JP2000043124A - 自動車計器パネル用外装体の製造方法 - Google Patents

自動車計器パネル用外装体の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車計器パネル用の一体構造の外装体を熱
可塑性ポリウレタンによって経済的に大量生産できる方
法を提供する。 【解決手段】 熱可塑性ポリウレタンから自動車計器パ
ネル用外装体を製造するにあたり、熱可塑性ポリウレタ
ンからまず押出成形によってパリソンを形成し、次いで
パリソン内の内圧を上昇させることによってパリソンを
ブロー成形用金型内で膨張させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性ポリウレ
タン製の自動車計器パネル用外装体の製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車には一般に計器パネルが装備され
ており、この計器パネルは、例えば車室内前部のフロン
トガラスの下方で車両全幅に亘るダッシュボードに取り
付けられており、各種計器および付属部品類などの装着
支持部と、この支持部を車室側から覆って計器類の表示
部を与える輪郭形状に別途製造された外装体とからなっ
ている。この外装体は少なくとも大部分が熱可塑性ポリ
ウレタンからなり、その壁厚は例えば１ｍｍを僅かに超
える程度であり、従って自己支持機能はなく、実質的に
自由に変形可能である。
【０００３】このような表皮或いはフィルム状の外装体
をいわゆるスラッシュ法で製造することは公知である。
即ち、この方法では、適切に構成された金型に粉末状の
熱可塑性ポリウレタンを装入し、これを溶融温度に加熱
しながら二軸遠心機又はその他による好適な運動によっ
て金型の内面に亘って分散させる。金型内面に均一層と
して分布された粉末が加熱によってゲル化し、それによ
って個々の粉末粒子が結び付いて連続した壁、即ち表皮
となるので、これを適切に冷却した後に金型から取り出
し、更に適宜な切断操作によって計器類装着支持部に取
付けられるべき必要な形状とする。このような方法は、
特に製造すべき外装体の大きさに応じて製造の１作業サ
イクルに３〜７分程度も要することから極めて時間がか
かり、従って高コストである。
【０００４】このような外装体の必要個数は極めて膨大
であることを考えれば、更に経済的な製造法に対する差
し迫った需要があることは明らかである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、従来よりも経済的に、しかもほぼ車両長手軸を横切
る方向の計器パネルの長さに関わりなく、例えば０．８
ｍ〜１．８０ｍ程度或いはそれ以上の長さの一体構造の
計器パネル用外装体を熱可塑性ポリウレタンによって大
量生産できるように、冒頭に指摘した種類の方法を改良
することにある。
【０００６】この場合、品質、特に機械的耐荷重特性、
外観及びその他の性質がこの種の製品に課せられる機能
に必要なあらゆる要求を満足し、従来のスプラッシュ法
で製造されたものと少なくとも同等以上でなければなら
ず、また得られる外装体が必要に応じて軟質で弾性を有
していることも重要であり、従ってこれらの要求を満た
すことも本発明の別の課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による熱可塑性ポ
リウレタン製自動車計器パネル用外装体の製造方法で
は、押出成形によって熱可塑性ポリウレタンからパリソ
ンを製造し、その後、パリソン内の内圧を上昇させるこ
とによってパリソンをブロー成形用金型内で膨張させる
ことによって前述の課題を解決したものである。
【０００８】従来、熱可塑性ポリウレタンは押出ブロー
成形法では処理できないとされているが、このような成
形法にとって不都合な条件、特にパリソン及びそれから
作られる膨張製品の長さと薄い壁厚及び大きな直径と言
う寸法条件にもかかわらず、ブロー成形用金型内で製造
した中空体を所望の最終製品とするために再加工する必
要があるのが通常である従来法による場合よりも大幅に
経済的な外装体の生産が可能であることが本発明者らに
よって新たに見いだされた。
【０００９】この点に関連して、本発明の方法は、ブロ
ー成形用金型内で一つの中空成形体を製造し、この中空
成形体から切断などの適宜な分離操作によってそれぞれ
計器パネル用の２つ又はそれ以上の複数の外装体を得る
ことにより、特別経済的にすることができる。この場
合、相応に大きなブロー成形用金型が必要となるが、こ
れに起因するコストの上昇は、この種の外装体の必要と
される個数が膨大であることを考えれば不利とはならな
い。ブロー成形される中空成形体は、分離操作の後にそ
れぞれ１つずつの外装体となる複数の部分と、分離前は
中空成形体上で各外装体構成部分の間の間隔部分を占め
る除去対象部としての過剰材料部とを備えた構成とする
こともできる。この過剰材料部となる中空成形体の材料
領域は、最終製品の外縁形状が不規則となる場合がある
ことにも配慮して定められる。
【００１０】熱可塑性ポリウレタンの特別な特性と性状
を考慮に入れて、本発明の方法においては出発原料を可
塑化してパリソンへと成形する処理工程を例えば圧力及
び温度に関して特定の条件下で実行することが好まし
く、この場合、出発原料は望ましくは粒状態でパリソン
押出用の押出機に装入する。特に本発明の有利な特徴に
よれば、長さ１．８０ｍ以上とすることもできるパリソ
ンを可塑化処理に関して既に知られている間欠押出成形
によって製造することが好ましく、この場合、可塑化し
た材料をまず貯留室に送り、次いでピストン又はその他
の好適な手段によって押出ヘッドのほぼ環状の出口から
チューブ形状で押し出せばよい。パリソンは、例えば長
さ１．３０ｍ〜１．８０ｍの場合は１分以内のように、
短時間のうちに押し出すようにすることも重要である。
このことによる利点として、パリソンの壁厚は約２ｍｍ
程度となることもあるが、極めて薄いパリソンの場合で
も押出ヘッドから垂れ下がって自重の作用を受けるのは
短時間に抑制されることになり、従って自重の作用及び
それによる引張応力でパリソンが制御されずに千切れる
よりも先にパリソンが所要長さに達する点を挙げること
ができる。本発明の特に好適な特徴によれば、熱可塑性
ポリウレタンの押出速度は、好ましくは１０〜３５ｃｍ
／秒、特に好ましくは１０〜２５ｃｍ／秒とすることが
有利であり、従って長さ約１８０ｃｍのパリソンの押出
時間は約１０秒以下となる。
【００１１】また、この場合の押出機における可塑化温
度は１６５〜２００℃の範囲内とすることが望ましい。
【００１２】更に、押出ヘッドを含む押出機は、流動プ
ラスチック材料に剪断作用を加えるような領域又は部分
を内部に持たないような設計とすることが好ましい。プ
ラスチック材料を処理する場合には、いずれにせよこの
ような剪断応力は極力小さくなるように減少させ、また
極力短時間に抑えるべきである。
【００１３】本発明の好適な態様によれば、耐紫外線特
性に優れた脂肪族ポリウレタンが使用される。
【００１４】本発明による製造方法の特に好ましい態様
においては、少なくとも２層の壁構造を有するパリソン
が押出され、この場合の各層はそれぞれ熱可塑性ポリウ
レタンからなり、これら両層は、それらを形成するポリ
ウレタンの特性によって互に性質が異なっている。この
場合、外装体の一方の層、例えば外層を脂肪族ポリウレ
タン層とし、他方の層、例えば内層を芳香族ポリウレタ
ン層とするような複層壁構造とすることが望ましい場合
がある。脂肪族ポリウレタンは耐紫外線特性に優れてい
るので、このような複層壁構造は外装体が紫外線の影響
を受けても変質しにくいという利点を有している。芳香
族ポリウレタンは一般に脂肪族ポリウレタンよりもかな
り安価であるので、このような外装体の内層に芳香族ポ
リウレタンを使用することはコスト削減の利点をもたら
す。最終製品の両層の合計厚さは単層ポリウレタン外装
体の場合よりも厚くする必要はない。例えば、外層は厚
さ０．２〜０．６ｍｍ、内層は厚さ０．８〜１．８ｍ
ｍ、両層の合計厚さで例えば１ｍｍ程度とすることがで
きる。
【００１５】少なくとも２層のパリソンの形成は共押出
方式の利用を前提とし、これには少なくとも第１と第２
の押出機、即ち各層の材料ごとの複数の押出機を有する
押出装置が必要である。間欠押出成形の場合、一般には
個々にピストンの動作で空にされる個別の貯留室を各押
出機に付設するのが有利である。このピストンとして各
押出機の押出スクリューを従来方式と同様に利用するこ
とができ、この場合、スクリューは摺動可能に支承され
ている必要がある。但し、一般には特別の押出手段、即
ち、例えば環状ピストンを各貯留室に付設するのが望ま
しくい。このような構成は一般に知られており、従って
ここでは詳しい説明を必要としない。
【００１６】本発明の方法は薄い表層が薄い発泡材層で
裏打ちされた外装体の製造にも適合でき、これにより、
例えば外装体が取り付けられる装着支持具の取付面の不
均一性と凹凸を補償したり、或いは外装体の表面に「柔
らかな手ざわり感」を持たせたりすることができる。こ
のような少なくとも２層の壁構造のパリソンを本発明の
方法に従って押出成形する場合、一方の層を熱可塑性ポ
リウレタンとし、他方の層を発泡剤を含有する別のプラ
スチック材料、例えばポリエチレン、或いは場合により
熱可塑性ポリウレタンとし、共押出による成形を実行す
る必要がある。この場合、発泡作用は一般にプラスチッ
ク材料が押出ヘッドの出口から出た後に起き、これは、
それまでは押出機内部の圧力で発泡が阻止されるからで
ある。
【００１７】必要な場合、パリソンの壁構造は、ポリウ
レタン層と発泡性材料層との間に定着剤層として配置さ
れて両層を互いに接合する追加の層を含むこともでき
る。この場合、この定着剤層のための別の押出機と貯留
室を設ける必要があることは述べるまでもない。
【００１８】前述のように外装体が第１と第２のポリウ
レタン層からなる場合も、追加の発泡層を設けることが
できるのは当然である。この追加発泡層は、必要に応じ
て定着剤を介して、芳香族ポリウレタン層に積層され
る。
【００１９】この場合、押出機の台数は、パリソン若し
くはそれから製造される製品内の様々な材料からなる層
の数に依存することは当然である。
【００２０】共押出方式を利用して発泡層を外装体の裏
面に積層しておけば、薄いポリウレタン層と装着支持体
との間に追加工程で別の発泡材層を積層する作業は省く
ことができる。
【００２１】ちなみに、共押出方式によって発泡層を設
けると、パリソンの安定化にも寄与することができる。
これは、パリソン上で発泡層を形成する材料の厚さ及び
性質によって例えば２ｍｍ厚のパリソン、特にその通常
のポリウレタン層が安定作用を受け、押出ヘッドから垂
れ下がってブロー成形用金型への引き込み用グリップに
把持されるパリソンの安定性と強度がその殆どを支配す
る熱可塑性ポリウレタンの特性のみに依存しなくなり、
ポリウレタンの押出成形に際して生じる問題が軽減され
るからである。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明による製造方法の好適な実
施の形態を添付図面と共に説明すれば以下の通りであ
る。
【００２３】図１は、自動車計器パネル用の熱可塑性ポ
リウレタン外装体を製造するための本発明の一実施例に
よる製造プロセスの最初の工程を示している。図１に示
す押出ブロー成形装置は、通常の通りに押出機１０とこ
れに取付けられた押出ヘッド１２とを備えている。これ
らの押出機１０と押出ヘッド１２とを有する押出成形シ
ステムは、図示しない少なくとも１つの貯留室を備えて
おり、やはり図示しないスクリューを通常の通りに備え
た押出機１０によってこの貯留室内に材料が送り込まれ
る。１つのパリソンの形成に必要な量の材料がこの貯留
室に貯まると、貯留室は例えばピストンなどの適宜な押
出手段によって空にされ、熱可塑性材料は環状出口１４
を通して押し出されてチューブ状のパリソン１６を形成
する。一般には、押出ヘッド１２の下方に配置された開
放状態のブロー成形用金型１８の各半割部分１８ａ、１
８ｂの間にパリソン１６を直接に押出すのが望ましい。
ブロー成形用金型１８は分割金型であるが、これは必ず
というわけではない。形状の異なる２つの最終製品を同
時に製造する場合は、ブロー成形用金型は非対称に分割
しておくこともできる。
【００２４】パリソン１６は壁厚が例えば２ｍｍであ
り、この壁厚は膨張工程で適切な延伸によって薄くな
り、図２に示した膨張済み中空成形体２０では形状がキ
ャビティ２２ａ、２２ｂの形状に一致して、壁厚は例え
ば１ｍｍである。熱可塑性材料の可塑化処理は、望まし
くは押出ヘッド１２から流出する材料温度が約１６５℃
〜２００℃となるように行われる。これはポリエーテル
ウレタンにもポリエステルウレタンにも当てはまる。両
方とも前記条件の下で、つまり、特別には押出時間を極
力短くしてブロー成形用金型によるパリソンの受け取り
を極力その直後に続けるような間欠押出成形の場合、所
要の長さと比較的薄い壁厚で押出成形可能である。
【００２５】パリソン１６が製品２０に必要な長さにな
ると、ブロー成形用金型１８は両方の半割金型部分１８
ａ、１８ｂの接近によって直ちに閉じられる。この完了
と同時に、パリソンも食切鋏刃を備えた両半割金型部分
の閉鎖によって上端では完全に、また下端では穴を残し
て閉じられ、この穴を通してパリソン１６の膨張を引き
起こすための圧縮空気を供給するための吹込ノズル２４
がパリソン内に突き出した状態となる。
【００２６】実際のブロー成形の手順は一般に知られて
おり、それをここで詳しく述べる必要はない。パリソン
１６の膨張は、ブロー成形用金型１８を閉じる途中で既
に開始することができる。いずれにしても、ブロー成形
用金型１８の完全型締後にパリソン１６が膨張すること
によりキャビティ２２ａ、２２ｂの内壁面に当接するこ
とになり、これによって中空成形体２０の形状となる。
キャビティの内壁は、後に実施される切断操作のための
目印を中空成形体に形成するように構成しておくことが
できる。
【００２７】熱可塑性材料が充分な機械的強度に達する
まで固化する冷却期間が終わると、金型１８が開かれ
る。これにより両方の半割金型部分１８ａ、１８ｂが図
２に示す位置にそれぞれ移動し、製品２０が取り出され
る。中空成形体２０の壁は軟質で自己支持性ではないの
で、取扱性を向上するためにしばらくは中空成形体２０
の内圧を外気圧より高い一定のゲージ圧に維持しておく
ことは望ましいことである。これは、直径の大きいノズ
ル２４を介してではなく、例えば針状の細い吹込ノズル
を介してパリソン１６内若しくはそれから製造される中
空成形体２０内に圧縮空気を供給することで行うことが
できる。このような針状吹込ノズルは中空成形体２０の
壁に小さな孔を生じるだけであり、従って中空成形体内
部と周囲との間の圧力差も或る程度の時間は持続可能で
ある。
【００２８】中空成形体２０は充分に固化した後に分割
可能であり、図３に示した例では各１つずつのほぼ滑ら
かな表面で広い領域にわたってほぼ平らで僅かに湾曲し
た形態の外装体２６，２８からなる２つの最終製品が得
られ、これらの外装体は前述のように場合によっては異
なる形態となるようにすることもできる。この分割と同
時に、ブロー成形品２０で最終製品となる両部分２６、
２８の間の領域を形成していた廃棄部３０と、パリソン
１６及びブロー成形品で端部を形成していた２つの廃棄
部３２、３４とが得られる。これらの廃棄部３０、３
２、３４は通常の如くに粉砕した後にリサイクルして再
び押出成形に供することができる。
【００２９】図４は本発明の別の実施例における押出ブ
ロー成形装置を示しており、主要部分は図１のものと同
じであるが、図４では図１と同じ符号に１００加えた符
号で対応部分を示してある。図１の実施例との主な相違
点として、図４の実施例では一つの押出ヘッド１１２に
付属して２つの押出機１１０、１１１が設けられてお
り、そのうち一方の押出機１１０は脂肪族ポリウレタン
を処理し、他方の押出機１１１は芳香族ポリウレタンを
処理する。各押出機からの材料流の押出ヘッド１１２内
での案内は、両方の材料流が通常の通りに環状横断面形
状で積層状に合流されて共押出され、脂肪族ポリウレタ
ン材料流がパリソン１１６の外層１１７を形成し、芳香
族ポリウレタン材料流が内層１１９を形成するように行
われる。両種のポリウレタンは相溶性で相互溶着可能で
あるので、両層は互いに直接に接合されている。
【００３０】間欠押出成形の場合、各材料流のために１
つずつの計２つの貯留室が設けられており、これらの貯
留室は通常の通りにピストンによって空にされる。単数
又は複数の貯留室を用いる間欠共押出は一般的な技術水
準の当業者には周知であるので、間欠共押出用の押出ヘ
ッドの構成の詳しい説明は省略する。
【００３１】パリソン１１８の構造に対応して、これか
ら製造される最終製品１２６も図５に示すように同様に
２層壁構造であり、例えば自動車に取付けた状態で日光
に曝されることになる外層１１７は脂肪族ポリウレタン
からなり、その下にある内層１１９は芳香族ポリウレタ
ンからなる。両層は既に述べたように互いに直接に溶着
されている。
【００３２】図６は本発明の更に別の実施例における押
出ブロー成形装置を示しており、主要部分は図１のもの
と同じであるが、図６では図１と同じ符号に２００加え
た符号で対応部分を示してある。図６において、押出ヘ
ッド２１２に付属して４つの押出機２１０、２１１、２
１３、２１５が設けられている。押出機２１０、２１１
は２種類のポリウレタンの処理、特に可塑化押出に利用
され、得られるパリソン２１６の外層２１７は脂肪族ポ
リウレタンからなり、これの内側に直接に続く層２１９
は芳香族ポリウレタンからなる。押出機２１４は、熱可
塑性プラスチック材料、例えばポリエチレンの処理に利
用され、この材料が含有する添加剤によってこのプラス
チック材料の発泡が引き起こされる。これから形成され
るパリソン２１６の層２２１は最終製品に発泡材層２２
１の裏打ちを存在させることになり、そのことが図７に
示してある。ポリエチレン又はこの目的に関して考えら
れるその他多くのプラスチック材料もポリウレタンとは
溶着不能であり、従って芳香族ポリウレタン層２１９と
も溶着不能であるので、芳香族ポリウレタンからなる層
２１９と別種の発泡プラスチック材料からなる層２２１
との間に定着剤含有材料からなる層２２３を配置するこ
とが不可欠である。この定着剤含有材料は押出ヘッド２
１２の押出機２１３内で処理される。この場合、連続式
又は間欠式のいずれでも押出すことができるが、現在は
間欠押出が優先されている。
【００３３】単一のポリウレタン材料のみを使用する場
合、即ち製品に１つのポリウレタン層のみが存在するこ
とになる場合でも、発泡プラスチック層の裏打ちを設け
ることは当然可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明による押出
ブロー成形法は、最終製品上で各層および場合によって
は裏打ちの発泡層の厚さもその時々の要求条件に応じて
様々に選定できる利点があり、外装体を１工程で製造す
ることが可能であるので、寸法に合わせて裁断したのち
は余分な追加作業を要することなく、これを外装体で覆
われるべき部分に被着させることができる。
【００３５】いずれにしても本発明による方法は、従来
このために適用された方法よりも著しく低コストで自動
車計器パネル用外装体の製造を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における押出ブロー成形の一
工程を開放状態のブロー成形金型間に押出されたパリソ
ンが位置する状態で示す断面説明図である。
【図２】開放状態のブロー成形金型とその間にあってパ
リソンの膨張によって製造された中空成形体とを示す斜
視図である。
【図３】２つの最終製品を得るために各部に分離された
中空成形体の斜視図である。
【図４】本発明の別の実施例における図１と同様の工程
を示す断面説明図である。
【図５】図４の実施例で製造された最終製品の要部拡大
斜視図である。
【図６】本発明の更に別の実施例における図１と同様の
工程を示す断面説明図である。
【図７】図６の実施例で製造された最終製品の要部拡大
斜視図である。
【符号の説明】 １０：押出機 １２：押出ヘッド １４：環状出口 １６：パリソン １８：ブロー成型用金型 ２０：中空成型体 ２４：吹込ノズル ２６：最終製品 ２８：最終製品 ３０：廃棄部 ３２：廃棄部 ３４：廃棄部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン モイツハイム ドイツ連邦共和国 53639 ケーニッヒス ヴィンター、ダッシュヴェーク 15

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 押出成形によって熱可塑性ポリウレタン
    からパリソンを製造し、その後、パリソン内の内圧を上
    昇させることによってパリソンをブロー成形用金型内で
    膨張させることを特徴とする熱可塑性ポリウレタン製自
    動車計器パネル用外装体の製造方法。
  2. 【請求項２】 パリソンを間欠式に押出すことを特徴と
    する請求項１に記載の製造方法。
  3. 【請求項３】 パリソンを１０〜４０ｃｍ／秒の速度で
    押出すことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  4. 【請求項４】 押出機内における熱可塑性材料の可塑化
    処理を１６５℃〜２００℃の温度で行うことを特徴とす
    る請求項１に記載の製造方法。
  5. 【請求項５】 熱可塑性ポリウレタンを押出機内で４０
    〜６０ｂａｒの圧力で処理することを特徴とする請求項
    １に記載の製造方法。
  6. 【請求項６】 ポリエステルウレタンを使用することを
    特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  7. 【請求項７】 ポリエーテルウレタンを使用することを
    特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  8. 【請求項８】 パリソンをチューブ状に押出すことを特
    徴とする請求項１に記載の製造方法。
  9. 【請求項９】 熱可塑性ポリウレタンを粒状態で押出機
    に供給することを特徴とする請求項１に記載の製造方
    法。
  10. 【請求項１０】 押出成形後のパリソンの壁厚を約２ｍ
    ｍとし、内圧上昇による膨張後の製品の壁厚を約１ｍｍ
    とすることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  11. 【請求項１１】 それぞれ熱可塑性ポリウレタンを含み
    且つポリウレタンの特性によって互いに性質の異なる少
    なくとも２層の壁構造を備えたパリソンを製造すること
    を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  12. 【請求項１２】 ２層のうちの一方を脂肪族ポリウレタ
    ンを含む層とし、他方を芳香族ポリウレタンを含む層と
    することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  13. 【請求項１３】 脂肪族ポリウレタンを含む層を外層と
    し、芳香族ポリウレタンを含む層を内層とすることを特
    徴とする請求項１２に記載の製造方法。
  14. 【請求項１４】 外層の厚さを０．２〜０．６ｍｍと
    し、内層の厚さを０．８〜１．８ｍｍとすることを特徴
    とする請求項１１に記載の製造方法。
  15. 【請求項１５】 少なくとも１つの層に熱可塑性ポリウ
    レタンを含み且つ他の層に発泡性プラスチック材料を含
    む少なくとも２層の壁構造を備えたパリソンを製造する
    ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  16. 【請求項１６】 パリソンの内層を発泡性の層で構成す
    ることを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
  17. 【請求項１７】 少なくとも１つの熱可塑性ポリウレタ
    ン層と発泡性プラスチック層との間に定着剤を含む補助
    層を設けることを特徴とする請求項１５に記載の製造方
    法。
  18. 【請求項１８】 ブロー成形用金型内で膨張された成形
    品を分割して複数の最終製品を得ることを特徴とする請
    求項１に記載の製造方法。
  19. 【請求項１９】 ブロー成形用金型内におけるパリソン
    の膨張によって中空成形体を製造し、この中空成形体を
    複数の最終製品とこれら最終製品の間の過剰材料部とに
    分離することを特徴とする請求項１８に記載の製造方
    法。
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