(57)【要約】      （修正有）【課題】繊維強化された樹脂の射出成形における、未完全充填、光沢不良、ウェルドの発生などの成形不良が発生しない金型温度制御方法の提供。【解決手段】射出成形された強化成形品の製造のための方法に関するものであり、当該成形品の繊維配向は特別に局所的に調整されている。使用される射出成形金型の壁での、適した動的制御された補足加熱（バリオサーム加熱可能な流路）によって、局所的なキャビティ領域が、射出時に、当該領域の温度がポリマー（プラスチック材料成形コンパウンド）の凝固温度以上（この際、部分的に結晶性のプラスチック材料の場合には結晶化温度以上、あるいは、無定形プラスチック材料の場合にはガラス転移温度以上）となるように加熱される、金型温度制御方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形によって、強化繊維を含む熱可塑性成形コンパウンドから成形品を製造するための方法で、当該方法においては、
所定の温度θＦＭまで加熱されて可塑化状態で存在する、強化繊維を含む熱可塑性成形コンパウンドにて、射出金型のキャビティがゲート位置を通じて過剰充填されるか、完全に充填されるか、あるいは、所定の充填量にまで部分的に充填され、前記射出金型の前記キャビティが、少なくとも１つの壁に、軌道に沿って延びた少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路を有しており、
前記射出金型の充填前、充填中及び／又は充填後に、前記壁の少なくとも一つのバリオサーム流路を有した前記射出金型の領域が温度θＶＴに調節され、しかも、前記射出金型の前記壁の残りの領域が、永続的に又は少なくとも時々、温度θＷに調節され、この際、θＷ＜θＶＴが適用され、
過剰充填、完全充填、又は所定の充填量までの部分的充填後に、前記強化繊維を含む前記熱可塑性成形コンパウンドが固化するまで冷却され、そして、
固化された成形品が、前記射出金型から取り出される
ことを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
前記射出金型が過剰充填され、前記射出金型が、好ましくはそれぞれオーバーフローキャビティにて終わっている少なくとも１つのオーバーフロー開口を有しており、それぞれのオーバーフローキャビティが、前記の各オーバーフロー開口を通じて前記射出金型の前記キャビティと流体接続されており、少なくとも１つの前記バリオサーム加熱可能な流路が、前記射出金型のゲート位置で始まり、少なくとも１つのオーバーフロー開口まで誘導されており、その結果、前記射出金型が過剰充填の場合に、前記熱可塑性成形コンパウンドが、前記射出金型の前記キャビティから外に出ることができ、少なくとも１つの前記オーバーフロー開口を通じて前記の各オーバーフローキャビティの中に入ることができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記射出金型の過剰充填が、
前記射出金型の前記キャビティの容積の、５〜１００容積％、好ましくは１０〜７０容積％、特に好ましくは１５〜５０容積％が過剰充填され、
完全充填後、過剰充填が開始される前に、２〜６０秒の待機時間が維持され、この間、好ましくは、前記壁の少なくとも１つのバリオサーム流路を有する前記射出金型の領域における温度θＶＴが高められる、及び／又は、前記射出金型の前記壁の残りの領域における温度θＷが低下される、及び／又は、
前記の過剰充填が、２〜６０秒の時間間隔に亘って続く
ように行われることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記の温度の違いθＷ＜θＶＴの調整によって、前記熱可塑性成形コンパウンド中の前記強化繊維の配向の調整が行われ、前記の少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の軌道に沿った前記強化繊維の本質的な非等方性の配向が達成される
ことを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記強化繊維の配向が、下記の式により、一つの有限体積要素中に含まれるｎの強化繊維のグループの配向テンソル（ａｉｊ）にて規定され、
【数１】
2017165089.tif 000008
上式の前記要素ａｉｊが、以下のようにして規定され、
【数２】
2017165089.tif 000009
上式にて、前記繊維の配向が、前記の配向テンソル（ａｉｊ）の対角線要素ａ１１，ａ２２及びａ３３によって決定され、
ｐｉｋ又はｐｊｋがそれぞれ、ｋ番目の繊維に対して平行に延びる長さ１のベクトルｐｋ→（ｐｋの上に矢印）の成分を示し、この際、下記の式が当てはまり、
【数３】
2017165089.tif 000010
前記のベクトルｐｋ→（ｐｋの上に矢印）が、局地座標系における、それぞれ前記少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の領域の、それぞれ考慮される有限体積要素にて示され、この際、
ｘ‐軸が、それぞれ考慮される有限体積要素において、前記少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の軌道に対してそれぞれ接線方向に固定され、
ｙ‐軸が、ｘに対して垂直に向いており、
ｚ‐軸が、ｘとｙに対して垂直に向いており、
それぞれ与えられた有限体積要素における配向テンソル（ａｉｊ）の要素ａ１１の値が、少なくとも０．５、好ましくは０．５〜０．９８、さらに好ましくは０．６〜０．９５、さらに好ましくは０．６５〜０．９、特に０．７〜０．８５の場合に、本質的に非等方性の配向が生じる
ことを特徴とする前記請求項に記載の方法。
【請求項６】
θＶＴ＞θＧ又はθＶＴ＞θＫ、好ましくはθＶＴ−θＧ≧１０Ｋ又はθＶＴ−θＫ≧１０Ｋ、この際、θＧは、無定形の熱可塑性成形コンパウンドのガラス転移温度を意味し、θＫは、部分的に結晶性の熱可塑性成形コンパウンドの結晶化温度を意味する、
θＶＴ＝θＦＭ±４０Ｋ、及び／又は
θＶＴ−θＷ≧５０Ｋ、好ましくはθＶＴ−θＷ≧１００Ｋ
が当てはまることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路が、前記射出金型の壁において前記キャビティの一方の面又は両方の面に形成されていることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の面積の合計が、前記射出金型のキャビティの内部表面の１〜５０％、好ましくは３〜３０％、特に好ましくは４〜２０％、特に５〜１０％であることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記射出金型が、製造される成形品にてギャップを生じさせる少なくとも１つの漏出口を有しており、当該漏出口が、例えば、丸形、楕円形、ｎ‐角形形状（ｎは３以上の自然数）に形成されていることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路が、少なくとも１つの前記漏出口の周辺全体又は少なくとも周辺領域に、好ましくは各漏出口の周りに延びているように形成されており、それぞれの漏出口を取り囲むバリオサーム加熱可能な流路がそれぞれ、前記射出金型の壁にある前記キャビティの一方の面又は両方の面に形成されていることを特徴とする前記請求項に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記漏出口の周辺全体又は少なくとも周辺領域に延びているように形成された前記少なくとも１つのバリオサーム流路が、流入方向にある少なくとも１つの延長部分と、流出方向にある少なくとも１つの延長部分を有しており、好ましくは、流入方向の前記延長部分が、前記射出金型のゲート位置まで連続している、及び／又は、流出方向の前記延長部分が、前記少なくとも１つのオーバーフロー開口まで連続していることを特徴とする前記請求項に記載の方法。
【請求項１２】
流入方向にある前記延長部分と流出方向にある前記延長部分が、前記漏出口の放射に対して互いにずれた角度で配置されており、好ましくは、互いに対して少なくとも１２０°の角度をなして配置され、特に、互いに対して１８０°±１０°の角度をなして配置されることを特徴とする前記請求項に記載の方法。
【請求項１３】
製造される前記成形品が、使用時に主な引張負荷方向を有しており、流入方向にある前記延長部分と流出方向にある前記延長部分がそれぞれ、前記漏出口の放射において互いに独立して、前記の主な引張負荷方向から、多くても６０°、好ましくは多くても５０°、さらに好ましくは多くても４０°、特に多くても３０°ずれた方向を有していることを特徴とする前記２つの請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
ａ）前記の熱可塑性成形コンパウンドが、少なくとも１種の熱可塑性マトリックスポリマー又は、強化繊維が分散された状態にて存在する少なくとも２種の熱可塑性マトリックスポリマーの混合物を含む、又は、前記ポリマー又は前記混合物から成り、前記の少なくとも１種のマトリックスポリマーが、好ましくは、ポリアミドイミド、ポリエーテルアミド及びポリエステルアミドを含むポリアミド；ポリカーボネート；ポリオレフィン、特にポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレン又はポリビニルクロリド（ＰＶＣ）；ポリアクリレート、特にポリアクリル酸エステル、例えばポリメチル（メタ）アクリレート；アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレンコポリマー、アクリロニトリル‐スチレンコポリマー；ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート又はポリシクロヘキシレンテレフタレート、ポリスルホン（特にＰＳＵ，ＰＥＳＵ，ＰＰＳＵタイプのもの）、ポリフェニレンスルフィド；ポリエーテル、特にポリオキシメチレン、ポリフェニレンエーテル及びポリフェニレンオキシド、液体‐結晶性ポリマー；ポリエーテルケトン；ポリエーテルエーテルケトン；ポリイミド；ポリエステルイミド、ポリエーテルエステルアミド；ポリウレタン、特にＴＰＵ又はＰＵＲタイプのもの；ポリシロキサン；セルロイド及びこれらの混合物又は配合物から成るグループより選ばれたものであること、
ｂ）前記の強化繊維が、ガラス繊維、炭素繊維及びチタンホイスカーから成るグループより選ばれたもので、特に丸い又は平らな横断面を有するもの及び／又は０．２ｍｍ〜２０ｍｍの長さ及び／又は５〜２０μｍの直径を有するものであること、及び／又は
ｃ）前記熱可塑性成形コンパウンド中の強化繊維の重量割合が５〜８０重量％、好ましくは２０〜７０重量％であること
を特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
ａ）ＩＳＯ１１４４３に従って測定された、１００〜１０，０００Ｈｚのせん断速度の場合における前記熱可塑性成形コンパウンドのせん断粘度が、好ましくは１０〜１０，０００Ｐａｓの範囲、特に好ましくは２０〜３，０００Ｐａｓの範囲、非常に特に好ましくは３０〜１，０００Ｐａｓの範囲となるよう、
ｂ）調整され、及び／又は
ｃ）前記熱可塑性成形コンパウンドが、５０〜２，０００バールの圧力で前記射出金型のキャビティ内に射出される
ことを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記請求項のいずれか１項に記載の方法に従って製造された、強化繊維にて充填された熱可塑性成形コンパウンドでできた成形品であって、前記強化繊維が、前記製造方法の間に少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路と一致する領域において、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の軌道に沿った前記強化繊維の本質的に非等方性の配向を有していることを特徴とする成形品。
【請求項１７】
前記強化繊維の配向が、下記の式により、一つの有限体積要素中に含まれるｎの強化繊維のグループの配向テンソル（ａｉｊ）にて規定され、
【数４】
2017165089.tif 000011
上式の前記要素ａｉｊが、以下のようにして規定され、
【数５】
2017165089.tif 000012
上式にて、前記繊維の配向が、前記の配向テンソル（ａｉｊ）の対角線要素ａ１１，ａ２２及びａ３３によって決定され、
ｐｉｋ又はｐｊｋがそれぞれ、ｋ番目の繊維に対して平行に延びる長さ１のベクトルｐｋ→（ｐｋの上に矢印）の成分を示し、この際、下記の式が当てはまり、
【数６】
2017165089.tif 000013
前記のベクトルｐｋ→（ｐｋの上に矢印）が、局地座標系にてそれぞれ前記少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の領域により温度‐制御された領域の、それぞれ考慮される有限体積要素にて示され、この際、
ｘ‐軸が、それぞれ考慮される有限体積要素において、前記少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の軌道に対してそれぞれ接線方向に固定され、
ｙ‐軸が、ｘに対して垂直に向いており、
ｚ‐軸が、ｘとｙに対して垂直に向いており、
それぞれ与えられた有限体積要素における配向テンソル（ａｉｊ）の要素ａ１１の値が、少なくとも０．５、好ましくは０．５〜０．９８、さらに好ましくは０．６〜０．９５、さらに好ましくは０．６５〜０．９、特に０．７〜０．８５の場合に、本質的に非等方性の配向が生じる
ことを特徴とする前記請求項に記載の成形品。
【請求項１８】
射出成形によって、強化繊維を含む熱可塑性成形コンパウンドからなる成形品を製造するための射出金型であって、当該射出金型が、
製造される成形品の外側幾何学形状を再生するキャビティを取り囲んで組み立てられた少なくとも２つの部分金型を含み、前記部分金型の少なくとも一方には、可塑化状態で強化繊維を含む熱可塑性成形コンパウンドにてキャビティを充填するための少なくとも１つの入口（ゲート位置）が設けられており、しかも、
前記部分金型の一つ又は全てに、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路が、前記キャビティを規定している１つ又は複数の前記部分金型の壁に形成されている
ことを特徴とする射出金型。
【請求項１９】
前記部分金型の両方が、製造される前記成形品にギャップをもたらす少なくとも１つの漏出口を有しており、
少なくとも１つのバリオサーム流路が、少なくとも１つの漏出口の周辺全体又は少なくとも周辺領域に延びている通路として形成され、かつ、流入方向にある延長部分と流出方向にある延長部分を有しており、
流入方向にある延長部分と流出方向にある延長部分が、前記漏出口の放射に対して互いにずれた角度で配置され、好ましくは、互いに対して少なくとも１２０°の角度をなして配置され、特に前記漏出口に対向して位置する側に配置されている
ことを特徴とする前記請求項に記載の射出金型。
【請求項２０】
製造される前記成形品が、使用時に主な引張負荷方向を有しており、流入方向にある前記延長部分と流出方向にある前記延長部分がそれぞれ、主な引張負荷方向から、多くても６０°、好ましくは多くても５０°、さらに好ましくは多くても４０°、特に多くても３０°ずれた方向を向いていることを特徴とする前記２つの請求項のいずれか１項に記載の射出金型。
【請求項２１】
前記射出金型が、前記キャビティと流体的に連通した少なくとも１つのオーバーフロー開口を有しており、前記射出金型の過剰充填の際に、熱可塑性成形コンパウンドが前記キャビティから外側に流出可能であり、前記オーバーフロー開口が、更に好ましくは、オーバーフローキャビティ内にそれぞれ通じていることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の射出金型。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路が、前記射出金型のゲート位置で始まり、好ましくは、少なくとも１つの前記オーバーフロー開口の位置で終わっていることを特徴とする請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の射出金型。
【請求項２３】
流入方向にある前記延長部分が、前記射出金型のゲート位置まで続いている、及び／又は、流出方向にある前記延長部分が、前記オーバーフロー開口まで続いていることを特徴とする請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の射出金型。
【請求項２４】
ａ）前記少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の面積の合計が、前記射出金型の前記キャビティの内部表面の１〜５０％、好ましくは３〜３０％、特に好ましくは４〜２０％、特に５〜１０％であること、及び／又は
ｂ）前記少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路が、好ましくは一定の幅を有したバリオサーム加熱可能な細長帯として形成されており、前記幅が、好ましくは０．２〜３０ｍｍ、好ましくは０．５〜１０ｍｍであること
を特徴とする請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の射出金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形された強化成形品の製造のための方法に関するものであり、当該成形品の繊維配向は特別に局所基底(local basis)について調整されている。使用される射出成形金型の壁での、適した動的制御された補足加熱（バリオサーム(variotherm)加熱可能な流路）によって、局所的なキャビティ領域が、射出時に、当該領域の温度がポリマー（プラスチック材料成形コンパウンド）の凝固温度以上（この際、部分的に結晶性のプラスチック材料の場合には結晶化温度以上、あるいは、無定形プラスチック材料の場合にはガラス転移温度以上）となるように加熱される。
【背景技術】
【０００２】
これまでの射出成形では、プラスチック材料溶融物が、温度制御された金型内に注入され、当該金型の型壁温度は、通常、各プラスチック材料の凝固温度（部分的に結晶性のプラスチック材料の場合には結晶化温度、あるいは、無定形プラスチック材料の場合にはガラス転移温度）以下である。これにより、溶融物前部のコアは流動可能なままであり、プラスチック材料は、射出圧力によってキャビティ内にて前方へ押しやられるが、金型壁の付近の端ゾーンは急速に冷却され、凝固する。この金型キャビティが塞がれて、プラスチック材料が完全に凝固された場合に、成形品は金型から取り出される。全ての射出成形サイクルを通して、金型壁は同じ温度に維持される。それゆえ、この金型温度‐制御は、それぞれの射出の間に金型内に持ち込まれる可能性のある結晶化熱を含む、溶融物の熱エネルギーを放散させるための冷却と解釈することができる。
【０００３】
長い流動路で、しかも同時に薄い壁厚みの場合、これが、横断面の凝固をもたらすことがあり、このために、キャビティの完全な充填が妨げられる。更に、構造化され、かつ、高い光沢の表面が完全に再現されない。更に、流動前部が一緒に流動した場合には、肉眼で見える継ぎ目(joint lines)が生じる結果となる。
【０００４】
いわゆるバリオサーム金型温度‐制御は、上述の課題に対する解決策を提供する。補足加熱によって、キャビティは、射出時に、部分的に結晶性のプラスチック材料の溶融温度（少なくとも結晶化温度以上）（あるいは、無定形プラスチック材料の場合にはガラス転移温度）のレベルにまで加熱され、金型充填が完了した後に、凝固温度よりもかなり低い温度にまで冷却される。これにより、金型壁の加熱は、本質的に表面全体に亘って均一に行われる。射出成形の間にこのような方法を用いて達成することができる高い溶融‐及び金型温度の結果として、ポリマー溶融物の粘度は著しく減少し、問題のある部品の成型が改良されるか、あるいは、全て可能になる。そのために、温度変化は、適切な生産性が保証できるよう、できるだけ迅速に行われなければならない。
【０００５】
バリオサーム金型温度‐制御の利点は、以下の通りである。
・部品の歪み及び変形の少なさ
・発泡プラスチック材料を用いた場合でも、高光沢表面の形成
・成形品の表面上の繊維痕跡の回避
・薄壁の部品の成型が可能
・薄壁の部品の場合におけるサイクル時間の減少
・高い均質性、及び、それによる大きな強度
・肉眼では見えない継ぎ目
【０００６】
このようなタイプのバリオサーム金型温度‐制御では、キャビティ全体（金型壁）が、射出成形サイクルの間に加熱され、又は冷却される。強化されていない成形コンパウンドの場合には、継ぎ目強度における明確な改良が確認でき、対照的に、強化繊維として例えばカーボン‐又はガラス繊維を含む強化成形コンパウンドが注入された際には、繊維配向が、従来の射出成形方法と比べてバリオサーム金型温度‐制御により変化しない。なぜなら、繊維配向は、主としてゲートの位置と、そこからの流動路によって決定されるからである。それゆえ、実際に、いくつかの継ぎ目は、成形品自体からではなく、成形品の表面から視覚的に見えなくなる。強化成形コンパウンドをベースとする成形品の強度は、繊維配向に左右されるので、継ぎ目強度は決して改善されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえ、本発明の課題は、局所的に限定されたバリオサーム金型温度‐制御により、決められた方法にてプラスチック材料溶融物内への強化繊維の配向を調整することができ、それによって、成形品の主充填方向（主応力の方向）における強度が改良される、新規な射出成形方法を提供することである。
【０００８】
更に、本発明の課題は、含有された繊維の配向の特殊な配列が存在する、対応する成形品を示すことである。本発明の更なる別の課題は、本発明による成形品の製造のための、又は、本発明による方法を実施するための、対応する射出成形金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題は、本発明による方法に関しては請求項１の特徴によって、対応して製造された成形品に関しては請求項１７の特徴によって、又、射出成形金型に関しては請求項１９の特徴によって達成される。それぞれの従属項は、それによって、有利な発展形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】長方形のデザインの射出‐成形品を示す図であり、当該部品に対して長手方向に力Ｆが加わった際に、当該部品に生じる応力分布が示されている。
【図２】部品上でのベクトル応力分布を示す図である。
【図３】従来技術から知られているものと同様の、図１及び２による成形品の製造のための射出成形方法を示す概略図である。
【図４】図３に示された射出成形工程の最終製品を示す図であり、熱可塑性成形コンパウンド中に含まれる強化繊維の配向が再現されている。
【図５】図５ａが、図４の縮小表示である一方、図５ｂは、図２の縮小表示に相当する。
【図６】本発明による射出金型の具体例を概略図的に図示したものである。
【図７】図６に図示されたものと同じ射出金型を示す図であり、バリオサーム加熱可能な流路ＶＫが、射出金型の残りの領域に比べて暗い色にて図示されている。
【図８】グリッドに用いられる個々の体積エレメントが詳細に図示されている。
【図９】図３に示された、従来技術の方法による同一の射出金型の充填（図９ａ）のシミュレートされた比較が示されており、図９ｂには、図６又は７に示された本発明による射出金型を用いた充填工程が描かれている。
【図１０】図１０ａ）及び１０ｂ）は、射出成形工程の間の熱可塑性成形コンパウンド内で起こる温度プロフィールを図示したものである。
【図１１】図１１ａ）には、バリオサーム加熱可能な流路がない射出金型の速度プロファイルが図示されており、図１１ｂ）には、射出金型の部分的な過剰充填が起こる状況が図示されている。
【図１２】本発明による方法を実施する間に生じる繊維分布を再現した図である。
【図１３】図１３ａ）及び１３ｂ）には、図５ａ）及び５ｂ）と同様に、製造される成形品にて引張負荷の間に起こる引張力と、本発明の方法に従って製造される部品中の繊維分布が比較されている。
【図１４】本発明による方法（繊維配向法）の間に生じる繊維分布と、従来の製造方法を用いた際の繊維配向の分布の比較が示されている。
【図１５】従来技術に従って上記にて製造された部品（図１５ａ））及び、本発明の方法に従って製造された部品（図１５ｂ））についてのシミュレーション試験の試験結果が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
それゆえ、本発明は、熱可塑性成形コンパウンドでできた成形品の製造のための射出成形方法に関するものであり、これらの成形コンパウンドは強化繊維を含んでいる。
【００１２】
この際、前記の熱可塑性成形コンパウンドは、可塑化状態にて射出金型内に充填され、この射出金型は、製造される成形品の外形を再現するキャビティを有している。この際、前記の熱可塑性成形コンパウンドは、所定の温度θＦＭにまで加熱され、この温度が高く選択されるので、その結果、当該熱可塑性成形コンパウンドが確実に、射出成形を行うことができる可塑化状態となる。
【００１３】
この際、射出金型はゲート位置を有しており、これを経て、熱可塑性成形コンパウンドが射出金型のキャビティ内に供給できる。通常、射出金型は、一つのゲート位置を有しているが、本発明は、このような特殊な具体例に限定されるものではなく、射出金型が複数のゲート位置を有することも可能である。
【００１４】
本発明の方法によれば、射出金型のキャビティが、熱可塑性成形コンパウンドで過剰に充填されるか、完全に充填されるか、所定の充填量にまで部分的に充填されることが今ここに提供される。この際、過剰充填とは、射出金型のキャビティの容積に比べて、多い量の熱可塑性成形コンパウンドが射出金型のキャビティ内に供給されることを意味している。それゆえ、射出金型のキャビティの過剰充填とは、一部の熱可塑性成形コンパウンド、即ち、体積的に過剰の成形コンパウンドが射出金型のキャビティから必ず出ることを意味している。これは、例えば、このような目的のために射出金型のキャビティに設けられた流出開口を経て引き起こされるだけでなく、接触点を経て、例えば、射出金型を形成する２つの部分金型を経て、及びキャビティが囲まれるところを経て出てくる過剰の成形コンパウンドによっても引き起こされる。しかしながら、射出金型のキャビティが完全に充填されることも可能であり、この際、正確に、射出金型のキャビティの容積に相当する量の熱可塑性成形コンパウンドが、射出金型のキャビティ内に供給される。もしくは、更に射出金型のキャビティが部分的に、例えば所定の充填レベルまでしか充填されないことも可能であり、この際、射出金型のキャビティの容積に比べて、少ない量の熱可塑性成形コンパウンドが射出金型内に供給される。
【００１５】
本発明によれば、射出金型のキャビティが、少なくとも１つの壁に、軌道(trajectory)に沿って延びた少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路を有していることが今ここに提供される。
【００１６】
このような少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路によって、射出金型のキャビティを限定している壁の不均質な加熱が可能である。それゆえ、この少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路によって、射出金型の壁において温度勾配が実現できる。従来の技術と比較して、バリオサーム温度‐制御技術により、射出金型のキャビティの壁の全面でない加熱が行われ、単に上述の効果を可能にする局所的に限定された温度‐制御だけではない。
【００１７】
この際、前記のバリオサーム加熱可能な一つの流路又は複数の流路は、射出金型の壁に埋め込まれる。それにより、バリオサーム加熱可能な流路は、射出金型の壁の温度‐制御及び、キャビティの表面の温度‐制御に役立つ。バリオサーム加熱可能な一つの流路又は複数の流路の軌道は、当該流路が、射出金型のキャビティを限定している壁に対して平行となる方向であると解釈される。好ましくは、この軌道は、射出金型のキャビティを限定している壁に対して平行に伸び、表面上に突出して、バリオサーム加熱可能な一つの流路又は複数の流路の進路を再現しているベクトル成分のことである。バリオサーム加熱可能な流路が、均一な広幅ストリップとして形成される場合には、軌道は、例えば、この流路の中心線に沿って形成される。この中心線に沿った軌道の決定はまた、バリオサーム加熱可能な流路の幅が変化した場合に行われてもよい。
【００１８】
この際、軌道は好ましくは、その進路全体に亘って区別可能、及び／又は一定であり、この領域から、例えば、流路の分岐の位置は除外され、対応する軌道が設けられる。この際、前記軌道の進路は、具体例として、直線状、曲線状、波状、又は、普通の流入及び流出に亘って平らな円形状であってよい。
【００１９】
好ましい具体例によると、一つの単一のバリオサーム加熱可能な流路だけが、射出金型の壁に存在しているか、あるいは、射出金型の壁ごとに一つの単一のバリオサーム加熱可能な流路が存在していることが提供される。同様に、少なくとも一つのバリオサーム加熱可能な流路が分岐点を有し、かつ、複数の領域に延び、再び一緒にまとまって単一のバリオサーム加熱可能な流路を形成することも可能である。
【００２０】
前記の射出金型が複数のバリオサーム加熱可能な流路を有する場合、当該金型のキャビティの壁の均一でない加熱が行われるのではなく、むしろ不均一な温度分布が達成されるように、互いに充分に広い間隔をあけて位置していることが保証されなければならない。これにより、一つのバリオサーム流路又は複数のバリオサーム流路の領域において、熱可塑性成形コンパウンドが未だ加工可能な、即ち、溶融状態を維持する一方、残りの領域にて高粘度がもたらされるか、あるいは、熱可塑性成形コンパウンドがそこで既に固化されることが、射出成形工程の間に保証されなければならない。
【００２１】
本発明による方法の場合では、射出金型の充填前、充填中及び／又は充填後に、壁の少なくとも一つのバリオサーム流路を有した射出金型の領域が、永続的に又は少なくとも時々、温度θＶＴに、かつ、射出金型の壁の残りの領域が温度θＷに調節される（この際、θＷ＜θＶＴが適用される）ことが、今ここに提供される。このような温度の違いは、少なくとも熱可塑性成形コンパウンドの最終冷却まで維持される。
【００２２】
射出金型の異なる領域における前述の温度の違いは、例えば、射出成形サイクルの期間全体に亘って維持することができるが、本発明の方法の、少なくとも熱可塑性成形コンパウンドの冷却まで、即ち、固化まで維持できる。このような冷却は、例えば、加熱しないことによって、あるいは、射出金型全体を積極的に冷却することによって達成することができる。
【００２３】
又、射出成形工程の開始時には、最初にθＷ＝θＶＴが当てはまり、即ち、射出金型全体は同じ温度を有することが可能である。工程の進行においてのみ、即ち、例えば、充填の間、あるいは、過剰充填の場合の時だけ、あるいは、充填と過剰充填の間の両方において、バリオサーム加熱可能な流路を、射出金型の残りの領域よりも高い温度に温度‐制御することができる。この際、温度の違いは、例えば、射出金型の壁が加熱されないことによって、あるいは、冷却されることによって残りの領域にて低くし、例えば加熱によりバリオサーム流路における温度を維持することで達成できる。
【００２４】
バリオサーム加熱可能な一つの流路又は複数の流路の温度‐制御は、バリオサーム流路の選択的な加熱により可能となる。
【００２５】
バリオサーム加熱可能な流路の加熱は、従来から知られている加熱方法を用いて達成することができる。このような可能性は従来から知られており、この点に関する参考文献は、具体例として、文献“Beitrag zur Entwicklung eines hochdynamishen variothermen Temperiersystems fuer Spritzgiesswerkzeuge”（射出金型用の高ダイナミックバリオサーム温度‐制御システムの開発に関する論文）、2011年9月16日に提出された、M.H. Deckert, Technical University Chemnitzの論文が挙げられる。又、そこに示されているバリオサーム温度‐制御システムについての可能性の全ては、本発明によるバリオサーム加熱可能な流路の温度‐制御においても使用できる。
【００２６】
所定の充填レベルに対して過剰充填、完全な充填又は部分的な充填の後、強化繊維を含む熱可塑性成形コンパウンドは、固化するまで冷却され、このようにして製造された成形品は、引き続いて射出金型から取り出される。
【００２７】
それゆえ、本発明の本質的側面は、所定の軌道に沿って射出金型の壁に延びる１以上のバリオサーム加熱可能な流路の存在である。このような一つ又は複数のバリオサーム延伸流路によって、射出金型のキャビティ内に位置したプラスチック成形コンパウンドの独特な温度‐制御が、この軌道に沿って調整可能である。それゆえ、射出金型のキャビティの壁の表面位置での温度分布が均一ではなく、これによって、射出金型の壁の残りの領域よりも少なくとも時々高い温度が、バリオサーム加熱可能な一つ又は複数の流路の軌道に沿って達成することができる。それゆえ、射出金型のキャビティ内に充填された熱可塑性成形コンパウンドは、残りの領域とは独立してこれら領域にて更に加熱することができ、より高い温度レベルとすることができ、その結果、これら領域にある成形コンパウンドの温度は、残りの成形コンパウンドのレベルよりも高い。その結果として、更なる加熱と、達成されるより高い温度レベルのために、熱可塑性成形コンパウンドの粘度を低くすることが可能となって、バリオサーム加熱可能な一つ又は複数の流路の軌道に沿った熱可塑性成形コンパウンドの流動が助長される。それゆえ、このような軌道に沿った熱可塑性成形コンパウンドの流動は、射出金型のキャビティの過剰充填の間、完全充填の間又は、部分充填の間に助長される。それゆえ、軌道に沿った熱可塑性成形コンパウンドの助長された流動により、熱可塑性成形コンパウンド内にて分散状態にて存在する強化繊維の配向もまた、バリオサーム加熱可能な流路の軌道に沿って引き起こされる。それゆえ、当該軌道に沿って延びるバリオサーム加熱可能な一つ又は複数の流路の軌道に沿った強化繊維の配向の特異な調整を行うことができる。
【００２８】
本発明による方法の好ましい具体例は、前記射出金型が少なくとも１つのオーバーフロー開口を有していることを提供する。射出金型を過剰充填した際、過剰の熱可塑性成形コンパウンドは、射出金型のキャビティからオーバーフロー開口を経て出る。好ましくは、オーバーフローキャビティは、オーバーフロー開口と連結しており、このオーバーフローキャビティは、オーバーフロー開口と流体接続され、オーバーフロー開口を通じて射出金型のキャビティとそれぞれ連結されている。この際、オーバーフローキャビティは、射出金型の過剰充填の間にオーバーフロー開口から出る熱可塑性成形コンパウンドの過剰量を集めるのに役立つ。熱可塑性成形コンパウンドの集められた量はリサイクルすることができ、本発明の方法の間に再度使用できる。この際、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路が、射出金型のゲート位置で始まり、少なくとも１つのオーバーフロー開口まで誘導していることが特に好ましく、その結果、射出金型が過剰充填の場合には、熱可塑性成形コンパウンドが、射出金型のキャビティから外に出てきて、少なくとも１つのオーバーフロー開口を通じて各オーバーフローキャビティの中に入ることができる。
【００２９】
射出金型の過剰充填を伴う本発明による射出成形方法に関しては、複数の段階、射出金型の充填（ａ）、過剰充填（ｃ）及び、待機段階として計画されて良く、この間に成形コンパウンドが更に射出金型内に供給されない、充填と過剰充填の間の段階（ｂ）についての以下の温度制御が好ましい。
【００３０】
（１）一定の温度制御：温度θＷとθＶＴは、段階（ａ）〜（ｃ）の間、変化しないままであり、θＷ＜θＶＴの関係が常に適用される。θＷは低い温度レベルである一方、θＶＴは高い温度レベルである。
【００３１】
（２）バリオサーム流路の加熱：θＷは、段階（ａ）〜（ｃ）の間、低い温度レベルで一定である。段階（ａ）では、θＷとθＶＴの差は５０Ｋ未満であることが好ましく、特にθＷ＝θＶＴが適用される。θＶＴは段階（ｂ）では高い温度レベルとなり、その結果、段階（ｂ）と（ｃ）については、θＷ＜θＶＴが適用される。
【００３２】
（３）残りの金型壁の冷却：この代替手段は、θＶＴが段階（ａ）〜（ｃ）の間、高い温度レベルで一定に維持され、θＷが段階（ａ）にて高い温度レベルを有することを特徴とする。段階（ａ）では、θＷとθＶＴは同様の温度で、５０Ｋ未満しか離れていないことが好ましく、特にθＷ＝θＶＴが適用される。温度θＷは段階（ｂ）では低い温度レベルにまで低下され、その結果、段階（ｂ）と（ｃ）については、θＷ＜θＶＴが適用される。
【００３３】
段階（ｃ）における温度θＷとθＶＴの関係は、θＷ＜θＶＴが常に適用され、かつ、θＶＴが常に高い温度レベルで、θＷが常に低い温度レベルである限り、前述の温度制御（１）〜（３）について同じである。この際、高い温度レベルとは、成形コンパウンドがかなり長時間にわたってこの状態で維持される場合であっても、この温度範囲において流動可能であり、この状態のままであることを意味する。低い温度レベルとは、成形コンパウンドがこの温度範囲において全く流動しないか、あるいは、流動可能でない、即ち、非常に粘性であるか、固化することを意味する。
【００３４】
温度θＶＴが、段階（ｃ）の終了後に低くされ、その結果、成形品を金型から取り出すことができる。
【００３５】
段階（ａ）〜（ｃ）の範囲内で、高バリオサーム流路の加熱又は、残りの金型壁の冷却が不必要であり、その結果として、段階（ｂ）を簡単に、あるいは非常に簡単に行うことができる一定温度制御（１）が、特に好ましい。
【００３６】
射出金型の過剰充填が行われる好ましい具体例によると、以下の方法の少なくとも１つが採用されることが好ましい。
‐射出金型のキャビティの容積の、５〜１００容積％、好ましくは１０〜７０容積％、特に好ましくは１５〜５０容積％が過剰充填され、この際、オーバーフローキャビティの容積が、過剰充填されるキャビティの容積比率に相当することが好ましい。それゆえ、例えば、射出金型のキャビティの容積の１００容積％が過剰充填された場合、これは、射出‐成形サイクルの間にオーバーフローキャビティを含む機械の中に、キャビティの容積が全体で２回射出されることを意味している。
‐完全充填後、過剰充填が開始される前に、２〜６０秒の待機時間が維持され、この間、壁のバリオサーム流路の少なくとも１つを有する射出金型の領域における温度θＶＴが高められる、及び／又は、射出金型の壁の残りの領域における温度θＷが低下されることが好ましい、及び／又は、
‐上記の過剰充填が２〜６０秒の時間間隔に亘って続く。
【００３７】
例えば、温度差の調整は、もっぱら行われる射出金型のバリオサーム流路の加熱によって行うことができ、一方、射出金型の残りの領域は加熱されない。
【００３８】
上述の待機時間の間、キャビティ内への更なる熱可塑性成形コンパウンドの供給は起こらず、これは、待機時間が終了した後だけに起こる。それゆえ、このような更なる供給は、従来の射出成形サイクルにおける保持圧力段階と同等視できる。待機時間の間、１つ又は複数のバリオサーム流路の領域における温度‐制御が維持されることが好ましい。任意に、キャビティの壁の残りの領域において冷却を行ってもよい。それゆえ、射出金型のキャビティ内にある熱可塑性成形コンパウンドは流動可能なままで、熱可塑的に加工可能であるのに対して、射出金型のキャビティの残りの領域にある熱可塑性成形コンパウンドは既に冷却されて、ほとんど固化又は完全に固化されることが確実となる。それゆえ、保持圧力の間、熱可塑性成形コンパウンドの流動は、たとえ独占的でなくても、１つ又は複数のバリオサーム加熱可能な流路の軌道の領域にて行われることが好ましく、その結果として、流動に沿った、即ち、軌道に沿った、熱可塑性成形コンパウンド中に含まれる強化繊維の特異な配向がもたらされる。
【００３９】
本発明による方法の特別な利点は、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の領域と、射出金型の残りの領域の温度の違いのために、熱可塑性成形コンパウンド中の強化繊維の配向の調整がもたらされ、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の軌道に沿った強化繊維の本質的に非等方性の配向が達成されることである。
【００４０】
特に、この際、強化繊維の配向は、下記の式により、一つの有限体積要素中に含まれるｎの強化繊維のグループの配向テンソル（ａｉｊ）にて規定され、
【００４１】
【数１】
2017165089.tif 000002
【００４２】
上記の要素ａｉｊは、以下のようにして規定され、
【００４３】
【数２】
2017165089.tif 000003
【００４４】
上式にて、前記繊維の配向は、配向テンソル（ａｉｊ）の対角線要素ａ１１，ａ２２及びａ３３によって決定され、
【００４５】
ｐｉｋ又はｐｊｋはそれぞれ、ｋ番目の繊維に対して平行に延びる長さ１のベクトルｐｋ→（ｐｋの上に矢印）の成分を示しており、この際、下記の式が当てはまり、
【００４６】
【数３】
2017165089.tif 000004
【００４７】
上記ベクトルｐｋ→（ｐｋの上に矢印）は、局地座標系にてそれぞれ少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の領域の、それぞれ考慮される有限体積要素にて示されており、この際、
ｘ‐軸は、それぞれ考慮される有限体積要素において、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の軌道に対してそれぞれ接線方向に固定され、
ｙ‐軸は、ｘに対して垂直に向いており、
ｚ‐軸は、ｘとｙに対して垂直に向いており、
それぞれ与えられた有限体積要素における配向テンソル（ａｉｊ）の要素ａ１１の値が、少なくとも０．５、好ましくは０．５〜０．９８、さらに好ましくは０．６〜０．９５、さらに好ましくは０．６５〜０．９、特に０．７〜０．８５の場合に、本質的に非等方性の配向が生じる。
【００４８】
それゆえ、前記繊維の非等方性の配向は、その配向に関して決定されるｎの強化繊維の代表的グループによって決定することができる。この際、分解したベクトルがこの繊維について与えられ、その結果、各ベクトルは、それぞれ考慮される繊維に対して平行に延びる。この際、有限体積要素は、例えば、バリオサーム加熱可能な流路の領域の伸長よりも小さな寸法である規定された辺長を有した立方体として選択することができる。一般的に、例えば、分光学写真を用いて決定された分解が、有限体積要素を測定するために使用できる。この際、考慮される有限体積要素の範囲内にて完全に配置された繊維が、ｎの強化繊維のグループに含まれるだけでなく、それぞれの有限体積要素の規定表面により切断されることによって、部分的しか有限体積要素の範囲内にない繊維も含まれる。このような有限体積要素は、例えば、１０μｍの範囲にある辺長を有したボクセルであってよい。
【００４９】
非等方性の配向において、それぞれの局地座標系のｘ‐成分に対する配向は関連性がない。この理由については、それぞれの座標系のｙ‐又はｚ‐成分に関する上に示した説明が必ずしも与えられない。単なる明確化の目的に過ぎないが、例えば、座標系の各ｙ‐成分は、射出金型のキャビティの壁に対して直交するものと考えられる。
【００５０】
この際、上記の非等方性は、１つ又は複数のバリオサーム加熱可能な流路の全領域に亘って形成され、即ち、バリオサーム加熱可能な流路の領域の任意の位置でも達成される。
【００５１】
この際、このような定義から、例えば、１つのバリオサーム加熱可能な流路が複数の加熱可能な流路に分岐している領域や、複数のバリオサーム加熱可能な流路が連結して１つのバリオサーム加熱可能な流路を形成している領域は除かれる。これらの場所にて、あるいは、これらの領域においては、複数のバリオサーム加熱可能な流路によって引き起こされる種々の配向のために、当然、強化繊維の選択的な配向が与えられることはない。
【００５２】
完成した成形品における１つ又は複数のバリオサーム加熱可能な流路の領域は、成形品のキャビティの壁に対する当該バリオサーム加熱可能な流路の境界限定に沿って垂線を下ろすことによって囲まれる領域に対応する。
【００５３】
強化繊維、例えばガラス繊維の配向の三次元測定は、従来技術から知られており、例えば、論文「Pipeline zur dreidimensionalen Auswertung und Visualisierung der Faserverteilung in glasfaserverstaerkten Kunstoffteilen aus -Roentgen- Computertomografiedaten」（Ｘ線コンピュータ断層撮影データからのガラス繊維‐強化されたプラスチック材料部品における繊維分布の三次元評価と視覚化についてのパイプライン）, J. Kastner et al., DACH 年次会議2008年 in St. Gallen-Di.3.A.1に記載されている。又、コンピュータ断層撮影を用いた繊維分布の測定及び、配向テンソルの測定も、この論文の説明と関連して本発明に従って行うことができる。
【００５４】
この際、本発明による方法は、特に段階（ｃ）に関して、以下の条件の少なくとも１つを満たすようにして行われることが好ましい。
‐  θＶＴ＞θＧ又はθＶＴ＞θＫ、好ましくはθＶＴ−θＧ≧１０Ｋ又はθＶＴ−θＫ≧１０Ｋ、θＧは、無定形の熱可塑性成形コンパウンドのガラス転移温度を意味し、θＫは、部分的に結晶性の熱可塑性成形コンパウンドの結晶化温度を意味する、
‐  θＶＴは、θＦＭ±４０Ｋの範囲である、及び／又は
‐  θＶＴ−θＷ≧５０Ｋ、好ましくはθＶＴ−θＷ≧１００Ｋ。
【００５５】
θＦＭは、射出金型のキャビティ内へ入る時の成形コンパウンドの温度である。
【００５６】
熱的挙動（融点（θＦＭ）、溶融エンタルピー（ΔＨｍ）、結晶化温度（θＫ）及びガラス転移温度（θＧ））は、粒状物に関するＩＳＯ標準１１３５７に関連して測定された。示差走査熱量測定（ＤＳＣ）は、２０℃／分の加熱‐／冷却速度にて行われた。
【００５７】
この際、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路は、射出金型のキャビティ内の一方の面又は両方の面に形成されてもよい。射出成形法では、少なくとも２つの部分金型から構成された射出金型が使用され、これらが接触した時にキャビティがもたらされ、その結果、製造される成形品の外形が生じる。このような好ましい具体例によると、少なくとも１つのバリオサーム流路が、キャビティのそれぞれに設けられるか、あるいは、そこに形成されることが提供される。好ましい具体例では、射出金型の各壁の両側に存在するバリオサーム加熱可能な流路は、それらが各表面上にて突出して互いに一致して延びるようにして配置される。このような具体例の場合には、同じ容積領域が、壁の両側には配置されたバリオサーム加熱可能な流路によって、射出金型内で温度‐制御される。
【００５８】
更に好ましい具体例によると、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の面積の合計（即ち、１つ又は複数のバリオサーム加熱可能な流路によりキャビティの表面上で温度‐制御できる面積の全表面積）は、射出金型のキャビティの内部表面の１〜５０％、好ましくは３〜３０％、特に好ましくは４〜２０％、特に５〜１０％である。
【００５９】
例えば、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路は、バリオサーム加熱可能な細長帯、好ましくは一定の幅を有したものとして形成されても良く、この幅は、好ましくは０．２〜３０ｍｍで、好ましくは０．５〜１０ｍｍである。しかしながら、本発明は、これに限定されない。
【００６０】
本発明のある可能な具体例は、前記射出金型が少なくとも１つの漏出口（breakthrough）を有していることを提供する。この漏出口は、製造される成形品にギャップをもたらし、即ち、射出金型が漏出口を有している場所には、完成した成形品に穴が存在する。このような漏出口は、その幾何図形的配列について限定されないが、例えば、丸形、楕円形、ｎ‐角形形状であって良く、ｎは３以上の自然数である。
【００６１】
射出金型が少なくとも１つの漏出口を有している、このような具体例では、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路が、少なくとも１つの漏出口の周辺全体又は少なくとも周辺領域に延びているように形成されている場合、それぞれの漏出口を取り囲む１つのバリオサーム加熱可能な流路がそれぞれ、射出金型の壁におけるキャビティの一方の面又は両方の面にある各漏出口の周りに形成されることが望ましい。
【００６２】
このような具体例によると、例えば、１つのバリオサーム加熱可能な流路が、前記漏出口の周りに形成されることが好ましく、それゆえ、漏出口は、対応するバリオサーム加熱可能な流路によって完全に取り囲まれる。
【００６３】
この際、少なくとも１つの漏出口の周辺全体又は少なくとも周辺領域に延びている通路として形成されている少なくとも１つのバリオサーム流路が、流入方向にある少なくとも１つの延長部分（continuation）と、流出方向にある少なくとも１つの延長部分を有していることが好ましく、好ましくは、流入方向の延長部分は、射出金型のゲート位置まで連続している、及び／又は、流出方向の延長部分は、少なくとも１つのオーバーフロー開口まで連続している。このような具体例では、前記漏出口を取り囲むバリオサーム加熱可能な流路が、それぞれ２つの延長部分を有していることが提供され、流入方向にあるもの、‐これは、漏出口へ向かう射出成形工程の間の熱可塑性成形コンパウンドの主な流動方向に相当する‐、又は、流出方向にあるもの、‐これは、漏出口の周辺での流動後の熱可塑性成形コンパウンドの流れに相当する‐である。前記漏出口の周りの、このようなバリオサーム加熱可能な流路のそれぞれの延長部分は、バリオサーム加熱可能な領域として同様に形成される。このバリオサーム加熱可能な流路は、前記漏出口及び延長部分の周りの領域の場合に構成される。
【００６４】
延長部分から見ると、それゆえ、バリオサーム加熱可能な流路の分岐は、相当する漏出口の周りに形成された領域にて行われる。他の場所では、バリオサーム加熱可能な流路の２つの部分アームは、‐順番に‐流出方向にある延長部分に通じている。
【００６５】
この際、流入方向にある延長部分と流出方向にある延長部分は、前記漏出口の放射に対して互いにずれた角度で配置されることが特に好ましく、好ましくは、互いに対して少なくとも１２０°の角度をなして配置され、特に、互いに対して１８０°±１０°の角度をなして配置される。この際、１８０°±１０°の範囲は、この範囲内のいかなる角度も含み、特に１８０°ちょうども含む。
【００６６】
製造される成形品が、使用時に主な引張負荷方向(principal tensile load direction)、即ち、当該成形品が使用の間に永続的に又は少なくとも時々、引張状態及び／又は引張負荷がかかった状態となる方向を有している場合には、流入方向にある延長部分と流出方向にある延長部分がそれぞれ、前記漏出口の放射に互いに独立したある方向を有していることが特に望ましく、この方向は、主な引張負荷方向から、多くても６０°、好ましくは多くても５０°、さらに好ましくは多くても４０°、特に多くても３０°ずれている。特に好ましくは、このような条件は、流入と流出の両方に当てはまる。結果として、前記漏出口の領域にある強化繊維が本質的に、即ち、大部分において主な引張負荷方向の方向に配向されることが達成でき、即ち、主な引張負荷方向の方向における非等方性の分布が、上記の規定に従って達成できる。それゆえ、主な引張負荷方向の方向に対して横切る強化繊維の配向を、１つ又は複数のバリオサーム流路の場所の領域において本質的に防ぐことができる。このような具体例では、それゆえ、従来の射出成形工程から生じる成形品と比べて、主な引張負荷方向の方向における成形品の著しい強化が達成できる。
【００６７】
この際、本発明による方法にて使用できる熱可塑性成形コンパウンドは、少なくとも１種の熱可塑性マトリックスポリマー又は、強化繊維が分散された状態にて存在する少なくとも２種の熱可塑性マトリックスポリマーの混合物から生成されることが好ましい。この熱可塑性成形コンパウンドは、もちろん、熱可塑性成形コンパウンド中に含まれる従来の添加物、例えば従来の添加物、難燃剤、形状補助剤などを含んでもよい。この際、前記マトリックスポリマーは、好ましくは、ポリアミドイミド、ポリエーテルアミド及びポリエステルアミドを含むポリアミド；ポリカーボネート；ポリオレフィン、特にポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレン又はポリビニルクロリド（ＰＶＣ）；ポリアクリレート、特にポリアクリル酸エステル、例えばポリメチル（メタ）アクリレート；アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレンコポリマー、アクリロニトリル‐スチレンコポリマー；ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート又はポリシクロヘキシレンテレフタレート、ポリスルホン（特にＰＳＵ，ＰＥＳＵ，ＰＰＳＵタイプのもの）、ポリフェニレンスルフィド；ポリエーテル、特にポリオキシメチレン、ポリフェニレンエーテル及びポリフェニレンオキシド、液体‐結晶性ポリマー；ポリエーテルケトン；ポリエーテルエーテルケトン；ポリイミド；ポリエステルイミド、ポリエーテルエステルアミド；ポリウレタン、特にＴＰＵ又はＰＵＲタイプのもの；ポリシロキサン；セルロイド及びこれらの混合物又は配合物から成るグループより選ばれる。
【００６８】
好ましい強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維（カーボン繊維、グラファイト繊維）、アラミド繊維及びホイスカー（whiskers）から成るグループより選ばれることが好ましい。好ましくは、ガラス繊維及び炭素繊維が使用される。
【００６９】
前記の強化繊維、特にガラス繊維は、エンドレスストランドの形態又は切断された形態、特に短繊維の形態、例えば短ガラス繊維（カットガラス）の形態にて、前記成形コンパウンド中に混合されることが好ましい。
【００７０】
短繊維、特に短ガラス繊維の場合、前記の成形コンパウンドに添加されるこれら繊維は、０．２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは１〜６ｍｍ、特に２．５ｍｍの長さを有していることが好ましい。
【００７１】
好ましくは、前記の強化繊維には、糊剤及び／又は接着剤が付与されている。
【００７２】
一般に、前記ガラス繊維は、円形の横断面又は、非円形の横断面を有していても良く、このような系の混合物も使用できる。
【００７３】
好ましくは、丸いガラス繊維の場合には、直径が５〜２０μｍ、好ましくは６〜１５μｍ、特に好ましくは７〜１２μｍのものが使用される。
【００７４】
好ましくは、横断面軸の比率（互いに垂直である、補助横断面軸に対する主横断面軸）が２以上又は２に等しい、特に２．８〜４．５の範囲内である、平らな繊維の場合には、その小さい方の横断面軸は≧４μｍの長さを有する。
【００７５】
この際、前記ガラス繊維は、好ましくはＥ‐ガラスからなる。しかしながら、他のすべての種類のガラス繊維を使用することができ、例えばＡ‐、Ｃ‐、Ｄ‐、Ｍ‐、Ｓ‐、Ｒ‐ガラス繊維又はこれらの混合物、Ｅ‐ガラス繊維との混合物が使用できる。この際、これらのガラス繊維は、エンドレス繊維として又はカットガラス繊維として添加することができ、当該繊維は、適した糊剤系及び、接着剤又は接着剤系、例えばシラン、アミノシラン又はエポキシシランをベースとするものを備えていてもよい。
【００７６】
前記のガラス繊維は、ホイスカーにより部分的に又は全体的に置き換えられてもよい。ホイスカーとは、針状の結晶、特に金属、酸化物、ホウ化物、炭化物、窒化物、ポリチタネート、カーボン等からなり、一般的に多角形の横断面を有したモノクリスタル、例えば、カリウムチタネート‐、アルミニウムオキシド‐、シリコンカーバイドホイスカーであると解釈すべきである。一般には、ホイスカーは、０．１〜１０μｍの直径と、ｍｍ〜ｃｍの範囲の長さを有している。同時に、これらは高い引張強度を有している。ホイスカーは、固体上での蒸気相からの析出（ＶＳ機構）又は、三相系からの析出（ＶＬＳ機構）によって製造できる。
【００７７】
本発明による射出成形方法にて使用される成形コンパウンドは、単独で、あるいは、他の強化繊維と一緒に炭素繊維を含むことができる。炭素繊維は、熱分解（酸化及び炭化）によって、グラファイトのような配列を有した炭素に変えられた炭素‐含有出発物質からできた工業的に製造された強化繊維である。非等方性の炭素繊維は、高い強度と剛性を示すと同時に、軸方向における低い破断伸びを示す。
【００７８】
前記の炭素繊維は、好ましくは、数百〜十万の炭素繊維からなる炭素繊維束として使用され、いわゆる個々のフィラメントは、５〜９μｍの直径と、１，０００〜７，０００ＭＰａの引張強度と、２００〜７００ＧＰａの弾性率を有する。通常は、１，０００〜２４，０００の個々のフィラメントが、巻かれたマルチフィラメントヤーン（エンドレス炭素繊維束、ロービング）を形成するように組み合わされる。織物半完成製品、例えば織物、編織物又は、多軸織物を形成するための更なる工程は、織機、編機又は多軸編機にて行われるか、あるいは、繊維強化プラスチック材料の製造の分野にて、プレプレッグユニット、ストランド‐引き延ばしユニット（引き抜き成形ユニット）又は巻き取り機にて直接行われる。短く切断された繊維として、炭素繊維が直接、ポリマー又は成形コンパウンドと混合されても良く、押出‐及び射出成形ユニットを経て、プラスチック材料成分を形成するために加工することができる。
【００７９】
この際、熱可塑性成形コンパウンド中の強化繊維の重量割合は、好ましくは５〜８０重量％、好ましくは２０〜７０重量％、特に好ましくは２５〜６５重量％である。
【００８０】
前記の熱可塑性成形コンパウンドは、上述の成分から形成することができ、同様に、従来の添加物、例えば、粒状の充填剤及び顔料、安定化剤（熱‐及び光安定化剤、酸化防止剤）、ＵＶ吸収剤、ＵＶブロック剤、加工助剤、衝撃強度改良剤、接着剤、結晶化促進剤又は‐遅延剤、流動助剤、潤滑剤、離型剤、可塑剤、ラジカル収集剤、帯電防止剤、難燃剤、着色剤及び、マーキング材料、板状形態のナノ粒子、層状シリケート、伝導性添加剤、例えばカーボンブラック、グラファイト粉末又はカーボンナノフィブリル、熱伝導性を改良するための添加剤、例えば窒化ホウ素、窒化アルミニウム等も可能である。
【００８１】
粒状の充填剤は、好ましくは、例えば、タルク、マイカ、シリケート、石英、二酸化チタン、珪灰石、カオリン、無定形珪酸、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、チョーク、石灰、長石、中まで硬い又は中空のガラス球、粉末ガラス、ガラスフレーク、永久磁性又は磁化可能な金属化合物及び／又は合金、顔料、特に硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化鉄、クロム酸銅、又は、これらの混合物から選ばれたものである。これらの充填剤はまた、表面‐処理されても良い。
【００８２】
本発明による射出成形方法において好ましく使用される成形コンパウンドは、ＩＳＯ１１４４３に従って測定された１００〜１０，０００ｓ−１、特に１，０００〜１０，０００ｓ−１の典型的な操作せん断速度（せん断粘度）の場合に、好ましくは１０〜１０，０００Ｐａｓの範囲、特に好ましくは２０〜３，０００Ｐａｓの範囲、非常に特に好ましくは３０〜１，０００Ｐａｓの範囲の溶融粘度を有している。この際、上記の溶融粘度の測定の基礎をなす温度は、製造者のデータシートに示されているように、ＩＳＯ１１３３によるＭＶＲ測定（溶融体積流動速度）に関する、この成形コンパウンドについての典型的な測定温度に相当する。これが利用できない場合には、測定温度は、前記成形コンパウンドの溶融温度以上（部分的結晶性のプラスチック材料マトリックス）、又は、ガラス転移温度以上（無定形のプラスチック材料マトリックス）である、５〜１００℃、好ましくは１０〜４０℃の温度が選択される。例えば、ＰＡ  ６Ｔ／６Ｉ（７０：３０）を含み、３０〜６０重量％のガラス繊維にて充填されたポリアミド成形コンパウンドは３３５〜３５５℃で測定できる。
【００８３】
それゆえ、前記成形金型の過剰充填、充填又は部分充填の間に、成形金型のキャビティ内の射出位置での熱可塑性成形コンパウンドの溶融粘度は、θＦＭの選択によって、好ましくは１０〜８，０００Ｐａｓ、好ましくは５０〜５，０００Ｐａｓに調整することができる。好ましくは、熱可塑性成形コンパウンドが射出金型のキャビティ内に射出される際の圧力は、５０〜２，０００バールの間である。
【００８４】
更に、本発明は、強化繊維にて充填された熱可塑性成形コンパウンドから形成された成形品に関する。この際、当該成形品は、上記の方法に従って製造できる。本発明による成形品は、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路が形成された射出金型の領域による製造方法の間に生じる領域にて、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の軌道に沿った強化繊維の本質的な非等方性配向を有した強化繊維によって特徴付けられる。
【００８５】
その結果として、同じゲート位置を有した従来の射出金型（即ち、上述の意味でのバリオサーム加熱がない）を用いて製造された他の点で同一の部品に比べて、前記部品の顕著に増加した引張強度が達成される。
【００８６】
この際、強化繊維の配向は、下記の式にて、一つの有限体積要素中に含まれるｎの強化繊維のグループの配向テンソル（ａｉｊ）によって規定され、
【００８７】
【数４】
2017165089.tif 000005
【００８８】
上記の要素ａｉｊは、以下のようにして規定され、
【００８９】
【数５】
2017165089.tif 000006
【００９０】
上式にて、前記繊維の配向は、配向テンソル（ａｉｊ）の対角線要素ａ１１，ａ２２及びａ３３によって決定され、
【００９１】
ｐｉｋ又はｐｊｋはそれぞれ、ｋ番目の繊維に対して平行に延びる長さ１のベクトルｐｋ→（ｐｋの上に矢印）の成分を示しており、この際、下記の式が当てはまり、
【００９２】
【数６】
2017165089.tif 000007
【００９３】
上記ベクトルｐｋ→は、局地座標系にてそれぞれ少なくともバリオサーム加熱可能な流路により温度制御された領域の、それぞれ考慮された有限体積要素にて示されており、この際、
ｘ‐軸は、それぞれ考慮される有限体積要素において、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の軌道に対してそれぞれ接線方向に固定されており、
ｙ‐軸は、ｘに対して垂直に向いており、
ｚ‐軸は、ｘとｙに対して垂直に向いており、
【００９４】
それぞれ与えられた有限体積要素における配向テンソル（ａｉｊ）の要素ａ１１の値が、少なくとも０．５、好ましくは０．５〜０．９８、さらに好ましくは０．６〜０．９５、さらに好ましくは０．６５〜０．９、特に０．７〜０．８５の場合に、本質的に非等方性の配向が生じる。
【００９５】
ｎに関する更なる規定又は、更なる標準座標ｙ及びｚについては、上記の説明が参照される。
【００９６】
特に、本発明による成形品は、高い機械的要件を有した構造部品及び、高い寸法精度要件を有した機能的部品からなるグループより選ばれる。
【００９７】
更に本発明は、射出成形によって、強化繊維を含む熱可塑性成形コンパウンドからなる成形品の製造のための金型に関するものであり、当該金型は、製造される成形品の外側幾何学形状を再生するキャビティを取り囲む少なくとも２つの部分金型と、当該部分金型の少なくとも一方に供給される可塑化状態で供給される強化繊維を含む熱可塑性成形コンパウンドにてキャビティを充填するための少なくとも１つの入口（ゲート位置）と、一つ又は全ての部分金型において、キャビティを規定する１つ又は複数の部分金型の壁に形成された少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路を含む。本発明による前記射出金型は、特に、射出成形を用いて成形品を製造するための本発明による前述の方法にて使用することができる。前記の射出金型の特殊な構造、特に少なくともバリオサーム加熱可能な流路に関する説明の全ては、当然、本発明により示された射出金型にも同様に当てはまる。
【００９８】
前記射出金型の好ましい具体例では、全ての部分金型が、製造される成形品にギャップをもたらす少なくとも１つの漏出口と、少なくとも１つの漏出口の周辺全体又は少なくとも周辺領域に延びている通路として形成され、かつ、流入方向にある延長部分と流出方向にある延長部分を有した少なくとも１つのバリオサーム流路と、好ましくは、前記漏出口の放射に対して互いにずれた角度で配置された、流入方向にある延長部分と流出方向にある延長部分を有することが提供され、これら延長部分は、好ましくは、互いに対して少なくとも１２０°の角度をなして配置され、特に、互いに対して１８０°±１０°の角度をなして配置される。この際、１８０°±１０°の範囲は、この範囲内のいかなる角度も含み、特に１８０°ちょうども含む。
【００９９】
更に好ましくは、製造される成形品が、使用時に主な引張負荷方向を有していることが提供され、流入方向にある延長部分と流出方向にある延長部分がそれぞれ、ある方向を向いており、この方向は、主な引張負荷方向から、多くても６０°、好ましくは多くても５０°、さらに好ましくは多くても４０°、特に多くても３０°ずれている。
【０１００】
好ましくは、前記の射出金型は、キャビティと流体的に連通した少なくとも１つのオーバーフロー開口を有しており、射出金型の過剰充填の際には、熱可塑性成形コンパウンドがキャビティから外側に流出可能であり、このオーバーフロー開口は、更に好ましくは、オーバーフローキャビティ内にそれぞれ通じている。
【０１０１】
更に好ましい具体例によると、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路は、前記射出金型のゲート位置で始まり、好ましくは、少なくとも１つのオーバーフロー開口の位置で終わる。
【０１０２】
先に記載した延長部分は、好ましくは、前記射出金型のゲート位置まで形成されており、この代わりに、あるいは、これに追加して、当該延長部分がオーバーフロー開口まで流出方向に続いていることも同様に可能である。
【０１０３】
更に好ましい具体例によると、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路の面積の合計は、前記射出金型のキャビティの内部表面の１〜５０％、好ましくは３〜３０％、特に好ましくは４〜２０％、特に５〜１０％である。
【０１０４】
この代わりに、あるいは、これに追加して、少なくとも１つのバリオサーム加熱可能な流路は、好ましくは一定の幅を有したバリオサーム加熱可能な細長帯として形成されても良く、この幅は、好ましくは０．２〜３０ｍｍ、好ましくは０．５〜１０ｍｍである。
【０１０５】
本発明による射出金型は、冷却ユニットを有していることがより望ましく、この冷却ユニットを用いて、射出金型のキャビティを規定している壁を冷却することができる。このような冷却ユニットを用いることにより、射出金型のキャビティの全ての壁を冷却することができ、その結果、キャビティ内に位置している熱可塑性成形コンパウンドの冷却と固化と、それにより最終成形工程全体が著しく促進できる。
【０１０６】
本発明は、以下に続く具体例を参照して詳細に説明されるが、本発明をこれら実施例に限定することを意図するものではない。
【０１０７】
本発明による前記方法は、成形品内部の繊維の配向に影響を及ぼし、本質的に特定の領域内でこれを非等方的に設計することを可能とする。
【０１０８】
本発明による方法を用いることで、‐ゲート位置の同じ位置であれば‐、全ての機械的に関連のある領域にて、主たる繊維配向（繊維配向ｘ‐方向のテンソル）が、最大主応力ベクトル（成形品のｘ‐方向における意図された負荷）と一致するようにして成形品が設計できる。本発明によると、繊維配向は、試験片の厚み全体に亘って、主応力軸（Ｘ‐Ｘ）の方向に、少なくとも５０％まで、好ましくは少なくとも６０％まで、特に好ましくは少なくとも６５％まで又は７０％まで一致している。従来の射出成形で、同様のゲート位置の場合には、繊維配向のテンソルは中央に、試験片の厚み全体に亘って、主応力ベクトルの方向にせいぜい３５％位置する。端の領域だけは、主応力ベクトルの方向の４０％を超える配向がいくらかは達成される。
【０１０９】
多くの場合、繊維配向が主応力軸からはずれると、従来の射出成形を用いた場合のように、材料強度に関して、潜在能力を充分に活かすことができない。これは、低い応力レベルでも前記部品の破壊が起こることを意味している。
【０１１０】
それゆえ、本発明による方法を用いると、従来の射出成形法（同じゲート位置）に比べて、成形品の破壊前に著しく高い強度を達成することができ、なぜなら、最も大きな応力
の位置にて強化繊維が、大部分の場合に、応力ベクトルの方向に配向されるからである。この際、従来の射出成形に比べて強度の増加は、４０〜１００％の範囲、好ましくは５０〜８０％の範囲にある。
【０１１１】
本発明によれば、少なくとも１つの金型壁が、ゲート位置から始まり、繊維配向が影響されると思われる金型壁の領域まで続いている追加の加熱可能なエレメントを有した金型が使用される。前記金型壁のこのような領域は、当該領域が特別な適用負荷を受ける場合に、部品の最も高い応力の１つの位置（複数の位置）と相互関係がある。好ましくは、前記の加熱可能なエレメントは、このような領域から、金型キャビティに接したオーバーフローキャビティまで続いている。それぞれの金型壁の面積に関して、このような追加の加熱エレメントは、５０％未満、好ましくは３０％未満、特に好ましくは２０％未満を占めている。前記加熱エレメントの幅は、典型的には０．５〜１０ｍｍの間であり、金型壁に亘って一定であっても変化していてもよい。長さについて、この加熱エレメントは、金型壁の表面にある通路を表し、この通路は、自由に選択することができ、好ましくは、前記ゲートからオバーフローキャビティまで延びている。前記金型壁における少なくとも１つの追加の加熱エレメントの進路は、それぞれの課題に相応じて設計されるべきである。このような追加の加熱は、圧力保持段階又は充填段階の終わりに、金型キャビティ内のプラスチック材料成形コンパウンドが未だ、加熱、いわゆるバリオサーム加熱可能な流路上の領域で流動可能であることをもたらす一方、残りの成形コンパウンドが既に固化しているか、あるいは、少なくとも非常に粘性状態であることを確実にする。
【０１１２】
この際、前記のバリオサーム加熱可能な流路は、射出の開始時には大きな重要性を有しないが、この溶融物は、従来の射出成形と実際には区別することができない様式にてキャビティの中に押圧される。圧力保持段階の終了近くになってやっと、この溶融物がバリオサーム加熱可能な流路の領域の外側で既に固化される場合、特に金型壁にある付加的加熱エレメントにより加熱される金型キャビティの領域によって溶融流動が、実際に特に、オバーフローキャビティの中まで流れる。このような溶融流動によって、高い繊維配向が、前記のバリオサーム加熱可能な流路に沿って生じる。
【０１１３】
従来の射出成形方法に比べて変化される、成形品の主応力軸の方向に向かう繊維配向によって、破壊までの強度が１００％まで改良される。
【０１１４】
前記のバリオサーム加熱可能な流路を用いた方法は、非常に局所的な加熱と高い設計自由度を要するので、当該流路を加熱するには薄膜加熱技術を用いることが好ましい。
【０１１５】
強化された成形品の製造のための前記方法は、例えば、繊維強化（好ましくは２０〜７０重量％）を伴うプラスチック材料成形コンパウンドが金型キャビティ内に射出され、その全伸長部分にて、壁面積の５０％未満を加熱し、金型の表面上に突出した少なくとも１つの追加の加熱エレメントを有した金型の少なくとも１つの壁が、０．５〜１０ｍｍの幅である細長帯の形態を有し、この細長帯が、ゲート位置からオバーフローキャビティの位置にまで延びており、前記金型が、追加の加熱エレメントのある領域を除いて、プラスチック材料の固化温度以下の温度にまで温度‐制御され、この温度が、全射出成形サイクルの間、実質的に一定に維持され（好ましい温度制御（１））、しかも、追加の加熱エレメントよりも上の金型領域が、射出‐及び圧力保持段階の間、プラスチック材料の固化温度よりも高い温度で維持され、その結果、溶融したプラスチック材料成形コンパウンドが、バリオサーム加熱可能な流路の内部にて圧力保持段階の終了時点で未だ流動可能で、過剰の溶融物がオバーフローキャビティの中に流入するようにして実施することができる。
【０１１６】
この際、少なくとも１つの追加の加熱エレメントの進路は、少なくとも１つの領域では、初期の溶融流動の方向、即ち、ゲート位置によって引き起こされる溶融流動の方向からずれている。
【０１１７】
図面中の表示は、以下の通りである。
Ｄ：    部品における漏出口
Ｆ：    部品に加わる力
Ｋ：    射出金型のキャビティ
Ａ：    ゲート位置
ＷＬ：  継ぎ目
ＶＫ：  バリオサーム流路
Ｕ・・（ウー・ウムラウト）Ｗ：  残りの金型壁
Ｆ１：  流入；プラスチック材料溶融物を、前記漏出口Ｄの周りの円の中に誘導されたバリオサーム流路に供給するバリオサーム流路の一部
Ｆ２：  流出；プラスチック材料溶融物を、前記漏出口Ｄの周りの円の中に誘導されたバリオサーム流路から受け取り、オーバーフローＵ・・Ｌに供給するバリオサーム流路の一部
Ｕ・・（ウー・ウムラウト）Ｌ：  オーバーフロー
Ｕ・・（ウー・ウムラウト）Ｋ：  オーバーフローキャビティ
ＨＲ：  加熱流路
【実施例】
【０１１８】
図１には、実施例として、長方形のデザインの射出‐成形品が示されており、これは、以下の試験のために実施例として使用される。この際、この部品は、１００ｍｍの長さと、７５ｍｍの幅と、３ｍｍの厚みを有しており、画像の方向に突き出ている。この部品の中央には、直径３０ｍｍの円形の漏出口Ｄが設けられている。
【０１１９】
図１には、部品に対して長手方向に力Ｆ（この実施例の場合には１０ｋＮ）が加わった際に、当該部品に生じる応力分布が示されている。この際、この部品は、一方の側に固定される（図１では、左手側である）。
【０１２０】
もっとも大きな応力は、引張方向と垂直な穴あけされた位置で直接的に生じることが認められる。それゆえ、特に、これらの場所は、この部品の中で、可能性のある破壊点の素因を与える。
【０１２１】
同じ部品上でのベクトル応力分布が、例えば図２にも図示されている。図２では、それぞれ示された位置で主だった応力が、その主に作用する成分（矢印の方向）及び、その絶対値（矢印の大きさ）について、記号で表されている。
【０１２２】
この際、図１及び２（図３〜１５に示された全ての他の試験の場合においても同様）による前記部品についての試験は、シミュレーション法（円形の横断面を有したガラス繊維（横断面直径：１０μｍ、長さ２００μｍ）５０重量％を用いて強化され、３２５℃の融点を有したポリアミド６Ｔ／６Ｉ（モル比：７０：３０）からなる成形コンパウンドを用いた有限要素法）によって測定された。
【０１２３】
図３には、従来技術から知られているものと同様の、図１及び２による成形品の製造のための射出成形方法が概略図にて示されている。この際、キャビティＫは、ゲート位置Ａを経て、溶融状態で、例えばガラス繊維を含む熱可塑性成形コンパウンドにて充填される。図３には、キャビティＫが未だ完全に熱可塑性成形コンパウンドにて充填されずに、当該熱可塑性成形コンパウンドが既に部分的に漏出口Ｄの周りのゲート位置Ａから流れ出た状態が図示されている。この際、熱可塑性成形コンパウンドのそれぞれの流動前部は、漏出口Ｄの周りにて未だ完全に一緒になって流れ出ていないが、図３に示されている状態では、もうすぐ合流が起こる。
【０１２４】
図４には、図３に示された射出成形工程の最終製品（図２と同じ部分）が示されている。射出金型のキャビティＫの完全な充填の後に、成形品が得られ、この成形品の特定領域には、図３に示された熱可塑性成形コンパウンドの２つの前部が一緒に流動した後に継ぎ目ＷＬが生じる。図４には、これにより、熱可塑性成形コンパウンド中に含まれる強化繊維の配向が再現される。強化繊維（この場合ではガラス繊維）は、領域ＷＬにおいては非等方性的に分布され、漏出口Ｄから遠ざけられることがわかる。前記の２つの流動前部が一緒になるところでは、ガラス繊維は互いに平行に配向される。
【０１２５】
しかしながら、前記成形品の内部でのガラス繊維のこのような配向は、非常に不都合である。このことは、図５ａ及び５ｂの比較を参照して説明される。図５ａが、図４の縮小表示である一方、図５ｂは、図２の縮小表示に相当する。継ぎ目ＷＬの領域において生じた繊維分布は、この領域にて発生する最も大きな可能性のある引張応力を吸収するのに効果がないことがわかる。このような目的にためには、引張力に沿った、あるいは、引張力と平行である繊維分布が必要となる。しかしながら、これは、従来の射出成形方法を用いては達成することができない。従来の方法では、引張応力に対して本質的に垂直なガラス繊維又は強化繊維の配向が生じる。それゆえ、前記の継ぎ目ＷＬの領域は、生じる引張力を吸収するのに適しておらず、このため、得られる成形品において予め決められた破壊点になる。
【０１２６】
図６には、本発明による射出金型の具体例が概略図的に図示されており、この射出金型を用いて、強化繊維、例えばガラス繊維の独特な非等方性分布が、部品において可能となる。この際、前記の射出金型は、成形部品の長手‐及び幅側を与えることが可能な、射出金型の側面（ノズル側）を見たところとして示されている。この際、奥行寸法、即ち部品の厚みは、上記の図面と関係して下方へ延びて図示されている。
【０１２７】
この際、前記の射出金型は漏出口Ｄを有しており、これにより、対応して製造される成形品におけるギャップを達成することもできる。このような射出金型を用いると、図１〜５に図示されるような全く同じ部品に従って形状物を製造することができる。
【０１２８】
このような射出金型のキャビティを規定する壁の少なくとも１つに、この場合、両方の壁、即ち前面側（ノズル側、これは、ゲート位置も位置している側である）及び、後ろ側（放出側）に、バリオサーム加熱可能な流路ＶＫが設けられ、この流路を用いて、射出金型のキャビティを規定する壁が局所的に加熱することができる。図６に示されたものの場合、実施例として、バリオサーム加熱可能な流路ＶＫはゲート位置Ａにて始まっており、これを経て、キャビティは、熱可塑性成形コンパウンドで充填できる。この際、ゲート位置は、図３に示されるものと同じであるように選択される。この際、バリオサーム加熱可能な流路は、２．５ｍｍの幅となるように選択され、図６に示された場合には、通路全体に亘って同じ幅を有している。図６では、バリオサーム加熱可能な流路が、ゲート位置から見て、右上方に向かって誘導されており、この際、射出金型の長手方向側に対して維持される角度は、例えば３０°である。その後、バリオサーム加熱可能な流路ＶＫは、供給パイプＦ１内に偏向し、この際、この供給パイプＦ１は漏出口Ｄに向かって通っている。この際、バリオサーム加熱可能な流路は、漏出口全体の周りで円形構造を有しており、流出Ｆ２において収束している。この際、流入Ｆ１と流出Ｆ２は、一方が他方と正確に向い合って位置して配置されている。それゆえ、バリオサーム加熱可能な流路は、漏出口Ｄの領域にて分岐しており、漏出口Ｄの周りに環状に誘導される。この際、バリオサーム加熱可能な流路ＶＫは、オーバーフロー開口Ｕ・・（ウー・ウムラウト）Ｌまで誘導されており、当該開口は、射出金型の壁（好ましくは狭い側）に誘導され、これによって、過剰の熱可塑性成形コンパウンドが射出金型から出ることができる。このような射出金型を用いることで、本発明による前記方法は、後に詳細に記載されるように、行うことができる。この射出金型についての説明は、以下の全ての具体例にも当てはまる。
【０１２９】
図７には、図６に図示されたものと同じ射出金型が示されており、この際、オーバーフローキャビティＵ・・（ウー・ウムラウト）Ｋは、オーバーフロー開口Ｕ・・（ウー・ウムラウト）Ｌの位置に配置されており、これは、熱可塑性成形コンパウンドを集めて貯蔵する場所になる。射出金型のゲート位置には、いわゆるホットチャンネル（「ホットランナー」、ＨＲ）が取り付けられており、これを経て、熱可塑性成形コンパウンドが射出金型の中に供給できる。それにより、バリオサーム加熱可能な流路ＶＫは、射出金型の残りの領域に比べて暗い色にて図示されている。この際、進路は、図６に図示された進路と同じである。
【０１３０】
この際、以下の仮定が基礎となっている。
【０１３１】
強化繊維を含む成形コンパウンド：
ガラス繊維充填剤を含むポリアミド６Ｔ／６Ｉ（７０：３０）（５０重量％の充填度、ガラス繊維の直径：１０μｍ、部品中のガラス繊維の長さ：２００μｍ）、融点：３２５℃）、結晶化温度：θＫ＝２８５℃、ＭＶＲ（３４０℃／２１．６ｋｇ）＝１００ｃｍ３／１０分、溶融粘度（３４０℃、１，０００Ｈｚのせん断速度）＝２３０Ｐａｓ。
【０１３２】
方法パラメーター：
・残りの金型壁の温度：θＷ＝１５０℃
・充填及び過剰充填の間の成形コンパウンドの温度：θＦＭ＝３４０℃
・充填及び過剰充填の間の、休止圧力段階における軌道に沿ったバリオサーム流路の温度：θＶＴ＝３０５℃、
・充填の間の射出速度（流動速度）：１５ｃｍ３／ｓ
・休止圧力までの切り替え点：２５ＭＰａの射出圧力に到達して直ぐに、流動速度‐制御された充填から圧力‐制御への切り替えが起こる）
・休止圧力段階の第１部分における休止圧力：６０ＭＰａの圧力が１０秒間、維持される
・休止圧力段階の第２部分における休止圧力：１２０ＭＰａの圧力が６秒間、加えられ、プラスチック材料溶融物（成形コンパウンド）が、軌道に沿ってオーバーフローキャビティ内に押圧される
・休止圧力段階の第３部分における休止圧力：２．５ＭＰａの圧力が１秒間、加えられる（全体で、休止圧力段階は１７秒続く）
・充填時間：１．６秒（オーバーフローキャビティ外で９９％体積充填）
・９９％体積充填での射出圧力：２５ＭＰａ
・オーバーフローキャビティの容積：８．８ｃｍ３（休止圧力段階の第２部分の間に充填される）
・キャビティの容積：２０．３８ｃｍ３
・過剰充填されるキャビティの体積割合：４３．２％
【０１３３】
その後のシミュレーション計算のために、射出金型のキャビティの容積は、図７に実際に示されたグリッドに更に分けられる。グリッドに用いられる個々の体積エレメントは、図８にて詳細に図示されている。
【０１３４】
図９には、図３に示された、従来技術の方法による同一の射出金型の充填（図９ａ）のシミュレートされた比較が示されている。図９ｂには、図６又は７に示された本発明による射出金型を用いた充填工程が描かれている。熱可塑性成形コンパウンドを用いた射出金型の充填挙動は、本質的には同じであることがわかる。本発明による射出金型（図９ｂ参照）を用いた射出成形方法の間であっても、漏出口Ｄの周りの流動が起こり、そこではまた、熱可塑性成形コンパウンドの合流が、ゲート位置Ａから離れた方向を向いた漏出口Ｄの側で起こる。図１０ａ）及び１０ｂ）においては、射出成形工程の間の熱可塑性成形コンパウンド内で起こる温度プロフィールが図示されている。図１０ａ）には、射出金型の完全充填直後又は、射出金型の過剰充填の間を表す、異なる断面プロフィールが図示されている。射出金型の両面の温度‐制御が、バリオサーム加熱可能な流路（図１０ａ）には図示されていない）によって行われる領域では、温度が、溶融転移温度よりも上であることが明らかである（図１０ａ）にて示された領域Ｉである）。残りの領域（領域ＩＩ）では、これによって、熱可塑性成形コンパウンドの温度は既に、溶融転移温度よりも下である。その際、射出金型の完全充填後に、バリオサーム加熱可能な流路を通じて温度‐制御が行われる領域だけが未だ溶融状態のままで、即ち、これはホットランナーＨＲを通じた熱可塑性成形コンパウンドの更なる射出による。ゲート位置Ａでは、それにより、熱可塑性成形コンパウンドの特別な流動が、１つ又は複数のバリオサーム加熱可能な流路が形成された位置で直接的にもたらされ得る。
【０１３５】
図１０ｂ）には、エンベロープ（いわゆる、等高線プロット）が図示されており、選択された実施例における熱可塑性成形コンパウンドの温度は未だ３０５℃である。これらの領域は、もっぱらバリオサーム加熱可能な流路が形成された場所に存在していることがわかる。射出金型の残りの領域においては、これらの値は、更なる加熱を行わないと達成されず、それにより、これらの領域における温度は約１５０℃である。
【０１３６】
図１１には、熱可塑性成形コンパウンドが射出金型のキャビティ内に維持される速度プロットが図示されている。これにより、速度プロットはベクトルとして示されており、その結果、矢印が流動方向を示し、矢印の長さが速度に相当している。
【０１３７】
図１１ａ）には、バリオサーム加熱可能な流路がない射出金型の速度プロファイルが図示されている。射出金型が完全に充填されるまで、熱可塑性成形コンパウンドの流動方向が本質的に対称的にならないことが認められる。
【０１３８】
図１１ｂ）には、射出金型の部分的な過剰充填が起こる状況が図示されている。熱可塑性成形コンパウンドの流動はもっぱら、バリオサーム加熱可能な領域だけもたらされ、それによって、熱可塑性成形コンパウンドの流動が、バリオサーム加熱可能な流路により、規定された軌道に沿って本質的に起こることが明らかである。
【０１３９】
図１２には、繊維分布が再現されており、この分布は、本発明による方法を実施する間に生じる。バリオサーム流路の領域における繊維分布が、本質的に非等方性構造を有しており、しかも、バリオサーム加熱可能な流路の軌道を追うことがわかる。
【０１４０】
図１３ａ）及び１３ｂ）には、図５ａ）及び５ｂ）と同様に、製造される成形品にて引張負荷の間に起こる引張力と、本発明の方法に従って製造される部品中の繊維分布が、もう一度比較されている。繊維配向（１３ａ）は、最も高い引張力（１３ｂ）が起こる場所で正確に達成され、引張力に沿って正確に達成されることがわかる。それゆえ、前記の繊維は、生じる引張応力を最適に吸収することができる。
【０１４１】
図１４には、本発明による方法（ここでは繊維配向法と呼ぶ）の間に生じる繊維分布が再現されている。これによって、繊維分布の計算は、ゲート位置と対向するバリオサーム加熱可能な流路の領域にて達成される場所で行われる。これにより、位置決定が、図１４における左側に概略図にて黒い点で図示されている。この位置では、局地座標系、即ちバリオサーム流路の軌道に対する接線により生じる考慮されるｘ‐成分が、主引張負荷方向と一致している。従来の製造方法を用いると、ｘ‐又はｙ‐方向における繊維配向に関して本質的に等方性の繊維分布が達成されることがわかる。前記の繊維は、この場所でｙ‐方向に主に配向されている一方、ｘ‐方向における繊維の相当する配向は、副次的なものでしかない。
【０１４２】
図１４から更に明らかなように、ｘ‐方向における繊維分布が明らかに最高となり、即ち、ｘ‐方向における測定場所での繊維が著しく非等方性分布を有し、しかも、そこの繊維の大部分が主としてｘ‐方向にあることが、本発明による方法を用いて達成することができる。それゆえ、この場所での繊維は、部品中で生じる引張力を吸収するのに最適に配向される。
【０１４３】
図１５には、従来技術に従って上記にて製造された部品（図１５ａ））及び、本発明の方法に従って製造された部品（図１５ｂ））についてのシミュレーション試験の試験結果が示されている。この試験においては、１，３５０Ｎの引張負荷が、成形品の狭い側に加えられ、成形品は、図１に示されるように、図示された力を受ける。
【０１４４】
継ぎ目を有した図１５ａによる標準分散品と、図１５ｂ）による分割された継ぎ目を有した異なるバリオサーム品を、有限要素（ＦＥ）計算の助けを借りて互いに比較した。この際、ＦＥ計算は、射出成形シミュレーションと、破壊判定基準を用いた非等方性材料モデルからの繊維配向を考慮して行った。穴を有したシートの模型（寸法１００×７５×３ｍｍで、直径３０ｍｍ）を全ての方向にて片面を固定する一方、表面に対して垂直な力を、対向する面に外部から加えた。前記の計算は、継ぎ目を有した標準分散品の模型の破壊が７，９６５Ｎにおいてであり、分割された継ぎ目を有したバリオサーム品では１２，０１５Ｎであることを示している。このことは、５１％の改良を示している。
【０１４５】
図１５における両方の画像は、１，３５０Ｎでの負荷の間に用いられた破壊基準のカラースポットを示している。この際、説明は、安全率の逆数を示している。それゆえ、例えば０．１１２という値は、この負荷による安全度が破壊に対して１／０．１１２＝８．９であることを意味している。継ぎ目を有した図１５ａによる標準分散品が、潜在的な破壊領域として継ぎ目を有している一方、分割された継ぎ目を有したバリオサーム分散品は、もはや継ぎ目を表さずに、むしろ潜在的な破壊領域として、全体の２つの切り込み領域を示すことが明らかになる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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