JP2016515956A - 粒子発泡体構造部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

粒子発泡体構造部材が発泡体を備え、前記発泡体が、少なくとも、その外側表面の部分領域において、プラスチック材料からなる被覆層を有している。前記発泡体が、前記被覆層を支える領域において、圧縮された表面構造を有し、前記被覆層が前記発泡体の前記圧縮された表面構造と材料結合されている。この粒子発泡体構造部材を製造するために、前記発泡体が金型の中で発泡され、それに続く工程ステップにおいて、前記被覆層上に又は前記被覆層に対して吹き付けられる。この際、前記被覆層を支える表面領域に、被覆層を被着する前に圧縮された表面構造が形成され、前記被覆層が前記圧縮された表面構造と材料結合される。【選択図】図２

Description

本発明は、発泡体を備えた粒子発泡体構造部材に関し、この発泡体は、少なくとも、その外側表面の部分領域において、プラスチック材料からなる被覆層を有している。

本発明は、更に、少なくとも、その外側表面の部分領域において、プラスチック材料からなる被覆層を有している発泡体を備える粒子発泡体構造部材の製造方法に関し、この方法では、前記発泡体が金型内で泡立てられ、次工程において、前記被覆層上に又は前記被覆層に対して吹き付けられる。

発泡されたプラスチック、例えば、発泡ポリスチロール（ＥＰＳ）又は発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）、からなる粒子発泡体構造部材は、様々な形態で知られており、重量及び絶縁、特に熱絶縁、に関して本質的な利点を有しているので、多くの産業分野で利用されている。これらは、例えば自動車産業において、金属製部品に対する重量低減のために又は音、熱に対する絶縁部材として又は機械的負荷用に多用されている。しかし、表面の美的外観が魅力的でなく、一般的にデザイナーの諸要求に十分に応えられないという欠点がある。これらの要求に対応するために、粒子発泡体構造部材に、後から、金属、プラスチック又は布からなる被覆層を付けることが知られている。金属、プラスチック又は布からなるこの被覆層は、後から粒子発泡体構造部材に貼り付けられるか、又は、特殊な保持器、特にクリップ、により粒子発泡体構造部材に固定される。

近年、粒子発泡体構造部材の上に、後からプラスチック材料、特に熱可塑性エラストマー、を少なくとも部分的に、被覆成形することが知られている。このために粒子発泡体構造部材が射出成形機に入れられ、この際に、粒子発泡体構造部材と射出成形金型との間に空隙が残され、低粘度のプラスチックが高温で高圧下にこの空隙に注入される。

可塑化されたプラスチックは、溶融体として、粒子発泡体構造部材と射出成形金型の型枠との間の空隙を充填する。粒子発泡体構造部材の表面構造が不規則で多孔性であるので、液状のプラスチックは、粒子発泡体構造部材の構造の表面に近い領域に多様に入り込む。この際に、粒子発泡体構造部材の構造の表面に近いゾーンに一定でない材料堆積が生じ、その結果、被着された熱可塑性の被覆層は、不均一な断面となる。これは、小形の粒子発泡体構造部材の場合又は使用者に見えないように組み込まれた粒子発泡体構造部材の場合には、まだ許容できるが、大きくて目に見える粒子発泡体構造部材では、この不規則性がそのうちに目立つようになり、美的観点において大いに妨げになる。

本発明の課題は、均一な厚さを有する被覆層を備えた粒子発泡体構造部材を得ることにあり、この被覆層は、確実に且つ簡単な方法で発泡体と結合されていなければならない。更に、これに相応した粒子発泡体構造部材を簡単に作ることのできる方法を得ることも本発明の課題である。

粒子発泡体構造部材に関する前述の課題は、本発明により請求項１の特徴を有する粒子発泡体構造部材によって解決される。ここでは、発泡体がその被覆層を支える領域において圧縮された表面構造を有するように構成されており、前記被覆層は、発泡体の圧縮された表面構造と材料結合（stoffschlussig verbunden）されている。

本発明は、次の基本的な考えに基づく。即ち、好適には熱可塑性プラスチックからなる被覆層が、発泡された発泡体の上に、直接に被着されるのではなく、前記被覆層を備えるべき発泡体の表面領域が、被覆層を被着する前に圧縮されるという考えに基づく。この場合、例えば、圧縮された表面構造を形成するために、発泡体の細孔が互いに溶融されて閉鎖された表面を形成するようにすることができる。この方法により、液状の熱可塑性プラスチックが、被着時に、即ち注入時に、発泡体の中に入り込むことが防止される。こうして、発泡体の圧縮された表面構造により、被覆層が均一で予め決められた厚さを有することが保証される。

この被覆層を発泡体の圧縮された表面構造と材料結合することにより、被覆層を発泡体上で全面に亘って保持することが、そのための固定手段などを必要とすることなく、保証される。

しかし、これに加えて、被覆層を発泡体の圧縮された表面構造と嵌め合い結合（Formschlussig verbunden）及び／又は摩擦結合（kraftschlussig verbunden）で結合することもできる。

好適には、被覆層のプラスチック材料は、熱可塑性のエラストマーである。

方法に関する前述の課題は、被覆層を支える発泡体表面領域において、被覆層を被着する前に、圧縮された表面構造が形成されることにより解決され、このとき、被覆層は圧縮された表面構造と材料結合される。

この圧縮により、発泡体の元々の開放された有孔性構造が均一な閉鎖された表面構造に変換される。圧縮され閉鎖された細孔を有するこの表面構造により、注入された熱可塑性プラスチックの溶融流が均一に且つ再現性よく生じる。これにより、注入された被覆層の規定された厚さを有する粒子発泡体構造部材が得られる。この被覆層を発泡体の圧縮された表面構造と材料結合することにより、被覆層を発泡体上で全面に亘って保持することが、そのための固定手段などを必要とすることなく、保証される。

本発明の可能な実施例では、発泡体の圧縮された表面構造が、発泡体の発泡時に直接に金型の中で形成されるようにすることができる。これは、例えば、段階的に予め決められた温度に、金型の壁面を調節することによって可能であり、これによって、金型の中で発泡時に形成される粒子泡が金型のこの壁面で溶け、その結果、発泡粒子が表面のこの領域で互いに溶融して、閉鎖され圧縮された表面構造を形成する。

しかし、発泡体の圧縮された表面構造が、発泡体の発泡後に形成されるようにするのが好適である。これは、その中で発泡体が発泡される金型と同じ金型の中で行なうことができるが、この発泡体を別の作業場所に移すことも可能である。

発泡体の圧縮された表面構造の形成は、例えば、発泡体に外部の圧縮力を作用させることによって達成することができる。この場合、圧縮力が作用する発泡体の表面領域は少なくとも部分的に、圧縮力を加える前に及び／又は圧縮力を加えている間に、溶融される。この溶融と圧縮力印加とによって、材料の圧縮と同時に平滑な外側表面を達成することができる。

この圧縮力は、例えばスタンピング金型を用いて、加えることができる。このスタンピング金型を加熱することによって、このスタンピング金型は、発泡体の表面領域の加熱及び溶融に同時に役立つ。この目的のために、スタンピング金型の中に加熱装置を配置することができる。

本発明の特に好適な形態では、このスタンピング金型が移動可能な金型部分で形成されている。

被覆層が被着されるべき発泡体表面領域に前記圧縮された構造が形成された後で、射出成形金型の中の発泡体の上に、好適には熱可塑性エラストマーからなる被覆層が注入される。この際、この被覆層は、圧縮された表面構造と材料結合される。この目的のために、本発明の展開形態では、発泡体の圧縮された表面構造は少なくとも部分的に、被覆層を被着する前に及び／又は被覆層を被着している間に、完全に溶融されるか又は少なくとも部分的に溶融される。

本発明の他の個別事項及び特徴は、図を引用した実施例の以下の記載から明らかである。

発泡体を発泡するための金型の模式図 発泡した発泡体が入った図１の金型 圧縮された表面構造を形成した後の図２の金型 金型を開放した後の図３の金型 発泡体を取り出す際の図４の金型 圧縮された表面構造を有する発泡体 発泡体が装入された射出成形金型 閉鎖する際の図７の射出成形金型 発泡体が装入されている閉鎖された射出成形金型 注入された被覆層を有する図９の射出成形金型 粒子発泡体構造部材を取り出す際の開放された射出成形金型 完成した粒子発泡体構造部材

図１２は、粒子発泡体構造部材１０の模式図であり、この粒子発泡体構造部材は、ＥＰＰ又はＥＰＳからなる発泡体１１で構成されており、その一面に熱可塑性エラストマーからなる被覆層１３を有している。発泡体１１は、被覆層１３を支えている領域において、圧縮された表面構造１２を有している。

以下、図１から１１に基づいて、この粒子発泡体構造部材１０の製造方法を個別に説明する。

図１は、容器状の下部の金型部分２１を備えた金型２０の模式図であり、この下部の金型部分には、発泡可能なプラスチック粒子を装入するための１つの充填ノズル２２（模式的にしか示されていない）と、高温の蒸気を前記下部金型部分２１で区画された型空洞２５に装入するための２つの蒸気ノズルとが備えられている。型空洞２５は、蓋状の第２の金型部分２４で閉じられており、この蓋状の第２の金型部分２４は、雄型の突起部２４ａにより型空洞２５に差し込むことができる。蓋状の第２の金型部分２４は、前記第１の金型部分に対して、両方向矢印Ａで示されているように、相対的に移動可能である。更に、第２の金型部分２４は、例として示された加熱装置２６により、所望の温度に加熱することができる。

そのスタート位置では、第２の金型部分２４は、雄型の突起部２４ａと共に、図１に示すように、型空洞２５から後ろへ下がっている。

雄型の第２の金型部分２４は、加熱装置２６の始動により予め決められた温度に予熱され、発泡可能な、特にＥＰＰ又はＥＰＳからなる、プラスチックの粒子が充填ノズル２２を通って型空洞２５に入れられる。蒸気ノズル２３を通って高温の蒸気が型空洞２５に入れられ、これによって前記粒子が発泡され、型空洞２５全体を形作る発泡体１１が形成される。

発泡体１１を型空洞２５内で予め決めた時間保持した後で、移動可能な第２の金型部分２４が、その雄型の突起部２４ａと共に型空洞２５の中に入り、発泡体１１を圧縮し、雄型の突起部２４ａに面した表面で第２の金型部分２４の高められた温度によって発泡体を溶かすように、操作される。発泡体１１の溶融する境界層と第２の金型部分２４の雄型の突起部２４ａによる圧縮とによって、第２の金型部分２４と接する発泡体１１の表面領域において、図３に示すように、圧縮され細孔の閉じられた表面構造部１２が生成される。

予め選択された冷却期間の後に、蓋状の第２の金型部分２４が取り外され、従って、金型２０が開けられ（図４参照）、上面に圧縮された表面構造１２を有する発泡体１１を金型２０から取り出すことができる（図５参照）。

引き続いて次の工程ステップにおいて、図６に示された圧縮された表面構造１２を有する発泡体１１の上に、熱可塑性プラスチックからなる被覆層１３が注入される。これについて、以下に図７から１１に基づき説明する。

図７は、容器状の下部の第１の金型部分３１を有する射出成形金型３０の模式図であり、この金型部分３１が空洞３４を規定している。圧縮された表面構造１２を有する発泡体１１を、図７に示すように、この空洞３４に入れることができる。

引き続き、射出成形金型３０は、その中に注入ノズル３３が形成されている蓋状の上部の第２の金型部分３２により閉じられる。これは図８の矢印Ｖで示されている。

図９は、発泡体１１が入れられた、閉じられた射出成形金型３０を示す。この場合、発泡体１１の上面、即ち、発泡体１１の圧縮された表面構造１２、と第２の金型部分３２との間に空隙３５が形成されるようにするために、空洞３４は発泡体１１よりも幾分大きくなっている。

この空隙３５に注入ノズル３３を通って熱可塑性エラストマーを注入することができ、このエラストマーは、被覆層１３を形成し、発泡体１１の圧縮された表面構造１２と嵌め合い結合をする。

予め決められた冷却期間の後に、射出成形金型３０が開けられ、発泡体１１と圧縮された表面構造１２を介してこの発泡体１１に結合している熱可塑性の被覆層１３とを有する粒子発泡体構造部材１０を、この射出成形金型から取り出すことができる（図１１参照）。

１０ 粒子発泡体構造部材
１１ 発泡体
１２ 表面構造
１３ 被覆層
２０ 金型
２１ 金型の下部の第１の金型部分
２２ 粒子充填ノズル
２３ 蒸気ノズル
２４ 金型の上部の蓋状の金型部分
２４ａ 雄型突起部
２５ 型空洞
２６ 加熱装置
３０ 射出成形金型
３１ 射出成形金型の下部の第１の金型部分
３２ 射出成形金型の上部の第２の金型部分
３４ 空洞

Claims (12)

1. 発泡体（１１）を備えた粒子発泡体構造部材（１０）であって、前記発泡体が、少なくとも、その外側表面の部分領域において、プラスチック材料からなる被覆層（１３）を有している粒子発泡体構造部材において、前記発泡体（１１）が、前記被覆層（１３）を支える領域において、圧縮された表面構造（１２）を有し、前記被覆層（１３）が前記発泡体（１１）の前記圧縮された表面構造（１２）と材料結合されていることを特徴とする粒子発泡体構造部材。
2. 前記圧縮された表面構造（１２）を形成するために、発泡体の細孔が互いに溶融して閉鎖された表面が形成されることを特徴とする請求項１に記載の粒子発泡体構造部材。
3. 前記被覆層（１３）のプラスチック材料が熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子発泡体構造部材。
4. 発泡体（１１）を備えた粒子発泡体構造部材（１０）であって前記発泡体が少なくともその外側表面の部分領域においてプラスチック材料からなる１つの被覆層（１３）を有している粒子発泡体構造部材の製造方法であって、前記発泡体（１１）が金型（２０）の中で発泡され、それに続く工程ステップにおいて、前記被覆層（１３）上に又は前記被覆層に対して吹き付けられる製造方法において、前記発泡体（１１）の前記被覆層（１３）を支える表面領域において、前記被覆層（１３）を被着する前に圧縮された表面構造（１３）が形成され、前記被覆層（１３）が前記圧縮された表面構造（１２）と材料結合されることを特徴とする粒子発泡体構造部材製造方法。
5. 前記発泡体（１１）の前記圧縮された表面構造（１３）が、前記発泡体（１１）の発泡時に形成されることを特徴とする請求項４に記載の粒子発泡体構造部材製造方法。
6. 前記発泡体（１１）の前記圧縮された表面構造（１３）が、前記発泡体（１１）の発泡後に形成されることを特徴とする請求項４に記載の粒子発泡体構造部材製造方法。
7. 前記発泡体（１１）の前記圧縮された表面構造（１３）が、外部の圧縮力を前記発泡体（１１）に作用させることにより形成されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の粒子発泡体構造部材製造方法。
8. 前記圧縮力が作用する前記発泡体（１１）の表面領域が、少なくとも部分的に、前記圧縮力を加える前に及び／又は加えている間に、溶融されることを特徴とする請求項７に記載の粒子発泡体構造部材製造方法。
9. 前記圧縮力がスタンピング金型を用いて加えられることを特徴とする請求項７又は８に記載の粒子発泡体構造部材製造方法。
10. 前記スタンピング金型が前記金型（２０）の移動可能な金型部分（２４）により形成されていることを特徴とする請求項９に記載の粒子発泡体構造部材製造方法。
11. 前記被覆層（１３）を形成する前記プラスチック材料が熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項に記載の粒子発泡体構造部材製造方法。
12. 前記圧縮された表面構造（１２）が少なくとも部分的に、前記被覆層（１３）を被着する前に及び／又は被着する間に溶融されることを特徴とする請求項４〜１１のいずれか１項に記載の粒子発泡体構造部材製造方法。

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