CN103391836B - 管部件的制造方法及制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供管部件的制造方法，能够不使装置复杂地使产品的壁厚尽可能地薄，并且能够减少热塑性材料的必要量，为了实现该目的，本发明的制造方法具有：将热塑性材料填充到模具中的热塑性材料填充过程；通过加压流体挤出上述模具中的热塑性材料的未凝固的部分的热塑性材料排出过程，该管部件的制造方法特征在于，上述热塑性材料混合有发泡剂，具有在上述模具内使上述填充的热塑性材料发泡的过程，上述热塑性材料排出过程是将在上述模具中发泡的上述热塑性材料的中央部分，在该部分凝固之前通过加压流体挤出的过程。

Description

管部件的制造方法及制造装置
技术领域
本发明涉及通过所谓流体辅助成型所实施的管部件的制造方法及制造装置，该管部件的制造方法具有将热塑性材料填充到模具中的热塑性材料填充过程和通过加压流体挤出上述模具中的热塑性材料的未凝固部分的热塑性材料排出过程。
背景技术
作为管部件的制造方法公知有流体辅助成型。
图4和图5概念性地表示利用了该流体辅助成型的现有技术的管部件的制造方法。
图4是表示现有技术的热塑性材料的填充过程中的模具腔体内的热塑性材料的状态的图，图4(a)是沿模具腔体内的热塑性材料的轴向的纵剖视图，图4(b)是与模具腔体内的热塑性材料的轴垂直的方向的横剖视图。而且，表示通过处于无发泡的熔融状态的热塑性材料填充到这些模具腔体内。另外，图4(c)是作为模具腔体的半径方向的位置r的函数，概念性地表示模具腔体内的热塑性材料的粘度的分布η(r)的线图。该图表示与模具内表面接触的表层部分因热量被模具夺取而温度降低、热塑性材料的粘度η变大的情况，由于中央部分的温度高，所以热塑性材料的粘度η相对小。
图5是表示现有技术的热塑性材料的排出过程中的模具腔体内的热塑性材料的状态的图，图5(a)是沿模具腔体内的热塑性材料的轴向的纵剖视图，表示被注入加压流体而挤出中央部分的粘度小(流动性高)的热塑性材料的状态。图5(b)是图5(a)图的p-p线部分的横剖视图，表示中央部分形成有空洞部的情况。最终，加压流体被注入模具腔体内的整个全长的范围内，在整个截面上，在中央部分形成空洞部，从而制成管部件。
使用图4和图5说明的现有技术的管部件的制造方法是利用填充到模具腔体内的处于无发泡的熔融状态的热塑性材料的、由依赖于距离模具内表面的距离的温度梯度所引起的粘度差(接近模具腔体表面的高粘度的表皮层与中央部分的低粘度的芯层之间的粘度差)，通过加压流体挤出模具腔体内的仅中央部分的热塑性材料，制成管部件。
在这样的管部件的制造方法中，还依赖于成形体的尺寸或加压流体的注入定时，但在大多情况下，管壁的厚度达到成形体外径的15～20％，成为比其薄的壁厚是困难的。由此，不能应对要求规格、轻量化、材料费降低等要求。
例如，在将汽车所使用的金属制配管置换成上述流体辅助成型的树脂制配管的情况下，从配管的布局方面的观点出发，增大配管的外径尺寸是存在限制的，在采用管壁的厚度达到成形体外径的15～20％的树脂制配管的情况下，设定了与金属制配管同等的外径时的内径尺寸变小，压力损失增大。由此，在采用例如冷却配管的情况下，发生需要更昂贵且能量消耗大的大型的泵等不良情况。
另外，上述现有技术的管部件的制造方法是，首先，用无发泡的熔融热塑性材料完全地填充到模具腔体内，然后，将相对于总填充量达到60～70％的熔融芯层推开而形成空洞部。由此，存在被挤出的多余的热塑性材料的量多，该热塑性材料的回收费用高的问题。另外，需要具有注射体积比成形品的体积大的注射单元的大型的注射模塑成形机，还存在不是经济的制造方法的问题。
利用了与上述管部件的制造方法相同的原理的具有弯曲管部的树脂管的成形方法被日本特开2002-18911号公报公开。该专利公开公报公开的方法是一种树脂管的成形方法，其特征在于，通过将熔融树脂注射到将树脂管的外表面成形的主模具的腔体内的注射工序、和使多个滑动模滑动插入所述腔体直到既定位置的滑动模插入工序，来成形全部的管部的端部内周面，并且对处于包含未插入所述滑动模的所述弯曲管部的一部分在内的区域的熔融树脂，经由夹着该区域的多个所述滑动模中的至少一个来注入辅助流体，并且通过其他滑动模，将因该辅助流体的注入而被赶走的多余的熔融树脂从该区域除去。
根据该方法，使各管部的端部精度良好，而且，能够作为一个零件成形具有弯曲管部的树脂管。但是，在该方法中，至少不是使通过辅助流体形成的管部分的壁厚尽可能地薄这样的技术。
另外，在日本特开2000-141405号公报中公开了一种中空成形品的成形方法，其特征在于，将第一成形材料注入成形用模具内，然后将与该第一成形材料具有粘度差的第二成形材料注入该第一成形材料的内部，然后将中空部形成用的气体注入该第二成形材料的内部。
根据所述方法，例如，采用第一成形材料的粘度比第二成形材料的粘度高的材料、且其注入量少的情况下，气体流路宽度扩大，能够增大中空部的宽度方向的直径。即，根据该方法，获得能够成形薄壁的中空成形体这样的效果。但是，由于采用了将异种的成形材料注入成形用模具内的结构，所以装置变得不是一般的复杂，还存在设备费高这样的新问题。
另一方面，虽然技术领域不同，但还有使用化学发泡剂或物理发泡剂来制造轻量的发泡体片或发泡体部件的技术。化学发泡剂以规定温度分解并产生气体，将该化学发泡剂与原料树脂混合，并加热到化学发泡剂的分解温度以上，由此，在原料树脂中产生气泡。在使用该化学发泡剂的情况下，气体的发生对分解温度来说是敏锐的，分解温度也可以通过添加发泡助剂等容易地调制，还有容易得到具有独立气泡的发泡体这样的优点。另一方面，物理发泡剂是丁烷、戊烷、二氯氟甲烷等低沸点有机化合物，将混合该低沸点有机化合物后的合成树脂放出到低压区域使其气化而做成气泡。在使用了该物理发泡剂的情况下，低沸点有机化合物相对于树脂具有亲和性，从而溶解性好，另外，保持性也好，从而具有容易获得高倍率发泡体这样的特征。
而且，近年，在制造发泡体部件的技术领域中，存在将超临界流体作为发泡剂使用的技术。例如，日本专利第4339296号公报公开使用了超临界流体的热塑性树脂发泡注射成形体的制造方法。在该方法中，向溶解的热塑性树脂添加二氧化碳或氮的超临界流体而成为相溶状态，然后在保持临界压的状态下降低到规定的温度，然后在保持压力的状态下用注射装置注射到模具内，然后降低模具内的压力而使其发泡。由此，制成表层具有表面外观良好且成为一体的未发泡部分、且具有微小的平均泡孔(セル)径且均匀的平均泡孔密度的泡孔的发泡体。
另一方面，“琦玉县工业技术总合中心研究报告第6号(2008年)‘与使用了超临界流体的微小发泡成形相关的研究(2)’山田岳大氏、村田泰彦氏、横井秀俊氏”发表了以下研究，使用玻璃插入模具使模具内可视化，调查了超临界流体对超微小发泡的形成机构。由此，在沿厚度方向观察时，存在表层未形成泡孔的表皮层，而形成了在中心部形成有多个泡孔的芯层。
另外，“Seikei-Kakou Vol.22 No.2(2010)‘MuCell(微小发泡注射形成)的可视化’小松道男氏、大岛正裕氏”也报告了与上述同样的实验。其中记载了“在树脂被填充到模具的过程中，在模具表面夺取热量，从而树脂最表面部(表皮)的粘度急剧增加”。
发明内容
本发明是考虑到上述背景技术而做出的，其课题是提供一种管部件的制造方法及制造装置，能够不会使装置复杂化地使产品的壁厚尽可能地薄，并且能够减少热塑性材料的必要量。
为解决上述课题，本发明采用以下(1)～(12)的管部件的制造方法及制造装置。
(1)一种管部件的制造方法，具有：将热塑性材料填充到模具中的热塑性材料填充过程；通过加压流体挤出上述模具中的热塑性材料的未凝固的部分的热塑性材料排出过程，其特征在于，上述热塑性材料混合有发泡剂，具有在上述模具内使上述填充的热塑性材料发泡的过程，上述热塑性材料排出过程是将在上述模具中发泡的上述热塑性材料的中央部分，在该部分凝固之前通过加压流体挤出的过程。
(2)如上述(1)所述的管部件的制造方法，其特征在于，上述热塑性材料是热塑性塑料或热塑性弹性体，上述发泡剂是二氧化碳和/或氮，它们在能够维持超临界流体状态的温度和压力下被混合到上述热塑性材料中。
(3)如上述(1)所述的管部件的制造方法，其特征在于，上述加压流体由氮气或水、或者它们双方构成。
(4)如上述(1)所述的管部件的制造方法，其特征在于，上述加压流体由空气或水、或者它们双方构成。
(5)如上述(1)所述的管部件的制造方法，其特征在于，上述热塑性材料还混合有熔融张力提高剂。
(6)如上述(1)所述的管部件的制造方法，其特征在于，上述热塑性材料还混合有加强纤维。
(7)一种管部件的制造装置，具有：用于成形管部件的模具；将热塑性材料填充到该模具中的热塑性材料填充构件；热塑性材料排出构件，其通过加压流体挤出上述模具中的热塑性材料的未凝固的部分，其特征在于，上述热塑性材料填充构件具有：热塑性材料供给构件；发泡剂供给构件；热塑性材料注射机，其将由所述热塑性材料供给构件供给的热塑性材料和由所述发泡剂供给构件供给的发泡剂混合并注射，上述热塑性材料排出构件具有：流体箱；对被收容在该流体箱中的流体进行加压的加压构件；控制加压流体的加压流体控制阀，使用上述热塑性材料注射机将混合有上述发泡剂的热塑性材料填充到上述模具并发泡之后，打开上述加压流体控制阀，通过由上述加压构件加压的流体挤出上述模具内的未凝固的处于发泡状态的热塑性材料。
(8)如上述(7)所述的管部件的制造装置，其特征在于，上述发泡剂是二氧化碳和/或氮，该二氧化碳和/或氮通过上述发泡剂供给构件被供给到成为超临界流体的温度和压力以上的上述热塑性材料注射机内。
(9)如上述(7)所述的管部件的制造装置，其特征在于，上述发泡剂是二氧化碳和/或氮，该二氧化碳和/或氮预先以超临界流体的状态从上述发泡剂供给构件被供给到上述热塑性材料注射机内。
(10)如上述(7)所述的管部件的制造装置，其特征在于，上述热塑性材料预先混合有熔融张力提高剂。
(11)如上述(7)所述的管部件的制造装置，其特征在于，上述热塑性材料填充构件还具有熔融张力提高剂供给构件，上述热塑性材料注射机将由上述热塑性材料供给构件供给的热塑性材料、由上述发泡剂供给构件供给的发泡剂和由所述熔融张力提高剂供给构件供给的熔融张力提高剂混合并注射。
(12)如上述(7)所述的管部件的制造装置，其特征在于，上述热塑性材料预先混合有加强纤维。
上述本发明的管部件的制造方法及制造装置具有以下最大的特征，使混合了发泡剂的热塑性材料在模具内发泡，通过加压流体挤出该发泡的热塑性材料，从而制造管部件，由此发挥以下效果。
(a)由于发泡的部分形成充满气体的泡孔构造，所以与实心的情况相比，热传导率小。由此，热量难以传递到中央部分的熔融的热塑性材料，容易保持高温。另一方面，与模具的腔体的内表面接触的部分的温度急剧下降，从而不发泡，形成没有气泡的薄的表皮层。与此相对，现有技术的情况是没有气泡的实心的结构，从而热传导率也大。由此，不与腔体内表面直接接触的部分的温度也容易下降，不能避免表皮层(粘度大的部分)变厚。即，使用发泡剂的本发明的管部件的制造方法及制造装置与现有技术相比，能够制成薄壁的管部件。
(b)另外，通过调节腔体内的压力、温度，改变发泡剂的发泡条件，能够改变气泡的发生时期、大小和密度。即，通过改变发泡状态，能够改变表皮层的厚度及芯层(发泡的中央部分)的粘度，制作所期望的壁厚的管部件变得容易。
(c)而且，由于芯层含有气泡，所以与现有技术的实心的情况相比，所需的热塑性材料的量变少。其结果，能够减小注射模塑成形机的热塑性材料的材料箱的容量以及对为了形成空洞部而被加压流体挤出的材料进行回收的溢流腔体的容量。另外，材料的使用量也能够减小10～50％左右，能够降低材料成本、回收成本。
(d)另外，在现有技术中，在腔体内的中央部分的热塑性材料为高温时，粘度低，但与其相比，如本发明那样，在该部分发泡但未凝固之前的状态时，其粘度特小，即，流动性极高。由此，能够通过加压流体容易地挤出，用于加压流体的装置也能够与现有技术相比小型化。
(e)而且，在作为发泡剂使用二氧化碳和/或氮的超临界流体的情况下，发泡变得微小，能够制造薄壁且具有凹凸少的平滑的内周面的管部件。另外，作为加压流体使用氮气、空气、或水、或者氮气和水双方、空气和水双方的情况下，能够不与热塑性材料发生化学反应地挤出芯部分，并且安全、廉价。
(f)而且，除了发泡剂还将熔融张力提高剂混合到热塑性材料的情况下，通过熔融张力提高剂使热塑性材料的伸长粘度的应变硬化性增大，发泡剂的发泡变得微小且均匀，并且由加压流体实施的挤出均匀地进行，还能够制造薄壁且壁厚不均少的管部件。另外，能够通过调节腔体内的压力、温度，改变发泡剂的发泡条件来改变表皮层的厚度及芯层(发泡的中央部分)的粘度，从而制作所期望的壁厚的管部件变得更容易。
(g)另外，在使用还混合了加强纤维的热塑性材料的情况下，根据模具内的热塑性材料中的发泡剂的发泡效果，加强纤维集中在表皮层，并且并列在其取向方向与热塑性材料的流动方向一致的同一方向上。由此，能够得到具有通过加强纤维有效果地被加强的管壁、且加强纤维不从内壁表面露出的管部件。
附图说明
图1是表示本发明的管部件的制造方法及制造装置的实施方式的一例的概念图。
图2是表示本发明的热塑性材料的填充过程中的模具腔体内的热塑性材料的状态的图，图2(a)是沿模具腔体内的热塑性材料的轴向的纵剖视图，图2(b)是与模具腔体内的热塑性材料的轴垂直的方向的横剖视图，图2(c)是作为模具腔体的半径方向的位置r的函数，概念性地表示模具腔体内的热塑性材料的粘度的分布η(r)的线图。
图3是表示本发明的热塑性材料的排出过程中的模具腔体内的热塑性材料的状态的图，图3(a)是沿模具腔体内的热塑性材料的轴向的纵剖视图，图3(b)是图3(a)图的P-P线部分的横剖视图。
图4是表示现有技术的热塑性材料的填充过程中的模具腔体内的热塑性材料的状态的图，图4(a)是沿模具腔体内的热塑性材料的轴向的纵剖视图，图4(b)是与模具腔体内的热塑性材料的轴垂直的方向的横剖视图，图4(c)是作为模具腔体的半径方向的位置r的函数，概念性地表示模具腔体内的热塑性材料的粘度的分布η(r)的线图。
图5是表示现有技术的热塑性材料的排出过程中的模具腔体内的热塑性材料的状态的图，图5(a)是沿模具腔体内的热塑性材料的轴向的纵剖视图，图5(b)是图5(a)图的p-p线部分的横剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的管部件的制造方法及制造装置的实施方式。
图1是表示本发明的方法及装置的实施方式的一例的概念图。
在图示的实施方式中，材料箱1中收容了热塑性材料。
作为热塑性材料能够使用各种材料，例如热塑性塑料或热塑性弹性体。作为热塑性塑料可以列举聚苯乙烯树脂、ABS树脂、(甲基)丙烯酸树脂、聚丙烯树脂等的聚烯烃树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚邻苯二胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚碳酸酯树脂等。另外，作为热塑性弹性体可以列举聚烯烃类热塑性弹性体、氯化聚乙烯类热塑性弹性体、聚苯乙烯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酯纤维类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体等。
还可以向这些热塑性材料混合各种添加剂。可以列举例如碳粒子、金属粉、颜料、碳酸钙、玻璃纤维、玻璃珠、纳米纤维、纳米碳管、晶须等。
另外，优选向上述热塑性材料混合熔融张力提高剂。该熔融张力提高剂的混合也可以预先混合到热塑性材料，另外，也可以与后面记载的发泡剂向热塑性材料的混合同时或在其前后混合。通过该熔融张力提高剂的混合，热塑性材料的伸长粘度的应变硬化性增大，其结果，由发泡剂所导致的气泡成长时的气泡的不均匀的成长被阻止，能够实现微小且均匀的发泡，并且在后面记载的由加压流体实施的挤出时，能够实现壁厚不均少的挤出，能够容易地制造薄壁且均匀的管部件。作为这样的熔融张力提高剂可以列举丙烯改性聚四氟乙烯、苯乙烯弹性体类改性剂等。作为丙烯改性聚四氟乙烯可以使用METABLEN A-3000(三菱丽阳公司制)、Fluon PTFE(旭硝子公司制)等的市场销售品。另外，作为苯乙烯弹性体类改性剂可以使用NOFALLOY TZ系列(日本油脂公司制)、Actymer系列(理研科技公司制)等的市场销售品。该熔融张力提高剂向热塑性材料的混合比例相对于热塑性材料100重量份来说，优选为0.05～10重量份，更优选为1～5重量份。这是因为，在熔融张力提高剂的混合比例小于0.05重量份时，不会有助于树脂的熔融张力的增加，没有发现作为改性剂的效果。相反地在超过10重量份时，成为残留在产品中的杂质，成为产品性能例如使强度降低的主要原因，所以是不优选的。
此外，在图示的实施方式中，使用了预先向100重量份的玻璃纤维强化类型的聚酰胺树脂(PA66 GF30％)添加混合3重量份的METABLENA-3000而成的材料。
从材料箱1供给的上述热塑性材料经输送机2或单纯通过料斗(未图示)被输送到热塑性材料注射机3。所述材料箱1和输送机2形成热塑性材料供给构件。
在热塑性材料注射机3中，热塑性材料通过柱塞式或丝杆式的输送器3a被输送或被混合的同时被输送，从而被输送到注射前置室3b。热塑性材料注射机3还具有未图示的内部温度测定构件、内部压力测定构件、温度调节构件、压力调节构件等，用于调整混合的热塑性材料的温度及压力。
向在热塑性材料注射机3中熔融的热塑性材料添加发泡剂。
作为发泡剂可以使用偶氮甲酰胺、碳酸氢钠等的以规定温度、压力分解而产生气体的化学发泡剂，或者由丁烷、戊烷、二氯氟甲烷等低沸点有机化合物构成的、通过向低压区域放出而气化的物理发泡剂等。将这些发泡剂向熔融的热塑性材料添加混合的技术属于以往公知的技术，本发明也可以使用该技术。
另外，公知作为物理发泡剂可以使用二氧化碳或氮，但在普通的方法中，它们几乎不向热塑性材料中扩散，但在若将它们做成超临界流体则能够良好地扩散并向低压区域放出时，产生微小的气泡。在该实施方式中，作为发泡剂使用二氧化碳或氮的超临界流体。超临界流体能在采用二氧化碳时在31.1℃以上且7.38MPa以上的条件下获得，在采用氮时在-147℃以上且3.40MPa以上的条件下获得。作为发泡剂使用的超临界状态的二氧化碳或氮能够单独使用，但也可以混合使用二氧化碳和氮。
向高压储气瓶4填充二氧化碳或氮，通过加压器5升压，在采用二氧化碳的情况下为7.38MPa以上，在采用氮的情况下为3.40MPa，根据需要进行加热，分别成为超临界流体。所述高压储气瓶4和加压器5形成发泡剂供给构件。
热塑性材料注射机3如上所述地具有内部温度测定构件、内部压力测定构件、温度调节构件、压力调节构件等，在热塑性材料注射机3的注射前置室3b中，成为能够将二氧化碳或氮维持成超临界流体状态的温度、压力。在该状态下，向注射前置室3b中注入超临界流体的二氧化碳或氮。被注入的二氧化碳或氮维持超临界流体的状态的同时，良好地向热塑性材料中扩散。
此外，在该实施方式中，虽然注入成为了超临界流体的二氧化碳或氮，但即使注入不是超临界流体的二氧化碳或氮，在热塑性材料注射机3中使这些气体成为超临界流体的上述温度、压力，也能够获得同样的效果。混合物严密地来说不能说是超临界流体，但即使是混合状态，在该说明书中也称为超临界流体。
另外，在上述实施方式中，使用预先以规定量混合了熔融张力提高剂而成的热塑性材料，虽然省略图示，但也可以将收容熔融张力提高剂的箱和该箱内的熔融张力提高剂的供给机连接到上述热塑性材料注射机3，与上述发泡剂供给构件所产生的发泡剂向热塑性材料的混合同时或在其前后，将熔融张力提高剂添加混合到热塑性材料。在该情况下，收容上述熔融张力提高剂的箱和该箱内的熔融张力提高剂的供给机形成熔融张力提高剂供给构件。
在热塑性材料注射机3中，还能够注入用于生成发泡的核的发泡核剂和/或发泡调整剂等。关于它们，由于属于发泡技术领域的现有技术，所以发泡核剂、发泡调整剂的具体的物质名、作用、效果等的详细情况在本说明书中省略。
上述热塑性材料注射机3经中间部件6被连接到用于制作管部件的模具7。模具7根据构造的复杂程度能够进行2分割、3分割……，但需要气密、液密地组装。在热塑性材料注射机3的前端的喷嘴3c被打开时，在该实施方式中处于超临界流体状态的二氧化碳或氮正在扩散的热塑性材料从高压的热塑性材料注射机3通过中间部件6向模具7中被喷出。而且，体积急剧膨胀，从而压力降低，二氧化碳或氮气化，与热塑性材料的粘度相辅相成地进行发泡。
在侵入模具7中的热塑性材料中，与模具7的内表面接触的部分的温度急剧降低，粘度上升，由此，在未形成气泡的状态下凝固。另一方面，在不与模具7接触的中央部分中，因发泡剂的作用而产生气泡。产生气泡的部分的热传导率变小，从而温度降低少的熔融状态也被维持。其结果，与模具7的表面接触且没有气泡的薄的表皮层、和不与模具7接触且产生气泡的熔融状态的芯层形成在中央部分。
图2是概念性地表示向模具7的腔体内注射了热塑性材料之后的、模具7中的表皮层和芯层的分布的图，图2(a)是沿模具腔体的轴向的纵剖视图，图2(b)是与模具腔体的轴垂直的横剖视图。而且，这些图都表示了在与模具7接触的部分形成没有气泡的薄的表皮层、且在中央部分形成具有气泡的芯层的情况。另外，图2(c)是作为模具腔体的半径方向的位置r的函数，概念性地表示模具腔体内的热塑性材料的粘度的分布η(r)的线图。而且，该图表示了仅与模具内表面接触的薄的表皮层的粘度η大、且占据大部分的中央部分的芯层存在大量气泡而粘度η极小的情况。
在熔融张力提高剂被混合到热塑性材料的情况下，在通过上述发泡剂生成气泡时，利用该熔融张力提高剂的作用，热塑性材料的伸长粘度的应变硬化性增大，气泡的不均匀的成长被阻止，能够实现更微小且均匀的发泡。由此，上述图2所示的中央部分的具有气泡的芯层更均匀且占据了大部分，并形成了薄的表皮层。另外，在加强纤维被混合到热塑性材料的情况下，利用模具内的热塑性材料中的发泡剂所产生的发泡效果，加强纤维集中在表皮层，并且排列在其取向方向与热塑性材料的流动方向一致的同一方向上。
此外，如图1所示，在该实施方式中，在模具7的下游侧末端设置有用于封闭模具7的第一阀8。另外，经第二阀9将流体箱10和加压泵11连接在上游侧的中间部件6。由此，模具7成为封闭的空间。因该密闭性妨碍了热塑性材料的注入或发泡剂的发泡的情况下，为防止其发生，可以将气体逃逸阀或负压发生装置等的压力控制器设置在第一阀8。而且，为了控制模具7的温度、压力，可以设置各种传感器及温度等控制器，由此，将模具7内的温度、压力控制成所期望的值，控制由发泡剂所产生的发泡及由熔融张力提高剂所产生的伸长粘度的应变硬化性，还能够进一步将表皮层的形成状态变更成各种所期望的情况。
氮气、空气、或水、或者氮气和水双方、空气和水双方被填充到流体箱10，通过加压泵11加压该流体。在模具7中，在如图2所示地形成芯层和表皮层之后，在适当的定时，打开下游侧的第一阀8和作为上游侧的加压流体控制阀的第二阀9。其结果，加压流体经由中间部件6，迅速地流入模具7中。这里，适当的定时是指形成表皮层和芯层、至少芯层未凝固、且产品的壁厚成为所期望的值的表皮层的厚度的时刻。所述流体箱10、加压泵11和第二阀9形成热塑性材料排出构件。
芯层存在气泡，粘度低，从而通过被注入的加压流体被容易地挤出。图3是表示该热塑性材料的排出过程中的模具腔体内的状态的图，图3(a)是沿模具腔体内的热塑性材料的轴向的纵剖视图，表示了被注入加压流体而挤出中央部分的粘度小的芯层的状态。图3(b)是图3(a)的P-P线部分的横剖视图，表示了在中央部分形成有大的空洞部。
被挤出的芯层通过第一阀8被溢流腔体12回收。表皮层没有气泡，粘度高，从而不能通过加压流体被挤出，而形成管部件的壁面。此时，由于表皮层薄，所以能够使产品即管部件的壁厚变薄。
在将熔融张力提高剂混合到热塑性材料的情况下，在由上述加压流体所实施的热塑性材料的排出过程中，利用该熔融张力提高剂的作用，热塑性材料的伸长粘度的应变硬化性增大，由加压流体所实施的挤出没有壁厚不均地进行，而且还能够通过流体辅助成型形成薄壁且均匀的管部件。另外，在将加强纤维混合到热塑性材料的情况下，如上所述地利用发泡剂的发泡效果，加强纤维集中在表皮层，并且排列在其取向方向与热塑性材料的流动方向一致的同一方向上，从而具有被加强纤维有效果地加强的管壁，并且能够在内壁表面上成形加强纤维不露出的管部件。
而且，中空成形体的温度冷却到玻璃化转变温度附近，凝固之后，从模具7取出，得到管部件。在本发明中，通过使模具7的腔体中的温度、或者压力或其双方变化，能够容易地变更没有气泡的表皮层和存在气泡的芯层的体积比率。而且，利用没有气泡的表皮层和存在气泡的芯层的粘度差，通过加压流体排除粘度小的芯层，其结果，能够得到具有所期望的壁厚的管部件。
以上，说明了本发明的管部件的制造方法及制造装置的实施方式，但本发明不限于任何已述的实施方式，在权利要求书记载的发明的技术思想的范围内，当然能够进行各种变形、变更。
工业实用性
根据以上说明的本发明的管部件的制造方法及制造装置，能够不使装置复杂地使产品的壁厚尽可能地薄，并且能够减少热塑性材料的必要量。由此，在汽车、家电产品等所使用的配管的制造中，能够广泛地使用本发明的管部件的制造方法及制造装置。

Claims (10)

1.一种管部件的制造方法，具有：将热塑性材料填充到模具中的热塑性材料填充过程；通过加压流体挤出上述模具中的热塑性材料的未凝固的部分的热塑性材料排出过程，上述热塑性材料混合有发泡剂，具有在上述模具内对温度、压力进行控制而使上述填充的热塑性材料发泡的过程，上述热塑性材料排出过程是将在上述模具中发泡的上述热塑性材料的中央部分在该部分凝固之前通过加压流体挤出的过程，其特征在于，上述热塑性材料还混合有熔融张力提高剂。
2.如权利要求1所述的管部件的制造方法，其特征在于，上述热塑性材料是热塑性塑料或热塑性弹性体，上述发泡剂是二氧化碳和/或氮，它们在能够维持超临界流体状态的温度和压力下被混合到上述热塑性材料中。
3.如权利要求1所述的管部件的制造方法，其特征在于，上述加压流体由氮气或水、或者它们双方构成。
4.如权利要求1所述的管部件的制造方法，其特征在于，上述加压流体由空气或水、或者它们双方构成。
5.如权利要求1所述的管部件的制造方法，其特征在于，上述热塑性材料还混合有加强纤维。
6.一种管部件的制造装置，具有：用于成形管部件的模具；将热塑性材料填充到该模具中的热塑性材料填充构件；热塑性材料排出构件，其通过加压流体挤出上述模具中的热塑性材料的未凝固的部分，
上述模具具有温度、压力的控制器，上述热塑性材料填充构件具有：热塑性材料供给构件；发泡剂供给构件；热塑性材料注射机，其将由所述热塑性材料供给构件供给的热塑性材料和由所述发泡剂供给构件供给的发泡剂混合并注射，
上述热塑性材料排出构件具有：流体箱；对被收容在该流体箱中的流体进行加压的加压构件；控制加压流体的加压流体控制阀，
使用上述热塑性材料注射机将混合有上述发泡剂的热塑性材料填充到上述模具中，并由设置在模具上的上述温度、压力的控制器控制温度、压力，在发泡之后，打开上述加压流体控制阀，通过由上述加压构件加压的流体挤出上述模具内的未凝固的处于发泡状态的热塑性材料，
其特征在于，上述热塑性材料预先混合有熔融张力提高剂。
7.如权利要求6所述的管部件的制造装置，其特征在于，上述发泡剂是二氧化碳和/或氮，该二氧化碳和/或氮通过上述发泡剂供给构件被供给到成为超临界流体的温度和压力以上的上述热塑性材料注射机内。
8.如权利要求6所述的管部件的制造装置，其特征在于，上述发泡剂是二氧化碳和/或氮，该二氧化碳和/或氮预先以超临界流体的状态从上述发泡剂供给构件被供给到上述热塑性材料注射机内。
9.如权利要求6所述的管部件的制造装置，其特征在于，上述热塑性材料填充构件还具有熔融张力提高剂供给构件，上述热塑性材料注射机将由上述热塑性材料供给构件供给的热塑性材料、由上述发泡剂供给构件供给的发泡剂和由所述熔融张力提高剂供给构件供给的熔融张力提高剂混合并注射。
10.如权利要求6所述的管部件的制造装置，其特征在于，上述热塑性材料预先混合有加强纤维。
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