(57)【要約】オープン型（１２）を加熱し、前記オープン型（１２）をコンテナ（１４）内のプラスチック粒子材料（１６）に接触させて型上で溶融したスキンを成形する方法及び装置（１０）、及びそれによって作られる部品を得ること。型（１２）はキャリア（１８）と共に提供され、加熱及び冷却ラインを望ましい型の温度を達成するために含むものであってもよい。単一スキンの成形品は、表面塗装が施された又は施されていない複数層のものであってよい。複数スキンの成形品は、さまざまなインサート或いは補強材を有する又は有しない、プラスチックフィラー又は膨張可能な発泡剤が充填された中間の挟まれた層を含むものであってよい。【選択図】図１ａ
2004520970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点を有するプラスチック粒状材料を所定の形状に成形するプラスチック成形方法であって：
アルミニウム、アルミ合金、カークサイト（ｋｉｒｋｓｉｔｅ）、金属、セラミックス、陶性合金、高温プラスチック、及び発泡可能な耐熱性材料からなるグループから選択された材料で作られるオープン型を提供する工程であって、前記型は所望の形状を与えるための表面部を少なくとも有する所定の形状に成形されているものである、工程と；
前記オープン型の少なくとも前記表面部を、前記プラスチック粒子材料の融点よりも高温になるように、約１００℃から約８６５℃まで昇温させる工程と；
前記オープン型を前記プラスチック粒子に接触させるが、前記プラスチック粒子は約１秒から約３０分のドウェル時間の間少なくとも常温である工程であって、前記ドウェル時間は予め選択され前記オープン型と前記プラスチック粒子の接触が終わる前に前記プラスチック粒子を溶融させ約０．００１ｃｍから約３．０ｃｍの望ましい厚さのスキン状にするものである、工程と；
を有する。
【請求項２】
請求項１記載の方法は、前記型を冷却することで、得られた物品をリリースする工程を更に有する。
【請求項３】
請求項１記載の方法は、第２の加熱された型を提供する工程を更に有し、前記第２の加熱された型は前記第１の加熱された型に対して補足的なものであって、前記型は共に配置されダブルスキン状の物品を成形するようになっているものである。
【請求項４】
請求項３記載の方法は、前記第１及び第２の加熱された型の間に配置された補強材を更に有し、前記補強材は前記加熱されたダブルスキンの間に埋め込まれるようになっているものである。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記オープン型をプラスチック粒子材料に接触させる工程は、ポリオレフィンと接触することにより実現されるものである。
【請求項６】
融点を有するプラスチック粒子材料からプラスチックを所定の形状に成形する方法であって、：
アルミニウム、アルミ合金、カークサイト（ｋｉｒｋｓｉｔｅ）、金属、セラミックス、陶性合金、高温プラスチック、及び成形可能な耐熱性材料からなるグループから選択された材料で作られる雄型及び雌型の補足的な型を提供する工程であって、前記型は前記補足的な雄型及び雌型の夫々が少なくとも表面部を有する所定の形状に成形され、所望の形状を与えるようになっている、工程と；
前記型が前記プラスチック粒子の融点よりも高温になるように、前記雄型及び雌型型の少なくとも表面部を約１００℃から約８６５℃まで昇温させる工程と；
前記雄型及び雌型型を前記プラスチック粒状材料に接触させるが、前記プラスチック粒状材料は約１秒から約３０分のドウェル時間の間少なくとも常温である工程であって、前記ドウェル時間は予め選択され前記オープン型と前記プラスチック粒子の接触が終わる前に前記プラスチック粒子を約０．００１ｃｍから約３．０ｃｍの望ましい厚さのスキンに溶融させるものである、工程と；
物品が成形され成形表面を両側に有するように、前記加熱された雄型及び雌型型の前記補足的な表面部を引き合わせ、プラスチック物品の２つのスキンを互いに固着させる工程と；
を有する。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、前記雄型及び雌型型を引き合わせてスキンを共に固着させる工程の前に、前記雄型及び雌型型の間に補強材を追加する工程を更に有する。
【請求項８】
請求項６記載の方法において、少なくとも常温の前記プラスチック粒子は前記プラスチック粒子の融点よりも低い高温である。
【請求項９】
請求項６記載の方法において、前記型の前記加熱は約１６０℃から約２２０℃に昇温させることによって実現されるものである。
【請求項１０】
請求項６記載の方法において、前記ドウェル時間は約３から約１０分である。
【請求項１１】
請求項６記載の方法において、前記雄型及び雌型型を引き合わせる工程は、前記雄型及び雌型を、間隔を空けて離すことによって実現されるものである。
【請求項１２】
各プラスチック材料が夫々融点を有するプラスチック粒子材料及びプラスチックフィラー材料から合成プラスチックを所定の形状に成形する方法であって、前記成形方法は：
アルミニウム、アルミ合金、カークサイト（ｋｉｒｋｓｉｔｅ）、金属、セラミックス、陶性合金、高温プラスチック、及び成形可能な耐熱性材料からなるグループから選択された材料で作られる雄型及び雌型の補足的な型を提供する工程であって、前記型は前記補足的な雄型及び雌型の夫々に少なくとも表面部を有する所定の形状に成形され望ましい形状が与えるようになっている、工程と；
前記雄型及び雌型の補足的な型を、夫々のプラスチック粒子材料及び前記プラスチックフィラー材料の前記融点よりも高い約１３０℃から約８６５℃まで昇温させる工程と；
前記補足的な型が前記プラスチック粒子材料に接触し２つの溶融プラスチック層を前記雄型及び雌型型の前記表面に生じさせる工程であって、前記プラスチック粒子が約１秒から約３０分のドウェル時間の間の少なくとも常温である間に接触が起こり、前記ドウェル時間は予め選択され前記プラスチック粒子との接触が終わる前に前記プラスチック粒子を望ましい厚さのスキンに溶融させるものである、工程と；
前記プラスチックフィラー材料を前記雄型及び雌型型の間に挟み、前記２つのスキンの中央にあるプラスチックフィラー材料と共にダブルスキン複合材を成形し、全体的に所定の厚さの前記複合材を有してもよいように、前記２つの補足的な雄型及び雌型型に互いに所定の間隔だけ離間させる工程と；
前記雄型及び雌型型の少なくとも１つを冷却し、前記ダブルスキンの、封入された合成物品の全てを緩めて取り外す工程と；
を有する。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、前記型を加熱する工程は前記温度を約１６０℃から約２２０℃まで高めることによって実現されるものである。
【請求項１４】
請求項１２記載の方法は、前記スキンが成形された後余分なプラスチック粒子材料を取り除く工程を更に有する。
【請求項１５】
請求項１２記載の方法は、前記スキンが成形され膨張可能なプラスチックの中間層が成形された後、膨張したプラスチック材料を前記加熱された型の間に挿入する工程を更に有する。
【請求項１６】
夫々が融点を有するプラスチック粒子材料及び膨張可能なプラスチックフィラー材料から合成プラスチックを所定の形状に成形する方法であって、前記成形方法は：
アルミニウム、アルミ合金、カークサイト（ｋｉｒｋｓｉｔｅ）、金属、セラミックス、陶性合金、高温プラスチック、及び成形可能な耐熱性材料からなるグループから選択された材料で作られる雄型及び雌型の補足的な型を提供する工程であって、前記型は前記補足的な雄型及び雌型の夫々に少なくとも表面部を有する所定の形状に成形され望ましい形状が与えられる、工程と；
前記補足的な型と前記プラスチック粒子の接触が前記接触面に溶融したプラスチック層を生じさせるように、前記雄型及び雌型の補足的な型を夫々のプラスチック粒子材料及び前記膨張可能なプラスチックフィラー材料の前記融点よりも高い約１００℃から約８６５℃の高温まで加熱する手段と；
前記加熱手段によって少なくとも表面部が前記プラスチック粒子の融点よりも高い温度まで加熱されるようになっている前記補足的な雄型及び雌型型であって、その後前記プラスチック粒子と接触するが、前記プラスチック粒子との接触が終わる前に前記プラスチック粒子を望ましい厚さのスキンに溶融させるために予め選択されたドウェル時間の間前記プラスチック粒子は少なくとも常温である、前記補足的な雄型及び雌型型と；
前記２つの補足的な雄型及び雌型型を互いに所定間隔空けて保持するスペーサであって、前記膨張可能なプラスチックフィラー材料は前記雄型及び雌型型の間に挟まれ所定の厚さまで膨張してもよい、前記スペーサと；
を有する。
【請求項１７】
融点を有するプラスチック粒子材料からプラスチックを所定の形状に成形する装置であって、前記成形装置は：
アルミニウム、アルミ合金、カークサイト（ｋｉｒｋｓｉｔｅ）、金属、セラミックス、陶性合金、高温プラスチック、及び成形可能な耐熱性材料からなるグループから選択された材料で作られるオープン型であって、前記型は少なくとも表面部を有する所定の形状に成形され望ましい形状が与えられる、前記オープン型と；
少なくとも表面部が前記プラスチック粒子の融点よりも高い温度まで加熱されるようになっている前記型であって、その後前記プラスチック粒子と接触するが、前記プラスチック粒子との接触が終わる前に前記プラスチック粒子を望ましい厚さのスキンに溶融させるために予め選択されたドウェル時間の間前記プラスチック粒子は少なくとも常温である、前記型と；
を有する。
【請求項１８】
融点を有するプラスチック粒子材料からプラスチックを所定の形状に成形する装置であって、前記成形装置は：
アルミニウム、アルミ合金、カークサイト（ｋｉｒｋｓｉｔｅ）、金属、セラミックス、陶性合金、高温プラスチック、及び成形可能な耐熱性材料からなるグループから選択された材料で作られる雄型及び雌型の補足的な型であって、前記型は少なくとも表面部を有する所定の形状に成形され望ましい形状が与えられる、前記雄型及び雌型の補足的な型と；
少なくとも表面部が前記プラスチック粒子の融点よりも高い温度まで加熱されるようになっている前記雄型及び雌型型であって、その後前記プラスチック粒子と接触するが、前記プラスチック粒子との接触が終わる前に前記プラスチック粒子を望ましい厚さのスキンに溶融させるために予め選択されたドウェル時間の間、前記プラスチック粒子は少なくとも常温である、前記雄型及び雌型型と；
を有する。
【請求項１９】
夫々が融点を有するプラスチック粒子材料及びプラスチックフィラー材料から合成プラスチックを所定の形状に成形する装置であって、前記成形装置は：
アルミニウム、アルミ合金、カークサイト（ｋｉｒｋｓｉｔｅ）、金属、セラミックス、陶性合金、高温プラスチック、及び成形可能な耐熱性材料からなるグループから選択された材料で作られる雄型及び雌型の補足的な型であって、前記型は前記補足的な雄型及び雌型の夫々に少なくとも表面部を有する所定の形状に成形され望ましい形状が与えられる、前記雄型及び雌型の補足的な型と；
前記補足的な型と前記プラスチック粒子の接触が前記接触面に溶融したプラスチック層を生じさせるように、前記雄型及び雌型の補足的な型を、夫々のプラスチック粒子材料及び前記プラスチックフィラー材料の前記融点よりも高い約１３０℃から約８６５℃の高温まで加熱する手段と；
前記加熱手段によって少なくとも表面部が前記プラスチック粒子の融点よりも高い温度まで加熱されるようになっている前記補足的な雄型及び雌型型であって、その後前記プラスチック粒子と接触するが、前記プラスチック粒子との接触が終わる前に前記プラスチック粒子を望ましい厚さのスキンに溶融させるために予め選択されたドウェル時間の間、前記プラスチック粒子は少なくとも常温である、前記補足的な雄型及び雌型型と；
前記２つの補足的な雄型及び雌型型を互いに所定間隔空けて保持するスペーサであって、前記プラスチックフィラー材料が前記雄型及び雌型型の間で所定の厚さまで挟まれてもよい、前記スペーサと；
を有する。
【請求項２０】
夫々が融点を有するプラスチック粒子材料及び膨張可能なプラスチックフィラー材料から合成プラスチックを所定の形状に成形する装置であって、前記成形装置は：
アルミニウム、アルミ合金、カークサイト（ｋｉｒｋｓｉｔｅ）、金属、セラミックス、陶性合金、高温プラスチック、及び成形可能な耐熱性材料からなるグループから選択された材料で作られる雄型及び雌型の補足的な型であって、前記型は前記補足的な雄型及び雌型の夫々に少なくとも表面部を有する所定の形状に成形され望ましい形状が与えられる、前記雄型及び雌型の補足的な型と；
前記補足的な型と前記プラスチック粒子の接触が前記接触面に溶融したプラスチック層を生じさせるように、前記雄型及び雌型の補足的な型を、夫々のプラスチック粒子材料及び前記膨張可能なプラスチックフィラー材料の前記融点よりも高い約１３０℃から約８６５℃の高温まで加熱する手段と；
前記加熱手段によって少なくとも表面部が前記プラスチック粒子の融点よりも高い温度まで加熱されるようになっている前記補足的な雄型及び雌型型であって、その後前記プラスチック粒子と接触するが、前記プラスチック粒子との接触が終わる前に前記プラスチック粒子を望ましい厚さのスキンに溶融させるために予め選択されたドウェル時間の間、前記プラスチック粒子は少なくとも常温である、前記補足的な雄型及び雌型型と；
前記２つの補足的な雄型及び雌型型を互いに所定距離離して保持するスペーサであって、前記膨張可能なプラスチックフィラー材料は前記雄型及び雌型型の間に挟まれ所定の厚さまで膨張してもよい、前記スペーサと；
を有する。
【請求項２１】
小型トラックのシャーシに設置されるプラスチックの小型トラックベッドボックスであって、
離間した雄型及び雌型プラスチックスキンであって、夫々がオープン型に形成されるとともに両方が前記小型トラックの前記シャーシに実装するようになっており、前記雄型及び雌型スキンはポリオレフィン材料から成形され、夫々が約０．００１ｃｍから約１．０ｃｍの厚さを有する、前記離間した雄型及び雌型プラスチックスキンと；
前記雄型及び雌型スキンの間に挟まれ、約１．０ｃｍから約５．０ｃｍの厚さを有する低密度の膨張可能なプラスチック材料と；
雄型及び雌型スキン向けに型のような形状にされた金属メッシュ補強材であって、前記プラスチックの小型トラックベッドボックスが小型トラックのシャーシへの容易に実装できるように、前記金属補強材は前記雄型及び雌型型の間に挿入され、埋め込まれ、前記膨張可能なプラスチックによって囲まれる、前記金属メッシュ補強材と；
前記膨張可能なプラスチック材料よりも前に前記雌型型に挿入されるロードレールであって、前記プラスチックの小型トラックベッドボックスが小型トラックのシャーシへの容易な実装に適合するように、前記ロードレールは前記得られたトラックボックスの前記底部に位置決めされ、前記プラスチックスキン及び前記膨張可能なプラスチックに囲まれた、前記ロードレールと；
を有する前記プラスチックの小型トラックベッドボックス。
【請求項２２】
テーブルレッグに取付けられるプラスチックの産業用テーブルトップであって、
離間した雄型及び雌型プラスチックスキンであって、夫々がオープン型に形成されるとともに両方がテーブルレッグに取付けられるようになっており、前記雄型及び雌型スキンはポリオレフィン材料から成形され、夫々が約０．００１ｃｍから約１．０ｃｍの厚さを有する、前記離間した雄型及び雌型プラスチックスキンと；
前記雄型及び雌型スキンの間に挟まれ、約１．０ｃｍから約５．０ｃｍの厚さを有する低密度の膨張可能なプラスチック材料と；
雄型及び雌型スキン向けに型のような形状にされた金属メッシュ補強材であって、前記テーブルトップが前記金属の強度によって強化されるように、前記金属補強材は前記雄型及び雌型型の間に挿入され、埋め込まれ、前記膨張可能なプラスチックによって囲まれる、前記金属メッシュ補強材と；
を有する前記プラスチックの産業用テーブルトップ。
【請求項２３】
プラスチックの飛行機用コクピットドアであって、
離間した雄型及び雌型プラスチックスキンであって、夫々がオープン型に形成されるとともに両方が飛行機用コクピットに取付けられるように適合され、前記雄型及び雌型スキンはポリオレフィン材料から成形され、夫々が約０．００１ｃｍから約１．０ｃｍの厚さを有する、前記離間した雄型及び雌型プラスチックスキンと；
前記雄型及び雌型スキンの間に挟まれ、約１．０ｃｍから約５．０ｃｍの厚さを有する、低密度の膨張可能なプラスチック材料と；
前記雄型及び雌型プラスチックスキンの間に挿入され、前記膨張可能なプラスチック材料によって密閉され及び囲まれる、前記ケブラーシートと；
雄型及び雌型のスキン用に型のような形の金属メッシュ補強材であって、前記飛行機用コクピットドアが前記金属の強度によって強化され、前記ケブラーシートの包含によって防弾効果が得られるように、前記金属補強材は前記雄型及び雌型型の間に挿入され、埋め込まれ、前記膨張可能なプラスチックによって囲まれる、前記金属メッシュ補強材と；
を有する前記プラスチックのコクピットドア。
【請求項２４】
プラスチックのモジュラーハウス用パネルであって、
離間した雄型及び雌型プラスチックスキンであって、夫々がオープン型に形成されるとともに両方が他のモジュラーハウス用パネルと共に取付けられるように適合され、前記雄型及び雌型スキンはポリオレフィン材料から成形され、夫々が約０．００１ｃｍから約１．０ｃｍの厚さを有する、前記離間した雄型及び雌型プラスチックスキンと；
前記雄型及び雌型スキンの間に挟まれ、約１．０ｃｍから約５．０ｃｍの厚さを有する、低密度の膨張可能なプラスチック材料と；
前記雄型及び雌型プラスチックスキンに挿入され、前記膨張可能なプラスチック材料によって密閉され及び囲まれる、熱的に断熱処理した材料と；
を有する前記プラスチックのモジュラーハウス用パネル。
【請求項２５】
原材料取扱いパレットであって、
離間した雄型及び雌型プラスチックスキンであって、夫々がオープン型に形成されるとともに両方が産業材料のロードをサポートするようになっており、前記雄型及び雌型スキンはポリオレフィン材料から成形され、夫々が約０．００１ｃｍから約１．０ｃｍの厚さを有する、前記離間した雄型及び雌型プラスチックスキンと；
前記雄型及び雌型スキンの間に挟まれ、約１．０ｃｍから約５．０ｃｍの厚さを有する、低密度の膨張可能なプラスチック材料と；
前記膨張可能なプラスチック材料に埋め込まれ及び囲まれた金属コーン補強材であって、前記補強材は前記雄型及び雌型型の間に位置決めされ、これによって強度及び耐性を前記パレットに添える、前記金属コーン補強材と；
を有する前記原材料取扱いパレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年２月５日付けで出願された米国特許仮出願第６０／２７０，３２１号、２００１年６月２５日付けで出願された米国特許仮出願第６０／３００，８７４、及び２００２年１月７日付けで出願された米国特許仮出願第６０／３４６，３３６の利益を主張するものである。
【０００２】
本特許出願は一般的にプラスチックの成形に関し、より具体的には、パウダー状、樹脂状、ペレット等のいずれにせよ、プラスチック粒子に接触する加熱された型を使用したプラスチックの成形に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のプラスチック成形方法は優れたものであるが、改良の余地は常にある。プラスチックの製造方法は多いが、軽量、頑丈、耐火性、防弾性、断熱性、耐衝撃性であると同時に、装飾的、テクスチャ或いは機能的なスキンを有し、又は加熱した型上の単層プラスチックによって形成されたプラスチック部品を作る方法は少ない。更に、部品を強化又はその性質を変化させるためプラスチックに埋め込む部品についての先行技術における方法はより少ない。更に、様々な材料を部品本体の至るところに継ぎ目なく含み、複数層の構造や部品表面の至るところに分散した様々な材料を含む、当該技術分野で公知の方法はほとんどない。
【０００４】
インサートを射出成形されたプラスチック部品に挿入することは公知であるが、本発明者らは、インサート、補強材、フォームコア、又はプラスチック材に挟まれた他の材料を完全に保持する他の何らかの低温、低圧方法を知らない。このようなプラスチック成形方法と同様に、このように比較的低温、周囲圧力、及び部品の生産全てに持ちこたえる安価かつ容易に機械加工された型を使用する能力を利用することは非常に利点がある。もちろん、リサイクル材料を用いることができるということもこの方法の利点である。
【０００５】
このように新規なプラスチックの成形方法は非常に多くの用途に利用することができ、いくつかの用途を列挙すると、：乗用車及び産業車両用部品；モジュラーハウス用パネル；飛行機用部品；テーブルやテーブルトップ等の消費者及び産業用家具；ドア；窓；パレット保持用具及びその他の部品；消費財；産業用部品；マリンアプリケーション及びボート船体；護岸堤防、ボート船体、その他同種のものを含む型及び構成要素；医療用器具及びその他の用途；足場材料及びその他の建築材料；コンテナ船；鉄道コンテナ；電車、乗用車及び全サイズ及び形状の食料コンテナを含む食料配送コンテナ用の各種ホイール、を含むものであるがこれらに限られない。これら用途の夫々が様々な形状のプラスチック部品を含むものであって、２又はそれ以上のスキンの間に挟まれた多様な材料を含み望ましい材料特性を作り出す。
【０００６】
本発明及び技術における最大の用途の１つは、自動車の構成要素を作ることであって、小型トラックボックス、屋根の構成部品、車体底部の構成部品、等を含むものである。一般に金属を構成材に用いる産業では、デトロイトや海外の自動車製造業者が自動車向け軽量プラスチックの構成材を追求している。新たな厳しい燃費規制が、どのように乗用車を製造するかを彼らに再考させているためである。ワシントンＤＣを含む様々な政府の環境重視の政治家は、より低燃費の乗用車の開発を自動車業界に余儀なくさせる規制を後押ししている。現在、米国で最もよく売れている乗用車は、大型トラックやスポーツユーティリティヴィークル（ｓｐｏｒｔ  ｕｔｉｌｉｔｙ  ｖｅｈｉｃｌｅｓ）であって、これらの全ては大型で非常に高重量であるために燃費が悪い。これらの乗用車の大部分は４，０００から６，５００パウンドの重量があるため、総重量制限が１．５トンである通常の脇道では、例えばこれら乗用車の持続的な加重によって亀裂が生じる。
【０００７】
より低燃費の乗用車を実現させる最も容易な方法は軽量化することである。軽量化する１つの方法は、様々な金属部分を取り除き、それらを（例えば本発明の主題である）軽くて頑丈なプラスチックに取り換えることである。企業別平均燃費規制（Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｆｕｅｌ  Ｅｃｏｎｏｍｙ）又は「ＣＡＦＥ」は、自動車汚染に起因する温室効果やその他環境疾患といった証拠の増大によって、自動車業界に対する要求をますます強めている。プラスチック構成材への変更は、景気低迷に伴う利益の先細りや売上げの著しい減少にすでに直面しているアメリカ自動車業界にとって、多大な意味合いを有するものである。米国の自動車メーカー大手３社は、燃費規制が厳しくなると（特にスポーツユーティリティヴィークルに関して）、今後数年に渡って各会社に何十億ドルものコストがかかり、彼らの利益を著しく損ねることになると述べている。新たなＣＡＦＥ基準に合致する対策の１つとして、いくつかの自動車製造業者は、一部電気で一部ガソリンの排気汚染がかなり少ない新たな高性能ハイブリッド車に着手すると宣言している。
【０００８】
しかしながら、新たなハイブリッド技術だけでは差し迫ったＣＡＦＥ基準を達成するには十分でないということが広く認識されている。自動車メーカーは、新たな燃費基準を満たすために、彼らは多くのより軽量な乗用車（例えばコンパクトなスポーツユーティリティヴィークル）を販売し始めなければならないということを認めている。デトロイトの自動車メーカーが去年販売した１１４０万台のうち、５９パーセントがトラック若しくはＳＵＶであった。また、アメリカで最もよく売れているトップテンのトラック、スポーツユーティリティヴィークル、及びミニバンのうち、ハイウェイと都市でのガロンあたりのマイルを組み合わせた平均値を指標にすると、全車種が現在のガス基準からは程遠い。トラック用の現在のＣＡＦＥ基準はガロンあたり２０．７マイルであるが、ほとんどのトラックやＳＵＶが１３マイル／ガロンから１８マイル／ガロンの燃費である。
【０００９】
ハイブリッド電気乗用車の到来は、ＣＡＦＥ基準に従う自動車メーカーにとっての解決策のみではなく、スポーツユーティリティヴィークルやトラックの燃費効率を向上させることが取り組み易い対象であることを明確にさせている。ＳＵＶやトラックは非常に重く、道路を走るほとんどの乗用車のうちで最も燃費が悪い。例えば、フォードモーターズ社のエクスカーションＳＵＶはシティードライビングにおいて１ガロンあたり１３マイルを実現するのみである。デトロイトの自動車メーカーによる現時点での予想では、現在の提案がトラック基準を現在の基準２０．７マイル／ガロンよりも１ガロンあたり３．３マイル多い２４マイル／ガロンに引き上げられた場合、自動車メーカーにとって１００万台以上の大型ピックアップやスポーツユーティリティの売上げ減少につながるとしている。また、例のごとく、産業界は損害を被るのは彼らだけではないと警告する。彼らは、燃費効率を良くするために乗用車に付加される価格が、我々の経済のほぼ３００，０００の仕事に負担をかけることになると述べている。乗用車の燃費を良くするための日本での標準的な解決策は、業界全体で小型自動車やそれらの燃費効率を改良し、低燃費の代償として馬力を犠牲にし、特にスポーツユーティリティヴィークルに関して、燃費効率の調査や開発を促進して自動車やＳＵＶ向けに低燃費のエンジンを開発し、また、デトロイトのトラックの平均燃費効率を引き下げている最も大型のＳＵＶの生産を抑制することである。
【００１０】
従って、小型トラックやスポーツユーティリティヴィークルの重量を著しく減少させることは多大の利点があり、これによって低燃費化を後押しし、ＣＡＦＥ基準超過分の罰金を軽減する。プラスチックの乗用車構成要素を作ることが、最大の利点となり最も環境に優しいものとなる。従来のプラスチックの使用は非常に進歩的であるが、生分解性プラスチック又は再生可能な資源から作られたもの（例えば、カーギルダウ（Ｃａｒｇｉｌｌ  Ｄｏｗ）及び再生可能エネルギー研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）によって提案されているポリ乳酸ポリマー等）を使用することによって、この動向を更に促進させてもよい。コーンベースの生分解性ポリマーは、ポリ乳酸（ＰＬＡ）と称され、本発明の様々な構成要素に利用されてもよい。更に、プラスチックが、麻の木から作られたプラスチックから、早くも１９２０年代にヘンリーフォードによって自動車向けに作られている。
【００１１】
本発明に従って作られた１つのプロトタイプとして、ドッジダコタ（Ｄｏｄｇｅ  Ｄａｋｏｔａ）トラックは金属製トラックボックスベッドを本発明によるプラスチック製トラックボックスに取り換えた。重量削減は９５パウンドであった。これはクライスラーがサプライヤに供給部品の軽量化をオンス単位で要求していたことを考慮すれば驚くべきことである。乗用車につき１００パウンド近い軽量化は、ガスの消費量や燃料節約に膨大な効果を及ぼす。更に、非常に軽量であるため、ダンプトラックの構成が可能であり、またシザーズジャッキ昇降機の構成も可能である。耐衝撃性の材料が利用されてもよく、トラックボックスベッドは低速事故での小型トラックボックスへのダメージを最小限で処理することができる。加えて、コンジットやワイヤハーネスをプラスチック製トラックボックスベッドに直接埋め込むことができ、これにより一旦小型トラックボックスがシャシーに配置されるとプラグインでの動作が可能になるという多大な利点がある。また、例えば本発明によって可能であるが、重金属の構成要素を伸ばして取付け装置を乗用車のシャシーに提供することを可能にするような小型トラックボックス向けに、プラスチックの成形方法を提供することが利点である。
【００１２】
他の実施形態において、クリップで留めて適切にコーキングし、短時間でハウジングを作ることができるモジュラーハウス用パネルを容易かつ安価に成形できることが利点である。例えば、アフガニスタンでの戦争によって現在１５０万人以上のアフガニスタン難民が存在している。他の第三世界はこのようなモジュラーハウスの構成材にとっての顕著な候補である。現地で製造でき、また本拠地に戻って製造した後現地に運ぶことができる、手軽で軽量かつ安価な、断熱性のクリップ留めハウジングの構成材の必要性を長い間感じている。承知のように、米国オハイオ州のラバーメイドコーポレーション（Ｒｕｂｂｅｒｍａｉｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）は、多くの手間がかからない倉庫や物置小屋を裏庭での使用向けに作っているが、これらの倉庫は人間の生活環境に適したものではない。しかしながら、これらの倉庫は、より大きな部品に十分適合されない射出成形によって作られ、またそのサイズの型は生産に使用するには非常に高価なものである。有用なモジュラーハウスを非常に短期間で作ることができるように、非常に安価な型、リサイクル材料及び合成プラスチック品内に埋め込むことができる断熱材を利用することが多大な利点である。
【００１３】
更に有用なことは、コンジット及び／又は電線自体を直接プラスチックパネルに埋め込むことができることである。プラグイン装置はパネルから延長されパネルが互いにプラグで直接接続することができ、又はコンジットがモジュラーハウスの構成部品に埋め込まれた場合、電線が通常の住宅と同様容易かつ敏速に認可を受けた電気技術者によって設置されることができる。外部のジェネレータステーションを設けることによって、クリップ留めハウスの全集合施設に、電熱、電光及び調理器具を迅速に供給することができる。また、汚水処理は、通常日本やボート上で使用されている電気焼却式トイレ等をパネル内に成形することもできる。断熱性パネルは１００又はそれ以上のＲ値を有することができ、適した電熱を作る。これは、危険な一酸化炭素ガスを発生させる石油ランプ、炉火などの熱装置で熱するいかなる魅力をも取り除く。
【００１４】
プラスチックのモジュラーハウス用パネルが本発明に従って作られる場合、トイレの焼却排気筒や屋根の構成部品だけでなく、窓やドアもパネル内に成形することが可能である。プラスチックから作られる巨大パネルに加えて、さまざまなより小さい構成部品を提供する利点もあり、クリップ留めの「ログハウス」と同様、モジュラーハウス自体に非常に多くの構成を可能にさせる。
【００１５】
また、非常に多岐にわたるためここで述べることができないが、多数の他の用途向けに方法、装置及び部品を提供することが利点である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
従って、上記目的及び利点に鑑み、本発明はプラスチックを単一スキンの構成又は複数スキンの構成のどちらかを成形する新規な方法を開示するものであって、通常は２つのスキンであり、それらの間に膨張可能なプラスチック材料、プラスチック品を強化するための補強材、他のフィラー材料、或いはそれの組み合せを含むものであってもよい。２つのスキンの間の中間層に組み込むことができる材料に加えて、本発明はまた多くの埋め込まれた部品の使用を開示するものであって、部品は２つのスキンの間に配置されるものであって、それらが完全に部品に埋め込まれているか、又は取付け用金具、電線などの目的のためにそれらの一部がそこを通って成形品の外側に伸びているかは問わない。
【００１７】
更に、本発明は異形材プラスチックの製造に役立つものであって、構成要素が発泡又は膨張可能なプラスチック正面層と共に硬質の支持層を有することができるように硬質及び軟質の組み合せを含み、ダッシュボードや自動車の構成要素などに有用となる。インサートは低温で型内或いは型上に配置することができるので、灰皿やカーペットなどでさえ型内、又は例えば雄型或いは雌型型で成形された後の熱いプラスチック上に配置することができる。この実施形態において、カーペットが決して剥れないように、カーペットを敷く行為は熱いプラスチック内で一度になされる。
【００１８】
また、複数層は本発明に従う方法により作ることができ、型塗装を含むがこれに限られるものではない。例えば、型が静電気的に帯電できる場合、粉体塗装は加熱された型に最初に接触しその後適切な温度で硬化するが、加熱された型はプラスチック粒子との接触を受け入れ粉体塗装の上にスキンが作られる。他の複数層のコンセプトが本発明によって想定されており、複数の型構造で作られるようなプラスチックの複数のスキンの間に挟まれた補強材又は他の材料を含むものであってもよい。
【００１９】
例えば、加熱された雄型及び雌型の補足的な型は、それぞれが補足的な表面部に成形されたスキンを有することができ、続いて膨張可能又は発泡可能なプラスチックがどちらかの型に撒かれる。加えて、金属ワイヤメッシュなどの補強材が適切な形状に形作られ２つのスキンの間に挿入される。２つのスキンはその後、膨張可能な発泡体が所定の厚さまで膨張するように互いに離され、これにより２つのスキンの間に配置された金属メッシュが埋め込まれて囲まれる。この構成（例えば、補強材を間に挟む）は、構造的な強度を付加する一方、金属よりも非常に軽量でかつ安価なプラスチックの構成を維持するものである。
【００２０】
従って、本発明によれば数多くの重要な実施形態があり、アルミニウム又は望ましい形状を与える他の適切な材料から作られるオープン型であって、加熱された後プラスチック粒子に接触してこのプラスチック粒子を型上で溶融し、これによってプラスチック部品を生産するものを含むが、これに限られない。他の実施形態において、同様の材料から作られた雄型及び雌型の補足的な型は、接触するプラスチック粒子の融点よりも高い温度まで表面部を加熱することができ、その後雄型及び雌型の部品は圧力を保持し又は結合されてダブルスキンの部品を成形することができる。
【００２１】
他の実施形態において、ダブルスキンの部品は、合成プラスチックから成形される「サンドイッチ」が存在するように、型を結合する前にプラスチックフィラー材料をひとつの型に導入すると共に、上述の雄型及び雌型の補足的な型を使用して製造することができる。さらなる他の実施形態において、ダブルスキンの実施形態は、膨張したプラスチックフィラー材料を間に有するダブルスキンプラスチック部品を提供する、膨張可能なプラスチックフィラー材料を更に有するものである。膨張可能なプラスチックの所定の厚さは、雄型及び雌型型を所定の距離離すことによって作られる。他の実施形態において、膨張可能な材料が加熱され補強材の周りで膨張した場合、補強材が埋め込まれ膨張可能なプラスチックフィラー材料によって囲まれるように、補強材をプラスチックフィラー材料又は膨張可能なプラスチックフィラー材料に埋め込むことができる。
【００２２】
本発明の更なる他の実施形態において、取付け用金具、ワイヤハーネス、及び／又は他の望ましい材料が、合成プラスチック部品それ自体の中に密閉されてもよく、又はプラスチックスキン及びフィラー材料が取付け用金具、ワイヤハーネスなどを埋め込み密閉するように、２つのスキン型が互いに近接して配置される前に型に挿入されてもよい。
【００２３】
加えて、これらのタイプの部品を達成するための装置及び処理も開示され、部品を生産するために雄型及び雌型型部分を移動させて傾けるトラニオン（ｔｒｕｎｉｏｎ）デザインを含むものである。ロボットを利用し、フィラー材料が溶融又は膨張する前に補強材を雄型及び雌型型の間にロードしてもよい。また、型の内又は外にプラスチック材料を充填／排出するバキューム装置が開示され、バキュームシステム及び一旦望ましいスキンの厚さが達成されると、余分なプラスチック粒子を取り除くためのブローバッグを組み込むものである。更に、別のブローバッグからプラスチック粒子がバキュームシステムに接続されさまざまな他の材料の層を成形してもよい。
【００２４】
本発明における更なる他の実施形態において、本発明の処理で作られるさまざまなプラスチック部品が開示され、自動車の構成要素、産業用テーブルトップ、飛行機の構成要素、モジュラーハウス用パネル及び構成要素、原材料取扱いパレット、及び下記に記載される又は当該技術分野における当業者に明確となる多くの他の用途、を含むものであるがこれらに限られない。
【００２５】
従って、本発明によれば、新規なプラスチックの成形方法、これらの方法を実行する装置、及びこれらから作られる部品が開示される。本発明を理解するため、図面及びテキストを伴う下記の詳細な説明を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明によれば、開示された様々なプラスチック成形方法、これらの方法を実施するために有用な装置、及びそれから作られる特定の成形品がある。もちろん、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定められるが、その他の点で制限されるものではない。全ての新規な材料及び成形技術と共に、用途数やこれら用途の置換数は非常に多くなるため、それらを本願明細書においてすべて述べることはできない。しかし、ベストモードや多くの実施形態の詳細な説明の提供においては、下記の説明を段落に分け技術の概要から始まり、続いて特定用途及びその説明がされる。
【００２７】
Ｉ．概要
一般的に、本発明及び方法は、加熱されて少なくとも１のポリオレフィンプラスチックに接触する、少なくとも１つの単一又は一組の型を使用するものとして最も基本的に記載することができる。Ｔポリオレフィン材料は、パウダー、ペレット、樹脂、薄片等任意の形状でよい。接触は、プラスチック粒子を溶融し、加熱された型の形状に成形品を変化させる。部品の厚さは、加熱された型がプラスチックに接触する時間の長さによって定められる。例えば、およそ１００℃から８６５℃の温度まで加熱された型が配置され、パウダー状のポリエチレン材料と接触し、型がプラスチックに接触する毎分およそ１ｍｍのプラスチックスキンの厚さを実現する。本願明細書の下記に述べる用途のほとんどは、およそ１ｍｍ厚からおよそ１０ｍｍ厚の厚さの型上で成形されたプラスチックを有することが利点であって、およそ１分から１０分の接触ドウェル時間を要するものである。細かいプラスチックパウダーよりも安価なプラスチックペレットなど、他のポリオレフィン材料が利用される場合、接触時間はそれに応じて適合されなければならない。特定の時間は、特定の用途及び特定の材料と関連付けて本願明細書の下記に記載される。
【００２８】
単一型は、加熱された型をプラスチックのリザーバに単に接触させることによって単一のプラスチック部品を生産することができる。しかし、雄型及び雌型型部分を作り、「スキン」を夫々の型に成形し、そしてフィラー又は中間に発泡プラスチックを有するクラムシェル型構造の２つのスキンの間に材料を配置させることによって、サンドイッチ型の複合材料を作ることができると更に想定される。一般的に、膨張可能な発泡体は型からの余熱によって活性化される。
【００２９】
雄型及び雌型型スキンが利用される場合、任意のタイプの補強材料又は望ましいインサートは２つのスキンの間に挟まれてもよく、そしてフィラー又は発泡プラスチックによって全体的に囲まれてもよい。例えば、構造的な強度を増すために、多数の補強材が使用されてもよいことが想定されている。特に頑丈なものは、２つのスキンを互いにくっつけるが、間に金属メッシュを埋め込んでいる膨張可能なプラスチック材と共に２つのスキンの間に挿入される金属メッシュである。他の強化の実施形態において、デラウェア州ウィルミントンにあるデュポン社の登録商標であるケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）シートはスキンの間や発泡プラスチックに導入することができ、例えば飛行機のコックピットドア向けに防弾扉を提供する。小さな個々のワイヤメッシュコーンはより優れた強度のために利用されてもよい。更に、タイヤの断片が雄型及び雌型型スキンの中間に組み入れられ、モジュラーハウス用途向けに釘打ちができるようにしてもよい。プラスチック品をカットして成形する必要がある場合、成形品を機械加工又はカットできるように、雄型及び雌型型スキンの間に挟まれた挿入／補強材料は小さな粒子から作られてもよい。
【００３０】
任意のインサート又は補強材が、層の間への固着に役立たせるために、又は荷重を受ける場合、インサート或いは補強材がそれを包む発泡プラスチックを切削や剪断することから防ぐために前処理されてもよい。このような前処理は、適合するエポキシ樹脂によるワイヤメッシュの粉体塗装；又は、固着性を向上させるために、スルホン化技術を特定の粒状物質（タイヤ断片や他のリサイクル材等）に適用すること；又は、固着性を向上させるために、特定の金属又は非金属コーティングをインサート／補強材にめっき及び／又は堆積させること；又は、サンドブラスティング、平面研削、化学的処理による粘着力向上等の構造的な処理；又は、表面特性を変化させるために、アニーリング及び／又は急冷等の熱処理を適用すること；又は、磁場の適用；又はインサート／補強材を成形或いはエッチングすることによって固着しやすい表面を成形し、表面積を増加させることによって網目状の発泡体に似せること、を含んでもよい。
【００３１】
更に、複数層の構造は第１の雄型又は雌型型スキンを作ることによって成形され、続いて第２の雄型又は雌型型スキンが作られ、更に第３の補足的に合わさる雄型又は雌型型セクションが成形されるということが本願発明者によって想定されている。これら形状の夫々は、一方を他方の上に配置し、フィラー材料或いは合間の発泡可能なプラスチック、又はスキンを溶融して固着させる他の材料によって加熱することができる。
【００３２】
この処理は比較的低温で行われるため（例えば、加熱された型に接触するプラスチック粒子の融点よりもわずかに高い）、型自体は長期間持ちこたえる。通常の射出成形において、プラスチックは１０００°Ｆ以上の温度まで上げなければならず、型に射出される前ウォームスクリューで通常１，５００°Ｆまで上げられている。これらの高温及び高圧使用の複合効果によって、型は急速に老朽化することになる。また、本発明は射出成形機器に要する大量の圧力というよりも、周囲圧力において行われる。全製造業者にとっての特別な関心事は、本発明で使用できる型が、純アルミニウム又は製造費が安く機械加工が容易なカークサイト（ｋｉｒｋｓｉｔｅ）等の安価でかつリサイクル可能なアルミ合金から作られてもよいという事実である。低温かつ低圧での適用のため、型は射出成形のように老朽化することはない。例えば、トラックベッドボックス全体の製造に使用される型では標準的な射出成形を生産する型のために１００万ドル以上のコストがかかるが、本発明の型ではその価格の１０分の１以下で製造することができる。必要な前払い金が少なくなるため、この要素だけで新たな部品を助成する。
【００３３】
その点に関して、一般的な部品の構造法の説明が下記に開示され、続いて本発明に従う成形品の製造の様々な処理の実施形態、そして様々な用途における特定の実施形態が続く。もちろん、本発明の範囲は本願明細書に示される特定の用途に限定されるものではなく、むしろ出願される場合に請求項によって限定されるものである。
【００３４】
ＩＩ．一般的な部品の構造法
図１ａから１ｃを参照すると、非常に一般的な部品及び本発明に従って成形品を製造する各処理が示されており、符号１０で示されている。型１２は、持ち上がったエッジを有する平らな部品を作るために成形されたものとして示されている。型１２は、コンテナ１４に含まれるプラスチック粒子１６の融点よりも高い温度まで加熱される。図１ｂに見られるように、加熱された型１２が成形品の望ましい厚さを達するのに十分な時間プラスチック粒子１６に触れると、成形品２０が成形される。その後、図１ｃに示されるように、加熱された型は意図的に冷却し、又は冷ましておくことができ、部品２０は型１２から容易に取り除くことができる。加熱及び冷却ラインがキャリア１８又は型１２それ自体に使用される場合、冷却液がラインを通ることができ、冷えるのに従って自然に型を収縮させ、クーラー型に比べて比較的暖かいまま型１２を成形品２０から離す。
【００３５】
一般的に、プラスチック粒子材料はパウダー、ペレット、樹脂、又はシート若しくはブロックを含む任意の他のプラスチック形状でもよく、更に下記に見られるような用途に応じて、それらは常温若しくは高温のどちらでもよい。プラスチックは、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、又は他の広く用いられるプラスチック樹脂を含むものが好ましい。また、ポリ乳酸等の環境に優しいプラスチックが利用されてもよく、又はカーギルダウ社（Ｃａｒｇｉｌｌ  Ｄｏｗ）によって穀物やトウモロコシの皮から作られたプラスチック、若しくは麻の木から作られたプラスチックを含む再生可能原料から作られた他のプラスチックでもよい。型１２は複数の方法で加熱されてもよく、以下のものを含むがこれらに制限されるものではない。温水、油、又はガスを導くため型それ自体の中にある加熱ライン；型それ自体又は型のバックプレートに取付けられた、図１ａから１ｃの型キャリヤ１８等の熱散逸材；型はプラスチックと接触する前にオーブンで所定の温度まで加熱されてもよい；型はヒータトーチ又は直火の使用で加熱されてもよい；型は赤外線ランプ又は他の光エネルギーで加熱されてもよい；型はマイクロ波エネルギー又は他の無線周波エネルギーで加熱されてもよい；型はプラズマ発生器によって発生させたプラズマ熱で加熱されてもよい；型は型それ自体の中又は上にある熱電装置によって加熱されてもよい；型は表面が均一に加熱され溶融プラスチックの均一コーティングがなされるか、又は表面の一部を選択的に加熱し、これによって複数の材料を順次溶融するか若しくは離間させることができるようにしてもよい；型は第１の温度まで加熱されて第１の材料と接触させ、その後第２の温度まで加熱又は冷却されて第２の材料を溶融させてもよい；又は型は任意の通常の型加熱手段によって加熱されてもよい。更に、これらの技術の組み合せが有用な場合があってもよく、オーブンで型を加熱する一方でマイクロ波や他の無線周波エネルギーによっても型を加熱することを含む。
【００３６】
また、プラスチック粒子材料が加熱された型に接触する前に融点温度の近くまで加熱されてもよいということも想定される。プラスチック粒子は、型の受け入れを待つコンテナに含まれてもよく、又は加熱された若しくは非加熱のプラスチック粒子の流動層に有用性があってもよい。すなわち、加熱された型が流動層に沈むことが、加熱された型を流動する粒子に接触させることになる。この流動層は、窒素、ヘリウム、含硫ガスなどの外気以外のガスによって流動し、一旦プラスチックが溶融して加熱された型にくっつくと表面効果が与えられる。異なるガスが用いられた場合、かなり多数の表面効果が起こり、より最近の層の固着に役立たせてもよく、又は一旦適切な形状に成形されるとプラスチックの「シーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）」に役立たせることができる。可能なガスの用途には、プラスチックのスルホン化をもたらしプラスチックを介した化学的な移動を防ぐ含硫ガスの使用、プラスチックのピーニング、アニーリング、又は焼入れ（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）効果を引き起こし、このような高温において表面の化学反応に影響を及ぼすことがないアルゴンやネオン等の不活性ガスの使用；表面の酸化を防ぐ窒素含有ガス；最終部品の表面の導電性変化に影響を及ぼすフッ素又は他のハロゲン含有ガス；部品が比較的厚く又は大きな部品である場合、水素又はヘリウムガスが使用されプラスチックを介した熱伝導を働きかけてもよい；或いは、特定の予め定められたｐＨを部品の表面に与える様々な酸性又は基本的なガス組成、が含まれる。
【００３７】
更に、粗いプラスチックの最初の層は、重いプラスチック粒子に接触する前に細かいパウダー状のプラスチックにまず接触して第１の「粘着性（ｓｔｉｃｋｙ）」がある表面を成形することによって、加熱された型１２の露出した表面に与えられてもよく、他のできる限り安価なプラスチックとその後接触をする固着層が提供される。この粗い層は、型を細かいパウダー状のプラスチックにまず接触させることによって、又は加熱されたプラスチック粒子、若しくは加熱及び細かなパウダー状プラスチック材の組み合せの使用によって達成されてもよい。加えて、より多くの流量及び型材への固着性を示す、異なるタイプのプラスチックがまず使用され、その後大量のプラスチック材が続いてもよい。
【００３８】
特定の用途において、比較的高価な第１のプラスチックの固着に続き。少なくとも１以上の層の安価なプラスチックを有することが利点でもよい。このように、部品は望ましい強度を大量の又はリサイクルされたプラスチックから得ることができるが、スキンは装飾的な特徴又は色彩を有する高価な材料から作ることができる。色彩は基礎材料に直にブレンドすることができ、これにより任意のスクラッチ又は表面の軽微な傷は表面から識別することができず、修繕の必要性が軽減される。また、材料の内側層は、強度、断熱、防火、衝撃若しくは防弾等のエネルギー分散特性が与えられるように選択されてもよく、又は様々な材料で充填しタイヤ断片を含有させスポンジのような中間層を与え、又は容易に切断、分割、もしくは固定ができる等の他の特性を達成するものであってもよい。断熱材がモジュラーハウス用パネルに含まれてもよい。
【００３９】
次に図２ａを参照すると、本発明の好ましい実施形態に従って作られた複数層の構造が示されており、一般に数字３０によって示されている。第１及び第２の夫々のプラスチックスキン３２及び３４は、個々に加熱された補足的な雄及び雌型型で個別に成形され、その後発泡可能又は膨張可能なプラスチック３６が２つのスキンの間に配置及び加熱され、膨張して２つのスキンに固着し、軽量であるが非常に頑丈で多くの用途に適用できる成形品を成形する。エアポケット３７は、多くのプラスチック樹脂のサプライヤから調達できる膨張可能なプラスチック３６の膨張の結果として形成されるものである。特に望ましい膨張可能なプラスチックはオハイオ州、シンシナティにあるイクイスターコーポレーション（Ｅｑｕｉｓｔａｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から調達できるものである。下記に述べるように、発泡可能又は膨張可能なプラスチックの配置前及び第２の雌型スキン型を第１のスキン型に導入する前、かなり多数の素焼板（ｐｏｒｏｕｓ  ｓｈｅｅｔ）、ワイヤメッシュ、若しくは他のインサート及び／又は補強材を第１の雄型スキン型に装填することができる。一般的に、膨張可能又は発泡可能なプラスチックは熱によって活性化されることが最大の利点であって、この熱は発泡可能及び／又は任意の望ましい補強材を中間に有し空隙を設けて合わされたままの２つの加熱された雄型及び雌型型によって与えられるものである。一旦膨張可能なプラスチックが第１及び第２の型からの熱で膨張すると、型の間に配置された任意のインサート又は補強材は部品３０の構造内に密閉され挟まれる。図２ｂを参照すると、一般に数字３０で示される複数層の構造が再び示されており、膨張したプラスチック３６内、及び第１及び第２のプラスチックスキン３２並びに３４の間に埋め込まれ密閉された補強ワイヤメッシュ３８を有する。
【００４０】
多くの他のインサート及び／又は補強材は上側及び下側のスキンの間に密閉されており、強度用ワイヤメッシュ、スキンから外側に伸び他の備品に円滑に取付けられる金属製のバー及び取付け部品、挟み飛行機のコクピットドア等の部品を防弾にするため挟まれてもよいケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）材料、又は溶け落ちを防ぐためシートとして使用されてもよい防火材、を含むがこれらに限られるものではない。他の材料特性は、数ある中でもとりわけ、磁性体、耐熱性及び難燃性のセラミックパウダー又はウィスカ、耐化学性材料、熱電材料、有色顔料、衝撃抵抗及びエネルギー分散向けの頑丈なプラスチック、表面の抗菌化学物質、異なる目的の酵素等、のプラスチックスキンに含有されることによって示される。
【００４１】
実質的に任意のものであっても膨張可能なプラスチックに密閉することができ、複数層の構造が完全に裂けるまで密閉され続ける。唯一の制約は、インサートあるいは補強材が、特定のタイプの材料を溶融又は変形させることができる加熱された型に起因して高温になるということである。インサートは、インサートの一部がプラスチック部品の外側に伸びるように完全に密閉又は一部のみが密閉される。これは、プラスチック部品に取付けバーをプラスチックにより密閉させ、例えばボルト又は取付けバーをシャーシに留めることによって金属製トラックのシャーシフレームに取付けることができる部品外側に伸びる取付けバーを有することができる。更に、インサートは、金属製フレームに接触でき、熱をプラスチック部品に分散させることなく、溶融の懸念を軽減する耐熱又は断熱部品であってもよい。
【００４２】
図３ａから３ｃに見られるように、小型トラック用のベッドボックス又はハウス用モジュール等のダブルスキン部品を作る方法が示されている。加熱された雄型型４０はプラスチックパウダー若しくはペレット４４を含むボックス４２に配置され、又は型をボックスに配置された後にプラスチック粒子がボックスに入れられてもよい。図３ｂに示されるように、スキン５０は型の上側に成形される。雌型型４６はプラスチック粒子物質４８で充填されており、第２のスキン５２は雌型型４６の内側に成形される。その後、余分なプラスチック粒子はダンピング又はバキューミングによって取り除かれ、膨張可能な発泡体が型の間に配され、そして雄型型が雌型型内に配置され（あるいはその逆）、また膨張可能なプラスチック５４がそれぞれスキンを有する２つの型の間で膨張することができるように所定の距離離間して保持される。膨張可能なプラスチックは、２つの型部品によって作られたキャビティが充填されるまで「発泡する」ことができる。型は互いに固定されているが、それらの間に１インチ（１"）の空隙がある場合、１インチの膨張が生じる。一方、型部品に６インチ（６"）の離間が維持されている場合、膨張層は６インチの厚さになる。上記のように、任意の望ましいインサート及び／又は補強材は、それらが共に配置され型からの熱が膨張可能なプラスチックを加熱して膨張させる前に、発泡可能なプラスチックと共に２つの型の間に配置されてもよい。一旦膨張可能なプラスチックが配置されると、それはインサート／補強材をスキン内に密閉し、インサート／補強材を左右の動きに対して固定する。特にインサート／補強材がいくらかの凹凸又は孔を有する場合であって、これにより膨張可能なプラスチックはインサートを囲み所定の位置に保持する。発明者は、スペーサによって離間されている２つの型を共に保持するには、重力だけで十分な効力があり、膨張可能な発泡プラスチックが膨張するような発端となるにはは型からの余熱で十分であるということを見出した。
【００４３】
この技術を小型トラック用のベッドボックスに使用する場合、ボックスから外側に伸びる電気コネクタと共に、配線ハーネスをトラックベッドボックス自体に埋め込むことができ、トラックの後ろから出ている電気接続機器にすぐに接続することができる。配線の構成要素は、雌型型が上側に配置される前、及び膨張可能なプラスチックが熱にさらされる前に雄型型上に置かれ、プラスチックが膨張し配線の構成要素がトラックベッドボックスに密閉されるが、コネクタには余裕を持たせてトラックに取付けられる状態にすることができる。別の方法においては、コンジットがプラスチックのトラックボックスに埋め込まれ、配線を通すようにすることができる。トラックベッドボックスの外側のスキンは色彩を有する完成品へと成形することができ、これによってトラックベッドボックスの塗装は不要となる。本技術の他の用途が後述され、適切な構成及び各用途向けのインサート／補強材が述べられる。
【００４４】
また、発明者は、型自体は導電性材料から作ることができるということを想定する。この導電性の型は帯電されて細かいプラスチック粒子を引き付け、表面でそれらを溶融し、冷却後に取り除かれる薄膜部分を成形する。これはまた、静電粉体塗装との使用にも適用することができる。例えば、型はまず帯電し剥離可能な粉体塗装樹脂が吹きかけられ、次に加熱及び硬化されるが、一方では硬化熱を用いて型が加熱され、望ましい厚さになるまで塗装に固着するプラスチック粒子に接触する。冷却にあたり、新規な成形品は、硬化塗装が施されたばかりの型から「飛び」出る。
【００４５】
図４に示されるように、様々な材料が成形品表面のいたる所で使用できるということが本発明者によって想定されており、成形品は一般に数字６０によって示され、上部及び底部スキンは夫々６２及び６４、及び様々な材料は夫々６６及び６８で示される。これは、型の様々な部分を加熱し異なる材料に接触させることによって達成されるものである。好ましくは、ヒータラインは型に別のセクションで組み込むことができるものである。例えば、型はまずエリア６８の範囲が加熱され、第１の材料と接触する。その後型は、型の残骸であるがプラスチックを溶融しないように冷却され、上部スキン６２が加熱されることにより第２の材料は表面に接触して溶解する。図４に示される材料部分６６も同様に、最初の２つの手順の間冷えたままにできるが、後でそれ自体により加熱され第３の材料に接触する。他の手段は、型の特定の部分を加熱するのみであるが、これらの様々な部分に固着する異なるプラスチックを有する部分をコントロールすることが想定されている。加えて、一旦複数材料の層が成形されると、ダブルスキン、又は上記サンドイッチの概念が作用し、複数材料のスキンから発泡した又は強化された部品が成形されてもよい。
【００４６】
従って、とりわけ様々な材料の構成、層、及び想定されるインサート／補強材が説明される。より多くの構成があり、後述される最も適切な用途のいくつかを検討するに従い明確になる。
【００４７】
ＩＩＩ．様々な処理の実施形態
本発明における成形品部分の実際の構造が述べられたので、次にパウダーを型に接触させる様々な方法であって、型がプラスチックを溶融し最終的な形状に成形する方法を述べる。
【００４８】
加圧成形用途の最たるもののひとつが自動車の構成要素であるため、本発明における成形処理の実施形態の簡単な情報はポリエチレン製の小型トラックベッドボックスについて説明される。図５に示されるように、一般に数字７０で示される上下のラインを使用するにより本発明に従うトラックボックスを製造する生産方法がある。２つの型が示されており、上側と下側７２及び７４は溶融プラスチックで被覆された雄型及び雌型型を示すものである。型は、任意の条件に合う上記方法によって加熱され、これにはオーブンに配置すること、トーチで加熱すること、又は温水、オイル、若しくはガスを含む型内のラインを使用することが含まれてもよい。雄型型の場合、加熱された型は、型を保持し雄型型を被覆するための十分なプラスチックを含むことができるボックス７６内に配置される。好ましい実施形態においては、これが行われる一方で、雌型型７４は加熱され、望ましいプラスチック粒子７８で充填され、両方とも加熱された型におよそ６から８分間接触し続け、厚さ約３ミリメートル（３ｍｍ）のポリエチレン製トラックベッドボックスが達成される。その後型は、上下逆に傾けられて余分なプラスチック粒子が払われるか、あるいは余分なプラスチックはバキュームホース８０によってボックスから掃除される。
【００４９】
ロードレール８２及び金属ワイヤメッシュ強化スクリーン８４は、図６に示されるように雄型型の上部に設けられる。このワイヤメッシュ８４は、すでに製造されたトラックベッドボックスに強度及び衝撃抵抗度を付加するものである。第２のワイヤメッシュ８４が特に有用でもよく、余分なプラスチックが取り除かれた後に雌型型に配置される。従って、一組の補足的なワイヤメッシュ補強材８４は、ダブルスキンの間に密閉することができる。膨張可能なプラスチックが雄型型に配置された後、２つの部品は互いに他方へ滑動し、膨張可能なプラスチックは熱い型の余熱で加熱され、膨張可能なプラスチックは「ブロー」して膨張し、雄型及び雌型型が離間して保持されている距離で事前に設定されているキャビティを埋める。その後、型は冷却され部品が飛び出る。この実施形態において、また図７に示されるように、型の底部に取付けられたバキュームポータル９０を有することが、望ましい厚さが達成された後、任意の粘着性のないプラスチック粒子を取り除くことに役立つということを想定するものである。図８に示されるように、ロードレール８２、又は任意の他の望ましい取付け手段が雌型型７４の底部に据えられてもよい。そのように、トラックベッドボックスの底部から伸びる金属製の取付け用レール８２ができ、これによって取付けはトラックのシャーシで容易に達成される。
【００５０】
また、バキュームライン９２と、型を含有するボックスの上部及び底部に又は雌型型に配置されるキャップに取付けられたホースとを有することができ、またこれらバキュームライン９２はプラスチック粒子７８を型の上方に運ぶ手段となりうることが想定される。雄型であろうと雌型であろうと、プラスチック粒子は適切な常駐時間の間置くことができ、その後底部に位置するバキュームポータル９０から吸い出される。プラスチック粒子材料は、型内外で循環させることができる。例えば、バキュームライン９２はプラスチックの噴きつけに使用し、バキュームポータル９０は加熱された型にプラスチックを十分な時間接触させた後粒子の吸い出しに使用することができる。又は、同じラインをプラスチックの噴きつけと吸い出しに使用することができる。更に、バキュームラインは異なる材料で満たされた異なるバッグにバルブ接続され、複数層の部品を達成することができる。粒子はその後可動部になり、型にはならない。これは、加熱された型を静止させておくことができ、従って型をひっくり返す必要性は軽減され、型を満たすことと空にすることに同じ時間を要することになる。更に、複数のプラスチック原料は、複数層向けの異なる材料、又は様々な材料を有する異なる範囲を含むいかなるプラスチック粒子でも拾い上げる機能に起因し、より簡素化される。
【００５１】
図９を参照すると、本発明において使用されるトラニオン１００の他の実施形態が示されており、取付けられた型を「傾け」て、溶融に要する適切な時間が経過した後に余分なプラスチック粒子を出して空にする。クレードル１０２は装置に組み込まれ、型１０４がピボット１０６の辺りで傾き、図５の傾斜型の成形加工方法に効果をもたらす。
【００５２】
図１０はトラックベッド型７４の下側の好ましい実施形態を示し、図１１はトラックベッド型７２の上側を示す。図１２はトラックベッドのテストツールデザイン１１０であって、回転スタンド１１２でテスト「プラーク（ｐｌａｑｕｅ）」が作られる。型はキャビティ及びコアデザインで作られる。型はコントローラ（図示せず）によって電気カートリッジ１１８で加熱され、テストプラークは脱離するように型のウォーターライン１１４によって冷却される。型は回転スタンド１１２に取付けられ、これにより余分なプラスチック粒子を「傾け」て外側に出すことができる。ピボット１１６を軸にする回転が利用され、過度分を「傾け」て外側に出す。キャビティ１２０はコア１２２の上側に示されている。
【００５３】
図１３は、ウォーターライン及びヒータ１１８と関連するキャビティ及びウォーターライン１１４を有する図１２のテスト装置をより詳細に示すものである。サーモカップル１１９が示されている。この型の構成は一般に、モジュラーハウスユニット等の、他の比較的平らなダブルスキンの品に適用されてもよい。
【００５４】
次に図１４を参照すると、コア１２２がインサートブロック１２４及び強化コーン１２６がそれらの位置する場所と共に示されている。「コーン」１２６は、負荷が最終的な部品にとって最大となる場所に配置され、これにより最大の強化が必要となる。図１５はキャビティ１２０内のスクリーンダイ１３０を示し、図１６は同じスクリーンダイ１３０を示しているが、コア１２２側のものである。図１７は再編されたコアインサートを有する他の実施形態であって、より大きなコーンデザイン１３２を付加的強度のために組み込むものである。図１８は型プラグ１４０を示し、一旦雄型及び雌型型がそれらの間に保持される補強材と一緒になると、コーン補強材を支える刻み目を作るために取付けられるものである。
【００５５】
プラスチック粒子は、パウダー、ペレット、樹脂、シート、ブロック、又は任意の他の商業的に利用可能なプラスチックの形状でもよいが、適度な温度で溶解する限り、適切なポリオレフィンの化学合成品ならばいかなるものであってもよい。プラスチックは加熱された型に多くの方法によって接触されてもよく、手動、ロボット、若しくはスプレーバーを介しての噴きかけ；プラスチックを型上に放出すること、及び過度に放出された量を加熱された型を内部（雄型型の場合）に有するコンテナに含有すること、又は直に雌型型に放出或いは噴きかけてもよい、を含むものであるがこれらに限られない。プラスチックはシェイカーアームによって分配することができるが、手動で行ってもよい。又は、先に述べられたような噴きつけ／吸い出しの方法は、プラスチックが加熱された雄型型を内部に有するコンテナに噴き出されてもよく、又は雌型型によって作り出されるようなキャビティに直接ブローしてもよいという最大の利点があってもよい。どちらの場合においても、余分なプラスチックはボックス若しくは型から吸い出されてもよく、又は過度分は型を回転させることにより「傾け」て、余分なプラスチックを過熱された型から落としてもよい。
【００５６】
処理のための更なる他の実施形態は、流動層を使用し加熱された型にプラスチック粒子を接触させてもよい。プラスチックがパウダーであれば最も容易に達成されるが、パウダーの第１の層が型で溶融された後、流動層はペレットを使用することも本発明者は想定している。流動層の構成はまた、上述したバキュームの概念をプラスチックの取込みだけでなく、プラスチックを流したり取り除いたりすることに使用されてもよい。
【００５７】
プラスチックを加熱された型に接触させる更なる他の実施形態は加熱され電荷を帯びた型の使用を含むものであって、型の表面に噴きつけられこの表面で保持されている電荷を帯びたプラスチックに接触するものである。この静電気方法は、一旦部品が型から取り除かれると、完全な彩色表面を達成するために更なる層を必要とするものであってもよい。型部品は、スキンの成型後「クラムシェル（clam-shelled）」することができるので、この静電気方法はより薄く、より繊細な部品向けに非常に薄いスキンを作ることができてもよい。固着において、静電気方法は、一般に粉体塗装で使用され周知技術であるエポキシ樹脂の使用を必要とするものであってもよい。しかしながら、従来のエポキシの噴きつけと加熱され電荷を帯びた型とを組み合せ、それを電荷を帯びたプラスチック粒子に接触させることは新規な方法であると考えられる。それから、一部が型から離れると、粉体塗装と同様に、型からの熱は樹脂塗装を硬化させ、又は更に加熱し見事に硬化した塗装表面を与えることができる。或いは、プラスチック粒子は多少電荷を帯びたパウダー状であり、電荷を帯び加熱された型によって加熱された型に引き付けられることができる。上記のように、微粉は噴きつけ、又は流動層で使用することができる。より重く、より粗いプラスチック粒子はパウダー代を節約するために使用されてもよい。この場合、より粗い材料と接触させる前に微細なパウダー材料の薄膜を取り入れ、薄くて粘着性のあるプラスチック層をまず型に堆積し、より粗い材料が加熱され型に「固着」することを容易にさせることが利点であてもよい。静電塗装の通り、電荷を帯びたより細かいプラスチックパウダーは型に引き付けられ加熱されるが、パウダーは静電気によって所定の位置に留まり、プラスチックを溶融し薄いスキンの部品を成形する。一旦スキンが静電方法によって成形されると、雄型及び雌型部分は共に「クラムシェル（ｃｌａｍ−ｓｈｅｌｌｅｄ）」し、上記のように任意の他のインサート及び／又は補強材がそれらの間にある膨張可能なプラスチックと共に利用されてもよい。
【００５８】
次に、付加的な材料へ目を向けると、インサート及び／又は他の補強材が発泡プラスチックの強化に有用であってもよい。付加的な材料は、それらに耐火性、又は厚さ若しくは薄さを必要に応じて与えるものである。これが全てを含むリストではないが、下記の付加物が特に様々な用途向けに想定される：裸出又は被覆（パウダーコーティング等によって）された金属スクリーン、グリッド及びメッシュだけでなく、横ずれ動作を防ぐため溶接又は接着剤で固定されてもよいスクリーン、グリッド及びメッシュ；加熱及び／又は冷却用の熱電装置；耐熱性フィラー、ファイバーグラスメッシュとして作用する、スラグ（ｓｌａｇ）、ラバ（ｌａｖａ）、及びその他の構成材料であって、強化用に織られているか不織であるかは問わない；僅かに充填された粒子；型の中央を冷却するコンジット又はパイプライン（型に配置されたピン等）；収納電線の中央に配置された電線又はコンジット；加重せずに引張り強さを加えるための発泡又は頑丈なセラミックス；高い溶融温度を有する予め成形された発泡体コア；コーンを強化する金属メッシュ又は強度を加えるために他の高上昇の組み込み可能な構成等の金属構成；低密度の石材又は他の天然の低密度な材料；強化用の使用又はあまり加重することなく強度を加えるための任意の形状の木材；取付け目的の金属バーや取付板を含む、金属製の取付け又は固定補強材；ファイバーグラス等、様々なグラスのウィスカ；インパクトやエネルギー分散を与えるケブラー材；防火材料；細菌の移動を緩和するために表面付近に配置される抗菌薬剤；部品に含まれる材料との化学的相互作用を軽減させるための表面における化学的処理；及び任意の他の望ましいインサート。
【００５９】
本発明に従って作られた部品の上述の内部構造に加え、特定の表面効果を部品自体に直接成形することができる。表面効果のみを扱う本発明の１の実施形態は図１９に示されており、エアフロー２０４がその上を流れることができるくぼみ２０２を有する一般に数字２００で示される乗用車の高い屋根である。くぼみ２０２はゴルフボールのくぼみと似ており、大型乗用車の屋根のエアロダイナミクスを向上させる。大型バン又はミニバンの場合効果は絶大である。くぼみ２０２は表面全体にあってもよいし、前方だけに位置してもよい。加えて、くぼみは同じ又は表面に渡って様々なサイズでもよいということが想定される。バンの頭上スペースの改善に伴い、高い屋根のバンの人気が増しているが、高い屋根のバンに付加された高さは前方エリアを拡大させ、これによって乗用車の全体の抗力は増大する。これは乗用車の燃費にとって悪影響である。ここで提案するくぼみは気流を妨害することによってこのような乗用車に燃料の節約を確実にもたらし、一方で層流は乱流になる。後方又は乗用車の中央下側の乱流は、乗用車の空気力学的な抗力を減らすことで知られている。また、この実施形態は側面、又は抗力を減らす必要があるその他の表面に使用されてもよい。
【００６０】
他の開示されたインサート又は補強材に加えて、Ｚ字の金属ワイヤ補強材がポリオレフィン材料のスキンに埋め込まれ、ニーレストレイント（ｋｎｅｅ  ｒｅｓｔｒａｉｎｔｓ）、ダッシュボード等のエネルギー吸収に適用されてもよい。図２０は、ワイヤがポリオレフィンスキン内の所定の位置にどのように固定されるかを示すものである。とりわけ実用的なものは硬質側が道路を支持するが、別面は軟質であり衝撃での変形をコントロールできるものでもよい。低密度の発泡性プラスチックが２つのスキンの間に使用される場合は特に実用的である。図２０は、一般的に２２０のようなエネルギー吸収部品を示し、内側及び外側スキン２２４及び２２６の間に埋め込まれたＺ字形のワイヤ補強材２２２を含むものである。低密度の発泡性プラスチック２３０は中央に示され、ワイヤ補強材２２２を囲んでいる。図から見て取れるように、衝撃力２４０は、衝撃によって壊れるワイヤ補強材２２２を押しつぶし、低密度の発泡体を粉砕することによってそのエネルギーが吸収される。加えて、ケブラー等の特定のエネルギー分散型の材料又は特定のエネルギー分散型の発泡体の予備成形物は、プラスチック部品に埋め込まれ、エネルギーを吸収及び／又は分散させる。このようなエネルギー吸収の組み合せは、軽量の構成要素が乗用車に使用されることを可能にする一方で、安全性に必要な構造上の強度を維持する。この複合材料は、内装の構成要素に加えて、耐衝撃性バンパー又はフロントエンドのモジュールに使用することができる。
【００６１】
本発明において、小型トラックボックスの最も好ましい実施形態は、溶接された金属ワイヤグリッドが埋め込まれた高密度のポリエチレン製トラックボックスを含むものである。粉体塗装され、その後２つのスキンが成形された後型に入れることができる予備成形物に成形され、ワイヤグリッドはスキンが「クラムシェル」する前に挿入される。ワイヤメッシュの予備成形物がプラスチックスキンの間に密閉されることによって、組み合わされた材料の線膨張率は型材料のそれになる。補足的な雄型及び雌型のワイヤグリッドは更なる強化及び強度のため、隆起した円錐形部分を含むものであってもよい。また、このタイプの構造には、乗用車の屋根の構成要素、ピラー部分、車体底面の構成要素、車輪格納部カバー、大型バッテリートレイ及びフロアセクションに関して特別な実用性がある。
【００６２】
先行技術の製造技術で用いられる長いグラスファイバは一般的に約３×１０６ＰＳＩ値の強度を示すが、本発明における金属補強材との複合材料は金属自体の値を示し一般的におよそ３０×１０６ＰＳＩ値、又は約１０倍強いものである。上記の各補強材は、合成プラスチック部品に更なるモジュラス強度を提供する。関連して、金属のモジュラス強度が必要な場合、金属補強材を利用することが有用である。一方、耐衝撃性部分が必要な場合、補強材は衝撃後に「跳ね返る」形状記憶性の発泡性プラスチックにすることができる。望ましい部品が角辺りをカーブさせる必要がある場合、スキン材料及び補強材が適宜選択される。
【００６３】
本発明に従って複数層の部品を作る場合、雄型及び雌型のスキン型又は「クラムシェル」は、互いの上側に設けられてもよく、又は重力だけでは任務の取扱いが不十分な場合２つの「クラムシェル」は共にクランプで締められてもよい。その場合、クランプは、水力、空気力、水と空気の両方の作用、又は電気的に達成されてもよい。膨張可能な発泡体中間層が使用される場合、型は共にクランプで締められてもよいが、一部の厚さを決定するため所定の距離離間されたままである。しかし、一般的に、上側の型の重量が底部を押さえる。
【００６４】
加熱された型の冷却は様々な手段によって達成されてもよく、型内の加熱／冷却ラインの利用；全プラスチック／型アセンブリをフリーザ又はリフリジレイタ又はその他の室温調節がされた部屋に移動、することを含むがこれらに限られるわけではない。熱電装置は冷却用に型内で使用されてもよい。一旦冷却されると、プラスチック部品は一般に加熱された型から出され、またそれは容易に行われる。冷却の構成要素はまた、加熱が行われた後型に挿入されるピンの形状にすることもでき、このピンはそれ自体を冷却することができ、又は型を冷却するラインを含むことができる。これらのピンは型から容易に取り外すことができ、これにより型の次のサイクルを加熱サイクルとすることができる（すでに型に設けられたヒータラインを有する−冷却段階の間単に停止させておく）。
【００６５】
従って、処理及び本発明に基づいて作られる部品が述べられた。次に特定用途、及び個々に製造される部品のいくつかの構成要素を説明する。
【００６６】
ＩＶ．特定用途
上記発明の特定用途は、小型トラックベッドボックス、ＳＵＶの屋根、車体底部の構造、及び車輪格納部等の自動車並びに産業車両の構成要素；モジュラーハウス用パネル；飛行機の構成要素；消費者及び産業向け備品；ドア；窓；パレット及び他の部品を扱う材料；消費財；産業品；海洋用途及びボート船体；防波堤、ボート船体その他同種類のものを含む型及び構成要素；医療器具及び他の用途；足場材料及び他の建築品；海上コンテナ；鉄道コンテナ；電車及び乗用車用の合成ホイール；子供向けの玩具；浮橋及び要員輸送車両の構成要素等の軍事用途；遊具；航空宇宙用途；屋根ふき材の構成要素；腐食のない材木及び砒素なしの船の甲板に用いる材料；農場及び農業用途；産業用機械のパッド；荷敷き；全サイズ及び形状の食料用コンテナを含む食料輸送コンテナ、等が用途として挙げられ、これらを含むものであるが限られるわけではない。これら用途の夫々は様々な形状のプラスチック部品を含むものであって、２又はそれ以上のスキンの間に挟まれた様々な材料を含み望ましい材料特性を生み出すものである。
【００６７】
Ａ．小型トラックベッドボックス
小型トラックベッドボックスは、２つの外側スキン及びその間に挟まれた膨張可能なプラスチックを含み、図示するように構造的強度のために強化スクリーン及びコーンを有する。好ましい生産方法は、上述した「傾け」方法である。小型トラックベッドボックスは本発明の好ましい実施形態の１つであり、とりわけ図５を参照して上記に開示された方法に従って製造される。これは、膨張可能な又は低密度の発泡プラスチックを内側部分に有する、２つの補足的な雄型及び雌型の外側のスキンを利用する構成である。充填されたスキンに加えて、２つの予め成形された金属製ワイヤメッシュグリッド補強材が低密度の発泡性プラスチック中間層に埋め込まれ囲まれる。これらの金属製ワイヤメッシュグリッド補強材は溶接されたメッシュ構造で作られ、予め粉体塗装され固着に役立てられる。このメッシュ補強材は予め成型し、各雄型及び雌型型のような形状にされ、これにより型を合わせて中央のプラスチックを発泡させる前に夫々の型内又は上に容易に配置することができる。また、ワイヤメッシュコーン補強材は戦略的な配置に組み込まれ、最終部品の強度を更に向上させる。補強材は、一旦プラスチックのスキンが雄型及び雌型型上で溶かされ余分なプラスチック粒子が取り除かれると、ロボットによって容易に配置することができる。その後、２つの加熱及びスキンされた型は一方を他方に乗せてくっ付けることができ、型からの余熱は膨張可能な発泡プラスチックを２つの外側スキンに達するまで膨張させる。これによって、２つのワイヤメッシュ補強材及びコーン補強材はトラックベッドボックス内に永久的に埋め込まれ密閉される。
【００６８】
Ｂ．産業用テーブルトップ
産業用テーブルトップは、金属メッシュスクリーンで強化又は強化されていない膨張可能なプラスチックを有する２つのポリエチレンスキンを利用してテーブルトップが成形され、通常ホテルやレストラン等でのケータリング用の宴会テーブルに使用されるものである。本発明の方法、処理及び装置に従って作られるこのような産業用テーブルトップは、膨張したプラスチックの中間層を有する適切なポリオレフィン（高密度のポリエチレンなど）のプラスチックスキンを成形するために使用することができる補足的な雄及び雌型型によって作られる。膨張可能なプラスチックは、オハイオ州シンシナティにあるイクイスターコーポレーション（Ｅｑｕｉｓｔａｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が提供する低密度なポリエチレンの発泡可能なプラスチックが好ましい。ホテルの宴会用テーブルであれ処置台であれテーブルトップの用法に応じて、重量要件は２つのスキンの中間に配置される任意の金属メッシュマトリックスインサート／補強材の使用を必然的に伴うものであってもよい。取付けレール等のテーブルレッグ取付け部分は型に挿入され、取付けレールの一部は成形品から外側に伸ばされ、テーブルレッグを容易に取付けることができるようにしてもよい。これは頑丈だが軽いテーブルトップを生み出し、容易にテーブルレッグを取付けることができる。加えて、テーブルトップは型で直接成形された表面を有することができ、プラスチックの様々な色を、木、石、又はその他の望ましい見た目の表面を擬態するように使用することができる。
【００６９】
Ｃ．飛行機のコクピットドア
飛行機のコクピットドアが本発明から作られてもよく、エネルギー分散型の膨張可能な発泡剤を有するダブルスキンの構成を利用し、好ましくは層の中間にケブラーシートを含むものであり、ドアを防弾にしてハイジャッカーにドアが蹴破られることを防ぐ。金属メッシュ補強材を利用して必要な強度を提供してもよいが、一方で全体の構成を飛行機に使用するため十分に軽量化することができる。小型トラックボックスの構成と同様に、膨張可能な発泡プラスチックの中間層を有する２つのスキンがあり、少なくとも発泡プラスチックの中間層に埋め込まれたケブラーシートを有し防弾可能にさせる。金属強化インサートがドアのラッチやヒンジの周辺に利用され、飛行機のコクピットに侵入しようとする人に抗する強度を付加してもよい。ケブラーシートはその挿入前にプラスチック又は樹脂の上質な層で被覆され、衝撃で発泡プラスチックの中間層の剪断を防ぐようにしてもよい。更に、ケブラー材料は、コクピットドア構造の中間に組み込むことができる金属メッシュケージに永久的に取付けることができ、銃弾による射撃等の衝撃で遊離することを防ぐ。他のインサート及び補強材は、全体的に役立つ飛行機のコクピットドアを成形するために必要とされてもよい。
【００７０】
Ｄ．モジュラーハウスのパネル及び構成要素
モジュラーハウスのパネルは本発明を使用して容易に製造することができ、パネルの膨張可能なプラスチック部分に断熱性材料を有するダブルスキン構造を組み込むものである。膨張可能なプラスチックの中間層部分は、おが屑、発泡ビーズ、中空の球状プラスチック、又は発泡可能なプラスチックの中間層の膨張による熱に耐えることができる他の適切な断熱性材料を混合させることができるが、一方でその断熱性を保持することができるものである。パネルがきちんとクリップ又はコーキングされる場合、フィラー材料の断熱性は冬の外気温に強い家を生み出す。パネルの標準サイズ及び形状は、フロア及び屋根部分が取付けることができる標準的な３から４メートルのワイドボックスを作るために成形することができることが想定されている。また、Ｔ形状のコネクタ及びＬ形状のコネクタがパネルを望ましい構成に組み合わせる。パネルはその中に一組の電気配線を有してもよく、又は縦方向に走るコンジット及び横方向に走るコンジットを有し必要な電気配線を通すものであってもよい。電光は縦方向のコンジットに備え付け又は取付けることができるが、供給及びアース線は横方向に「ハウス」外側の電源まで通すことができる。なお、それはジェネレータであるか電源であるかは問わない。パネルはログハウスのように細長い切れ目を入れて成形することもできる。それらはかみ合うように作られ、その後コーキングされ「インスタント」ハウスを成形することができる。テントをセットアップする代わりにこれらのパネルを組み合わせることができる。電気の配線はパネルに埋め込むことができ、これによって保温や食事の準備において即時に電気を有することができる。「キャンプ」におけるレクリエイションでの利用もまた考えられる。
【００７１】
Ｅ．原材料取扱いパレット
産業用材料の取扱いに使用されるパレットはダブルスキンの構成で作られ、膨張可能な強化されたコアを有し、好ましくは非常に耐久性があり、軽量で、しかも安価なリサイクル材で作ることができるパレットを作ための金属コーン構造を含むものである。
【００７２】
その他の用途はここで詳細を述べるにはあまりに多数であるが、本発明の様々な組み合せや置換は記載されたものだけでなく記載されてない全ての用途にも利用されてよい。本発明は非常に多くの成形品の製造に組み込まれてもよく、全てをここに列挙することはできない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
産業適用性
本発明は、プラスチック材料からの様々な成形品の形状に産業適用性を見出す。特に、自動車の構成要素、モジュラーハウスのパネル、産業用テーブルトップや備品、及び飛行機の構成要素に実用的である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１ａ】図１ａは、本発明におけるオープン型を用いる装置の横立面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、プラスチックスキンが固着された型の横立面図である。
【図１ｃ】図１ｃは、型から取り外された後の本発明におけるプラスチック部品の斜視図である。
【図２ａ】図２ａは、膨張した発泡体を部品の中間に有する本発明における１の実施形態に従って作られたダブルスキン部品の断面部の横立面図である。
【図２ｂ】図２ｂは、膨張した発泡体の中間及びその中に埋め込まれ囲まれたワイヤメッシュ補強材を有するダブルスキン部品の断面部の横立面図である。
【図３ａ】図３ａは、プラスチック粒子に接触した雄型及び雌型型である。
【図３ｂ】図３ｂは、プラスチックスキンを上部に有する雄型及び雌型型の側面図である。
【図３ｃ】図３ｃは、補足的な位置にあるスキンされた雄型及び雌型型を示す。
【図４】図４は、部品の様々な部分が様々な材料で作られているフラットパネルの斜視図である。
【図５】図５は、小型トラックベッドボックスを作るための本発明における実施形態の1つで使用される基本的な処理工程の概略図である。
【図６】図６は、小型トラックベッドボックスに埋め込まれるため、予め成形された雄型及び雌型の金属ワイヤメッシュ補強材である。
【図７】図７は、プラスチック粒子材を充填及び取り除くために使用されるバキューム及びブロワーラインを示す。
【図８】図８は、型に挿入されるロードレールである。
【図９】図９は、型コンテナから余分な材料を回転及び傾けさせるトラニオンを示す。
【図１０】図１０は、小型トラックベッドボックス向けの雌型型である。
【図１１】図１１は、小型トラックベッドボックス向けの雄型型である。
【図１２】図１２は、雄型及び雌型キャビティ及びコア型を有するテストツール設計である。
【図１３】図１３は、テストツール向けのキャビティ型である。
【図１４】図１４は、テストツール向けのコア型である。
【図１５】図１５は、スクリーンを有するキャビティ側である。
【図１６】図１６は、スクリーンを有するコア側である。
【図１７】図１７は、大きいコーン補強材を有するコアである。
【図１８ａ】図１８ａは、コアに取付けられコーン補強材を受けるプラグである。
【図１８ｂ】図１８ｂは、コアに取付けられコーン補強材を受けるプラグである。
【図１９】図１９は、くぼみの表面効果を有するバンの屋根の斜視図である。
【図２０】図２０は、本発明におけるエネルギー吸収の実施形態の断面図である。
【図２１】図２１は、本発明によって作られる産業用テーブルトップの側面斜視図である。
【図２２】図２２は、本発明によって作られる飛行機のコクピットドアの前方立面図である。
【図２３】図２３は、横方向及び垂直方向に配設されている電気コンジットを有するモジュラーハウスのパネルの前方立面図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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