JP2000516168A - 多層プラスチック部材を製造するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は多層プラスチック部材を製造するための方法及び装置に関する。プラスチックの射出成形された部分は、２成分熱硬化性プラスチックから成る少なくとも一つの被覆で覆われている。本発明によれば、プラスチック部材と、２成分熱硬化性プラスチックから成るコーティングが、同じ金型の中でサイクル同期式で連続して射出される。２成分熱硬化性プラスチックの反応時間がプラスチック部材を射出成形するための時間に合わされている。射出成形機（１１）を利用して多層プラスチック部材を製造するための装置２成分熱硬化性プラスチックを、多成分射出成形金型の中へ導入するためのＲＩＭ装置（１３）が設けられている。これによって、複数の金型を利用して、複数の多層プラスチック部材を同時に製造することが可能となる。これは、それまでに成形されたプラスチック部材の被覆が一つの金型で行われている間に、第２の金型において、次のプラスチック部材がすでに射出成形されているからである。

Description

【発明の詳細な説明】 多層プラスチック部材を製造するための方法及び装置 発明の属する技術分野 この発明は請求項１の前文に記載されている多層プラスチック部材を製造する ための方法と、その方法を実施するための装置に関する。 従来の技術 いくつかの異なる材料からプラスチック部材を製造するために多成分プラスチ ック技術を用いることは周知である。このようなプラスチック部材は、多成分射 出成形機を用いて、まず一つの成分を、その成分部分に必要とされる硬さと強度 を確保する基礎構造の中へ導入することによって製造される。次にツールの一部 を変更して、その成分部分の一方の側における金型の中に中空キャビティを形成 する。そして、部材に必要な表面品質を与えるために他の成分をそのキャビティ の中へ導入する（Konstruktion 30(1978)、第１０巻、３９５−４０１頁）。 しかし、これらの多成分射出成形機で加工できるプラスチックにあっては、例 えば自動車などの、多くの場合に必要とされるような表面性能を得ることができ ない。表面材料は優れた外観と、引っかきに対する耐久性を有している必要があ る。こうした特性は従来の多成分射出成形機で処理できるプラスチックでは、あ る程度までしか実現することができない。また、急激に冷えた温度におかれた場 合には必要な耐光性(light fastness)や靱性が得られない。 このため、これらの要件を満足させるために、自動車業界においては２成分熱 硬化性プラスチックでプラスチック部材を被覆することが行われている。このた めに、まず射出成形機を用いて、対応する金型でプラスチック部材を成形する。 次に、それをツールから取り出して第２の金型に入れ、そこで例えばポリウレタ ンから成る２成分熱硬化性プラスチック層（ＰＵ層）をＲＩＭ装置を用いて適用 する。 ＰＵ層を設けるこの方法は、二つの金型を用いているために、労力を要するだ けでなく、時間がかかる。 また、ドイツ国公開特許公報第３５４４０４０号(DE3544040A1)には、第１の 作業工程において製造されたプラスチック本体へ、別途製造されたフォーム本体 を適用して、第２の作業工程において二つの本体を加熱によって一体化すること が記載されている。また、この公報の明細書にはプラスチック部材を、別途予め 形成されたフォーム本体へ、射出による押し付けによって成形することが記載さ れている。 また、金型の注入側を回転して、コアの上に残っている射出成形ブランクを、 マトリックス側の新しい金型キャビティの中へ挿入する方法がある（Kautschuk Gummi Kunstoffe 45版、No.7-8/96、４８６頁）。 発明が解決しようとする課題 これらの方法はすべて、いくつかの金型を利用するものであるから、労力を要 し、また時間がかかるという欠点がある。 従って、この発明の目的は、プラスチックと２成分熱硬化性プラスチックとの 複合部材の製造を簡略化することにある。 課題を解決するための手段 この発明において、上記目的は請求項１、請求項４、請求項５の特徴によって 達成される。 射出成形されたプラスチック部分を２成分熱硬化性プラスチックから成る少な くとも一つの層で被覆した多層プラスチック部材を製造する本発明の方法におい て、プラスチック部材と２成分熱硬化性プラスチックとが連続的かつサイクル同 期式で同じ金型へ射出される。好ましくは、まずプラスチック本体を射出成形し 、金型を変えて、２成分熱硬化性プラスチックから成る層の厚みに対応した中空 のキャビティを金型に形成したあと、２成分熱硬化性プラスチックを導入する。 特に、プラスチック部材と、２成分熱硬化性プラスチックとから成る層がサイ クル同期式で成形されるために、単一の金型で、２成分熱硬化性プラスチックか ら成る層を有する多層プラスチック部材を合理的に大量生産することが可能であ る。このことは、プラスチック部材と層とを製造するのに、同じ時間が必要なこ とを意味している。従って、いくつかの金型を用いて多層プラスチック部材の製 造を同時に実施することが可能である。そこでは、それまでに成形されたプラス チック部材の被覆を実施する一方で、次のプラスチック部材を第２の金型に射出 成形する。 このようなサイクル同期化は、２成分熱硬化性プラスチックの反応時間を、プ ラスチック部材の射出成形に必要な時間に合わせることによって実現することが 好ましい。一般に、２成分熱硬化性プラスチック部分を製造するのに要するより も、プラスチック部材を射出成形するのに必要な時間の方が短い。従って、この 反応時間を短くする必要がある。 この方法は、ポリウレタン層をプラスチック部材に設けるように意図されるの が好ましい。 射出成形機を利用して多層プラスチック部材を製造するための本発明の装置は 、２成分熱硬化性プラスチックを多成分射出成形金型へ導入するために射出成形 機にＲＩＭ装置を設けることによって実現されている。この装置は、前述した方 法を実施するための特別な装置である。 しかし、上記方法はまた、プラスチック射出成形機とＲＩＭ機構とを利用する 、すなわち市販されている二つの別個の機械を利用することで実施することもで きる。製造は互いに連結された二つの金型で行われる。 多層プラスチック部材を合理的に大量生産するためには、少なくとも二つの射 出成形金型を有する可動式装置を設けることが好ましい。このとき、作業位置に おいて、一つの射出成形金型は射出成形機の射出ノズルと協働し、第２の射出成 形金型は、少なくとも射出成形機のＲＩＭ機構あるいはＲＩＭ装置の混合用ノズ ルと協働する。可動式装置は回転装置として形成されていることが好ましい。二 つの金型の組合せを利用する場合、各金型は射出ノズルと混合用ノズルとへ交互 に連結される。 射出成形機とＲＩＭ機構とを連結するために、操作装置及び共通制御ユニット が設けられていることが好ましい。射出成形機とＲＩＭ機構の多成分キャビティ は操作装置と協働可能になっている。 別の実施の形態においては、射出成形金型は、射出ノズル及び混合用ノズルに おいて、深さの異なる母型と協働する同じ金型部分を有している。射出成形ノズ ルと協働する母型と、関連する金型部分との間にはプラスチック部材の寸法に等 しい隙間が設けられ、混合用ノズルと協働する母型と、関連するツールハーフと の間にはフォーム層を有するプラスチック部材の寸法に等しい隙間が設けらる。 多成分射出成形機は金属から形成されていることが好ましい。多成分射出成形 ツールが隠蔽(conceal)された分割面を有していて、製造された部材の見える表 面の上にバリが形成されないようになっているとさらに好ましい。 以下で、図面に示されている実施の形態を参照して、この発明をさらに詳しく 説明する。 図面の簡単な説明 図１は二つの旋回可能に取り付けられた金型を、その中に成形された部材と協 働する射出ノズル及び混合混用ノズルとともに示した図である。 図２は射出成形と被覆プロセス以前の状態の図１の装置を示している。 図３は射出成形と被覆プロセスが終わった状態の図２の装置を示している。 図４ａ及び図４ｂは隠蔽された分割面を有する金型の断面を示している。 図５は二つの金型と操作装置とを有する装置を示す図である。 図６はプロセスのタイムチャートを示している。 発明の実施の形態 図１の装置はベースプレート１を有している。ベースプレート１には二つの同 じ金型部分２、３が支持されており、ベースプレート１は軸１ａのまわりに回転 可能に取り付けられている。各金型部分にはイジェクタ４、５が設けられており 、イジェタタ４、５は二つのイジェクタピン６、７及び８、９をそれぞれ有して い る。 金型部分２、３の対向する側には射出成形機１１の母型１０と、ＲＩＭ装置１ ３の母型１２とが配置されている。射出ノズル１４が母型１０に付設されており 、混合用ノズル１５はＲＩＭ装置１３に付設されている。 射出成形機１１に付設された母型１０は、母型１０がパンチに置かれたときに 、これら二つの間に、射出成形しようとするプラスチック部材１７の厚みに対応 する隙間が形成されるような形状を、その表面１６に沿って有している。 ＲＩＭ装置１３に付設された母型１２は、母型１２をパンチに置かれたときに 、これら二つの間に、フォーム層１９を有するプラスチック部材１７の厚みに対 応する隙間が形成されるような形状を、その表面１８に沿って有している。 ベースプレート１は母型１０、１２に対して反対方向に可動である。図１にお いては、金型は開いた位置で示されている。この位置においては、２成分熱硬化 性プラスチックの層１９が設けられた完成品の成形プラスチック部材１７を、イ ジェクタピン６、７によって金型部分２から取り出すことができる。しかし、金 型部分３の中のプラスチック部材１７はそこに留まったままである。 金型部分２からプラスチック部材を取り出したあと、ベースプレート１を180 °回転する。そうすると、図２からわかるように、金型部分３のプラスチック部 材１７は母型１２と対向する位置に配置され、空の金型部分２は母型１０と対向 する位置に配置される。この図においては、ベースプレート１は母型に向けて移 動しており、その結果、金型部分２は母型１０と隣接し金型部分３は母型１２と 隣接して、金型は閉じた状態にある。この状態で、図３に示すようにプラスチッ ク部材１７を射出ノズル１４により射出成形プロセスで成形でき、それと同時に 、他方の金型部分においては図３に示されているようにノズル１５によりプラス チック部材１７に熱硬化性プラスチック層を設けることができる。 図４ａ及び４ｂには、隠蔽された分割が行われている、特殊な設計の金型が示 されている。この実施の形熊においては、一方の側の金型部分２、３と、他方の 側の母型１０、１２は互いにずれて配置された二つの分割面２０、２１を有して いる。図４ａは、プラスチック部材１７を成形するための金型部分２、３及びそ れと協働する母型１０を示している。ここでは、外側の分割面２１と内側の分割 面２０とは互いに距離ａだけずれている。従って、分割面２１に対して斜めの部 分２１ａを有する分離点が形成される。部分２１ａは製造される部材の端部に対 してほぼ垂直に延びている。 母型１２を利用してプラスチック部材１７の上に熱硬化性プラスチック層１９ を設けるための次の金型部分も、図４ｂに示されているように、距離ａだけずれ た同様な分割面２０、２１を有している。 分割面がずれている結果、被覆された部材の外側にバリがなくなる。このため に端部にできるばりは害が少なく、ある状況においては取り除く必要がない。 図１〜図３の実施の形態においては、ＲＩＭ装置を一体化した射出成形機を示 したが、図５の実施の形態においては、市販されている射出成形機２２とＲＩＭ 機械２３とが利用できる。これらは操作装置２４によって互いに連結されている 。操作装置２４は原理のみが示されており、その操作アームは旋回可能であって 、側部に設置された機械に対して横方向及び垂直方向に移動できるようになって おり、共通の制御装置を有している。 図６にフローチャートが示されている。第１のプラスチック部材１７を成形す るために、230℃において800〜1000バールの圧力で2.5秒間、射出ノズル１４を 介して第１の金型の中へプラスチックを射出する。次に400バールの二次圧力を1 0秒間加える。そのあと、25秒間にわたって冷却時間を設ける。こうして、プラ スチック部材１７の成形プロセスが終了する。次に先に説明したように、ベース プレート１を回転してキャビティを変更する。このプロセスは約６秒間にわたっ て続く。 次に、上述した条件のもとで第２のプラスチック部材１７を成形する。そして 、第１のプラスチック部材１７をポリウレタンのフォーム層１９で被覆する。こ の被覆は、高圧ポンプ（図示しない）により、所定の混合比で170〜230バールの 圧力のもとで、2.5秒間にわたって金型の中へ二つの液体成分を混合用ノズル１ ５を介して鋳込むことによって行われる。50°〜70℃の成形温度における30秒間 の反応時間のあとに、完成した第１のプラスチック部材を金型から取り出す。こ こ で、時間的に同期して成形される第２のプラスチック部材を、ベースプレート１ を回転することによって、母型１２の部分へ回転して、フォーム層１９で被覆す る。上述した時間的に同期したプロセスは図６に示されているように繰り返され る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１０月１日（１９９８．１０．１） 【補正内容】 請求の範囲 １．射出成形されたプラスチック部分を２成分熱硬化性プラスチックから成る少 なくとも一つの層で被覆してなる多層プラスチック部材を製造するための方法で あって、前記プラスチック部分と、２成分熱硬化性プラスチックから成る前記層 が同じ金型でサイクル同期式で連続して射出され、前記２成分熱硬化性プラスチ ックの反応時間が前記プラスチック部材を射出するための時間に合わされている ことを特徴とする方法。 ２．前記プラスチック部材にポリウレタンの層が設けられることを特徴とする請 求項１記載の方法。 ３．射出成形機を利用して多層プラスチック部材を製造するための装置、さらに 詳しくは請求項１もしくは２のいずれか記載の方法を実施するための装置であっ て、可動式装置（１）に少なくとも二つの射出成形金型（２、３、１０、１２） が設けられており、作動位置において、一つの射出成形金型が射出成形機（１１ ）の少なくとも一つの射出ノズル（１４）と協働し、第２の射出成形金型がＲＩ Ｍ機構（２３）あるいはＲＩＭ装置（１３）の少なくとも一つの混合用ノズル（ １５）と協働することを特徴とする装置。 ４．２成分熱硬化性プラスチックを多成分射出成形金型の中へ導入するために、 射出成形機（１１）にＲＩＭ装置（１３）が設けられていることを特徴とする請 求項３記載の装置。 ５．射出成形機（２２）とＲＩＭ機構（２３）とが互いに連結されていることを 特徴とする請求項３記載の装置。 ６．前記可動式装置として、回転可能なベースプレート（１）が設けられている ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項記載の装置。 ７．射出成形機（２２）及びＲＩＭ機構（２３）の多成分キャビティへ連結され ていて、これらと協働する操作装置２４が設けられていることを特徴とする請求 項３〜６のいずれか１項記載の装置。 ８．前記射出成形金型が同じ金型部分（２、３）を有し、これらの金型部分（２ 、３）は射出ノズル（１４）と混合用ノズル（１５）において、深さの異なる母 型（１０、１２）と協働し、射出ノズル（１４）と協働する母型（１０）と、関 連する金型部分との間にはプラスチック部材（１７）の寸法に等しい隙間が形成 され、また混合用ノズル（１５）と協働する母型（１２）と、関連する金型部分 との間には、フォーム層（１９）を有するプラスチック部材（１７）の寸法に等 しい隙間が形成されることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項記載の装置 。 ９．前記多成分射出成形金型が金属から形成されていることを特徴とする請求項 ３〜８のいずれか１項記載の装置。 １０．前記多成分射出成形金型が、隠蔽された分割面（２１）を有していること を特徴とする請求項３〜９のいずれか１項記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．射出成形されたプラスチック部分を２成分熱硬化性プラスチックから成る少 なくとも一つの層で被覆してなる多層プラスチック部材を製造するための方法で あって、前記プラスチック部分と、２成分熱硬化性プラスチックから成る前記層 が同じ金型でサイクル同期式で連続して射出されることを特徴とする方法。 ２．前記２成分熱硬化性プラスチックの反応時間が前記プラスチック部材を射出 するための時間に合わされていることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．前記プラスチック部材にポリウレタンの層が設けられることを特徴とする請 求項１もしくは請求項２記載の方法。 ４．射出成形機を利用して多層プラスチック部材を製造するための装置、さらに 詳しくは請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の方法を実施するための装置で あって、２成分熱硬化性プラスチックを多成分射出成形金型の中へ導入するため に、射出成形機（１１）にＲＩＭ装置（１３）が設けられていることを特徴とす る装置。 ５．射出成形機を利用して多層プラスチック部材を製造するための装置、さらに 詳しくは請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の方法を実施するための装置で あって、射出成形機（２２）とＲＩＭ機構（２３）とが互いに連結されているこ とを特徴とする装置。 ６．可動式装置（１）に少なくとも二つの射出成形金型（２、３、１０、１２） が設けられており、作動位置において、一つの射出成形金型が射出成形機（１１ ）の少なくとも一つの射出ノズル（１４）と協働し、第２の射出成形金型がＲＩ Ｍ機構（２３）あるいはＲＩＭ装置（１３）の少なくとも一つの混合用ノズル（ １ ５）と協働することを特徴とする請求項４もしくは請求項５記載の装置。 ７．前記可動式装置として、回転可能なベースプレート（１）が設けられている ことを特徴とする請求項６記載の装置。 ８．射出成形機（２２）及びＲＩＭ機構（２３）の多成分キャビティへ連結され ていて、これらと協働する操作装置２４が設けられていることを特徴とする請求 項４〜７のいずれか１項記載の装置。 ９．前記射出成形金型が同じ金型部分（２、３）を有し、これらの金型部分（２ 、３）は射出ノズル（１４）と混合用ノズル（１５）において、深さの異なる母 型（１０、１２）と協働し、射出ノズル（１４）と協働する母型（１０）と、関 連する金型部分との間にはプラスチック部材（１７）の寸法に等しい隙間が形成 され、また混合用ノズル（１５）と協働する母型（１２）と、関連する金型部分 との間には、フォーム層（１９）を有するプラスチック部材（１７）の寸法に等 しい隙間が形成されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項記載の装置 。 １０．前記多成分射出成形金型が金属から形成されていることを特徴とする請求 項４〜９のいずれか１項記載の装置。 １１．前記多成分射出成形金型が、隠蔽された分割面（２１）を有していること を特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項記載の装置。