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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spritzgieß-Formverfahren
zum Formen von hohlen Gegenständen,
die mindestens einen Stützteil zwischen
einander gegenüberliegenden
Wänden
haben, welches folgende Stufen umfaßt:
Einspritzen eines
geschmolzenen Harzes in den Hohlraum einer Metallform, wobei die
Metallform eine bewegliche Hohlraumoberfläche hat, die mit mindestens
einem Vorsprung an einer Stelle aufweist, wo ein Stützteil gebildet
werden soll, und
Zuführen
eines unter Druck stehenden fluiden Mediums in den Hohlraum der
Metallform.
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HINTERGRUNDBILDENDE TECHNIK
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Herkömmlicherweise
wird dann, wenn ein spritzgegossener Gegenstand mit hohlen Anteilen durch
Einspritzen einer Menge geschmolzenen Harzes in einen Metallformhohlraum,
die kleiner als das Volumen dieses Hohlraums ist, hergestellt wird,
und ein Fluid unter Druck (hauptsächlich aus einem Gas bestehend)
in den Metallformhohlraum eingedrückt wird, die er- forderliche
Festigkeit des Gegenstands dadurch erhalten, daß teilweise Stege (nachfolgend als
Stege oder Rippen bezeichnet) beibehalten werden, die mit den Wandabschnitten
des geformten Gegenstands verbunden sind.
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Aus
dem Dokument US-A-4,247,15 ist es bekannt, an dar Oberfläche eines
Metallformhohlraums befestigte Stiftschäfte zu verwenden, wohingegen die
Viskosität,
die Elastizität
und die Dichte des geschmolzenen Harzes, die Grenzflächenspan nung zwischen
dem unter Druck stehenden Fluid und dem geschmolzenen Harz und dergleichen
eingestellt werden. Da die Abschnitte des Metallformhohlraums, in
dem die Stiftschäfte
liegen, verringerten Strömungsquerschnitt
aufweisen, der vom unter Druck stehenden Fluid nur schwer durchsetzt
werden kann, ist eine Anzahl hohler Abschnitte oder Taschen um die
Stiftschäfte
herum ausgebildet, und das Harz wird in der Nähe der Stiftschäfte gehemmt,
wodurch aus diesem Harz feste Rippen gebildet werden.
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Ferner
offenbart das Dokument JP-B-62-53 208 die Unterteilung des geschmolzenen
Harzes im Formhohlraum in Abschnitte verschiedener Menge und mit
verschiedenem Fließvermögen. Ein
unter Druck stehendes Gas wird in den kleineren Teil des geschmolzenen
Harzes mit hohem Fließvermögen eingeleitet,
um die hohlen Teile oder Taschen des hohlen Gegenstands auszubilden.
Der andere Teil des geschmolzenen Harzes bleibt fest, um die festen Rippen
auszubilden. Außerdem
offenbart dieses Patent ein Verfahren, bei dem ein geschmolzenes
Harz und ein unter Druck stehendes Gas in einen Metallformhohlraum
eingeleitet werden, der mit Teilen verschiedener Abmessungen versehen
ist, und es offenbart ein Verfahren, bei dem ein unter Druck stehendes
Gas in das geschmolzene Harz eingeleitet wird, das in teilweise
vergrößerten Teilen
des Metallformhohlraums vorhanden ist, um diese Harzteile hohl auszubilden.
Die in den kleineren Teilen des Metallformhohlraums vorhandenen
Harzmengen werden als feste Rippen aufrechterhalten. Gemäß dieser
Literaturstelle können
diese Verfahren in Kombination verwendet werden.
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Wenn
gemäß dem im
Dokument US-A-4,247,515 offenbarten Verfahren hohe Stiftschäfte an der
Oberfläche
des Metallformhohlraums befestigt werden, kann ein Teil des Formhohlraums, dem
das unter Druck stehende Fluid zugeführt wird, sicher abgetrennt
werden. Wenn jedoch ein Teil eines Formhohlraums durch hohe Stiftschäfte begrenzt wird,
entsteht im spritzgegossenen, hohlen Gegenstand eine tiefe Vertiefung,
die die Wanddicke der so hergestellten Rippe dünner macht und die Festigkeit des
Formerzeugnisses verringert. Diese Verringerung der Rippenfestigkeit
kann zwar durch Verringern der Höhe
der Stiftschäfte
verhindert werden, jedoch macht dieses Verringern der Höhe die Abtrennung des
Hohlraumteils, in den das unter Druck stehende Fluid eingeleitet
wird, ungenau. Da der Ort und die Größe der Rippen mehr oder weniger
zufällig
gesteuert werden, kann die Position der Rippen nicht vorherbestimmt
werden. Daher verfügt,
wie es in den 18 und 19 dargestellt
ist, der erhaltenen Formgegenstand über Rippen 101 mit
unregelmäßigem Ort und
unregelmäßiger Form,
wobei die Größe derselben
nicht sicher am Ort erzielt werden, der tatsächlich erforderlich ist. Daher
kann kein Formgegenstand mit gewünschter
Festigkeit erhalten werden. Ferner wird durch die an der Oberfläche des
Metallformhohlraums angebrachten Stiftschäfte eine Vertiefung 102 im
Formgegenstand erzeugt, die nicht notwendigerweise in einem spritzgegossenen,
hohlen Gegenstand vorhanden sein soll.
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Ferner
kann, da verschiedene Faktoren die Unterteilung des geschmolzenen
Harzes im Metallformhohlraum in Teile mit verschiedener Menge und verschiedenem
Fließvermögen, wie
bei den im japanischen Patent Kokoku Nr. Sho 61-53 208, beeinflussen,
diese Unterteilung nicht genau kontrolliert werden. Daher werden
auch der Ort und die Größe der herzustellenden
Rippen mehr oder weniger zufällig eingestellt.
Im Ergebnis besteht bei diesem Verfahren, wie in 20 dargestellt,
der Nachteil, daß der Ort
und die Form einer Rippe 101 unregelmäßig sind und daß nicht
nur dieser Ort und die Form nicht vorbestimmt werden können, sondern
daß auch
der Hohlraumanteil des herzustellenden Gegenstands nicht so groß wie gewünscht gemacht
werden kann. Ferner besteht, wie es in 21 dargestellt
ist, beim Verfahren, bei dem ein Metall formhohlraum verwendet wird,
der über
einen Teil, dessen Höhe
teilweise geändert
werden kann oder einen Teil verfügt,
der teilweise aufgeweitet werden kann, der Nachteil, daß das Vorliegen
einer Vertiefung 102 (oder eines Vorsprungs) im spritzgegossenen,
hohlen Teil nicht vermieden werden kann. Insbesondere kann dann, wenn
die Dicke eines spritzgegossenen, hohlen Gegenstands nicht stark
variiert werden kann, ein Gas mit vorzugsweise in den dickeren Anteil
des geschmolzenen Harzes im Formhohlraum eingeleitet werden und
der Ort und die Form der herzustellenden Rippen 101 werden
zufällig
eingestellt, wodurch die Rippen nicht auf die gewünschte Weise
ausgebildet werden können.
Ferner wird im Fall eines spritzgegossenen, hohlen Gegenstands,
bei dem sich ein Teil mit großer
Dicke über
einen großen
Bereich erstreckt, eine einzelne hohle Tasche 103 über diesen Bereich
hinweg ausgebildet, wodurch die Schwierigkeit entsteht, daß kein hohler
Teil mit gewünschter Größe in einem
Kern erzeugt werden kann, für
den eine vorgegebene Festigkeit aufrechterhalten werden muß.
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Wie
oben beschrieben, bestehen bei den bekannten Verfahren viele Einschränkungen,
wenn Rippen mit gewünschter
Größe an einem
gewünschten Ort
herzustellen sind, weswegen die Größe und die Form eines spritzgegossenen,
hohlen Gegenstands sowie die Größe des hohlen
Teils desselben (der Hohlraumanteil) beschränkt sind.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der obigen Schwierigkeiten bei den bekannten Verfahren
ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Formen eines
spritzgegossenen, hohlen Gegenstands zu schaffen, der sicher mit
erwünschter
Festigkeit versehen ist, ohne daß unnötige Vertiefungen und Dickendifferenzen
erzeugt werden.
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Gemäß der Erfindung
ist das vorstehend angegebene Spritzgieß-Formverfahren dadurch gekennzeichnet,
daß
der
Vorsprung ein beweglicher Kern ist, der befähigt ist, in den Hohlraum der
Metallform vorzuspringen und unabhängig von der Hohlraumoberfläche aus
einer vorspringenden Lage zurückgezogen
werden kann,
das unter Druck stehende fluide Medium dem Hohlraum
in einem Zustand zugeführt
wird, in welchem der bewegliche Kern in den Hohlraum vorspringt
und
das Volumen des Hohlraums anfänglich durch Bewegen der Hohlraumoberfläche, während der
beweglich Kern in einem konstanten Abstand von der gegenüberliegenden
Hohlraumoberfläche
der Form gehalten wird, und anschließendes Zurückziehen des beweglichen Kerns,
bis das äußerste Ende
davon im wesentlichen mit der Hohlraumoberfläche zusammenfällt, erhöht wird.
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Ein
Verfahren zum Formen eines spritzgegossenen, hohlen Gegenstands
mit einem gewünschten
Hohlraumteil umfaßt
die folgenden Schritte: Einspritzen eines geschmolzenen Harzes in
Hohlraum 4 einer Metallform 6 mit einem beweglichen Kern 5,
wobei das Volumen des Metallformhohlraums 4 durch eine
Verstellung einer Hohlraumfläche 7 erhöht werden
kann; Zuführen
eines unter Druck stehenden Fluids in den Metallformhohlraum 4 im
Zustand, in dem der bewegliche Kern 5 in diesen Metallformhohlraum
hineinsteht; und Erhöhen
des Volumens des Metallformhohlraums durch Zurückziehen des beweglichen Kerns
und durch eine Verstellung der Hohlraumfläche 7 der Metallform 6.
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4–6, 7–9 sowie 10 und 11 zeigen
einen einteilig geformten Gegenstand mit einem Hohlraumanteil von
20 bis 90%, der mit Stützteilen 2 vorbestimmter
Größe versehen
ist, die einstückig
mit Flächen
verbunden sind, die entgegengesetzt an den beiden Seiten eines hohlen
Teils liegen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Flußdiagramm
für ein
Spritzgießverfahren
sowie eine Schnittansicht der bei einem solchen Verfahren verwendeten
Metallform;
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2 ist
eine Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Metallformhohlraums
veranschaulicht;
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3 ist
eine Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Metallformhohlraums
veranschaulicht;
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4 ist
ein Horizontalschnitt, der ein Beispiel eines spritzgegossenen,
hohlen Gegenstands zeigt;
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5 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4;
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6 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 4;
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7 ist
ein Horizontalschnitt, der ein anderes Beispiel eines spritzgegossenen,
hohlen Teils zeigt;
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8 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in 7;
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9 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in 7;
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10 ist
ein Horizontalschnitt, der ein anderes Beispiel eines hohlen, spritzgegossenen
Gegenstands zeigt;
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11 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in 10;
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12 ist
eine Ansicht zum Erläutern
einer Formungsvorrichtung, die für
das Spritzgießverfahren
geeignet ist;
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13 ist
eine Draufsicht auf den Metallformhohlraum einer beim Beispiel 1
verwendeten Metallform;
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14 ist
eine Ansicht zum Erläutern
der Funktionsfolge beim Beispiel 1;
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15 ist
eine Ansicht zum Erläutern
eines bekannten Verfahrens;
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16 ist
eine entlang der Linie XIX-XIX in 15 aufgenommene
Ansicht zum Erläutern
des bekannten Verfahrens;
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17 ist
eine Ansicht zm Erläutern
eines anderen bekannten Verfahrens und
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18 ist
eine Teilansicht eines Gegenstands, der gemäß einem bekannten Verfahren
geformt wurde.
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VERSCHIEDENE
SPRITZGIEßVERFAHREN
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Wie
es z.B. in den 4–6, den 7–9 sowie
den 10 und 11 dargestellt
ist, weist ein spritzgegossener hohler Gegenstand gemäß der Erfindung
einen Hohlraumanteil von 20–90%
sowie stützteile
(Rippen) 2 mit vorgegebener Größe und Form auf, die an vorbestimmten Positionen
seines Querschnitts liegen. Jedes dieser Halteteile 2 ist
einstückig
mit Oberflächen
verbunden, die einander entgegengesetzt an den beiden Seiten eines
hohlen Teils 1 liegen, um als Trägerwand oder Trägersäule zu dienen.
Insbesondere verfügt
der in den 4–6 dargestellte
spritzgegossene, hohle Gegenstand über Stützteile 2, die sich
radial ausgehend von der Nähe
seines Zentrums erstrecken; der in den 7–9 dargestellte
spritzgegossene, hohle Gegenstand verfügt über Stützteile 2, die parallel
zueinander angeordnet sind; und ferner verfügt der in den 10 und 11 dargestellte
spritzgegossene, hohle Gegenstand über gitterförmige einander schneidende
Stützteile 2.
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Ein
Stützteil 2 kann
als ebene Wand mit z. B. gerader Form, gekrümmter Form, mehreckiger Form und
dergleichen ausgebildet sein, oder z. B. als Säule von Kreisform, quadratischer
Form oder elliptischer Form und dergleichen. Wenn das Stützteil 2 wandförmig ist,
kann es geeignet nach Wunsch von einer langen bis zu einer kurzen
Wand ausgewählt werden.
Ferner kann, wenn das Stützteil 2 über Säulenform
verfügt,
der Durchmesser dieses Stützteils 2 geeignet
nach Wunsch gewählt
werden.
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Das
Stützteil 2 kann
in verschiedenen Anordnungen angeordnet sein, die z. B. aus einer
radialen Anordnung, einer parallelen Anordnung und einer Schnittanordnung
wie z. B. einer Gitteranordnung, einer Zickzack-Anordnung und dergleichen
ausgewählt
werden, abhängig
von der Form und der Größe des spritzgegossenen,
hohlen Gegenstands, der Form des hohlen Teils 1 und dergleichen.
Ferner können
ein wandförmiges
Stützteil 2 und
ein säulenförmiges Stützteil 2 in
Kombination vorhanden sein.
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Wie
oben beschrieben, kann, da die Stützteile 2 des spritzgegossenen,
hohlen Gegenstands als Stützwände oder
Stützsäulen angeordnet
und mit vorbestimmter Größe und Form
ausgebildet sind und sie an einem vorbestimmten Ort liegen, in dem
ein später
beschriebener beweglicher Kern verwendet wird, die erforderliche
Festigkeit des Gegenstands sicher selbst dann beibehalten werden,
wenn der hohle Teil 1 große Abmessung aufweist.
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Das
oben angegebene spritzgegossene, hohle Teil kann dadurch geformt
werden, daß z.
B. ein Spritzgießverfahren
und eine Metallform 6, wie in 1 dargestellt,
verwendet werden.
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Als
erstes wird, wie es in 1(a) dargestellt ist,
ein geschmolzenes Harz in einen Metallformhohlraum 4 eingespritzt.
Dieses Einspritzen kann im Zustand ausgeführt werden, bei dem das Volumen
des Metallformhohlraums 4 dadurch wahlfrei erhöht ist, daß eine Hohlraumfläche 7 verstellt
wird, wie später zusätzlich zu
einem sogenannten geschlossenen Zustand zu beschreiben. Der Zustand
der Metallform, wenn das geschmolzene Harz eingespritzt wird, kann abhängig von
der Form und dem Hohlraumanteil des zu formenden, hohlen Gegenstands
gewählt
werden.
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Für das bei
der Erfindung zu verwendende Harz besteht keine spezielle Beschränkung, so
lange es bei einer vorbestimmten Temperatur schmilzt und gleichmäßig durch
ein unter Druck stehendes Fluid in eine Metallform geführt werden
kann. Genauer gesagt, kann jeder Thermoplast unabhängig von
seinem Typ verwendet werden, und ferner kann auch jedes wärmehärtende Harz
mit den obigen Eigenschaften verwendet werden. Selbstverständlich kann
das zu verwendende Harz abhängig
von der Anwendung und der Form des geformten Gegenstands gewählt werden.
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Bei
einem Formungsvorgang können
verschiedene Zusatzstoffe wie ein Pigment und dergleichen, wie sie
im allgemeinen bei einem Spritzgußharz verwendet werden, in
geeigneter Weise verwendet werden.
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Die
Menge an geschmolzenem Harz, die in den Metallformhohlraum einzuspritzen
ist, wird abhängig
von der Form und dem Hohlraumanteil des gewünschten, spritzgegossenen,
hohlen Gegenstands eingestellt. Wenn der Metallformhohlraum 4 eine
in bezug auf einen Einlaß 8 im
wesentlichen symmetrische Form aufweist und keine unregelmäßigen Wanddicken
bestehen, beträgt
die Menge an in den Metallformhohlraum einzuspritzendem geschmolzenem
Harz vorzugsweise 40–95%
des Volumens des Metallformhohlraums 4 im Zustand, in dem ein
beweglicher Kern 5 in diesen Metallformhohlraum 4 hineinsteht.
Wenn der Metallformhohlraum 4 unregelmäßige Wanddicken und dünne Wandabschnitt aufweist,
ist die Menge einzuspritzenden Harzes vorzugsweise dazu ausreichend,
den Metallformhohlraum 4 im Zustand auszufüllen, in dem der bewegliche
Kern 5 in diesen Metallformhohlraum 4 hineinsteht.
In letzterem Fall ist der Hohlraumanteil durch das Zunahmeverhältnis des
Volumens des Metallformhohlraums bestimmt, wie durch das Zurückziehen
des beweglichen Kerns 5 und die Verstellung der Hohlraumfläche 7 verursacht.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß in
der folgenden Beschreibung der Fall, bei dem die eingespritzte Menge
an geschmolzenem Harz kleiner als diejenige Menge ist, die den Metallformhohlraum
auffüllt,
während
der bewegliche Kern 5 in ihn hineinsteht, als "Mangelspritzvorgang" bezeichnet wird
und der Fall, in dem die eingespritzte Menge dazu ausreicht, den
Metallformhohlraum 4 vollständig aufzufüllen, während der bewegliche Kern 5 sich
im selben Zustand befindet als "Vollspritzvorgang" bezeichnet wird.
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Wie
es in 1(a) dargestellt ist, kann,
obwohl das Einspritzen des geschmolzenen Harzes im allgemeinen im
Zustand erfolgt, in dem der bewegliche Kern 5 in den Metallformhohlraum 4 hineinsteht, der
bewegliche Kern 5 gleichzeitig mit dem Einspritzen des
geschmolzenen Harzes oder nach Abschluß des Einspritzens einer vorbestimmten
Menge an geschmolzenem Harz eingeschoben werden.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, kann, wenn sich jeweilige bewegliche
Kerne 5 radial ausgehend von der Nähe eines Einlasses 8 als
Zentrum erstrecken, das geschmolzene Harz durch diesen einzelnen,
im Zentrum liegenden Einlaß 8 in
den Metallformhohlraum 4 eingespritzt werden. Ferner ist
es dann, wenn die jeweiligen beweglichen Kerne 5 parallel
angeordnet sind, wie in 3 dargestellt, schwierig, das
geschmolzene Harz gleichmäßig ausgehend
von einem einzelnen Ort zwischen den jeweiligen beweglichen Kernen 5 zuzuführen, weswegen das
geschmolzene Harz durch eine Anzahl von Einlässen 8 zugeführt werden
kann, die im Zentrum zwischen den jeweiligen beweglichen Kernen 5 angeordnet
sind.
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Danach
wird, wie es in 1(b) dargestellt ist,
ein unter Druck stehendes Fluid in das geschmolzene Harz im Metallformhohlraum 4 im
Zustand eingeführt,
in dem der Metallkern 5 in diesen hineinsteht. Im Fall
eines Mangelspritzvorgangs wird das innere, ungekühlte und
bewegliche geschmolzene Harz im Metallformhohlraum 4 durch
das unter Druck stehende Fluid in den inneren Teil desselben gedrückt und bildet
den hohlen Teil 1, während
das Harz zurückbleibt,
das in Kontakt mit der Wandfläche
des Metallformhohlraums 4 und des beweglichen Kerns 5 tritt und
das dadurch abgekühlt
wird und daher nur schwer fließt.
Ferner wird im Fall eines Vollspritzvorgangs der hohle Teil 1 dadurch
ausgebildet, daß das unter
Druck stehende Fluid eingeleitet wird, wobei die Abmessungen der hohlen
Tasche dem Ausmaß der Volumenkontraktion
des geschmolzenen Harzes entspricht, zu der es bei dessen Abkühlung kommt.
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Im
allgemeinen kann das unter Druck stehende Fluid vom Einlaß 8 durch
den Einspritzpfad des geschmolzenen Harzes in den Metallformhohlraum 4 eingeleitet
werden. Jedoch kann das unter Druck stehende Fluid dadurch direkt
in den Metallformhohlraum 4 eingeleitet werden, daß für es eine gesonderte
Zuführung
angebracht wird, ohne daß der
Einlaß 8 verwendet
wird, der die Zuführöffnung für das geschmolzene
Harz ist, was von der Form und dergleichen des gewünschten,
spritzgegossenen, hohlen Gegenstands abhängt. Insbesondere dann, wenn,
wie es in 3 dargestellt ist, eine Anzahl
von Einlässen 8 als
Zuführöffnungen
für geschmolzenes
Harz vorhanden sind, ist es bevorzugt, daß das unter Druck ste- hende
Fluid direkt in den Metallformhohlraum 4 eingeleitet wird.
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Im
Fall eines Mangelspritzvorgangs kann das Einleiten des unter Druck
stehenden Fluids zusammen mit dem Einspritzen des geschmolzenen Harzes
oder nach Abschluß des
Einspritzvorgangs einer vorbestimmten Menge an geschmolzenem Harz
ausgeführt
werden. Im Fall eines Vollspritzvorgangs wird dies nach dem Abschluß des Einspritzens einer
vorbestimmten Menge an geschmolzenem Harz ausgeführt.
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Wenn
das unter Druck stehende Fluid zusammen mit dem Einspritzen des
geschmolzenen Harzes eingeleitet wird, muß es auf solche Weise in den
Metallformhohlraum 4 eingeleitet werden, daß die Richtung,
in der dieses unter Druck stehende Fluid eingeleitet wird, mit der
Richtung übereinstimmt,
in der das geschmolzene Harz zugeführt wird, so daß das unter
Druck stehende Fluid durch das geschmolzene Harz umhüllt wird.
Dieses Ergebnis kann auf solche Weise erzielt werden, daß das unter
Druck stehende Fluid zusammen mit dem geschmolzenen Harz von einer
Eingußöffnung 9 durch
den Einlaß 8 in
den Metallformhohlraum 4 eingeleitet wird, wobei der bewegliche
Kern 5 und der Einlaß 8 so
angeordnet sind, wie es in den 2 und 3 dargestellt ist.
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Gleichzeitig
mit dem Zuführen
des oben genannten, unter Druck stehenden Fluids oder während dieses
Vorgangs oder nach ihm wird der bewegliche Kern 5 aus der
vorstehenden Position im Metallformhohlraum 4 an eine vorbestimmte
Position zurückgezogen,
wie es in 1(c) dargestellt ist. Ein
durch das Zurückziehen
des beweglichen Kerns 5 erzeugter Zwischenraum wird als
Ergebnis der Bewegung des Harzes in dessen Umfang aufgefüllt, wodurch das
Stützteil 2 ausgebildet
wird. Da dieses Stützteil 2 sicher
an der Position ausgebildet wird, an der der bewegliche Kern 5 angeordnet
ist, und in Übereinstimmung
mit der Form des beweglichen Kerns 5, kann ein Stützteil 2 mit
gewünschter
Form an gewünschter
Position dadurch ausgebildet werden, daß die Position und die Form
des beweglichen Kerns 5 geeignet ausgewählt werden.
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Die
Position des anzubringenden beweglichen Kerns 5 wird als
Position ausgewählt,
die dadurch zu verstärken
ist, daß zwei
an entgegengesetzten Seiten des hohlen Teils 1 liegende
Flächen
abgestützt
werden, entsprechend der Form des zu formenden spritzgegossenen,
hohlen Gegenstands, der Form des hohlen Teils 1 und dergleichen.
Der bewegliche Kern 5 wird als ebene Platte mit z. B. gerader Form,
gekrümmter
Form, mehreckiger Form und dergleichen oder als Säule mit
z. B. kreisförmigem,
mehreckigem oder elliptischem Querschnitt oder dergleichen ausgebildet,
so daß das
erhaltene Stützteil 2 als Wand
oder Säule
mit verschiedenen Formen ausgebildet werden kann, wodurch die Größe des erhaltenen
Stützteils 2 dadurch
eingestellt werden kann, daß die
Länge,
die Dicke, der Durchmesser und dergleichen des beweglichen Kerns 5 ein gestellt
werden. Ferner kann der bewegliche Kern 5 mit verschiedenen
Anordnungen angebracht werden, wie mit radialer Anordnung, paralleler
Anordnung, Gitteranordnung, Zickzack-Anordnung und dergleichen. Ferner können ein
plattenförmiger
beweglicher Kern 5 und ein säulenförmiger beweglicher Kern 5 in
Kombination vorhanden sein.
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Obwohl
der bewegliche Kern 5 wie oben beschrieben mit verschiedenen
Formen ausgebildet sein kann, ist er bevorzugt stiftförmig mit
kreisförmigem
Querschnitt ausgebildet, da der bewegliche Kern 5 bei dieser
Form dadurch in einer Metallform 6 angebracht werden kann,
daß lediglich
Löcher
in diese gebohrt werden. Die Metallform 6 kann leicht bearbeiter
werden. Ferner wird, wenn stiftförmige
bewegliche Kerne 5 verwendet werden und zwischen diesen
eine große
Schrittweite vorhanden ist, ein säulenförmiges Stützteil 2 ausgebildet,
während dann,
wenn eine kleine Schrittweite zwischen ihnen vorhanden ist, zwischen
den beweglichen Kernen 5 ein kontinuierliches, wandförmiges Stützteil 2 ausgebildet
wird.
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Das
Zurückziehen
des beweglichen Kerns 5 wird im allgemeinen an einer Stelle
abgeschlossen, an der das äußerste Ende
des beweglichen Kerns 5 im wesentlichen mit der Hohlraumfläche 7 zusammenfällt, und
das Stützteil 2 kann
ohne Vorsprünge und
Vertiefungen ausgebildet werden, wie sie an der Oberfläche eines
spritzgegossenen, hohlen Gegenstands vorhanden sind, wenn der bewegliche
Kern 5 an diese Oberfläche
zurückgezogen
wird. Wenn jedoch ein spritzgegossener, hohler Gegenstand 3 hergestellt
wird, der selbst dann verwendet werden kann, wenn einige Vorsprünge und
Vertiefungen an ihm ausgebildet sind, kann das Zurückziehen
des beweglichen Kerns 5 an einer Position angehalten werden,
an der das äusserste
Ende dieses beweglichen Kerns 5 in den Metallformhohlraum 4 hineinsteht, oder
der bewegliche Kern 5 kann zurückgezogen werden, bis das äußerste Ende
dieses beweglichen Kerns 5 in gewissem Grad gegenüber der
Hohlraumfläche 7 zurückgezogen
ist.
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Im
in 1(c) dargestellten Schritt wird
das im Metallformhohlraum 4 befindliche Harz ausreichend
abgekühlt,
damit die Metallform 6 geöffnet werden kann, nachdem
das unter Druck stehende Fluid aus dem hohlen Teil 1 abgelassen
wurde. Jedoch wird das Volumen des Metallformhohlraums vorzugsweise
durch eine Verstellung der Hohlraumfläche 7 vergrößert, wie
in 1(d) dargestellt, um den hohlen
Teil 1 weiter zu vergrößern und
die Dichte des erhaltenen spritzgegossenen, hohlen Gegenstands zu
verringern. Diese Verstellung der Hohlraumfläche 7 kann gleichzeitig
mit oder nach dem Beginn der Zufuhr des unter Druck stehenden Fluids zu
jedem beliebigen Zeitpunkt vor, gleichzeitig mit oder nach dem Zurückziehen
des beweglichen Kerns 5 erfolgen. Die Hohlraumfläche 7 kann
durch ein übliches
Verfahren verstellt werden.
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Obwohl
die zu verstellende Hohlraumfläche 7 im
allgemeinen die Hohlraumfläche 7 auf
derjenigen Seite ist, auf der der bewegliche Kern 5 vorhanden
ist, kann die Hohlraumfläche 7 auf
der entgegengesetzten Seite verstellt werden, oder es können beide
Hohlraumflächen 7 verstellt
werden.
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Wenn
das Volumen des Metallformhohlraums durch das Verstellen der Hohlraumfläche 7 nach
dem Zurückziehen
des beweglichen Kerns 5 vergrößert wird, können die
Dicke und der Durchmesser des Stützteils 2 kleiner
als die des beweglichen Kerns 5 sein, wohingegen dann,
wenn das Volumen vor dem Zurückziehen
des beweglichen Kerns 5 erhöht wird, die Dicke und der
Durchmesser des Stützteils 2 größer als
im vorigen Fall gemacht werden können,
bei dem das Volumen nach dem Zurückziehen
des beweglichen Teils 5 vergrößert wird. Die Dicke und der
Durchmesser des erhaltenen Stützteils 2 sowie
der Hohlraumanteil des erhaltenen spritzgegossenen, hohlen Ge genstands
können
dadurch wahlfrei eingestellt werden, daß das Zunahmeverhältnis betreffend
das Volumen des Metallformhohlraums durch die Dicke und den Zurückziehweg
des beweglichen Kerns sowie dem Zurückziehweg der Hohlraumfläche 7,
unabhängig
vom Zeitpunkt, zu dem der bewegliche Kern zurückgezogen wird, eingestellt
wird.
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Nach
dem der mit dem gewünschten
hohlen Teil 1 und dem Stützteil 2 versehene
spritzgegossene, hohle Gegenstand 3 geformt ist, wird der
Druck im hohlen Teil 1 auf im wesentlichen Atmosphärendruck
zurückgeführt, die
Metallform 6 wird geöffnet und
der spritzgegossene, hohle Gegenstand wird entnommen.
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Das
unter Druck stehende Fluid im hohlen Teil 1 kann auf solche
Weise ausgegeben werden, daß eine
Spritzdüse
(in 1 nicht dargestellt) von der Metallform 6 weggenommen
wird und das unter Druck stehende Fluid über den Einlaß 8 und
die Einfüllöffnung 9 an
die Atmosphäre
ausgegeben wird. Ferner kann das unter Druck stehende Fluid zur
Wiederverwendung über
eine in der Einspritzdüse
vorhandene Düse
für das
unter Druck stehende Fluid oder über
eine in der Einspritzdüse
vorhandene Entnahmeöffnung
in einem Zustand entnommen werden, in dem die Einspritzdüse in die
Metallform 6 eingesetzt ist.
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Der
so erhaltene spritzgegossene, hohle Gegenstand verfügt über Höhlungen
oder Taschen, die durch diejenigen Abschnitte gebildet sind, in
die das unter Druck stehende Fluid eingeleitet wurde. Wenn das unter
Druck stehende Fluid durch den Einlaß 8 der Metallform 6 eingeleitet
wird, können
diese Höhlungen
dadurch überdeckt
werden, daß eine
kleine Menge des geschmolzenen Harzes eingespritzt wird, nachdem
das unter Druck stehende Fluid im hohlen Teil 1 ausgegeben
wurde.
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Wenn
ein Formungsvorgang unter Verwendung der Metallform 6 mit
dem darin angebrachten beweglichen Kern 5, wie in 2 dargestellt,
ausgeführt
wird, kann der in den 4–6 dargestellte spritzgegossene,
hohle Gegenstand erhalten werden. Ferner kann, wenn ein Formungsvorgang
unter Verwendung der Metallform 6 mit den darin angeordneten
beweglichen Kernen 6, wie in 3 dargestellt,
verwendet wird, der in den 7–9 dargestellte
spritzgegossene, hohle Gegenstand erhalten werden.
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Ein
unter Druck stehendes Fluid, wie es bei der Erfindung verwendet
wird, ist ein Fluid, das bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck
im gasförmigen
oder flüssigen
Zustand vorliegt und bei der Temperatur und dem Druck, bei dem das
Harz eingespritzt wird, nicht mit diesem Harz reagiert oder vermischt.
Genauer gesagt, enthält
das unter Druck gesetzte Fluid z. B. Stickstoffgas, Kohlendioxidgas, Luft,
Heliumgas, Wasser, Glycerin, flüssiges
Paraffin oder dergleichen. Ein Inertgas wie Stickstoffgas, Heliumgas
oder dergleichen. ist bevorzugt.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 12 eine
Formungsvorrichtung beschrieben, wie sie zur Anwendung eines erfindungsgemäßen Spritzgießverfahrens
geeignet ist.
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In 12 bezeichnet
die Zahl 11 eine Einspritzdüse, die eine Düse 12 für unter
Druck stehendes Fluid enthält.
Ferner ist ein hinter der Einspritzdüse 11 angeordneter
Einspritzzylinder 13 einem üblichen Zylinder ähnlich,
und er enthält
eine Schraube 14. wenn die Schraube 14 vorwärtsbewegt
wird, wird geschmolzenes Harz herausgedrückt und von der Einspritzdüse 11 durch
einen Spalt um die Düse 12 für unter
Druck stehendes Fluid herum eingespritzt.
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Mit
der Düse 12 für unter
Druck stehendes Fluid ist ein Kom pressionszylinder 17 über ein
Rückschlagventil 15 und
ein Ventil 1b verbünden.
Ein unter Druck stehendes Fluid wird durch die Vorwärtsbewegung
des Kolbens 18 im Kompressionszylinder 17 komprimiert
und auf hohem Druck gehalten. Es wird darauf hingewiesen, daß das unter
Druck stehende Fluid durch Öffnen
eines Ventils von einer Quelle (nicht dargestellt) für unter
Druck stehendes Fluid in den Kompressionszylinder 17 eingeleitet
wird.
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Bewegliche
Kerne 5 sind in einer Metallform 6 vorhanden,
und sie liegen an der entgegengesetzten Seite desjenigen Teils,
in dem die Einspritzdüse 11 mit
der Metallform 6 verbunden ist. Diese beweglichen Kerne 5 können durch
einen Hydraulikzylinder 19 vorgeschoben und zurückgezogen
werden und wenn sie vorgeschoben sind, stehen diese beweglichen
Kerne 5 in einen Metallformhohlraum 4 hinein.
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Obwohl
bei der veranschaulichten Vorrichtung alle beweglichen Kerne 5 gleichzeitig
durch den einzelnen Hydraulikzylinder 19 vorgeschoben und zurückgezogen
werden, ist es auch möglich,
daß die beweglichen
Kerne 5 in Gruppen unterteilt sind und jede Gruppe vorgeschoben
und zurückgezogen
wird oder jeder bewegliche Kern 5 vorgeschoben und zurückgezogen
wird.
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Mit
der obigen Vorrichtung kann ein spritzgegossener, hohler Gegenstand
gemäß der in 1 veranschaulichten
Folge geformt werden, wobei die Einspritzdüse so mit der Metallform 6 verbunden
ist, wie es in 12 dargestellt ist.
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Beispiele
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Beispiel 1
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13 zeigt
eine Draufsicht auf einen bei diesem Ausfüh rungsbeispiel verwendeten
Metallformhohlraum 4. Dieser Metallformhohlraum 4 verfügt über die
Form einer ebenen, quadratischen Platte von 200 mm × 200 mm
mit einem Einlaß 8 in
seiner Mitte (an der Seite entgegengesetzt zur Fläche, an der
die beweglichen Kerne 5 vorhanden sind). Aus diesem Einlaß 8 werden über eine
Düse 11,
die die Düse 12 für Fluid
unter Druck enthält,
wie in 12 dargestellt, geschmolzenes
Harz und ein unter Druck stehendes Fluid zugeführt.
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Die
beweglichen Kerne 5 verfügen über Plattenform und sie umfassen
acht Kernteile, die sich radial ausgehend von der Nähe des Zentrums
des Einlasses 8 erstrecken. Eine Hohlraumfläche 7 auf
der Seite, auf der die beweglichen Kerne 5 angeordnet sind,
kann in einer Richtung zum Erhöhen
des Volumens des Metallformhohlraums 4 verstellt werden. Ferner
verfügt
jeder der beweglichen Kerne 5 über eine Dicke von 6 mm.
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Wie
es in 14(a) dargestellt ist, wurden die
Position der Hohlraumfläche 7 auf
der Seite, auf der die beweglichen Kerne 5 angeordnet sind,
und die Position der beweglichen Kerne 5 vor dem Einspritzen
des geschmolzenen Harzes so eingestellt, daß die Höhe t des Metallformhohlraums 4 16
mm betrug, und der Weg h, über
den die beweglichen Kerne 5 in den Metallformhohlraum 4 hineinstanden, 8
mm betrug.
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Hoch-schlagfestes
Polystyrol, das durch Erwärmen
auf 220 °C
geschmolzen wurde, wurde in die Metallform 6 im obigen
Zustand mit einer Menge von 70% des Volumens des Metallformhohlraums 4 in diesem
Zustand eingespritzt, und danach wurde Stickstoffgas unter einem
Druck von 30 kg/cm2 in das geschmolzene
Harz im Metallformhohlraum 4 eingeleitet.
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Nach
dem Einleiten des Stickstoffgases wurden die beweglichen Kerne 5 um
8 mm in die Position zurückgezogen,
in der die äußersten
Endflächen
der beweglichen Kerne 5 mit der Hohlraumfläche 7 auf derjenigen
Seite übereinstimmten,
auf der diese beweglichen Kerne 4 angeordnet sind, wie
in 14(d) dargestellt, und danach wurde
die Hohlraumfläche 7 um
10 mm zusammen mit den beweglichen Kernen 5 verstellt,
wodurch das Volumen des Metallformhohlraums vergrößert wurde,
wie es in 14(c) dargestellt ist.
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Nachdem
das Harz im Metallformhohlraum abgekühlt und verfestigt war, wurde
das unter Druck eingelassene Stickstoffgas ausgegegen und die Metallform
wurde geöffnet
und der spritzgegossene, hohle Gegenstand wurde entnommen. Der so
erhaltene, spritzgegossene, hohle Gegenstand war leicht und verfügt über eine
Oberfläche,
auf der keine Unregelmäßigkeiten
ausgebildet waren, mit einer Dicke von 26 mm, einem Gewicht von
471 g, einem Hohlraumanteil von 52%, und acht wandförmige Stützteile waren
im Inneren des Querschnitts des spritzgegossenen, hohlen Gegenstands
entsprechend den Positionen der beweglichen Kerne in der Metallform
ausgebildet. Jedes der Stützteile
verfügte über eine
minimale Wanddicke von 2 mm, mit einer radialen Erstreckung ausgehend
vom Zentrum des spritzgegossenen, hohlen Gegenstands, zusammenhängend mit der
Umfangswand des spritzgegossenen, hohlen Gegenstands. Der erhaltene
spritzgegossene, hohle Gegenstand hatte hervorragende Stabilität.
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Beispiel 2 (erfindungsgemäß)
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Ein
Spritzgießvorgang
wurde unter Verwendung derselben Metallform wie beim Beispiel 1
auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 mit der Ausnahme ausgeführt, daß das Volumen
des Metallformhohlraums dadurch erhöht wurde, daß eine Hohlraumfläche auf
derjenigen Seite, auf der die beweglichen Kerne angeordnet sind,
vor dem Zurückziehen der
beweglichen Kerne verstellt wurde. Danach wurden die beweglichen
Kerne zurückgezogen
und es wurde dafür
gesorgt, daß das äußerste Ende derselben
mit der Hohlraumfläche
auf der Seite zusammenfiel, auf der die beweglichen Kerne angeordnet
waren.
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Obwohl
ein so erhaltener spritzgegossener, hohler Gegenstand im wesentlichen
wie das beim Beispiel 1 erhaltene spritzgegossene, hohle Teil war, verfügten die
ausgebildeten Stützteile über kleinere Abschnitte
mit einer Dicke von 3 mm.
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Beispiel 3
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Ein
Spritzgußvorgang
für einen
Hohlkörper wurde
unter Verwendung derselben Metallform wie beim Beispiel 1 auf dieselbe
Weise wie beim Beispiel 1 mit der Ausnahme ausgeführt, daß das Volumen des
Metallformhohlraums durch eins Verstellung einer Hohlraumfläche gleichzeitig
mit dem Zurückziehen
der beweglichen Kerne in demjenigen Zustand ausgeführt wurde,
in dem die beweglichen Kerne mit 8 mm in den Metallformhohlraum
vorstanden.
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obwohl
das so erhaltene spritzgegossene, hohle Teil im wesentlichen dasselbe
wie der beim Beispiel 1 erhaltene spritzgegossene, hohle Gegenstand
war, zeigte eine der Oberflächen
desselben Unregelmäßigkeiten,
und die ausgebildeten Stützteile
hatten in ihren kleinsten Abschnitten eine Dicke von 3 mm.
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Vergleichsbeispiel 1
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Eine
Metallform mit derselben Größe und Form
wie beim Beispiel 1 beschrieben, wurde verwendet, wobei die Form
nicht mit beweglichen Kernen versehen war.
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Als
erstes wurde eine der Hohlraumflächen (die
Hohlraumfläche,
die der Seite gegenüberlag,
an der ein Einlaß ausgebildet
war) so verstellt, daß die Höhe des Metallformhohlraums auf
16 mm eingestellt war. Danach wurde ein hochschlagfestes Polystyrol,
das durch Erwärmen
auf 220 °C
geschmolzen wurde, im obigen Zustand mit einer Menge von 70% des
Volumens des Metallformhohlraums in diesen eingespritzt, und danach
wurde Stickstoffgas mit einem Druck von 30 kg/cm2 in
das geschmolzene Harz im Metallformhohlraum eingeleitet. Nach der
Zufuhr des Stickstoffgases wurde dieselbe Hohlraumfläche wie
die oben beschriebene um 10 mm verstellt, um dadurch die Höhe des Metallformhohlraums
auf 26 mm einzustellen. obwohl der so erhaltene spritzgegossene,
hohle Gegenstand ein geringes Gewicht von 473 g und einen Hohlraumanteil
von 51,5% aufwies, lagen die im Inneren seines Querschnitts ausgebildeten
Stützteile
nicht an vorgegebenen Positionen, sie wiesen extrem große Wanddicken
zur Umfangswand des spritzgegossenen, hohlen Gegenstands hin auf
und die Wanddicke der Stützteile
war nicht gleichmäßig. Daher
hatten sich durch Wärmekontraktion
teilweise Vertiefungen in der dicken Wand ausgebildet.
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Vergleichsbeispiel 2
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Ein
Spritzgießvorgang
wurde mit demselben Verfahren wie beim Beispiel 1 mit der Ausnahme
ausgeführt,
daß die
beweglichen Kerne nicht zurückgezogen
wurden und keine Hohlraumfläche
nach dem Einspritzen des geschmolzenen Harzes und der Zufuhr des
unter Druck stehenden Stickstoffgases, wie beim Beispiel 1 beschrieben,
verstellt wurde.
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Der
so erhaltene spritzgegossene, hohle Gegenstand hatte eine Dicke
von 16 mm, eine Breite von 200 mm, eine Länge von 200 mm, ein Gewicht von
471 g und einen niedrigen Hohlraumanteil von 26,4%, während auf
einer seiner Oberflächen
Unregelmäßigkeiten
ausgebildet waren. Die ausgebildeten Stützteile waren dick, mit einer
minimalen Wanddicke von 9 mm, und demgemäß war eine verlängerte Abkühlzeit erforderlich.