(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先ずプレフォーム（１２）を内圧の増加によりブロー成形金型（２２）内で膨張させて中空体（３６）を形成し、この中空体の内部に発泡プラスチックのプラスチックビーズを注入し、中空体内のプラスチックビーズを膨張させることにより中空体の内部に発泡体が満たされたプラスチック成形体を製造する方法において、独立気泡状のプラスチック材料からなるプラスチックビーズを加圧容器（３２）内で中空体内の圧力よりも高い加圧条件下の圧縮状態におき、膨張後の中空体（３６）が未だブロー成形金型（２２）内にある間に加圧容器内のプラスチックビーズを中空体内の圧力より高い圧力下で圧縮状態のまま中空体内に導入し、圧縮状態のプラスチックビーズが導入された中空体内部に貫通する中空針を介して中空体内のプラスチックビーズの周囲圧力を減圧してプラスチックビーズを圧縮状態から膨張させることにより中空体の内部に発泡体を充填することを特徴とするプラスチック成形体の製造方法。
【請求項２】
プラスチックビーズを導入する際の中空体（３６）内の圧力を、プレフォーム（１２）を膨張させて中空体（３６）を形成させる際の圧力よりも低くすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
プラスチックビーズを中空体（３６）内に導入する工程の開始時には中空体の内壁面を高温可塑状態のままとすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ブロー成形金型（２２）内の中空体（３６）内にプラスチックビーズを導入する工程を、中空体の充分な硬化を達成するために膨張後の中空体（３６）がブロー成形金型（２２）内に保持し続ける冷却工程中に行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、プレフォームを内圧の増加によりブロー成形金型内で膨張させて中空体を形成し、この中空体の内部に発泡プラスチックのプラスチックビーズを注入し、中空体内のプラスチックビーズを膨張させることにより中空体の内部に発泡体が満たされたプラスチック成形体を製造する方法に関する。
【０００２】
特に自動車産業向けの部品の製造に関して、プラスチック材料製中空体を例えばブロー成形法により製造し、そのうえで中空体をミニビーズとも呼ばれる所謂発泡材料のプラスチックビーズにより満たし、以って中空体内において発泡充填材を形成させることが知られている。これに関して、例えば独国特許出願公開第１９６４８５２５号明細書を挙げることができる。
【０００３】
この種の自動車部品の製造に従来からに用いられている方法は、手順として第１に実際の中空体そのものを製造し、その後に別個の加工作業において中空体をプラスチックビーズにより満たすことを含んでいるため、かなり複雑である。この別個の加工作業は時間のかかる作業である。これに加えて、例えば中空体を金型から取り出す際や、内部にプラスチックビーズを導入するための作業場所に搬送する際、或いは中空体をその工程で必要な支持金型にはめ込む際など、多数のハンドリングが行われるので、中空体の表面が例えば引っ掻き傷程度のものに限られるとしても最終製品の部品外観に悪影響を与えるか、或いはラッカー等の塗料被覆の施工を困難にするような損傷を頻繁に受けることになる虞があるのは事実である。
請求項１の前文部分に記載したような方法も例えば欧州特許出願公開第０５１２４４４号明細書で知られている。この公知の方法では、発泡体粒子をその安定化工程中にブロー成形体の内部へ搬送することが述べられているだけである。この発泡充填体を安定化するには、個々の発泡体粒子を互いに焼結する必要がある。同様の方法が例えば欧州特許第０５８３５４２号明細書で公知である。この公知の方法では、前処理済みのプラスチックビーズ（予備膨張済みビーズ）をブロー成形体の内部キャビティへ導入し、その内部で共に焼結して充填体を安定化している。焼結は加熱蒸気で行われ、この加熱蒸気は凝結を生じるので許容できない。
【０００４】
従って本発明の目的は、本明細書の冒頭部分に記載した種類の方法及び装置を改良して、このようなプラスチックビーズにより満たされた部品の製造が、特に最終製品を製造するための中空体の移動またはその他の取扱いができるだけ少数回で済むという意味でも、簡単になるようにすることである。
【０００５】
この目的は、本発明によれば、先ずプレフォーム（１２）を内圧の増加によりブロー成形金型内で膨張させて中空体を形成し、この中空体の内部に発泡プラスチックのプラスチックビーズを注入し、中空体内のプラスチックビーズを膨張させることにより中空体の内部に発泡体が満たされたプラスチック成形体を製造する方法において、独立気泡状のプラスチック材料からなるプラスチックビーズを加圧容器内で中空体内の圧力よりも高い加圧条件下の圧縮状態におき、膨張後の中空体が未だブロー成形金型内にある間に加圧容器内のプラスチックビーズを中空体内の圧力より高い圧力下で圧縮状態のまま中空体内に導入し、圧縮状態のプラスチックビーズが導入された中空体内部に貫通する中空針を介して中空体内のプラスチックビーズの周囲圧力を減圧してプラスチックビーズを圧縮状態から膨張させることにより中空体の内部に発泡体を充填することにより達成される。
【０００６】
本発明の方法は、要約すれば、例えば自動車用バンパー等の部品の外形を決める中空体を製造するために先ずブロー成形法を通常の通りに用い、その膨張工程の後に、或いはその最終段階の開始時から、未だ金型内にある中空体の内部に発泡材料のプラスチックビーズを注入することである。この注入作業の開始は、実質的に中空体内部に得られる圧力条件に依存する。一般的には、先ずプレフォームから膨張した中空体内に得られる例えば１０〜１２バールの吹込み圧力を減圧し、例えば２〜４バールの比較的低圧の加圧条件下においてプラスチックビーズが中空体内部に注入されるようにすることが望ましい。
【０００７】
これにより、好ましくは独立気泡状のプラスチック材料からなるこれらの小さなプラスチックビーズが加圧状態下に置かれることになり、体積の顕著な減少を起こすようになる。中空体は未だ金型内にある間にプラスチックビーズによって可能な限り完全に満たされるので、その後に中空体で囲まれた内部空間の圧力が完全に解放されるとプラスチックビーズは周囲圧力の緩和を受け、以って充分な膨張作用と体積の増大とが起こり、これによって中空体内部の未だ満たされていなかった部分が全般的に発泡材料のプラスチックビーズによって満たされることになる。プラスチックビーズの体積の増大は、中空体が永久的に一定の増大した内圧をもつ状態におかれることを意味する。但し、このことは別に問題にはなることではない。それどころか、上述の方法においては、中空体内に閉鎖状の均一な発泡充填材が得られ、プラスチックビーズを溶接その他の方法によって互いに接合させる必要はないことが確認されている。但し、本発明の方法によれば、中空体の壁に支承されるプラスチックビーズをこの壁に溶着しうることは注目すべきである。即ちこれは、プラスチックビーズの注入作業の開始時点で中空体の壁が内面側で未だ柔らかい塑性状態にあるときであれば、壁と相溶性のビーズ材料を用いることにより達成されることである。
【０００８】
実際には、プラスチックビーズにはあらゆる適切な発泡性プラスチック材料、例えばポリウレタンでさえ用いることができる。但し、廃棄物となったときの処理を簡単にするためには、プラスチックビーズを中空体の構成材料と同じ材料製のものとすることが望ましい。自動車用バンパーの場合、中空体にはポリウレタンが用いられることが多い。従って、その場合は望ましくはプラスチックビーズもポリウレタン製とすべきである。但し、中空体とプラスチックビーズの製造には、その他のプラスチック材料、特に熱可塑性プラスチック材料を広く用いることも可能である。
【０００９】
本発明の別の提案によれば、例えば自動車用バンパーのハウジングとなる中空体が互いに区分されて個々にプラスチックビーズにより満たされる複数のチャンバに細分されるような態様で実施することも可能である。これに関連して、例えば大きさの異なるプラスチックビーズ或いはまた別の意味で互いに特性の異なるプラスチックビーズを相互に閉ざされた個別のチャンバ内に導入し、以って例えば特定の部位において自身に対する衝撃及び衝突の吸収性能及び可撓性等の点で異なる特性を発揮する自動車用バンパーを得ることも可能である。
【００１０】
本発明の実施例としてバンパー製造装置を模式的に図示する。
【００１１】
図示の押出しブロー成形装置１０は、管状のプレフォーム１２を製造するための押出ユニット１４を含んでいる。この押出ユニット１４のうち、図には押出ヘッド１６と、極端な縮尺率で２つの押出機１８及び２０だけが示してある。２つの押出機を使用することにより、積層構造の第１と第２の層からなる壁を有するプレフォーム１２を製造することができ、この積層構造に関しては、外側の層は例えばプレフォーム及び該プレフォームから製造される中空体の実際の支持層を形成する内側の層よりも塗料又はラッカで良好に塗装可能な材料とすることができる。
【００１２】
金型２２は２分割式のものであり、図示の実施例においては押出ヘッド１６から押し出されて下方に垂下するプレフォーム１２を押出ヘッド１６の下部において受けうるように配置されている。この目的で、図の面内において開放位置（図１）と閉鎖位置（図２）との間で往復移動可能な２分割式の部分金型２２ａ及び２２ｂは、まず最初に金型の開放位置に移動せしめられる。
【００１３】
それぞれの取付板２４によって担持された各部分金型２２ａ及び２２ｂを有する金型２２から離れて配置されているのは、プラスチックビーズ用の供給容器２５である。プラスチックビーズは、容器２５から従来方式の搬送装置２６と導管２８とによって容器２５の横に配置された中間容器３０内へ送られ、この中間容器内は前記供給容器と同様に常圧下におかれている。
【００１４】
加圧容器３２は、中間容器３０にポンプ３４によって接続されている。このポンプ３４は、プラスチックビーズを中間容器３０から加圧容器３２内へ搬送し、同時に加圧容器内を例えば２バール程度の加圧状態、即ち、いかなる場合も金型２２の内部又はプレフォーム１２のブロー成形による膨張によって金型２２内で成形された中空体３６（図２）の内部に作用する圧力より高い圧力状態にする機能を果たす。加圧容器３２には、２つの弁３８及び４０を備えたホース又は導管３７が接続されている。このホース又は導管３７は、部分金型２２ｂの内部に終端部を有し、この終端部５２において導管３７はプレフォーム１２から成形された中空体３６の内部と連通でき、以って中空体内部と加圧容器３２とを連通させうるような突刺形状を有している。
【００１５】
プレフォーム１２が中空体３６の成形のための位置、即ち図１に示す位置にあるときに、吹込みノズル４２が先ず図１に示した位置から図２に示す位置に移動され、その後、金型２２が閉じられる。図２に示す位置において、吹込み棒の形態とすることもできる吹込みノズル４２は、プレフォーム１２の下側開放端から内部に突き入れられている。
【００１６】
部分金型２２ａと２２ｂを図２に示す位置に移動させることによって金型２２が閉じられた後、プレフォーム１２は吹込み棒４２を介してプレフォーム１２内に導入される膨張用空気により膨張される。この膨張が起こる際に、この手順で製造される中空体３６の形状は、それぞれの部分金型２２ａ及び２２ｂ内の２つの金型キャビティ部分４４ａ及び４４ｂによって構成される合わせ型キャビティの輪郭によって決定される。吹込み空気の導入作業は、一部の状況下では、金型２２の閉鎖時に早くも実施されうる。但し、これらにはブロー成形分野の当業者によく知られている手順が含まれることが理解されよう。同様のことは、プレフォーム１２を製造するための押出し手順に関しても該当する。
【００１７】
金型キャビティ４４ａ、４４ｂの垂直方向の長手範囲に亘って、即ち、該キャビティ内に配置される中空体３６の長手方向に沿って、一方の部分金型２２ｂには、特に図１に示すように金型キャビティ部分４４ｂの内底隔壁を超えて同金型キャビティ部分に突出する中空針４８が分布配置されており、遅くともプレフォーム１２の膨張時に、これらの中空針４８がプレフォームの壁を穿刺貫通するようになっている。各中空針４８は、それぞれに介装された弁５０により図示しない減圧手段に接続されている。
【００１８】
尚、部分金型２２ｂ内の導管３７の先端部にも中空針等を設け、プレフォーム１２の膨張時に導管３７の先端部がプレフォーム１２或いはこのプレフォーム１２が膨張したときに該プレフォームから形成される中空体３６の壁を穿刺して弁３８及び４０の開閉ポジションに応じて導管３７が中空体３６内に形成された内部空間５４に連通するようにしてもよい。また、導管３７と中空体３６の内部空間５４との間における連通は、これ以外の何らかの方式、例えば導管３７を介して未だ高温の塑性状態にある中空体３６の壁に向かって空気ジェット流を噴射して噴射穿孔作用により中空体の壁をその位置で穿孔することによっても達成することができる。即ち、中空体３６の壁に開口を穿つ方法自体は、導管３７によって一方で圧力容器３２と、他方で金型２２内にある中空体３６の内部空間５４との間の連通を達成しさえすればよいので、本発明の実施に際して決定的に重要な要件ではないことを理解すべきである。
【００１９】
上述の作業手順を更に具体的に述べると、金型２２が閉じられた後、プレフォーム１２を膨張させて中空体３６を形成する。この膨張工程の終了と同時またはその直後に、膨張工程で例えば約１０バール程度であった中空体内部空間５４の内圧を減圧する。これは、吹込みノズル４２または該吹込みノズルに設けられたガス抜き穴だけでなく、膨張工程で閉鎖されていた弁５０を有する中空針４８によっても達成され可能である。中空体３６の内圧の減圧の程度は、プラスチックビーズが加圧容器３２から中空体の内部空間５４内に送られる際に受ける圧力にほぼ依存する。いかなる場合も加圧容器２２内の圧力のほうが高圧でなくてはならず、これに関しては、加圧容器３２内の圧力と中空体３６の内部空間３４の内圧との圧力差が大きければ大きいほどプラスチックビーズが内部空間５４内へと送られる速度も速くなる。但し、このプラスチックビーズの送給は、プラスチックビーズが非常に小さく、従って相応に軽いため、いかなる場合も深刻な問題にならないことが理解されよう。プラスチックビーズは通常は数ミリメートルの直径を有するものである。一方、中空体の内部空間５４、従って金型２２の内圧は、いかなる場合もプラスチックビーズが或る程度の圧縮作用を受けて常圧時の体積よりも縮小される程度に高圧となっていなければならない。
【００２０】
実際に、プレフォーム１２を膨張させた後の金型２２内における中空体内部空間の内圧の減圧は大気圧より約１バール程度高い圧力までの減圧で充分であり、これにより、中空体３６が未だ形状的にほぼ剛体化する程度まで硬化していない場合でも、中空体３６が金型キャビティ４４ａと４４ｂに対応する形状を保って金型キャビティの内壁に保持される状態が一般に確実に得られることが確認されている。従って、プラスチックビーズを例えば２バールの加圧条件で導管３７を介して中空体３６の内部空間５４内に導入する場合、必要なことは各中空針４８に付属した弁５０の少なくとも幾つかを開いて加圧容器３２と中空体３６の内部空間５４との圧力差を或る値に維持するだけでよい。これに関連して、弁を開くべき中空針４８を予め選択することにより、例えば充填工程の開始時には下部の１本又は２本の中空針４８のみ弁を開けて初期段階ではプラスチックビーズを中空体内部空間の下方部分に優先的に送り込む流れが生じるようにするなど、内部空間５４へのプラスチックビーズの充填を制御することも可能である。その後は中空体の内部空間５４がビーズで満たされて行くに伴って逐次上部側の中空針４８の弁５０を順に開き、つまり充填度が徐々に増加するに従って順次上部側の弁を開いて行けば良く、この場合、更に下部側の中空針の弁５０は順次閉じて行ってもよい。このような操作は、具体的には既に内部空間５４内に充填されたプラスチックビーズの流動抵抗を含む種々の関連条件に依存してシーケンスを設定すればよい。尚、この方法の有利な実施形態では、充填工程の最終時点まで中空体３６内でプラスチックビーズを圧縮状態に保つことができるような加圧状態を維持することにより、中空体３６への充填工程の終了後及び内部空間５４と外部環境との間における圧力均衡状態の達成後にプラスチックビーズが短時間で膨張するようにする工程を含むことができる。この膨張工程の本質は、加圧状態下ではプラスチックビーズの気泡内に閉じ込められている空気が或る程度圧縮されており、それが周囲圧力の解放により圧縮状態から解き放たれるのでプラスチックビーズが膨張するという現象を利用したものである。
【００２１】
このような本発明による方法は、プラスチックビーズを先ず周囲圧力の加圧で圧縮し、次に圧縮されたまま圧力差で金型２２内の中空体３６内へと送り込み、最後に周囲圧力を解放してビーズの内外圧力均衡によりプラスチックビーズの体積を増大させるので作業環境温度で実施可能であり、この場合、通常は充填作業の開始時点で金型内、従って中空体３６の内部空間内の温度は例えば約５０〜８０℃程度となると考えられる。但し、特別な方策を講じない限り、いずれにせよ中空体３６の壁の冷却固化を目的として一般的に行なわれる金型冷却工程により急速な温度低下が起きるものである。プラスチックビーズを導管３７を介して中空体３６内へと送り込む搬送空気も一般的には作業環境温度よりさほど高くない温度であり、これもまた更なる冷却作用をもたらすであろう。
【００２２】
以上のようにして、中空体３６内に導入された充填材は周囲圧力との完全な圧力均衡状態が達成されると個々のプラスチックビーズの体積増加により硬化作用を受け、結果的に一体的な発泡構造となるが、この発泡構造における個々の発泡粒子は例外なく互いに結合していない。但しこれは、中空体内部の充填材によって形成される緻密な発泡構造がブロー成形された中空体３６自身によって所要形状に維持されるため、欠点となる問題ではない。
【００２３】
圧力均衡状態が達成された後であっても中空体３６の壁が或る加圧された内圧を受けることはあり得ないことではない。これは、充填工程の後に中空体３６内に残存する自由空間が、完全な圧力解放によって体積増加したプラスチックビーズによって圧力解放と同時に占められる空間の大きさよりも小さい場合に起こり得ることである。充填工程の終了時点で中空体内が依然として加圧状態に維持されている場合に存在する自由空間としては、プラスチックビーズ間に介在する多数の微細空間と、中空体３６の上端部、すなわち導管３７が内部空間５４内へと開口する開口近傍部分に存在する可能性のある連続的な自由空間とがある。この充填工程の最終時点で依然として内部空間上部に残存する自由空間の大きさを適切に選ぶことにより、例えば依然として存在している自由空間が中空体３６内の全てのプラスチックビーズに加わっている周囲圧力をほぼ完全に解放緩和してビーズ体積の相応の増大を達成するに充分な容積になった時点で充填工程を終了する限りにおいて、中空体内における塊状のプラスチックビーズのその後の体積増大を制御することも可能となる。
【００２４】
更に、中空体３６を複数の独立チャンバまたは区画に細分し、それぞれに場合によっては異種のプラスチックビーズを充填することも可能である。この場合、各チャンバ内に単位容積当たり異なる量のプラスチックビーズを導入し、それによりバンパーやその他の部品におけるプラスチックビーズの体積増加または残留応力の程度を各チャンバで相対的に変え、異なる密度、従って異なる硬度の部分を作り出すことも可能である。
【００２５】
いずれにせよ金型２２は個々の中空体にプラスチックビーズを充填する工程において中空体３６のための支持金型としても機能する。この点に関する本発明の本質的な利点は、例えば導管３７の端部を部分金型２２ｂに取り付け、或いは中空針４８を部分金型２２ｂに設けたことなどの幾つかの軽微な改良とは別に、従来からの既存のブロー成形金型を使用してその通常の機能に加えて追加機能をも果たすことができる点にある。この場合、中空体３６にプラスチックビーズを充填するために必要な付加的な時間をさほど長くとる必要はなく、従って係るブロー成形金型で成形品を製造するための作業サイクル時間は殆ど増加することがない。このことはまた、充填作業を金型内におけるプレフォーム１２の膨張終了直後に開始することができることを意味し、従って充填作業の少なくとも実質的な作業部分を、膨張後のプレフォーム１２を所要の硬化作用のために金型内に保持し続ける必要のある必須の冷却工程中の初期段階に実施できるようにする役割も果たしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ブロー成形金型が開かれている状態で示した発泡材料充填中空体の製造装置の模式構成図である。
【図２】  図１に対応してブロー成形金型が閉じられている状態で内部の中空体と共に示した図１と同様の模式構成図である。
【図１】
0004686087.tif 000002
【図２】
0004686087.tif 000003