0; und V&sub1; wie oben definiert sind.
In der Formel (II) entspricht Y dem Überschuß-Befüllungsverhältnis. Wenn Y in gewichtsprozentualen Werten angegeben wird, liegt das Überschuß-Befüllungsverhältnis erfindungsgemäß im Bereich von 30 bis 90%. Das Überschuß-Befüllungsverhältnis liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 80%.
Wenn das Überschuß-Befüllungsverhältnis weniger als 30% beträgt, so besteht die Wahrscheinlichkeit, daß das eingeleitete, unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid in einen Bereich des Formhohlraums auf der Seite der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse eindringt, so daß das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid nicht in zufriedenstellender Weise den gesamten Bereich der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse ausreichend gegen die der zweiten Oberfläche zugewandte Innenwand des Formhohlraums anpressen kann. Somit wird es schwierig, eine gleichmäßig verbesserte Oberflächenbeschaffenheit eines Harzformkörpers zu erreichen. Wenn andererseits das Überschuß-Befüllungsverhältnis 90% übersteigt, so besteht die Wahrscheinlichkeit, daß Preßnähte auftreten. Zur Entfernung der Preßnähte sind zeitaufwendige Oberflächenbearbeitungsstufen erforderlich. Ferner besteht bei einem Überschuß-Befüllungsverhältnis von mehr als 90% die Gefahr einer Beschädigung der Form. Außerdem wird die Gleichmäßigkeit der Oberflächenbeschaffenheit eines Harzformkörpers beeinträchtigt, da die Übertragung der Konfiguration der der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse zugewandten Innenwand des Formhohlraums auf die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse lokal übermäßig forciert wird. Liegt jedoch das Überschuß-Befüllungsverhältnis im Bereich von 30 bis 90% und insbesondere von 50 bis 80%, so kann das Auftreten von Einsackstellen in unerwarteter Weise auf ein visuell nicht mehr feststellbares Maß verringert werden, ohne daß es zu Preßnähten und einer ungleichmäßigen Oberflächenbeschaffenheit kommt. Bezüglich des erfindungsgemäß zu verwendenden Harzes gibt es keine speziellen Beschränkungen. Das im erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Harz kann unter den Harzen ausgewählt werden, die im allgemeinen bei herkömmlichen Spritzgießverfahren und Extrusionsformgebungsverfahren angewandt werden. Zu Beispielen für Harze, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, gehören thermoplastische Harze, wie Polystyrol, Acrylnitril/Butadien/Styrol- Terpolymerharze, Acrylnitril/Styrol-Copolymerharze, Methacrylatharze, Acetalharze, Polyethylen, Polyamid, Polycarbonat, modifizierte Polyphenylenether und Polyphenylensulfid; sowie hitzehärtende Harze. Das erfindungsgemäß zu verwendende Harz kann verschiedene Typen von herkömmlichen Additiven enthalten, wie Weichmacher, Stabilisatoren, UV-Absorber, farbgebende Mittel, Formtrennmittel, Faserverstärkungsmittel, wie Glasfasern und Kohlenstoffasern, sowie Füllstoffe, wie Glasperlen, Calciumcarbonat und Talcum. Diese Additive können in Mengen, die üblicherweise gemäß dem Stand der Technik verwendet werden, eingesetzt werden.
Nachstehend wird die Stufe (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. die Einleitung des unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids, näher erläutert.
Gemäß Fig. 1 wird nach Beendigung der Stufe (2) ein unter Druck stehendes Nicht-Harz-Fluid, das sich gegenüber dem Harz inert verhält, in den Formhohlraum 2 auf der Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse eingeleitet, um dadurch die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse gegen die der zweiten Oberfläche zugewandte Innenwand 2a des Hohlraums anzupressen. Die Stufe (3) kann unmittelbar nach der Stufe (2) durchgeführt werden. Alternativ kann eine geeignete Zeitspanne zwischen den Stufen (2) und(3) verstreichen, sofern die Stufe (3) durchgeführt wird, bevor die geschmolzene Harzmasse erstarrt.
Im Fall der Form 1 von Fig. 1 gelangt dann, wenn das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid aus einer Quelle (nicht dargestellt) für ein Nicht-Harz-Fluid zugeführt wird, das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid aus einer Öffnung 11 für das Nicht-Harz-Fluid in die geschlossene Kammer 7.
Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Nicht-Harz- Fluide sind Substanzen die bei Raumtemperatur gasförmig sind, wie Stickstoff, Luft, Kohlendioxid und Argon, sowie Substanzen, die bei Raumtemperatur flüssig sind, wie Wasser. Ein inertes Gas, wie Stickstoff, wird bevorzugt. Der geeignete Druck des unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids variiert in Abhängigkeit von mehreren Faktoren, wie dem Typ des verwendeten Harzes und der Gestalt und Größe des zu bildenden Formkörpers. Der Druck des Nicht-Harz-Fluids liegt jedoch im allgemeinen in einem Überdruckbereich von 5 bis 100 kg/cm².
Durch Erhöhung des Drucks des unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids in der verschlossenen Kammer 7 wird das in der verschlossenen Kammer 7 befindliche, unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid durch einen Nicht-Harz-Fluid-Kanal, der zwischen der Innenwand der einzelnen Ausdrückstift-Gleitöffnungen 5a und des sich in Längsrichtung erstreckenden Umfangs der einzelnen Ausdrückstifte 5 gebildet wird, in den Formhohlraum 2 geleitet. Insbesondere wird das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid in den Formhohlraum 2 auf der Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse, die der Innenwand 2b des Hohlraums zugewandt ist, eingeleitet. Infolgedessen wird die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse gegen die der zweiten Oberfläche zugewandte Innenwand 2a des Hohlraums gepreßt. Somit läßt sich beim Abkühlen unter Erstarrung der geschmolzenen Harzmasse ein Formkörper mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit erhalten, d. h. ein Formkörper, der einen hervorragenden Glanz aufweist, eine hervorragende Wiedergabe der Konfiguration der Innenwand 2a des Hohlraums zeigt und der frei von Einsackstellen ist.
Im allgemeinen wird notwendigerweise ein Zwischenraum zwischen dem Ausdrückstift 5 und der Innenwand der Ausdrückstift-Gleitöffnung 5a, die in der beweglichen Formhälfte 1b ausgebildet ist, erzeugt, so daß das Nicht-Harz-Fluid frei diesen Zwischenraum passieren kann. Daher besteht im Prinzip keine Notwendigkeit, hier für einen weiteren Zwischenraum zu sorgen. Jedoch kann durch Veränderung der im allgemeinen runden Gestalt des Ausdrückstifts 5 in eine Form der in den Figg. 2(a) und 2(b) dargestellten Art ein größerer Zwischenraum bereitgestellt werden, um für einen glatteren Zutritt des unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids zu sorgen.
Jedenfalls ist es erforderlich, daß der Zwischenraum zwischen dem Ausdrückstift 5 und der Innenwand der Ausdrückstift-Gleitöffnung 5a der beweglichen Formhälfte 1b dem geschmolzenen Harz kein Eindringen ermöglicht, sondern nur ein glattes Durchströmen des unter Druck stehenden Nicht-Harz- Fluids erlaubt.
Es ist nicht erforderlich, daß das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid von der Seite der beweglichen Formhälfte 1b eingeleitet wird. Gegebenenfalls kann das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid von der Seite der feststehenden Formhälfte 1a eingeleitet werden. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, daß in der feststehenden Formhälfte 1a ein geeigneter Nicht-Harz-Fluid-Zufuhrweg vorgesehen ist. Beispielsweise kann in der feststehenden Formhälfte 1a ein Nicht-Harz-Fluid-Zufuhrweg (mit einer ähnlichen Struktur, wie sie der durch die Öffnung 13 gebildete Weg darstellt, und horizontalen und vertikalen Nicht-Harz-Fluid-Kanälen 12 und 12a gemäß der Darstellung in Fig. 4) so vorgesehen sein, daß ein Nicht-Harz-Fluid-Einlaß, der sich in den Formhohlraum 2 öffnet, in der Formhohlraum-Innenwand 2a der feststehenden Formhälfte 1a bereitgestellt wird.
Wie vorstehend erwähnt, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid in den Formhohlraum auf der Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse eingeleitet. Die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse wird gegen die der zweiten Oberfläche zugewandte Innenwand des Hohlraums angepreßt, so daß die Oberfläche des Harzformkörpers, die der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse entspricht, eine verbesserte Oberflächenbeschaffenheit aufweist. Somit entsprechen die erste und zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse der rückwärtigen Oberfläche bzw. der vorderen Oberfläche des Harzformkörpers.
Nach dem Einspritzen des unter Druck stehenden Nicht- Harz-Fluids wird das geschmolzene Harz im Formhohlraum 2 abgekühlt und erstarrt. Anschließend wird das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid aus dem Formhohlraum 2 ausgetragen. Hierauf wird die Form 1 geöffnet und der Harzformkörper aus der beweglichen Formhälfte 1b ausgestoßen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Harzformkörpers, der auf einer Seite, die der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse entspricht, einen örtlich vorspringenden Bereich aufweist, an dem der Harzformkörper eine erhöhte Dicke besitzt (d. h. vorspringende Bereiche, wie Rippen, Buckel und Kombinationen davon). Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Formkörpers, in dem die Wanddicke (in Fig. 3 mit dem Buchstaben t bezeichnet), die Breite des örtlichen Vorsprungs (in Fig. 3 mit dem Buchstaben w bezeichnet) und die Höhe des örtlichen Vorsprungs (in Fig. 3 mit dem Buchstaben h bezeichnet) folgenden Beziehungen genügen:
¹/&sub2; t < w < 10t; und
¹/&sub2; t < h.
Wenn ein Harzformkörper, der die vorstehenden beiden Formeln erfüllt, durch herkömmliche Spritzgießverfahren hergestellt wird, besteht in hohem Maße die Wahrscheinlichkeit, daß der Harzformkörper Einsackstellen an einem Bereich der flachseitigen Oberfläche aufweist, wobei dieser Bereich einem rückseitigen Bereich in bezug zum örtlich vorspringenden Bereich, an dem der Harzformkörper eine erhöhte Dicke aufweist, entspricht (der vorerwähnte Bereich der flachseitigen Oberfläche wird nachstehend häufig einfach als "Bereich mit erhöhter Dicke" bezeichnet). Ferner ist es in diesem Fall sehr wahrscheinlich, daß sich beim Harzformkörper ein gleichmäßiger Glanz des Bereichs mit erhöhter Dicke nicht erreichen läßt.
Fig. 4 ist eine schematische Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäß verwendbaren geschlossenen Form.
Die Form von Fig. 4 ist ähnlich der Form 1 von Fig. 1, unterscheidet sich aber in mehreren Punkten davon. Ein Unterschied zwischen diesen beiden Formen besteht in der Tatsache, daß die bewegliche Formhälfte 1b der Form 1 hier einen weiteren Weg zur Einleitung des unter Druck stehenden Nicht-Harz- Fluids in den Formhohlraum 2 aufweist, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Dieser zusätzliche Weg besteht aus der Öffnung 13, einem sich in horizontaler Richtung erstreckenden Kanal 12 und einem sich in vertikaler Richtung erstreckenden Kanal 12a. In bezug auf diesen zusätzlichen Weg fließt ein unter Druck stehendes Nicht-Harz-Fluid aus einer Quelle (nicht dargestellt) durch die Öffnung 13 und durch die horizontalen und vertikalen Nicht-Harz-Fluid-Kanäle 12 und 12a und gelangt in den Formhohlraum 2. Der vertikal sich erstreckende Nicht- Harz-Fluid-Kanal 12a weist ein offenes Ende in der Innenwand 2b der beweglichen Formhälfte 1b auf, wobei das offene Ende als zweiter Einlaß für das Nicht-Harz-Fluid dient. Der obere Endbereich des vertikalen Nicht-Harz-Fluid-Kanals 12a weist ein metallisches poröses Material 14 auf, das passend eingesetzt ist. Es ist erforderlich, daß das metallische poröse Material 14 nicht das Eindringen des geschmolzenen Harzes erlaubt, sondern lediglich das glatte Durchströmen des unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids ermöglicht. Das metallische poröse Material 14 ist vorzugsweise z. B. aus gesintertem, granulatförmigem rostfreiem Stahl gefertigt. Der zweite Einlaß für ein Nicht-Harz-Fluid steht in Verbindung mit einer Quelle für das Nicht-Harz-Fluid. Bei dieser Quelle kann es sich um die gleiche Quelle, die mit dem anderen Nicht-Harz- Fluid-Einlaß (erster Einlaß), der am oberen offenen Ende der Ausdrückstift-Gleitöffnung 5a positioniert ist, in Verbindung steht, handeln oder es kann sich um eine davon unterschiedliche Quelle handeln.
Die weiteren Unterschiede zwischen der Form 1 von Fig. 1 und der Form 1 von Fig. 4 bestehen darin, daß die Form 1 von Fig. 4 eine Mittelplatte 15 und eine Dichteinrichtung 3f aufweist. Die Dichteinrichtung 3f bewirkt eine Abdichtung zwischen der Mittelplatte 15 und der beweglichen Formhälfte 1b. Die Mittelplatte 15 ist insofern wertvoll, als darin horizontale und vertikale Nicht-Harz-Fluid-Kanäle (nicht dargestellt), die in fluiddichter Verbindung mit dem vertikalen Nicht-Harz-Fluid-Kanal 12a stehen und zu einer Öffnung (nicht dargestellt) führen, die mit einer Quelle (nicht dargestellt) für ein Nicht-Harz-Fluid in Verbindung steht, vorgesehen werden können. In diesem Fall können die Öffnung 13 und der horizontale Nicht-Harz-Fluid-Kanal 12 weggelassen werden.
Im Fall der in Fig. 4 dargestellten Form 1 kann die geschlossene Kammer 7 weggelassen werden, wenn der Zwischenraum zwischen der Innenwand der einzelnen Ausdrückstift-Gleitöffnungen 5a und des sich in Längsrichtung erstreckenden Umfangs der einzelnen Ausdrückstifte 5 in zufriedenstellendem Maße abgedichtet ist. Jedoch ist es im allgemeinen schwierig, den vorerwähnten Zwischenraum abzudichten und gleichzeitig dem Ausdrückstift 5 eine Gleitbewegung in der Ausdrückstift- Gleitöffnung 5a zu ermöglichen. Daher ist es bevorzugt, eine geschlossene Kammer 7 vorzusehen, selbst wenn ein unter Druck stehendes Nicht-Harz-Fluid nur durch die Öffnung 13 und durch horizontale und vertikale Nicht-Harz-Fluid-Kanäle 12 und 12a eingeleitet wird. Wenn die Anzahl der Ausdrückstifte 5 relativ klein ist, ist es bevorzugt, die Einleitung des unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids unter Anwendung beider Wege vorzunehmen, d. h. des Wegs, an dem die geschlossene Kammer 7 beteiligt ist, und des Wegs, an dem die horizontalen und vertikalen Nicht-Harz-Fluid-Kanäle 12 und 12a beteiligt sind.
In der Form 1 von Fig. 4 kann ein festes Metallstück (nicht dargestellt) anstelle des vorerwähnten metallischen porösen Materials 14 verwendet werden, sofern ein entsprechender Zwischenraum zum Fließen eines unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids zwischen der Innenwand des vertikalen Nicht-Harz-Fluid-Kanals 12a und dem sich in vertikaler Richtung erstreckenden Umfang eines derartigen festen Metallstücks bereitgestellt werden kann. Das feste Metallstück kann beispielsweise einen ähnlichen Querschnitt wie die beiden Formen von Ausdrückstiften 5, die in den Figg. 2(a) und 2(b) dargestellt sind, aufweisen. Gegebenenfalls kann sich das feste Metallstück entlang der gesamten Länge des vertikalen Nicht-Harz-Fluid-Kanals 12a erstrecken.
Fig. 5 ist eine vergrößerte schematische Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Ausdrückstiftes 5 mit einem darin vorgesehenen Nicht-Harz-Fluid-Kanal, wobei ein Teil der beweglichen Formhälfte 1b und ein Teil der Ausdrückstift-Trägerplatte 6 mit dargestellt sind. Gemäß der Darstellung in Fig. 5 kann der Ausdrückstift 5 so konstruiert sein, daß er eine hohle Struktur besitzt, die als Nicht-Harz- Fluid-Kanal 12a dient, wobei ein metallisches poröses Material 14 passend in den offenen Endbereich auf der Seite des Formhohlraums 2 eingesetzt ist. In diesem Fall ist ein Nicht- Harz-Fluid-Kanal 12 in der Ausdrückstift-Trägerplatte 6 gemäß der Darstellung in Fig. 5 vorgesehen. Ein unter Druck stehen des Nicht-Harz-Fluid, das durch den horizontalen Nicht-Harz- Fluid-Kanal 12 im Innern der Ausdrückplatte 6 bereitgestellt wird, wird durch den vertikalen Nicht-Harz-Fluid-Kanal 12a, der innerhalb des Ausdrückstiftes 5 gebildet ist, geleitet, so daß es in den Formhohlraum 2 fließt.
Wenn im erfindungsgemäßen Verfahren die Form aus einem metallischen Material gefertigt ist, ist es bevorzugt, daß eine wärmeisolierende Materialschicht auf der Innenwand 2a des Hohlraums vorgesehen ist, so daß die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse über die Schicht aus dem wärmeisolierenden Material gegen die Innenwand 2a des Hohlraums gepreßt wird. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lassen sich das Ausmaß und die Gleichmäßigkeit des Glanzes der vorderen Oberfläche (einschließlich des Bereichs mit erhöhter Dicke) eines Harzformkörpers erheblich verbessern. Die Ursache für diese vorteilhafte Wirkung besteht darin, daß die auf der Innenwand 2a des Hohlraums vorgesehene wärmeisolierende Materialschicht dazu dient, daß die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse an einer raschen Abkühlung beim Kontakt mit der Innenwand 2a des Hohlraums gehindert wird, so daß zu dem Zeitpunkt, an dem die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse gegen die Innenwand 2a des Hohlraums unter der Druckeinwirkung des eingeleiteten, unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids gepreßt wird, eine gute Fluidität der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse nicht rasch verlorengeht und somit die Preßwirkung des unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids auf die zweite Oberfläche erheblich verbessert werden kann.
Die vorerwähnte wärmeisolierende Materialschicht wird vorzugsweise aus einem wärmebeständigen Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von 60 bis 0,06 W · m&supmin;¹k&supmin;¹ gefertigt. Zu repräsentativen Beispielen für wärmeisolierende Materialien gehören Polyimide, Epoxyharze, Phenolharze, Polytetrafluorethylen und keramische Materialien. Die geeignete Dicke der wärmeisolierenden Materialschicht variiert je nach der Art des wärmeisolierenden Materials, liegt aber vorzugsweise im Bereich von 10 bis 500 um und insbesondere von 30 bis 200 um.
Alternativ kann erfindungsgemäß die Innenwand 2a des Hohlraums, die der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse zugewandt ist, vorzugsweise vor dem Einspritzen des geschmolzenen Harzes in Stufe (2) erwärmt werden. Durch diese alternative Ausführungsform des Verfahrens, die das vorherige Erwärmen der Innenwand 2a des Hohlraums umfaßt, läßt sich die gleiche vorteilhafte Wirkung wie bei der vorerwähnten Ausführungsform, bei der eine wärmeisolierende Materialschicht verwendet wird, erreichen. Das Erwärmen der Innenwand 2a des Hohlraums vor dem Einspritzen in Stufe (2) kann beispielsweise mittels einer Induktionsspule, die mit einem elektrisch isolierenden Material bedeckt ist, durchgeführt werden.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie die einer zweiten Oberfläche einer geschmolzenen Harzmasse zugewandte Innenwand des Hohlraums vor dem Einspritzen eines Harzes in geschmolzener Form erwärmt wird. Wie in Fig. 6 dargestellt, steht eine Induktionsspule 16 in engem Kontakt mit der Innenwand 2a des Hohlraums, wobei eine Induktionsheizung der Innenwand 2a des Hohlraums vorgenommen wird. Da die Induktionsspule 16 dazu in der Lage ist, selektiv nur die Innenwand 2a des Hohlraums anstelle der gesamten beweglichen Formhälfte 1a zu erwärmen, kann die Abkühlung der geschmolzenen Harzmasse nach dem Einspritzen in wirksamer Weise erfolgen.
Es ist bevorzugt, daß die Temperatur für die vorerwähnte Erwärmung der Innenwand 2a des Hohlraums vor dem Einspritzen in Stufe (2) der Temperatur, bei der der Elastizitätsmodul eines Harzes auf 1/3 des Elastizitätsmoduls des Harzes bei Raumtemperatur gesenkt wird, entspricht oder höher als diese Temperatur ist.
Die Erwärmung der Innenwand 2a des Hohlraums mittels der Induktionsspule 16 kann auch auf eine von der vorstehenden Ausführungsform unterschiedliche Art und Weise vorgenommen werden. Beispielsweise kann die Induktionsspule 16 in die feststehende Formhälfte 1a unmittelbar unterhalb der zu erwärmenden Innenwand 2a des Hohlraums eingebettet werden. Unter Verwendung dieser eingebetteten Induktionsspule 16 kann die Innenwand 2a ausgehend von der beweglichen Formhälfte 1a vor dem Einspritzen eines Harzes erwärmt werden. Bei Anwendung der Ausführungsform, bei der die Induktionsspule 16 in die bewegliche Formhälfte 1a eingebettet ist, ist es möglich, in wirksamer Weise nur den Bereich der Innenwand 2a des Hohlraums zu erwärmen, der einem Bereich mit erhöhter Dicke des zu erzeugenden Harzformkörpers entspricht.

Beste Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Beispiele näher erläutert. Diese Beispiele sollen jedoch nicht als Beschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung angesehen werden.

Beispiel 1

Unter Verwendung einer aus Stahl gefertigten geschlossenen Form wurde ein Harzformkörper gemäß der Darstellung in Fig. 7 hergestellt. Der Oberflächenzustand des Harzformkörpers wurde bewertet. Die geschlossene Form wies die gleiche Bauweise wie in Fig. 1 auf, mit der Ausnahme, daß die Form keine Dichteinrichtung 3b aufwies. Das Volumen des Formhohlraums betrug 202 cm³.
Der Harzformkörper wies folgende Abmessungen auf: Breite (in Fig. 7(a) mit dem Buchstaben A bezeichnet) 200 mm, Länge (in Fig. 7(a) mit dem Buchstaben B bezeichnet) 300 mm, Tiefe (in Fig. 7(b) mit dem Buchstaben C bezeichnet) 40 mm und Wanddicke (in Fig. 7(b) mit dem Buchstaben D bezeichnet) 2,5 mm.
Der Formkörper wies auf der rückwärtigen Oberfläche eine Rippe mit einer Breite (in Fig. 7(a) mit dem Buchstaben E bezeichnet) von 6 mm und einer Höhe von 10 mm auf.
Nachstehend wird das in Beispiel 1 durchgeführte Verfahren ausführlich beschrieben.
Für den Spritzgießvorgang wurden folgende Bedingungen eingehalten:
Harz: Asahi Chemical Polystyrene (Handelsbezeichnung für ein Polystyrol von hoher Schlagzähigkeit, das von der Fa. Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha, Japan, hergestellt und vertrieben wird; relative Dichte 1,05, gemessen bei Raumtemperatur unter atmosphärischem Druck)
Volumen des Formhohlraums: 202 cm³
Zylindertemperatur: 230ºC
Temperatur der Form: 45ºC
Einspritzdruck: 50 kg/cm² (Überdruck der Spritzgießmaschine)
Harzdruck im Formhohlraum: 500 kg/cm² (Maximalwert)
Unter Druck stehendes Nicht-Harz-Fluid: N&sub2; (Stickstoffgas)
Druck des unter Druck stehenden Nicht-Harz-Fluids: 40 kg/cm² (Überdruck)
Abkühlzeit (Zeitspanne, gemessen ab dem Ende des Einspritzens des Harzes): 50 Sekunden
Nachstehend sind die Werte für W&sub1;, Wx und W&sub2; der Formel (I) für das Beispiel 1 angegeben:
W&sub1;: 200 g
Wx: 6 g und
W&sub2;: 206 g
In Beispiel 1 betrug Y in der Formel (II) 0,43. Somit betrug das Überschuß-Befüllungsverhältnis 43%.
Der Spritzgießvorgang wurde auf die nachstehend beschriebene Weise durchgeführt.
Das Polystyrol von hoher Schlagzähigkeit wurde über einen Einfülltrichter in den Zylinder einer Spritzgießmaschine gefüllt und im Zylinder erwärmt (Zylindertemperatur 230ºC), wodurch man eine geschmolzene Harzmasse erhielt. Anschließend wurden 206 g des geschmolzenen Harzes (Überschuß- Befüllungsverhältnis 43%) in den Formhohlraum (Volumen 202ºC; Temperatur der Form 45ºC) mit einem Einspritzdruck von 50 kg/cm² (Überdruck) eingespritzt. Nach Beendigung des Einspritzens des geschmolzenen Harzes wurde unter Druck stehendes Stickstoffgas (Überdruck 40 kg/cm²), das aus einer entsprechenden Quelle (Druckbehälter) bereitgestellt wurde, sofort über die Öffnung 11, die geschlossene Kammer 7 und den zwischen der Innenwand der einzelnen Ausdrückstift-Gleitöffnungen 5a und des sich in Längsrichtung erstreckenden Umfangs der einzelnen Ausdrückstifte 5 gebildeten Nicht-Harz-Fluid- Kanal in den Formhohlraum 2 eingeleitet. Dabei wurde das Gasventil des Druckbehälters 5 Sekunden geöffnet. Anschließend wurde das Ventil wieder geschlossen. Nach dem Schließen des Gasventils wurde das unter Druck stehende N&sub2;-Gas 20 Sekunden im Formhohlraum gehalten und anschließend aus dem Formhohlraum entfernt. Das geschmolzene Harz im Formhohlraum wurde 50 Sekunden ab Beendigung des Einspritzens abgekühlt, um dadurch die Verfestigung des geschmolzenen Harzes zu ermöglichen. Anschließend wurde zur Öffnung der Form die bewegliche Formhälfte 1b von der feststehenden Formhälfte 1a entfernt. Die Schiebestange 10 wurde bewegt, um die Ausdrückstift-Trägerplatte zu verschieben, so daß die Ausdrückstifte zum Ausstoßen des Formkörpers aus der beweglichen Formhälfte 1b dienten. Der Harzformkörper wurde visuell geprüft, um festzustellen, ob entlang der Teilungslinie der Form Preßnähte vorhanden waren oder nicht. Anschließend ließ man den Formkörper 3 Tage bei Raumtemperatur unter Atmosphärendruck stehen. Sodann wurde die vordere Oberfläche des Harzformkörpers (entsprechend der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse) mit einem Testgerät zur Ermittlung der Oberflächenrauhigkeit (SURFTEST.500, hergestellt und vertrieben von der Fa. Mitutoyo Corporation, Japan) auf das Auftreten von Einsackstellen getestet. Dabei wurde eine Verschiebung der vorderen Oberfläche des Formharzkörpers in senkrechter Richtung hierzu gemessen und als Tiefe (um) einer Einsackstelle herangezogen. Die Messung der Verschiebung wurde an einem Bereich (in Fig. 7(b) durch eine gestrichelte Linie mit Pfeilen dargestellt) der vorderen Oberfläche um die Achse der auf der rückwärtigen Oberfläche gebildeten Rippe herum durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiele 2 bis 6

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde im wesentlichen wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Gewicht des einzuspritzenden Harzes durch Variation des Überschuß-Befüllungsverhältnisses gemäß den Angaben in Tabelle 1 verändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Oberflächenbeschaffenheit des in Beispiel 3 erhaltenen Harzformkörpers ist im Diagramm von Fig. 8 dargestellt.

Vergleichsbeispiele 1 bis 7

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde im wesentlichen wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Gewicht des einzuspritzen den Harzes durch Variation des Überschuß-Befüllungsverhältnisses gemäß den Angaben in Tabelle 1 verändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Oberflächenbeschaffenheit des in Vergleichsbeispiel 3 erhaltenen Harzformkörpers ist im Diagramm von Fig. 9 dargestellt.
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, betrug in den Beispielen 1 bis 6, bei denen das Überschuß-Befüllungsverhältnis im Bereich von 30 bis 90% lag, die Verschiebung (Tiefe der Einsackstelle) nur 5 bis 55 um, was zeigt, daß eine Einsackstelle durch visuelle Prüfung nicht festgestellt werden konnte. Ferner wurde in den Beispielen 1 bis 6 das Auftreten von Preßnähten nicht beobachtet.
Wie ferner aus Tabelle 1 hervorgeht, betrug in den Vergleichsbeispielen 1 bis 6, bei denen das Überschuß-Befüllungsverhältnis weniger als 30% betrug, die Tiefe der Einsackstelle 70 um bis mehr als 1000 um, was darauf hinweist, daß die Einsackstelle mit dem bloßen Auge deutlich erkennbar ist. Ferner wurde im Vergleichsbeispiel 7, bei dem das Überschuß-Befüllungsverhältnis 93% betrug, das Auftreten von Preßnähten beobachtet.

Vergleichsbeispiel 8

Harz-Druckverfahren

Ein Spritzgießvorgang wurde unter Anwendung des Harz- Druckverfahrens gemäß der nachstehend beschriebenen Vorgehensweise unter Herstellung des in Fig. 7 dargestellten Harzformkörpers durchgeführt. Bei diesem Versuch wurde eine nicht-geschlossene Form verwendet, die die gleiche Bauweise wie die Form von Fig. 1 aufwies, mit der Ausnahme, daß die Dichteinrichtungen 3a und 3b nicht vorhanden waren. In bezug auf den verwendeten Harztyp, die Zylindertemperatur, die Temperatur der Form, den Einspritzdruck und den Druck des geschmolzenen Harzes im Formhohlraum wurden die gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 angewandt.
Das Harz wurde in den Zylinder gefüllt und darin unter Bildung eines geschmolzenen Harzes erwärmt. 210 g des geschmolzenen Harzes wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 in den Formhohlraum eingespritzt. Im Anschluß an den Einspritzvorgang wurde der nachstehend beschriebene Sekundär druck 10 Sekunden an das geschmolzene Harz im Formhohlraum angelegt.
Sekundärdruck: 50 kg/cm² (Überdruck der Spritzgießmaschine), was einem Harzdruck von etwa 400 kg/cm² entspricht.
Anschließend wurde das geschmolzene Harz zum Erstarren gebracht. Die Form wurde geöffnet. Der erhaltene Harzformkörper wurde aus dem Formhohlraum entnommen. Am Harzformkörper wurde gemäß Beispiel 1 eine Prüfung auf das Auftreten von Preßnähten und Einsackstellen vorgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Oberflächenbeschaffenheit des im Vergleichsbeispiel 8 erhaltenen Harzformkörpers ist im Diagramm von Fig. 10 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 9

Die Vorgehensweise von Vergleichsbeispiel 8 wurde im wesentlichen wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Gewicht des einzuspritzenden Harzes auf 211 g verändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Wie in Tabelle 1 aufgeführt, betrug im Vergleichsbeispiel 8, bei dem optimale Formgebungsbedingungen gewählt wurden, um das Auftreten von Preßnähten zu verhindern, die Tiefe der Einsackstelle des Harzformkörpers 75 um, was zeigt, daß die Einsackstelle visuell leicht erkennbar war. Im Vergleichsbeispiel 9 betrug die Tiefe der Einsackstelle 75 um. Ferner wurde das Auftreten von Preßnähten festgestellt.

Beispiel 7

Das Verfahren von Beispiel 3 wurde im wesentlichen wiederholt, mit der Ausnahme, daß auf der Innenwand 2a des Hohlraums eine Schicht aus einem wärmeisolierenden Material vorgesehen wurde, so daß die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse über die auf der Innenwand des Hohlraums vorgesehene Schicht aus wärmeisolierendem Material gegen die Innenwand des Hohlraums 2a gepreßt wurde. Als Beispiel wurde als wärmeisolierende Materialschicht ein Polyimidfilm mit einer Dicke von 50 um verwendet. Dieser Film wurde mit einem Klebeband auf der Innenwand 2a des Hohlraums befestigt, die der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse, die der vorderen Oberfläche eines herzustellenden Harzformkörpers entsprach, zugewandt war.
An der vorderen Oberfläche des erhaltenen Harzformkörpers wurden der Grad und die Gleichmäßigkeit des Glanzes bewertet.
Der Grad des Glanzes wurde durch ein Glanzmeßgerät (Digital Variable Gloss Meter, hergestellt und vertrieben von der Fa. Suga Test Instrument Co., Japan) gemessen. Für die Gleichmäßigkeit des Glanzes wurden folgende Bewertungskriterien herangezogen:
x: eine starke Ungleichmäßigkeit des Glanzes wird beobachtet und/oder deutliche Fließmarkierungen werden beobachtet.
Δ: Eine gewisse Ungleichmäßigkeit des Glanzes wird beobachtet und/oder Fließmarkierungen werden beobachtet.
o: Ein gleichmäßiger Glanz wird im gesamten Bereich der vorderen Oberfläche eines Harzformkörpers beobachtet und es werden keine Fließmarkierungen festgestellt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Referenzbeispiel

Am in Beispiel 3 erhalten Harzformkörper wurden der Grad und die Gleichmäßigkeit des Glanzes auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Vergleichsbeispiel 10

Am in Beispiel 8 erhalten Harzformkörper wurden der Grad und die Gleichmäßigkeit des Glanzes auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Beispiel 8

Das Verfahren von Beispiel 3 wurde im wesentlichen wiederholt, mit der Ausnahme, daß die der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse zugewandte Innenwand 2a des Hohlraums vor dem Einspritzen in Stufe (2) erwärmt wurde. Die Erwärmung der Innenwand 2a des Hohlraums wurde mittels einer Induktionsspule, die mit einem elektrisch isolierenden Material bedeckt war, durchgeführt. Wie in Fig. 6 gezeigt, stand die Induktionsspule in engem Kontakt mit der Innenwand 2a des Hohlraums. Eine Induktionsheizung der Innenwand 2a des Hohlraums wurde vorgenommen. Nachdem die Innenwand 2a des Hohlraums auf etwa 120ºC erwärmt worden war, wurde die Induktionsspule entfernt. Unmittelbar danach wurde das Einspritzen des geschmolzenen Harzes durchgeführt.
An der vorderen Oberfläche des erhaltenen Harzformkörpers wurden der Grad und die Gleichmäßigkeit des Glanzes auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß bei Bereitstellen einer wärmeisolierenden Materialschicht auf der der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse zugewandten Innenwand 2a des Hohlraums gemäß Beispiel 7 oder bei Erwärmen der der zweiten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse zugewandten Innenwand 2a des Hohlraums vor dem Einspritzen in Stufe (2) gemäß Beispiel 8 der Grad und die Gleichmäßigkeit des Glanzes deutlich verbessert werden. Tabelle 1
Anmerkung: Die Beispiele 1 bis 6 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 7 sind in einer Reihenfolge mit steigenden Werten des Überschuß-Befüllungsverhältnisses angeordnet. Tabelle 2
Anmerkung: "Bereich mit erhöhter Dicke" bedeutet einen Bereich der vorderen Oberfläche, der der Rippe auf der rückwärtigen Oberfläche entspricht.

Claims

1. Verfahren zum Nicht-Harz-Fluid-unterstützten Spritzgießen eines Harzes zur Herstellung eines Harzformkörpers mit verbesserter Oberflächenbeschaffenheit, welches folgende Schritte umfaßt:

(1) Bereitstellen einer Form, welche eine feststehende Formhälfte und eine auf die feststehende Formhälfte passende bewegliche Formhälfte umfaßt, wodurch ein Formhohlraum vorgesehen wird, der durch die Innenwandung der feststehenden Formhälfte und die Innenwandung der beweglichen Formhälfte begrenzt ist,

wobei der Formhohlraum mit einem Harzeinlaß und einem Einlaß für das Nicht-Harz-Fluid in Verbindung steht,

die Form fest verschlossen wird, um das Entweichen des Nicht-Harz-Fluids aus der Form zu verhindern, wenn das Nicht- Harz-Fluid in den Formhohlraum eingeleitet wird;

(2) Einspritzen eines Harzes in geschmolzener Form unter für das Einspritzen vorgewählten Temperatur- und Druckbedingungen in den Formhohlraum der Form durch den Harzeinlaß in einer Menge (W&sub2;), welche durch die nachstehende Formel (I) dargestellt ist:

W&sub2;(g) = W&sub1;(g) + Wx(g) (I)

worin

W&sub1; durch die Formel W&sub1; = ρ · V&sub1; definiert ist, wobei ρ die Dichte (g/cm³) des Harzes, gemessen bei Raumtemperatur unter Atmosphärendruck, ist und V&sub1; durch die Formel V&sub1; = V&sub0; · (1 - x) definiert ist, wobei V&sub0; das Volumen (cm³) des Formhohlraums und x das Volumenschrumpfungsverhältnis des Harzes bedeutet,

wobei das Volumenschrumpfungsverhältnis durch die Formel

definiert ist, worin Va das Volumen (cm³) einer vorbestimmten Gewichtsmenge des Harzes in geschmolzener Form unter diesen für das Einspritzen vorgewählten Temperatur- und Druckbedingungen bedeutet und Vb das Volumen (cm³) der vorbestimmten Gewichtsmenge des Harzes in der nach Kühlen auf Raumtemperatur erhaltenen verfestigten Form bedeutet, und

Wx durch Formel (II) definiert ist:

Wx = ρ · Y · (V&sub0; · V&sub1;) (II)

worin ρ wie oben definiert ist, Y 0,3 bis 0,9 beträgt und V&sub0; und V&sub1; wie oben definiert sind, wobei der Formhohlraum mit einem Überschuß des geschmolzenen Harzes gefüllt wird, so daß eine geschmolzene Harzmasse gebildet wird, die gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen hat, die jeweils auf gegenüberliegende Innenwandungen des Hohlraums gerichtet sind, und

(3) Einleiten eines unter Druck stehenden Nicht-Harz- Fluids, welches dem Harz gegenüber inert ist, in den Formhohlraum auf der Seite der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse, so daß die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse gegen die Innenwand des Hohlraums, die auf diese zweite Oberfläche gerichtet ist, angepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Y in Formel (II) 0,5 bis 0,8 beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das zur Herstellung eines Harzformkörpers verwendet wird, der auf einer Seite, die der ersten Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse entspricht, einen örtlich vorspringenden Bereich aufweist, an welchem der Harzformkörper eine erhöhte Dicke hat.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei auf einer von dem Formhohlraum entfernt liegenden Seite der be weglichen Formhälfte eine verschlossene Kammer angeordnet ist, die eine Ausdrückstift-Trägerplatte und mehrere Ausdrückstifte, die jeweils an ihrem rückwärtigen Ende fest mit der Oberfläche der Ausdrückstift-Trägerplatte auf der Seite der beweglichen Formhälfte verbunden sind, aufweist und wobei die bewegliche Formhälfte mehrere Gleitöffnungen für die Ausdrückstifte aufweist, in welche die mehreren Ausdrückstifte jeweils gleitend eingreifen, die verschlossene Kammer fluiddicht durch einen Nicht- Harz-Fluid-Kanal, der zwischen der Innenwand jeder Gleitöffnung für den Ausdrückstift und dem Längsumfang jedes Ausdrückstiftes ausgebildet ist, mit dem Formhohlraum in Verbindung steht und mit einer Quelle für das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid in Verbindung steht, wobei das unter Druck stehende Nicht-Harz-Fluid durch die verschlossene Kammer und den Nicht-Harz-Fluid-Kanal in den Formhohlraum eingeleitet und aus diesem abgezogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Formhohlraum außerdem mit einem zweiten Einlaß für ein Nicht-Harz-Fluid ausgestattet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse jeweils der rückwärtigen und der vorderen Oberfläche des Harzformkörpers entsprechen.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Form aus einem metallischen Material besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse über eine auf der Innenwand des Hohlraums vorgesehene Schicht aus wärmeisolierendem Material gegen die Innenwand des Formhohlraums, der auf die zweite Oberfläche gerichtet ist, gepreßt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schicht aus wärmeisolierendem Material aus einem wärmebeständigen Material besteht, das eine Wärmeleitfähigkeit von 60 bis 0,06 W · m&supmin;¹k&supmin;¹ besitzt.

10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die auf die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse gerichtete Innenwand des Formhohlraums vor dem Einspritzen in Stufe (2) erhitzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Temperatur zum Erhitzen der Innenwand des Hohlraums, welche auf die zweite Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse gerichtet ist, gleich der Temperatur ist oder höher als diese ist, bei der der Elastizitätsmodul des Harzes auf einen Wert vermindert ist, der 1/3 des Elastizitätsmoduls beträgt, den das Harz bei Raumtemperatur aufweist.