(57)【要約】本発明は、熱可塑性合成材料を加工するための方法および装置に関する。本発明によれば、少なくとも２本の射出ストランド間の接合線を窪ませるか、または侵入させるために、溶融体ストランド等を振動または脈動させながら移動させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料等の溶融性材料の加工方法であって、成形品を製造するために、溶融体のストランド等が合体してフローラインを形成する方法において、溶融体ストランド等を、少なくとも部分的に振動または脈動させることによって、振動差により溶融体をフローライン領域内に侵入させ、かつ、溶融体ストランドの接合点でフローラインを相互に結合させることを特徴とする方法。
【請求項２】
相互に面した溶融体ストランド等の振動数が、ほぼ等しい大きさであるが、各々に割り当てられたその振動が、時間的に相互に相殺されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
振動の振幅が同じであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
相互に面した溶融体ストランド等の一方のみを振動させることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
材料がプラスチック等のポリマーからなることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
溶融体ストランドを射出成形によって製造することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
溶融体を、成形品決定金型中に間欠的に、かつ交互に開口するノズルを介して射出することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
各射出ノズルを制御しつつ開閉することができ、かつ、溶融体ストランド同士の接触時に、その開放時間を相互に対して相殺することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
開口期間および／またはその頻度を制御しつつ変更することができることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
顔料入り溶融体および／または充填材粒子を含む溶融体に使用し、顔料および充填材が有意に異なる長さ、幅および厚さを有することを特徴とする、特に請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
プラスチック射出成形機を有し、
射出成形金型用のキャビティを有する射出成形工具を有し、
制御機構（３から１０、１１から１６）を各々有し、射出ノズル（１７）が対応して該キャビティ内に開放するための、少なくとも２個の射出バルブを有する特に請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を実施するための熱可塑性材料（プラスチック溶融体）用加工装置であって、
バルブ（３、４、９、１０、１１、１２、１４、１５）を、射出圧と関係なく、制御機構によって制御しつつ開閉することができ、
個々のバルブの制御機構が、相互に（５から８、１６）同期されている
ことを特徴とする加工装置。
【請求項１２】
同期（６から８および１６）が機械的に行われることを特徴とする請求項１１に記載の加工装置。
【請求項１３】
各バルブが回転バルブ要素（バルブニードル３、４と回転スライド１１、１２）で作動し、その回転位置に応じて開放および／または閉止を行うことを特徴とする、請求項１１または１２に記載の加工装置。
【請求項１４】
個々のバルブ回転要素（３、４、１１、１２）の回転が、相互に同期されていることを特徴とする請求項１３に記載の加工装置。
【請求項１５】
回転同期が、バルブ回転要素（３、４、１１、１２）に噛み合った歯車機構（５から８、１６）を介して行われることを特徴とする請求項１３または１４に記載の加工装置。
【請求項１６】
バルブ回転要素が、モーターを介して回転駆動されることを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項１７】
溶融体ストランドを制御するために、バルブ回転要素が、外表面上に環状の傾斜溝９、１０を有し、該傾斜溝が、バルブケーシング中にあって溶融体輸送用のドリル孔２と相互作用することを特徴とする、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項１８】
少なくとも２個のバルブの開放時間が、相互に相殺されることを特徴とする、請求項１１から１７のいずれか一項に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（従来技術）
本発明は、主請求項および副請求項１１の特徴前提部に各々従う熱可塑性材料の加工方法および装置に基づいている。この種の広範囲の方法および対応する加工装置が、例えば熱可塑性材料の射出成形用に知られている。しかし、射出成形の代わりに、溶融体を押出しや他の方法で加工することもできる。本発明にとって決定的な要因は、加工によって、２本の溶融体ストランド等が接触し、十分な温度のために溶融体にとって可能な限りは相互に結合する点においてフローラインが形成されることである。複数のノズルを介して金型中に押し込まれる可塑性ストランドの結合によって、基本的に、先ずストランドの相互結合、次に射出金型内への実際の充填に対する問題が発生する。したがって、射出済みの可塑性材料をその後プレス成形することによって、このような欠点を回避することが知られている（ＤＥ−Ａ３７１７６０９）。しかし、圧力を上げることによって改良を実現し得るが、問題自体は解決されないことが実際に判明した。
【０００２】
以上の公知の方法における問題および公知の加工装置における欠点は、外観上ならびに強度上の弱点が、最終製品上の溶融体ストランドの接合点または接触点、即ちフローラインに残り得ることである。特に溶融体に充填材または顔料を加えると、外観上の欠点が発生する。材料の混合が良好であっても、フロー、特に溶融体流れの分離のために、ポリマー分子および顔料の不均一性や不揃いが起こるが、その後、それらはフローライン、即ちストランドの接触点として明確に現れる。対応する荷重を掛けると、これらのフローライン中に選択的に破断点が形成されるが、そのフローラインによる製品の強度低下は、適正な加工、即ち接合点における十分な溶融温度を与えたとしても、加工法に応じて、実際の材料強度の６０％にも達し得る。
【０００３】
（発明の開示および発明の利点）
これとは対照的に、熱可塑性材料等の溶融性材料を加工するためであって、各々主請求項および副請求項１１の特徴を有する本発明による方法および本発明による加工装置は、互いに接触する２本の溶融体ストランドが振動または脈動のために相対的に運動する結果、これらのフローラインにおいて各溶融体が相互により深く侵入し合うことによって、第１に、フローラインが外観上目立たなくなるか、完全に消失し、第２に、フローライン領域内の強度が相当改良されるという利点を有している。材料が振動するために、相互に面したストランドの溶融体分子は相互に係合し、留め合い、緊密な結合を形成する。
【０００４】
エラストマー組成物を高周波で振動させることによって、より良好な流動性を実現することは知られているが（ＤＥ−Ａ１９８３０２９６）、これは、しかし、本発明による意味でのこの種の振動処理を行って実現されたものではない。多成分可塑性材料に対して金型内で低周波振動を使用することによって、良好で均一な結合を実現することも知られているが（ドイツ実用新案第７１２４４３５号）、本発明によって実現される課題の解決をなし得るものではない。
【０００５】
スコアリング法（米国特許第５５５６５８２号）として知られる方法に類似の方法で可塑性材料を金型中で前後に動かすことも知られているが、これで本発明の基礎となった問題が解決されるものではない。材料の自然慣性と、比較的高い圧力が支配的なことのために、必要な周波数が磁気バルブで理論的には実現し得ると思われても、これらのニードルバルブが実際に開いたという保障はないので、このような周波数を得るのに磁気制御射出バルブを使用することは不可能である。一種のカスケード射出が形成されるが、所望の分子間の係合等を引き起こす可塑性ストランドの振動は起こらない。例えば、本発明では６０Ｈｚの振動を実現し得るが、空気圧／油圧作動または磁気作動ニードルバルブの場合には１Ｈｚ周波数の実現さえ問題が起こることもある。
【０００６】
本発明による方法の有利な一実施形態によれば、相互に面している溶融体ストランド等の振動数はほぼ等しい大きさであるが、各々に割り当てられたそれらの振動は相互に相殺される。もちろん、その相殺は、各振動が互いに再び一致することなく、代わりに前記の脈動作用が接合点で形成され、フローラインに絡みつくものでなければならない。例えば、メルトフローが２個のノズルに分割される場合、この相殺は、各ノズルが接合点から離れている距離に依存しよう。フローラインに絡みつくためには、振動は溶融体から生じてもよいが、また、射出金型、ノズルおよび／または金型コアから生じてもよい。
【０００７】
本発明の他の一実施形態によれば、相面する溶融体ストランド等の振動の振幅は同一である。このため、加工中における振動の谷と山の相殺は同じままである。
【０００８】
本発明の他の一実施形態によれば、相互に面している溶融体ストランド等の一方のみに振動が起こされ、その結果、フローラインの絡みつきは生じた振動差のために起こる。
【０００９】
本発明の他の一実施形態によれば、該材料はポリマー、例えば可塑性材料からなる。
【００１０】
本発明の他の有利な一実施形態によれば、溶融体ストランド等は射出成形によって製造される。特に射出成形では、振動の採用は前記利点を実現するために有効である。
【００１１】
本発明の他の一実施形態によれば、溶融体は成形品決定金型中に間欠的に、かつ少なくとも２個のノズル開口部を介して交互に射出される。
【００１２】
これに関する本発明の他の一実施形態によれば、溶融体ストランド同士の接触時期との関係で各射出ノズルの開放時間を相互に対して相殺しながら、各射出ノズルの開閉を制御することができる。
【００１３】
本発明の他の一実施形態によれば、開口期間および／またはその頻度の変更を制御することができる。開口期間または頻度のこの調節は、主に溶融体材料および加工温度に依存している。
【００１４】
本発明の更に他の一実施形態は、顔料入り溶融体および／または充填材成形材料を含む溶融体に対する本法の使用を対象とする。したがって、例えば、溶融の前に互いに徹底的に混合した出発材料を用いて、この種の可塑性材料を射出成形によって加工する方法が開示された（ＤＥ−Ａ１９７１０６１０）。これらの出発材料は、一方は顔料または充填材、例えば薄片状もしくは針状顔料、ガラス繊維等であり、他方は普通は顆粒形態のポリマーであって、これらの物質は、例えば射出成形機中で溶融または加工する前に、互いに機械的に混合される。例えば薄片状のように、長さ、幅、厚さの間に大きなアスペクト比を有する、特に顔料または充填材の場合は、フローライン領域内の配列が乱れるか、または不都合となり、その結果フローラインが視覚的に目立ってしまう危険性がある。本発明による方法によって、顔料および充填材が、その他の成形材料と同じ方向にフローライン領域内で自動的に配列し、その結果、溶融体の加工の後で配列が変化することは、明らかにない。
【００１５】
副請求項１１の有利な一実施形態によれば、機械的な同期が行われる。他方、電気的な、あるいは溶融体の振動または脈動を起こすことのできる他の補助手段による同期も行い得る。したがって、例えばカム板、ポンプ圧力等を介したバルブニードルの制御が考えられる。
【００１６】
本発明の他の一実施形態によれば、各バルブは回転スライドで作動し、該スライドが回転位置に応じて開放および／または閉止を起こす。バルブニードルがばね力に抗して開くニードル閉止ノズルが知られている（ドイツ特許第３９１００２５号）。
【００１７】
これに関する本発明の他の一実施形態によれば、各バルブの個々の回転スライドは、回転が互いに同期している。
【００１８】
これに関する本発明の他の一実施形態によれば、回転同期は、回転スライド上に噛み合った歯車機構を介して行われる。
【００１９】
本発明の他の一実施形態によれば、回転スライドはモーターを介して回転するように駆動される。
【００２０】
本発明の他の一実施形態によれば、バルブケーシング中にあって溶融体輸送用のドリル孔と相互作用する傾斜溝は、溶融体ストランドを制御するために回転スライド上に配置されている。
【００２１】
本発明の他の一実施形態によれば、少なくとも２個のバルブの開放時期は互いに対して相殺される。
【００２２】
本発明の更なる利点および有利な実施形態は、以下の説明、図面および請求の範囲によって明らかとなる。
【００２３】
本発明の主題を例示する２つの実施形態を以下により詳細に説明し、図面に示す。
【００２４】
（例示的実施形態の説明）
図１にごく簡略化して示したように、可塑性溶融体は、射出金型（図示していない）に近接した射出成形機中を圧力チャンネル１を経てランナー２中に輸送されるが、そのランナーは２個のバルブニードル３および４によって制御されている。このランナー２は射出ノズル（図示していない）へと通じ、そのノズルは射出金型の中に開いている。圧力チャンネル１中の可塑性溶融体の予備圧力は、例えば、成形機の溶融ゾーンの下流にあるスクリュー等の手段（同じく図示していない）によって形成される。バルブニードル３および４は、同一方向に、同一速度でギヤホイール５および６によって駆動され、それらのために中間ギヤホイール７が働き、その軸８はモーター（図示していない）によって駆動される。ランナー２を直接制御する環状の傾斜溝９および１０は、バルブニードル３および４の外表面上に配置されている。環状の傾斜溝９および１０の調整は、環状の傾斜溝の一方がランナー２を阻止すると、他方は常にそれを開放するように選択されている。図示した位置では、環状の傾斜溝９を有するバルブニードル３は、ランナー２を阻止しているところであり、一方、環状の傾斜溝１０を有するバルブニードル４は、それを開放しているところである。その設計上、開閉には移行領域がある。各ノズル（図示していない）は同じ金型に開いており、各溶融体ストランドは各バルブニードルによって定期的に遮断され、再び開放されるので、各溶融体ストランドは、その２個のストランドのパルスが交互するように、パルス輸送される結果、溶融体ストランド同士のパルスまたは振動としての協調と対抗が金型内で起こり、したがって、溶融体ストランド同士が接触するときに、溶融流れが互いに接触すると常に形成される各フローラインが侵入を受け、相互の結合を起こす。
【００２５】
図２に示した第２の例示的実施形態では、ランナー２を制御する２個のバルブが再び示されているが、その制御は回転スライド１１および１２に補助されている。これらの回転スライドは、更に軸受け１３上に搭載され、Ｔ型の制御チャンネル１４および１５を有しており、それらのチャンネルの入り口は放射状であるが、出口は軸状である。これらの回転スライド１１および１２は、一方の回転スライド１１または１２がバルブを閉じるとき、他方の回転スライド１２または１３が常にちょうど開くように、ギヤホイール１６によって駆動される。図示した位置では、制御チャンネル１４は丁度開いており、制御チャンネル１５は、前者のチャンネルに対して９０°回転して閉じている。ランナー２の両端部は射出ノズル１７で終わり、そのノズルはプラテン１８上に配置されており、可塑性溶融体のメルトフローは、それに伴ってそれらのノズルから射出金型中に交互に輸送される。溶融体ストランドのパルスまたは振動特性は、第１に、制御チャンネル１４および１５の特質によって、第２に、圧力チャンネル１中の予備圧力、可塑性材料の特質および特に、回転スライド１１，１２の周波数決定速度によって決定される。
【００２６】
説明で表現した全ての特徴、前記した特許請求の範囲、および図面は、個別の場合、相互の所望の組合せの場合のいずれにも本発明にとって必須であると思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
傾斜縁部の制御に関する第１の例示的実施形態をごく簡略化した図である。
【図２】
２個の回転スライドに関する第２の例示的実施形態による縦断面を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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