JP2006516937A - 発泡物品、特に自動車の内装用トリム要素、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、発泡、凝集させたプラスチック粒子（３）から生成された基板（２）を備えた成形発泡物品（１）に関し、該発泡物品は少なくとも部分的にプラスチックシート（４）により取り囲まれている。前記プラスチックシート（４）は、少なくとも１つの第１溶融温度（ＴＳ１）と１つの第２溶融温度（ＴＳ２）とを有する原料混合物からなり、前記第２温度は第１温度より高い。プラスチック粒子（３）は、プラスチックシートの第１溶融温度より高くかつ第２溶融温度未満の温度（ＴＳ３）で、互いに凝集されることが可能である。

Description

本発明は、発泡、凝集させたプラスチック粒子製の基板を備えた発泡物品であって、少なくともある部分はプラスチックシートで取り囲まれた発泡物品に関し、及びその製造方法に関する。

欧州特許第 ０５９１ ５５３ Ｂ１号明細書は、互いに分離可能な２つの成形用半金型を含む成形用金型を用いて、片面に表皮を備えた発泡物品を製造する一般的なタイプの方法を開示している。

成形用金型を開いた後、おそらく予備成形されたプラスチック製、例えばポリプロピレン等、のガス不透過性表皮が片方の成形用半金型に据えられる。表皮は、少なくとも０．５ｍｍ、但し通常は約５ｍｍの厚みを有し、感触を良くするために、押出成形された柔軟な発泡体の層を備えた背面に設けられても良い。表皮の内側、又は表皮と柔軟な発泡体を含む積層材の上に、接着性を向上させる接着剤が一般にさらに塗布される。

成形用金型を閉じた後、空洞には、平均直径０．１〜１０ｍｍ、特に０．７〜５ｍｍの予備発泡ポリプロピレンの粒子が充填され、他方の成形用半金型を経由して蒸気を供給して加熱される。蒸気は、粒子の溶融温度未満の温度なので、粒子の融着は避けられる。この手順により、粒子充填物はガス透過性を維持し、蒸気による均一な予備加熱が可能である。粒子は一度「蒸らし」（本出願人はこの用語をおそらく予備加熱に使用される滞留時間と解釈する。）を受けてから、凝縮物は空洞から水抜きされる。続いて、もう一度蒸気が成形用金型に供給され、その温度は少なくとも既に予備加熱された粒子の溶融温度に相当し、粒子は部分的に互いに融着する。このような方法で生成された物品は、成形用半金型を一旦分離させて、成形用金型から取り出すことができる。

この方法の不利な点は、長時間の生産サイクルと、通常は接着促進剤の使用を要するという点である。さらに、このタイプの成形品は、互いに一体的に結合された原料構成要素を含んでおり、限られた範囲でしか、リサイクルに適さない。

独国特許出願公開第 ４２ ３７ ２３９ Ａ１号明細書は、シート状に好適に形成された発泡物品について開示しており、それを製造するために、第１作業ステップでは発泡粒子によるコアが生成され、発泡粒子はリサイクルされる発泡体を挽くことで得られるようになっている。そのためには、成形用金型の空洞はこれらの粒子で充填され、蒸気及び空気にさらされ、それによってこれらの粒子は凝集する。

これに続いて、成形用金型の空洞は、スライドを移動して拡大され、コアは位置決め装置によって中心位置に保持される。続いて、コアと金型壁との間の隙間に、新しい顆粒状の発泡体原料が充填される。その後、蒸気が成形用金型内へもう一度供給され、それによって新しい原料はコアを完全に取り囲むケーシングを形成する。最終作業ステップで、仕上げられた発泡物品は成形用金型から取り出すことができる。ポリスチレン及びポリオレフィン類（ポリエチレン、ポリプロピレン）は、特に発泡物品を生成する原料として考慮すべき要素に加えられる。

このタイプの発泡物品は、軽量で、多くの適用例に対して十分な強度を有するが、凝集された発泡粒子の構造をはっきりと見ることができるため、表面の品質は不十分である。

本発明は、短い製造時間で製造可能であり、良好な表面品質を有し、かつ制約なくリサイクル可能な成形品を提供するという課題に基づいている。

この課題は、本発明に従って、少なくとも第１溶融温度と第１溶融温度より高い第２溶融温度とを備えた原料混合物からなるプラスチックシートによって解決され、プラスチック粒子はプラスチックシートの第１溶融温度より高くかつ第２溶融温度より低い温度で、互いに凝集することが可能となる。

この原料組成は、温度を第１溶融温度より高くしつつも第２溶融温度より低く維持することで、プラスチック粒子の加工に必要な温度でプラスチックシートに十分な接着力を与え、しかも薄いシート厚みにも関わらず良好な熱成形特性を有するのに十分な強度を有し、凝集されたプラスチック粒子の表面構造はプラスチックシートを通しては目に見えないか、あるいは目立たない程度にしか見えない。

原料混合物は、例えば、別に用意された均質なプラスチックを機械的に混合することで得ることができる。

プラスチック粒子及びプラスチックシートは共に、好ましくは、部分的に結晶質のプラスチックからなり、結晶溶融温度（ＫＴ１）、（ＫＴ２）、（ＫＴ３）は、前述の溶融温度（ＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３）に一致する。結晶構造は、それぞれ狭い温度帯内で溶融し、一方でこれらの温度帯以外でのプラスチックシートの特性は、中程度にしか変化しない。この点で、加工工程中に意図される温度の変動は、非晶質プラスチックの場合より、製品品質に与える影響が少ない。

プラスチックシートの原料混合物は、プラスチック粒子に類似した原料組成の比率を有利に有し、プラスチック粒子と共にリサイクルすることができる。さらに、このような方法で形成されることで、２つの構成要素間の接着は促進される。

リサイクルと自動車での使用との両方に関して、特に有利な原料の組み合わせは、発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）のプラスチック粒子、及び、ポリエチレン（ＰＥ）とポリプロピレン（ＰＰ）とオレフィンベースの熱可塑性エラストマ（ＴＰＯ）との混合物を含むプラスチックシートを含む。

プラスチックシートは、変化しない薄い壁厚を備え、少なくともプラスチック粒子に面した層は前述の原料混合物で生成された、多数の層により形成されてもよい。この場合、低コストで視覚的特性を向上させるために、プラスチックシートの一層は、着色され及び／又はつや消し剤が施されてもよく、一方で内側の層は、引き続き、プラスチック粒子との優れた接着性を有する。

プラスチックシートの厚みは、例えば、１００〜３００μｍ、好ましくは１５０〜２５０μｍ、特に約２００μｍである。こうした薄いシートは、加熱されたガスにさらされた際に短時間で加工温度に到達し、発泡物品のためのコストの増加は僅かである。

発泡物品は、プラスチック粒子との融着中に、本質的に滑らかなプラスチックシートの外側にテキスチャーが型押しされる場合、特に魅力的な外観が与えられる。

このタイプの発泡物品の利点は、発泡物品に平面形状が与えられ、プラスチックシートが次に目に見える表面部分の側を実質的に覆うように広がる場合、特に顕著である。

こうした発泡物品は、自動車のサンバイザー又はドアトリムとしての使用に特に適している。

このタイプの発泡物品は、本発明に従って、プラスチックシートが複数部分からなる成形用金型に据えられ、続いて成形用金型がプラスチック粒子と加熱されたガスとで充填されることで生成され、このガスの温度はプラスチックシートの原料混合物の第１溶融温度より高く、第２溶融温度より低い。

好ましくは水蒸気、特に湿潤蒸気、ホットエア、又はこれらの混合気体が、このガスとして考慮すべき要素に加えられ、このガスは成形用金型の空圧式充填用として機能することが同様に可能である。

成形用金型内への据え付けの間、プラスチックシートは、好ましくは成形用半金型同士の間の縁端部に固定される。空洞の空圧式充填中、プラスチックシートは成形用金型の表面に対して押し付けられる。この工程は、おそらく反対側に陰圧をかけることで支援されてもよい。必要な場合、プラスチックシートを成形用金型に据えた後、成形用金型を発泡可能なプラスチック粒子で充填する前に、加熱されたガスを供給することで、プラスチックシートを事前に延伸することが可能である。

空洞に適切なテキスチャーが与えられる場合、視覚的印象をさらに向上させるために、発泡可能なプラスチック粒子と加熱されたガスの混合物の充填中、プラスチックシートが外側で型押しされるようにすることも可能である。

本発明によると、成形用金型に供給されるガスは、プラスチックシートに覆われていない成形用金型の空洞のガス透過域を経由して、少なくとも部分的に除去される。

図は、例として示される本発明の形態の概略図を示す。

図１ａに示す発泡物品１は、貝殻様に金型成形され、自動車用の二部構成のサンバイザーの半分を形成する。これは、発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）の凝集プラスチック粒子３を含む基板２を備え、該粒子は直径３〜４ｍｍのほぼ球形状をしていてもよい。

基板２の表面の片面は、厚さ約２００μｍのプラスチックシート４で覆われ、該プラスチックシートは、補助剤（接着促進剤、接着剤）を添加せずに、基板に一体的に結合される。プラスチックシートの可視面５は、例えば革に類似した粒肌等のテキスチャーを備えている。

プラスチックシートは、ポリエチレン（ＰＥ）とポリプロピレン（ＰＰ）とオレフィンベースの熱可塑性エラストマ（ＴＰＯ）との混合物を含み、該混合物は、この原料組成により、図２ａに示すｈ−Ｔグラフにより明らかなように、２つの結晶溶融温度ＫＴ１、ＫＴ２を有する。この混合物が継続的な熱流にさらされて加熱される場合、ＰＥとＴＰＯの結晶部分は、最初に約１２５℃の温度ＫＴ１で溶融される。この過程は、グラフにおいて、エンタルピーの突然の増加とそれに伴う実質的に変化のない温度によって示される。この反応は、全ての部分結晶性プラスチックの特色を示している。

さらに熱が供給されると、原料は、約１６０℃の温度ＴＳ２で第２溶融温度に到達し、ＰＰの結晶構造が溶融される。この過程も、エンタルピーの増加によって明示される一方で、温度は事実上一定に維持される。

プラスチックシート４は、温度がＫＴ１を超えて上昇する時に、既に良好な接着性を達成しつつ、ＫＴ２を超えるまではかなりの強度を維持する。この特性は、自動車の内装用に後に使用される発泡物品にとって重要であり、それによって、日射による高温にも関わらず、発泡物品の良好な耐熱性が維持される。

一方、プラスチック粒子３は、例示された実施形態ではＰＰのランダム共重合体からなり、純ＰＰと比較して、低減された結晶化度と、図２ｂに見られるように、約１４０℃の溶融温度ＫＴ３とを有する。

プラスチック粒子３の凝集化は、その次に、約１４５℃の加工温度ＴＶで、すなわちＫＴ３より高温かつプラスチックシート４の溶融温度ＫＴ１より高温で、起こる。しかし、温度はプラスチックシートの第２溶融温度ＫＴ２より十分低く維持され、プラスチックシートの機械的特性に望ましい効果をもたらす。

選択された加工温度ＴＶはまた、低圧での湿潤蒸気による成形用金型空洞の充填を可能にするので、成形用金型は、より高温が使用される場合に要するような堅固な構造である必要はない。

発泡物品１の製造では、まず前述の原料混合物で形成されたプラスチックシート４が、成形用金型８の成形用半金型６、７の間に据えられ（図３ａ）、上記成形用半金型が閉じられた後、密封式に保持される（図３ｂ）。

続いて、後の可視面側に配設された陰圧管９を経由して、下部成形用半金型７にバキュームがかけられ（矢印Ｘ）、それによってプラスチックシート４はこの成形用半金型のテキスチャー加工された壁に対して押し付けられる（図３ｃ）。

続いて、図３ｄに見られるように、空洞には、上部成形用半金型６を通り抜ける注入管１０を経由して、湿潤蒸気と予備発泡プラスチック粒子３との混合物が、プラスチックシートの第２溶融温度ＴＳ２又はＫＴ２未満の温度で、充填される（矢印Ｙ）。それ以前に空洞内に存在した空気と過剰な湿潤蒸気は、この場合、上部成形用半金型６のガス透過域１１を通って流出できる（矢印Ｚ）。

充填後、通常はまだ発泡しているプラスチック粒子３は、一方では互いに、他方ではプラスチックシート４と融着し、成形品を形成する（図３ｅ）。

成形用半金型６、７を開けた後（図３ｆ）、発泡物品１は取り出され、縁端仕上げのため搬送されることができる。

図１ｂに示す通り、プラスチックシート（４）は、内側層（１２）と外側層（１３）とを備えた多層構造を有してもよいが、少なくとも基板に面する内側層（１２）は、前述のＰＥ、ＰＰ及びＴＰＯを含む原料混合物から生成される。

本発明による発泡物品、及び拡大断面図である。 プラスチックシート及びプラスチック粒子の製造に適したプラスチックのｈ−Ｔグラフである。 請求項１に記載の発泡物品の製造における方法の工程図である。

符号の説明

１ 発泡物品
２ 基板
３ プラスチック粒子
４ プラスチックシート
５ 可視面
６、７ 成形用半金型
８ 成形用金型
９ 陰圧管
１０ 注入管
１１ ガス透過域
１２、１３ （プラスチックシートの）層

Claims (19)

1. 発泡、凝集させたプラスチック粒子（３）で形成された基板（２）を備えた発泡物品（１）であって、少なくともある部分はプラスチックシート（４）により取り囲まれている発泡物品において、
   前記プラスチックシート（４）は、少なくとも第１溶融温度（ＴＳ１）と前記第１溶融温度より高い第２溶融温度（ＴＳ２）とを備えた原料混合物からなり、前記プラスチック粒子（３）は、前記プラスチックシートの前記第１溶融温度より高くかつ前記第２溶融温度より低い温度（ＴＳ３）で、互いに凝集されることが可能であることを特徴とする、発泡物品。
2. 前記プラスチック粒子（３）及び前記プラスチックシート（４）は、部分結晶性プラスチックからなり、その結晶溶融温度（ＫＴ１）、（ＫＴ２）、（ＫＴ３）は、前記溶融温度（ＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３）に相当することを特徴とする、請求項１に記載の発泡物品。
3. 前記プラスチックシート（４）の前記原料混合物は、少なくともその構成比率に関して、前記プラスチック粒子（３）と同様の原料組成を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の発泡物品。
4. 前記プラスチック粒子（３）は、発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発泡物品。
5. 前記プラスチックシート（４）は、ポリエチレン（ＰＥ）とポリプロピレン（ＰＰ）とオレフィンベースの熱可塑性エラストマ（ＴＰＯ）との混合物を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発泡物品。
6. 前記プラスチックシート（４）は多層式に形成され、少なくとも前記基板（２）に面する層（１２）は、前記原料混合物から生成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発泡物品。
7. 前記プラスチックシート（４）の少なくとも１つの層（１３）は、着色され及び／又はつや消し剤を施されることを特徴とする、請求項６に記載の発泡物品。
8. 前記プラスチックシート（４）の厚みは、１００〜３００μｍ、好ましくは１５０〜２５０μｍ、特に約２００μｍであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発泡物品。
9. 前記プラスチック粒子（３）との融着中に、前記プラスチックシート（４）の外側に、テキスチャーが与えられることが可能であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発泡物品。
10. 前記発泡物品（１）には平面形状が与えられ、前記プラスチックシート（４）は、発泡物品の表面積の片面を実質的に覆って広がっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の発泡物品。
11. 自動車用の内装トリム要素であって、特にサンバイザー又はドアトリムであり、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発泡物品（１）を含むトリム要素。
12. 請求項１に記載の発泡物品（１）を製造する方法であって、前記プラスチックシート（４）が複数部分からなる成形用金型（８）に据えられ、続いて前記成形用金型に前記プラスチック粒子（３）と加熱されたガスとが充填され、前記ガスの温度は、前記プラスチックシートの前記原料混合物の前記第１溶融温度（ＴＳ１）より高く、しかし前記第２溶融温度（ＴＳ２）より低いことを特徴とする方法。
13. 水蒸気、特に湿潤蒸気、ホットエア、又はこれらの混合物が、前記ガスとして使用されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 前記発泡可能なプラスチック粒子（３）は、前記加熱されたガスを使用して、前記成形用金型（８）内へ空圧式に送り込まれることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記成形用金型（８）に据えられた後、前記プラスチックシート（４）は、成形用半金型（６）、（７）の間で縁端部を固定されることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記成形用金型（８）に据えられた後、前記プラスチックシート（４）は、陰圧をかけることで前記空洞の壁に対して押し付けらけるようにされることを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記成形用金型（８）に据えられた後、前記成形用金型に前記発泡可能なプラスチック粒子（３）を充填する前に、前記プラスチックシート（４）は加熱されたガスを供給することで事前に延伸されることを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記発泡可能なプラスチック粒子（３）と加熱されたガスとの混合物の充填中に、前記プラスチックシート（４）は、前記空洞のテキスチャー加工された壁に押し付けられ、それによって外側で型押しされることを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記成形用金型（８）に供給された前記ガスは、前記プラスチックシート（４）に覆われていない前記成形用金型（８）の前記空洞のガス透過領域（１１）を経由して、少なくとも部分的に取り除かれることを特徴とする、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の方法。

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