JP2006231805A - 押出成形方法および押出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】後加工によらずに、押出成形自体によって所望の湾曲形状をなす長尺のモール等の樹脂成形品を製造する。
【解決手段】 押出機の口金から所定断面形状に溶融樹脂を連続的に押し出し、サイジング金型１５を通して形状を安定化させた後に、水槽を通過させることにより冷却して硬化させる。サイジング金型１５は、通路３２を囲む内壁面を、その断面について６個の区画に分割するように、６個の金型部品１５−１〜１５−６を組み合わせて構成される。各金型部品に冷却水通路３３が設けられており、個々に温度制御が可能である。水槽で冷却する前に、各区画に対応する未硬化押出品の各部の温度を不均一とすることで、水槽で冷却したときに、各部の収縮量が異なり、湾曲した成形品が得られる。
【選択図】図５

Description

この発明は、自動車用のモール（モールディングとも称される）に代表されるような長尺の合成樹脂製押出成形品、特に、車体形状等への追従性を良くするべく二次元もしくは三次元的な湾曲形状を有する成形品を得るための押出成形方法および押出成形装置に関する。

例えば自動車の車体ルーフ部の側縁に配設される合成樹脂製のモールは、一般に均一断面形状でかつ長尺なものとして押出成形されるが、このモールが装着される車体形状は全体として緩く湾曲した湾曲形状をなすので、この車体形状に追従させるために、モールも同様の湾曲形状とすることが望ましい。

特許文献１には、軽量化やリサイクル性のために金属製芯材を具備しない自動車用モールが開示されており、特に、所望の湾曲形状のモールを得るために、直線状に押出成形するとともに所定長に裁断した個々のモールを、事後的に加熱して軟化させ、ベンダにより曲げ加工する方法が開示されている。
特開２００２−３４７５３３号公報

上記のように、モール等の成形品を押出成形した後に、後加工として１本ずつベンダにより曲げ加工する方法では、工程数が増加し、生産効率が悪いとともに、コストアップを招来する。

本発明は、このような二次的な後加工によることなく、モールのような長尺の押出成形品の押出成形自体によって所望の湾曲形状を得ることを目的としている。

本発明は、押出機の口金から所定断面形状に溶融樹脂を連続的に押し出し、上記断面形状に近似した通路を有するサイジング金型を通して形状を安定化させた後に、水槽を通過させることにより冷却して長尺の成形品を得る押出成形方法において、上記通路を囲む上記サイジング金型の内壁面を、その断面について複数の区画に分割し、かつ各区画の冷却量を異なるものとして、未硬化押出品の各区画に対応する部分の温度を不均一とし、上記水槽での冷却により所望の方向へ湾曲した成形品を得るようにしたものである。

例えば、上記サイジング金型が、各区画毎の金型部品に分割して構成されているとともに、各金型部品が各々冷却水通路を備えており、各々に供給する冷却水の温度もしくは流量を異ならせることで、各区画の冷却量を異なるものとすることができる。

さらに望ましくは、上記未硬化押出品の各区画に対応する部分の温度を各々測定する温度検出手段を備え、目標とする温度分布となるように各々の冷却水の温度もしくは流量を可変制御する。

すなわち、押出機の口金から所定断面形状に連続的に押し出された樹脂材料は、引き取り機等により案内されて水槽を通過することにより冷却され、固化するが、水槽に導入する前に、所望の成形品の断面形状に近似した通路を有するサイジング金型を通して、その断面形状を安定化させることが一般に行われている。本発明では、このサイジング金型を通過する際に、部分的に冷却量を変え、未硬化押出品の断面における温度分布を積極的に不均一なものとする。このように水槽に入る直前で各部の温度が異なると、水槽に入ったときに、相対的に温度が低い部分は早期に冷却固化し、相対的に温度が高い部分は遅れて固化する。このとき、遅れて固化する部分が、先に固化した部分よりも相対的に大きく収縮する現象が生じ、結果的に、成形品は湾曲する。

本発明の一つの態様では、上記サイジング金型は、さらに、押出方向に複数段に分割して構成されており、断面で見た各区画の冷却量の分布を、段によって異なるものとしている。このように押出方向に複数段とすることで、断面における各部の温度を押出方向に沿って徐々に変化させることができ、断面における各部の所望の温度差を、より安定的に得ることができる。

また本発明の一つの態様では、成形品の長手方向の一部で曲率が変化するように、各区画の冷却量を、押出の途中で変化させる。これにより、例えば長手方向の一部のみを湾曲させたり、曲率を徐々に変化させたりすることが可能である。

また上記のような押出成形方法を実現するために、本発明の押出成形装置は、口金を通して溶融樹脂を所定断面形状に連続的に押し出す押出機と、この押出機から押し出された未硬化押出品が通過するように上記断面形状に近似した通路を有し、かつ上記通路を囲む内壁面がその断面において複数の区画に分割されるように複数の金型部品からなるサイジング金型と、このサイジング金型の出口側に設けられた冷却用の水槽と、上記サイジング金型の各金型部品に各々設けられた冷却水通路と、上記サイジング金型の出口側において各区画に対応する未硬化押出品の温度分布を検出する温度検出手段と、異なる温度の冷却水をそれぞれ供給可能な複数の冷却水供給源と、検出した温度分布に基づき、成形品の所望の湾曲形状に対応した目標温度分布となるように、上記の複数の冷却水供給源を選択的に各金型部品の冷却水通路へ接続する制御手段と、を備えている。

本発明によれば、水槽で冷却する前に、未硬化押出品の断面における温度分布を積極的に不均一なものとすることにより、所望の湾曲形状をなす押出成形品を後加工によらずに得ることができ、工程の簡略化ならびにコスト低減が図れる。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

この実施例は、図１に示すように、自動車のルーフサイド部からフロント側およびリア側の各ピラー部に亘って配設されるルーフサイドモール１を押出成形する場合の例である。このモール１は、図２に示すように、意匠部となる頭部１ａと、その一側部から内側へ折り返すように延びた底辺部１ｂと、該底辺部１ｂの先端から下方へ延びた脚部１ｃと、を有する偏平な略Ｃ字形の断面形状をなし、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂材料を用いて押出成形されており、かつ、車体形状に追従するように緩い湾曲形状をなしている。

なお、モール１は、基本的には、その長手方向に沿って均一断面形状のものとして形成されるものの、必要に応じて、長手方向の一部で、公知の可変断面押出工法により脚部１ｃの高さが変化するように形成される場合もある。

図３は、上記モール１を連続的に押出成形するための製造ラインの概略構成を示している。

この図３に示すように、押出機１１は、押出機本体１２と、この押出機本体１２から可塑化された樹脂成形材料の供給を受けて所定の断面形状のモール１つまり未硬化押出品Ｗ１を押出成形する口金１３と、を備えている。押出機１１の口金１３の後段側には、冷却用の水槽１４が配置されているとともに、その入口側に、未硬化押出品Ｗ１の形状を安定化させるためのサイジング金型１５が配置されている。このサイジング金型１５は、後述するように、口金１３から押し出された未硬化押出品Ｗ１の断面形状に近似した断面の通路を有し、該通路を通して、未硬化押出品Ｗ１が水槽１４へと案内される。水槽１４の後段側には、引き取り機１６と裁断機１７とが配置されている。また、口金１３とサイジング金型１５との間に、口金１３から押し出された未硬化押出品Ｗ１の押出成形長さを測定する非接触式の長さ測定器１８が設けられている。

上記の製造ライン全体は、ライン制御装置１９によって制御される。この製造ラインの基本的な動作は、一般的な合成樹脂材料による押出成形と特に変わりはなく、押出機１１により口金１３を通して所定断面形状に未硬化押出品Ｗ１が連続的に押出成形され、押し出された未硬化押出品Ｗ１は、サイジング金型１５を通して断面形状が安定した状態に整えられ、かつ水槽１４を通過することにより冷却される。この冷却に伴い、樹脂成形材料は固化し、所望の断面形状の連続した成形品Ｗ２が得られる。そして、長さ測定器１８による押出成形長さの測定に基づき、所望の１本のモール１の長さ毎に、上記裁断機１７による裁断が行われ、所定長さを有する長尺のモール１が完成する。なお、本発明では、後述するように冷却の完了に伴って未硬化押出品Ｗ１が湾曲し、つまり水槽１４の出口側では、所望の方向に湾曲した成形品Ｗ２が得られる。

また上記サイジング金型１５の入口側には、未硬化押出品Ｗ１の温度（表面温度）を検出する入口側温度センサ２１が設けられており、かつサイジング金型１５の出口側もしくは内部に、サイジング金型１５により温度調整された状態の未硬化押出品Ｗ１の各部の温度（表面温度）を検出する複数の下流側温度センサ２２が設けられている。そして、サイジング金型１５の各部の温度を調整するために、サイジング金型１５へ所定温度の冷却水を供給する冷却水タンク２３が設けられている。図には冷却水タンク２３を１個のみ図示しているが、実際には、後述するように、段階的に異なる複数の温度の冷却水を保有する複数個の冷却水タンク２３を備えている。

次に、図４〜図６に基づいて、上記サイジング金型１５の詳細を説明する。この実施例では、上記サイジング金型１５は、図４に示すように、押出方向に沿って５段に分割して構成されており、換言すれば、薄型の板状をなす第１〜第５サイジング金型１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅを、前端の押さえプレート３１とともに積層した構成となっている。第１〜第５サイジング金型１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅは、基本的には同一の構成を有しており、図５に示すように、中央部に、所望のモール１の断面形状に近似した通路３２を有しているとともに、この通路３２を囲む内壁面を６個の区画に分割するように、６個の金型部品１５−１，１５−２，１５−３，１５−４，１５−５，１５−６に分割して構成されている。従って、５段のサイジング金型１５全体としては、３０個の金型部品を含んでいる。図５のような６個の金型部品の配置は、通路３２の断面形状や、どの方向に湾曲させるか、等の点を考慮して決定されるが、図示例では、金型部品１５−１，１５−２が頭部１ａの表面側の左右の区画を構成し、金型部品１５−５，１５−６が頭部１ａの裏面側の左右の区画を構成し、金型部品１５−３，１５−４が左右の外側の区画を構成している。そして、各金型部品１５−１，１５−２，１５−３，１５−４，１５−５，１５−６は、内部に各々冷却水通路３３を備えており、前述した冷却水タンク２３から適宜な温度の冷却水を供給することで、未硬化押出品Ｗ１に対する冷却量が個々に調整されるようになっている。なお、冷却水通路３３に供給された冷却水は、各金型部品の合わせ面から流出する。

また、下流側温度センサ２２として、この実施例では、中間部の第２サイジング金型１５Ｂに第１下流側温度センサ２２Ａが設けられ、かつ出口部となる第５サイジング金型１５Ｅに第２下流側温度センサ２２Ｂが設けられている。特に、これらの下流側温度センサ２２Ａ，２２Ｂは、図６に例示するように、６個の金型部品１５−１，１５−２，１５−３，１５−４，１５−５，１５−６のそれぞれに配置され、通路３３の内壁面の各区画に対応する未硬化押出品Ｗ１各部の表面温度をそれぞれ検出している。つまり、下流側温度センサ２２は、この実施例では、計１２個の温度センサを含んでいる。なお、入口側温度センサ２１は、該センサ２１が温度検出を行う段階では、未硬化押出品Ｗ１各部の温度が均一であると見なせるので、単一の温度センサで足りる。

図７は、計３０個の金型部品の個々の温度調整を行うための冷却水供給システムを示しており、前述した冷却水タンク２３として、この実施例では、第１冷却水タンク２３−１〜第６冷却水タンク２３−６の６個の冷却水タンク２３を備えており、それぞれ、５０℃、４０℃、３０℃、２０℃、１０℃、５℃の冷却水を保有しているとともに、図示せぬ複数の弁手段を介して、前述した金型部品の各々に選択的に接続可能となっている。そして、ライン制御装置１９は、入口側温度センサ２１ならびに計１２箇所の第１，第２下流側温度センサ２２Ａ，２２Ｂの検出温度に基づいて、未硬化押出品Ｗ１の各部の温度分布が所望の特性となるように、適宜な温度の冷却水を各金型部品に供給するのである。つまり各部の温度が所定の目標温度となるように、冷却水の供給がフィードバック制御される。

次に、上記のモール１の実施例における各部の温度制御の一例を図８および図９の説明図に基づいて説明する。なお、前述した実際の装置では、通路３２の断面で見て６個の区画（つまり６個の金型部品）に分割されているが、図８および図９の例では、説明の簡略化のために、図１０に示すように、分割線Ｘ，Ｙによって、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つの区画に区分するものとし、各区画に対応する未硬化押出品Ｗ１各部の表面温度の変化を、図８，図９に示す。

すなわち、図８の例では、まずサイジング金型１５入口における各部の温度は、いずれも２００℃で均一である。これに対し、サイジング金型１５において、区画Ａ，Ｂを、区画Ｃ，Ｄよりも強く冷却（例えば低温冷却水を供給）することにより、サイジング金型１５出口における各部の温度を、図示するように、区画Ａ，Ｂでは１６０℃に、区画Ｃ，Ｄでは１８０℃とする。そして、サイジング金型１５通過直後に、水槽１４において、例えば１５℃にまで急速に冷却する。このように水槽１４にて冷却することで、未硬化押出品Ｗ１は冷却固化するが、このときに、相対的に温度が低く保たれていた区画Ａ，Ｂの部分は、相対的に先に固化し、相対的に高い温度であった区画Ｃ，Ｄは、これよりも遅れて固化する。そのため、冷却に伴い、区画Ｃ，Ｄの方が区画Ａ，Ｂよりも大きく収縮する傾向となり、結果的に、モール１は緩く湾曲する。図１１は、この図８の例の湾曲形状を示しており、図１０の分割線Ｘに沿って見た側面図（ａ）において、モール１は湾曲し、図１０の分割線Ｙに沿って見た上面図（ｂ）においては、モール１は直線状をなす。

図９の例では、サイジング金型１５入口における各部の温度は、やはり２００℃で均一である。これに対し、サイジング金型１５の前半部分で、上側の区画Ａ，Ｂを主に冷却することにより、サイジング金型１５中間部における各部の温度を、図示するように、区画Ａ，Ｂでは１８０℃に、区画Ｃ，Ｄでは２００℃とする（これらの温度は例えば第１下流側温度センサ２２Ａにより検出される）。さらにサイジング金型１５の後半部分で、左側の区画Ａ，Ｃを主に冷却することにより、サイジング金型１５出口における各部の温度を、図示するように、区画Ａでは１６０℃に、区画Ｂ，Ｃでは１８０℃に、区画Ｄでは２００℃とする（これらの温度は例えば第２下流側温度センサ２２Ｂにより検出される）。そして、サイジング金型１５通過直後に、水槽１４において、例えば１５℃にまで急速に冷却する。このように水槽１４にて冷却することで、未硬化押出品Ｗ１は冷却固化し、このときに、前述したようにモール１の湾曲が生じる。特に、この例では、図１２に示すように、図１０の分割線Ｘに沿って見た側面図（ａ）および分割線Ｙに沿って見た上面図（ｂ）の双方において、モール１は湾曲形状となる。つまり、分割線Ｘ，Ｙの二方向に沿って湾曲が生じる。

なお、図８および図９では単純化した例を説明したが、図３〜図７で説明した実施例では、一つの断面において６個の区画に分割されているとともに、長手方向に第１〜第５サイジング金型１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅによる５段階の温度制御が可能であるので、断面形状の変形を回避しつつ所望の湾曲形状を非常に精度良く得ることができる。

以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は、上記のルーフサイドモール１に限られることなく、種々の長尺の樹脂押出成形品に適用することが可能である。一例としては、図１３に示すような断面形状のサッシュモール４１あるいは図１４に示すような断面形状のウェストモール４２等が挙げられる。上記サッシュモール４１は、自動車のドアサッシュに装着されるものであり、上記ウェストモール４２は、自動車のドアのウェスト部に装着される。

また、上記実施例では、所望の湾曲形状を有する押出成形品が連続的に成形されることになるが、適宜な冷媒の使用等によりサイジング金型１５各部の温度制御を応答性よく行うことにより、例えば、連続的に押出成形される押出成形品の長手方向の一部のみに湾曲部を形成したり、あるいは、長手方向の各部の曲率を変化させたりすることも可能である。

さらに、本発明では、少なくとも２つの区画に分割して温度差を与えることにより、湾曲形状を得ることが可能であり、分割数は任意である。

ルーフサイドモールが装着される自動車の斜視図。 本発明により成形されるルーフサイドモールの断面図。 本発明に係る製造ラインの概略説明図。 サイジング金型を側方から見た説明図。 サイジング金型を正面から見た説明図。 温度センサの配置を示す図５と同様の説明図。 サイジング金型に対する冷却水供給システムを示す説明図。 各部の温度制御の一例を示す説明図。 各部の温度制御の異なる例を示す説明図。 図８、図９の例の区画分割を示す説明図。 図８の例の場合の湾曲形状を示す側面図（ａ）および上面図（ｂ）。 図９の例の場合の湾曲形状を示す側面図（ａ）および上面図（ｂ）。 本発明が適用されるサッシュモールの断面図。 本発明が適用されるウェストモールの断面図。

符号の説明

１…ルーフサイドモール
１１…押出機
１２…押出機本体
１３…口金
１４…水槽
１５…サイジング金型
１５−１〜１５−６…金型部品
１７…裁断機
１９…ライン制御装置
２１…入口側温度センサ
２２…下流側温度センサ
２２Ａ…第１下流側温度センサ
２２Ｂ…第２下流側温度センサ
２３…冷却水タンク
３３…冷却水通路

Claims (6)

1. 押出機の口金から所定断面形状に溶融樹脂を連続的に押し出し、上記断面形状に近似した通路を有するサイジング金型を通して形状を安定化させた後に、水槽を通過させることにより冷却して長尺の成形品を得る押出成形方法において、
   上記通路を囲む上記サイジング金型の内壁面を、その断面について複数の区画に分割し、かつ各区画の冷却量を異なるものとして、未硬化押出品の各区画に対応する部分の温度を不均一とし、上記水槽での冷却により所望の方向へ湾曲した成形品を得ることを特徴とする押出成形方法。
2. 上記サイジング金型が、各区画毎の金型部品に分割して構成されているとともに、各金型部品が各々冷却水通路を備えており、各区画の冷却量を異なるものとするために各々に供給する冷却水の温度もしくは流量を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の押出成形方法。
3. 上記未硬化押出品の各区画に対応する部分の温度を各々測定する温度検出手段を備え、目標とする温度分布となるように各々の冷却水の温度もしくは流量を可変制御することを特徴とする請求項２に記載の押出成形方法。
4. 上記サイジング金型は、さらに、押出方向に複数段に分割して構成されており、断面で見た各区画の冷却量の分布を、段によって異なるものとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の押出成形方法。
5. 成形品の長手方向の一部で曲率が変化するように、各区画の冷却量を、押出の途中で変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の押出成形方法。
6. 口金を通して溶融樹脂を所定断面形状に連続的に押し出す押出機と、
   この押出機から押し出された未硬化押出品が通過するように上記断面形状に近似した通路を有し、かつ上記通路を囲む内壁面がその断面において複数の区画に分割されるように複数の金型部品からなるサイジング金型と、
   このサイジング金型の出口側に設けられた冷却用の水槽と、
   上記サイジング金型の各金型部品に各々設けられた冷却水通路と、
   上記サイジング金型の出口側において各区画に対応する未硬化押出品の温度分布を検出する温度検出手段と、
   異なる温度の冷却水をそれぞれ供給可能な複数の冷却水供給源と、
   検出した温度分布に基づき、成形品の所望の湾曲形状に対応した目標温度分布となるように、上記の複数の冷却水供給源を選択的に各金型部品の冷却水通路へ接続する制御手段と、
   を備えてなる押出成形装置。

Images