JPH044924B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、粉末状熱可塑性材料から薄壁をもつ
物品を製造するための方法と装置に関し、特に粉
末を溶かす加熱された型表面に対して熱加塑性粉
末材料を均一に分布するための関連する方法と装
置と再生及びメーキヤツプ（make−up）用の粉
末供給を用いて上述の物品を製造することに関す
る。 熱可塑性粉末材料から中空物品を成形するため
の方法と装置は、米国特許第3301925号（1967年
１月31日エンゲルに対して発行）及び第3492307
号（1970年１月27日ハツチンソンに対して発行）
に記載されている。米国特許第3492307号におい
ては、熱可塑性粉末材料を型の中へ分布するため
に、互にロツクされた型と装入箱の構成要素が回
転される。米国特許第3301925号においては、直
立管スプレー装置が、熱可塑性材料を加熱された
型の表面に対して向け、余分の材料は、重力供給
漏斗を用いて再循環される。熱可塑材料から中空
物品を成形するための他の分布装置と再循環装置
が、米国特許第3315016号（1967年４月18日ヴエ
ルソスキ等に対し発行）及び 第3418694号（1967年４月18日シユトラウスに対
して発行）に夫々記載されている。プラスチツク
の分布は、これらの特許において形成されるべき
製品と型の輪郭に対して適当である。 然しながら、型の表面の加熱された壁上に熱可
塑性粉末材料の最適のビルドアツプ（build−up）
を生じさせるために、この装置は、より大量の粉
末の充填のために型の若干の領域を露出させる傾
向があり、その結果、型の表面上にプラスチツク
のより厚いビルドアツプが形成される。 本発明の目的は、熱可塑性粉末材料の前装入を
装入箱の主軸を通して自重で型の中へ流れるよう
に解放する方法により、及び予め選択された成形
機械の運転中この解放を生じさせるための装置を
設けることにより、開口端をもつ加熱された型に
粉末状プラスチゾル材料を装填するための改良さ
れた方法と装置を提供することである。 本発明のもう１つの目的は、開口端をもつ装入
箱に所定の量の粉末を装填する段階と；装填され
た開口端付き装入箱を開口端付き型にクランプし
て閉じられた系を形成する段階と；装入箱内の粉
末内容物から型をシールし、他方同時に閉じられ
た系を回転させ、装入箱が型より垂直上方に配置
されるようにする段階と；その後、粉末を装入箱
から解放して自重により型の開口端を横切つて均
一に流し、型の加熱された表面上に均一で薄い被
覆のビルドアツプを生じさせる段階と；の各段階
を含む熱可塑性粉末材料から中空部品を形成する
ための改良された方法を提供することである。 本発明のもう１つの目的は、薄壁をもつ中空プ
ラスチツク部品を形成するため粉末材料を加熱さ
れた型の中へ流すための、及び粉末箱の開口端を
横切つて延びる複数のルーバを有する装入箱を含
む型から余分の材料を戻すための、自重充填装置
を有し、前記開口端が、関連する型の端の平面範
囲に少くとも等しい平面範囲を有すること；及び
粉末箱を型に結合して回転可能な閉じた系を形成
するための装置；及び装入箱を型より上に配置し
て粉末が自重で型の中へ流れるように閉じた系を
回転させる充填前段階の間粉末箱の内部と型の内
部との間の連通を閉じるためルーバを作動させる
ための装置であつて、前記装置は、型の加熱され
た表面をプラスチツクで均一に被覆するように型
の開口端を横切つて均一な自重による粉末の流れ
を発生させるようにルーバを開くように作動可能
であること；を有するプラスチツク成形装置を提
供することである。 本発明のもう１つの目的は、閉じられた系を転
倒し、未溶融の余分のプラスチツク材料を空気噴
射して自重で型から粉末箱の中へ落とし、次の成
形サイクルで使用するようにした装置を備えたプ
ラスチツク成形装置を提供することである。 好ましい実施態様において、型がフレーム上に
枢軸支持され、装入箱は、型の下を選択的に動か
され、フレーム上で型と同時に回転するように型
に連結されている。型の加熱された表面上にプラ
スチツク粒子の均一で薄いビルドアツプを生成す
るように、装入粉末を箱から型の中への自重によ
る流れを均一に分布するため、垂直上方位置への
箱の回転の間型からの粉末の流れを制御するよう
に選択的に開閉される複数のルーパが装入箱の開
口端に設けられる。装入箱が、余分の粉末を後の
型充填サイクルで使用するため自重で流れて戻る
余分の粉末を受入れる位置にあるとき、作動しう
る縦棒型の空気ジエツト装置が装入箱に含まれて
いる。 本発明の他の目的と利点とより完全な理解は、
以下の詳細な説明と添付図面から当業者に明らか
となるであろう。 本発明の方法と装置は、約60インチ（152.4cm）
の長さと約17平方フイート（1.58m²）の表面積と
約6900立方インチ（0.113m³）の容積とを有する
器具パネル衝撃パツド用の皮のような典型的な自
動車部品としての薄い壁をもつプラスチツク製の
中空部品の製造に関する。 第１図を参照して説明する。自動粉末成形工程
中の開始予熱段階が示されており、工程順序中の
開始予熱段階の位置へ油圧駆動シリンダ２４によ
り駆動される車輪付荷車２２上に装着された粉末
装入箱２０を含むものとして概略的に示されてい
る。 粉末装入箱２０と荷車２２が、第７図〜第９図
により詳細に示されている。図示されているよう
に、装入箱２０は、荷車２２の各かどに固定され
た案内柱３０に沿つて垂直往復移動するように支
持された昇降台２８上に支持された底部２６を有
する。昇降台２８は、略図で示されている空気供
給装置３４により選択的に与圧されて膨張させら
れる空気圧ベロー型ピストン３２により上昇位置
と下降位置との間を駆動される。第１図の開始予
熱位置において、ピストン３２は膨張させられ、
昇降台２８は荷車２２上の引込められた位置にあ
り、それによつて箱２０は、米国特許第4217325
号（1980年８月12日，D.コルビーに対して発行
された）に記載された形式の選択的に加熱された
型３６の上を自由に動くことができる。この米国
特許はプラスチゾル用のスラツシユ成形装置を示
しているけれども、その型と加熱サイクルと冷却
サイクルとは、第１図の開始予熱段階に示した工
程順序において型３６を予熱するための型と加熱
サイクルと冷却サイクルの代表的なものである。 箱２０は、更に、型３６への装入開口部３９の
平面範囲を覆うように輪郭づけられた上方開口端
３８を有する。開口端３８は、型３６と箱２０が
第３図に示すように配置された充填段階即ち型充
填段階の間に箱２０から型３６の中へ粉末を均一
に分布するための装入制御弁４０により開閉され
る。より詳しくは、弁４０は、第９図に示されて
いる複数のルーバ４２を具備し、各ルーバ４２
は、回転可能な軸４４により支持される。各ルー
バ４２は、箱２０の長さを横切つて延び、弁４０
が閉じられたとき隣接するルーバ４２に重なるよ
うに十分な幅を有する。各ルーバ４２は、閉じら
れたとき隣接するルーバの下側に係合する縁シー
ル４６を有する。各ルーバ４２は、隣接するルー
バ４２と箱に対してシールする一対のシールを有
する。各軸４４は、箱２０の対向する端部壁４
８，５０を通して延び、箱２０上にルーバ４２を
回転可能に支持する。各軸の一端は、第１１図に
見るようにスプロケツト５２に結合されている。
スプロケツト５２を横切る駆動チエーンのループ
５４は、リンク５８によりループ５４に結合され
た適当な駆動シリンダ５６により作動される。シ
リンダ５６は、公知の制御装置により作動されて
ルーバを開閉される。 箱２０は、更に、駆動シリンダ６４により箱２
０に沿つて往復移動される離間されるクランプ板
６２を含むクランプ組立体６０を具備する。各ク
ランプ板６２は、型３６上の一対の離間されたピ
ン６８を選択的に捕え又は解放するテーパ付きス
ロツト６６を有する。 クランプ組立体６０は、粉末装入箱２０を第２
図と第７図に示すようにピストン３２により上昇
させたときに閉じられる。工程のこの段階におい
て、シリンダ６４が与圧されてクランプ板６２を
第７図に示すロツク位置へ動かす。 その結果として、箱２０の内部７０と型３６の
内部７２は、開始と予熱時に、箱の内部７０にの
み装入粉末を有する閉じられた系７４を形成す
る。 次の工程の段階は、機械のフレーム７８上のト
ラニオン７６の周りに閉じた系７４を同時に回転
させることを含む。閉じられたルーバ４２は、箱
２０と型３６が最も好ましい向きになるまで粉末
の導入を許さない。回転中、弁組立体４０は、第
９図に示すように閉じられたままであり、弁組立
体４０は、装入箱２０が型より垂直上に配置され
たときにのみ開く。この点において、工程の充填
段階が生ずる。本発明に従つて、駆動シリンダ５
６は、駆動チエーンのループ５４を回転して各ル
ーバに第９図に示す点線位置をとらせるように条
件づけられている。 その結果として、複数の相接して離間された粉
末供給通路８０が、型装入開口部３９の端から端
へ及び側面から側面へ形成され、型装入開口部３
９の全体を通して熱可塑性材料の粉末が均一に分
布される。その結果、型の加熱された壁面上に溶
融プラスチツクの均一なビルドアツプ（build−
up）が生ずる。特に、ルーバを開いて開口部を
通して粉末を注入し始めるとき、ルーバが流動化
効果に寄与する。粉末注入が行なわれつつあると
き、型内の空気は粉末を通る道を見付けて箱の中
の空隙にとつて替らなければならない。これが流
動化を改善し且つ空気のトラツプをなくする。も
しも型の中の空気が箱の中の空隙にとつて替らな
ければ、もしも充填のための回転中ルーバが開い
たままにされるならば成形品の約50％に空気のト
ラツプが生じ、箱が上方位置に達した後ルーバを
開くとき空気のトラツプが０％に減少する。 充填段階に続いて、結合された型３６と装入箱
２０が再び回転され、型３６が箱２０より垂直上
方に配置されるようになる。 次に、空気ジエツト装置８２が作動されて余分
の粉末を型の壁面から除去する。弁40が開かれ、
除去された材料が自重で流れて開口部を通して箱
の内部７０へ入り、空気ジエツト装置８２内に集
められて再使用される。 次に、溶融サイクルが、例えば米国特許第
3492307号に記載された公知の方法に従つて行な
われる。この特許においては、成形される粉末が
完全に溶かされて所望の薄壁をもつ中空部品にな
る。溶融段階の間、装入箱が、転倒された型から
クランプを外され、ベロー型ピストンが、箱２０
を引込められた運搬車の位置へ戻し、メーキヤツ
プ位置へ型の一方側へ戻す。その後、型が冷却さ
れ、第６図に示すストリツプ位置へ回転される。
メーキヤツプ用粉末は、開いた位置に配置された
弁４０とシユート８４として示される適当な供給
装置を通して供給される。 空気ジエツト装置８２は、振動する空気掃除管
８８の形態をしている。第１１図に示すように、
管８８は、管８８の一端に結合された直角ベベル
ギヤ９０，９２と垂直駆動軸９４とにより駆動さ
れる。駆動構成要素は、摩耗を防ぐため箱９６と
管９８とにより覆われている。油圧モータ１００
が、スプロケツト１０４，１０６を横切るチエー
ンループ１０２を駆動して管８８を振動させ、空
気ジエツトが、自動車の衝撃パツドのような複雑
な形状に見られる出張り、切取り部分、その他の
細かい形状を含む型の全表面を覆うようにする。 ルーバ装置のもう１つの実施態様が第１４図〜
第１６図に示されている。このルーバ装置は、流
れ開口部１１４を狭くするための側面挿入体１１
２（第１４図に１つ示す）を有する別個のルーバ
ラツク１１０を有し、この流れ開口部１１４を通
つて粉末が装入箱１１６から型（図示せず）の中
へ流れる。ラツク１１０は、一連の離間されたク
ランプ１１８により箱１１６に結合されている。
各ルーバ１２０は、ラツク１１０の側壁により枢
軸支持された軸１２２を有する。軸２２は、第８
図と第９図に示すルーバ駆動装置において説明し
た形式の駆動装置（図示せず）により駆動され
る。 第１４図〜第１６図の実施態様において、空気
ジエツト装置１２４は、箱に結合された型の周辺
領域とまつすぐ一直線になるように開口部１１４
に密に隣接して配置されている。空気ジエツト装
置１２４は、開口部１１４の幅を横切つて延びる
細長い管１２６を具備する。管１２６は、第１６
図に示すように、一端にジヤーナル１２８を有
し、対向端に空気供給入口管接手１３０を有す
る。個々のジエツト１３２は、管１２６の長さに
沿つて管１２６上に離間され、型から余分の粉末
を除去する。 管１２６の振動は、駆動モータ１３４により発
生され、駆動モータ１３４は、リンク１３６によ
り駆動チエーンループ１３８に結合された軸を有
し、駆動チエーンループ１３８は、管１４２の外
端１４２に結合された駆動スプロケツト１４０と
遊びスプロケツト１４４を横切つて延びている。 適当な方法の例を以下に説明する。型の温度制
御方法は、米国特許第4217325号に記載されてい
るような油の加熱冷却の流れによる。適当な熱可
塑性材料の粉末は、充填と復帰の両段階の間、弁
通路８０を通過する自重による流れを容易にする
ため乾燥した粉末の形態の可塑化された塩化ビニ
ール及び関連するビニール樹脂である。部品、プ
ラスチツク材料及び成形方法の典型的な例には次
のものが含まれる。 １ 1978 ポンテイアクグランドプリツクスの衝
撃パツドシエル ２ 1982 フオルクスヴアーゲンの衝撃パツドシ
エル 各型の容積は約４立方フイート（0.11m³）であ
つた。 PVC樹脂、可塑性、安定剤、離型剤、及び着
色顔料が、強力な混合機内で組み合わされて乾燥
した流動性の粉末を作る。この方法は、ドライブ
レンデイング（dry−blending）として工業界に
おいて知られている。 仕上げられた製品と処理の容易さのために必要
な性質を与えるため、種々の化合物成分の種類と
比率を選ぶのがよい。物理的性質は、液体プラス
チゾルを用いて得られた性質とあまり相違しな
い。液体プラスチゾルは、同様な製品を作るため
にも用いられるが、複雑な形状に作られるとき好
ましくない滴下と進路を形成する固有の弱さを有
する。 処理性質は、プラスチツク粉末の溶融が生ずる
とき、緻密化（濃密化）の結果として、型の表面
に彫り込まれた木目マークやステイツチのような
微細な部分を正確に再製できるような処理性質で
ある。 型の予熱温度は、320〓（160℃）〜390〓（199
℃）の範囲内にあるのがよい。仕上げられた製品
の厚さは、粉末が型に接触する時間によつても支
配されるので、粉末を型へ同時に装入することが
明らかに有利であることが理解されるべきであ
る。また、もしも型の若干の領域が、他の領域よ
りも低い予熱温度をもつように作りうるならば、
これらの領域により薄いシエルを成形することが
可能となる。何故ならば、温度と型充填時間と
が、シエルの最終厚さを決定するためである。そ
れ故、型充填時間について、１秒〜10秒又はそれ
以上の非常に融通性のある範囲が確立された。 粉末は、所望の仕上げられた製品の一部を構成
する、型の全領域と接触しなければならない。然
しながら、箱は、ほとんどいかなる与えられた形
状又は型の周囲にも一致するように輪郭付けられ
ることができるので、型の表面積を液体プラスチ
ゾル鋳造に対して要求される表面積より小さくす
ることにより追加の節約が得られる。 処理サイクルの最初の部分の間、粉末が溶けて
シエルを形成しつつあり、そして粉末の主要部分
が型から落とされたとき、新しく形成されたシエ
ルの内側表面に若干の量のゆるい粘着性の粉末が
残つている。比較的におだやかな熱の影響下で
PVC粉末が固まり且つ締まる傾向があるので、
このゆるい粘着性の粉末は、シエルの内側表面上
での厚さが不均一である。もしも堆積したゆるい
粘着性の粉末が溶かされるならば、そのとき、厚
さに望ましくないバラツキがある。それ故、箱を
型から分離する前に、空気掃除機を作動させて余
分の粉末をバラバラに吹きとばす。それと同時
に、第１４図に示される真空管１４４のような装
置を介して組立体に負圧を加え、過度の与圧と環
境内への粉末の追放を防止する。 空気掃除機は、40〜90psi（2.8〜6.3Kg／cm²）の
範囲内で有効に働き、最良の結果をうるために
は、空気ジエツト組立体により各方向に少くとも
１回振動を与えるべきである。各振動は、移動の
十分な孤を完了するのに２秒より多くかかつては
ならない。空気掃除の開始は、粉末を型から落と
した後５秒以内に始めるべきである。何らかの遅
れがあると、余分の粉末が溶けてその粉末を吹き
とばすのを妨げる。 調合物に左右されるが、PVC粉末の完全な溶
融は、型の温度が375〓（191℃）〜400〓（204
℃）に達したときに生ずるのがよい。 溶融後、型は、損傷なしにシエルの除去を容易
にする温度に冷却される。 代表的な成形サイクルは次の通りである。

【表】

【表】 特に、本発明の方法と装置は、型の表面上に熱
可塑性粉末材料を均一且つ完全に分布することを
可能ならしめ、限られたプラント床面積での短か
い成形サイクルの間に形成される自動車衝撃パツ
ドのような、大きくて長く薄い壁をもつ中空の部
品を形成することができる。 本発明の装置と方法の代表的な実施態様を図示
し且つ説明したけれども、当業者は、本発明の範
囲と均等物範囲内で種々の変更と修正を施しうる
ことを理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は、本発明に従つて薄壁をもつ
中空部品を製造するための自動粉末成形方法と装
置の各段階を示す。第７図は、第２図の段階にお
ける装置の型と装入箱の構成要素を示す拡大側面
図である。第８図は、本発明に従つて粉末の解放
を制御するルーバ用の駆動装置の部分端面図であ
る。第９図は、第７図の９−９線に沿つて矢印の
方向に見た拡大部分断面図である。第１０図は、
第７図の１０−１０線に沿つて矢印の方向に見た
垂直断面図で、装入箱が、側に置かれた充填位置
で示されている。第１１図は、本発明の装置内の
エアブラスト駆動装置の一実施態様の部分断面図
である。第１２図は、第１１図の１２−１２線に
沿つて矢印の方向に見た断面図である。第１３図
は、第１１図の１３−１３線に沿つて矢印の方向
に見た断面図である。第１４図は、本発明を実施
する際に用いるのに適当なルーバ装置のもう１つ
の実施態様の側面図である。第１５図は、第１４
図のルーバ装置の部分上面図である。第１６図
は、第１５図の１６−１６線に沿つて矢印の方向
に見た断面図である。 ２０……粉末装入箱、３８……上方開口端，開
口端、３６……型、３９……装入開口部，開口
端、４２……ルーバ、４０……弁装置、７４……
閉じられた系、４６……シール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 閉じた系を形成するように開放金型３６の開
   放端部に重ね合わせた状態で粉末装入箱２０を金
   型３６に係止しながら、金型３６を粉末熱可塑性
   材料の溶融温度に近い温度まで加熱する工程と、
   その後、装入箱が金型の鉛直上方に配置されるま
   で、係止した装入箱と金型を回転させる回転工程
   と、粉末装入材料を重力によつて装入箱から金型
   キヤビテイに流入させて金型の壁に表皮を形成す
   る工程とを含む、薄い壁をもつ中空プラスチツク
   部品を成形する方法において、 係止した装入箱２０と金型３６を回転させる前
   に、金型の内部を装入箱の内部に対して密封する
   工程と、前記回転工程の後に粉末装入材料を解放
   する解放工程とを含み、それにより、粉末装入材
   料が、重力によつて、金型の開放端部の幅及び長
   さの全体にわたつて均一に流れるようにしたこと
   を特徴とする方法。 ２ 粉末装入材料の前記解放工程が、粉末装入材
   料を金型の表面に均一に分配するように、金型の
   開放端部の端から端へ及び側から側へ複数の流れ
   として粉末装入材料を分配する工程を含むことを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３ 金型３６の内部を装入箱２０の内部に対して
   密封する前記工程が、シール４６を有する一連の
   ルーバ４２を閉じる工程を含むことを特徴とす
   る、特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４ 加熱した金型３６と装入箱２０を端部が開放
   した関係で接合する装置６０，６２と、金型の開
   放端部の鉛直上方にある関係に装入箱を配置する
   ように、接合した金型と装入箱を回転させる装置
   とを備える、加熱した開放金型の中で開放装入箱
   内の熱可塑性粉末材料から薄い壁をもつ中空プラ
   スチツク部品を成形する装置において、 装入箱の開放端部が、加熱した開放端部の完全
   に鉛直上方にある関係になるまで、前記回転中、
   粉末装入材料を装入箱内に保持するように作動す
   る弁装置４０と、金型に所望の形状及び寸法の均
   一な表皮層を作り出すために、粉末装入材料を重
   力により金型の開放端部の幅及び長さの全体にわ
   たつて均等に流れさせるように前記弁装置を作動
   させる装置とを備えることを特徴とする装置。 ５ 前記弁装置４０が、複数のルーバ４２と、装
   入箱からの粉末の通過に対する密封された重なり
   合う障壁を形成するように前記ルーバと関連する
   装置４６と、熱可塑性材料の充填中、金型の開放
   端部の端から端へ及び側から側へ装入箱からの粉
   末の均一な鉛直方向の重力流れを形成するよう
   に、複数の粉末の流路を形成すべく、前記ルーバ
   を間隔を隔てた平行な関係に整列させる装置とを
   備えることを特徴とする、特許請求の範囲第４項
   に記載の装置。 ６ 金型にゆるく付着した粉末を解放して、装入
   箱と金型を反転したときに、開いた弁装置を通し
   て粉末を装入箱に重力で戻らせるべく、付着した
   粉末に空気ジエツトを差し向けるために前記装入
   箱に配置された空気清掃装置８２と、戻された粉
   末の過圧と前記装入箱からの排出を防止するため
   に前記装入箱内を負圧に維持する真空装置とを備
   えることを特徴とする、特許請求の範囲第４項又
   は第５項のいずれかに記載の装置。