CN103203878B - 带表皮的发泡成型体的制备方法及其制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带表皮的发泡成型体的制备方法，其从挤出熔融状态的热塑性树脂，形成软化状态的型坯，将该软化状态的型坯在模具型腔内吹塑成型，形成由中空成型体构成的表皮，将热塑性树脂发泡粒子填充至所述中空成型体内，由插入所述中空成型体内的蒸汽供给管供给蒸汽，使发泡粒子热熔接，对所述型坯吹塑成型时，所述型坯与向模具型腔内突出形成的突出部相接触，形成朝向中空成型体内侧方向并与所述突出部的形状相对应的凹部，在该凹部上穿设蒸汽供给管贯通孔，将所述蒸汽供给管插入所述中空成型体内，由插入至所述中空成型体内的蒸汽供给管供给蒸汽，使所述发泡粒子热熔接。
Description
技术领域
本发明涉及一种带表皮的发泡成型体的制备方法及用于制备带表皮的发泡成型体的装置。
背景技术
以往，已知的制备带表皮的发泡成型体的方法，是在成型用模具型腔内配置型坯，吹塑成型后形成中空成型体，在该中空成型体内填充发泡粒子，通过蒸汽热熔接该发泡粒子，从而制备带表皮的发泡成型体。
专利文献1中记载有通过上述方法制备带表皮的发泡成型体时，作为改善该中空成型体与发泡粒子间熔接性的方法，在成型模具型腔内配置软化状态的型坯，向该型坯内吹入空气制成中空成型体，在该中空成型体冷却固化前，在中空成型体上加工出用于填充的开孔，接着，通过填充孔将发泡粒子填充在该中空成型体内而成型。另外，在专利文献2中记载有带表皮的聚丙烯类树脂发泡成型体，其使用特定的聚丙烯类树脂作为形成表皮的树脂，从而改善了表皮与发泡粒子间的熔接性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-182887号公报
专利文献2：日本特开2008-273117号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
在上述现有方法中，在成为表皮的中空成型体冷却固化前，将前端为尖锐状的管状蒸汽针插入软化状态的中空成型体中，穿设用于供给蒸汽的孔（称为蒸汽供给管贯通孔或蒸汽孔。），由该蒸汽针将加热蒸汽吹入中空成型体内，使发泡粒子热熔接。
但是，尤其在形成表皮的中空成型体的基体树脂为热塑性树脂等通过加热表现出可塑性的树脂的情况下，通过该蒸汽针供给蒸汽时，如果不长时间地供给蒸汽，则发泡粒子相互间的熔接不充分，或发泡粒子与表皮间的粘接不充分。为了得到发泡粒子相互间的熔接和发泡粒子与表皮间的粘接良好，且抗弯强度等优异的带表皮的发泡成型体，必须延长成型周期，具有这种制备上的问题。
本发明人等发现，在现有的通过蒸汽针供给蒸汽的制备方法中，产生上述发泡粒子的熔接不佳，需要延长成型周期的原因是，在中空成型体中插入蒸汽针，穿设蒸汽孔时，例如示意性地如图7（参考附图）所示，形成中空成型体的树脂附着在蒸汽针的外壁面上，或形成中空成型体的树脂随着蒸汽针而拉伸，被拉伸入中空成型体的内部，在蒸汽针的外壁面周围固化，因此阻碍了蒸汽从蒸汽针充分地供给。
本发明人等鉴于上述情况，对蒸汽针穿设入中空成型体的穿设方法和蒸汽针的形状等，进行了悉心研究，结果发现通过下述内容的制备方法及用于制备发泡成型体的装置，可解决上述问题。
本发明的目的是提供一种带表皮的发泡成型体的制备方法以及用于制备带表皮的发泡成型体的装置，在制备带表皮的发泡成型体的方法中，无需延长成型周期时间，发泡粒子相互间的熔接及发泡粒子与表皮间的熔接良好。
解决技术问题的技术手段
即，本发明具有下述（1）~（7）的要点。
（1）一种带表皮的发泡成型体的制备方法，其是从挤出机挤出熔融的热塑性树脂，成型为软化状态的型坯，将该软化状态的型坯在模具型腔内吹塑成型，形成作为表皮的中空成型体，在所述中空成型体内填充热塑性树脂发泡粒子，由插入所述中空成型体内的蒸汽供给管供给蒸汽，使所述发泡粒子热熔接，
在将所述型坯吹塑成型时，所述型坯与向模具型腔内突出形成的突出部相接触，形成朝向中空成型体的内部方向并与所述突出部的形状相对应的凹部，在该凹部穿设蒸汽供给管贯通孔，将所述蒸汽供给管插入所述中空成型体内，从插入所述中空成型体内的蒸汽供给管供给蒸汽，使所述发泡粒子热熔接。
（2）如上述（1）所述的带表皮的发泡成型体的制备方法，所述突出部由覆盖所述蒸汽供给管的外管形成，并将所述蒸汽供给管设置成可沿着该外管的内侧贯通中空成型体的所述凹部。
（3）如上述（1）或（2）所述的带表皮的发泡成型体的制备方法，所述蒸汽供给管的前端部为封闭的型腔管状体，其前端部的形状为凹状、平坦状或凸状，在该蒸汽供给管的管周壁部设置多个蒸汽供给用狭缝。
（4）如上述（1）~（3）中任意一项所述的带表皮的发泡成型体的制备方法，所述型坯由聚烯烃类树脂构成。
（5）一种用于制备带表皮的发泡成型体的装置，其具备模具、蒸汽供给管及外管，所述模具将软化状态的型坯吹塑成型并使其形成中空成型体，所述外管覆盖所述蒸汽供给管；所述外管从模具的内表面向模具型腔内突出，并将所述蒸汽供给管设置成可沿着所述外管的内侧，从该外管的前端部向模具型腔内突出。
（6）如上述（5）所述的用于制备带表皮的发泡成型体的装置，所述蒸汽供给管的前端部的形状为凹状、平坦状或凸状，该前端部是封闭的，在该蒸汽供给管的管周壁部设置多个蒸汽供给用狭缝。
（7）如上述（5）所述的用于制备带表皮的发泡成型体的装置，从所述模具型腔的内侧面向模具型腔的内面突出形成突出部，该突出部的突出高度a为1~5mm。
此外，在本说明书中，有时将“带表皮的发泡成型体”仅称为“发泡成型体”，将“中空成型体”称为“表皮”。另外，有时将“蒸汽供给管贯通孔”称为“蒸汽孔”。
发明效果
根据本发明的制备方法，在对所述型坯吹塑成型时，所述型坯与向模具型腔内突出而形成的突出部相接触，形成朝向中空成型体内部并与所述突出部的形状相对应的凹部。通过形成该凹部，中空成型体上穿设有蒸汽孔部分的树脂被拉伸，形成容易穿设蒸汽孔的状态。另外，通过使蒸汽供给管贯通所述凹部，将蒸汽供给管插入中空成型体内，从而能够容易地切断所述凹部，使蒸汽孔形成为容易且良好的穿设状态。
由此，在中空成型体上穿设蒸汽孔时，形成该凹部的中空成型体的树脂，不会附着在蒸汽供给管的管周壁上，不会堵塞设置在该蒸汽供给管的管周壁部上的作为蒸汽出入口的狭缝或细孔。因此，能够在短时间内高效地实施蒸汽的供给，即使缩短成型周期，也能够得到发泡粒子间充分熔接且发泡粒子与表皮间熔接性优异的带表皮的发泡成型体。
另外，在使用现有的蒸汽针的制备方法的情况下，预先考虑设置在蒸汽针管周壁上的作为蒸汽出入口的狭缝或细孔被堵塞的情况，为了确保蒸汽出入口畅通，需要延长蒸汽针。因此，例如，在平板状的发泡成型体中，于厚度方向上插入蒸汽针供给蒸汽时，存在难以平衡发泡成型体厚度和蒸汽针长度的问题。另外，延长蒸汽针的情况下，可能会在蒸汽针的强度方面产生问题。因此，延长蒸汽针也是有限度的，在从平板的宽度方向（侧面方向）插入蒸汽针供给蒸汽的情况下，能够制成的形状也有限。
根据本发明的制备方法，由于蒸汽孔的穿设状态良好，即使在蒸汽供给管的长度短的情况下，也能够有效进行蒸汽的供给。由此，例如，在平板状带表皮的发泡成型体中，即使蒸汽孔形成在成型体厚度薄的平板厚度方向上，也能进行蒸汽的供给，因此，在设计中空成型体上蒸汽孔的穿设位置时，其自由度更大。
另外，根据本发明的制备方法，在蒸汽孔的周围，形成有将表皮拉伸成极薄的褶皱状的树脂部分，封住蒸汽孔的周围，因此能够有效地防止蒸汽泄漏，能够更有效地成型。
因此，即使在制备厚度较薄的平板状且大型的带表皮的发泡成型体，或制备复杂形状的带表皮的发泡成型体的情况下，也能够均匀地向中空成型体内供给蒸汽，使填充在中空成型体内的发泡粒子相互间容易地熔接，同时表皮与发泡粒子间的熔接性也良好。
根据本发明的制备方法，能够缩短用于在所述中空成型体上穿设蒸汽孔的时间和进行蒸汽供给的时间，结果可整体缩短成型周期，因此能够提高生产率。另外，由于设计蒸汽孔穿设位置的自由度大，能够提高带表皮的发泡成型体的美观性。
本发明的用于制备带表皮的发泡成型体的装置，具备模具型腔及蒸汽供给管，所述模具型腔将软化状态的型坯吹塑成型形成中空成型体，所述蒸汽供给管供给蒸汽；在该模具型腔的内侧面上，从该模具型腔的内侧面向该型腔内突出形成突出部，该突出部由覆盖所述蒸汽供给管的外管形成，所述蒸汽供给管设置成可沿着所述外管的内侧，从该外管的前端部向模具型腔内突出，通过本发明的用于制备带表皮的发泡成型体的装置，能够提供发泡成型体的制备方法，其可制备发泡粒子间熔接性良好，发泡粒子与表皮间熔接性良好的带表皮的发泡成型体，其生产率优异。
本发明宜用于形成表皮的树脂为软化状态下延展性高的聚烯烃类树脂的带表皮的发泡成型体的制备方法中，所述表皮是从挤出机挤出熔融状态的热塑性树脂并成型成软化状态的型坯，在模具型腔内对该软化状态的型坯吹塑成型成中空成型体而构成。
附图说明
图1是表示一例用于制备带表皮的发泡成型体的装置的概略纵剖面图。
图2是说明本发明的蒸汽供给管配置在模具上的模式图，且是其中一例的侧视图。
图3是表示一例本发明的蒸汽供给管的配置状态、向模具型腔内突出的突出部边缘及中空成型体的穿设状态。其是表示蒸汽供给管前端部凹陷成凹状的形状（倒圆锥形）的情况下的纵剖面局部放大图，所述蒸汽供给管设置成可沿着形成该突出部的外管的内侧贯通。图3（1）是表示在模具型腔内形成的中空成型体的凹部的状态的概略图，图3（2）是表示穿设蒸汽孔，将蒸汽供给管插入中空成型体内的状态的概略图。
图4是表示另一例本发明的蒸汽供给管的配置状态、向模具型腔内突出的突出部边缘及中空成型体的穿设状态。其是表示蒸汽供给管前端部为尖锐状（凸状）的情况下的纵剖面局部放大图，所述蒸汽供给管设置成可沿着形成该突出部的外管的内侧贯通。图4（1）是表示在模具型腔内形成的中空成型体的凹部的状态的概略图，图4（2）是表示穿设蒸汽孔，将蒸汽供给管插入中空成型体内的状态的概略图。
图5是表示向模具型腔内突出配置的突出部的局部放大侧视图。
图6是表示本发明的蒸汽供给管的前端部分的概略图（局部图）。图6（1）是表示蒸汽供给管的前端部为凹状（倒圆锥形）的一例。图6（2）是表示蒸汽供给管的前端部为凹状的另一例。图6（3）是表示蒸汽供给管的前端部为尖锐状（凸状）。图6（4）是表示蒸汽供给管的前端部为平坦状。
图6（1-a）、（2-a）、（3-a）、（4-a）分别为概略图（局部图），图6（1-b）、（2-b）、（3-b）、（4-b）分别为图6（1-a）、（2-a）、（3-a）、（4-a）的A-A剖面图。
图7是示意性地表示形成中空成型体的树脂随着现有的蒸汽针的插入跟着拉伸的状态的纵剖面局部放大图。
附图标记说明
1.吹塑成型模具；2.模具型腔内表面；3.中空成型体；30.凹部；31、32.凹部切片；33.褶皱状部分；40.外管；41.突出部；42.蒸汽供给管（内管）；5.狭缝；51.蒸汽供给管前端部（凹状）；52.蒸汽供给管前端部（凸状）；53.蒸汽供给管前端部（平坦状）；6.压送空气导入管；7.发泡粒子填充管。
具体实施方式
本发明为带表皮的发泡成型体的制备方法，其从挤出机挤出熔融的热塑性树脂形成软化状态的型坯，将该软化状态的型坯在模具型腔内吹塑成型，形成反映该模具型腔形状的中空成型体，在该中空成型体内填充热塑性树脂发泡粒子，从插入该中空成型体内的蒸汽供给管供给蒸汽，使发泡粒子热熔接，其中，对所述型坯吹塑成型时，所述型坯与向模具型腔内突出形成的突出部相接触，形成朝向中空成型体并与所述突出部的形状相对应的凹部，在该凹部上插入穿设蒸汽供给管，将蒸汽供给管插入中空成型体内，从插入的蒸汽供给管供给蒸汽，使发泡粒子热熔接并冷却后，从模具内取出，从而制备带表皮的发泡成型体。
在本发明中，形成作为表皮的中空成型体的树脂为热塑性树脂。
具体地，能够列举低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、直链状低密度聚乙烯（LLDPE）、聚丙烯（丙烯均聚物：h-PP）、丙烯-乙烯无规共聚物（r-PP）、丙烯-乙烯嵌段共聚物（b-PP）等聚烯烃类树脂，聚苯乙烯（苯乙烯均聚物：GPPS）、耐冲击性聚苯乙烯（HIPS）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物（MS）、丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）、聚苯乙烯改性聚苯醚（改性PPE）、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）等聚苯乙烯类树脂，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚乳酸（PLA）等聚酯类树脂，双酚A型聚碳酸酯（PC）等聚碳酸酯类树脂，或它们的混合物。
在上述热塑性树脂中，特别优选聚烯烃类树脂。该聚烯烃类树脂是在树脂中存在50摩尔%以上的烯烃成分结构单元，优选存在60摩尔%以上，更优选存在80摩尔%以上。这样的聚烯烃类树脂，可列举例如烯烃的均聚物、烯烃成分之间的共聚物、烯烃成分和其他的可与烯烃共聚的聚合性单体成分的共聚物（满足所述烯烃成分结构单元存在量的条件）、烯烃聚合物与其他聚合物的混合物（满足该混合物中的所述烯烃成分结构单元存在量的条件）等。另外，作为与烯烃聚合物混合的其他聚合物，可列举苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等热塑性弹性体、热塑性弹性体、乙烯-丙烯橡胶、聚苯乙烯类树脂等。
作为上述聚烯烃类树脂，从耐热性、强度等机械性能观点考虑，优选至少含有50重量%以上高密度聚乙烯树脂或聚丙烯树脂的聚烯烃类树脂，更优选以聚丙烯树脂为主要成分的树脂。特别地，以聚丙烯类树脂为主要成分的情况下，在中空成型体上穿设蒸汽孔时，树脂容易被拉伸，容易造成更加难以穿设蒸汽孔。根据本发明的制备方法，即使形成中空成型体的树脂是在软化状态下延展性高的聚烯烃类树脂，也能够通过形成所述凹部易于进行蒸汽孔的穿设，能够大幅缩短成型周期时间。
另外，作为该聚烯烃树脂，从吹塑成型性观点考虑，优选使用熔点为120~170℃、熔体流动速率（MFR）为0.1~10g/10分钟的树脂。此外，熔体流动速率（MFR）的测定，在聚丙烯类树脂的情况下，是基于JIS K7210（1999年）的试验条件M（温度230℃、荷重21.18N）进行的，在聚乙烯类树脂的情况下，是基于JIS K7210（1999年）的试验条件D（温度190℃、荷重21.18N）进行的。
在形成所述中空成型体的热塑性树脂中，可添加各种添加剂。作为添加剂，可列举如导电剂、抗氧化剂、热稳定剂、耐候剂、抗紫外线剂、阻燃剂、无机填充剂、抗菌剂、电磁波屏蔽剂、气体阻隔剂、抗静电剂等。在能够达到其目的、发挥其效果的范围内添加这些添加剂，相对于100重量份热塑性树脂，其添加量大概为10重量份以下，优选5重量份以下，更加优选3重量份以下。
作为构成本发明的发泡粒子的树脂，优选与形成表皮的热塑性树脂为相同种类的树脂。在这种情况下，能够得到发泡粒子与形成表皮的中空成型体的热塑性树脂间熔接性良好、抗弯强度等强度高的带表皮的发泡成型体。从上述观点考虑，构成发泡粒子的树脂，优选与形成表皮的中空成型体的树脂为相同种类或相同的树脂。
在本发明中，对填充在中空成型体内的发泡粒子的表观密度无特殊限定，但优选采用一般所使用的表观密度为0.018~0.3g/cm3的发泡粒子。并且，从易于控制基于蒸汽的二次发泡性能力的观点考虑，发泡粒子的表观密度更优选为0.022~0.15g/cm3。
这样的发泡粒子，可通过制备该种发泡粒子的公知方法制备。例如有下述方法等，如在高压反应釜等能够加压的密封容器内，将所希望的表面活性剂添加至规定量的分散介质（通常为水）中，使树脂粒子分散，压入发泡剂，在加热条件下搅拌，使发泡剂浸入树脂粒子中，经过规定时间后，将浸入发泡剂的树脂粒子与分散介质同时从高温高压条件下的容器内释放到低压区（通常为大气压下），从而得到发泡粒子。
在具体说明本发明的带表皮的发泡成型体的制备方法时，是从挤出机挤出热塑性树脂熔融物，形成软化状态的型坯，将该软化状态的型坯配置在成型用模具型腔内，关闭模具，从吹塑气体导入管向该型坯内吹入高压气体（通常为空气），进行吹塑成型，使中空成型体的外侧面与模具型腔的内侧面相接，形成中空成型体。
向上述软化状态的型坯内吹入高压气体（通常为空气），成型为中空成型体时，如果对型坯的外侧面与模具型腔内侧面之间进行减压并成型为中空成型体，则易于使中空成型体形成反映模具型腔形状的形状，故优选。
根据本发明的制备方法，对所述型坯吹塑成型时，所述型坯与向模具型腔内突出形成的突出部相接触，形成朝向中空成型体的内部方向并与所述突出部的形状相对应的凹部。
成型模具中，设置有由外管40和蒸汽供给管（以下，与外管相对应，有时称为内管）42构成的双重管结构，所述外管40为筒状并形成从模具型腔内侧面2向型腔内突出的突出部41，所述蒸汽供给管42设置为可沿着该外管的内侧贯通中空成型体的所述凹部。例如，如图3、图4所示，在圆筒状外管40的圆筒内，前端部封闭的型腔管状的内管42被设置成朝向并可贯通中空成型体，且可通过外管40的圆筒内从突出部41突出。
在本发明中，配置在上述模具型腔内的型坯，该型坯的外侧表面（模具侧）通过与向所述模具型腔内突出的突出部41相接触，可形成朝向中空成型体3的内侧方向且与突出部41的形状相对应且的凹部30。图3（1）及图4（1）示意性地表示该状态。此外，在图3（1）及图4（1）中，所述凹部30的底部，如图3、4所示，为向所述外管的圆筒内侧稍稍凹陷的状态。另外，图中虽表示了形成所述凹部的树脂（中空成型体）与突出部的边缘部紧密相接的状态，但并没有完全紧密相接的必要，只要是比形成凹部的中空成型体的周围更向型坯内侧凹陷的形状即可。
所述中空成型体3上形成的标记30所示的凹部，通过使所述蒸汽供给管42从突出部突出，截断为切片31、32，穿设蒸汽孔。接着，使蒸汽供给管贯通所述凹部（图3（2）及图4（2））。将所述蒸汽供给管42插入中空成型体内规定的长度，由所述蒸汽供给管42供给蒸汽。
在吹塑成型中，通过吹入型坯内的高压气体形成所述凹部30时，形成凹部30的软化状态的型坯与所述突出部41相接触并被拉伸，形成容易穿设的形状。因此，使内管的蒸汽供给管42突出，在所述凹部30穿设蒸汽孔时，所述凹部30的与所述突出部41相接触的部分容易被切断，能够易于穿设蒸汽孔。此外，在未形成所述凹部的情况下，有可能不易穿设蒸汽孔，或在蒸汽管的管周壁上膜状附着形成中空成型体的树脂。其结果，可能会导致阻碍蒸汽的供给，难以缩短成型周期。
使蒸汽供给管42突出，在所述凹部30穿设蒸汽孔时，被切断的由所述标记30所示的作为凹部的一部分的切片31、32，残留在中空成型体内，例如与发泡粒子熔接而固定。
此外，在穿设蒸汽孔时，当作为蒸汽供给管的内管贯通所述凹部时，稍微拉伸蒸汽孔周围的表皮，形成该被拉伸的褶皱状树脂部分（如图3、图4的标记33所示）。这样的褶皱状的树脂部分，由蒸汽供给管供给蒸汽时，可起到有效防止从蒸汽孔泄露蒸汽的密封部作用。因此，能够有效防止蒸汽泄露，并可高效成型。尤其，通过使用具备覆盖蒸汽供给管的外管和作为蒸汽供给管的内管的双重管结构的制造用装置，容易形成如上所述的树脂部分。
向模具型腔内突出形成的突出部41的突出高度a（由模具型腔内侧面至突出部前端的长度），可参考作为目标中空成型体的厚度（表皮厚度）Y等进行设计，但优选a约为0.5~8mm左右。该突出部41的突出高度a过低的情况下，不能在中空成型体上充分形成凹部，难于穿设蒸汽孔，可能达不到所期望的目标。另一方面，该突出部41的突出高度a过高的情况下，在中空成型体上形成凹部时，软化状态的型坯可能发生破损，或因凹部周围的厚度过薄，导致蒸汽孔边缘部分的强度下降。从上述观点考虑，更希望所述突出部41的突出高度a为1~5mm。
所述凹部30的形成和蒸汽孔的贯穿状态，不仅与所述突出部41的突出高度a相关，而且与中空成型体的厚度，即带表皮的发泡成型体的表皮厚度Y相关。例如，在表皮厚度薄的情况下，由于形成所述凹部30时，表皮容易发生破损，因此优选调整缩短所述突出部41的突出长度。即，优选使所述突出部41的突出长度a与表皮厚度Y的比（a/Y）为0.3~5，更优选0.4~3。
本发明的所述突出部，由从模具型腔内侧面向型腔内突出的覆盖蒸汽供给管的外管40而形成。形成向所述模具型腔内突出的突出部41的外管40的内径，也取决于所述内管的外径，但通常优选5~15mm，更优选6~14mm。另外，所述外管取决于其原材料，但例如所述外管为金属的情况下，从强度观点考虑，所述外管的壁厚优选0.2~2.0mm。
在本发明中，所述蒸汽供给管42从所述突出部41突出，通过截断所述凹部30的厚度薄的表皮部分，穿设蒸汽孔。所述蒸汽供给管42的前端部的形状只要是能够截断所述凹部30的形状即可，无特殊限定。例如，前端部的形状可例举如图6的（1）、（2）所示的凹陷成凹状51的形状、（3）所示的突出成尖锐状52的凸状、（4）所示的平坦形状53等。
所述蒸汽供给管42，其前端部为凹陷成凹状的形状或为平坦状的情况下，通过作为所述蒸汽供给管前端部顶点的边缘部分，切断所述凹部，因此所述凹部易被切断，更易穿设、形成蒸汽供给管插入孔。
所述蒸汽供给管42是前端部封闭且内部为型腔的管状体。另外，在该蒸汽供给管42的管周壁部，设置多个蒸汽供给用狭缝或细孔5（以下，称为狭缝）。由所述狭缝向中空成型体内供给蒸汽，使发泡粒子相互熔接。该狭缝的外径设置为比发泡粒子的粒径小的直径。另外，该狭缝宽度设置成比发泡粒子的粒径小的宽度。
在本发明中，蒸汽供给管与突出部的结构，优选形成为由覆盖蒸汽供给管的外管及作为蒸汽供给管的内管构成的双重管结构。所述内管的外径，与所述外管的内径相关，但从易于调整蒸汽的供给和排出的观点考虑，优选4~15mm，更优选5~13mm。另外，内管取决于其原材料，但例如内管为金属管的情况下，为了保持成型时所需的强度，需要内管的壁厚约为0.5mm以上。
使作为蒸汽供给管的内管从所述突出部41突出，形成蒸汽孔，将蒸汽供给管插入中空成型体内后，进行蒸汽的供给。蒸汽供给管插入该中空成型体内的长度，即，将所述蒸汽供给管42插入中空成型体内时，由所述蒸汽供给管42的前端至模具型腔内侧面的插入长度b，根据作为目标的带表皮的发泡成型体的形状和厚度等的不同而不同，但在带表皮的发泡成型体为平板状的情况下，在平板的厚度方向上为10~50mm。如果在该范围内，即使供给蒸汽，也能够得到良好的带表皮的发泡成型体。
此外，在本发明中，蒸汽供给管和突出部成为所述外管40与内管42的双重管结构的情况下，当吹塑成型形成中空成型体的所述凹部时，所述内管42优选为收容在所述外管内部的状态。并且，在吹塑成型时，所述内管与外管的位置关系，优选配置为内管比外管的前端稍微靠后的位置。在这样配置的情况下，凹部30部分的中空成型体易被拉伸，因此易形成蒸汽孔。从上述观点考虑，吹塑成型时，内管优选为使凹部30形成在由外管的前端部靠后1.0~5.0mm左右的位置上，更优选1.0~4.0mm。
关于向中空成型体内填充发泡粒子，可在软化状态的中空成型体冷却固化前，由空气供给管6高压输送空气的同时由发泡粒子填充管7填充（图1）。此外，在中空成型体处于软化状态时填充发泡粒子，是因为在中空成型体冷却固化后填充发泡粒子的情况下，供给蒸汽使发泡粒子相互熔接形成带表皮的发泡成型体时，需要延长蒸汽供给时间，生产率低下，或作为表皮的中空成型体内面与发泡粒子间熔接不充分。
在本发明的方法中，对软化状态的型坯吹塑成型时，吹入型坯内的气体（通常使用空气），取决于目标成型体的形状或型坯的树脂流动性等，但导入型坯内的压力作为0.5MPa左右的高压气体导入。另外，模具的温度条件优选为60~100℃。此外，作为所述型坯，通常为筒状或环状。
本发明的制备方法中所使用的供给给中空成型体内的蒸汽的蒸汽压优选0.15MPa~0.6MPa（G），并且更优选0.18MPa~0.5MPa（G）。
在本发明的方法中，插入中空成型体内的蒸汽供给管，通常不仅用于供给蒸汽也可用于蒸汽的排出，可插入多个蒸汽供给管。作为加热方法，可采用以下两种方法：固定蒸汽供给侧和排出侧，仅从一个方向进行加热的一侧加热法，或一侧作为供给侧、另一侧作为排出侧进行蒸汽加热后，交替供给侧和排出侧进行蒸汽加热的交替加热法。其中，为了使发泡粒子相互之间更牢固地熔接，优选交替加热法。
根据本发明的制备方法，即使缩短蒸汽供给管，也能有效地进行蒸汽供给。例如，在平板状的发泡成型体的情况下，在平板的厚度方向上形成蒸汽孔，插入蒸汽供给管导入蒸汽，能够使发泡粒子有效地熔接，可得到良好的发泡成型体。因此，即使带表皮的发泡成型体为产品厚度10mm~50mm的比较薄的大型成型体，也能从平面部分设置多个蒸汽孔并插入蒸汽供给管供给蒸汽。并且，可使蒸汽有效遍布发泡粒子整体，使发泡粒子相互之间良好熔接，从而能够有效获得良好的发泡成型体。
另外，本发明的用于制备发泡成型体的装置，其具备模具、蒸汽供给管及外管，所述模具对软化状态的型坯进行吹塑成型使其形成中空成型体，所述蒸汽供给管供给蒸汽，所述外管覆盖所述蒸汽供给管；从该模具的内侧面向型腔内突出形成该外管的前端部，所述蒸汽供给管设置成可沿着所述外管的内侧，从该外管的前端部向模具型腔内突出。特别地，上述用于制备的装置适于形成已述的中空成型体的凹部。因此，容易将蒸汽供给管插入中空成型体中，可有效地进行蒸汽供给，因此适用于本发明的带表皮的发泡成型体的制备方法。
实施例
以下，结合实施例对本发明进行说明，但本发明并不限定于该实施例。
此外，实施例及比较例中所用的树脂如表1所示。
（表1）
实施例1
将聚丙烯类树脂（日本聚丙烯株式会社生产、商品名称：NOVATEC、等级：EC9、熔体流动速率（MFR）：0.5g/10分钟（测定条件：230℃、21.18N））供给至内径为65mm的挤出机，在220℃下进行加热、混炼，制成熔融状态的树脂。接着，将该熔融状态的树脂填充至附设在挤出机上并调整至220℃的收集器中。接着，从具有2.2mm狭缝间距的管口（ダイ）挤出熔融树脂，将软化状态的型坯配置在位于管口正下方且在型腔内具有突出部的如表2所示的分割型平板状模具之间，将模具合模。
接着，从吹塑气体导入孔向型坯内吹入0.50MPa的高压空气，同时对型坯的外侧面与模具内侧面之间进行减压，成型为反映所述模具型腔内形状的中空成型体。此外，成型用模具使用用于制备带表皮的发泡成型体的装置，该装置具备形成向模具型腔内突出的突出部（突出部长度（a））的外管（外径内径的铜管）和设置成可沿着该外管内侧移动的作为蒸汽供给管的内管。
另外，对软化状态的型坯吹塑成型使其成型为中空成型体时，使型坯的外侧面与向模具型腔内突出的突出部相接触，形成向中空成型体的内部方向突出并与所述突出部形状相对应的凹部。此外，在以模具平板的纵×横形成的一个平面上，在均等的四个位置配置所述蒸汽供给管、外管的突出部。另外，将内管（蒸汽供给管）向着平板的发泡成型体的厚度方向插入。在模具温度为70℃下进行上述中空成型体的成型。此外，在吹塑成型时，相对于外管，将内管配置在由外管的前端部靠后2mm处。
形成中空成型体后，接着，使可沿着所述外管内侧贯通的作为蒸汽供给管的内管（外径为内径为的铜管，在管周壁上设有多个狭缝，前端部为凹状的倒圆锥状，外管与内管之间具有0.2mm左右的空隙）从所述外管突出，在中空成型体上形成的所述凹部上穿设蒸汽孔。另外，将所述内管插入中空成型体内至表2所示的插入长度（b）mm为止。
接着，将表观密度为0.043g/cm3的聚丙烯类树脂发泡粒子填充至处于软化状态的该中空成型体内。另外，填充发泡粒子时，通过设置在插入中空成型体中的内管的管周壁上的狭缝，调节中空成型体内的压力，同时排出中空成型体内的气体。
填充发泡粒子后，由插入中空成型体中的四根内管中的两根内管吸收蒸汽，同时由另外两根蒸汽供给管供给8秒钟表2所示蒸汽压力（0.32MPa（G））的蒸汽。接着，由供给所述蒸汽的两根蒸汽供给管吸收蒸汽，同时由原来吸收蒸汽的两根蒸汽供给管供给8秒钟的0.32MPa（G）的蒸汽。接着，由全部蒸汽供给管供给5秒钟的0.32MPa（G）的蒸汽，使中空成型体中的发泡粒子相互热熔接，同时使中空成型体的内面与发泡粒子相熔接。冷却后，在模具内压力为0.02MPa（G）后，打开模具，得到目标的带表皮的中空成型体。得到的该发泡成型体的物理性质等表示在表2中。
实施例2
使用纵400mm×横250mm×厚度25mm的分割型平板状模具。另外，除表2所示的条件之外，实施方法与实施例1相同，得到带表皮的发泡成型体。得到的发泡成型体的特性表示在表2中。
实施例3
使所述外管的外径为内径为使所述内管的外径为内径为使中空成型体成型时的模具温度为80℃。除此之外，实施方法与实施例1相同，得到带表皮的发泡成型体。得到的发泡成型体的特性表示在表2中。
实施例4
使用喷口（リツプ）间距为4.2mm的管口，作为中空成型体成型用管口。另外，除表2所示的条件之外，实施方法与实施例1相同，得到带表皮的发泡成型体。得到的发泡成型体的特性表示在表2中。
实施例5
使用作为所述蒸汽供给管的内管的前端部为如图6（3）所示的圆锥状的内管（外径内径）。另外，除表2所示的条件之外，实施方法与实施例1相同，得到带表皮的发泡成型体。得到的该发泡成型体的特性表示在表2中。
实施例6
使用作为所述蒸汽供给管的内管的前端部为如图6（4）所示的平坦状的内管（外径内径）。另外，除表2所示的条件之外，实施方法与实施例1相同，得到带表皮的发泡成型体。得到的该发泡成型体的特性表示在表2中。
实施例7
作为中空成型体形成用树脂，使用聚烯烃类树脂（聚烯烃类热塑性弹性体，住友化学公司生产，商品名称：ESPOLEX（エスポレックス）、等级：820、MFR：0.5g/10分钟（测定条件：230℃、21.18N）），。另外，除表2所示的条件之外，实施方法与实施例1相同，得到带表皮的发泡成型体。得到的该发泡成型体的特性表示在表2中。
实施例8
作为中空成型体形成用树脂，使用聚乙烯类树脂（日本聚乙烯公司生产，商品名称：NOVATEC HD、等级：HB332R、MFR：0.3g/10分钟（测定条件：230℃、21.18N）），作为发泡粒子，使用表观密度为0.05g/cm3的聚乙烯类树脂发泡粒子。另外，除表2所示的条件之外，实施方法与实施例1相同，得到带表皮的发泡成型体。得到的发泡成型体的特性表示在表2中。
实施例9
设置突出部的突出长度为6mm，除此之外，使用与实施例1所使用的相同的模具。得到的该发泡成型体的特性表示在表2中。观察到穿设中空成型体上形成的凹部的蒸汽孔部附近的表面状态稍微有些凹凸。但是，发泡粒子的熔接性、成型时间完全没有问题。
比较例1
作为成型用模具，使用在模具型腔内无突出部且由外管和内管构成蒸汽管的模具，形成中空成型体（在该中空成型体上，没有形成与本发明的突出部相对应的凹部）。另外，除表2所示的条件之外，与实施例1相同，得到带表皮的发泡成型体。但是，通过所述蒸汽管的内管在中空成型体上穿设蒸汽孔时，未形成干净利落的蒸汽孔。因此，难以向中空成型体内有效、迅速地导入蒸汽。因此，产生发泡粒子相互间熔接不佳。另外，得到的发泡成型体在蒸汽孔附近，表面上具有凹凸，不光滑，表面状态差。得到的该发泡成型体的特性表示在表2中。
比较例2
延长比较例1中的蒸汽供给时间，使得发泡粒子相互间充分熔接而成型。另外，除延长整体的成型时间之外，与比较例1相同，得到带表皮的发泡成型体。观察到通过延长蒸汽的供给，发泡粒子的熔接性有所改善。但是，与比较例1相同，得到的发泡成型体在蒸汽孔附近，表面上具有凹凸，表面状态差。到的该发泡成型体的特性表示在表2中。
（表皮厚度）
带表皮的发泡成型体的表皮厚度按下述方法测定，将得到的带表皮的发泡成型体在厚度方向上共垂直切断三处，测定由该切断截面沿着周向的等间隔上的六个位置的表皮部分（但，避开发泡成型体的特殊形状部分）进行测量。将所得到的十八个位置的厚度的算术平均值作为表皮厚度。
（发泡粒子的表观密度）
关于发泡粒子的表观密度按下述方法测定，将重量为W（g）的发泡粒子块投入至加入水的量筒内，读取发泡粒子下沉时的水位上升量，测定发泡粒子块的体积V（L），该发泡粒子块的重量W除以该发泡粒子块的体积V（W/V），并进行单位换算而求得。
（成型周期）
从成型为中空成型体时的模具合模开始，到成型结束后取出产品所需要的全部时间（秒）。
（蒸汽孔形成状态的评价）
◎：在蒸汽孔的周围，形成有极薄的褶皱状部分。
○：可穿设蒸汽孔，但观察到蒸汽孔附近的表面状态稍微有些凹凸。
×：无法穿设蒸汽孔。或者可穿设贯通的贯通孔，但观察到蒸汽孔附近有凹凸，成型体表面状态不佳，内管上附着有树脂。
（发泡粒子熔接性的评价）
作为熔接性评价试验片，从所得到的板状带表皮的发泡成型体的中心部分及四角（R部除外）共五个位置，切下不含表皮的100mm×100mm×（除去表皮的发泡成型体的厚度）的样品。断裂该试验片，对断裂面上具有的100个以上的发泡粒子，通过目测观察断裂面粒子的状态，分别统计发泡粒子自身破损的粒子和在发泡粒子间的界面上剥离的发泡粒子的个数。接着，计算断裂的发泡粒子相对断裂的发泡粒子和在发泡粒子间的界面上剥离的发泡粒子的总数所占的比例，以其中最低值作为发泡粒子的熔接率。以下述判断基准进行评价。
○：粒子熔接率为50%以上。
Δ：粒子熔接率为10%以上、不足50%。
×：粒子熔接率不足10%。
（表皮与发泡粒子间熔接性的评价）
作为表皮熔接性评价试验片，从所得到的板状带表皮的发泡成型体的中心部分及四角（R部除外）共五个位置，切下包含表皮的100mm×100mm的样品。剥离该试验片的表皮，对断裂面上具有的100个以上的发泡粒子，通过目测观察断裂面粒子的状态。分别统计断裂的发泡粒子和，在发泡粒子与表皮间界面上剥离的发泡粒子的个数。接着，计算断裂的发泡粒子相对断裂的发泡粒子和在发泡粒子与表皮间界面上剥离的发泡粒子的总数所占的比例，以其中最低值作为发泡粒子与表皮的熔接率，以下述判断基准进行评价。
○：表皮熔接率为50%以上。
Δ：表皮熔接率为10%以上、不足50%。
×：表皮熔接率不足10%。
Claims (7)
1.一种带表皮的发泡成型体的制备方法，其是从挤出机挤出熔融状态的热塑性树脂，成型为软化状态的型坯，将该软化状态的型坯在模具型腔内吹塑成型，形成作为表皮的中空成型体，在所述中空成型体内填充热塑性树脂发泡粒子，由插入所述中空成型体内的蒸汽供给管供给蒸汽，使所述发泡粒子热熔接，来制造带表皮的发泡成型体，其特征在于，
在所述型坯吹塑成型时，使所述型坯与向模具型腔内突出形成的突出部接触，从吹塑气体导入管向该型坯内吹入高压气体，形成朝向中空成型体内侧方向并与所述突出部的形状相对应的凹部，在所述凹部上插入蒸汽供给管，穿设蒸汽供给管插入孔，将所述蒸汽供给管插入所述中空成型体内，从插入所述中空成型体内的蒸汽供给管供给蒸汽，使所述发泡粒子热熔接。
2.如权利要求1所述的带表皮的发泡成型体的制备方法，其特征在于，所述突出部，通过覆盖所述蒸汽供给管的外管形成，
所述蒸汽供给管可沿着该外管的内侧贯通中空成型体的所述凹部。
3.如权利要求1或2所述的带表皮的发泡成型体的制备方法，其特征在于，所述蒸汽供给管为前端部封闭的管状体，该前端部的形状为凹状、平坦状或凸状，在该蒸汽供给管的管周壁部上设置多个蒸汽供给用狭缝。
4.如权利要求1或2所述的带表皮的发泡成型体的制备方法，其特征在于，所述型坯由聚烯烃类树脂构成。
5.一种用于制备带表皮的发泡成型体的装置，其特征在于，具有模具、蒸汽供给管及外管，所述模具将软化状态的型坯吹塑成型，形成中空成型体，所述外管覆盖该蒸汽供给管；所述外管的前端从模具内侧面向模具型腔内突出，形成突出部，该突出部使中空成形体上形成凹部；所述蒸汽供给管设置为可沿着所述外管内侧从该外管的前端部向模具型腔内突出。
6.如权利要求5所述的用于制备带表皮的发泡成型体的装置，其特征在于，所述蒸汽供给管的前端部的形状为凹状、平坦状或凸状的形状，该前端部是封闭的，在该蒸汽供给管的管周壁部上设置多个蒸汽供给用狭缝。
7.如权利要求5所述的用于制备带表皮的发泡成型体的装置，其特征在于，从所述模具型腔内侧面向模具型腔的内面突出形成的突出部的突出高度a为1～5mm。
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