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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Formkörpers
aus thermoplastischem Harz.
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Formkörper aus
thermoplastischem Harz werden mit verschiedenen Verfahren, wie Spritzformen
und Kompressionsformen, hergestellt. Zum Beispiel offenbart das
U.S.-Patent Nr. 5,700,416 ein Verfahren, wobei ein thermoplastisches
Harz im geschmolzenen Zustand zwischen einem Paar positiver und
negativer Formen im offenen Zustand eingebracht wird und die Formen
bei einer Geschwindigkeit von 30 mm/s oder weniger geschlossen werden,
wobei ein Formkörper
hergestellt wird. Außerdem
offenbart
EP 0333198A2 die
Verwendung des vorstehenden Verfahrens zur Herstellung eines mehrschichtigen
Formkörpers.
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Gemäß dem Verfahren
der ersteren Druckschrift kann ein Formkörper erhalten werden, bei dem
kaum Verformung auftritt und der gutes Aussehen aufweist. Andererseits
ist es gemäß dem Verfahren
der letzteren Druckschrift möglich,
einen mehrschichtigen Formkörper,
der gut aussieht, ohne dass sich das Hautmaterial weniger gut anfühlt, zu
erhalten.
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Im
Allgemeinen wird in einem Herstellungsverfahren eines Formkörpers aus
thermoplastischem Harz durch Kompressionsformen oder Spritzkompressionsformen
unter Verwendung einer Form, die eine positive und eine negative
Form aufweist, ein thermoplastisches Harz im geschmolzenen Zustand
zwischen der positiven und negativen Form, d.h. zwischen den Hohlraumoberflächen der
Formen, durch Annäherung
der Formen unter Kraft, d.h. dem sogenannten „Formschluss", verteilt und dann
wird auf das verteilte thermoplastische Harz eine Klemmkraft durch
Verklammern der negativen und positiven Form ausgeübt, wodurch
sich das Harz im Hohlraum verteilt, und das Harz im geschmolzenen
Zustand wird zum Verfestigen abgekühlt. Im Allgemeinen hängt die
Größe der bei
der Herstellung der Formkörper
aus thermoplastischem Harz verwendeten Formvorrichtung hauptsächlich von
der nach Formschluss erforderlichen Klemmkraft ab. Daher war die
Entwicklung eines Formverfahrens gefordert, das nach Formschluss
eine so kleine Klemmkraft wie möglich
erfordert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung
eines Formkörpers
aus thermoplastischem Harz z.B. durch Kompressionsformen oder Spritzkompressionsformen
unter Verwendung einer Form, die eine negative und eine positive
Form aufweist, bereitzustellen, wobei das Verfahren nach Formschluss
eine Klemmkraft erfordert, die kleiner ist, als bei herkömmlichen
Verfahren erforderlich, und das daher zur Größenverringerung einer erforderlichen
Formvorrichtung beitragen kann.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines
Formkörpers
aus thermoplastischem Harz bereit, wobei das Verfahren umfasst:
Bereitstellen
einer Form, die eine negative und eine positive Form umfasst, die
ein Paar bilden und jeweils eine Hohlraumoberfläche aufweisen, wobei die Hohlraumoberflächen einander
gegenüber
liegen, Zufuhr einer festgelegten Menge des thermoplastischen Harzes
im geschmolzenen Zustand zwischen die Hohlraumoberflächen, Annähern der
negativen und positiven Form relativ zueinander bis ein Hohlraum
mit festgelegten Abmessungen durch die Hohlraumoberflächen gebildet
wird, wobei die relative Annäherung
der negativen und positiven Form während oder nach der Zufuhr
des thermoplastischen Harzes gestartet und nach der Zufuhr des thermoplastischen
Harzes beendet wird, und Zusammendrücken des thermoplastischen
Harzes im Hohlraum durch die negative und positive Form, um einen
festgelegten Bereich des Hohlraums mit dem thermoplastischen Harz
zu füllen,
wobei man die negative und positive Form relativ einander annähert, wobei
die relative Geschwindigkeit der Formen auf einen Maximalwert Vmax erhöht
und dann von Vmax auf Null verringert wird,
wobei Vmax 30 mm/s oder mehr, höchstens
aber 300 mm/s beträgt
und wobei die Verringerung der Geschwindigkeit während des Zeitraums, in dem
die relative Geschwindigkeit von 50 % Vmax auf
10 % Vmax verringert wird, 100 mm/s2 oder mehr beträgt.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit der Relativ-Bewegung der negativen und
positiven Form von einander weg begonnen, bevor oder nachdem mit
der Zufuhr des thermoplastischen Harzes im geschmolzenen Zustand
zwischen die Hohlraumoberflächen
begonnen wird.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird während des Zusammendrückens des
thermoplastischen Harzes ein maximaler Klemmdruck von 0,5 MPa bis
5 MPa ausgeübt.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Hautmaterial zwischen die Hohlraumoberflächen eingebracht,
bevor mit der Zufuhr des thermoplastischen Harzes im geschmolzenen
Zustand begonnen wird und das thermoplastische Harz wird im geschmolzenen
Zustand zugeführt,
während
ein Teil oder die gesamte einer der Hohlraumoberflächen mit
dem Hautmaterial bedeckt ist.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht der Hohlraum aus dem festgelegten
Bereich und einem Restbereich, und im Verlauf des Zusammenpressens
des thermoplastischen Harzes im festgelegten Bereich wird in den
Restbereich eine zusätzliche
Menge des thermoplastischen Harzes im geschmolzenen Zustand zugeführt.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
das thermoplastische Harz ein Schäumungsmittel und das Verfahren
umfasst ferner nach dem Zusammendrücken eine Relativ-Bewegung der
negativen und positiven Form voneinander weg, bis der Abstand zwischen
den Hohlraumoberflächen
einen festgelegten Wert erreicht hat, wobei das thermoplastische
Harz im Inneren des Hohlraums expandiert.
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1 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Beispiel eines Formkörpers aus thermoplastischem Harz
zeigt, der mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt
wird.
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2 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Formkörpers aus thermoplastischem
Harz zeigt, der mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt
wird.
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3 ist eine Schnittansicht,
die ein Beispiel einer in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Form
zeigt.
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4 veranschaulicht einen
Zustand, bei dem ein Hautmaterial zwischen negative und positive
Form eingebracht wurde.
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5 veranschaulicht einen
Zustand, bei dem bei Ausführung
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ein geschmolzenes thermoplastisches
Harz zwischen die negative und positive Form zugeführt wurde. In
dieser Zeichnung wird das geschmolzene thermoplastische Harz zwischen
ein Hautmaterial und eine positive Form eingebracht.
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6 veranschaulicht einen
Zustand, bei dem bei Ausführen
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung der Formschluss beendet
wurde.
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7 veranschaulicht einen
Zustand, bei dem bei Ausführen
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ein Produkt aus einer
geöffneten
Form entfernt wird.
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8 veranschaulicht einen
Zustand, bei dem bei Ausführen
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ein schäumendes
thermoplastisches Harz im Hohlraum expandiert wurde.
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9 ist ein schematisches
Diagramm, das ein Beispiel der Änderung
der Geschwindigkeit des Formschlusses im Verlauf des Formschlusses
zeigt.
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In
den Zeichnungen sind folgende Elemente dargestellt:
ein Formkörper 1 aus
thermoplastischem Harz; ein Hautmaterial 2; eine negative
Form 3; eine positive Form 4; ein Einlass 5;
ein Kanal 6; ein thermoplastisches Harz 7 im geschmolzenen
Zustand; und schäumendes
geschmolzenes thermoplastisches Harz 8.
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Das
Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus thermoplastischem
Harz der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, umfassend:
Bereitstellen
einer Form, die eine negative und eine positive Form umfasst, die
ein Paar bilden und jeweils eine Hohlraumoberfläche aufweisen, wobei die Hohlraumoberflächen einander
gegenüber
liegen,
Zufuhr einer festgelegten Menge des thermoplastischen
Harzes im geschmolzenen Zustand zwischen die Hohlraumoberflächen,
Annähern der
negativen und positiven Form relativ zueinander bis ein Hohlraum
mit festgelegten Abmessungen durch die Hohlraumoberflächen gebildet
wird, wobei die relative Annäherung
der negativen und positiven Form während oder nach der Zufuhr
des thermoplastischen Harzes gestartet und nach der Zufuhr des thermoplastischen
Harzes beendet wird, und
Zusammendrücken des thermoplastischen
Harzes im Hohlraum durch die negative und positive Form, um einen
festgelegten Bereich des Hohlraums mit dem thermoplastischen Harz
zu füllen.
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Wenn
das thermoplastische Harz im Hohlraum durch die negative und positive
Form zusammengedrückt
wird, sind die Temperaturen der Formen üblicherweise geringer als die
Temperatur des thermoplastischen Harzes. Daher wird das thermoplastische
Harz im Hohlraum im Allgemeinen während des Zusammendrückens abgekühlt.
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In
der folgenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck „eine Form
schließen" das „Annähern der
negativen und positiven Form relativ zueinander". Andererseits bedeutet der Ausdruck „eine Form öffnen" „die negative und positive
Form relativ voneinander wegbewegen". Zusätzlich kann das „thermoplastische
Harz im geschmolzenen Zustand" auch
als „geschmolzenes
thermoplastisches Harz" bezeichnet
werden.
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Beispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Einzelnen in Bezug
auf die Zeichnungen beschrieben, aber die Erfindung ist nicht auf
die Beispiele beschränkt.
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Die 1 und 2 zeigen Beispiele der Formkörper aus
thermoplastischem Harz, hergestellt mit der vorliegenden Erfindung.
Im in 2 gezeigten Formkörper aus
thermoplastischem Harz wird ein Hautmaterial 2 mit einem
Teil der Oberfläche
eines Substrats aus thermoplastischem Harz 1 integriert.
Obwohl in diesem Beispiel das Hautmaterial nur mit einem Teil der Oberfläche des
Substrats aus thermoplastischem Harz integriert wird, kann es mit
der gesamten Oberfläche
des Substrats integriert werden. Zusätzlich können zwei oder mehrere Hautmaterialien
mit einem Teil oder der gesamten Oberfläche des Substrats aus thermoplastischem
Harz integriert werden. Im Folgenden werden hauptsächlich die
Fälle erklärt, in denen
ein Hautmaterial verwendet wird, wie in 2 gezeigt, aber die Erklärungen können auch
auf die Fälle
angewandt werden, in denen kein Hautmaterial verwendet wird, wenn
nicht anders beschrieben.
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3 ist ein Querschnitt eines
Beispieles einer in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Form. Diese
Form umfasst eine negative Form 3 und eine positive Form 4,
die sich gegenüberliegen
und ein Paar bilden und jeweils eine Hohlraumoberfläche aufweisen,
wobei die Hohlraumoberflächen
einander gegenüber liegen.
Die positive Form 4 ist mit einem Einlass 5 zur
Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes versehen. Ein
thermoplastisches Harz im geschmolzenen Zustand wird zwischen die
Hohlraumoberflächen durch
den Einlass 5 über
einen Kanal 6, gebildet in der positiven Form 4,
eingebracht. Die Anordnung und die Zahl des Einlasses oder der Einlässe, die
zu bilden sind, kann abhängig
von der Form und der Größe des herzustellenden
Formkörpers
festgelegt werden. Wenn ein Hautmaterial, wie in 2 gezeigt, integriert wird, ist erwünscht, dass
ein Einlass 5 an einer Stelle gebildet wird, an der das
Hautmaterial integriert wird.
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Bei
einer negativen und einer positiven Form, die ein Paar bilden, wird
im Allgemeinen eine der Formen auf einem stationären Pressentisch einer Presseneinheit
(nicht gezeigt) befestigt und die andere Form ist auf einem beweglichen
Pressentisch befestigt. Der bewegliche Pressentisch wird in Richtung
des stationären Pressentisches
durch die Wirkung einer Antriebseinheit bewegt. So wird der Formschluss
durchgeführt.
Die Antriebseinheit kann eine hydraulische Antriebseinheit und eine
elektrische Antriebseinheit sein und die letztere wird vorzugsweise
verwendet. Es ist wünschenswert,
eine elektrische Antriebseinheit zu verwenden, da sie eine ausgezeichnete
Reaktionsfähigkeit
besitzt und sich mit ihr die Geschwindigkeit des Formschlusses genau
steuern und eine hohe Geschwindigkeit leicht erreichen läßt.
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Als
nächstes
wird ein Verfahren zur Herstellung des Formkörpers aus thermoplastischem
Harz unter Verwendung dieser Form, der in 2 gezeigt ist, beschrieben.
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4 zeigt einen Zustand, bei
dem ein Hautmaterial 2 zwischen die Hohlraumoberflächen der
negativen und positiven Form eingebracht wurde. Das Hautmaterial 2 wird
vorzugsweise derart eingebracht, dass es den Einlass 5 abdeckt.
Das zwischen die Formen eingebrachte Hautmaterial 2 kann
entweder nur an der positiven Form 4 angebracht werden,
aber auch z.B. mit einer Nadel an die positive Form 4 selbst
oder die negative Form 3 selbst oder einen Fixierrahmen
für Hautmaterial,
der um die Formen angebracht ist, fixiert werden. Vor dem Einbringen
des Hautmaterials zwischen die positive und negative Form kann das
Hautmaterial vorerwärmt
und/oder abhängig
von der gewünschten
Form des Produkts vorgeformt werden.
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Im
Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine festgelegte Menge
des geschmolzenen thermoplastischen Harzes zwischen die Hohlraumoberflächen der
negativen und positiven Form zugeführt. 5 ist eine Zeichnung, die einen Zustand
zeigt, in dem geschmolzenes thermoplastisches Harz 7 zwischen
dem Hautmaterial 2 und der positiven Form 4 durch
den Einlass 5 über
den Kanal 6 zugeführt
worden ist. Die Hohlraumöffnung
der negativen und positiven Form, mit anderen Worten „der Abstand
zwischen den Hohlraumoberflächen
in Richtung des Formschlusses" zum
Zeitpunkt der Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes
kann abhängig
von der Art des verwendeten Hautmaterials und der Form und Größe des herzustellenden
Produkts geeignet festgelegt werden. Wenn die Hohlraumöffnung zu
Beginn des Formschlusses zu gering ist, ist es unmöglich, eine
ausreichende Geschwindigkeit des Formschlusses zu erhalten. Daher
haben die Hohlraumöffnung
(a: mm) zu Beginn des Formschlusses und die Dicke (b: mm) des Produkts
vorzugsweise die Beziehung (b + 5) ≤ a und noch weiter bevorzugt
(b + 7) ≤ a.
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Wenn
kein Hautmaterial verwendet wird, ist es bevorzugt, die Hohlraumöffnung zu
Beginn des Formschlusses auf (b + 20) oder weniger im Hinblick auf
das Aussehen des zu erhaltenden Formkörpers einzustellen. Die Hohlraumöffnung zu
Beginn des Formschlusses beträgt
vorzugsweise (b + 5) oder mehr.
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Im
Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die negative und positive
Form einander relativ angenähert,
bis ein Hohlraum mit festgelegten Abmessungen durch die Hohlraumoberflächen gebildet
wird. Dieses Verfahren ist der sogenannte „Formschluss". Die forcierte relative
Annäherung
der negativen und positiven Form wird während oder nach der Zufuhr
des thermoplastischen Harzes gestartet und nach der Zufuhr des thermoplastischen
Harzes beendet.
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6 ist eine Zeichnung, die
einen Zustand zeigt, in dem der Formschluss beendet ist. Das geschmolzene
thermoplastische Harz, das zwischen die negative und positive Form
zugeführt
wurde, wird durch den Formschluss veranlasst, zwischen die Hohlraumoberflächen zu
fließen
und wird in eine durch die Hohlraumoberflächen festgelegte Form gebracht.
Der Beginn des Formschlusses kann entweder während oder nach der Zufuhr
des thermoplastischen Harzes erfolgen. Wenn der Formschluss nach
Beendigung der Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes
begonnen wird, ist es wünschenswert,
den Formschluss unmittelbar (üblicherweise
innerhalb einer Sekunde) nach Beendigung der Zufuhr des thermoplastischen
Harzes zu beginnen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird mit der Relativ-Bewegung der negativen und positiven Form von
einander weg vor, gleichzeitig oder nach dem Beginn der Zufuhr des
geschmolzenen thermoplastischen Harzes zwischen die Hohlraumoberflächen begonnen
und mit der relativen Annäherung
der Formen wird während
oder nach der Zufuhr des thermoplastischen Harzes begonnen. Zum
Beispiel ist es möglich,
die Form zu öffnen,
bis die Hohlraumöffnung
einen festgelegten Wert erreicht, während das geschmolzene thermoplastische
Harz zwischen die negative und positive Form im geschlossenen Zustand
zugeführt
wird, und dann die Form zu schließen. In diesem Fall kann die
Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes gestartet werden,
nachdem das Öffnen
der negativen und positiven Form beginnt. In einer anderen Ausführungsform
kann das Öffnen
der Formen beginnen, nachdem die Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes
begonnen hat. Es sollte angemerkt werden, dass der „geschlossene
Zustand" einen Zustand
bedeutet, in dem ein im Wesentlichen geschlossener Hohlraum durch
die Hohlraumoberflächen
festgelegt wird. Der Beginn des Formschlusses kann entweder während oder
nach der Zufuhr des thermoplastischen Harzes erfolgen. Wenn der
Formschluss nach Beendigung der Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen
Harzes begonnen wird, ist es wünschenswert,
den Formschluss unmittelbar (üblicherweise
innerhalb einer Sekunde) nach Beendigung der Zufuhr des thermoplastischen
Harzes zu beginnen. Der Maximalwert der Hohlraumöffnung beträgt, wenn die Form geöffnet wird,
während
geschmolzenes thermoplastisches Harz zwischen die negative Form
und positive Form im geschlossenen Zustand zugeführt wird, vorzugsweise b +
50 (mm) oder weniger bei Integrieren eines Hautmaterial und b +
20 (mm) oder weniger, wenn kein Hautmaterial integriert wird.
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Hier
hat b die gleiche Bedeutung wie vorstehend definiert.
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Es
ist auch möglich,
vor Beenden des Formschlusses nur einen Teil des geschmolzenen thermoplastischen
Harzes, das zum Bilden eines Endprodukts erforderlich ist, zuzuführen und
während
des nach Beendigung des Formschlusses ausgeführten Zusammendrückens das
verbleibende geschmolzene thermoplastische Harz einem nicht gefüllten Raum
im Hohlraum zuzuführen.
Die Menge des geschmolzenen thermoplastischen Harzes, das vor Beendigung
des Formschlusses zuzuführen
ist, und die Menge des geschmolzenen thermoplastischen Harzes, das
nach Beendigung des Formschlusses zuzuführen ist, kann abhängig von
den Proportionen des aus dem zuerst zugeführten Harz zu bildenden Bereichs
und des aus dem später
zugeführten
Harz zu bildenden Bereichs angepasst werden. Die Art des zuerst
zuzuführenden
Harzes kann gleich der des später
zuzuführenden
Harzes oder verschieden davon sein. Eine Trennung des aus dem zuerst
zugeführten
Harz zu bildenden Bereichs und des aus dem später zugeführten Harz zu bildenden Bereichs
z.B. mit Hilfe eines Rahmens ergibt ein schöneres Aussehen eines Formkörpers.
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In
jedem Fall wird, wie in 9 gezeigt,
wenn die negative und positive Form relativ einander angenähert werden,
mit anderen Worten, während
des Formschlusses, die relative Geschwindigkeit der Formen, mit
anderen Worten, die Geschwindigkeit des Formschlusses, auf einen
Maximalwert Vmax erhöht und dann von Vmax auf
Null verringert. Im Allgemeinen werden die Beschleunigung und die
Verringerung jeweils kontinuierlich durchgeführt. Der Zeitpunkt, zu dem
die Beschleunigung beendet wird, und der Zeitpunkt, zu dem die Verringerung
der Geschwindigkeit begonnen wird, kann der gleiche sein. In einer
anderen Ausführungsform ist
auch ein Steuerungsmuster möglich,
bei dem nach dem die Geschwindigkeit des Formschlusses Vmax erreicht, die Geschwindigkeit des Formschlusses
bei Vmax für einen festgelegten Zeitraum
gehalten wird und dann die Geschwindigkeit des Formschlusses verringert
wird. Wenn die Geschwindigkeit des Formschlusses für einen
festgelegten Zeitraum bei Vmax gehalten
wird, kann die Geschwindigkeit des Formschlusses abhängig von
der Genauigkeit der verwendeten Vorrichtung leicht variieren. Jedoch
schließt
die vorliegende Erfindung Ausführungsformen
ein, bei denen eine solche Abweichung in der Geschwindigkeit des
Formschlusses vorkommt, wenn nicht irgendeine spezielle Wirkung durch
die Abweichung gezeigt wird. Vmax beträgt 30 mm/s oder
mehr, höchstens
aber 300 mm/s, und die Verringerung der Geschwindigkeit während eines
Zeitraums, in dem die Geschwindigkeit des Formschlusses von 50 %
Vmax auf 10 % Vmax verringert
wird, beträgt
100 mm/s2 oder mehr. Der Maximalwert der
Geschwindigkeit des Formschlusses beträgt vorzugsweise 40 mm/s oder mehr,
höchstens
aber 250 mm/s und stärker
bevorzugt 50 mm/s oder mehr, höchstens
aber 200 mm/s. Die Abnahme der Geschwindigkeit beträgt vorzugsweise
150 mm/s2 oder mehr und stärker bevorzugt
200 mm/s2 oder mehr.
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Wenn
der Maximalwert der Geschwindigkeit des Formschlusses zu gering
ist, wird die Formklemmkraft, die zur vollständigen Formgebung des geschmolzenen
thermoplastischen Harzes, das im Hohlraum durch den Formschluss
verteilt wird, zu groß und
es wird eine große
Formklemmeinheit erforderlich. Zusätzlich entkommt, wenn das geschmolzene
thermoplastische Harz die Fähigkeit
zum Schäumen
aufweist und der Maximalwert der Geschwindigkeit des Formschlusses
zu gering ist, das im geschmolzenen Harz angesammelte Gas während des
Formschlusses und daher können
expandierte Formkörper
mit gutem Aussehen und gewünschtem
Expansionsverhältnis
nicht erhalten werden. Wenn die Geschwindigkeit des Formschlusses
zu groß ist,
wirkt während
des Formschlusses eine große
Schlagkraft auf die Form, was einen Bruch der Gerätschaft
oder der Form bewirkt.
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Die
Verringerung der Geschwindigkeit in einem Verringerungsbereich,
der sich vom Beginn der Verringerung der Geschwindigkeit des Formschlusses
von Vmax bis zur Beendigung des Formschlusses
erstreckt, kann variiert werden. Im Verringerungsbereich hat die
Verringerung der Geschwindigkeit während eines Zeitraums, in dem
die Geschwindigkeit des Formschlusses von 50 % Vmax auf
10 % Vmax verringert wird, einen signifikanten
Einfluss auf die Fließeffizienz
des Harzes durch den Formschluss. Je größer die Verringerung der Geschwindigkeit
während
dieses Zeitraums ist, desto besser ist die Fließeffizienz des Harzes durch
den Formschluss und desto besser kann die Formklemmkraft, die zur
vollständigen
Formgebung des im Hohlraum durch den Formschluss verteilten geschmolzenen
thermoplastischen Harzes erforderlich ist, verringert werden. Die Obergrenze
der Verringerung der Geschwindigkeit ist nicht besonders beschränkt, aber
die Verringerung der Geschwindigkeit beträgt üblicherweise 1000 mm/s2 oder weniger. Die Verringerung der Geschwindigkeit
während
eines Zeitraums, in dem die Geschwindigkeit des Formschlusses von
50 % Vmax auf 10 % Vmax verringert wird,
D50-10 (mm/s2),
wird durch die folgende Formel definiert: D50-10 = (V50 - V10)/(t10 - t50)wobei V50 eine
Geschwindigkeit (mm/s) bezeichnet, die 50 % von Vmax ist,
V10 bezeichnet eine Geschwindigkeit (mm/s),
die 10 % von Vmax ist, t50 bezeichnet
eine Zeit (s), bei der die Geschwindigkeit des Formschlusses V50 erreicht und t10 bezeichnet
eine Zeit (s), bei der die Geschwindigkeit des Formschlusses V10 erreicht.
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Obwohl
ein Beispiel, in dem die Form in vertikaler Richtung geschlossen
wird, in den 3 bis 6 gezeigt ist, kann die Richtung
des Formschlusses entweder vertikal oder horizontal sein.
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Um
das Auftreten eines nicht gleichmäßigen Schimmers zwischen einem
während
der Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes gebildeten
Teil und einem nach vollständiger
Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes aber vor Beenden
des Formschlusses gebildeten Teil zu verhindern, ist bevorzugt,
dass die mittlere Fließgeschwindigkeit
des geschmolzenen thermoplastischen Harzes während der Zufuhr des geschmolzenen
thermoplastischen Harzes V1 und die mittlere Fließgeschwindigkeit
des geschmolzenen thermoplastischen Harzes nach Beendigung der Zufuhr
des geschmolzenen thermoplastischen Harzes, aber vor Beendigung
des Formschlusses V2, die Beziehung 0,5 < V2/V1 < 5, besonders bevorzugt 1 < V2/V1 < 3, aufweisen.
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Die
mittlere Fließgeschwindigkeit
des geschmolzenen thermoplastischen Harzes während der Zufuhr des geschmolzenen
thermoplastischen Harzes, d.h. V1, ist ein Wert, der aus einem mittleren
Fließabstand, den
das geschmolzene thermoplastische Harz während eines Zeitraums vom Beginn
der Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes bis zur Beendigung
der Zufuhr zurücklegt,
und der Dauer berechnet wird, während
der das geschmolzene Harz zugeführt
wurde. Der mittlere Fließabstand
wird aus der Hohlraumöffnung
bei Beendigung der Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes
und der Menge des zugeführten
thermoplastischen Harzes berechnet. Die mittlere Fließgeschwindigkeit
V1 beträgt üblicherweise
10 mm/s bis 1000 mm/s.
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Die
mittlere Fließgeschwindigkeit
des geschmolzenen thermoplastischen Harzes nach Beendigung der Zufuhr
des geschmolzenen thermoplastischen Harzes aber vor Beendigung des
Formschlusses, d.h. V2, ist ein Wert, der aus einem mittleren Fließabstand,
den das geschmolzene thermoplastische Harz während eines Zeitraums ab Beendigung
der Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes bis zur Beendigung des
Formschlusses zurücklegt,
und aus einer Dauer ab Beendigung der Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen
Harzes bis zur Beendigung des Formschlusses berechnet wird. Die
mittlere Fließgeschwindigkeit V2
beträgt üblicherweise
10 mm/s bis 500 mm/s.
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Die
mittleren Fließabstände des
geschmolzenen thermoplastischen Harzes zur Verwendung bei der Bestimmung
von V1 und V2 können
sich jeweils abhängig
von den Fließrichtungen
gemäß der Form
eines Produkts unterscheiden, auch wenn das Harz durch einen einzigen
Einlass zugeführt
wird. In einem solchen Fall wird ein Mittelwert des längsten Wegabstands
und des kürzesten
Wegabstands als mittlerer Fließabstand
verwendet.
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Wenn
zwei oder mehrere Einlässe
zur Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes vorhanden
sind und durch jeden Einlass etwa die gleiche Menge an Harz zugeführt wird,
ist nur erforderlich, die mittlere Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen
thermoplastischen Harzes zu bestimmen, das durch einen Einlass zugeführt wird.
Wenn die Mengen der durch die Einlässe zugeführten Harze wesentlich voneinander
verschieden sind, ist nur erforderlich, dass die mittlere Fließgeschwindigkeit,
die für
das durch einen Einlass zugeführte
geschmolzene thermoplastische Harz bestimmt wird, durch den die
größte Menge
an Harz zugeführt wird,
im vorstehend genannten Bereich liegt.
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Die
Form wird soweit geschlossen, dass ein Hohlraum mit festgelegten
Abmessungen gebildet wird, und dann wird das thermoplastische Harz
im Hohlraum durch die negative und positive Form zusammengedrückt. So
wird ein festgelegter Bereich des Hohlraums mit dem thermoplastischen
Harz gefüllt.
Der „festgelegte
Bereich des Hohlraums" kann
entweder der gesamte Hohlraum oder ein Teil des Hohlraums (nicht
der gesamte) sein. Im letzteren Fall ist es wünschenswert, dass der Hohlraum
z.B. durch einen Rahmen abgetrennt wird.
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Der
während
des Zusammendrückens
auf das im Hohlraum befindliche thermoplastische Harz ausgeübte maximale
Klemmdruck beträgt
wünschenswerterweise
0,5 MPa bis 5 MPa und stärker
bevorzugt 0,5 MPa bis 3 MPa. Der maximale Klemmdruck ist ein Maximalwert
des Klemmdrucks, erhalten durch Teilen der Klemmkraft durch die
Projektionsfläche
des Hohlraums der Form, betrachtet von der Formklemmrichtung. Wenn
der maximale Klemmdruck zu klein ist, kann es schwierig sein, das
geschmolzene thermoplastische Harz in die gewünschte Form zu bringen. Einen
maximalen Klemmdruck von über
5 MPa auszuüben,
erfordert die Verwendung einer Formklemmeinheit großer Größe.
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Die
Wärme des
geschmolzenen thermoplastischen Harzes wird durch die Form abgeführt und
als Ergebnis verfestigt sich das geschmolzene thermoplastische Harz
im Hohlraum allmählich
von seiner Oberfläche aus.
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Wenn
das verwendete thermoplastische Harz ein nicht schäumendes
thermoplastisches Harz ist, werden die negative und positive Form
geöffnet
und ein Formkörper,
wie in 7 gezeigt, entnommen,
wenn die Verfestigung des thermoplastischen Harzes in einem Grad
vonstatten gegangen ist, dass sich das Harz nicht verformt, auch
wenn die Kompression gelöst
wird. So wird ein thermoplastischer Formkörper, in dem teilweise ein
Hautmaterial integriert ist, wie in 2 gezeigt,
erhalten.
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Wenn
das verwendete thermoplastische Harz ein schäumendes thermoplastisches Harz
ist, das ein Schäumungsmittel
enthält,
wird ein primäres
Abkühlen
durchgeführt,
während
die Expansion des thermoplastischen Harzes im Hohlraum gehemmt wird.
So wird eine im Wesentlichen nicht expandierte Hautschicht nahe der
Oberfläche
des thermoplastischen Harzes gebildet. Die primäre Abkühlzeit beträgt gewöhnlich etwa 0,1 s bis etwa
5 s, abhängig
von der Temperatur der Form, der Temperatur des geschmolzenen thermoplastischen Harzes
und den Eigenschaften des thermoplastischen Harzes, wie die Schmelzviskosität.
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Wenn
der Hohlraum in der Dickerichtung des Formkörpers (8) vergrößert wird, nachdem eine Hautschicht
mit einer festgelegten Dicke gebildet wurde, expandiert das Gas,
das gezwungenermaßen
im thermoplastischen Harz enthalten ist, das noch im geschmolzenen
Zustand vorliegt und sich an der Innenseite der Hautschicht (dem
zentralen Teil des Produkts) befindet, und im thermoplastischen
Harz bilden sich Zellen. So expandiert das thermoplastische Harz
und eine geschäumte
Schicht wird an der Innenseite der Hautschicht gebildet. Die Vergrößerung des
Hohlraums wird beendet, wenn die Hohlraumöffnung die Dicke eines gewünschten
Produkts erreicht. Das thermoplastische Harz im Hohlraum wird dann
abgekühlt,
um es zu verfestigen, während
die Hohlraumöffnung
beibehalten wird. Die negative und positive Form werden geöffnet und der
Formkörper
wird entnommen, wenn die Verfestigung des thermoplastischen Harzes
in einem solchen Grad vonstatten gegangen ist, dass sich das Harz
nicht verformt, auch wenn die Kompression gelöst wird.
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Als
Schäumungsmittel
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung können bekannte chemische Schäumungsmittel
und bekannte physikalische Schäumungsmittel
verwendet werden, die zur Herstellung von geschäumten Gegenständen aus
thermoplastischem Harz verwendet werden.
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Beispiele
der chemischen Schäumungsmittel
sind anorganische Schäumungsmittel,
wie Natriumhydrogencarbonat, Ammoniumhydrogencarbonat und Ammoniumcarbonat,
Nitrosoverbindungen, wie N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin,
Azoverbindungen, wie Azodicarbonamid und Azobisisobutyronitril,
Sulfonylhydrazide, wie Benzolsulfonylhydrazid, Toluolsulfonylhydrazid,
Diphenylsulfon-3,3'-disulfonylhydrazid
und p-Toluolsulfonylsemicarbazid,. Zu diesen chemischen Schäumungsmitteln
können
Schäumungshilfsmittel,
wie Salicylsäure
und Harnstoff, gegeben werden.
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Beispiele
der physikalischen Schäumungsmittel
sind inertes Gas, wie Stickstoff und Kohlendioxid, und nicht zu
den organischen Verbindungen des Freon-Typs gehörende flüchtige organische Verbindungen,
wie Butan und Pentan.
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Die
Art des Schäumungsmittels
kann unter Berücksichtigung
der Schmelztemperatur des zu verwendenden thermoplastischen Harzes
und des gewünschten
Expansionsverhältnisses
geeignet festgelegt werden. Die Menge des zugegebenen Schäumungsmittels
kann im Hinblick auf Festigkeit und Dichte des gewünschten
Formkörpers
geeignet festgelegt werden. Jedoch beträgt sie üblicherweise 0,1 bis 5 Gew.-Teile
für 100
Gew.-Teile des thermoplastischen Harzes. Bei Verwendung eines physikalischen
Schäumungsmittels
gibt es ein Verfahren, bei dem ein flüssiges oder gasförmiges Schäumungsmittel
in ein geschmolzenes thermoplastisches Harz unter Druck eingeführt wird.
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In
der vorliegenden Erfindung können
gewöhnlich
bei Pressformen, Spritzformen und Extrusionsformen verwendete thermoplastische
Harze verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung fallen unter
das thermoplastische Harz ein thermoplastisches Harz, thermoplastisches
Elastomer, Gemische davon und Polymerlegierungen, in denen sie verwendet
werden.
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Beispiele
des thermoplastischen Harzes sind allgemeine thermoplastische Harze,
wie Polyamid, z.B. Nylon, Polypropylen, Polyethylen, Acrylnitril-Styrol-Butadien-Blockcopolymer, Polystyrol,
Polyvinylchlorid, Polycarbonat, Acrylharz und Styrol-Butadien-Blockcopolymer, thermoplastisches
Elastomer, Gemische davon und Polymerlegierungen, in denen sie verwendet
werden.
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Das
thermoplastische Harz kann verschiedene Arten von Zusätzen, wie
Glasfaser, einen anorganischen Füllstoff,
organischen Füllstoff,
ein Pigment, Gleitmittel, Antistatikmittel und einen Stabilisator,
enthalten.
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Zu
den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Hautmaterialien gehören Textilien
und gestrickte Gewebe, wie Mokett und Trikot, Vliese, wie Nadelfilzteppiche,
Metallfolien und Platten und Folien aus thermoplastischen Harzen
oder thermoplastischen Elastomeren.
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Zu
den die Vliese bildenden Fasern gehören natürliche Fasern, wie Baumwolle,
Haar, Seide und Hanf, oder synthetische Harzfasern, wie Polyamidfaser,
Polyaminfaser, Polyesterfaser und Nylonfaser. Das Vlies kann entweder
aus einer einzigen Art von Faser oder aus zwei oder mehreren Arten
von Fasern aufgebaut sein. Außerdem
kann das Vlies aus einem Gemisch von natürlicher Faser und synthetischer
Faser aufgebaut sein. Die Verfahren zur Herstellung des Vlieses
sind in Nadelfilzen, thermisches Binden, Spinnbinden, Schmelzblasen
oder Spinnschnüren,
eingeteilt. Für
die vorliegende Erfindung kann ein mit jedem Verfahren hergestelltes
Vlies verwendet werden.
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Zu
den Platten und Folien aus synthetischem Harz gehören die
aus thermoplastischen Harzen, wie Polypropylen und Polyethylen,
oder aus thermoplastischen Elastomeren auf Polyolefinbasis hergestellten. Vorzugsweise
werden jene verwendet, die gute Verschweißbarkeit mit dem als Substratharz
zu verwendenden thermoplastischen Harz zeigen.
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Solche
Hautmaterialien können
mehrschichtige Hautmaterialien mit einer Schaumschicht oder einer Auskleidungsschicht
sein.
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Beispiele
der Schaumschicht sind Schäume
aus Polyolefinen, wie Polypropylen und Polyethylen, Polyvinylchlorid-Schäume und
weiche oder halb-steife Polyurethanschäume.
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Die
Rückseitenschicht
können
Vliese und Platten und Folien aus synthetischem Harz sein.
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Im
Hinblick auf die Verbindbarkeit mit einem aus thermoplastischen
Harz hergestellten Substrat wird als mehrschichtiges Hautmaterial
vorzugsweise eines mit guter Verschweißbarkeit mit dem thermoplastischen Harz
verwendet oder eines, das durch Tränken seiner Rückseite
mit einem geschmolzenen Harz an ein Substratharz gebunden werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung wird in Bezug auf ein Beispiel und Vergleichsbeispiele
näher beschrieben, aber
die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Beispiel beschränkt.
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(Beispiel 1)
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Unter
Verwendung eines Polypropylens (Handelsname: Sumitomo Noblene AZ664E4,
hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd., MFR (210°C, 2,16 kgf)
30 g/10 min) als thermoplastisches Harz wurde ein 2,0 mm dicker
Formkörper
mit einer Projektionsfläche
von 0,5 m2 geformt. Die verwendete Form
war eine vertikale Klemmform, die eine bewegliche obere negative
Form und eine stationäre
untere positive Form aufweist. Die Formklemmkraft der Formklemmeinheit
betrug 980 kN. Während
die Hohlraumöffnung
auf 30 mm gehalten wurde, wurde ein geschmolzenes thermoplastisches
Harz zwischen die negative und positive Form zugeführt. Nach
vollständiger
Zufuhr des thermoplastischen Harzes wurde die Form geschlossen und
nach vollständigem Formschluss
wurde das thermoplastische Harz bei einem Klemmdruck von 2 MPa zusammengedrückt, um
einen Formkörper
zu erhalten. Der maximale Wert der Geschwindigkeit des Formschlusses,
Vmax, betrug 70 mm/s und die Verringerung
der Geschwindigkeit während
eines Zeitraums, in dem die Geschwindigkeit des Formschlusses von
50 % Vmax auf 10 % Vmax verringert
wurde, betrug 330 mm/s2. Die Form des erhaltenen Formkörpers entsprach
genau der Form des Hohlraums der verwendeten Form.
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(Vergleichsbeispiel 1)
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Ein
Formkörper
wurde wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass Vmax auf
25 mm/s geändert
wurde und auch die Abnahme der Geschwindigkeit während des Zeitraums, in dem
die Geschwindigkeit des Formschlusses von 50 % Vmax auf
10 % Vmax verringert wurde, auf 120 mm/s2 geändert
wurde. Der erhaltene Formkörper wies
eine Form auf, die der des Hohlraums der verwendeten Form entsprach,
wobei einige Teile fehlten.
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(Vergleichsbeispiel 2)
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Ein
Formkörper
wurde wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass Vmax auf
30 mm/s geändert
wurde und auch die Abnahme der Geschwindigkeit während des Zeitraums, in dem
die Geschwindigkeit des Formschlusses von 50 % Vmax auf
10 % Vmax verringert wurde, auf 60 mm/s2 geändert
wurde. Der erhaltene Formkörper wies
eine Form auf, die der des Hohlraums der verwendeten Form entsprach,
wobei einige Teile fehlten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dadurch, dass der Formschluss unter bestimmten Bedingungen
durchgeführt
wird, die Klemmkraft, die nach dem Formschluss erforderlich ist,
im Vergleich zu einem Fall, in dem der Formschluss unter herkömmlichen
Bedingungen durchgeführt
wird, verringert.