JP2003517382A - 成形品の調製方法および装置 - Google Patents

成形品の調製方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 フィルム（５０）がモールドキャビティ（１２ａ）の上面に配置され、また溶融プラスチック（６０、９８）がその上に置かれてフィルムとその上の溶融プラスチックとの組合体が形成される。フィルム−溶融プラスチックの組合体は次いで上記モールドキャビティ（１２ａ）内部で、モールドキャビティ（１２ａ）の形状である成形品に成形される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願の参照） 本出願は、Ｅｍｅｒｙ Ｉ． Ｖａｌｙｉによる、着色コーティングされる圧
縮成形された物品に対して、１９９７年８月１４日に出願された、予備出願第６
０／０５５，６５２の利益を主張する。
【０００２】 （発明の背景） １９９５年３月２８日に特許されたＥｍｅｒｙ Ｉ． Ｖａｌｙｉによる、着
色コーティングされた成形品（成形された物品）の成形方法に関する、米国特許
第５，４０１，４５７号によれば、着色コーティング品の形成方法が提供される
。´４５７特許によれば、フィルムは実質的に平らにモールドキャビティの上部
に配置され、またコアモールドハーフおよびスプールを通して流入される溶融プ
ラスチックにより変形される。
【０００３】 別の方法は、モールドキャビティ内において正確に重ねるためにフィルムを熱
成形することを含んでおり、上記の操作はモールドとは独立して実行される。成
形されたフィルムインサートは次いでモールドまで運ばれ、またキャビティ内に
配置される。この工程はＣｈ．Ｆｒｉｅｄｌｅｙ、Ａｖｅｒｙ Ｄｅｎｎｉｓｏ
ｎ著の１９９２年４月１９日発行のＰｒｏｄｕｃｔ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ、およ
びＢｅｙｅｒに付与された欧州特許第０，４４２，１２８号、および他の刊行物
において説明されている。Ａｖｅｒｙの工程は、他の用途において公知である広
く実施されているフィルムの成形プロセスを伴うものである。フィルムないしシ
ートを形作ることは、固体状態での、比較的低温における、低圧のプロセスであ
る。これは、真空がフィルムをキャビティ内あるいはコア上に吸い込むためのも
のであるか、あるいは熱成形がサイジング操作を伴うものかに拘らず、真空成形
のような、熱成形のいくつかの変種の全てに当てはまる。
【０００４】 このようにして得られた製品は、寸法的な正確性および形状適合性が射出成形
あるいは圧縮成形のような高圧成形プロセスの範囲内のものでない。この結果、
熱成形されたプリフォームは、モールドキャビティ内に重ねられあるいはコア上
部に嵌められる間において、十分に一致させることができない。よって、プリフ
ォームの背後でプラスチックを射出あるいは圧縮する際、プリフォームが変形し
て部分的な表面の欠陥が生じてしまう。これらの欠陥は寸法的には顕著ではない
が、視覚上識別できるものであり、よって、例えば自動車の仕上用には不十分な
品質の製品となってしまう。さらに、別々に作られたフィルムのインサートのコ
ストは比較的高く、かなりの量のバリ取りのスクラップが生じ、また取扱処理（
運搬、積み降ろし、挿入）が高価なものとなる。
【０００５】 ´４５７特許の工程は、上記の欠点を解消するものであるが、特に大きな面積
を有しまた鋭角に変化する屈曲部を有する部品を成形する際に、制御が困難であ
る。この困難さは、従来の射出成形の場合のように、フィルムの強度が大きく減
じられる高温においてプラスチックを圧力成形するときに高まる。
【０００６】 上記の各プロセスのいずれかを、大きな、パネル状の構造物に適用する場合に
はさらに、上記した´４５７特許およびＡｖｅｒｙ Ｄｅｎｎｉｓｏｎの工程の
射出成形の工程は、実行することが困難であり、非常に高価な装置を必要とし、
またフィルム層と射出されたプラスチックとの間の境界に欠陥が生じ易いことが
見出だされた。
【０００７】 従って、本発明の主要な目的は、溶融プラスチックとフィルムインサートから
成形品を簡便且つ迅速に形成ないし成形できる、方法と装置を提供することにあ
る。ここで、フィルムは成形品の外層であり、好ましくはフィルムは着色されて
いる。
【０００８】 本発明の他の目的は、上記した欠点を解消できる上記した方法と装置を提供し
、また着色コーティングされた物品用の工業的に実行可能な方法および装置を提
供することにある。
【０００９】 本発明のさらに別の特徴は、十分に制御可能である条件下で動作可能であり、
また特に乗用自動車の主要なボディ構成部品の規模の、複雑な部品を製造するた
めにコスト的であり効率的である、上記した方法および装置を提供することにあ
る。本発明の別の目的および特徴は以下の説明から明らかとなる。
【００１０】 （発明の要約） 本発明によれば、上記の目的および特徴が容易に得ることができる。 本発明は、モールドキャビティを設け、モールドキャビティの上面にフィルム
ないしブランク（blank ）を載置し、前記フィルム上に溶融プラスチックを置い
て（付着させて）フィルムとその上の溶融プラスチックとの組合体を形成し、お
よび、その後に、前記モールドキャビティ内において前記フィルム−溶融プラス
チックの組合体（フィルムと溶融プラスチックの組合体）を、前記モールドキャ
ビティの形状を有する成形品に形成ないし成形してなり、前記フィルムが成形品
の外層である、成形品の調製方法ないし製造方法を含むものである。好ましくは
、フィルムは、着色ないし色付けされており、またモールドキャビティの上面に
保持され、また溶融プラスチックがフィルム上に置かれる。同様に、好ましくは
、組合体は、この組合体を圧縮してモールドキャビティの形状に形成するモール
ドコアによって、少なくとも一部がモールドキャビティの形状に形成される。よ
って、得られた物品は、モールドキャビティの形状により規定される如き、複雑
な形状である、所望の形状を有し、好ましくは成形され、色付けコーティング（
着色コーティング）された物品である。当然であるが、モールドつまり金型は、
公知のスライド部材やリフタのような他の構成部品を含んでいる。
【００１１】 本発明はまた、モールドキャビティを有してなり、モールドキャビティの上面
に、フィルムないしブランク、好ましくは着色されたフィルムを保持するための
手段を有してなり、フィルムとその上の溶融プラスチックとの組合体を形成する
ために前記フィルム上に溶融プラスチックを置くための手段を有してなり、およ
び前記モールドキャビティ内において前記フィルム上に溶融プラスチックを置く
ことに続いて、前記フィルム−溶融プラスチックの組合体を前記モールドキャビ
ティの形状を有する成形品に形成するための手段を有してなり、前記フィルムが
成形品の外層である、成形品を調製ないし製造するための装置を含んでいる。
【００１２】 本発明は、フィルムをそれに裏打ちされるプラスチックを均一に形成する原理
に基づくものであり、またこれにより、塗膜である、露出したフィルム表面の視
覚的に識別できる欠陥ないし傷なしに全ての形状の一致を達成し、また得られた
成形品を温度分布および圧力の厳密に制御された条件下で効率的な方法で形成す
るものである。 本発明の別の特徴および特長は以下に説明されている。
【００１３】 （好ましい実施形態の詳細な説明） 図１から図３を参照して、モールド１０は、内部にモールドキャビティ１２ａ
を有するキャビティハーフ１２から構成され、またコアハーフ１４は個々のプラ
テン１６および１８上に取り付けられている。モールドキャビティ１２ａは、所
望の最終的な成形品の形状を有している。キャビティハーフとコアハーフの少な
くとも一方は、開いた位置から閉じた位置、および閉じた位置から開いた位置ま
で動力手段（図示せず）により矢印２０の方向に往復移動自在である。プレート
２６としての、熱プラスチック送出手段と協同し且つ連結するために、ノズル２
４を有する押出機／排出ユニット２２がモールド１０に隣接して配列されている
。プレート２６は、モールドキャビティ１２ａに隣接した位置からモールドキャ
ビティ１２ａから離れた位置まで水平方向の矢印２８の方向に相対的に往復移動
自在であり、また押出機２２およびノズル２４によって、熱い、流動可能なプラ
スチックが供給される。プレートの性質に応じて、押出機はプレート２６に対し
て固定、あるいは往復移動自在とされる。当然であるが、熱プラスチック送出シ
ステムの他の変形例を用いることもできる。例えば、押出機／排出システムおよ
び熱プラスチック送出手段はプレスに対して外部的には固定的であり、またモー
ルドは押出機／排出システムに対して相対的に往復移動的にトラバースないし移
動される。他の変形例も容易に案出できる。
【００１４】 図１においてプレート２６は、モールドキャビティ１２ａの上面に配置された
多数の開口３２と連通する細長いチャネル３０を有するホットランナである。各
開口は公知の手段、例えばバルブ手段３４により、閉鎖可能である。開口３２は
、押出機ノズル２４およびホットランナ供給チャネル３０を通って押出機２２か
ら加圧された熱プラスチックを受容する。押出機２２およびホットランナ送出プ
レート２６は連結される間、プラスチックがノズル２４からチャネル３０内に流
れるようになる。押出機が分離された際に送出プレートを作動させるために、チ
ャネル３０の自由端部３６にはチェックバルブつまり逆止弁３８（図式的に示し
た）が含まれており、またチャネル３０の対向端部４２を係合させ、従来の手段
、例えば流体圧力シリンダ（図示せず）により作動させ、ホットランナのチャネ
ル３０に水平方向の矢印４４の方向に力を与えるために、与圧ないし加圧ピスト
ン手段４０が付加される。
【００１５】 あるいは、選択的にバルブ手段３４を閉じてピストン手段４０を通って圧力を
与え、これにより所望の位置により厚いコーティングを得るようにも構成できる
。あるいは、例えば、それぞれの個々のバルブ手段に連結されたシューティング
ポットつまりプラスチックの貯蔵容器を使用し、これにより、所望の位置に追加
の樹脂厚さを得るようにしても良い。
【００１６】 １つの動作の形態において、押出機２２はモールド１０から離れた位置に置か
れたままであり、プレート２６だけが、押出機２２により熱プラスチックが充填
された後に、図１に示されたようにモールドキャビティ１２ａの上面の位置まで
移動する。ドローリングを防止するために、逆止弁３８が閉じられる。さらに、
ピストン手段４０が引っ込んで、チャネル端部４２と係合し、これにより熱プラ
スチックを内部により良く保持するためにチャネル端部４２内に吸引ないし吸込
みが作り出される。
【００１７】 留めおよびスペーサフレーム４６は、キャビティハーフ１２と位置合わせされ
ており、これと係合自在であり且つこれから取り外し自在であり、またコアハー
フ１４の往復運動とは独立してこれをキャビティハーフ１２に向かって移動した
りキャビティハーフ１２から離れるように移動するための手段と連結されている
。従って、一対のリフトシリンダ４８が図１においてはプラテン１６上に取り付
けられて示されるように、プラテン１６または１８のいずれかの上に取り付けら
れる。
【００１８】 従って、プレート２６には押出機２２により熱プラスチックが充填される。こ
れら２つが連結された場合、これらはホットランナをキャビティハーフ１２と位
置合わせされるように配置するべく移動される。このようにホットランナを配置
する前に、スペーサフレーム４６はキャビティハーフ１２から、予め切断された
フィルムないしブランク５０が所望の手段、例えば´４５７特許に示されたもの
によりキャビティハーフ１２のモールドキャビティ１２ａのリム５２（図２参照
）の上面に配置されることが可能な程度まで持ち上げられる。ブランク５０が所
定位置にある場合、フレーム４６は図２に示されたようにモールドキャビティ１
２ａの上面にブランク５０を気密的ないし密封的にクランプするためにキャビテ
ィハーフ１２に向かって移動され、これにより上記キャビティは上昇した流体圧
力を保持できるようになる。選択的ではあるが、フィルムをキャビティからオフ
セットさせると共にエアジェットにより支持しても良い。あるいは、スペーサフ
レーム４６に上側モールドハーフ４６ａおよび下側モールドハーフ４６ｂを含ま
せ、図１に示されたようにこれらの間に間隙４７を設けても良い。このクランプ
は、成形ないし形成の間においてフィルムをモールドキャビティ１２ａ内へ放出
することを可能とするためにスリップクランプ（slip clamp）であり、これによ
り端部のスクラップを最小限にでき、また発生し易いフィルムのシンニング（th
inning）の量を低減できる。必要ならば、過剰のフィルムの上面に折り重ねると
共に過剰のフィルムをしごき加工のように、成形品の内側端部分に熱シールする
ことによりスクラップのばり取りを最小限にできる。
【００１９】 貫通チャネル５４が圧力制御手段５８により連結用マニホルド５６を通って連
結される際に、ブランク５０の下においてモールドキャビティ１２ａに流体圧力
が次いで加えられる。通常使用される流体は空気であるが、ブランク５０の材料
が必要とするならば不活性ガスを使用できる。あるいは、フィルムを所定位置に
正しく保持するために、流体圧力はフィルムブランクないしフィルム５０の直ぐ
下側のキャビティハーフ１２内のチャネル５５を通って加えられる。好ましくは
、フィルムの直ぐ下側のフィルムの周囲には状況に応じて、複数の場所に、連続
的なチャネルが設けられる。同様に、これらのものはチャネル５４とは独立して
弁動作され、あるいはチャネル５４の代わりに使用される。
【００２０】 ホットランナプレート２６とブランク５０との間の空間ないし間隙およびフレ
ーム４６内においてノズル開口３２を通ってホットランナプレート２６からブラ
ンク５０上に熱プラスチックが自由に流れることができるようにするために、ノ
ズルバルブ手段３４が次いで引っ込められる。フレーム４６内の空間ないし間隙
は、射出成形の際のような、大きな圧力で満たされていない。むしろ、熱プラス
チックの正確に計器で計られた量つまり秤量６０がホットランナプレート２６か
らブランク５０上に置かれ、これは、即ち、閉じられた状態におけるキャビティ
ハーフ１０とコアハーフ１４によるモールドキャビティ１２ａ内において成形な
いし形成される成形キャビティに実質的に対応する。
【００２１】 フレーム４６内に熱プラスチックを導入した結果として、流体チャネル５４お
よび５５を経てブランケットの下には、このようにして置かれたプラスチックの
秤量６０を支持するために十分である以上の圧力は印加されないことが重要であ
る。好ましくは、空気圧力は製品の要求事項に応じて可変とされる。実際には、
成形ないし形成の間に真空が適用される。図１に図式的に示したように、当該秤
量６０は、一方の側のブランクの平面に一致するプラスチック層を構成する一方
、その反対側の面は図１に明確に示したように平でない面６２を有し、ノズル３
２から出た粘性流のパターンを跡を示している。当然であるが、ノズルは、排出
されたプラスチックが連続した、一様ないし均質な層を形成できるように十分に
近接して離間されている。あるいは、１つのポリマーが設計された所定のパター
ンで置かれ、また第２あるいは複数の第２のポリマーが設計された所定のパター
ンで置かれるようにすることもできる。これは、例えば、多数の樹脂を所定のパ
ターンで置くために個別のチャネルに供給を行う１以上の押出機により行うこと
ができる。さらにまた、最終製品に所望の特性を持たせるために、異なる特性の
ポリマーを順次供給するようにしても良い。
【００２２】 ノズル３２はそれぞれ、必要に応じて、個別に温度制御され、またこのため、
所定の温度分布のパターンでプラスチックを置くことができる。
【００２３】 熱プラスチックをブランク５０の上部の空間ないし間隙内に放出するために、
モールドキャビティ１２ａは上記のように、空気圧力がチャネル５４を通って入
ることにより、与圧ないし加圧される。最終製品は通常は薄い一方、大きな表面
積を有しているので、秤量されたプラスチックの量は比較的小さく、またフィル
ムないしブランク５０上に及ぼされる平均的な静圧は同様に小さい。よって、ブ
ランク５０が秤量されたプラスチックとの接触により加熱されているときでも、
ブランク５０を秤量されたプラスチックの重さで撓ませたままに保持するために
モールドキャビティ内は比較的低い圧力で十分である。例えば、０．０５ポンド
／立方インチの重さのプラスチックで作られた、２´×４´×０．５´´の大き
さのプラスチックの秤量は、上記面積上に０．０２５ｐｓｉの圧力を及ぼす。こ
れによりブランクを支持するために非常に僅かな過圧力でよいので、その下に圧
力が最初に加えられたときに上記ブランクは過度に上方に膨張しない（膨れない
）。例外的な事例として、ブランクの上面に塗布される熱プラスチックの層は、
より大きな深さとされる。その場合でも、上記した圧力は過度の膨張を引き起こ
すことがない。スペーサフレーム４６の端部に皺状のラインの形成は、図示した
ように図２においてその湾曲したクランプ面６４により防止され、図示されたフ
ィルムの僅かな上方の膨張はモールドキャビティ１２ａの与圧ないし加圧によっ
て引き起こされる。実際には、上方の膨張は、部品の送りや引き抜きのような、
いくつかの場合において好ましい。
【００２４】 フィルム５０上にプラスチック層６０を置いた後は、プレート２６はキャビテ
ィハーフ１２とコアハーフ１４との間から移動され、またコアハーフ１４をモー
ルドキャビティ１２ａ内に移動することにより、モールド１０が閉じられる。こ
れにより、フィルムおよび置かれたプラスチックが、閉じられたモールドキャビ
ティの形状の複合積層体に迅速且つ簡便な方法で形成ないし成形される。
【００２５】 ブランクは好ましくはプラスチックであり、またブランクあるいは溶融プラス
チック材料のためにはいずれかの所望のプラスチック材料、例えば、ポリオレフ
ィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネートなどを使用できる。溶
融材料としては、例えば、構造発泡材、リム（rim ）、エポキシ、ポリウレタン
、バルク状モールディングコンパウンド、シート状モールディングコンパウンド
、などのような、いずれかの熱可塑性および／または熱硬化性材料が使用できる
。ブランクはウェブから切断ないし打ち抜き加工され、またモールドキャビティ
１２ａの上面に適合した大きさおよび形状のブランクの供給物は上記のようにモ
ールドへの移送のためにモールド１０に隣接したままとされる。ブランク上の色
の深さは当然であるが必要に応じて変化される。当然のことであるが、処理の間
におけるブランクないしフィルムのシンニングおよびブランクないしフィルムの
いずれかの所定部分における変形の量に対する色の深さ調節に対する考慮は行わ
れる。よって、最終的な成形品における色の均一性を得るために、例えば、処理
の間において大きな変形を受けるブランクないしフィルム位置にはより厚い塗料
のコーティングがなされる。ブランクないしフィルムは、例えば、凹判エンボス
加工される。ブランクはロボットアームによりモールドに加えられ、あるいはフ
ィルムのキャリアストリップ（運搬用ストリップ）に取り外し自在に付着される
。このフィルムのキャリアストリップには、ブランクがその上に配置されるべき
モールドハーフに対するブランクの位置を登録するための手段、例えば端部送り
穴が設けられている。ブランケットが取り付けられたキャリアは、次いでロール
から供給される。ブランケットおよびモールドが並置されたならば、例えばチャ
ネルを介して、モールドによりブランクの端部に、ブランクをキャリアストリッ
プから分離するのに十分な吸引が加えられる。当然であるが、他の搬送手段を使
用することも容易にできる。
【００２６】 図３は、熱プラスチックを塗布するための別の方法を示したものである。図１
において示したようにホットランナであるプレート２６の代わりに、押出機２２
が、熱プラスチック送出プレートとして機能する、所謂コートハンガーダイ７０
、つまり広いシートの押出しのために通常使用されるプラスチック用のスリット
開口７２を備えたダイ、に連結される。押出機２２およびダイ７０は、モールド
１０に向かう方向およびモールド１０から離れる方向に往復運動可能である。動
作において、ブランク５０はモールドキャビティ１２ａの上面に配置され、また
図１から図２に示したように、スペーサフレーム４６によりクランプされ、押出
機２２およびダイ７０はブランク５０上でトラバースつまり横送りされ、また所
望のプラスチック層がその上に置かれる。プラスチック層の厚さはトラバースの
速度、押出機の出力およびダイの寸法などにより規定され、全ては従来の方法で
制御される。トラバースの最後において、押出機はシャットオフつまり停止され
、その開始位置に戻される。プラスチック層の厚さおよび／または幅を制御する
ために押出機に幅および／または厚さ制御器を設けることもできる。トラバース
の速度および／または押出機の出力は可変とできる。Ｘ、ＹおよびＺ面における
押出機の位置は、プラスチック層の寸法および／または形状を変えるために可変
とすることができる。
【００２７】 この工程の特長は、工具コストが低いことである。しかしながら、ホットラン
ナにより、同時的ないし順次的でなく、段階的に置くことも可能であり、つまり
、狭い部品に対しては押出機は比較的短いトラバースだけが必要とされる。
【００２８】 本発明の大きな特長は、外部の手段の助けなしにフィルムないしブランクの均
一な加熱ができ、また成形ないし形成操作を同時に行うことができること、フィ
ルムないしブランクおよび裏打ち層において両者をモールドに一致させるために
十分な高い成形圧力を適用できるることである。フィルムの仕上げはこのように
して確保され、また光学的に識別可能な欠陥が回避される。さらに、この工程は
従来の工程よりもずっと小さいクランプ圧を必要とするだけである。
【００２９】 上記の工程は主に車両の外部に適用されることを意図したものであるが、特に
大型の民生の器具および建築用構成部材において、着色された仕上ができ、およ
び正確に物品を成形できる、本圧縮成形のプロセスが有用である、多くの他の形
式の部品がある。
【００３０】 図４の変形例を参照して、プラテン８０は、内部にゴム系成形マンドリル８２
を備えて図示されており、空気スロット８４を含んでおり、また圧力制御手段８
６が連結されている。モールド８８は内部にモールドキャビティ９０を備え、フ
ィルム９２およびクランプ用フレーム９４はフィルムをモールドリム９６上に保
持するために備えて図示されている。熱プラスチック９８は先に実施形態のよう
にフィルム９２上に置かれる。図４の実施形態に示したように、スロット８４は
、空気のような流体圧力源に接続された、マニホルドスロット１００と交差して
いる。
【００３１】 動作において、ゴム系マンドリル８２はクランプ用フレーム９４に入る。加圧
空気がスロット８４に供給され、通路内においてスロットが拡張する。これによ
り、置かれたプラスチックおよびフィルム９２に圧力が加えられる。図１から図
３に示したように圧力はモールドキャビティ内に存在し、また圧力は同時に制御
されて放出され、プラスチック９８およびフィルム９２のブロー成形がなされる
。マンドリル８２は同時に矢印１０２の方向に下方に移動する。プラスチックと
フィルムがモールド面に達すると、マンドリルは継続し、またその弾性の性質の
ためにフィルムから離れるプラスチックの面に一致し、またプラテンによる継続
的な圧力がプラスチック上の静圧に及ぼされる。この圧力は、圧縮流体から経済
的に得られるものよりずっと大きく、例えば１０００ｐｓｉより大きい。仕上げ
られた部品の上面および内面はモールド面と実質的に平行である。マンドリルは
、モールドと同じく、好ましくは冷却される。
【００３２】 上記の工程は、厚いプレートを均一に加熱する困難性を克服できるので、大き
な、パネル状の、厚い部品を成形ないし形成するための改良された方法および装
置に対応している。この工程は、着色あるいは塗装されたフィルムが必要か否か
に拘らず有用である。熱プラスチックの支持体としては、成形されるプラスチッ
クと相容性ないし適合性がある限り、いずれかのフィルムを使用できる。相容性
ないし適合性は、溶融接着のような、種々の方法、接着剤や連結層の使用により
達成される。あるいは、非相容性ないし非適合性、あるいは取り外し自在なフィ
ルム層を使用できる場合もある。
【００３３】 あるいは、主要なフィルム層９２に対する支持を高めるために、主要なフィル
ム層９２の下側に第２のフィルム層９３（図４参照）を使用しても良い。例えば
、より薄い、壊れやすいフィルムあるいは多数のフィルムを所定位置で支持する
ため、あるいはフィルム９２上にロゴないし転写マーク９３´を支持するために
、第２のフィルム層はモールドキャビティの上面に固着される。当然のことであ
るが、第２の層は好ましくは透明であり、また当然ながら第２のフィルムは本発
明のいずれかの実施形態において使用される。第２のフィルムは好ましくは主要
なフィルムと同じ方法でモールドに固着される。
【００３４】 図５、図６、および図７は本発明の詳細な変形例を示したものである。
【００３５】 図５に示されたように、フィルム１１０はフレーム１１４によりモールドキャ
ビティハーフ１１２の上面に保持されており、また溶融プラスチックが矢印１２
０の方向において出口１１８を経てマニホルド１１６によりその上に置かれる。
モールドキャビティハーフ１１２は冷却用チャネル１２２および、フィルム１１
０の下に空気圧力を提供しまた成形工程を補助するために圧縮空気ないし真空チ
ャネル１２４を含んでいる。フィルムシートの温度は、それが受ける変形の程度
に応じて調節される。フィルム−溶融プラスチックの組合体は、マニホルド１１
６をモールドハーフの間から冷却用チャネル１２８を含むコアハーフ１２６を経
て取り出した後に、モールドキャビティハーフ内で圧縮成形される。フィルムお
よび置かれたプラスチックを含む仕上げられた成形品は次いで、モールドキャビ
ティとモールドコアとの間で成形ないし形成される。
【００３６】 図６は、図５と類似しているが、溶融プラスチック層１３２をフィルム１１０
上に押出す横移動する押出機１３０を使用している。溶融プラスチック層１３２
の温度条件を正しく設定するために空気冷却用ノズル１３４が設けられている。
押出機１３０および冷却用ノズル１３４は共に図６に示されたフィルム１１０の
上部の位置から、フィルム１１０から離間してコアハーフ１２６とフィルム−溶
融プラスチック組合体との係合を許容する位置との間で移動自在である。
【００３７】 図７は、フィルムインサータつまりフィルム嵌め込み器１４２、およびフィル
ム１４４をモールドキャビティハーフ１４８の上部のモールド１４６に供給する
ためのフィルム供給手段１４２を示したものである。往復自在な熱プラスチック
送出手段１５０は、先に実施形態のように成形品を調製するために矢印１５２の
方向において移動自在でモールド１４６に隣接して配置されている。図７の実施
形態において、金属製ないしプラスチックのインサート１５４は、図示したよう
に成形品１５４の一部を作るためにがモールドに供給される。あるいは、補強材
としてガラス繊維マットまたはスクリムが使用され、あるいはランダムガラス繊
維材料、布地、金属、プラスチックなどが適宜な所望の補強用あるいは機能性の
材料が使用される。必要に応じて、全体の構造体あるいは選択的に強化したい構
造体を補強することができる。製品取り出し用ロボット１５８が、成形品を取り
出すためにモールド１４６に隣接して設けられている。成形品は、当然であるが
、例えば自動車１６２のスライドパネル１６０のような、種々の用途に使用され
る。
【００３８】 図８は、キャビティ部１７２とコア部１７４を備えた閉じられたモールド１７
−を示したものである。成形品は、フィルム層１７６、プラスチック層１７８お
よび補強材料ないし締結具１８０を含んでいる。補強材料ないし締結具１８０は
、成形品上で正確な位置を提供するためにコア部１７４に付けられる。モールド
１７０が閉じられた際、締結具などが排出（射出）通路１８２あるいは他の所望
の手段から排出ないし射出され、プラスチック層内に堅固に結合ないし埋め込ま
れる。排出ないし射出は例えば流体または機械的な手段によりなされる。補強材
ないし締結具は図８に示されたように成形品上に選択的に配置され、あるいは成
形品を完全にカバーするように配置される。
【００３９】 あるいは、フレーム、フィルムの組立品、プラスチック層の組立品はモールド
から離れた上流側の位置、例えば取り外し自在なボード上で、準備ないし調製さ
れる。全ての予備調整操作は次いで上記組立品がモールド上に置かれる前に行わ
れ、またモールドにより行われるのは最終的な成形操作だけである。これにより
、組立品ライン式の操作ができ、組み立てられまた予備調整されたフィルム−プ
ラスチックはフレーム上に保持されて最終的な成形のためにモールドに移送され
る。
【００４０】 別の例として、溶融プラスチックに対して共押出しを使用することもできる。
ダイからのプラスチックは、共同の層あるいは多数の通路内において、異なるポ
リマーおよび／または組成および／または充填材を置くために、２つのヘッドか
ら押出される。
【００４１】 さらに別の例として、導電性フィルム（ＥＭＩ−ＲＦＩ）、ＵＶおよび／また
は赤外線吸収特性を持つフィルム、あるいは特定の結果を得るための所望の範囲
の特性を備えた所望の便利なフィルムのような、種々のタイプのフィルムを使用
しても良い。
【００４２】 よって、本発明によれば、モールドキャビティの上面にダイで切断されたフィ
ルムないしブランクが載置される。ブランクは、クランプができるようにキャビ
ティ端部と丁度オーバラップするようにキャビティ端部に合致して切断される。
構造用プラスチックがブランクの上面に付けられる一方、その下のキャビティは
プラスチックの重量を支持するために十分な程度だけ加圧される。プラスチック
はホットランナあるいは改良したホットランナから、あるいは横移動する押出機
のいずれかから分配される。プラスチックは次いで、フィルムないしブランクを
含めて、予め設定された温度分布を得るために冷却用ノズルにより状態調節され
る。モールドがモールドコアにより閉じられる一方、キャビティ内の圧力が解放
され、キャビティは排気される。成形品には、例えばスクリム、繊維、織物マッ
トおよび不織マットなどを含む金属あるいは異なるプラスチックで作られた構造
体の挿入用構成部品が設けられる。コアは、フィルムのコア側に被覆されたプラ
スチックを圧縮する。塗膜が使用される場合、部品は、成形によりＡ級仕上げを
得ることができる。変形パラメータあるいは色の深さを制御することで、変形さ
れたフィルムの厚さは、成形後において均一な光沢および色の深さに維持される
。工程を終えるために、部品は、温度制御されたモールド内で冷却される。機械
的なエジェクタを必要とせず、またエジェクタによる傷がつかない。モールドを
開く際に部品は、エラーエジェクタ、のようないずれかの適宜な手段により、キ
ャリアフィルムを浮かせるために初めに使用されたチャネルを使用して、モール
ドから分離され、また吸引によりロボットアーム端部に移送される。
【００４３】 射出成形とは異なり、この工程は次の考察に基づくものである。射出成形工程
においては、溶融プラスチックは小さなオリフィスを通って過度に冷却された各
壁によって規定された大きな空間内に押出される。モールドへの充填は各モール
ド壁を被覆しまたこれら壁の間の減少した空間に、層状流れの条件下で漸次充填
することで行われる。この現象は、トンネル流れと称され、コインジェクション
が可能となる。溶融され、次いで漸次固化するプラスチックは、熱伝導性に乏し
い材料の内部で最初の被覆および隣接する層状構造を通って第１モールド壁から
内方に冷却される。溶融から固化する際の収縮の速度および量は、層により異な
り、各点における壁の厚さの変化に依存する。溶融−遷移温度、ＴＭ、を通過す
ることは、特に結晶性プラスチックにおいては、モールドへのプラスチックの一
致が著しく邪魔になる。よって、ひけマークは、ゲート痕跡、および厚いリブの
反対側や、より大きな面が波むらにおいて対向する。ＴＭにおける容量変化の一
般的な宿命的な結果は、薄く射出成形されたパネルにおける変化する湾曲面であ
り、これは取り除かれる際に表面を曲げる残留応力であり、例えば、温度上昇の
ような環境に晒されること、あるいは腐食性の蒸気を吸収したことによるもので
あり、これが、他の意図した応力集中の結果に加わる。
【００４４】 この非常に処理し難い問題の解決方法は、成形工程におけるＴＭにより生じる
容量変化を回避することである。これはまさに、本発明の圧縮成形が達成しよう
とすることである。
【００４５】 別の実施形態として、上記した溶融プラスチックで被覆されたプラスチックフ
ィルムを用意し、これに補強材料を被覆することが挙げられる。雄側モールドつ
まり雄金型が構成部品を一緒に押圧し、またプラスチック内に補強材料を埋め込
む。あるいは、溶融プラスチック材料の別の層を補強材料の上面に設け、２つの
プラスチック層の間に補強材料を効率的に埋め込むようにしても良い。
【００４６】 本発明は、射出成形工程に対して大きな特長を達成するものである。よって、
本発明は装置および工具の投資額を低減できる。さらに、最終的な構造パネルを
作るために塗膜を使用することで、コストのかかる塗料プラントの投資額を削減
できる。また、フィルムは密閉された、環境的に安全な部屋内で作られるので、
塗装に関連した全ての環境問題をなくすことができる。
【００４７】 さらに、Ａ級構造体構成要素を作るためにフィルムのプリフォームが必要でな
くなる。射出成形に比べてサイクル時間が早い。従来の射出成形よりも成形圧力
が低い。さらに、本方法および装置は金型を解放した状態であるので、締結具、
ロゴ、証印、模様などの、補強材および追加の構成部品の挿入が可能である。
【００４８】 本発明は上記で説明および図示された実例は、本発明を実施するための最良の
形態の単なる例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、形態、大
きさ、部品の配置および動作の詳細において適宜な変更が可能である。本発明は
請求の範囲において規定される技術思想および範囲内におけるこのような全ての
変更を含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 成形品の調製の初期段階における本発明の装置および方法の部分的で図式的な
説明図である。
【図２】 本発明の方法および装置の変形例を示した部分的な説明図である。
【図３】 本発明の方法および装置の変形例を示した部分的な説明図である。
【図４】 本発明の方法および装置の別の変形例を示した部分的な説明図である。
【図５】 本発明の更に別の変形例を示した説明図である。
【図６】 本発明の更に別の変形例を示した説明図である。
【図７】 本発明の更に別の変形例を示した説明図である。
【図８】 本発明の更に別の変形例を示した説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 アーサー ケイ． デルスキー アメリカ合衆国，ミシガン 48214，デト ロイト，セミノール 749 (72)発明者 トーマス エム． エリソン アメリカ合衆国，サウスカロライナ 29715，フォート ミル，シルバーウッド ドライブ 1825 (72)発明者 ハーバート リース カナダ，オンタリオ，オレンジビレ， ア ールアール＃５，シダーロード（モノ） 248386−５ Ｆターム(参考） 4F202 AA03 AA15 AD05 AD08 AD35 AG03 CA09 CA11 CB01 CB12 CB13 CB20 CK03 CK07 CK41 CQ05 4F204 AA03 AA15 AD05 AD08 AD35 AG03 FA01 FB01 FB12 FB13 FB20 FF01 FF23 4F206 AA03 AA15 AD05 AD08 AD35 AG03 JA07 JB12 JB13 JB20 JF01 JQ81

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モールドキャビティ（１２ａ）を用意し、 前記モールドキャビティ（１２ａ）の上面にフィルム（５０）を載置し、 前記フィルム（５０）上に溶融プラスチック（６２）を置いてフィルムとその
    上の溶融プラスチックとの組合体を形成し、および その後、前記モールドキャビティ内において前記フィルム−溶融プラスチック
    の組合体を、前記モールドキャビティの形状を有する成形品（１５４）に形成し
    てなり、前記フィルムが成形品の外層である、成形品の調製方法。
  2. 【請求項２】 前記フィルムが前記モールドキャビティの上面に保持されて
    おり、また前記溶融プラスチックが前記フィルム上に置かれる、請求項１記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 前記フィルム−溶融プラスチックの組合体が、この組合体を
    圧縮して前記モールドキャビティの形状に形成するモールドコア（１４）により
    少なくとも一部が前記モールドキャビティの形状に形成される、請求項２記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 前記フィルムが着色されている、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記モールドに隣接して配置された熱プラスチック送出シス
    テム（２６）から前記フィルム上に溶融プラスチックを置くステップを含む、請
    求項２記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記フィルムに隣接して配置された複数の溶融プラスチック
    出口（３２）を有するホットランナから前記フィルム上に前記溶融プラスチック
    置くステップを含む、請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記フィルム上で移動する送出システム（７０）から前記フ
    ィルム上に前記溶融プラスチックを置くステップを含む、請求項５記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記フィルム−溶融プラスチックの組合体が、流体圧力によ
    り少なくとも一部が形成される、請求の範囲５記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記フィルム−溶融プラスチックの組合体が、マンドレル（
    ８２）により少なくとも一部が形成される、請求項５記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記成形品に接合される異種材料のインサート（１５６）
    を含ませるステップを含む、請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記フィルム上に異なる厚さの溶融プラスチックを置くス
    テップを含む、請求項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記フィルムとモールドキャビティとの間において前記フ
    ィルム上に第２の、支持用フィルム（９３）を含む、請求項１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 フレーム部材（４６）のチャネル内においてモールドキャ
    ビティの上面に前記フィルムを保持するステップを含む、請求項１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 フレーム部材（４６）内においてモールドキャビティの上
    面に前記フィルムを保持し、また前記フレーム部材を介して前記フィルムの下に
    吸気およびエアフローの少なくとも一方を設ける、請求項１記載の方法。
  15. 【請求項１５】 端部スクラップを最小限に抑えると共にフィルムの局部的
    なシンニングを減じるために、成形の間に前記チャネルから前記フィルムを解放
    するステップを含む、請求項１３記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記フィルムが空気圧により前記モールドキャビティの上
    面に保持されている、請求項１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 空気圧が可変である、請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 モールドキャビティ（１２ａ）を有してなり、 前記モールドキャビティ（１２ａ）の上面にフィルム（５０）を保持するため
    の手段（４６）を有してなり、 フィルムとその上の溶融プラスチックとの組合体を形成するために前記フィル
    ム（５０）上に溶融プラスチック（６２）を置くための手段を有してなり、およ
    び 前記モールドキャビティ内において前記フィルム上に溶融プラスチックを置く
    ことに続いて、前記フィルム−溶融プラスチックの組合体を前記モールドキャビ
    ティの形状を有する成形品（１５４）に形成するための手段（１４）を有してな
    り、前記フィルムが成形品の外層である、成形品を調製するための装置。
  19. 【請求項１９】 前記保持するための手段が保持用フレーム（４６）であり
    、また前記置くための手段（２６）が、前記モールドキャビティの上面で前記フ
    レーム内に前記フィルムが保持される間において前記フィルム上に溶融プラスチ
    ックを置く、請求項１８記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記フィルム−溶融プラスチック組合体を圧縮すると共に
    前記組合体を前記モールドキャビティの形状に成形することで、前記フィルム−
    溶融プラスチック組合体の少なくとも一部をモールドキャビティの形状に成形す
    る、モールドコア（１４）を含む、請求項１９記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記フィルムが着色されている、請求項１８記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記溶融プラスチックを前記フィルム上に置くために前記
    モールドキャビティに隣接して配置された熱プラスチック送出手段（２６、７０
    ）を含む、請求項１９記載の装置。
  23. 【請求項２３】 溶融プラスチックを前記フィルム上に置くために前記フィ
    ルムに隣接して配置された複数の溶融プラスチック出口（３２）を備えたホット
    ランナを含む、請求項２２記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記フィルム上で移動することにより前記フィルム上に溶
    融プラスチックを置くための溶融プラスチック送出手段（７０）を含む、請求項
    ２２記載の装置。
  25. 【請求項２５】 少なくとも一部を前記成形品に形成するために前記組合体
    に流体圧力を加えるための手段（５４、５５、５６）を含む、請求項２２記載の
    装置。
  26. 【請求項２６】 前記組合体の少なくとも一部を前記成形品に成形するため
    のマンドレル（８２）を含む、請求項２２記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記成形品に接合される異種材料のインサート（１５６）
    を含ませるための手段を含む、請求項１８記載の装置。
  28. 【請求項２８】 前記フィルム上に異なる厚さの溶融プラスチックを置くた
    めの手段を含む、請求項１８記載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記フィルムとモールドキャビティとの間において前記フ
    ィルム上に第２の、支持用フィルム（９３）を含ませるための手段を含む、請求
    項１８記載の装置。
  30. 【請求項３０】 チャネル内においてモールドキャビティの上面にフィルム
    を保持するために機能するチャネルを備えたフレーム部材（４６）を含む、請求
    項１８記載の装置。
  31. 【請求項３１】 モールドキャビティの上面にフィルムを保持するために働
    くフレーム部材（４６）、および前記フレーム部材を通って前記フィルムの下に
    吸気および気流の少なくとも一方を供給するためのチャネル手段（５４、５５、
    ５６）を含む、請求項１８記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記キャビティの上面にフィルムを保持するための前記手
    段が前記フィルムの下に空気圧を供給するための手段（５４、５５、５６）を含
    む、請求項１８記載の装置。
  33. 【請求項３３】 前記フィルムの下に空気圧を供給するための前記手段が可
    変の空気圧を供給するために機能する、請求項３２記載の装置。
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