JP2006510500A - 開放孔材料から作製された半加工製品を成形するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、多数部分成形工具（１）を用いて、開放孔プラスチックから作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品（７、８）を成形するための方法であって、互いに向かってまた互いに離れて移動可能な前記多数部分成形工具の工具部分（２、３）が、少なくとも１つの金型構造を有するキャビティ（４）を画定する方法に関する。本発明は、本質的に、開放孔材料から作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品の少なくとも１つのセクションが、キャビティ（４）に割り当てられる弾性材料から作製されたバルーンまたはホース（１８）を膨張させることによって成形工具（１）のキャビティ内で成形されることを特徴とする。このようにして、開放孔熱可塑性材料および開放孔デュロプラスチック材料の両方を有効にかつ費用効率的に賦形できる。特に、本発明による方法により、アンダカット（２３、２４）を有する開放孔成形部分の製造が可能である。さらに、本発明は、本発明による方法を実施するための装置に関する。

Description

本発明は、多数部分成形工具を用いて、開放孔プラスチックから作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品を成形するための装置および方法であって、互いに向かってまた互いに離れて移動可能な前記多数部分成形工具の工具部分が、少なくとも１つの金型構造を有するキャビティを画定する装置および方法に関する。

特に自動車構造では、発泡体および不織布材料から製造されかつ遮音および／または断熱のために使用される断熱構成要素が使用される。この種類の断熱構成要素は、それらを取付け位置のスペース条件に適合させるために成形部分として典型的に実装される。さらに、このような断熱構成要素の音響効果はそれらの形状の影響を受ける可能性がある。

プラスチックから作製された半加工製品を成形するための様々な方法および装置が、関連技術で知られている。

半加工製品を成形するための公知の方法は、例えば、雄型（positive die）および雌型（negative die）を用いた深絞りである。水で充填されたクッションを上方型に設けること、またはポンプを介して上方型に適用される加圧水を有し得る上方型にゴム膜を取り付けることも、この関連で知られている（Ｓａｅｃｈｔｌｉｎｇ，Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈ［プラスチックハンドブック］，第２８版，２００１年，Ｃａｒｌ Ｈａｎｓｅｒ Ｖｅｒｌａｇ，３４３ページ，図３．１２８および３４８ページ，図３．１３５参照）。

さらに、熱可塑性の或いは熱弾性のプラスチックの加工における押出ブロー成形が長年知られてきた。この場合、ホース状プレフォームを製造するために押出機が使用される。プレフォームはブロー成形工具の２つの移動可能な半側部の間で圧搾され、圧縮空気を用いて工具の内壁に圧接される。この場合において、圧縮空気はブローピンを通して供給され、このブローピンは、中空体開口部を較正するために同時に使用されることも可能である。

永久に変形可能な発泡体からブロー成形によって中空体を製造するための方法が、ＤＥ４００６７２９Ａ１に記述されている。この方法によれば、独立気泡の発泡体の２つのセクションは、発泡体の軟化温度を超える温度に加熱した後に多数部分金型に最初に配置される。多数部分金型を閉じることによって、セクションはそれらのエッジに沿って互いに結合され、セクションの間の中間空間がシールされる。圧縮空気をセクションの間の中間空間に導入することによって、セクションは多数部分金型の壁部に圧接されて成形される。セクションを冷却した後、成形部分が金型から取り除かれる。

中空体の成形部分を発泡体から製造するための方法がＤＥ３７１２９７３Ａ１から公知であり、この方法では、本質的に空気不透過性の発泡体、または本質的に空気不透過性の少なくとも１つの層を含む発泡体が使用され、管状プレフォームまたは中空体状のプレフォームが最初に発泡体から製造される。プレフォームは、熱弾性状態にある温度に加熱され、おそらくは開始時の熱可塑性状態の範囲まで加熱され、次に、製造すべき中空体の外側輪郭に対応するキャビティを有する分割された成形工具に導入される。次に、加熱空気がプレフォームの中空内部に吹き込まれ、この結果、プレフォームは所望の中空体成形部分に膨張される。次に、中空体成形部分は冷却によって凝固させられ、最後に、十分に凝固した後に金型から取り除かれる。

本発明の目的は、開放孔熱可塑性材料および開放孔ジュロプラスチック材料を有効にかつ費用効率的に成形できる方法および装置を提供することである。特に、成形部分のアンダカットも簡単に製造される。

本方法に関して、この目的は、本発明によれば冒頭に述べたタイプの方法によって、開放孔材料から作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品の少なくとも１つのセクションが、キャビティに割り当てられる弾性材料から作製されたバルーンまたはホースを膨張させることによって、成形工具のキャビティ内で成形されることで達成される。

本発明による方法を用いて、連続気泡熱可塑性発泡体または熱可塑性不織布材料のような開放孔熱可塑性材料から作製された半加工製品、およびメラミン樹脂発泡体のような開放孔デュロプラスチック材料から作製された半加工製品の両方を、複雑な輪郭を有する成形された部分に費用効率的に成形することが可能である。特に、本発明による方法により、アンダカットを有する開放孔成形部分の製造が可能である。

本発明による方法では、関連技術とは対照的に、プレフォームが製造されず、したがって、少なくとも１つの作業ステップが節減される。特に、本発明による方法では、空気不透過性層による開放孔材料の被覆も材料の発泡も行われない。さらに、本発明による開放孔発泡体から作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品の成形において、発泡体の架橋は不必要である。

さらに、上述の目的は、装置に関して、請求項９に規定された特徴を有する装置によって達成される。したがって、本発明による装置は多数部分成形工具を備え、互いに向かってまた互いに離れて移動可能な前記多数部分成形工具の工具部分は、少なくとも１つの金型構造を有するキャビティを形成し、また少なくとも１つのブローピンがキャビティに割り当てられ、このキャビティには、開放孔材料から作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品の少なくとも１つのセクションを成形するために成形工具のキャビティの内側で膨張可能な弾性材料から作製されたバルーンまたはホースが設けられる。

したがって、本発明による装置は、開放孔プラスチック材料から作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品を成形するためにセットアップされる。

本発明の有利な実施形態は、バルーンまたはホースを膨張させることによって、開放孔材料から作製されたウェブ状またはシート状の複数の半加工製品をキャビティ内で同時に成形し得ることである。このようにして、本発明による装置の出力を相応して高めることが可能である。

開放孔熱可塑性材料から作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品の成形に関し、半加工製品を加熱するための加熱装置が成形工具から上流に配列される場合に有利である。このようにして、熱可塑性半加工製品は、成形工具に位置決めされる前でさえも最適な成形温度に加熱することが可能であり、加熱は先行の半加工製品または半加工製品セクションの成形と時間平行して実行されることが好ましく、この結果、成形に必要な合計加工時間が最小にされる。

加熱装置は、移動可能な加熱プレートを備え得ることが好ましい。代わりにまたは追加して、放射ヒータを加熱装置として使用してもよい。

本発明のさらに好ましく有利な実施形態は、従属請求項に規定されている。

以下に、複数の模範的実施形態を例示している図面に基づき、本発明についてより詳細に説明する。

図１と図２に示した装置は、２つの半側部から作製された成形工具１を有する。２つの工具半側部（工具部分）２、３は互いに対して移動可能であり、キャビティ４を画定する。２つの工具半部の各々はその内部に金型構造、この場合雌型（negative mold）を有する。

図１に示したように、２つの工具半側部（工具部分）２、３を互いに離して移動することによって、成形工具１を開くことが可能である。材料ウェブ７、８は、上方から、離れて移動された２つの工具半側部２、３の間に送られる。本質的に平坦な材料ウェブ７、８の各々は、この場合コイル９、１０から巻き解かれ、偏向ローラ１１、１２を介して成形工具１に案内される。材料ウェブ７、８の供給および成形工具１の開閉は互いに時間的に調整され、クロック制御下で行われる。

この模範的実施形態では、材料ウェブ７、８の各々は開放孔熱可塑性材料を含む。材料は、例えば、連続気泡熱可塑性発泡体、熱可塑性不織布、またはこのような開放孔材料の多層ウェブであり得る。

加熱装置１３は成形工具１から上流に接続される。加熱装置１３は予熱ステーションを形成する。この模範的実施形態では、加熱装置は、材料ウェブ７、８のセクションを接触加熱するための３つの加熱プレート１４、１５、１６を有する。中央加熱プレート１５は固定配置されるが、２つの外側加熱プレート１４、１６は駆動装置（図示せず）を用いて一対の矢印の方向に移動可能である。加熱プレート１４、１５、１６の代わりにまたは追加して、材料ウェブ７、８のセクションを加熱するために、放射ヒータ（図示せず）を使用してもよい。

圧縮空気ライン（図示せず）を介して圧縮空気源および／または圧縮空気発生器に接続されるブローピン１７は、成形工具１のキャビティ４に割り当てられる。ブローピン１７には、弾性材料から作製された膨張可能なホース１８が設けられる。

ホース１８は、一方の端部でカラー１９を用いてブローピン１７に気密接続され、また他方の端部で、除去可能なシール２０を用いて気密閉鎖される。カラー１９およびシール２０は、互いにある固定距離に位置決めされる。このことは、ホース１８に位置決めされたパイプ（図示せず）または対応するロッド（図示せず）によって実行可能であり、例えば、パイプまたはロッドそれぞれはカラー１９およびシール２０に常時接続されるかまたは接続可能である。パイプはブローピン１７の延長部を表し、この場合、多数の通路開口部を有し得る。カラー１９からシール２０までの距離は、成形工具１が閉じられるときに、互いに対面する工具半側部２、３のエッジセクション２１、２２に実装される凹部（図示せず）において、カラー１９およびシール２０が材料ウェブ７、８の小さなセクションと共にクランプされるように寸法決めされる。

成形工具１が閉じられると、材料ウェブ７、８の２つのセクションは工具半側部２、３のエッジセクション２１、２２で共に押圧される。この場合においては、接触圧は、弾性ホース１８が膨張すると、あるウェブ材料がさらにキャビティ４の中に摺動し得るように寸法決めされる。このために、工具半側部２、３には伸長具（stretcher、図示せず）が提供されることも可能である。

成形工具１のキャビティ４の内側に配置された材料ウェブ７、８のセクションは、弾性ホース１８の膨張によって工具半側部２、３の内側に圧接され、工具半側部２、３の金型構造５、６に従って成形される。金型構造は特にアンダカット２３、２４も有し得る（図４参照）。成形された材料セクションを冷却した後、圧縮空気はホース１８から逃がされ、したがってホースは弛緩する。このために、リリーフブランチが接続される圧縮空気ラインに配置されている多方向弁（図示せず）が作動される。次に、製造された成形部分は成形工具から取り除かれる。成形工具１は比較的低温である。冷却時間を短縮するために、工具半側部２、３には、強制冷却を引き起こすために使用される冷却装置（図示せず）を装備することも可能である。

図２から、材料セクションが成形工具１で成形される間、未だ成形されていない引き続く材料セクションは加熱装置１３で加熱されつつあることが理解され得る。

材料ウェブ７、８で製造された成形部分を成形工具１から切断するために、切断装置（図示せず）をさらに成形工具１に割り当てることが可能である。ある長さに既に切断された材料セクションを成形工具１に送ることも可能である。

弾性ホース１８は、工具キャビティ４の形状に適合された形状を有することが可能であり、この結果、弾性ホース１８は、例えばクッション状形状または複雑なバルーン形状を有する。膨張可能な複数の弾性ホース等を工具キャビティ４に割り当てることは、同様に本発明の範囲内にある。

図３と図４に示した装置は、開放孔デュロプラスチック材料を成形するために意図されている。この材料は、例えば、メラミン樹脂またはフェノール樹脂のような熱硬化性バインダで含浸される開放孔メラミン樹脂発泡体であり得る。

同様にこの模範的実施形態では、開放孔デュロプラスチック材料は、偏向ローラ１１、１２を介して成形工具１に送られる巻き付けられた材料ウェブ７、８として用意される。成形工具１は再び２つの工具部分または工具半側部２、３を備える。２つの工具半部２、３は、一対の矢印の方向に互いに対して移動可能である。工具半側部の各々は加熱装置を有する。

加熱装置は、ここでは、工具半側部２、３に実装された１つ以上の加熱チャンネル２５によって実現され、これらのチャンネルを通して温水または他の加熱流体が循環する。加熱チャンネル２５の代わりに、電気加熱ワイヤ（図示せず）を工具半側部２、３内に一体化してもよい。

工具半側部２、３の間に配置されかつ弾性ホース１８等が設けられるブローピン１７は、上述の模範的実施形態と同様に、工具半側部２、３に割り当てられる。ホース１８の設計およびブローピン１７へのその取付けは、図１と図２に示した模範的実施形態に対応する。弾性ホース１８が膨張される前に、成形工具１は、工具半側部２、３のエッジセクション２１、２２に実装される凹部（図示せず）において、カラー１９および除去可能なシール２０が材料ウェブ７、８の小さなセクションと共にクランプされるように閉じられる。

図３と図４に示したように、工具半側部２、３の金型構造５、６は１つ以上のアンダカット２３、２４を有し得る。膨張可能な弾性ホース１８を使用することにより、アンダカット２３、２４の領域内への開放孔材料の圧入、したがって成形が可能である。さらに、膨張可能な弾性ホース１８またはバルーンを使用することにより、複数の開放孔半加工製品を同時に成形することを可能にする。このように製造された成形部分は、それらの熱硬化性バインダが硬化した後に成形工具１から問題なく取り除くことが可能であるが、この理由は、前記成形部分が硬化後でさえもなお十分に伸縮性であるからである。

開放孔熱可塑性材料を開いた成形工具内に送りつつ、当該材料から作製された２つのウェブ状半加工製品を成形するための本発明による装置の第１の模範的実施形態の概略図である。 開放孔材料から作製されたウェブ状半加工製品の２つのセクションの成形中に成形工具が閉じられている図１に示した装置の概略図である。 開放孔デュロプラスチック材料を開いた成形工具内に送るときに、当該材料から作製された２つのウェブ状半加工製品を成形するための本発明による装置の第２の模範的実施形態の概略図である。 開放孔デュロプラスチック材料から作製されたウェブ状半加工製品の２つのセクションの成形中に成形工具が閉じられている図３に示した装置の概略図である。

符号の説明

１ 成形工具（金型）
２ 工具半側部
３ 工具半側部
４ キャビティ
５ 金型構造
６ 金型構造
７ 材料ウェブ（半加工製品）
８ 材料ウェブ（半加工製品）
９ コイル
１０ コイル
１１ 偏向ローラ
１２ 偏向ローラ
１３ 加熱装置
１４ 加熱プレート
１５ 加熱プレート
１６ 加熱プレート
１７ ブローピン
１８ 弾性ホース
１９ シールカラー
２０ 除去可能なシール
２１ 一方の工具半側部のエッジセクション
２２ 他方の工具半側部のエッジセクション
２３ アンダカット
２４ アンダカット
２５ 加熱チャンネル

Claims (16)

1. その工具部分（２、３）が、互いに向かってまた互いに離れて移動可能であり、少なくとも１つのキャビティ（４）を有している金型構造（５、６）を画定しているところの多数部分成形工具（１）を用いて、開放孔プラスチックから作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品（７、８）を成形するための方法において、
   開放孔材料から作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品の少なくとも１つのセクションが、キャビティ（４）に割り当てられる弾性材料から作製されたバルーンまたはホース（１８）を膨張させることによって成形工具（１）のキャビティ（４）内で成形されることを特徴とする方法。
2. 開放孔材料から作製されたウェブ状またはシート状の複数の半加工製品（７、８）が、バルーンまたはホース（１８）を膨張させることによってキャビティ（４）内で同時に成形されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. デュロプラスチックから製造されたウェブ状またはシート状の開放孔半加工製品のセクションを成形するときに、半加工製品（７、８）が成形工具（１）の内側で加熱されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 熱可塑性プラスチックから製造されたウェブ状またはシート状の開放孔半加工製品のセクションを成形するときに、半加工製品（７、８）が、成形工具（１）内に送られる前に加熱されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
5. 半加工製品（７、８）が接触加熱によってまたは放射加熱によって加熱されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 半加工製品（７、８）から製造された前記成形部分が成形工具（１）で冷却されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 少なくとも１つの金型構造（５、６）が少なくとも１つのアンダカット（２３、２４）を有する成形工具（１）が使用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 開放孔半加工製品（７、８）が、コイル（９、１０）から巻き解かれたウェブ製品として成形工具（１）に送られることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
9. その工具部分（２、３）が、互いに向かってまた互いに離れて移動可能であり、少なくとも１つの金型構造、及びキャビティ（４）に割り当てられている少なくとも１つのブローピン（１７）を有しているキャビティ（４）を画定しているところの多数部分成形工具（１）を有しているウェブ状またはシート状の開放孔プラスチック半加工製品（７、８）を成形するための装置において、
   弾性材料から作製されたバルーンまたはホース（１８）がブローピン（１７）に設けられ、該バルーンまたはホースが、開放孔材料から作製されたウェブ状またはシート状の半加工製品（７、８）の少なくとも１つのセクションを成形するために成形工具（１）のキャビティ（４）の内側で膨張可能であることを特徴する装置。
10. 成形工具（１）の金型部分（２、３）の少なくとも１つに加熱装置（２５）が設けられることを特徴する請求項９に記載の装置。
11. 開放孔半加工製品（７、８）を加熱するための加熱装置（１３）が、前記成形工具から上流に配列されることを特徴する請求項９または１０に記載の装置。
12. 加熱装置（１３）が、互いに向かってまた互いに離れて移動可能な加熱プレート（１４、１５、１６）によって形成されることを特徴する請求項１１に記載の装置。
13. 前記加熱装置が少なくとも１つの放射ヒータによって形成されることを特徴する請求項１１に記載の装置。
14. 成形工具（１）が、少なくとも１つのアンダカット（２３、２４）を有する少なくとも１つの金型構造（５、６）を有することを特徴する請求項９〜１３のいずれか１項に記載の装置。
15. バルーンまたはホース（１８）を膨張させることによって、開放孔材料から作製されたウェブ状またはシート状の複数の半加工製品（７、８）をキャビティ（４）内で同時に成形し得るように、成形工具（１）が実装され、成形すべき半加工製品（７、８）が各工具部分（２、３）に割り当てられることを特徴する請求項９〜１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記ホースが、一方の端部でカラー（１９）を用いてブローピン（１７）に気密に取り付けられ、他方の端部で、除去可能なシール（２０）を用いて気密閉鎖されることを特徴する請求項９〜１５のいずれか１項に記載の装置。

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