JP4282168B2 - 自動車計器パネル用外装体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性ポリウレタン製の自動車計器パネル用外装体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には一般に計器パネルが装備されており、この計器パネルは、例えば車室内前部のフロントガラスの下方で車両全幅に亘るダッシュボードに取り付けられており、各種計器および付属部品類などの装着支持部と、この支持部を車室側から覆って計器類の表示部を与える輪郭形状に別途製造された外装体とからなっている。この外装体は少なくとも大部分が熱可塑性ポリウレタンからなり、その壁厚は例えば１ｍｍを僅かに超える程度であり、従って自己支持機能はなく、実質的に自由に変形可能である。
【０００３】
このような表皮或いはフィルム状の外装体をいわゆるスラッシュ法で製造することは公知である。即ち、この方法では、適切に構成された金型に粉末状の熱可塑性ポリウレタンを装入し、これを溶融温度に加熱しながら二軸遠心機又はその他による好適な運動によって金型の内面に亘って分散させる。金型内面に均一層として分布された粉末が加熱によってゲル化し、それによって個々の粉末粒子が結び付いて連続した壁、即ち表皮となるので、これを適切に冷却した後に金型から取り出し、更に適宜な切断操作によって計器類装着支持部に取付けられるべき必要な形状とする。このような方法は、特に製造すべき外装体の大きさに応じて製造の１作業サイクルに３〜７分程度も要することから極めて時間がかかり、従って高コストである。
【０００４】
このような外装体の必要個数は極めて膨大であることを考えれば、更に経済的な製造法に対する差し迫った需要があることは明らかである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、従来よりも経済的に、しかもほぼ車両長手軸を横切る方向の計器パネルの長さに関わりなく、例えば０．８ｍ〜１．８０ｍ程度或いはそれ以上の長さの一体構造の計器パネル用外装体を熱可塑性ポリウレタンによって大量生産できるように、冒頭に指摘した種類の方法を改良することにある。
【０００６】
この場合、品質、特に機械的耐荷重特性、外観及びその他の性質がこの種の製品に課せられる機能に必要なあらゆる要求を満足し、従来のスプラッシュ法で製造されたものと少なくとも同等以上でなければならず、また得られる外装体が必要に応じて軟質で弾性を有していることも重要であり、従ってこれらの要求を満たすことも本発明の別の課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による熱可塑性ポリウレタン製自動車計器パネル用外装体の製造方法では、押出成形によって熱可塑性ポリウレタンから少なくとも２層の壁構造を備えたパリソンを製造し、その後、パリソン内の内圧を上昇させることによってパリソンをブロー成形用金型内で膨張させて得た中空成形品を分割して複数の最終製品を得ることによって前述の課題を解決したものである。
【０００８】
従来、熱可塑性ポリウレタンは押出ブロー成形法を用いた処理が困難であるとされているが、本発明による製造方法では、熱可塑性ポリウレタンから製造した少なくとも２層の壁構造を備えたパリソンをブロー成形用金型内で膨張させるので後述のように２層の性質厚さを適切に選ぶことにより、このような成形法にとって不都合な条件、特にパリソン及びそれから作られる膨張製品の長さと薄い壁厚及び大きな直径と言う寸法条件にもかかわらず、ブロー成形用金型内で製造した中空体を所望の最終製品とするために再加工する必要があるのが通常である従来法による場合よりも大幅に経済的に薄肉で自己支持機能のない自動車計器パネル用外装体の生産が可能である。
【０００９】
この点に関連して、本発明の方法は、ブロー成形用金型内で一つの中空成形体を製造し、この中空成形体から切断などの適宜な分離操作によってそれぞれ計器パネル用の２つ又はそれ以上の複数の最終製品を得ることにより、特別経済的にすることができる。この場合、相応に大きなブロー成形用金型が必要となるが、これに起因するコストの上昇は、この種の外装体の必要とされる個数が膨大であることを考えれば不利とはならない。ブロー成形される中空成形体は、分離操作の後にそれぞれ１つずつの最終製品となる複数の部分と、分離前は中空成形体上で各最終製品の間の間隔部分を占める除去対象部としての過剰材料部とを備えた構成とすることもできる。この過剰材料部となる中空成形体の材料領域は、最終製品の外縁形状が不規則となる場合があることにも配慮して定められる。
【００１０】
熱可塑性ポリウレタンの特別な特性と性状を考慮に入れて、本発明の方法においては出発原料を可塑化してパリソンへと成形する処理工程を例えば圧力及び温度に関して特定の条件下で実行することが好ましく、この場合、出発原料は望ましくは粒状態でパリソン押出用の押出機に装入する。特に本発明の有利な特徴によれば、長さ１．８０ｍ以上とすることもできるパリソンを可塑化処理に関して既に知られている間欠押出成形によって製造することが好ましく、この場合、可塑化した材料をまず貯留室に送り、次いでピストン又はその他の好適な手段によって押出ヘッドのほぼ環状の出口からチューブ形状で押し出せばよい。パリソンは、例えば長さ１．３０ｍ〜１．８０ｍの場合は１分以内のように、短時間のうちに押し出すようにすることも重要である。このことによる利点として、パリソンの壁厚は約２ｍｍ程度となることもあるが、極めて薄いパリソンの場合でも押出ヘッドから垂れ下がって自重の作用を受けるのは短時間に抑制されることになり、従って自重の作用及びそれによる引張応力でパリソンが制御されずに千切れるよりも先にパリソンが所要長さに達する点を挙げることができる。本発明の特に好適な特徴によれば、熱可塑性ポリウレタンの押出速度は、好ましくは１０〜３５ｃｍ／秒、特に好ましくは１０〜２５ｃｍ／秒とすることが有利であり、従って長さ約１８０ｃｍのパリソンの押出時間は約１０秒以下となる。
【００１１】
また、この場合の押出機における可塑化温度は１６５〜２００℃の範囲内とすることが望ましい。
【００１２】
更に、押出ヘッドを含む押出機は、流動プラスチック材料に剪断作用を加えるような領域又は部分を内部に持たないような設計とすることが好ましい。プラスチック材料を処理する場合には、いずれにせよこのような剪断応力は極力小さくなるように減少させ、また極力短時間に抑えるべきである。
【００１３】
本発明の好適な態様によれば、耐紫外線特性に優れた脂肪族ポリウレタンが使用される。
【００１４】
本発明による製造方法の特に好ましい態様においては、少なくとも２層の壁構造を有するパリソンが押出され、この場合の各層はそれぞれ熱可塑性ポリウレタンからなり、これら両層は、それらを形成するポリウレタンの特性によって互に性質が異なっている。この場合、外装体の一方の層、例えば外層を脂肪族ポリウレタン層とし、他方の層、例えば内層を芳香族ポリウレタン層とするような複層壁構造とすることが望ましい場合がある。脂肪族ポリウレタンは耐紫外線特性に優れているので、このような複層壁構造は外装体が紫外線の影響を受けても変質しにくいという利点を有している。芳香族ポリウレタンは一般に脂肪族ポリウレタンよりもかなり安価であるので、このような外装体の内層に芳香族ポリウレタンを使用することはコスト削減の利点をもたらす。最終製品の両層の合計厚さは単層ポリウレタン外装体の場合よりも厚くする必要はない。例えば、外層は厚さ０．２〜０．６ｍｍ、内層は厚さ０．８〜１．８ｍｍ、両層の合計厚さで例えば１ｍｍ程度とすることができる。
【００１５】
少なくとも２層のパリソンの形成は共押出方式の利用を前提とし、これには少なくとも第１と第２の押出機、即ち各層の材料ごとの複数の押出機を有する押出装置が必要である。間欠押出成形の場合、一般には個々にピストンの動作で空にされる個別の貯留室を各押出機に付設するのが有利である。このピストンとして各押出機の押出スクリューを従来方式と同様に利用することができ、この場合、スクリューは摺動可能に支承されている必要がある。但し、一般には特別の押出手段、即ち、例えば環状ピストンを各貯留室に付設するのが望ましくい。このような構成は一般に知られており、従ってここでは詳しい説明を必要としない。
【００１６】
本発明の方法は薄い表層が薄い発泡材層で裏打ちされた外装体の製造にも適合でき、これにより、例えば外装体が取り付けられる装着支持具の取付面の不均一性と凹凸を補償したり、或いは外装体の表面に「柔らかな手ざわり感」を持たせたりすることができる。このような少なくとも２層の壁構造のパリソンを本発明の方法に従って押出成形する場合、一方の層を熱可塑性ポリウレタンとし、他方の層を発泡剤を含有する別のプラスチック材料、例えばポリエチレン、或いは場合により熱可塑性ポリウレタンとし、共押出による成形を実行する必要がある。この場合、発泡作用は一般にプラスチック材料が押出ヘッドの出口から出た後に起き、これは、それまでは押出機内部の圧力で発泡が阻止されるからである。
【００１７】
必要な場合、パリソンの壁構造は、ポリウレタン層と発泡性材料層との間に定着剤層として配置されて両層を互いに接合する追加の層を含むこともできる。この場合、この定着剤層のための別の押出機と貯留室を設ける必要があることは述べるまでもない。
【００１８】
前述のように外装体が第１と第２のポリウレタン層からなる場合も、追加の発泡層を設けることができるのは当然である。この追加発泡層は、必要に応じて定着剤を介して、芳香族ポリウレタン層に積層される。
【００１９】
この場合、押出機の台数は、パリソン若しくはそれから製造される製品内の様々な材料からなる層の数に依存することは当然である。
【００２０】
共押出方式を利用して発泡層を外装体の裏面に積層しておけば、薄いポリウレタン層と装着支持体との間に追加工程で別の発泡材層を積層する作業は省くことができる。
【００２１】
ちなみに、共押出方式によって発泡層を設けると、パリソンの安定化にも寄与することができる。これは、パリソン上で発泡層を形成する材料の厚さ及び性質によって例えば２ｍｍ厚のパリソン、特にその通常のポリウレタン層が安定作用を受け、押出ヘッドから垂れ下がってブロー成形用金型への引き込み用グリップに把持されるパリソンの安定性と強度がその殆どを支配する熱可塑性ポリウレタンの特性のみに依存しなくなり、ポリウレタンの押出成形に際して生じる問題が軽減されるからである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明による製造方法の好適な実施の形態を添付図面と共に説明すれば以下の通りである。
【００２３】
図１は、自動車計器パネル用の熱可塑性ポリウレタン外装体を製造するための本発明の一実施例による製造プロセスの最初の工程を示している。図１に示す押出ブロー成形装置は、通常の通りに押出機１０とこれに取付けられた押出ヘッド１２とを備えている。これらの押出機１０と押出ヘッド１２とを有する押出成形システムは、図示しない少なくとも１つの貯留室を備えており、やはり図示しないスクリューを通常の通りに備えた押出機１０によってこの貯留室内に材料が送り込まれる。１つのパリソンの形成に必要な量の材料がこの貯留室に貯まると、貯留室は例えばピストンなどの適宜な押出手段によって空にされ、熱可塑性材料は環状出口１４を通して押し出されてチューブ状のパリソン１６を形成する。一般には、押出ヘッド１２の下方に配置された開放状態のブロー成形用金型１８の各半割部分１８ａ、１８ｂの間にパリソン１６を直接に押出すのが望ましい。ブロー成形用金型１８は分割金型であるが、これは必ずというわけではない。形状の異なる２つの最終製品を同時に製造する場合は、ブロー成形用金型は非対称に分割しておくこともできる。
【００２４】
パリソン１６は壁厚が例えば２ｍｍであり、この壁厚は膨張工程で適切な延伸によって薄くなり、図２に示した膨張済み中空成形体２０では形状がキャビティ２２ａ、２２ｂの形状に一致して、壁厚は例えば１ｍｍである。熱可塑性材料の可塑化処理は、望ましくは押出ヘッド１２から流出する材料温度が約１６５℃〜２００℃となるように行われる。これはポリエーテルウレタンにもポリエステルウレタンにも当てはまる。両方とも前記条件の下で、つまり、特別には押出時間を極力短くしてブロー成形用金型によるパリソンの受け取りを極力その直後に続けるような間欠押出成形の場合、所要の長さと比較的薄い壁厚で押出成形可能である。
【００２５】
パリソン１６が製品２０に必要な長さになると、ブロー成形用金型１８は両方の半割金型部分１８ａ、１８ｂの接近によって直ちに閉じられる。この完了と同時に、パリソンも食切鋏刃を備えた両半割金型部分の閉鎖によって上端では完全に、また下端では穴を残して閉じられ、この穴を通してパリソン１６の膨張を引き起こすための圧縮空気を供給するための吹込ノズル２４がパリソン内に突き出した状態となる。
【００２６】
実際のブロー成形の手順は一般に知られており、それをここで詳しく述べる必要はない。パリソン１６の膨張は、ブロー成形用金型１８を閉じる途中で既に開始することができる。いずれにしても、ブロー成形用金型１８の完全型締後にパリソン１６が膨張することによりキャビティ２２ａ、２２ｂの内壁面に当接することになり、これによって中空成形体２０の形状となる。キャビティの内壁は、後に実施される切断操作のための目印を中空成形体に形成するように構成しておくことができる。
【００２７】
熱可塑性材料が充分な機械的強度に達するまで固化する冷却期間が終わると、金型１８が開かれる。これにより両方の半割金型部分１８ａ、１８ｂが図２に示す位置にそれぞれ移動し、製品２０が取り出される。中空成形体２０の壁は軟質で自己支持性ではないので、取扱性を向上するためにしばらくは中空成形体２０の内圧を外気圧より高い一定のゲージ圧に維持しておくことは望ましいことである。これは、直径の大きいノズル２４を介してではなく、例えば針状の細い吹込ノズルを介してパリソン１６内若しくはそれから製造される中空成形体２０内に圧縮空気を供給することで行うことができる。このような針状吹込ノズルは中空成形体２０の壁に小さな孔を生じるだけであり、従って中空成形体内部と周囲との間の圧力差も或る程度の時間は持続可能である。
【００２８】
中空成形体２０は充分に固化した後に分割可能であり、図３に示した例では各１つずつのほぼ滑らかな表面で広い領域にわたってほぼ平らで僅かに湾曲した形態の外装体２６，２８からなる２つの最終製品が得られ、これらの外装体は前述のように場合によっては異なる形態となるようにすることもできる。この分割と同時に、ブロー成形品２０で最終製品となる両部分２６、２８の間の領域を形成していた廃棄部３０と、パリソン１６及びブロー成形品で端部を形成していた２つの廃棄部３２、３４とが得られる。これらの廃棄部３０、３２、３４は通常の如くに粉砕した後にリサイクルして再び押出成形に供することができる。
【００２９】
図４は本発明の別の実施例における押出ブロー成形装置を示しており、主要部分は図１のものと同じであるが、図４では図１と同じ符号に１００加えた符号で対応部分を示してある。図１の実施例との主な相違点として、図４の実施例では一つの押出ヘッド１１２に付属して２つの押出機１１０、１１１が設けられており、そのうち一方の押出機１１０は脂肪族ポリウレタンを処理し、他方の押出機１１１は芳香族ポリウレタンを処理する。各押出機からの材料流の押出ヘッド１１２内での案内は、両方の材料流が通常の通りに環状横断面形状で積層状に合流されて共押出され、脂肪族ポリウレタン材料流がパリソン１１６の外層１１７を形成し、芳香族ポリウレタン材料流が内層１１９を形成するように行われる。両種のポリウレタンは相溶性で相互溶着可能であるので、両層は互いに直接に接合されている。
【００３０】
間欠押出成形の場合、各材料流のために１つずつの計２つの貯留室が設けられており、これらの貯留室は通常の通りにピストンによって空にされる。単数又は複数の貯留室を用いる間欠共押出は一般的な技術水準の当業者には周知であるので、間欠共押出用の押出ヘッドの構成の詳しい説明は省略する。
【００３１】
パリソン１１８の構造に対応して、これから製造される最終製品１２６も図５に示すように同様に２層壁構造であり、例えば自動車に取付けた状態で日光に曝されることになる外層１１７は脂肪族ポリウレタンからなり、その下にある内層１１９は芳香族ポリウレタンからなる。両層は既に述べたように互いに直接に溶着されている。
【００３２】
図６は本発明の更に別の実施例における押出ブロー成形装置を示しており、主要部分は図１のものと同じであるが、図６では図１と同じ符号に２００加えた符号で対応部分を示してある。図６において、押出ヘッド２１２に付属して４つの押出機２１０、２１１、２１３、２１５が設けられている。押出機２１０、２１１は２種類のポリウレタンの処理、特に可塑化押出に利用され、得られるパリソン２１６の外層２１７は脂肪族ポリウレタンからなり、これの内側に直接に続く層２１９は芳香族ポリウレタンからなる。押出機２１４は、熱可塑性プラスチック材料、例えばポリエチレンの処理に利用され、この材料が含有する添加剤によってこのプラスチック材料の発泡が引き起こされる。これから形成されるパリソン２１６の層２２１は最終製品に発泡材層２２１の裏打ちを存在させることになり、そのことが図７に示してある。ポリエチレン又はこの目的に関して考えられるその他多くのプラスチック材料もポリウレタンとは溶着不能であり、従って芳香族ポリウレタン層２１９とも溶着不能であるので、芳香族ポリウレタンからなる層２１９と別種の発泡プラスチック材料からなる層２２１との間に定着剤含有材料からなる層２２３を配置することが不可欠である。この定着剤含有材料は押出ヘッド２１２の押出機２１３内で処理される。この場合、連続式又は間欠式のいずれでも押出すことができるが、現在は間欠押出が優先されている。
【００３３】
単一のポリウレタン材料のみを使用する場合、即ち製品に１つのポリウレタン層のみが存在することになる場合でも、発泡プラスチック層の裏打ちを設けることは当然可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明による押出ブロー成形法は、最終製品上で各層および場合によっては裏打ちの発泡層の厚さもその時々の要求条件に応じて様々に選定できる利点があり、自動車計器パネル用外装体の複数の最終製品を１工程で製造することが可能であるので、寸法に合わせて裁断したのちは余分な追加作業を要することなく、これを外装体で覆われるべき部分に被着させることができる。
【００３５】
いずれにしても本発明による方法は、従来このために適用された方法よりも著しく低コストで自動車計器パネル用外装体の製造を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における押出ブロー成形の一工程を開放状態のブロー成形金型間に押出されたパリソンが位置する状態で示す断面説明図である。
【図２】開放状態のブロー成形金型とその間にあってパリソンの膨張によって製造された中空成形体とを示す斜視図である。
【図３】２つの最終製品を得るために各部に分離された中空成形体の斜視図である。
【図４】本発明の別の実施例における図１と同様の工程を示す断面説明図である。
【図５】図４の実施例で製造された最終製品の要部拡大斜視図である。
【図６】本発明の更に別の実施例における図１と同様の工程を示す断面説明図である。
【図７】図６の実施例で製造された最終製品の要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
１０：押出機
１２：押出ヘッド
１４：環状出口
１６：パリソン
１８：ブロー成型用金型
２０：中空成型体
２４：吹込ノズル
２６：最終製品
２８：最終製品
３０：廃棄部
３２：廃棄部
３４：廃棄部

Claims (18)

1. 押出成形によって熱可塑性ポリウレタンからパリソンを製造し、その後、パリソン内の内圧を上昇させることによってパリソンをブロー成形用金型内で膨張させることにより熱可塑性ポリウレタン製自動車計器パネル用外装体を製造する方法であって、前記パリソンとして少なくとも２層の壁構造を備えたパリソンを製造し、このパリソンをブロー成形用金型内で膨張させて得た中空成形品を分割して複数の最終製品を得ることを特徴とする熱可塑性ポリウレタン製自動車計器パネル用外装体の製造方法。
2. パリソンを間欠式に押出すことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. パリソンを１０〜４０ｃｍ／秒の速度で押出すことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
4. 押出機内における熱可塑性材料の可塑化処理を１６５℃〜２００℃の温度で行うことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
5. 熱可塑性ポリウレタンを押出機内で４０〜６０ｂａｒの圧力で処理することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
6. ポリエステルウレタンを使用することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
7. ポリエーテルウレタンを使用することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
8. パリソンをチューブ状に押出すことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
9. 熱可塑性ポリウレタンを粒状態で押出機に供給することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
10. 押出成形後のパリソンの壁厚を約２ｍｍとし、内圧上昇による膨張後の製品の壁厚を約１ｍｍとすることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
11. それぞれ熱可塑性ポリウレタンの特性によって互いに性質の異なる少なくとも２層の壁構造を備えたパリソンを製造することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
12. ２層のうちの一方を脂肪族ポリウレタンを含む層とし、他方を芳香族ポリウレタンを含む層とすることを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
13. 脂肪族ポリウレタンを含む層を外層とし、芳香族ポリウレタンを含む層を内層とすることを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
14. 外層の厚さを０．２〜０．６ｍｍとし、内層の厚さを０．８〜１．８ｍｍとすることを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
15. 少なくとも１つの層に熱可塑性ポリウレタンを含み且つ他の層に発泡性プラスチック材料を含む少なくとも２層の壁構造を備えたパリソンを製造することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
16. パリソンの内層を発泡性プラスチック材料を含む層で構成することを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
17. 少なくとも１つの熱可塑性ポリウレタン層と発泡性プラスチック層との間に定着剤を含む補助層を設けることを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
18. ブロー成形用金型内におけるパリソンの膨張によって製造された中空成形体を複数の最終製品とこれら最終製品の間の過剰材料部とに分離することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。

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