JP2022553919A - フィルム層コーティングを有する発泡プラスチック成形体の製造方法 - Google Patents

フィルム層コーティングを有する発泡プラスチック成形体の製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、成形キャビティを形成する少なくとも１つのツールキャビティを備えた金型を使用し、フィルム層コーティング（１１）を有する発泡プラスチック成形体を製造する方法に関し、当該方法は、次の方法ステップを含む。Ａ）前記金型（２）の少なくとも１つのツールキャビティ（２１）を加熱し、Ｂ）前記少なくとも１つの加熱されたツールキャビティ（２１）に粒状体（３）を塗布し、Ｃ）前記加熱されたツールキャビティ（２１）で粒状体（３）を溶融して液状フィルム層（３１）を形成し、Ｄ）前記液状フィルム層（３１）を発泡プラスチック成形体に塗布し、前記液状フィルム層（３１）を前記プラスチック成形体の前記表面に融着することにより、前記プラスチック成形体（１）の前記表面上にフィルム層コーティング（１１）を形成し、Ｅ）前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１）を冷却し、前記フィルム層（１１）でコーティングされた前記プラスチック成形体（１）を排出する。【選択図】図１

Description

本発明は、成形キャビティを形成する少なくとも１つのツールキャビティを備えた金型を使用し、フィルム層コーティングを有する発泡プラスチック成形体を製造する方法に関する。
発泡プラスチックの成形体を製造する一部品金型または多部品金型と同様に、製造方法も従来技術から知られている。既知の方法では、成形キャビティを形成する少なくとも１つのツールキャビティを含む一部品金型または多部品金型内において、膨張性粒子および／または発泡パールが成形キャビティに充填され、粒子および／または発泡パールが膨張して融着するような温度および湿度を有して加圧された蒸気が成形キャビティ内を流れる（本方法は、スチームチャンバ法としても知られている）。また、２つの対向する金型半体および成形キャビティの内部を介して成形キャビティを加熱し、その後、成形キャビティ内に膨張性粒子および／または発泡パールが充填され、加熱された成形キャビティから熱エネルギーを吸収して成形キャビティ内で膨張し、発泡プラスチック成形体を形成しながら互いに融着することが、従来技術から知られている。金型の少なくとも１つのツールキャビティによって画定される成形キャビティは、製造される発泡プラスチック成形体の形状を決定する。冷却後、金型を開くことにより、金型で製造されたプラスチック成形体を金型から排出し、または離型することができる。
そのような装置および発泡プラスチック成形体の製造方法は、例えば、ＤＥ １０ ２００９ ００６ ５０７ Ｂ３から知られるようになっている。
従来から知られている発泡プラスチック成形体は、上述の製造プロセスの完了後、閉曲面または連続面を有しない。膨張法は、むしろ発泡プラスチック成形体の表面に微小な空洞を残し、例えば、そこに液体が入り込む場合がある。また、プラスチック成形体は、前述の空洞によって閉じた平面構造を有さず、したがって、例えば、自動車技術で使用される成形体のラッカー塗装に直接適していないという欠点がある。
さらに、従来から知られている発泡プラスチック成形体は、原料として使用される、膨張性または発泡プラスチック粒状体のそれぞれの色しか有しない。特定の応用分野、例えば、食品産業の分野だけでなく、自動車技術の分野においても、例えば、成形体を直接ラッカー塗装し、自動車のバンパーとして使用するためには、粗さの程度が低い閉曲面を有する発泡プラスチック成形体を製造する必要がある。
織布成形体のための平坦な閉曲面を得るために、追加のフィルム層によって前述の発泡プラスチック成形体を塗布することが、先行技術から既に知られている。この場合、別の作業ステップで、発泡プラスチック成形体に前述のプラスチックフィルムを塗布する必要があり、この点で従来の製造方法は不利である。
上述した先行技術に基づき、本発明の目的の一つは、より費用効果が高く、製造時間を短縮して実施することができ、さらに、プラスチック成形体の特性を意図された用途目的に具体的に調整することができる、フィルム層コーティングを有する発泡プラスチック成形体を製造する簡便な製造方法を提案することにある。
本発明によれば、本発明の目的は、成形キャビティを形成する少なくとも１つのツールキャビティを備えた金型を使用し、フィルム層コーティングを有する発泡プラスチック成形体を製造する方法によって達成され、当該方法は次の方法ステップを含む。
Ａ）金型の少なくとも１つのツールキャビティを加熱し、
Ｂ）少なくとも１つの加熱されたツールキャビティに粒状体を塗布し、
Ｃ）加熱されたツールキャビティで粒状体を溶融して液状フィルム層を形成し、
Ｄ）液状フィルム層を発泡プラスチック成形体に塗布し、液状フィルム層をプラスチック成形体の表面に融着することにより、プラスチック成形体の表面にフィルム層コーティングを形成し、
Ｅ）ツールキャビティを冷却し、フィルム層でコーティングされたプラスチック成形体を排出する。
閉じた状態の金型の断面図を示す。 粒状体を塗布中の本発明に係るツールキャビティの断面図を示す。 本発明に従って製造された発泡プラスチック成形を有する金型の例示的な実施形態を示す。 外部加熱システムを備えた金型のさらなる例示的な実施形態を示す。
方法ステップＥ）では、金型、特に金型の加熱された少なくとも１つのツールキャビティが離型温度まで冷却され、その後、ツールとして落下するコンポーネントとして、金型からフィルム層コーティングを有するプラスチック成形体が排出され、または離型される。方法ステップＢ）で塗布される粒状体は、発泡プラスチック成形体に形成されるフィルム層コーティングを形成する所望の材料である。方法ステップＡ）において、少なくとも１つのツールキャビティを、方法ステップＢ）で塗布される粒状体の少なくとも溶融温度まで加熱することは、溶融された粒状体から形成される方法ステップＣ）の液状フィルム層を形成するために実施される。当該方法を実施している間、少なくとも１つのツールキャビティの温度は、少なくとも方法ステップＢ）からＤ）を実施している全期間中、実質的に少なくとも塗布された粒状体の溶融温度以上の温度であるように、それぞれ誘導され、または制御されることができる。
本発明に係る方法は、既存のツール、特に多部品金型を使用して、プラスチック成形体上に閉じたフィルム層コーティングを製造することができるという利点を有する。一方、プラスチック成形体へのコーティングを実現するため、特にプラスチック層またはプラスチック層を有する繊維層を塗布するために従来技術により以前必要とされた追加の装置は時代遅れになる。本発明に係る方法において特に有利なのは、前記方法を製造方法の既存の製造プロセスに円滑に組み込むことができ、またはそれに直接接続することができ、その結果、それぞれ、時間の大幅な節約および効果の増大をもたらすことができることである。方法ステップＣ）において粒状体を溶融することにより、加熱されたツールキャビティ内に、規定のフィルム層厚を有する粒状体の連続フィルム層が形成される。方法ステップＣ）の完了後、連続フィルム層は、加熱されたツールキャビティ内で溶融状態または液体状態である。方法ステップＤ）では、プラスチック成形体の表面に閉じたフィルム層コーティングを形成するため、溶融されたフィルム層が、液体状態で発泡プラスチック成形体の表面に少なくとも部分的に塗布され、プラスチック成形体の前記表面上で、それぞれ、直接融着または固化する。フィルム層は、発泡プラスチック成形体の全表面を覆うことができ、または代替的に、閉じたフィルム層としてプラスチック成形体の部分的な表面であるサブ領域のみを覆うことができる。また、本発明に係る方法は、製造されたプラスチック成形体にバリが発生しないという利点を有し、そのため、例えば、製造された完成品に対して、スプルーまたは突出したバリを除去するための再加工が不要である。
本発明によれば、方法ステップＡ）からＥ）を実施する前に、実際のプラスチック成形体が、先行技術から知られているように、発泡法または膨張法によって金型内で最初に製造され、その後、金具が開かれ、発泡プラスチック成形体を少なくとも１つのツールキャビティに残し、その後、方法ステップＡ）からＥ）が少なくとも１つの第２の対向するツールキャビティに対して実施される。方法ステップＤ）によるフィルム層を塗布することは、既に膨張したプラスチック成形体の周りで再び金型を閉じることによって実施され、少なくとも１つのツールキャビティの方法ステップＥ）における冷却は、閉じた成形状態で実施される。本発明に係る製造方法の前述の実施形態は、フィルム層コーティングの製造が、既知の膨張法を用いて発泡プラスチック成形体を製造するという先行技術から既に知られた方法の直後に実現されるという利点を有する。本発明によれば、既存の金型を使用して、フィルム層の塗布が可能である。プラスチック成形体の製造直後におけるフィルム層の製造および塗布により、プラスチック成形体の接合面の中間汚染が回避されるため、プラスチック成形体へのフィルム層の良好な接合または接着を実現することができる。
プラスチック成形体は、ＥＰＳ（発泡ポリスチロール）、ＥＰＰ（発泡ポリプロピレン）、ＥＰＥ（発泡ポリエチレン）、発泡性熱可塑性ポリウレタン（Ｅ－ＴＰＵ）およびグラファイトまたはカーボンを含むポリスチロールなどの全ての発泡性粒子発泡体を使用して、膨張法により金型のキャビティ内で製造することができる。製造方法の代替の実施形態では、第１の金型において膨張法によりプラスチック成形体を製造し、その後、第２の金型で本発明に係る方法ステップを実施することが提供されてもよい。
本発明に係る製造方法のさらなる好ましい実施形態では、少なくとも１つのツールキャビティの領域で方法ステップＡ）からＣ）が実施され、その後、金型が閉じられ、第１の膨張性プラスチック粒状体または発泡パールが、それぞれ、金型の成形キャビティに充填され、金型内で膨張される。方法ステップＤ）では、プラスチック成形体が少なくとも１つのツールキャビティ上に形成された液状フィルム層に対して膨張し、直接融着することによって実施される。
特に好ましいのは、第１の膨張性プラスチック粒状体の膨張プロセスが、早期にキャンセルされるか、または規定の期間後に早期に停止され、これにより、プラスチック粒状体または発泡パールのそれぞれの一部のみが膨張される。その後、まだ融着していない、または膨張していない第１のプラスチック粒状体の一部が金型から除去され、第１の膨張したプラスチック粒状体の層のみがフィルム層に付着する。得られた中間品は、さらなる処理ステップを実施するために、成形キャビティ内に残すか、または成形キャビティから離型することができる。
好ましくは、中間品が成形キャビティ内に残っている場合、第１のプラスチック粒状体の非膨張部分を除去した後、第２の膨張性プラスチック粒状体または発泡パールのそれぞれを成形キャビティに充填し、その後、これを膨張させてプラスチック成形体を形成することができる。説明した方法は、フィルム層を有するプラスチック成形体を製造するために使用することができる。前記フィルム層の下には、それぞれ、第１の材料で形成され、フィルム層と融着され、または接合された第１の膨張性プラスチック粒子または発泡パールの層があり、前記フィルム層の下には、それぞれ、第２の材料から形成され、少なくとも第１の層と接続され、またはそれに接着された第２の膨張性プラスチック粒子またはプラスチックパールの第２の層がある。記載の方法によれば、２つの異なる発泡粒状体からなるプラスチック成形体を製造することができる。
好ましくは、異なる材料特性を有する少なくとも２つの異なる膨張性プラスチック粒状体が、製造プロセスに使用される。第１の例示的な実施形態では、第１の膨張性プラスチック粒状体が、低密度で高弾性を有する局所発泡体をもたらし、第２の粒状体が、第１の膨張性プラスチック粒状体と比較してより高密度で低弾性を有する局所発泡体をもたらすように選択することができる。その結果、得られる発砲プラスチック成形体は、表面の領域のフィルム層コーティングの下に柔らかく柔軟な表面を有し、下方の局所発泡領域は、構造的に安定で変形しないものとなる。
代替の実施形態では、第１の膨張性プラスチック粒状体は、第２の膨張性プラスチック粒状体よりも高剛性および高密度を有することができ、非常に剛性のある表面を有し、同時に軽量化された物品を得ることができる。高剛性と同時に高密度を有する膨張性プラスチック粒状体で形成された第１の発泡体層を設けることの利点は、薄い膜厚のフィルム層コーティングを実現できることである。
第１および第２の膨張性プラスチック粒状体を具体的に選択することにより、結果として、プラスチック成形体を形成する発泡体層の局所的な特性に特に影響を与えることができる。さらに、この方法を繰り返すことにより、２つ以上の異なる膨張性プラスチック粒状体を使用して、プラスチック成形体を形成することが提供されてもよい。したがって、好ましい実施形態では、第１のプラスチック粒状体の非膨張部分を除去した後に成形キャビティ内に中間品を残すとき、少なくとも２つのさらなる膨張性プラスチック粒状体またはプラスチックパールのそれぞれが成形キャビティに充填され、これらを膨張させて、プラスチック成形体を形成することが提供されてもよい。その際、さらなる膨張性プラスチック粒状体の膨張プロセスは、早期にキャンセルされるか、または規定の期間の後に早期に停止され、これにより、それぞれ、さらなるプラスチック粒状体またはプラスチックパールの一部のみが膨張される。その後、また融着していない、または膨張していないさらなるプラスチック粒状体の部分が成形キャビティから除去され、さらなる膨張したプラスチック粒状体の規定の厚さを有する層を製造することができる。説明した方法は、フィルム層を有するプラスチック成形体を製造することを可能にする。前記フィルム層の下には、それぞれ、第１の材料で形成され、フィルム層と融着され、または接合された第１の膨張性プラスチック粒子または発泡パールの層があり、前記フィルム層の下には、それぞれ、さらなる材料から形成され、少なくとも第１の層と接続され、またはそれに接着されたさらなる膨張性プラスチック粒子またはプラスチックパールの任意の数のさらなる層がある。説明した方法によれば、フィルム層とその下の任意の数の膨張性プラスチック粒子の層を有するプラスチック成形体を製造することができる。その結果、特に、３～６層を有する、いわゆる多層成形体を製造することができる。
また、方法ステップＢ）では、粒状体が少なくとも１つのツールキャビティの領域を超えて多部品金型の表面に塗布され、多部品金型の少なくとも１つの部分はシールリングを含むように提供されてもよい。シールリングは、金型を閉じるとき、少なくとも１つのツールキャビティの領域外の粒状体を、少なくとも１つの第１および／または第２のツールキャビティの端部領域のビードまで排出する。シールリングは、金型の第１の部分に配置され、金型を閉じるとき、金型の少なくとも１つの第２の部分の対向するツールキャビティの周囲領域上を掃引する。上記掃引の間、ツールキャビティの外側に塗布された粒状体は、対向するツールキャビティに対するシールリングの動きによって溶融状態で一緒に押され、対向するツールキャビティを制限するビードを形成する。したがって、フィルム層コーティングを塗布するとき、フィルム層コーティングの端に見える端部は、プラスチック成形体の割合の高い表面上でのみ回避される。さらに、フィルム層コーティングの周方向の端部は、ビードによって発泡体によりよく接合され、フィルム層コーティングの端部領域における剥離を回避することができる。シールリングの対向する金型は、シールリングが対向する金型に良好に挿入されるように円錐形に設計されていることが特に好ましい。
好ましくは、本発明によれば、方法ステップＢ）において、フィルム層コーティングの粒状体が、スプレーピストルによって少なくとも１つのツールキャビティに塗布されることが提供されてもよい。
本発明に係る製造プロセスのさらなる好ましい実施形態によれば、方法Ａ）において、加熱される少なくとも１つのツールキャビティは、少なくとも１つのツールキャビティ中の対応する加熱流路を通して加熱媒体を導入することによって加熱されることが提供されてもよい。加熱媒体として、例えば、加熱された油、水、または蒸気混合物を供給することができる。
あるいは、少なくとも１つのツールキャビティは、少なくとも１つの能動加熱装置、例えば、抵抗加熱素子、抵抗素子または誘導加熱素子などの電子加熱素子によって加熱することができる。
好ましくは、また、加熱された空気流などの外部熱源で少なくとも１つのツールキャビティを直接加熱することが提供されてもよい。
好ましくは、少なくとも１つのツールキャビティは、赤外線ラジエータなどの放射ヒータによって、または代替として少なくとも１つの加熱バーナーによって加熱することができる。
また、方法ステップＡ）では、加熱される少なくとも１つのツールキャビティは、少なくとも塗布される粒状体の融点よりも高い温度、特に８０℃～２６０℃の範囲の温度に加熱されることが提供されてもよい。
好ましい実施形態によれば、方法ステップＢ）において、粉末状の熱可塑性プラスチック粒状体が少なくとも１つのツールキャビティに塗布されることが提供されてもよい。熱可塑性プラスチック粒状体は、ツールキャビティを加熱することによって溶融することができ、その結果、ツールキャビティは、熱可塑性プラスチックの連続的な溶融層を含む。
また、粒状体は、添加剤と混合して、少なくとも１つのツールキャビティに塗布することもできる。特に、ガラス繊維および／または炭素繊維を、粒状添加剤として使用することができる。
本発明によれば、方法ステップＣ）の実施中または実施後に、少なくとも１つのツールキャビティの表面の少なくとも部分的な領域において、不織布もしくは織物または編物などの繊維の層が設けられてもよく、好ましくは液状フィルム層中に埋め込まれるか、または液状フィルム層によって浸される。特に好ましくは、配置された層は、規定の外部輪郭および寸法を含むことができる。
特に好ましくは、規定のＲＡＬ色を有する熱可塑性プラスチックが少なくとも１つのツールキャビティに塗布され、フィルムコーティングを所望される規定のＲＡＬ色で製造することができることである。さらに、散逸性、難燃性、食品への適合性、紫外線への耐性、耐熱性、防水性の向上、絶縁耐性の向上、耐摩耗性の向上などの特定の特性を有するブラスチック粒状体を使用することができる。さらに、フィルム層コーティングには、ブラスチック成形体と物質体物質の接合を形成するプラスチックを使用することができる。これにより、所望の特性を有するプラスチック成形体を具体的に設計し続けることができる。
また、本発明によれば、同じ熱可塑性プラスチックによるプラスチック成形体とフィルム層コーティングとを使用して、例えば、プラスチックＰＰとＥＰＰ、またはＰＳとＥＰＳが組み合わされたモノマテリアル複合体を実現することが提供されてもよい。モノマテリアル複合体により、製造されたフィルム層コーティングを有するプラスチック成形体は、材質が均一となるため、リサイクル性が向上する。
さらに、本発明によれば、規定の表面テクスチャを有する少なくとも１つのツールキャビティを使用することができ、これは、フィルム層の規定の表面特性を引き起こす。例えば、フィルム層コーティングの表面は、規定のテクスチャ、規定の粗さを有する極めて滑らかな表面もしくは粗い表面、またはフックアンドループの表面を設けることができる。
本発明に係る製造方法の特に好ましい実施形態によれば、方法ステップＢ）において、粉末状のポリプロピレン（ＰＰ）が少なくとも１つのツールキャビティに塗布されることが提供されてもよい。
さらに特に好ましい実施形態によれば、方法ステップＢ）において、粒状体が、特定の領域に少なくとも１つのフィルム層を形成するために、少なくとも１つのツールキャビティの規定のサブ領域にのみ部分的に塗布することが提供されてもよい。方法ステップＢ）で粒状体の塗布を防ぐために、少なくとも１つのツールキャビティの特定のサブ領域を覆うことができる。
好ましくは、発泡プラスチック成形体上に局所的に異なる膜厚を有するフィルム層コーティングを製造することができるように、粒状体がツールキャビティの異なるサブ領域に規定の異なる層厚で塗布されることが提供されてもよい。前述の方法により、強度の異なる表面領域および曲げ剛性の異なる表面領域をフィルム層コーティングに具体的に実現することが初めて可能になる。特に、表面の弱い領域を導入することができ、これは、例えば、自動車分野でプラスチック成形体を使用する場合、例えば、衝撃の場合において規定の変形挙動を引き起こす。
特に、方法ステップＢ）において、０．０５ｍｍから２ｍｍの範囲の層厚を有する粒状体がツールキャビティに塗布されることが提供されてもよい。粒状体の層厚は、下にある膨張性プラスチック粒状体に応じて選択することができる。
さらに好ましい実施形態によれば、方法ステップＥ）において、冷却される少なくとも１つのツールキャビティが、対流的および／または伝導的に冷却されることが提供されてもよい。
特に好ましい実施形態によれば、方法ステップＥ）において、冷却される少なくとも１つのツールキャビティが、少なくとも１つのツールキャビティの流路を通して冷却媒体を導入することによって冷却されることが提供されてもよい。供給される冷却媒体は、冷却流体、例えば、特に油、冷却空気または冷却水とすることができる。
あるいは、方法ステップＥ）において、冷却される少なくとも１つのツールキャビティが、少なくとも１つのノズル装置を介して、冷却される少なくとも１つのツールキャビティに冷却媒体を噴霧することによって冷却され、特に、液体状態の水が複数のノズル装置、特に噴霧ノズルを介して、冷却される少なくとも１つのツールキャビティに噴霧されることが提供されてもよい。
本発明によれば、方法ステップＡ）において、加熱される少なくとも１つのツールキャビティの温度が、温度センサによって監視されることがさらに提供されてもよい。好ましくは、温度センサによって、所望のプロセス温度は、製造方法全体の間、または規定の方法ステップにおいて監視することができ、測定値に応じて具体的に制御することができる。
また、加熱媒体、または代替としての電気ノズル装置の供給が、温度センサで制御されてもよい。
特に、方法ステップＡ）からＣ）を実施した後に発泡プラスチック成形体を製造するために、少なくとも１つの粒子発泡粒状体が、少なくとも１つのインジェクタ装置を介して、閉じられた金具内に供給されることが提供されてもよい。金型は、複数のインジェクタ装置を介して、異なる膨張性プラスチック粒状体を局所的に充填することもできる。
さらに、本発明によれば、方法ステップＡ）からＣ）が、方法ステップＤ）およびＥ）における転置によって金型と一緒にされて成形キャビティを形成する少なくとも１つの外部ツールキャビティに対して実施されることが提供されてもよい。例えば、本発明によれば、複数のツールキャビティを備えた回転ディスクツールを使用することができる。
以下、本発明に係る製造方法のいくつかの例について説明する。
例１、２および３：
寸法３７０×３７０×６０ｍｍの角型ツールを使用し、ＥＰＰ－発泡ポリプロピレン発泡粒子（商標エペラン－ＰＰ ＶＢ４５、Ｍ３０、ＶＢ１５、Ｋａｎｅｋａ Ｂｅｌｇｉｕｍ Ｎ．Ｖ．）をベースにしたスチームチャンバ法によるプレートを製造した。プレートは、８０℃のオーブンで２４時間安定化させ、周囲条件（２３℃－相対湿度５０％）で保管した。円形の加熱プレートを２２０℃の温度で電気的に加熱し、粒状体（Ａｘａｌｔａ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＧｍｂＨ社製の「グレー ＥＸ１Ｙ １８７６」）を加熱されたプレートに噴霧し、そこに溶融させた。ＥＰＰプレートを溶融した粒状体の層に押し付け、プレートを空冷し、その結果、フィルムコーティングされた発泡プラスチック部品が得られた。
例４および５：
バリオサーム技術を使用し、ボウル製造用ツールのキャビティ（例４）および車両用Ａピラートリム製造用ツールのキャビティ（例５）をそれぞれ、１８５℃または１８０℃に加熱した。バリオサーム技術とは、ツールの全ての領域の温度を精密に制御することができる加熱および冷却システムである。ツールキャビティは、必ずしも成形機のスチームチャンバに統合されている必要はない。粒状体（Ａｘａｌｔａ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＧｍｂＨ社製の「黒 ＥＸ１Ｙ １８８６」または「ＥＸ１Ｙ １８８６ 青 ５６５」）を加熱されたキャビティに噴霧し、そこに溶融させた。ツールを閉じ、キャビティにＥＰＰ－発泡ポリプロピレン発泡粒子（Ｋａｎｅｋａ Ｂｅｌｇｉｕｍ Ｎ．Ｖ．社製の商標「エペラン－ＰＰ ＭＮ２０」および「エペラン－ＰＰ ＶＢ ２０」）を充填し、スチームチャンバ法を適用した。いずれの場合も、所望の領域において、フィルム層で部分的に１００％覆われた発泡プラスチック部品を製造することができた。
例６、７、８、９、１０および１１：
ボウル製造用ツール（例６、７）および車両用Ａピラートリム用ツール（例８、９、１０、１１）を使用して、ＥＰＰ－発泡ポリプロピレンの発泡粒子（Ｋａｎｅｋａ Ｂｅｌｇｉｕｍ Ｎ．Ｖ．社製の商標エペラン－ＰＰ ＶＢ３０、Ｍ２０、Ｍ３０およびＭＮ２０）をベースにしたスチームチャンバ法に従って発泡プラスチック部品を製造した。但し、サイクルの終了時に部品は排出されず、キャビティ内に残した。バリオサーム技術を使用して、もう一方のキャビティを１８０～１８５℃に加熱した。加熱されたキャビティの表面に、粒状体（Ａｘａｌｔａ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＧｍｂＨ社製の「黒 ＥＸ１Ｙ １８８６」および「ＥＸ１Ｙ １８８６ 青 ５６５」）を噴霧し、そこに溶融させた。再びツールを閉じ、冷却した。いずれの場合も、所望の領域においてフィルム層で部分的に１００％覆われた発泡プラスチック部品を製造することができた。
例１２および１３：
ＥＰＰ－発泡ポリプロピレンの発泡粒子（Ｋａｎｅｋａ Ｂｅｌｇｉｕｍ Ｎ．Ｖ．社製の商標エペラン－ＰＰ ＶＢ２０およびＭ３０）をベースにしたスチームチャンバ法に従って車両用Ａピラートリムを製造した。Ａピラートリムは、８０℃のオーブンで２４時間安定化させ、周囲条件（２３℃－相対湿度５０％）で保管した。バリオサーム技術を使用し、Ａピラートリムのキャビティを１８０℃で加熱し、粒状体（Ａｘａｌｔａ ＧｍｂＨ社製のポリプロピレン「黒 ＥＸ１Ｙ １８８６」）を加熱されたキャビティに噴霧し、そこに溶融させた。発泡性Ａピラートリムを溶融した粒状体の層に押し付け、プレートを冷却し、フィルムコーティング層を有する発泡プラスチック部品を製造することができた。この方法は、少量生産の場合、非常に実用的であることが証明されている。
例１４：
バリオサーム技術を使用し、Ａピラートリムのキャビティを１８０℃に加熱し、粒状体（Ａｘａｌｔａ ＧｍｂＨ社製のポリプロピレン「黒 ＥＸ１Ｙ １８８６」）を加熱されたキャビティに噴霧し、そこに溶融させた。高温のキャビティを有するツールを閉じ、タイプＸの発泡ポリプロピレン発泡粒子（Ｋａｎｅｋａ Ｂｅｌｇｉｕｍ Ｎ．Ｖ．社製の商標エペラン－ＰＰ Ｍ３０）をツールに充填し、その後、溶融フィルム層に部分的に接着して、低密度（ソフト）の第１の層を形成した。非接着性の過剰な発泡粒子は、キャビティから吸引された。タイプＹの発泡粒子（Ｋａｎｅｋａ Ｂｅｌｇｉｕｍ Ｎ．Ｖ．社製の商標エペラン－ＰＰ ＶＢ２０）をツールに充填し、スチームチャンバ法を適用した。所望の領域において、フィルム層で部分的に１００％覆われた発泡プラスチック部品を製造することができた。また、タイプＸおよびタイプＹを使用することで、密度の異なる２層（ソフトおよびハード）を実現することができた。
例１５：
バリオサーム技術を使用し、Ａピラートリムのキャビティを１８０℃に加熱し、粒状体（Ａｘａｌｔａ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＧｍｂＨ社製のポリプロピレン「黒 ＥＸ１Ｙ １８８６」）を加熱されたキャビティに噴霧し、そこに溶融させた。高温のキャビティを有するツールを閉じ、タイプＸの発泡ポリプロピレン発泡粒子（Ｋａｎｅｋａ Ｂｅｌｇｉｕｍ Ｎ．Ｖ．社製の商標エペラン－ＰＰ Ｍ３０）をツールに充填し、その後、溶融フィルム層に部分的に接着して、低密度（ソフト）の第１の層を形成した。キャビティを冷却した。非接着性の過剰な発泡ポリプロピレン発泡粒子は、キャビティから吸引され、タイプＸの発泡粒子が接着した層が形成されたフィルム層をツールから取り出して保管した。後日、発泡粒子の融着層を有するフィルム層がツールに戻された。タイプＹの発泡粒子（Ｋａｎｅｋａ Ｂｅｌｇｉｕｍ Ｎ．Ｖ．社製の商標エペラン－ＰＰ ＶＢ２０）をツールに充填し、スチームチャンバ法を適用した。所望の領域において、フィルム層で部分的に１００％覆われた発泡プラスチック部品を製造することができた。また、タイプＸおよびタイプＹを使用することで、密度の異なる２層（ソフトおよびハード）を実現することができた。
表１は、例１～例１５および比較例１を説明する表である。
Figure 2022553919000002
Figure 2022553919000003
表２は、フィルムコーティングを有する発泡プラスチック部品を製造するためのサンプル例１～例１５に使用された方法を示す。
Figure 2022553919000004
Figure 2022553919000005
（１）バリオサームは、金型内の全ての領域の温度を正確に制御できる加熱および冷却システムである。ツールキャビティは、必ずしも成形機のスチームチャンバに統合されている必要はない。
（２）Ｎｏｒｄｓｏｎ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨのスプレーシステム：高密度相ポンプ技術により、粉末を貯蔵または供給容器から粉末スプレーピストル（Ｅｎｃｏｒｅ ＨＤシステム）に移送し、静電荷を帯びたまたは帯びない粉末を塗布する。
また、粒状体はキャビティコピーで、全面または成形機外の表面の一部で溶融することができる。これにより、サイクル時間の短縮が可能となり、また、全面にスチームノズルが必要な場合には、厚みのある発泡プラスチック部品のコーティングも可能となる。
（評価方法）
（発泡部品の密度）
表３に記載されている発泡プラスチック部品の成形部品密度ＭＤ（ｇ／ｌ）は、発泡プラスチック部品の重量Ｗ１（ｇ）を発泡プラスチック部品の体積Ｖ１（Ｌ）で除すことによって計算された（ＭＤ＝Ｗ１／Ｖ１（ｇ／ｌ））。
（透水性）
温度２５℃で２５００ｍｌの水に、２５ｇの食器洗い洗剤（Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅ社製の商標「Ｄｒｅｆｔ－Ｏｒｉｇｉｎａｌ」）を加えて、１％水性せっけん溶液を調製した。
円筒形のボウルの形状を持つ発泡部品は、総容量が１６００ｍｌである。ボウルの内面はフィルム層で覆われている。開口径Ｄは１９０ｍｍであり、底部および壁部の厚さは１０ｍｍである。このボウルを周囲条件（２３℃－相対湿度５０％）で保管し、ボウルの重量Ｗ２（ｇ）を測定する。
ボウルの全容積の５０％に相当する８００ｍｌまたは８００，０００ｍｍ３のせっけん分散液の容積Ｖ２がボウルに注がれる。ボウル内の水柱は、２８，３２ｍｍ＝８００，０００／（（π＊１９０２）／４）の高さを有する。ボウルは、周囲条件（２３℃－相対湿度５０％）で２４時間保管される。
その後、ボウル内に残ったせっけん溶液を取り除き、ボウル内面をペーパータオルで乾燥させ、せっけん分散液を取り除いた後５分以内にボウルの「湿潤重量」Ｗ３（ｇ）を測定する。
透水量ＷＰは、ボウルの重量増加率で表される（ＷＰ（％）＝（Ｗ３－Ｗ２）／Ｗ２＊１００）。
（硬度）
発泡プラスチック部品の硬度は、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に従って測定される。結果は、「ショアＡ」値として示される。
（色の均一性）
フィルムコーティングされた発泡プラスチック部品とフィルムコーティングされていない発泡プラスチック部品の色を、ＣＩＥｌａｂカラーシステムに基づくカラーボールシステムを備えたＢＹＫ Ｇａｒｄｎｅｒ社製の装置で測定する。
色測定の結果は、Ｌ、ａ＊、およびb＊の値のセットとして表される。
Ｌ値は、０から１００まで、白から黒まで変化する。
ａ＊値は、－１２７から＋１２７まで、緑から赤まで変化する。
ｂ＊値は、－１２７から＋１２７まで、青から黄まで変化する。
色の測定が実行され、２０，０００ｍｍ２の表面の異なる５点のＬ、ａ＊、およびｂ＊の平均値を算出する。
２回の測定値の色差はΔＥとして示され、次のように計算される。
Figure 2022553919000006
個々の色の測定値ごとに、Ｌ、ａ＊、ｂ＊の平均値に対してΔＥｉを計算し、ｉは１～５とした。最後に、変化する合計ΔＥは、５つのΔＥｉ値の平均値として計算される。
Figure 2022553919000007
以下、添付図面を参照して、本発明に係る方法の好ましい例示的な実施形態を説明する。
図１は、閉じた状態の金型２の断面図を示し、金型２は、２つの対向するツールキャビティ２１ａおよび２１ｂによって形成され、前述の対向するツールキャビティ２１ａおよび２１ｂは成形キャビティ２２を取り囲んでいる。図示された例示的な実施形態において、第１のツールキャビティ２１ａは、加熱媒体を第１のツールキャビティに供給することができる複数の加熱流路２４を備え、第１のツールキャビティ２１ａは規定の温度に加熱することができる。
図２には、金型２のツールキャビティ２１の例示的な実施形態が示され、例示されたツールキャビティは、ツールキャビティ２１の温度を測定することができる温度センサ４を含む。図２には、スプレーピストル３２における粒状体３を塗布するプロセスが示され、塗布された粒状体は、ツールキャビティ２１の領域にフィルム層厚３３を有するフィルム層３１を形成する。図２にも見られるように、塗布された粒状体３の層厚３３は、スプレーピストル３２によって粒状体３の特定の塗布によって、ツールキャビティ２１の区域に調整され、または特定の影響を与えることができる。
図３は、均一なフィルム層コーティング１１を有するプラスチック成形体を示し、発泡成形体は、第１のツールキャビティ２１ａおよび第２の対向するツール２１ｂから形成される金型２を使用して製造され、第２のツールキャビティ２１にプラスチック粒状体３を塗布することにより、本発明に係るプラスチック成形体１にフィルム層コーティング１１が塗布される。
図４は、温度センサ４と、方向性オリフィスを備えた複数の放射ヒータの形態を有する外部熱源５５と、を備えた本発明に係るツールキャビティ２１のさらなる例示的な実施形態を示す。ツールキャビティ２１は、外部熱源５５によって規定の温度に加熱することができ、センサ４を使用して熱源５５を制御することができる。

Claims (15)

  1. 成形キャビティ（２２）を形成する少なくとも１つのツールキャビティ（２１）を備えた金型（２）を使用し、フィルム層コーティング（１１）を有する発泡プラスチック成形体（１）の製造方法であって、前記製造方法は、
    Ａ）前記金型（２）の少なくとも１つのツールキャビティ（２１）を加熱し、
    Ｂ）前記少なくとも１つの加熱されたツールキャビティ（２１）に粒状体（３）を塗布し、
    Ｃ）前記加熱されたツールキャビティ（２１）で粒状体（３）を溶融して液状フィルム層（３１）を形成し、
    Ｄ）前記液状フィルム層（３１）を発泡プラスチック成形体に塗布し、前記液状フィルム層（３１）を前記プラスチック成形体の前記表面に融着することにより、前記プラスチック成形体（１）の前記表面上にフィルム層コーティング（１１）を形成し、
    Ｅ）前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１）を冷却し、前記フィルム層（１１）でコーティングされた前記プラスチック成形体（１）を排出する、方法ステップを含む、製造方法。
  2. 方法ステップＡ）からＥ）を実施する前に、前記プラスチック成形体（１）は、膨張法によって前記金型（２）で製造され、その後、前記金型（２）が開かれ、前記プラスチック成形体（１）が少なくとも１つの第１のツールキャビティ（２１ａ）に残り、その後、方法ステップＡ）からＥ）が少なくとも１つの第２の対向するツールキャビティ（２１ｂ）に対して実施されることを特徴とし、前記プラスチック成形体（１）の前記表面に前記液状フィルム層（３１）を融着することによる前記液状フィルム層（３１）を塗布することは、方法ステップＤ）に従って、再度金型（２）を閉じることによって実施され、前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１）の方法ステップＥ）における前記冷却は、前記閉じられた金型状態で実施される、請求項１に記載の製造方法。
  3. 前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１ａ、２１ｂ）の前記領域において、最初に方法ステップＡ）からＣ）までが実施され、その後、金型（２）が閉じられ、第１の膨張性プラスチック粒状体または発泡パールが、それぞれ、金型（２）の成形キャビティ（２２）に充填され、成形キャビティ（２２）内で膨張されることを特徴とし、方法ステップＤ）は、前記プラスチック成形体（１）または前記第１の膨張性プラスチック粒状体または前記発泡パールが、それぞれ、前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１）上に形成された前記液状フィルム層（３１）に対して膨張し、融着することによって実施される、請求項１または請求項２に記載の製造方法。
  4. 方法ステップＢ）において、前記粒状体（３）が前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１、２１ｂ）の前記領域を超えて前記多部品金型（２）に塗布され、前記多部品金型（２）の少なくとも一部はシールリングを含み、前記金型（２）を閉じるとき、前記少なくとも１つの第１および／または第２のツールキャビティ（２１ａ、２１ｂ）の前記領域外の前記粒状体（３）を、前記少なくとも１つの第１および／または第２のツールキャビティ（２１ａ、２１ｂ）の前記端部領域のビードまで排出することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の製造方法。
  5. 前記膨張性プラスチック粒状体または前記発泡パールをそれぞれ膨張させる前記方法ステップにおいて、前記膨張プロセスは、規定の期間後に終了し、前記最初に膨張したプラスチック粒状体または前記発泡パールの層のみが前記フィルム層（３１）に付着するように、まだ溶融していない、または膨張していない前記第１のプラスチック粒状体または前記発泡パールを、それぞれ、成形キャビティ（２２）から除去することを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の製造方法。
  6. 前記第１のプラスチック粒状体または前記発泡パールの前記非膨張部分をそれぞれ除去した後、第２の膨張性プラスチック粒状体または発泡パールが、それぞれ、前記成形キャビティ（２２）に充填され、その後、膨張して前記プラスチック成形体（１）を形成することを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。
  7. 方法ステップＢ）において、前記粒状体（３）は、スプレーピストル（３２）により、前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１）に塗布されることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の製造方法。
  8. 加熱される前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１）は、方法ステップＡ）において、前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１）中の前記対応する加熱流路（２４）を通して加熱媒体を導入することによって加熱されることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の製造方法。
  9. 方法ステップＡ）において、加熱される前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１）は、少なくとも前記粒状体（３）の融点以上の温度、特に、８０℃～２６０℃の範囲の温度に加熱されることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の製造方法。
  10. 方法ステップＢ）において、粉末状の熱可塑性プラスチック粒状体（３）が、前記少なくとも１つのツールキャビティに塗布されることを特徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の製造方法。
  11. 加熱される前記少なくとも１つのツールキャビティは、方法ステップＡ）において、特に放射ヒータなどの、前記少なくともツールキャビティ（２１）から離間されて配置された外部熱源（５５）によって加熱されることを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の製造方法。
  12. 方法ステップＢ）において、粒状体（３）は、前記少なくとも１つのツールキャビティの規定の部分領域に部分的に塗布され、特定の領域に少なくとも１つのフィルム層（３１）を形成することを特徴とし、前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１）のサブ領域は、方法ステップＢ）における粒状体の塗布を防止するために覆われている、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の製造方法。
  13. 方法ステップＢ）において、粒状体（３）は、０．０５ｍｍから２ｍｍまでの範囲の層厚（３３）を有して前記ツールキャビティ（２１）に塗布されることを特徴とする、請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の製造方法。
  14. 方法ステップＥ）において、冷却される前記少なくとも１つのツールキャビティ（２１）は、対流的に、および／または伝導的に冷却されることを特徴とする、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の製造方法。
  15. 前記膨張性プラスチック粒状体または前記発泡パールは、それぞれ、少なくとも１つのインジェクタ装置を介して供給され、または排出されることを特徴とする、請求項３乃至請求項１３のいずれか一項に記載の製造方法。
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