DE69615114T2

DE69615114T2 - Verfahren und vorrichtung zum formen eines hohlen gegenstandes

Info

Publication number: DE69615114T2
Application number: DE69615114T
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi Akutu; Isao Iida; Hiroki Katagiri; Masaki Ono; Minoru Oziro; Mituo Watanabe
Original assignee: RP Topla Ltd
Current assignee: RP Topla Ltd
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2016-02-24
Also published as: DE69615114D1; EP0757936A4; EP0757936A1; WO1996026062A1; EP0757936B1; US5948343A

Description

Gebiet der Erfindung.

Die Erfindung betrifft ein Hohlformverfahren und eine Hohlformvorrichtung.

Hintergrund der Erfindung.

Als konventionelles Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur monolithischen Formung eines Kunstharzrohres wird bekanntermaßen ein Formwerkzeug verwendet, das einen schwimmenden Kern, der einen Durchmesser im Ausmaß des Innendurchmessers des Rohres hat, und einen Injektionseinlass zum Injizieren eines komprimierten Fluids umfasst, die beide an einem Ende eines Haupt-Formnests vorgesehen sind, und ein Neben-Formnest, das am anderen Ende des Haupt-Formnests über einen Verbindungseinlass vorgesehen ist; das Haupt-Formnest ist mit einem geschmolzenen Kunstharz gefüllt, das komprimierte Fluid wird unter Druck durch die Injektionsöffnung eingeführt, der schwimmende Kern wird gegen den Verbindungseinlass bewegt, um in dem in das Formnest gefüllten Kunstharz ein Hohlteil zu bilden, und ein Überschuss des Kunstharzes wird durch den Verbindungseinlass in das Neben-Formnest abgegeben, wodurch ein Hohlrohr in Einzelbearbeitung geformt wird. In der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 4-208425 werden ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung gemäß der Präambel der angehängten unabhängigen Patentansprüche offenbart.
Das oben beschriebene herkömmliche Verfahren und die Vorrichtung sind hauptsächlich für das Spritzgießen vorgesehen und sind insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlteil mittels Injizierens des komprimierten Fluids und Bewegung des schwimmenden Kerns geformt wird. Der Vorteil liegt in der Produktion eines Rohrs mit glatter Oberfläche und hoher Maßgenauigkeit. Auch ist die Formung eines verstärkten Kunstharzes mit Verstärkungsfasern möglich, beispielsweise mit Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Metallfasern. Dazu kommt ein Vorteil durch die Produktion eines gebogenen Rohres neben geraden Rohren, sofern die Biegung in einem Bereich erfolgt, in dem der schwimmende Kern bewegt werden kann.
Und in dem oben beschriebenen, herkömmlichen Verfahren und der Vorrichtung hat der Verbindungseinlass einen Durchmesser, der kleiner ist als der schwimmende Kern, und der schwimmende Kern bleibt im Haupt- Formnest. Es ist deshalb, da der schwimmende Kern aus Metall so angelegt ist, dass er im Haupt-Formnest bleibt, vorteilhaft, dass das in das Neben-Formnest extrudierte Kunstharz nach Abschluss des Formungsprozesses pulverisiert werden und sofort wieder als Formungsmaterial verwendet werden kann.
Allerdings hatten das oben beschriebene herkömmliche Verfahren und die herkömmliche Vorrichtung folgende Nachteile:
(1) Da der schwimmende Kern im Haupt-Formnest verbleibt, wird von diesem schwimmenden Kern mindestens ein Ende des geformten Hohlteils eines Formartikels geschlossen. Obwohl dieses Hohlformverfahren und die zugehörige Formvorrichtung besonders geeignet zur Produktion eines Rohres sind, ist das eine Ende des Rohres vom schwimmenden Kern geschlossen.
(2) Der oben beschriebene, geschlossene Teil wird nach dem Formen abgeschnitten. Dies ist allerdings eine mühsame Arbeit, und der schwimmende Kern aus Metall verbleibt in dem abgeschnittenen Stück. Deshalb muss der schwimmende Kern entfernt werden, bevor das abgeschnittene Stück erneut als Formungsmaterial verwendet werden kann.
(3) Das in das Neben-Formnest abgegebene Kunstharz wird als block- oder stangenförmige Masse entfernt und kann nicht einfach pulversiert werden, was einer Wiederverwendung ungünstig ist. Insbesondere wenn ein Hohlformartikel aus verstärktem Kunstharz mit Verstärkungsfasern besteht, hat das verstärkte Kunstharz im Neben- Formnest eine hohe Festigkeit, so dass ein großes Brechwerkzeug erforderlich ist, um es zu brechen, und dessen Klingen verschleißen schnell. Deshalb lässt sich das verstärkte Kunstharz nicht auf einfache Weise wiederverwenden. Außerdem wird die Wiederverwendung dadurch erschwert, dass beim Brechen des verstärkten Kunstharzes die verstärkte Faser in Stücke geschnitten wird, worunter die mechanischen Eigenschaften des verstärkten Kunstharzes leiden.
(4) Wenn der Hohlformartikel aus verstärktem Kunstharz besteht, verliert die Innenfläche des Hohlformartikels, mit der der sich bewegende, schwimmende Kern in direktem Kontakt ist, leicht ihre Glätte, weil das verstärkte Kunstharz ein verstärkendes Füllmaterial oder eine Verstärkungsfaser enthält. Wenn deshalb der Hohlformartikel beispielsweise als Rohr verwendet wird, entsteht der Nachteil, dass sich eine wesentliche Eigenschaft des Rohres, und zwar der Strömungswiderstand, verschlechtert, wodurch der Anwendungsbereich extrem eingeschränkt ist.
(5) Zur Bewegung des schwimmenden Kerns wird das komprimierte Fluid in einem Arbeitstakt mit ziemlich hohem Druck injiziert. Deshalb wird der schwimmende Kern sofort gegen den Verbindungseinlass hin bewegt. Daraus folgt, dass der schwimmende Kern nicht immer durch die Mitte des Haupt-Formnests geht und oftmals eine abweichende Route zurücklegt, woraus sich eine Tendenz zur Verstärkung einer Abweichung der Wanddicke des Hohlformartikels ergibt. Insbesondere bei der Produktion eines gebogenen Rohres neigt der schwimmende Kern stark dazu, über den Innenradius des gebogenen Teils zu gehen und damit eine erhebliche Abweichung der Wanddicke zu verursachen. Da andererseits der schwimmende Kern kaum zu bewegen ist, wenn ein komprimiertes Fluid langsam und bei niedrigem Druck injiziert wird, ist die Geschwindigkeit des schwimmenden Kerns durch Druck und Einspritzgeschwindigkeit des komprimierten Fluids ziemlich schwierig zu steuern.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die beschriebenen Nachteile der herkömmlichen Lösung ausgeführt und möchte folgende Ziele erreichen.
Es ist insbesondere ein erstes Ziel, die Produktion eines Formartikels zu ermöglichen, bei dem beide Enden eines Hohlteils offen sind, ohne dass hierzu nach der Formung ein geschlossener Teil abgeschnitten werden muss.
Es ist ein zweites Ziel, einen Hohlformartikel zu produzieren, der eine besonders glatte Innenfläche aufweist, wenn zu seiner Herstellung ein verstärktes Kunstharz verwendet wird.
Es ist ein drittes Ziel, einen Hohlformartikel zu produzieren, der eine weitgehend gleichmäßig verteilte Wanddicke aufweist.
Und ein viertes Ziel ist es, die Wiederverwendung von überschüssigem, aus dem Haupt-Formnest ausgegebenem Kunstharz zu erleichtern.
Um die oben dargestellten Ziele zu erreichen, werden die von der Erfindung geschaffenen Mittel grob in drei Aspekte eingeteilt.
Als ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Hohlformverfahren, umfassend das Injizieren eines geschmolzenen Kunstharzes in ein Haupt-Formnest, das einen Injektionseinlass aufweist, der mit einem schwimmenden Kern an seinem einen Ende und einem Neben-Formnest am anderen Ende durch einen öffenbaren Verbindungseinlass versehen ist, des weiteren umfassend das Injizieren eines komprimierten Fluids vom Einlass, um den schwimmenden Kern gegen den Verbindungseinlass hin zu bewegen und das Abgeben des Kunstharzes, das sich entlang dem Zentrum des Haupt-Formnests befindet, durch den Verbindungseinlass in das Neben-Formnest durch Bewegen des schwimmenden Kerns, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmende Kern in das Neben-Formnest durch den Verbindungseinlass bewegt wird. In einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst das oben beschriebene Verfahren das Einleiten eines verstärkten Kunstharzes in das Haupt-Formnest entlang dessen Innenwand und eines nicht-verstärkten Kunstharzes entlang dem Zentrum des Hauptformnests, das Bewegen des schwimmenden Kerns, um das nicht-verstärkte Kunstharz, das sich entlang des Zentrums-befindet, in das Neben-Formnest abzugeben, während jenes nicht-verstärkte Kunstharz zurück bleibt, das die innere Lage an der Innenwand des verstärkten Kunstharzes bildet, das die Außenlage bildet, und Bewegen des schwimmenden Kerns durch den Verbindungseinlass in das Neben-Formnest.
In einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren nach dem ersten Aspekt das Bewegen des schwimmenden Kerns durch den Verbindungseinlass in das Neben-Formnest, während die Geschwindigkeit des schwimmenden Kerns nach Beginn von dessen Bewegung gesteuert wird.
Die Erfindung schafft auch eine Formvorrichtung, mit der die Verfahren dieser Erfindung in die Praxis umgesetzt werden.
Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung eine Hohlformvorrichtung, in der ein Haupt-Formnest an seinem einen Ende einen schwimmenden Kern und einen Injektionseinlass zum Injizieren eines komprimierten Fluids zwecks Bewegens des schwimmenden Kerns an das andere Ende des Haupt-Formnests aufweist, des weiteren am anderen Ende des Haupt-Formnests einen öffenbaren Verbindungseinlass, der mit einem Neben-Formnest kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungseinlass eine Größe aufweist, die ausreicht, damit der schwimmende Kern hindurchtreten kann, dass das Neben-Formnest ein Volumen aufweist, das mit einem Spielraum ausreicht, um den schwimmenden Kern aufzunehmen, sowie geschmolzenes Kunstharz, das durch den Verbindungseinlass dem Neben-Formnest dann zugeführt wird, wenn der schwimmende Kern in das Neben-Formnest bewegt wird mittels komprimierten Fluids, das unter Druck durch den Injektionseinlass eingeleitet wird, wobei das Haupt-Formnest mit dem geschmolzenen Kunstharz gefüllt ist.
Die oben beschriebene Vorrichtung ermöglicht die Ausführung des Verfahrens nach dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Um das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung auszuführen, umfasst das oben genannte Haupt-Formnest ein primäres Neben-Formnest, das mit dem Verbindungseinlass kommuniziert, und ein sekundäres Neben-Formnest, das mit dem primären Neben-Formnest durch einen Verbindungseinlass kommuniziert, und der Verbindungseinlass weist eine offene Fläche auf, die kleiner ist als jene des Verbindungseinlasses.
Zuerst erfolgt die Beschreibung eines Hohlformverfahrens und einer Hohlformvorrichtung nach einem ersten Aspekt der Erfindung, um das erste Ziel zu erreichen.
Wie in Fig. 1 dargestellt, betrifft der erste Aspekt der Erfindung ein Hohlformverfahren, bei dem nach dem Injizieren eines geschmolzenen Kunstharzes in ein Haupt-Formnest 1, das mit einem Injektionseinlass 3 versehen ist, die einen schwimmenden Kern 2 an ihrem einen Ende und ein Neben-Formnest 6 am anderen Ende durch einen öffenbaren Verbindungseinlass 5 aufweist, ein komprimiertes Fluid unter Druck vom Injektionseinlass 3 eingeführt wird, um den schwimmenden Kern 2 gegen den Verbindungseinlass 5 zu bewegen, und das Kunstharz wird durch den Verbindungseinlass 5 in das Neben-Formnest 6 abgegeben, worin der bewegte schwimmende Kern 2 das entlang dem Zentrum des Haupt- Formnests 1 angeordnete Kunstharz in das Neben-Formnest 6 ausgibt, und der schwimmende Kern 2 wird durch den Verbindungseinlass 5 in das Neben-Formnest 6 bewegt.
In Fig. 1 ist auch dargestellt, dass die Erfindung eine Hohlformvorrichtung betrifft, in der ein Haupt-Formnest 1 an seinem einen Ende mit einem schwimmenden Kern 2 versehen ist und mit einem Injektionseinlass 3 zum Injizieren eines komprimierten Fluids, um den schwimmenden Kern 2 an das andere Ende des Haupt-Formnests 1 zu bewegen, und ein öffenbarer Verbindungseinlass 5, der mit einem Neben- Formnest 6 in Verbindung steht, ist am anderen Ende des Haupt- Formnests 1 vorgesehen, wobei der Verbindungseinlass 5 eine Größe aufweist, die ausreicht, um dem schwimmenden Kern 2 den Durchgang zu ermöglichen, und das Neben-Formnest 6 hat ein Volumen, das mit einem Spielraum ausreicht, um den schwimmenden Kern 2 sowie das Kunstharz aufzunehmen, das durch den Verbindungseinlass 5 dem Neben-Formnest 6 dann zugeführt wird, wenn der schwimmende Kern 2 in das Neben- Formnest 6 bewegt wird mittels komprimiertem Fluid, das unter Druck durch den Injektionseinlass 3 eingeleitet wird, wobei das Haupt-Formnest 1 mit dem geschmolzenen Kunstharz gefüllt ist.
Nun wird die Hohlformvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
Das Haupt-Formnest 1 weist eine Form in Entsprechung zu der Außenform eines Hauptformartikels 9 (vgl. Fig. 6) auf. Der Hauptformartikel 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein gebogenes Rohr.
An einem Ende des Haupt-Formnests 1 ist der schwimmende Kern 2 mit einem Durchmesser entsprechend dem Innendurchmesser des Hauptformartikels 9 (vgl. Fig. 6) vorgesehen, und des weiteren ist der Injektionseinlass 3 vorgesehen zur Zuführung des komprimierten Fluids unter Druck, um den schwimmenden Kern 2 an das andere Ende des Haupt-Formnests 1 zu bewegen.
Der schwimmende Kern 2 ist im Haupt-Formnest 1 vorgesehen, so dass der Injektionseinlass 3 dahinter angebracht ist, damit er von dem über den Injektionseinlass 3 zugeführten komprimierten Fluid geschoben wird; er kann aus Metall gefertigt sein, etwa aus Messing, rostfreiem Stahl, Eisen oder Aluminium, oder auch aus Kunstharz, wenn dieses im Formungsprozess nicht gravierend deformiert wird. Wenn für den schwimmenden Kern 2 ein Kunstharz verwendet wird, kann dieser leicht und einfach beweglich gemacht werden, ohne dass ein Druck des durch den Injektionseinlass 3 einzuführenden komprimierten Fluids besonders angehoben werden müsste, und das injizierte und mit dem schwimmenden Kern 2 in Kontakt gebrachte Kunstharz kühlt nicht so schnell ab wie bei der Verwendung eines schwimmenden Kerns 2 aus Metall, so dass vorteilhafter Weise der Zustand der Innenfläche des Hauptformartikels 9 (vgl. Fig. 6) auf der Seite des Injektionseinlasses 3 verbessert werden kann.
Neben der dargestellten Kugelform kann der schwimmende Kern 2 auch die Form eines Kegels, einer Schale oder einer Halbkugel annehmen, so lange sein maximaler Durchmesser dem Innendurchmesser des Hauptformartikels 9 entspricht.
Der Injektionseinlass 3 ist mit einem (nicht dargestellten) Komprimierten-Fluid-System für die Zu- und Abführung des komprimierten Fluids verbunden. Der Injektionseinlass 3 dient dem Zweck, das vom Komprimierten-Fluid-System zugeführte komprimierte Fluid auf der Rückseite des schwimmenden Kerns 2 aufzubringen und den schwimmenden Kern 2 an das andere Ende des Haupt-Formnests 1 zu bewegen. Das komprimierte Fluid wird unter Druck durch den Injektionseinlass 3 eingeführt, nachdem das Haupt-Formnest 1 mit dem Kunstharz gefüllt wurde, und ein Ventil 4 ist an einer Position vorgesehen, die etwas entfernt ist von dem schwimmenden Kern 2; so dass beim Injizieren des geschmolzenen Kunstharzes durch das Ventil 4 zum Befüllen des Haupt-Formnests 1 mit dem geschmolzenen Kunstharz der schwimmende Kern 2 nicht aufwärts getrieben wird und gegen den Injektionseinlass 3 gepresst bleibt.
Am andere Ende des Haupt-Formnests 1 ist der Verbindungseinlass 5 vorgesehen, und das Neben-Formnest 6 ist über den Verbindungseinlass 5 in Kommunikation mit dem Haupt-Formnest 1. Der Verbindungseinlass 5 hat eine Größe, die dem schwimmenden Kern 2 das Durchdringen ermöglicht, wenn er auch geringfügig verengt ist.
Das Neben-Formnest 6 hat ein Volumen, das ausreicht, mit einem Spielraum den schwimmenden Kern 2 und das überschüssige, vom Haupt- Formnest 1 abgegebene Kunstharz aufzunehmen, wenn das komprimierte Fluid unter Druck vom Injektionseinlass 3 eingeführt wird, um den schwimmenden Kern 2 zu bewegen, wobei das Haupt-Formnest 1 mit dem Kunstharz gefüllt ist.
Ein beweglicher Schaft 7 wird im wesentlichen durch die Mitte des Neben-Formnests 6 eingeführt, um eine Hin- und Herbewegung zum und vom Verbindungseinlass 5 auszuführen. Der bewegliche Schaft 7 wird vorwärts bewegt und gegen die periphere Wand des Verbindungseinlasses 5 gedrückt, wobei der Außenumfang seines vorderen Endes den Verbindungseinlass 5 schließt, und rückwärts bewegt, um den Verbindungseinlass 5 zu öffnen. Und das vordere Ende des beweglichen Schafts 7 ist so ausgeführt, dass es den schwimmenden Kern 2 aufnimmt, der in das Neben-Formnest 6 eindringt, wenn das komprimierte Fluid unter Druck zugeführt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Verbindungseinlass 5 durch die Hin- und Herbewegung des beweglichen Schafts 7 geöffnet und geschlossen, es ist allerdings zu beachten, dass auch andere Mittel zum Öffnen und Schließen des Verbindungseinlasses 5 verwendet werden können.
Es wird nun eine Formungsprozedur mittels des Hohlformverfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis Fig. 6 beschrieben.
Zuerst wird der bewegliche Schaft 7 vorwärts bewegt, um den Verbindungseinlass 5 zu schließen (der in Fig. 1 dargestellte Zustand), und ein geschmolzenes Kunstharz wird injiziert, um das Haupt-Formnest 1 mit dem Kunstharz zu füllen, wie in Fig. 2 dargestellt.
Als Kunstharz kann ein thermoplastisches Kunstharz verwendet werden, wie es allgemein für Spritzgießverfahren und Extrusionsformverfahren zum Einsatz kommt, und bei Bedarf kann auch ein duroplastisches Kunstharz verwendet werden. Und solche Kunstharze können je nach Bedarf mit unterschiedlichen Füllstoffen, Zusatzstoffen oder Pigmenten verbunden werden.
Die genannten Kunstharze können auch Verstärkungsfasern enthalten, wie Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Metallfasern. Wenn allerdings ein Hohlformartikel aus einem verstärkten Kunstharz gefertigt ist, das solche Verstärkungsfasern enthält, weist das überschüssige verstärkte Kunstharz, das aus dem Haupt-Formnest 1 abgegeben wird, wenn sich der schwimmende Kern 2 bewegt, eine derartige Festigkeit auf, dass seine Wiederverwendung schwierig ist. Außerdem verliert die Innenfläche des Hohlformartikels, mit der der bewegte schwimmende Kern 2 in direktem Kontakt ist, leicht ihre Glätte, weil das verstärkte Kunstharz ein Füllstoffverstärkungsmaterial oder eine Verstärkungsfaser enthält.
Das geschmolzene Harz wird mit einer Injektionsmaschine auf die selbe Art wie beim gewöhnlichen Spritzgießen injiziert. Im allgemeinen liegt ein Injektionsdruck bei etwa 50 bis 200 kg/cm²; dieser ist aber variabel in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Kunstharzes, dem Vorhandensein oder nicht von Verstärkungsfasern und dem Gehalt der Verstärkungsfasern.
Das geschmolzene Kunstharz wird injiziert, während der schwimmende Kern 2 am Injektionseinlass 3 gehalten wird. Dies lässt sich erreichen durch Bildung des Ventils 4 (vgl. Fig. 1) an der Seite des Verbindungseinlasses 5 in geringer Entfernung vom schwimmenden Kern 2.
Dann wird der bewegliche Schaft 7, wie in Fig. 3 dargestellt, etwas rückwärts bewegt, um den Verbindungseinlass 5 zu öffnen, und das komprimierte Fluid wird unter Druck durch den Injektionseinlass 3 eingeführt.
- Das komprimierte Fluid ist ein Gas oder eine Flüssigkeit, das/die unter den Bedingungen der Spritzgusstemperatur und beim herrschenden Druck mit dem verwendeten Kunstharz nicht reagiert oder zu diesem nicht kompatibel ist. Im speziellen können Stickstoffgas, Kohlendioxid, Luft, Glycerin, flüssiger Paraffin oder ähnliches verwendet werden, wobei aber ein Edelgas wie Stickstoffgas vorzuziehen ist.
Wenn ein Gas wie Stickstoffgas als komprimiertes Fluid zum Einsatz kommt, wird dieses komprimierte Gas, das in einem Speichertank unter einem per Kompressor im voraus erhöhten Druck aufbewahrt wird, über eine Rohrleitung zum Injektionseinlass 3 geführt oder das komprimierte Gas wird direkt zum Injektionseinlass 3 gesendet und sein Druck wird nachträglich durch einen Kompressor erhöht. Im ersteren Fall liegt der Druck des komprimierten Gases, das dem Injektionseinlass 3 zugeführt wird, im allgemeinen bei 50 bis 300 kg/m², obwohl dieser in Abhängigkeit von dem verwendeten Kunstharz variabel ist.
Durch die Injektion des komprimierten Fluids wird der schwimmende Kern 2 vorwärts zum Neben-Formnest 6 bewegt und das geschmolzene Kunstharz, das im Zentrum des Haupt-Formnests 1 langsam abgekühlt wird, gleichzeitig durch den Verbindungseinlass 5 in das Neben-Formnest 6 verschoben, während das Kunstharz, das mit Abkühlen und Aushärten begonnen hat, entlang der Innenwand des Haupt-Formnests 1 zurück gelassen wird.
Nachdem der schwimmende Kern 2 durchgegangen ist, wird ein hohler Abschnitt 8 gebildet, der im wesentlichen den selben Durchmesser hat wie der Durchmesser des schwimmenden Kerns 2. Deshalb kann der Durchmesser des zu bildenden hohlen Abschnitts 8 mit dem Durchmesser des auszuwählenden schwimmenden Kerns 2 angepasst werden.
Das Kunstharz mit dem gebildeten hohlen Abschnitt 8 wird gegen die Innenwand des Haupt-Formnests 1 gedrückt, um seine Form durch den Druck des injizierten komprimierten Fluids 2 zu bewahren.
Wie in Fig. 4 dargestellt, dringt der schwimmende Kern 2, wenn das komprimierte Fluid 2 weiter injiziert wird, in das Neben-Formnest 6 ein, und das Neben-Formnest 6 wird mit dem Kunstharz, das aus dem Verbindungseinlass 5 abgegeben wird, und dem komprimierten Fluid, das beim Schieben des schwimmenden Kerns 2 in das Neben-Formnest 6 eingedrungen ist, gefüllt.
Aus dem in Fig. 4 dargestellten Zustand wird der bewegliche Schaft 7 weiter zurück bewegt und angehalten, dann bei aufgebrachtem, komprimiertem Fluid im hohlen Abschnitt 8 gehalten, wie in Fig. 5 dargestellt, sodass das Kunstharz vollständig gegen die Innenwand des Haupt-Formnests 1 gepresst werden kann, wodurch es möglich wird, das Vorkommen von Schrumpfungen infolge der Abkühlung zu verhindern.
Nach dem Abkühlen des Kunstharzes im Formnest wird das komprimierte Fluid im hohlen Abschnitt 8 abgegeben, der bewegliche Schaft 7 wird weiter zurück bewegt, um vom Neben-Formnest 6 getrennt zu werden, und der Formartikel wird aus dem Formnest genommen. Zur Ausscheidung des komprimierten Fluids kann der Injektionseinlass 3 zur Atmosphäre hin geöffnet werden, wenn als komprimiertes Fluid Gas verwendet wird, welches aber besser in einem (nicht dargestellten) Sammelbehälter zur Wiederverwertung gesammelt wird. Der entfernte Formartikel ist wie in Fig. 6 dargestellt und weist einen vom Haupt- Formnest 1 gebildeten Hauptformartikel 9 und einen vom Neben-Formnest 6 gebildeten sekundären Formartikel 10 auf.
Ein dünner verengter Teil 11, der vom verengten Verbindungseinlass 5 gebildet wird, befindet sich zwischen dem Hauptformartikel 9 und dem sekundären Formartikel 10, und der Hauptformartikel 9 und der sekundäre Formartikel 10 können an diesem verengten Teil 11 getrennt werden, um ein gewünschtes Rohr zu erreichen. Wie oben beschrieben, wird ursprünglich ein Rohr, bestehend aus dem Hauptformartikel 9, mit offenen Enden geschaffen, da der schwimmende Kern 2 im sekundären Formartikel 10 verbleibt.
In der Folge wird das Hohlformverfahren nach einem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben, mit dem das erste und das zweite Ziel erreicht werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt, betrifft der zweite Aspekt der Erfindung ein Hohlformverfahren, bei dem nach dem Injizieren eines geschmolzenen Kunstharzes in ein Haupt-Formnest 1, das einen Injektionseinlass 3 aufweist, der mit einem schwimmenden Kern 2 an seinem einen Ende und mit einem Neben-Formnest 6 am anderen Ende durch einen öffenbaren Verbindungseinlass 5 versehen ist, unter Druck vom Injektionseinlass 3 ein komprimiertes Fluid zugeführt wird, der schwimmende Kern 2 gegen den Verbindungseinlass 5 bewegt wird und das Kunstharz in das Neben- Formnest 6 durch den Verbindungseinlass 5 abgegeben wird, wobei ein verstärktes Kunstharz in das Haupt-Formnest 1 entlang seiner Innenwand eingebracht wird, ein nicht-verstärktes Kunstharz ebenfalls entlang dem Zentrum des Haupt-Formnests 1 eingebracht wird, der schwimmende Kern 2 bewegt wird, um das im Zentrum befindliche nicht-verstärkte Kunstharz in das Neben-Formnest 6 abzugeben, während das nicht-verstärkte Kunstharz, das die Innenlage auf der Innenwand des verstärkten Kunstharzes bildet, das die Außenlage bildet, zurück gelassen wird und der schwimmende Kern 2 durch den Verbindungseinlass 5 in das Neben- Formnest 6 bewegt wird.
Der zweite Aspekt der Erfindung bessert die Nachteile aus, die im ersten Aspekt der Erfindung gegeben sind, in dem der Hohlformartikel unter Verwendung von verstärktem Kunstharz mit Verstärkungsfasern gebildet wird, namentlich die Schwierigkeit einer Wiederverwendung des überschüssigen Harzes wegen dessen höherer Festigkeit nach dem Ausscheiden in das Neben-Formnest 6 und die Schäden an der Glätte der Innenwand des Hohlformartikels. Die Hohlformvorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung ist grundsätzlich dieselbe wie die Vorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Im Hohlformverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Injektionseinheit, wie sie für das sogenannte Zweifarben- Spritzgießverfahren oder Zweilagen-Spritzgießverfahren zur Anwendung kommt, zum Injizieren des geschmolzenen Kunstharzes in das Haupt- Formnest 1 der Gießform verwendet. Wie in Fig. 7 und Fig. 8 beispielsweise dargestellt, werden Injektionseinheiten verwendet, die mit zwei Injektionszylindern 21a, 21b versehen sind und zwei Kunstharze ohne deren Mischung injizieren können. Der Injektionszylinder 21a injiziert ein verstärktes Kunstharz, das mindestens ein Füllstoff-Verstärkungsmaterial und/oder ein Faserverstärkungsmaterial enthält, und der Injektionszylinder 21b injiziert ein nicht-verstärktes Kunstharz, das weder ein Füllstoff- Verstärkungsmateriai noch ein Faser-Verstärkungsmaterial enthält. Bei der in Fig. 7 dargestellten Injektionseinheit sind die zwei Injektionszylinder 21a, 21b über ein Umstellventil 22 an eine Injektionsdüse 23 angeschlossen. Die Injektion erfolgt durch Hin- und Herschalten zwischen den Injektionszylindern 21a, 21b. Des weiteren extrudiert die in Fig. 8 dargestellte Injektionseinheit ein Kunstharz vom Injektionszylinder 21b in die Mitte eines vom Injektionszylinder 21a extrudierten Kunstharzes und injiziert das doppellagige Kunstharz von der Injektionsdüse 23.
In der Folge werden eine Formungsprozedur mittels des Hohlformverfahrens nach dem zweiten Aspekt der Erfindung unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Formvorrichtung und der in Fig. 7 oder Fig. 8 dargestellten Injektionseinheit unter Bezugnahme auf Fig. 9 bis Fig. 12 beschrieben.
Wie in Fig. 9 dargestellt, wird zuerst der bewegliche Schaft 7 vorwärts bewegt, um den Verbindungseinlass 5 zu schließen, und ein verstärktes Kunstharz sowie ein nicht-verstärktes Kunstharz werden in das Haupt-Formnest 1 injiziert. Durch diese Injektion wird das verstärkte Kunstharz entlang der Wand des Haupt-Formnests 1 eingebracht, und das nicht-verstärkte Kunstharz wird entlang der Mitte des Haupt-Formnests 1 eingebracht. Insbesondere wenn die in Fig. 7 dargestellte Injektionseinheit verwendet wird, wird das verstärkte Kunstharz zuerst von dem Injektionszylinder 21a injiziert, dann wird das Umstellventil 22 betätigt und das nicht-verstärkte Kunstharz wird vom Injektionszylinder 21b injiziert. Wenn die in Fig. 8 dargestellte Injektionseinheit verwendet wird, werden das verstärkte Kunstharz des Injektionszylinders 21a und das nichtverstärkte Kunstharz des Injektionszylinders 21b im wesentlichen gleichzeitig injiziert (das verstärkte Kunstharz wird etwas früher injiziert). Das verstärkte Kunstharz im zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Kunstharz, dessen mechanische Eigenschaften durch Hinzufügen eines Füllstoff-Verstärkungsmaterials oder eines Faser-Verstärkungsmaterials oder beider verbessert werden. Ein Basisharz für das verstärkte Kunstharz kann ein allgemeines thermoplastisches Harz sein, wie etwa Polystyrol, Polyolefin, Polyamid, Acrylharz, POM, PPS, modifiziertes PPE oder Polycarbonat. Das Füllstoff-Verstärkermaterial kann Talkum, Wollastonit (Calciumsilikat) oder Calciumcarbonat sein. Und das Faser- Verstärkungsmaterial kann Glasfaser, Kohlenstofffaser oder Metallfaser sein. Der Gehalt des Füllstoff-Verstärkungsmaterials und/oder des Faser- Verstärkungsmaterials im verstärkten Kunstharz wird ausgewählt nach den physikalischen Eigenschaften, die für die Anwendung erforderlich sind, Liegt aber im allgemeinen bei 5 Gewichtsprozent oder mehr. Und das verstärkte Kunstharz nach dem zweiten Aspekt der Erfindung enthält mindestens eines von Füllstoff-Verstärkungsmaterial und Faser-Verstärkungsmaterial, so wie oben beschrieben. Doch treten die oben beschriebenen Nachteile deutlich zutage, wenn das verstärkte Kunstharz das Faser- Verstärkungsmaterial enthält, und die Anwendung des zweiten Aspekts der Erfindung ist überaus vorteilhaft.
Das nicht-verstärkte Kunstharz nach dem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Kunstharz, dessen mechanische Eigenschaften nicht durch das oben erwähnte Füllstoff-Verstärkungsmaterial oder das Faser- Verstärkungsmaterial verbessert sind. Grundsätzlich enthält dieses Kunstharz kein Füllstoff-Verstärkungsmaterial oder Faser- Verstärkungsmaterial, kann aber ein Füllstoff-Verstärkungsmaterial und/oder ein Faser-Verstärkungsmaterial in einem gewissen Ausmaß (d. h. in einem Ausmaß, bei dem die mechanischen Eigenschaften nicht wesentlich verbessert werden) enthalten, so dass die nachfolgend zu beschreibende Glätte der Innenfläche nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere kann ein Füllstoff-Verstärkungsmaterial oder ein Faser-Verstärkungsmaterial oder beides in einem Ausmaß von 3 Gewichtsprozent oder weniger hinzugefügt werden. Außerdem kann das nicht-verstärkte Kunstharz das selbe thermoplastische Kunstharz sein wie das oben erwähnte Basisharz für das verstärkte Kunstharz. Dieses nicht-verstärkte Kunstharz und das Basisharz für das oben erwähnte verstärkte Kunstharz können von der selben oder von unterschiedlichen Arten sein. Es ist aber vorzuziehen, dieselbe Art von Kunstharz zu verwenden, um eine Außenlage 24 und eine Innenlage 25 (vgl. Fig. 13) eines Formartikels fest zu verbinden und damit einstückig zu machen.
Zu dem verstärkten Kunstharz und dem nicht-verstärkten Kunstharz können je nach Bedarf unterschiedliche Zusatzstoffe und Pigmente hinzugefügt werden.
Dann wird, wie in Fig. 10 dargestellt, der bewegliche Schaft 7 im Neben-Formnest 6 etwas zurück bewegt, um den Verbindungseinlass 5 zu öffnen, und das komprimierte Fluid wird vom Injektionseinlass 3 injiziert. Auf diese Weise wird der schwimmende Kern 2 vorwärts zum Neben- Formnest 6 bewegt, um das geschmolzene Kunstharz (im wesentlichen nicht-verstärktes Kunstharz), das mit Verzögerung im Zentrum abkühlt, in das Neben-Formnest 6 durch den Verbindungseinlass 5 zu schieben, während das verstärkte Kunstharz, das abzukühlen und zu härten begonnen hat, entlang der Wand des Neben-Formnests und das nichtverstärkte Kunstharz mit einer bestimmten Dicke an der Innenfläche des verstärkten Kunstharzes zurück bleibt. Nachdem der schwimmende Kern 2 durchgegangen ist, wird ein hohler Abschnitt 8 gebildet, der im wesentlichen den selben Durchmesser wie der Durchmesser des schwimmenden Kerns 2 aufweist. Deshalb kann der Durchmesser des zu bildenden hohlen Abschnitts 8 mit dem Durchmesser des zu wählenden schwimmenden Kerns 2 angepasst werden. Das Kunstharz, das den hohlen Abschnitt 8 bilden lässt, wird gegen die Innenwand des Haupt- Formnests 1 gedrückt, um seine Form durch den Druck des unter Druck eingeführten komprimierten Fluids zu erhalten.
Das oben verwendete komprimierte Fluid kann dasselbe Gas bzw. dieselbe Flüssigkeit sein, wie sie im ersten Aspekt der Erfindung verwendet wurde, und das Injektionsverfahren ist ebenfalls das selbe wie im ersten Aspekt der Erfindung.
Wenn das komprimierte Fluid weiter injiziert wird, dringt der schwimmende Kern 2 in das Neben-Formnest 6 ein und ist auf dem beweglichen Schaft 7 positioniert, wie in Fig. 11 dargestellt. Das Neben- Formnest 6 wird gefüllt mit dem Kunstharz (im wesentlichen das nichtverstärkte Kunstharz), das aus dem Verbindungseinlass 5 ausgegeben wird, und dem komprimierten Fluid, welches beim Schieben des schwimmenden Kerns 2 in das Neben-Formnest 6 eingetreten ist. Im wesentlichen bleibt der Großteil des verstärkten Kunstharzes auf der Wand des Haupt-Formnests 1 im Haupt-Formnest 1, während das nicht-verstärkte Kunstharz im Zentrum des Haupt-Formnests 1 im wesentlichen in das Neben-Formnest 6 abgegeben wird, ausgenommen der Anteil, der an der Innenfläche des verstärkten Kunstharzes haftet. Daraus folgt, dass ein Großteil des Kunstharzes im Neben-Formnest 6 das nicht-verstärkte Kunstharz ist und seine Wiederverwendung erleichtert wird. Um die Wiederverwendung weiter zu erleichtern, ist vorzuziehen, dass das Volumen des Neben-Formnests 6 reduziert wird, ein (nicht dargestelltes) kleines verfügbares Formnest mit kleiner Querschnittfläche damit verbunden wird und das abgegebene Kunstharz als kleiner oder dünner sekundärer Formartikel entfernt wird, der sich leicht pulverisieren lässt.
Obwohl das Kunstharz in dem in Fig. 11 dargestellten Zustand gekühlt werden kann, vergrößert sich der hohle Abschnitt 8 im Neben- Formnest 6, wenn der bewegliche Schaft 7 wie in Fig. 12 dargestellt zurück bewegt wird, und der sekundäre Formartikel 10 (vgl. Fig. 6) kann dünn gestaltet werden, wodurch er sich für eine Wiederverwendung leichter brechen lässt. Auf jeden Fall wird das Kunstharz unter beibehaltenem Druck im Formnest abgekühlt, das komprimierte Fluid wird vom hohlen Abschnitt 8 ausgegeben, der bewegliche Schaft 7 wird aus dem Neben- Formnest 6 entfernt und der Formartikel wird entnommen.
Der entnommene Formartikel hat dasselbe Aussehen wie der gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gewonnene, wie in Fig. 6 dargestellt. Wie oben beschrieben, wird von Anfang an ein Rohr mit geöffneten Enden erhalten, da der schwimmende Kern 2 im sekundären Formartikel 10 belassen wird.
Ein Hohlformartikel (Hauptformartikel 9), der nach dem Hohlformverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung gebildet ist, weist eine Zweilagenstruktur mit einer Außenlage 24 aus dem verstärkten Kunstharz und einer Innenlage aus dem nicht-verstärkten Kunstharz auf, wie in Fig. 13 dargestellt. Die Außenlage 24 aus dem verstärkten Kunstharz liefert den Hohlformartikel mit hoher mechanischer Festigkeit, und die Innenlage 25, bestehend aus dem nicht-verstärkten Kunstharz, schafft eine glatte Innenfläche.
Gemäß dem Hohlformverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung kann ein Hohlformartikel mit vorgeschriebenem Außen- und Innendurchmesser, einer Dicke T&sub0; der Außenlage 24 aus verstärktem Kunstharz und einer Dicke T&sub1; der Innenlage 25 aus dem nicht-verstärkten Kunstharz kontrolliert werden durch das Injektionsvolumen der einzelnen Kunstharze und die Zeiteinstellung des Injektionsbeginns (Injektionsverzögerung: Zeit zwischen der Injektion des verstärkten Kunstharzes und der Injektion des nicht-verstärkten Kunstharzes) des verstärkten Kunstharzes und des benachbarten nicht-verstärkten Kunstharzes, und ein zweilagiger Hohlformartikel mit T&sub1;/T&sub0;, 1/100≤T&sub1;/T&sub0;≤5 und einem Mittellinien-Rauhwert Ra von 5 um oder weniger kann produziert werden. Die Injektionsverzögerung wird ausgewählt nach erforderlichen T&sub1;, T&sub0; und T&sub1;/T&sub0; und beträgt im allgemeinen zwischen 0 und 30 Sekunden, allerdings variabel in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Kunstharzes.
Wenn T&sub1;/T&sub0; ist weniger als 1/100 weist die Innenfläche eine mangelhafte Glätte auf, und wenn das Produkt als Rohr verwendet wird, kommt es zu einer übermäßigen Steigerung des Strömungswiderstands des Fluids, und wenn dieser Quotient 5 übersteigt, wird eine für den Hohlformartikel verlangte Festigkeit nicht erreicht. Um eine höhere Innenflächenglätte und Festigkeit zu erreichen, ist 1/20≤T&sub1;/T&sub0;≤2 erforderlich. Insbesondere wenn der Artikel als Rohr verwendet wird, durch das ein Fluid über einen längeren Zeitraum fließt und auf das ein Innendruck angewendet wird, ist eine Erfüllung der Bedingung 1/20≤T&sub1;/T&sub0;≤2 wünschenswert.
Wenn der Mittellinien-Rauhwert Ra der Innenfläche (JIS B 0601) 5 um oder mehr wird und der Hohlformartikel als Rohr verwendet wird, kommt es zu einem extremen Anstieg eines Strömungswiderstands gegen ein Fluid, an einer unebenen Stelle kann es leicht zu einem Einriss kommen und das Produkt eignet sich nicht für eine langfristige Nutzung. Der Mittellinien- Rauhwert Ra wird in Einheiten von um durch die folgende Gleichung ausgedrückt, wenn ein Abschnitt einer Evaluierungslänge L in eine Richtung seiner Mittellinie von einer extrahierten Kurve genommen wird, die Mittellinie des genommenen Abschnitts auf der X-Achse ist, eine axiale Vergrößerung auf der Z-Achse ist und die extrahierte Kurve ausgedrückt wird durch Z = f(x).
In der Folge wird das Hohlformverfahren und die Vorrichtung nach einem dritten Aspekt der Erfindung zur Realisierung des ersten und des dritten Zieles beschrieben.
Wie in Fig. 14 dargestellt, betrifft der dritte Aspekt der Erfindung ein Hohlformverfahren, bei dem nach der Injektion eines geschmolzenen Harzes in das Haupt-Formnest 1, das einen Injektionseinlass 3 aufweist, der mit einem schwimmenden Kern 2 an einem Ende und durch einen öffenbaren Verbindungseinlass 5 mit einem Neben-Formnest 6 am anderen Ende versehen ist, ein komprimiertes Fluid unter Druck vom Injektionseinlass 3 eingeführt, der schwimmende Kern 2 gegen den Verbindungseinlass 5 bewegt und das Kunstharz in das Neben-Formnest 6 durch den Verbindungseinlass 5 abgegeben wird, wobei nach begonnener Bewegung des schwimmenden Kerns 2 derselbe durch den Verbindungseinlass 5 in das Neben-Formnest 6 bewegt wird, während die Bewegungsgeschwindigkeit des schwimmenden Kerns 2 kontrolliert wird.
Wie in Fig. 14 dargestellt, sind in der Hohlformvorrichtung an einem Ende des Haupt-Formnests 1 der schwimmende Kern 2 und der Injektionseinlass 3 zum Injizieren des komprimierten Fluids vorgesehen, das am schwimmenden Kern 2 schiebt, um diesen an das andere Ende des Haupt-Formnests 1 zu bewegen, und am anderen Ende des Haupt- Formnests 1 ist der mit dem Neben-Formnest 6 kommunizierende, öffenbare Verbindungseinlass 5 vorgesehen, wobei der Verbindungseinlass 5 eine Größe aufweist, durch die der schwimmende Kern 2 passieren kann, das Neben-Formnest 6 ein primäres Neben-Formnest 6a aufweist, das mit dem Verbindungseinlass 5 kommuniziert, und ein sekundäres Neben- Formnest 6b, das mit dem primären Neben-Formnest 6a durch eine Verbindungseinlass 31 kommuniziert, und der Verbindungseinlass 31 eine offene Fläche aufweist, die kleiner ist als die des Verbindungseinlasses 5.
In der Folge wird die Hohlformvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 14 und Fig. 15 beschrieben.
Die Hohlformvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist beinahe dieselbe wie die Vorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung, ausgenommen, dass das Neben-Formnest 6 eine andere Struktur aufweist.
Das Neben-Formnest 6 umfasst das primäre Neben-Formnest 6a, das direkt mit dem Verbindungseinlass 5 verbunden ist, und das sekundäre Neben-Formnest 6b, das durch den Verbindungseinlass 31 mit dem primären Neben-Formnest 6a kommuniziert.
Wie weiter unten beschrieben wird, hat das primäre Neben-Formnest 6a ein Volumen, das den schwimmenden Kern 2 aufnimmt, der von dem durch den Injektionseinlass 3 injizierten komprimierten Fluid geschoben und bewegt wird, wobei das Haupt-Formnest 1 mit dem geschmolzenen Kunstharz und einem Teil des Kunstharzes gefüllt ist, das durch den Verbindungseinlass 5 abgegeben wird, wenn der schwimmende Kern 2 bewegt wird. Insbesondere unter der Annahme, dass das primäre Neben- Formnest 6a ein Volumen V, und der schwimmende Kern 2 ein Volumen V aufweist, ist ein Volumen im Bereich von 10Vc≤V, ≥2Vc wünschenswert. Wenn das primäre Neben-Formnest 6a ein kleineres Volumen aufweist, ist eine Anfangsgeschwindigkeit zum Bewegen des schwimmenden Kerns 2 zum Verbindungseinlass 5 schwer zu erreichen, auch wenn der schwimmende Kern 2 durch Injizieren des komprimierten Fluids bei mit geschmolzenem Kunstharz gefülltem Haupt-Formnest 1 bewegt wird. Mit anderen Worten, wenn das Volumen Vc des primären Neben-Formnests 6a übermäßig klein ist, kommt es leicht zu einem unerwünschten Druckverlust, wenn sich der schwimmende Kern 2 durch den Fluid-Druck zu bewegen beginnt. Und wenn das Volumen Vc des primären Neben-Formnests 6a übermäßig groß ist, kann die Geschwindigkeit des schwimmenden Kerns 2 nicht adäquat kontrolliert werden und die Dickenverteilung des gewonnenen Hauptformartikels wird kaum ohne Abweichungen auskommen.
Das sekundäre Neben-Formnest 6b ist mit dem primären Neben- Formnest 6a durch den Verbindungseinlass 31 verbunden. Der Verbindungseinlass 31, der das primäre Neben-Formnest 6a und das sekundäre Neben-Formnest 6b verbindet, weist eine offene Fläche auf, die kleiner ist als jene des Verbindungseinlasses 5, der das Haupt-Formnest 1 und das primäre Neben-Formnest 6a verbindet. Wenn das primäre Neben- Formnest 6a mit dem Kunstharz gefüllt ist und das Kunstharz weiter vom Verbindungseinlass 5 abgegeben wird, wird das Kunstharz, welches das primäre Neben-Formnest 6a füllt, in das sekundäre Neben-Formnest 6b abgegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Strömungswiderstand des Kunstharzes vom Verbindungseinlass 5, zum Neben-Formnest 6 vergrößert, weil die offene Fläche des Verbindungseinlasses 31 kleiner ist als jene des Verbindungseinlasses 5 und die Strömungsgeschwindigkeit des Kunstharzes in das Neben-Formnest 6 sinkt. Dementsprechend ist die Bewegungsgeschwindigkeit des schwimmenden Kerns 2 beschränkt.
Das sekundäre Neben-Formnest 6b kann so ausgeführt werden, dass es ein Volumen hat, so dass die Summe seines Volumens (das Gesamtvolumen des Neben-Formnests 6) mit jenem des Neben-Formnests 6a gleich oder größer als die Summe des gesamte vom Verbindungseinlass 5 abgegebenen Kunstharzes und eines Volumens des schwimmenden Kerns 2. Und das Neben-Formnest 6b ist vorzugsweise verzweigt in eine Mehrzahl von Formnestern in Form von Platten oder dünnen Stäben, so wie dargestellt. Wenn das sekundäre Neben-Formnest 6b wie oben beschrieben ausgeführt ist, weist ein sekundärer Formartikel 32 eine Mehrzahl von plattenförmigen oder dünnen stabförmigen Verzweigungen auf, wie in Fig. 21 dargestellt, so dass es vorteilhaft ist, dass der sekundäre Formartikel 32 leicht zerbrochen und nach Trennung vom Hauptformartikel 9 wiederverwendet werden kann.
Wenn sich das sekundäre Neben-Formnest 6b in eine Mehrzahl von platten- oder dünnen Stabformen verzweigt, wie dargestellt, kann der Strömungswiderstand des Kunstharzes im sekundären Neben-Formnest 6b gesteigert werden, so dass der Strömungswiderstand des Kunstharzes in das Neben-Formnest 6 oder die Strömungsgeschwindigkeit des Kunstharzes in das Neben-Formnest 6 vor und nach dem Füllen des primären Neben-Formnests 6a unterschiedlich gestaltet werden kann. Diese verzweigten Teile können eine beliebige Querschnittform aufweisen, etwa einen Kreis, einen Halbkreis oder ein Rechteck. Es ist aber vorzuziehen, dass ein Strömungsquerschnittverhältnis A des primären Neben-Formnests 6a zum sekundären Neben-Formnest 6b bei jedem Querschnitt des sekundären Neben-Formnests 6b (1/100≤A≤1/3) ist. Wenn dieses Strömungsquerschnittverhältnis A weniger als 1/100 ausmacht, wird die Strömung des Kunstharzes vom primären Neben-Formnest 6a in das sekundäre Neben-Formnest 6b schwierig, und die Bewegung des schwimmenden Kerns 2 wird leicht angehalten. Und wenn dieses Strömungsquerschnittverhältnis A über 1/3 liegt, kann der Strömungswiderstand des Kunstharzes im sekundären Neben-Formnest 6b nicht so weit gesteigert werden, die einzelnen Verzweigungen werden dick, und die Signifikanz der Verzweigung des sekundären Formnests 6b in die Mehrzahl von Platten oder dünnen Stabformen geht verloren.
Das oben genannte Strömungsquerschnittverhältnis A kann bestimmt werden durch (die Strömungsquerschnittfläche des sekundären Neben- Formnests 6b) / (die Strömungsquerschnittfläche des primären Neben- Formnests 6a), und jede Strömungsquerschnittfläche ist eine Querschnittfläche in einer Richtung in rechten Winkeln zu einer Richtung, in der das Kunstharz fließt.
Der hin- und herbewegliche Schaft 7 wird im wesentlichen durch die Mitte des primären Neben-Formnests 6a gegen den Verbindungseinlass 5 eingeführt. Wie in Fig. 14 dargestellt, wird der bewegliche Schaft 7 vorwärts bewegt und gegen die periphere Wand des Verbindungseinlasses 5 gepresst, wobei der Außenumfang seines vorderen Endes den Verbindungseinlass 5 schließt, und rückwärts bewegt, um den Verbindungseinlass 5 zu öffnen, wie in Fig. 15 dargestellt. Und das vordere Ende des beweglichen Schafts 7 ist so ausgeführt, dass es den schwimmenden Kern 2 aufnimmt, der in das primäre Neben-Formnest 6a eindringt, wenn das komprimierte Fluid injiziert wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Verbindungseinlass 5 durch die Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des beweglichen Schafts 7 geöffnet oder geschlossen, es können aber auch andere Mittel als der bewegliche Schaft 7 zum Öffnen und Schließen des Verbindungseinlasses 5 verwendet werden.
Die Formungsprozedur nach dem Hohlformverfahren durch den dritten Aspekt der Erfindung wird beschrieben unter Bezugnahme auf Fig. 16 bis Fig. 20.
Zuerst wird bei vorwärts bewegtem beweglichen Schaft 7 zum Schließen des Verbindungseinlasses 5 das geschmolzene Kunstharz vom Ventil 4 in das Haupt-Formnest 1 injiziert, um das Haupt-Formnest mit dem Kunstharz zu füllen. Das Kunstharz und die hier verwendete Injektionsmethode sind die gleichen wie im Hohlformverfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Dann wird, wie dargestellt, der bewegliche Schaft 7 rückwärts bewegt, um den Verbindungseinlass 5 in einem Ausmaß zu öffnen, dass der schwimmende Kern 2 in das primäre Neben-Formnest 6a bewegt werden kann. Das komprimierte Fluid und dessen Injektionsmethode sind hier die selben wie im Hohlformverfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Nach der Injektion des komprimierten Fluids wird der schwimmende Kern 2 zum primären Neben-Formnest 6a bewegt, während das geschmolzene Kunstharz, das in der Mitte langsam abkühlt, durch den Verbindungseinlass 5 in das primäre Neben-Formnest 6 geschoben wird und das Kunstharz, das entlang der Innenwand des Haupt-Formnests 1, wie in Fig. 17 dargestellt, abzukühlen und auszuhärten begonnen hat, zurückgelassen wird. Wenn der schwimmende Kern 2 durchgegangen ist, wird ein hohler Abschnitt 8 gebildet, der im wesentlichen den selben Durchmesser hat wie der Durchmesser des schwimmenden Kerns 2. Deshalb kann der Durchmesser (der Innendurchmesser des Hohlformartikels) des zu formenden hohlen Abschnitts 8 mit dem Durchmesser des auszuwählenden schwimmenden Kerns 2 angepasst werden. Und das Kunstharz, das den hohlen Abschnitt 8 formen lässt, wird gegen die Innenwand des Haupt-Formnests 1 gepresst, um seine Form durch den Druck des unter Druck eingeführten, komprimierten Fluids zu behalten.
Wie in Fig. 18 dargestellt, wird der bewegliche Schaft 7 weiter rückwärts bewegt, das primäre Neben-Formnest 6a mit dem Kunstharz gefüllt und der schwimmende Kern 2 vorwärts bewegt, um das geschmolzene Kunstharz vom Verbindungseinlass 5 abzugeben, dann wird das Kunstharz im primären Neben-Formnest 6a aus dem Verbindungseinlass 31 in das sekundäre Neben-Formnest 6b abgegeben.
Da der Verbindungseinlass 5 eine relativ große offene Fläche aufweist und das primäre Neben-Formnest 6a ebenfalls eine relativ große Strömungsquerschnittfläche aufweist, ist der Strömungswiderstand des Kunstharzes in das Neben-Formnest 6 klein, bis das primäre Neben- Formnest 6a mit dem Kunstharz gefüllt ist, so dass das Kunstharz leicht in das Neben-Formnest 6 fließt. Deshalb wird der schwimmende Kern 2 durch Injizieren des komprimierten Fluids in gleichmäßige Bewegung gebracht und vorwärts bewegt, während das geschmolzene Kunstharz mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit abgegeben wird. Doch der Verbindungseinlass 31 weist eine offene Fläche auf, die kleiner ist als der Verbindungseinlass 5, wodurch das Kunstharz veranlasst wird, vom primären Neben-Formnest 6a langsam in das sekundäre Neben-Formnest 6b zu strömen. Wenn das primäre Neben-Formnest 6a einmal gefüllt ist, erhöht sich der Strömungswiderstand des Kunstharzes in das Neben- Formnest 6, wodurch die Geschwindigkeit des in das Neben-Formnest 6 strömenden Kunstharzes unterdrückt wird. Demgemäss wird die Bewegungsgeschwindigkeit des schwimmenden Kerns 2 beschränkt, die Verteilung der Dicke des Hauptformartikels 9 (vgl. Fig. 21) kann gleichförmig gestaltet und die Glätte der Innenfläche kann verbessert werden. Wenn diese Bewegungsgeschwindigkeit beschränkt wird, bevor der schwimmende Kern 2 die Biegung erreicht, kann die Dicke in peripherer Richtung an der Biegung, wo die Verteilung des Dicke besonders variabel ist, gleichförmig gestaltet werden.
Wenn, wie oben beschrieben, das sekundäre Neben-Formnest 6b in eine Mehrzahl von Platten- oder dünnen Stabformen verzweigt wird und ein Strömungsquerschnittverhältnis A des primären Neben-Formnests 6a zum sekundären Neben-Formnest 6b 1/100≤A≤1/3 ist, kann die Bewegungsgeschwindigkeit des schwimmenden Kerns 2 mit größerer Sicherheit beschränkt werden. Und wenn das primäre Neben-Formnest 6a mit einem Volumen V&sub1; und der schwimmende Kern 2 mit einem Volumen Vc so festgelegt werden, dass sie die Bedingung 10Ve≥V&sub1;≥2Vc erfüllen, kann die Geschwindigkeit des schwimmenden Kerns 2 vollständig gesteuert werden, während sichergestellt wird, dass die Anfangsgeschwindigkeit einen Wert erreicht, dass der schwimmende Kern 2 schließlich den Verbindungseinlass 5 erreicht.
Während die Bewegungsgeschwindigkeit des schwimmenden Kerns 2 wie oben beschrieben gesteuert und beschränkt wird, wird der schwimmende Kern 2 vorwärts bewegt, um in das primäre Neben-Formnest 6a einzutreten, wie in Fig. 20 dargestellt. Der schwimmende Kern 2 wird innerhalb des Neben-Formnests 6a auf den beweglichen Schaft 7 gesetzt. Es ist außerdem vorzuziehen, dass für den Fall, dass das Volumen des Neben-Formnests 6 größer als die Summe der Volumen des abgegeben Kunstharzes und des schwimmenden Kerns 2 ist und der hohle Abschnitt 8 ebenfalls im primären Neben-Formnest 6a gebildet wird, wie in Fig. 20 dargestellt, ein Teil des im primären Neben-Formnest 6a gebildeten sekundären Formartikels 32 (vgl. Fig. 21) dünn und leicht zerbrechlich gestaltet werden kann.
Nach dem Abkühlen des Kunstharzes innerhalb der Form wird das komprimierte Fluid aus dem hohlen Abschnitt 8 abgegeben, der bewegliche Schaft 7 wird weiter zurück bewegt und vom primären Neben- Formnest 6a getrennt und ein Formartikel wird aus der Form entfernt. Wenn ein Gas als komprimiertes Fluid verwendet wird, kann es durch Öffnen des Injektionseinlasses 3 in die Atmosphäre abgegeben werden, es ist aber vorzuziehen, es in einem (nicht dargestellten) Sammeltank für eine wiederholte Verwendung zu sammeln.
Der entfernte Formartikel ist wie in Fig. 21 dargestellt und weist einen durch das Haupt-Formnest 1 gebildeten Hauptformartikel 9 und einen durch das Neben-Formnest 6 gebildeten sekundären Formartikel 32 auf. Ein dünner, verengter Teil 11, der durch den verengten Verbindungseinlass 5 gebildet wird, befindet sich zwischen dem Hauptformartikel 9 und dem sekundären Formartikal 32, und der Hauptformartikel 9 und der sekundäre Formartikel 32 können an diesem verengten Teil 11 getrennt werden, um einen gewünschten Hohlformartikel zu gewinnen. Da der schwimmende Kern 2, wie oben beschrieben, im sekundären Formartikel 32 belassen wird, wird ein aus dem Hauptformartikel 9 bestehendes Rohr geschaffen, dessen Enden von vorne herein offen sind.

In dem Ausführungsbeispiel oben wird die

Bewegungsgeschwindigkeit des schwimmenden Kerns 2 beim Start der Bewegung gesteuert, indem die Strömungsquerschnittfläche A des primären Neben-Formnests 6a zum sekundären Neben-Formnest 6b gestaltet und der Strömungswiderstand des Kunstharzrests in das Neben- Formnest 6 hinein gesteigert wird, nachdem das Kunstharz in das Neben- Formnest 6 abgegeben wurde, aber die Methode zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des schwimmenden Kerns 2 ist nicht auf die oben beschriebene beschränkt. Als weitere Steuerungsmethode wird eine Versetzung des hin- und herbeweglichen Schafts 7 innerhalb des Neben- Formnests 6 gegen den Verbindungseinlass 5 in Synchronisierung mit dem Injektionszeitpunkt des komprimierten Fluids gesteuert, und das Volumen des Neben-Formnests 6 nach der Bewegung des Kunstharzes wird kontrolliert.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden Beschreibungen der Formung eines gebogenen Rohres gegeben, doch der nach der Erfindung zu bildende Hohlformartikel kann auch ein anderer Hohlformartikel sein, wie beispielsweise ein gerades Rohr und andere Artikel.
In den oben beschriebenen Aspekten eins bis drei der Erfindung ist es wünschenswert, um die Wiederverwendung des überschüssigen, aus dem Haupt-Formnest 1 in das Neben-Formnest 6 abgegebenen Kunstharzes weiter zu erleichtern, einen schwimmenden Kern 2 zu verwenden, der aus einem Kunstharz gebildet ist, das beim Formen nicht schwer deformiert wird. In diesem Fall ist der schwimmende Kern 2 vorzugsweise aus einem Kunstharz gebildet, das mit dem zum Formen verwendeten Kunstharz kompatibel ist, oder besser aus dem selben Kunstharztyp wie das zur Formung verwendete Kunstharz (bestehend aus dem selben Kunstharztyp wie das nicht-verstärkte Kunstharz zum Formen der Innenlage im Formungsverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung). Auf diese Weise können der schwimmende Kern 2 aus dem Kunstharz und das überschüssige Kunstharz, das aus dem Haupt-Formnest 1 abgegeben wird, gemeinsam wiederverwendet werden. Mit andere Worten, der sekundäre Formartikel kann als Formungsmaterial vollständig wiederverwendet werden.

Beispiel 1

Ein U-förmiges Rohr mit einem Außendurchmesser von 3 cm, einem Innendurchmesser von 2,4 cm, einer Wanddicke von 3 mm und einer Gesamtlänge von 35 cm wurde mit der Formungsvorrichtung nach der Darstellung in Fig. 1 und der Spritzgießvorrichtung "BMT4000", hergestellt von Battenfeld in Deutschland, geformt.
Das Haupt-Formnest 1 hat einen Durchmesser von 3 cm, der Verbindungseinlass 5 hat einen Durchmesser von 2,6 cm und das Neben- Formnest 6 hat einen Durchmesser von 4 cm, eine Länge von 13,3 cm und ein Volumen von etwa 167 cm³.
Der schwimmende Kern 2 war aus Polyamid 66 ("Reona 1300S", hergestellt von Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha) gemacht und hatte einen Durchmesser von 2,4 cm (ein Volumen von etwa 7,3 cm³, ein Gewicht von etwa 8 g), und ein Gasgenerator für Begasungs-Spritzgießen ("Air Mold", hergestellt von Asahi Engineering Kabushiki Kaisha) wird verwendet, um das komprimierte Fluid zuzuführen. Das komprimierte Fluid ist Stickstoffgas.
Ein Formungsmaterial Polyamid 66 ("Reona 1300S", hergestellt von Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha) wurde bei einer Kunstharztemperatur von 290ºC unter einem Injektionsdruck von 90 kg/cm² G injiziert; eine Sekunde nach Abschluss der Injektion wurde Stickstoffgas bei einem Druck von 200 kg/cm² injiziert, um den schwimmenden Kern 2 in der Form zu bewegen.
Ein Formartikel wurde 30 Sekunden nach Injektion des komprimierten Gases entfernt. Der gewonnene Formartikel war wie in Fig. 6 dargestellt. Dieser Formartikel wurde am verengten Teil 11 getrennt in den Hauptformartikel 9 und den sekundären Formartikel 10. Der so produzierte Hauptformartikel 9 war ein U-förmiges Rohr mit einem Außendurchmesser von etwa 3 cm, einem durchschnittlichen Innendurchmesser von 2,4 cm, einer durchschnittlichen Wanddicke von 3 mm und einer Gesamtlänge von 35 cm mit den Enden zu beiden Seiten geöffnet. Das Rohr wies am gebogenen Abschnitt eine Abweichung der Wanddicke von ±35% oder darunter auf.
Der sekundäre Formartikel 10 konnte auf einfache Weise als Formungsmaterial wiederverwendet werden, da das selbe Kunstharz für den darin verbliebenen schwimmenden Kern und das Formungsmaterial verwendet wurde.

Beispiel 2

Ein U-förmiges Rohr wurde unter Beachtung des Verfahrens von Beispiel 1 geformt, nur mit der Ausnahme, dass der schwimmende Kern 2 eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 2,4 cm war (und einem Volumen von etwa 7,3 cm³, einem Gewicht von etwa 57 g).
Ein Formartikel wurde 30 Sekunden nach Injektion des komprimierten Gases mit dem gleichen Druck von 200 kg/cm² wie in Beispiel 1 entfernt. Nachdem dieser Formartikel am verengten Teil 11 in den Hauptformartikel 9 und den sekundären Formartikel 10 geteilt wurde, wurde der schwimmende Kern 2 im Hauptformartikel 9 steckend vorgefunden, weshalb die Produktion eines vollständigen Hohlformartikels nicht möglich war.
Deshalb wurde die Formung mit dem komprimierten Gas bei einem erhöhten Druck von 250 kg/cm² durchgeführt, ein produzierter Formartikel wurde 30 Sekunden nach der Injektion des komprimierten Gases entfernt, und er wurde am verengten Teil 11 in den Hauptformartikel 9 und den sekundären Formartikel 10 geteilt. Auf diese Weise wurde ein vollständiger Hohlformartikel gewonnen. Dieser Formartikel hat einen Außendurchmesser von etwa 3 cm, einen durchschnittlichen Innendurchmesser von 2,4 cm und eine durchschnittliche Wanddicke von 3 mm. Die Abweichung der Wanddicke betrug am gebogenen Abschnitt ±40% oder mehr.

Beispiel 3

Ein zweilagiges, hohles, U-förmiges Rohr mit einem Außendurchmesser von 3 cm, einem Innendurchmesser von 2,4 cm, einer Wanddicke von 3 mm und einer Gesamtlänge von 35 cm, wie in Fig. 13 dargestellt, wurde mit der selben Formungsvorrichtung wie in Beispiel 1 (vgl. Fig. 1) und einer Spritzgießvorrichtung mit zwei Injektionszylindern ("BMT4000", hergestellt von Battenfeld) geformt.
Der schwimmende Kern 2 war aus Polyamid 66 ("Reona 13000S", hergestellt von Asahi Kogyo Kabushiki Kaisha) und hatte einen Durchmesser von 2,4 cm (ein Volumen von etwa 7,3 cm³, ein Gewicht von etwa 8 g), und ein Gasgenerator für Begasungs-Spritzgießen ("Air Mold", hergestellt von Asahi Engineering Kabushiki Kaisha) wurde für die Zufuhr des komprimierten Fluids verwendet. Das komprimierte Fluid war Stickstoffgas.
Als verstärktes Kunstharz zur Bildung der Außenschicht 24 wurde Polyamid 66 ("Reona 1300G", hergestellt von Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha) mit 33 Gewichtsprozent Glasfaser verwendet, und als nichtverstärktes Kunstharz zur Bildung der Innenschicht 25 wurde Polyamid 66 ("Reona 1300S", hergestellt von Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha) verwendet.
Zuerst wurden 80 cm³ des verstärkten Kunstharzes bei einer Kunstharztemperatur von 290ºC unter einem Injektionsdruck von 90 kg/cm² G injiziert; in 0,1 Sekunden nach Abschluss der Injektion wurden 160 cm³ des nicht-verstärkten Kunstharzes bei einer Kunstharztemperatur von 290ºC und einem Injektionsdruck von 60 kg/cm² G injiziert; eine Sekunde nach Abschluss der Injektion wurde Stickstoffgas bei einem Druck von 100 kg/cm² injiziert, um den schwimmenden Kern 2 in der Form zu bewegen; und ein Formartikel wurde nach Abkühlen von 30 Sekunden entfernt.
Der Formartikel wurde am verengten Teil 11 getrennt in den Hauptformartikel 9 und den sekundären Formartikel 10. Der auf diese Weise produzierte Hauptformartikel 9 war ein U-förmiges Rohr mit einem Außendurchmesser von etwa 3 cm, einem durchschnittlichen Innendurchmesser von 2,4 cm, einer durchschnittlichen Wanddicke von 3 mm und einer Gesamtlänge von 35 cm mit beiden Enden geöffnet. Die Innenoberfläche wurde mit "Surfcom 575A-3D470" (einem Produkt der Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) auf einen Mittellinien-Rauhwert Ra untersucht, der mit Ra = 1,5 um ermittelt wurde und somit eine gute Oberflächenglätte anzeigte.
Wenn ein Verhältnis T&sub1;/T&sub0; der Wanddicke T&sub1; der Innenlage 25 zu der Wanddicke T&sub0; der Außenlage 24 festgestellt wurde, indem jede Dicke bei 10 Punkten des produzierten Rohrs gemessen wurde, war T&sub1;/T&sub0; durchschnittlich ¹/&sub2;, mindestens ¹/&sub4; und maximal 1.
Das produzierte Rohr wurde einem Belastungstest mit 80ºC heißem Wasser mit einem 1000 Stunden dauernden Innendruck von 3 kg/cm² ausgesetzt. Das Ergebnis war, dass es kein Problem gab, wie etwa eine Zunahme des Strömungswiderstands oder Rissbildungen, wodurch eine ausreichende Leistung als Industrierohr angezeigt wurde.
Und in dem Kunstharz, das in das Neben-Formnest 6 extrudiert wurde, waren etwa 85 Gewichtsprozent das nicht-verstärkte Kunstharz ohne Glasfaser, und der darin verbliebene schwimmende Kern war das selbe Kunstharz wie das nicht-verstärkte Kunstharz. Deshalb konnte das extrudierte Kunstharz mit einem kleinen Brechwerkzeug leicht zerschlagen und wiederverwendet werden.

Beispiel 4

Ein zweilagiges, hohles, U-förmiges Rohr wurde geformt in Entsprechung zu dem Verfahren in Beispiel 3, ausgenommen, dass das injizierte Volumen des verstärkten Kunstharzes 120 cm³, das injizierte Volumen des nicht-verstärkten Kunstharzes 120 cm³ war und die Injektionsstartversetzung (Injektionsverzögerung) zwischen dem verstärkten Kunstharz und dem nicht-verstärkten Kunstharz 0,6 Sekunden betrug.
Der produzierte Hauptformarfikel wurde auf seinen Mittellinien- Rauheitswert Ra und T&sub1;/T&sub0; auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3 untersucht, woraus sich Ra = 1,4 um und damit eine gute Glätte ergab.
Und wenn ein Verhältnis T&sub1;/T&sub0; der Wanddicke T&sub1; der Innenlage zu der Wanddicke T&sub0; der Außenlage gemessen wurde, war T&sub1;/T&sub0; durchschnittlich 0,8/2,2, mindestens 0,7/2,4 und maximal 1,4/1,6, und der produzierte Hauptformartikel zeigte eine hohe mechanische Festigkeit.

Vergleichsbeispiel 1

Ein U-förmiges Rohr wurde nach dem Verfahren des Beispiels 3 geformt, ausgenommen, dass ein verstärktes Kunstharz als Formungsmaterial und ein Injektionszylinder zum Formen des einlagigen hohlen Rohres verwendet wurde.
Ein Formartikel wurde 30 Sekunden nach Injektion des komprimierten Gases entfernt und am verengten Teil 11 in den Hauptformartikel 9 und den sekundären Formartikel 10 getrennt. Der produzierte Hauptformartikel 9 hatte einen Außendurchmesser von etwa 3 cm, einen Innendurchmesser von 2,4 cm und eine Wanddicke von 3 mm. Aber wenn der Mittellinien-Rauhwert Ra der Innenoberfläche auf dieselbe Art wie in Beispiel 3 gemessen wurde, ergab sich Ra = 6 um, also eine mangelhafte Glätte.
Und wenn auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 ein Verhältnis T&sub1;/T&sub0; der Wanddicke 7 der Innenlage zu der Wanddicke T&sub0; der Außenlage gemessen wurde, war T&sub1;/T&sub0; durchschnittlich 1/2, mindestens 1/4 und maximal 1.

Beispiel 5

Ein U-förmiges Rohr mit einem Außendurchmesser von 3 cm, einem Innendurchmesser von 2,4 cm, einer Wanddicke von 0,3 mm und einer Gesamtlänge von 35 cm wurde mit der Formungsvorrichtung nach der Darstellung in Fig. 14 und Fig. 15 und der Spritzgießvorrichtung "BMT4000", hergestellt von Battenfeld in Deutschland, geformt.
Das Haupt-Formnest 1 hatte einen Durchmesser von 3 cm, der Verbindungseinlass 5 hatte einen Durchmesser von 2,6 cm und das primäre Neben-Formnest 6a hatte einen Durchmesser von 3,4 cm, eine Länge von 4 cm und ein Volumen V, von etwa 37 cm³.
Der Verbindungseinlass 31 zur Verbindung des primären Neben- Formnests 6a mit dem sekundären Neben-Formnest 6b hatte einen Durchmesser von 0,6 cm. Zu beiden Seiten des primären Neben- Formnests 6a erstreckt sich das sekundäre Neben-Formnest 6b horizontal in Form eines dünnen Stabes 10 cm lang vom Verbindungseinlass 31, und acht Verzweigungen erstrecken sich nach unten, von denen jede einen Durchmesser von 0,6 cm und eine Länge von 20 cm aufweist. Das sekundäre Neben-Formnest 6b hatte ein Volumen von etwa 130 cm³. Der schwimmende Kern 2 war aus Polyamid 66 ("Reona 1300S", hergestellt von Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha) gemacht und hatte einen Durchmesser von 2,4 cm (ein Volumen von etwa 7,3 cm, ein Gewicht von etwa 8 g).
Ein Formungsmaterial Polyamid 66 ("Reona 1300G", hergestellt von Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha) mit 33 Gewichtsprozent wurde bei einer Kunstharztemperatur von 290ºC unter einem Injektionsdruck von 90 kg/cm² G injiziert; eine Sekunde nach Abschluss der Injektion wurde durch den Injektionseinlass 3 Stickstoffgas bei einem Druck von 100 kg/cm² G injiziert, um den schwimmenden Kern 2 zu bewegen.
Ein Formartikel wie in Fig. 21 dargestellt wurde 30 Sekunden nach Injektion des komprimierten Gases entfernt. Der gewonnene Formartikel wurde am verengten Teil 11 getrennt in den Hauptformartikel 9 und den sekundären Formartikel 32. Der so produzierte Hauptformartikel 9 war ein U-förmiges Rohr mit einem Außendurchmesser von 3 cm, einem durchschnittlichen Innendurchmesser von 2,4 cm, einer durchschnittlichen Wanddicke von 0,3 cm. Das Rohr wies am gebogenen Abschnitt eine Abweichung der Wanddicke von ±30% oder darunter auf.
Das produzierte Rohr wurde einem Belastungstest mit 80ºC heißem Wasser mit einem 2000 Stunden lang aufgebrachten Innendruck von 3 kg/cm² ausgesetzt. Das Ergebnis war, dass es kein Problem gab, wodurch eine ausreichende Leistung als gebogenes Industrierohr, beispielsweise als Wasserrohr oder Autokühlungsrohr angezeigt wurde. Und die Hauptteile des sekundären Formartikels 32, der im Neben- Formnest 6 geformt wurde, waren die verzweigten dünnen Stäbe mit einem Durchmesser von 0,6 cm, die für ein leichtes Recycling durch ein Brechwerkzeug unter geringer Last zerbrochen werden konnten.
Die Erfindung ist wie oben beschrieben konstruiert und schafft die folgenden Wirkungen.
(1) Nach dem ersten Aspekt der Erfindung kann auf einfache Art und Weise ein Hohlformartikel produziert werden, dessen beide Enden von Anfang an offen sind.
(2) Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung können zusätzlich zu der oben (1) beschriebenen Wirkung, wenn ein verstärktes Kunstharz zur Produktion eines zweilagigen Hohlformartikels mit hoher Festigkeit verwendet wird, Rohre mit einer glatten Innenoberfläche und nur geringem Strömungswiderstand gegen ein Fluid produziert werden.
(3) Nach dem dritten Aspekt der Erfindung kann auf einfache Art und Weise zusätzlich zu der Wirkung unter (1) oben ein Hohlformartikel mit einer gleichmäßiger verteilten Wanddicke produziert werden.
(4) Wenn der schwimmende Kern ein Kunstharz ist, kann zusätzlich zu der Verbesserung der Glätte dar Innenoberfläche das in das Neben- Formnest 6 abgegebene Kunstharz auf einfache Weise wiederverwendet werden, und das Kunstharz kann vor einer Verschwendung bewahrt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Beispiel der Hohlformvorrichtung nach dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 2 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Zustand nach dem Injizieren eines geschmolzenen Kunstharzes durch das Hohlformverfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Verfahren des Injizierens eines komprimierten Fluids durch das Hohlformverfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 4 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Zustand dargestellt ist, in dem ein schwimmender Kern durch Injizieren eines komprimierten Fluids mittels des Hohlformverfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung in ein Neben-Formnest eingetreten ist;
Fig. 5 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Zustand dargestellt ist, in dem ein beweglicher Schaft weiter rückwärts bewegt wurde, nachdem der schwimmende Kern mittels des Hohlformverfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung in das Neben-Formnest eingetreten ist;
Fig. 6 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Formartikel dargestellt ist, der von der Form der in Fig. 1 dargestellten Hohlformvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung entfernt wurde;
Fig. 7 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Beispiel der Injektionsvorrichtung dargestellt ist, wie sie im Hohlformverfahren nach einem zweiten Aspekt der Erfindung zur Anwendung kommt;
Fig. 8 ist eine schematische Zeichnung, die ein weiteres Beispiel der Injektionsvorrichtung darstellt, das im Hohlformverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 ist eine schematische Zeichnung, die einen Zustand darstellt, in dem das Haupt-Formnest in dem Hohlformverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung mit einem verstärkten Kunstharz und einem nichtverstärkten Kunstharz gefüllt ist;
Fig. 10 ist eine schematische Zeichnung, die einen Zustand unmittelbar nach Beginn der Injektion eines komprimierten Fluids in dem Hohlformverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung darstellt;
Fig. 11 ist eine schematische Zeichnung, die einen Zustand darstellt, in dem der schwimmende Kern in das Neben-Formnest durch die Injektion eines komprimierten Fluids im Hohlformverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung eingetreten ist;
Fig. 12 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Zustand dargestellt ist, in dem der schwimmende Kern in das Neben-Formnest eingetreten ist und sich der bewegliche Schaft im Hohlformverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung zurück bewegt hat;
Fig. 13 ist eine erweiterte Querschnittansicht eines zweilagigen Hohlformartikels nach dem zweiten Aspekt der Erfindung;
Fig. 14 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Beispiel der Hohlformvorrichtung nach einem dritten Aspekt der Erfindung dargestellt ist; .
Fig. 15 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Zustand dargestellt ist, in dem der bewegliche Schaft der in Fig. 14 dargestellten Hohlformvorrichtung zurück bewegt wird;
Fig. 16 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Zustand dargestellt ist nach der Injektion des geschmolzenen Kunstharzes im - Hohlformverfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung;
Fig. 17 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Verfahren des Injizierens des komprimierten Fluids im Hohlformverfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 18 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Verfahren des Injizierens des komprimierten Fluids im Hohlformverfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 19 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Zustand dargestellt ist, in dem das komprimierte Fluid im Hohlformverfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung injiziert wird;
Fig. 20 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Zustand dargestellt ist, in dem der schwimmende Kern durch Injizieren des komprimierten Fluids im Hohlformverfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung in das Neben-Formnest eingetreten ist;
Fig. 21 ist eine schematische Zeichnung, in der ein Formartikel dargestellt ist, der von der Form der in Fig. 15 dargestellten Hohlformvorrichtung nach dem, dritten Aspekt der Erfindung entfernt wurde.

Claims

1. Hohlformverfahren, umfassend das Injizieren geschmolzenen Kunstharzes in ein Haupt-Formnest (1), das einen Einlaß (3) aufweist, versehen mit einem schwimmenden Kern (2) an seinem einen Ende und einem Neben-Formnest (6) am anderen Ende durch einen öffenbaren Verbindungseinlaß, Injizieren eines komprimierten Fluids vom Einlaß (3), um den schwimmenden Kern (2) zum Verbindungseinlaß (5) hinzubewegen, und Abgeben des Kunstharzes, das sich entlang dem Zentrum des Haupt-Formnestes (1) befindet, in das Neben-Formnest (6) durch den Verbindungseinlaß (5) durch Bewegen des schwimmenden Kernes (2), dadurch gekennzeichnet, daß der schwimmende Kern (2) in das Neben-Formnest (6) durch den Verbindungseinlaß (5) bewegt wird.

2. Hohlformverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einleiten eines verstärkten Kunstharzes in das Haupt-Formnest entlang dessen innerer Wand, sowie eines nicht-verstärkten Kunstharzes entlang dem Zentrum des Haupt-Formnestes, Bewegen des schwimmenden Kerns, um das nicht-verstärkte Kunstharz, das sich entlang des Zentrums befindet, in das Neben-Formnest zu überführen, während das nicht-verstärkte Kunstharz verbleibt, das die innere Lage an der Innenwand des verstärkten Kunstharzes bildet, das die Außenlage bildet, und Bewegen des schwimmenden Kerns durch den Verbindungseinlaß in das Neben-Formnest.

3. Hohlformverfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichent durch Bewegen des schwimmenden Kerns in das Neben-Formnest durch den Verbindungseinlaß, während die Geschwindigkeit des schwimmenden Kerns nach Beginn von dessen Bewegung gesteuert wird.

4. Hohlformverfahren nach Anspruch 3, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des schwimmenden Kerns (2) beschränkt wird durch Steuern des Volumens des Neben- Formnestes (6) nach Beginn der Bewegung des schwimmenden Kerns (2).

5. Hohlformverfahren nach Anspruch 4, wobei das Volumen des Neben-Formnestes (6) nach Beginn der Bewegung des schwimmenden Kerns (2) gesteuert wird durch Steuern der Verschiebung eines beweglichen Schaftes (7), der sich innerhalb des Neben-Formnestes gegen den Verbindungseinlaß hin- und herbewegen und das Volumen des Neben-Formnestes (6) verändern kann.

6. Hohlformverfahren nach Anspruch 3, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des schwimmenden Kerns beschränkt wird durch Steigern des Strömungswiderstandes des Kunstharzes in das Neben-Formnest (6) nach Beginn der Bewegung des schwimmenden Kernes (2).

7. Hohlformverfahren nach Anspruch 6, wobei der Strömungswiderstand des im Neben-Formnest (6) verbliebenen Kunstharzes vergrößert wird nach Abgabe eines Kunstharzvolumens von dem zwei- bis zehnfachen des Volumens Vc des schwimmenden Kernes (2) in das Neben-Formnest (6) durch Bewegen des schwimmenden Kernes (2).

8. Hohlformverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der schwimmende Kern aus einem Kunstharz hergestellt ist.

9. Hohlformvorrichtung, bei welcher ein Haupt-Formnest (1) an seinem einen Ende einen schwimmenden Kern (2) und einen Einlaß (3) zum Injizieren eines komprimierten Fluids zwecks Bewegens des schwimmenden Kernes (2) zum anderen Ende des Haupt- Formnestes (1) aufweist, sowie einen öffenbaren Verbindungseinlaß (5), der mit einem Neben-Formnest (6) am anderen Ende des Haupt- Formnestes (1) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungseinlaß (5) eine Größe aufweist, die ausreicht, damit der schwimmende Kern (2) hindurchtreten kann, daß das Neben- Formnest (6) ein Volumen aufweist, das mit einem Spielraum ausreicht, um den schwimmenden Kern aufzunehmen sowie geschmolzenes Kunstharz, das durch den Verbindungseinlaß (5) dem Neben-Formnest (6) dann zugeführt wird, wenn der schwimmende Kern (2) in das Neben-Formnest (6) bewegt wird durch komprimiertes Fluid, das unter Druck durch den Injektionseinlaß (3) eingeleitet wird, wobei das Haupt-Formnest (1) mit dem geschmolzenen Kunstharz gefüllt ist.

10. Hohlformvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Neben-Formnest (6) ein primäres Neben-Formnest (6a) aufweist, das mit dem Verbindungseinlaß (5) kommuniziert, und ein sekundäres Neben-Formnest (6b), das mit dem primären Neben- Formnest (6a) durch einen Verbindungseinlaß (31) kommuniziert, und der Verbindungseinlaß (31) eine offene Fläche aufweist, die kleiner als jene des Verbindungseinlasses (5) ist.

11. Hohlformvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das sekundäre Neben-Formnest in einer Mehrzahl von Platten oder dünnen Stäben verzweigt ist.

12. Hohlformvorrichtung nach Anspruch 11, wobei ein Strömungsquerschnittsverhältnis (A) des primären Neben- Formnestes zum sekundären Neben-Formnest (1/100 ≤ A ≤ 1/3) ist.

13. Hohlformvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Volumen V&sub1; des primären Neben-Formnestes und das Volumen Vc des schwimmenden Kernes dem Ausdruck 10 Vc ≥ V&sub1; ≥ 2Vc gehorcht.

14. Hohlformvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei ein beweglicher Schaft (7) innerhalb des Neben-Formnestes (6) angeordnet ist, um in Bezug auf den Verbindungseinlaß (5) hin- und herzugehen.

15. Hohlformvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der bewegliche Schaft (7) bei Vorwärtsbewegung den Verbindungseinlaß (5) absperren kann.

16. Hohlformvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei der schwimmende Kern (2) aus Kunstharz besteht.