JP2008529827A

JP2008529827A - 半構造的パネルの製造方法

Info

Publication number: JP2008529827A
Application number: JP2007553432A
Authority: JP
Inventors: トッドディーヴィル; スティーヴンジェイモリ
Original assignee: マグナインターナショナルインコーポレイテッド
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2008-08-07
Also published as: EP1846223A1; US20080185755A1; CA2595556A1; WO2006084364A1; EP1846223A4

Abstract

熱可塑性材料及び長ガラス繊維を含むメルト及びフィルムから自動車パネルを製造する方法は、固定金型、可動金型、及びこれら金型相互間に形成された金型キャビティを含む金型組立体を利用する。この製造方法は、フィルムを固定金型及び可動金型の一方に固定するステップと、金型キャビティが所定の厚さ状態にあるときにメルトを金型キャビティ内に導入するステップと、可動金型を固定金型に当てて閉鎖し、メルトを圧縮して自動車パネルをフィルムが自動車パネルに付着した状態で形成するステップとを有する。

Description

本発明は、自動車用パネルの製造方法に関する。本発明は、特に、射出−圧縮成形法によりクラスＡ（Class A）表面仕上げが施された自動車パネルの製造方法に関する。

自動車の仕上げ、特に外部パネルの仕上げには相当な大きな市場がある。かかる仕上げが施された外部パネルに利用される最も普通の材料は、塗装鋼である。塗装鋼は、薄鋼板を打ち抜き加工して別々の部品にし、次に、組立て及び塗装を行うことにより形成される。しかしながら、このような塗装鋼仕上げと関連した欠点が存在する。具体的には、塗装鋼パネルの製造方法は、汚染度が高く、しかも多量のエネルギーを消費する。さらに、結果的に得られたパネルは、相当大きな重量を自動車に付加し、それにより、燃費が一段と悪化する。さらに、塗装鋼パネルの製造開始にも、相当多大な設備投資及び金型費が必要である。

塗装鋼を用いた場合の上述の問題に照らして、熱可塑性複合材が、魅力のある代替手段になってきている。多くの場合、仕上げが施された熱可塑性複合材の製造は、塗装鋼パネルの製造よりも費用効果が良い。さらに、熱可塑性複合材は、軽量であり、これらの対抗品としての塗装鋼よりも環境に優しい仕上げを備える。さらに、熱可塑性複合材は、より多くのスタイリング上のオプション及び種々の化粧仕上げの実現を可能にする。射出成形法と圧縮成形法は、両方とも、パネルに強度、剛性及び寸法安定性を含む改良された物理的性質を与えるためにガラスか炭素かのいずれかの長繊維を利用して熱可塑性複合材を補強する周知の方法である。

しかしながら、強度及び剛性が得られるが、これら成形法の実施中に表面仕上げが劣化する。その結果、自動車業界に適しているクラスＡ表面仕上げは、達成されない。

したがって、長ガラス繊維により補強された熱可塑性複合材からクラスＡ表面仕上げを有するパネルを製造する方法が要望されている。

本発明の一特徴によれば、熱可塑性材料及び長ガラス繊維を含むメルト及びフィルムから自動車パネルを製造する方法は、固定金型、可動金型、及びこれら金型相互間に形成された金型キャビティを含む金型組立体を利用する。この製造方法は、フィルムを固定金型及び可動金型の一方に固定するステップと、金型キャビティが所定の厚さ状態にあるときにメルトを金型キャビティ内に導入するステップと、可動金型を固定金型に当てて閉鎖し、メルトを圧縮して自動車パネルをフィルムが自動車パネルに成形被着された状態で形成するステップとを有する。

本発明の別の特徴によれば、熱可塑性材料及び長ガラス繊維を含むメルト及びフィルムから自動車パネルを製造する方法は、固定金型、可動金型、及びこれら金型相互間に形成された金型キャビティを含む金型組立体を利用する。この製造方法は、フィルムを固定金型及び可動金型の一方に固定するステップと、熱可塑性材料と長ガラス繊維を混合してメルトを形成するステップと、可動金型を動かして固定金型に当てるステップと、可動金型が固定金型から所定の距離をおいたところに位置しているときにメルトを金型キャビティ内に射出するステップと、可動金型を固定金型に当てて閉鎖し、メルトを圧縮して自動車パネルをフィルムが自動車パネルに成形被着された状態で形成するステップとを有する。

本発明の利点は、添付の図面と関連して以下の詳細な説明を参照することにより本発明が一層よく理解されると容易に明らかになろう。

図１及び図２を参照すると、全体が符号１０で示された金型組立体が、可動プラテン１２及び固定プラテン１４を有している。可動プラテン１２は、当業者に知られている多くの方法の任意のものによって固定プラテン１４に対して動く。可動金型１６が、可動プラテン１２に固着され、固定金型１８が、固定プラテン１４に固着されている。したがって、可動金型１６は、固定金型１８に対して動くことができる。例示の実施形態では、金型組立体１０は、可動金型１６が水平面内で動く水平金型である。しかしながら、金型組立体１０は、図４に示されているように、可動金型１６が鉛直面内で動く垂直金型であっても良いことがわかる。

可動金型１６と固定金型１８との間には金型キャビティ２０が形成されている。停止パッド２２が、可動金型１６が固定金型１８から所定の距離をおいたところに位置しているとき、固定金型１８に向かう可動金型１６の運動を停止させるために可動金型１６及び固定金型１８の一方にしっかりと固定されている。停止パッド２２のサイズは、様々であって良く、それにより、金型キャビティ２０の所定の厚さのばらつきが許容される。可動金型１６は、金型キャビティ２０の内部に向いたショー表面（show surface）２４を有している。喰切り刃シール部２６が、可動金型１６に沿ってそのショー表面２４に隣接して形成され、このシール部は、ダイドローイング方向に働く。

次に図１を参照すると、全体が符号２８で示されたインライン型配合機が、金型組立体１０から間隔を置いて設けられている。インライン型配合機２８は、二軸スクリュー３１，３２を収容するバレル３０を有している。二軸スクリュー３１，３２は、互いに噛み合った状態で同一方向に動作する。供給ホッパ３４が、熱可塑性材料をペレットの形態でバレル３０に供給し、ガラス供給装置３６が、供給ホッパ３４の下流側に位置決めされて長ガラス繊維をバレル３０内に投入するようになっている。インライン型配合機２８は、熱可塑性材料を溶解させ、次に、熱可塑性材料と長ガラス繊維を混合する。弁３８が、インライン型配合機２８から出る熱可塑性材料及び長ガラス繊維を含む結果的に得られたメルトの流量を調節する。

全体が符号４０で示された射出ユニットが、インライン型配合機２８と金型組立体１０との間に設けられている。射出ユニット４０は、前側シリンダ空間４６を備えたシリンダ４４を有している。チャネル４２が、インライン型配合機２８と射出ユニット４０との間に延びている。インライン型配合機２８から出たメルトは、チャネル４２を通って流れて前側シリンダ空間４６内に溜まり、この前側シリンダ空間は、マニホルド４８により金型組立体１０の金型キャビティ２０に結合されている。ゲート５０が、マニホルド４８を選択的に閉じる。射出ユニット４０は、インゼクタ又はプランジャ５２を更に有している。前側シリンダ空間４６が所定量のメルトで満たされると、インゼクタ５２は、マニホルド４８を介してメルトを所定の圧力で金型キャビティ２０内に射出するよう作動される。

上述の金型組立体１０、インライン型配合機２８、及び射出ユニット４０は、全体が図３に示された自動車パネル５４を熱可塑性材料及び長ガラス繊維から形成するために利用される。パネル５４は、厚さが約４〜５ｍｍであり、このパネルは、多くの水平及び半構造的垂直自動車パネルの任意のものであって良く、かかるパネルとしては、ドアパネル、フード、ルーフパネル、デッキリッドパネル、及び引き上げゲートパネルが挙げられるが、これらには限定されない。

パネル５４は、全体が符号５８で示されたフィルムに成形被着された支持基材５６を有し、この支持基材は、熱可塑性材料及び長ガラス繊維を含むメルトから形成される。好ましい実施形態では、熱可塑性材料は、ポリカーボネートである。長ガラス繊維は、ロービングの状態で供給され、かかるロービングは、熱可塑性材料との混合前に、ガラス供給装置３６を介して二軸スクリュー３１，３２上に設けられている切断要素に送られる。しかしながら、長ガラス繊維は、変形例として、あらかじめ細断されて束の状態で供給されても良いことがわかる。好ましくは、長ガラス繊維は、長さが約０．５インチ（１２．７ｍｍ）であり、支持基材５６の重量又は質量の約１０〜４０％を占める。しかしながら、長ガラス繊維の長さ及び長ガラス繊維の重量％は、様々であってよいことがわかる。長ガラス繊維入りのポリカーボネートの使用により、パネル５４は、寸法及び耐熱性に関する要件を満たすことができる。

種々の添加剤はどれでも、熱可塑性材料及び長ガラス繊維に添加できる。添加剤の多くは、熱可塑性材料に対する長ガラス繊維の適合性を高める。添加剤の幾つかの例としては、熱安定剤、離型剤、カップリング剤、耐衝撃性改良剤、着色剤、及びタルク充填剤が挙げられるが、これらには限定されない。

フィルム５８は、透明な外側層６０及び支持基材５６と適合性のある内側層６２を有している。フィルム５８と支持基材５６の適合性により、これら相互が強力にくっつくことができる。１又は２以上の追加の層、例えば、着色層（図示せず）を透明な外側層６０と内側層６２との間に介在して設けるのが良い。内側層６２が着色層であっても良いことがわかる。厚さが約０．８ｍｍのフィルム５８は、透明な外側層６０が可動金型１６のショー表面２４に当たるよう可動金型１６に固定される。フィルム５８は、金型組立体１０内に嵌まるようにするために、可動金型１６への固定前にトリムされなければならない。フィルム５８を多くの方法の任意の方法で可動金型１６に固定することができることがわかる。また、フィルム５８を金型キャビティ２０内へのメルトの導入を可能にするようゲート５０が再位置決めされた状態で固定金型１８のショー表面６３に固定しても良いことが考えられる。

選択されたフィルム５８は、パネル５４に自動車業界に適したクラスＡ表面仕上げを提供する必要がある。したがって、フィルム５８は、高光沢且つ着色仕上げを備えなければならない。利用できる多くの市販のフィルムがある。好ましくは、ポリカーボネートを主成分とするフィルムが、本発明に利用される。

パネル５４の製造方法では、まず最初に、フィルム５８を可動金型１６に固定して透明な外側層６０がショー表面２４に当たるようにする。熱可塑性材料、好ましくはポリカーボネートを供給ホッパ３４経由でインライン型配合機２８のバレル３０内に送り込み、ここで、溶融させ、次に、ガラス供給装置３６を介してバレル３０内に送り込まれた長ガラス繊維と混ぜ合わせる。弁３８が開かれると、結果的に得られたメルトが、チャネル４２を通って流れて、射出ユニット４０のシリンダ４４内に流れ込む。より具体的に言えば、メルトは、シリンダ４４の前側シリンダ空間４６内に溜まる。可動金型１６は、固定金型１８に向かって動き始める。金型キャビティ２０が所定厚さの状態にあるとき、インゼクタ５２は、マニホルド４８及び開いているゲート５０を介してメルトを金型キャビティ２０内に射出する。可動金型１６は、固定金型１８に当たって閉じてメルトを圧縮し、そしてメルトが金型キャビティ２０の全ての領域を満たすようにする。可動金型１６の停止パッド２２がいったん固定金型１８に当接すると、可動金型１６の運動が止まり、金型組立体１０が閉鎖される。この時点で、喰切り刃シール部２６は、メルトが金型組立体２０から漏れ出ないように金型キャビティ２０の外縁部をシールする。今や金型組立体１０が閉鎖された状態で、支持基材５６をフィルム５８の内側層６０に被着させ、それによりパネル５４を形成する。次に、パネル５４を金型組立体１０から取り出す。最後に、パネル５４に対して成形後トリミングを行う。フィルム５８の透明な外側層６２は、成形されたパネル５４に自動車業界に適したクラスＡ表面仕上げを与える。

上述の射出−圧縮方法は、剪断力が小さいことに起因する長ガラス繊維の破断を回避し、繊維長さが徹頭徹尾維持されるようにする。加うるに、射出−圧縮方法は、射出成形法により達成されるガラス繊維配向度よりもランダムなガラス繊維配向度をもたらす。その結果、収縮差により引き起こされるそりが減少する。

本発明を例示的に説明した。用いた技術用語は、性質上、本発明を限定するものではなく、説明の用語である。上述の教示に照らして、本発明の多くの改造例及び変形例を想到できる。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で、本発明を具体的に説明した形態以外の形態で実施できる。

メルトを横型金型組立体に送り出すインライン型配合機及び射出ユニットの側面図である。停止パッド及び喰切り刃シール部を含む金型組立体の側面図である。金型組立体内に形成された自動車パネルの断面図である。メルトを縦型金型組立体に送り出すインライン型配合機及び射出ユニットの側面図である。

Claims

固定金型、可動金型、及びこれら金型相互間に形成された金型キャビティを含む金型組立体を利用して熱可塑性材料及び長ガラス繊維を含むメルト及びフィルムから自動車パネルを製造する方法であって、
前記フィルムを前記固定金型及び前記可動金型の一方に固定するステップと、
前記金型キャビティが所定の厚さ状態にあるときに前記メルトを前記金型キャビティ内に導入するステップと、
前記可動金型を前記固定金型に当てて閉鎖し、前記メルトを圧縮して前記自動車パネルを前記フィルムが前記自動車パネルに成形被着された状態で形成するステップと、を備えている、
ことを特徴とする方法。
前記可動金型を前記固定金型に当てて閉鎖し、前記メルトを圧縮して前記自動車パネルを前記フィルムが前記自動車パネルに成形被着された状態で形成する前記ステップは、前記メルトを前記金型キャビティの全ての領域に押し込むステップを含む、
請求項１記載の方法。
前記金型キャビティが所定の厚さ状態にあるときに前記メルトを前記金型キャビティ内に導入する前記ステップは、前記可動金型を前記固定金型に当てて閉鎖し、前記メルトを圧縮して前記自動車パネルを前記フィルムが前記自動車パネルに成形被着された状態で形成する前記ステップと同時に行われる、
請求項２記載の方法。
前記可動金型を前記固定金型に当てて閉鎖し、前記メルトを圧縮して前記自動車パネルを前記フィルムが前記自動車パネルに成形被着された状態で形成する前記ステップは、前記可動金型を前記固定金型から所定の距離をおいたところで停止させるステップを含む、
請求項３記載の方法。
前記金型キャビティの縁部をシールするステップを有する、
請求項４記載の方法。
前記フィルムをトリムして前記固定金型及び前記可動金型の少なくとも一方に沿ってフィットさせるステップを有する、
請求項５記載の方法。
前記熱可塑性材料と前記長ガラス繊維を混合して前記メルトを形成するステップを有する、
請求項６記載の方法。
固定金型、可動金型、及びこれら金型相互間に形成された金型キャビティを含む金型組立体を利用して熱可塑性材料及び長ガラス繊維を含むメルト及びフィルムから自動車パネルを製造する方法であって、
前記フィルムを前記固定金型及び前記可動金型の一方に固定するステップと、
前記熱可塑性材料と前記長ガラス繊維を混合して前記メルトを形成するステップと、
前記可動金型を動かして前記固定金型に当てるステップと、
前記可動金型が前記固定金型から所定の距離をおいたところに位置しているときに前記メルトを前記金型キャビティ内に射出するステップと、
前記可動金型を前記固定金型に当てて閉鎖し、前記メルトを圧縮して前記自動車パネルを前記フィルムが前記自動車パネルに成形被着された状態で形成するステップとを有する、
ことを特徴とする方法。
前記金型キャビティの縁部をシールするステップを有する、
請求項８記載の方法。
前記可動金型を前記固定金型に当てて閉鎖し、前記メルトを圧縮して前記自動車パネルを前記フィルムが前記自動車パネルに成形被着された状態で形成する前記ステップは、前記可動金型を前記固定金型から所定の距離をおいたところで停止させるステップを含む、
請求項９記載の方法。
前記可動金型を前記固定金型に当てて閉鎖し、前記メルトを圧縮して前記自動車パネルを前記フィルムが前記自動車パネルに成形被着された状態で形成する前記ステップは、前記メルトを前記金型キャビティの全ての領域に押し込むステップを含む、
請求項１０記載の方法。
前記金型キャビティが所定の厚さ状態にあるときに前記メルトを前記金型キャビティ内に導入する前記ステップは、前記可動金型を前記固定金型に当てて閉鎖し、前記メルトを圧縮して前記自動車パネルを前記フィルムが前記自動車パネルに成形被着された状態で形成する前記ステップと同時に行われる、
請求項１１記載の方法。