CN1088646C - 纤维增强树脂的注入气体成形法和成形制品 - Google Patents

Abstract

一种纤维增强树脂的注入气体成形法，它是使用至少含有长度为2～100毫米的占该原料5～70重量%的增强用纤维的含纤维热塑性树脂颗粒，通过向装配有可相对于内部的空腔进退的移动型具的模具中注入塑化上述原料形成的熔融树脂，同时向熔融树脂内部注入气体，然后，将上述移动型具后退至使上述空腔等于成形制品容积的位置的移动型具后退操作，和向在上述空腔中填充的上述熔融树脂的内部注入气体的气体注入操作。

Description

纤维增强树脂的注入气体成形法和成形制品

本发明涉及纤维增强树脂的注入气体成形法以及成形制品，详细地说，本发明涉及目的在于使具有良好的刚性和强度的含有玻璃纤维等的纤维增强树脂成形制品轻量化并提高其表面状态的纤维增强树脂的注入气体成形法，以及采用这种注入气体成形法得到的成形制品。

以前，通过使之含有玻璃纤维等纤维来增强的纤维增强树脂成形制品是已知的。由于这些纤维增强树脂成形制品具有优良的拉伸强度、刚性和耐热性等机械特性，可广泛用作内弹簧芯(ィンパネコァ)、保险杠、台阶、汽车顶棚货架、尾部嵌板和空气净化器壳(ェァク-ナ·ケ-ス)等汽车部件，以及外壁的嵌板、房间隔墙用的嵌板和电缆走线架等建筑土木用部件。

在生产这类纤维增强树脂成形制品时，可以采用向模具内部注射含有纤维的熔融树脂的注射模塑成形法。根据这种注射模塑成形法，即使形状复杂的制品也能够成形，而且由于可以连续重复进行给定的成形循环，还具有能够大量生产同一形状制品的优点。

(特开平7-247679号公报等)提出了发泡注射模塑成形法是通过注射模塑成形法生产的纤维增强树脂成形制品由于为提高强度和刚性而增加纤维量，导致成形制品重量有增大的倾向，因此，为了减轻重量，往原材料中混入发泡剂，一边使形成的成形制品的树脂发泡，一边进行成形。

在这种发泡注射模塑成形法中，为了达到轻量化的目的，即使采用相当量的发泡剂，也不容易获得足够的发泡率。

但是，即使得到了足够的发泡率，成形制品的外观会由于发泡而受损，而且虽然含有增强纤维，但在内部会形成大的中空部分，因此存在无法确保强度、刚性和耐冲击性等机械特性的情况。

因此，为了在保持强度、刚度和耐冲击性等机械特性和外观品质的同时达到轻量化的目的，提出了下面(1)和(2)所示的两种方法。

(1)采用含有长度比较长的长纤维的纤维增强树脂颗粒，利用所含纤维产生的回弹现象，通过这种回弹现象使成形中的树脂膨胀，制成重量轻的成形制品的膨胀成形方法。

(2)在上述(1)中，往纤维增强颗粒中混入发泡剂，通过这种发泡剂促进树脂的膨胀，进而达到成形制品轻量化的膨胀成形方法。

这些方法由于能够不损坏机械特性，并能充分达到成形制品轻量化的目的，所以能有效地获得轻量化的纤维增强树脂成形制品。

但是，在以上所示的(1)和(2)的成形方法中，分别存在如下面a)、b)的问题。

a)作为成形所用的注入成形机和模具，存在的问题是为有效防止增强纤维断裂，需要喷嘴、流道、浇口和入口等熔融树脂流路的内径比常规的大的特殊设备，而且成形制品的形状也被限制为不使增强纤维断裂的形状，因此大大制约了模具的设计。

而且，为了轻量化而提高膨胀率时，在膨胀之后，熔融树脂内部所含的空隙增大，热传导率变小。

因此，在冷却成形的熔融树脂时，由于熔融树脂的内部冷却要远远迟于表面，因此，为使熔融树脂整体冷却，要花费很长时间，即使通过回弹现象进行膨胀，因树脂表面温度降低，而整体产生热收缩，产生的问题是在成形制品表面上容易产生凹凸现象。

b)成形时发泡剂产生的气体进入到熔融树脂表面和模具成形面之间，会产生银色斑点，而且当上述气体向模具外排出时，出现产生臭味的问题。

而且，在注射装置的喷嘴离开模具时，由于发泡剂产生气体的残留压力，使熔融树脂从喷嘴流出容易产生漏模(drawing)现象。

进而，与上述a)一样，由于在熔融树脂内部产生空隙和气泡，需要时间来冷却整个熔融树脂，即使通过回弹现象产生膨胀，仍存在因热收缩而在成形制品表面上产生凹凸现象的问题。

本发明的目的是提供与成形制品的形状无关的使具有强度、刚性和耐热性等优良机械特性的成形制品轻量化，并且不产生凹凸等不利外观，获得具有优良外观品质的纤维增强树脂的注入气体成形法和成形制品。

本发明的第1个发明其方法特征是采用的原料至少含有含长度为2～100毫米的增强纤维的含纤维热塑性树脂颗粒，并且上述增强纤维占全部原材料的5～70重量％，向装配有相对于内部空腔可进退移动型具的模具中注入上述原材料可塑化的熔融树脂，同时通过向上述熔融树脂内部注入气体，进行成形制品加工成形的纤维增强树脂的注入气体成形法，在向上述模具的空腔内开始注入上述熔融树脂之后，进行移动型具后退操作，将上述移动型具后退到使上述空腔等于成形制品容积的空腔位置，和进行气体注入操作，向填充在上述空腔中的上述熔融树脂内部注入气体。

在本发明中，按规定定量使用规定长度的增强纤维，在熔融树脂中所含的增强纤维，即使采用常规模具和注入装置，其长度是不易断裂的长度，而且也是能充分产生回弹现象的的长度和量。随着回弹现象的进行，在熔融树脂内形成小气泡，它们变成连续状态的空隙，可以形成三维网状树脂结构。然后，保持这种构造的树脂结构或者空隙冷却熔融树脂，可以达到充分轻量化成形制品的目的，同时制成高强度的成形制品。

在本发明中，在开始向上述模具的空腔内注入上述熔融树脂后，进行将上述移动模具向形成成型制品相应的容积的空腔位置后退的移动模具后退操作，和向填充在上述空腔中的上述熔融树脂内注入气体的气体注入操作。该操作可包括将上述移动型具后退至在上述熔融树脂内形成小气泡连续的空隙之后，向上述空腔内提供的上述熔融树脂的内部注入上述气体，以及将上述移动型具后退至与成形制品的容积相等的位置后，向上述空腔中提供的上述熔融树脂的内部注入上述气体。该气体注入操作不仅促进了熔融树脂的冷却，而且加强了由上述增强纤维回弹现象产生的三维网状树脂构造和形成的空隙。

也就是说，在增强纤维的配合量比较少，回弹力较弱的情况下，即使在树脂内部形成连续的小气泡或者空隙，之后，通过后退移动模，在树脂内形成不均匀的偏移空隙，而在成形制品表面上形成气孔，或者无法得到以从模具上剥离熔融树脂状态的成形制品。另一方面，当向由增强纤维回弹现象形成的连续小气泡形成的空隙中注入气体时，由于空隙内均匀地充满气体，均匀的内压扩张空隙，所示通过移动型具的后退操作，溶融树脂确实膨胀到成形制品的容积，在树脂内形成均一的三维网状树脂构造或者空隙。

在这种情况下，在开始向上述模具空腔内注入上述熔融树脂后进行的气体注入操作，最好是在伴随着上述移动型具进行后退操作，由增强纤维回弹现象使形成的小气泡成长成连续的空隙之后，特别是一边使上述移动型具后退，一边进行。在熔融树脂内形成连续气泡或者空隙之前注入气体时，气体不能填充到所有气泡内，只有一部分气泡得以扩大，导致在成形制品内形成不均匀的偏移空隙，无法得到具有足够强度的成形制品。

另一方面，在具有足够配比的增强纤维下，回弹力很大，因此在树脂内形成均匀的三维网状树脂构造或者空隙的情况下，向熔融树脂内部注入空气的操作可以在由增强纤维回弹现象形成连续的空隙之后进行，但最好是在将上述移动型具后退到与成形制品容积相当的空腔位置之后注入。

如果在完成移动型具后退操作之后开始注入气体，气体遍及在整个熔融树脂中，气体无法滞留在一部分熔融树脂内，而且压力比较低的气体可以辅助熔融树脂的膨胀，如果注入低压气体，在熔融树脂表面和模具成形面之间的气体不会漏出，必然能够防止银色斑点等不良现象的产生。

而且，最迟在模具内的熔融树脂冷却硬化之前，向熔融树脂内注入气体，熔融树脂被气体的压力从内部向模具的成形面上挤压，在保持表面紧贴在模具成形面上的状态下进行冷却硬化。为此，即使熔融树脂发生热收缩，在熔融树脂内产生的无数个空隙的大小多少也会增大，因此在表面不会产生的凹凸等不良现象。

而且，通过注入气体的压力，使树脂不断地向模具成形面进行挤压，促进了冷却，并大大缩短了冷却时间。

加之，在向熔融树脂内注入气体时，保持向熔融树脂内注入气体的压力恒定，同时提高气体压力，在这种情况下，如果一部分气体从熔融树脂内向外部排出，借助于排出气体冷却熔融树脂的内部，从而缩短熔融树脂的冷却时间，缩短成形的循环周期，提高了成形制品产量。

在从开始注入上述熔融树脂到上述移动型具开始后退期间内，为了压缩空腔内填充的熔融树脂，需要进行使上述移动型具向前推进的操作。在使模具内的熔融树脂膨胀之前，将该熔融树脂压缩，挤压在模具的成形面上，冷却该熔融树脂的表面，该熔融树脂的表面仿照模具成形面形成表皮层，从而可制成具有优良外观的成形制品。

本发明采用的上述原料，最好是这样一种原料，整个长度为2～100毫米，并且长度与上述整个长度相等的增强用纤维，以相互平行的状态排列，至少含有占全部的20～80重量％的含上述纤维的热塑性树脂颗粒，上述增强用纤维最好是该原料全部的5～70重量％。

也就是说，含有上述纤维的热塑性树脂颗粒可以单独或者与其它树脂颗粒混合使用。

增强用纤维的长度不足2毫米时，即使注入气体，有时也不能够辅助熔融树脂膨胀，另一方面如果长度超过100毫米时，由于在注入成形时会出现毛边，或者塑化不良，出现难以成形的情况。

而且，如果采用增强用纤维处于相互平行排列的状态含有全部的20～80重量％的颗粒，即使采用注入装置的螺杆进行塑化和混合，纤维也不易发生断裂。

如果增强用纤维的含有率不足全部的5重量％，不会发生所期望的回弹现象引起的膨胀，而且通过注入气体，可能会在熔融树脂内部出现大的中空部分，无法达到成形制品的轻量化和通过纤维达到增强的目的。

另一方面，如果增强用纤维的含有率超过了70重量％，过多注入气体会过多降低熔融树脂的量，难以向熔融树脂内注入气体，在熔融树脂表面和模具成形面之间的气体会漏掉，可能产生银色斑点等，而损坏了外观品质。

在本发明中，对于上述原材料，每100重量份原料中可含有低于3重量份的发泡剂。

如果含有发泡剂，在回弹现象中，即使存在纤维恢复力不足的情况，由于发泡剂的发泡力辅助纤维的回复力，即使不注入气体，随着移动型具后退，熔融树脂确实膨胀到与成形制品相应的容积。

如果发泡剂的含量超过了3重量％，会产生银色斑点，在这种情况下，可能出现不良的外观品质，同时在成形制品内部产生大的中空部分，大大降低了强度和刚性。

鉴于上述理由，发泡剂的含量由于是为了辅助回弹现象，其含量最好的是保留在最低限度。

在本发明中，作为上述气体，温度低于15℃，最好是采用低于0℃的冷却气体。

上述气体的压力以标准压力计最好设定在0.1～200kg/cm²，0.1～20kg/cm²范围内更好。

也就是说，注入气体的压力值根据成形制品的大小、形状和膨胀率以及熔融树脂的流动性、粘度和纤维含量、模具入口形状等来确定。

一般来说，如果气体的压力比较低，在熔融树脂内部产生大的中空部分的可能性变小，更加确保了强度，同时在熔融树脂表面和模具成形面之间的气体不易泄漏，产生银色斑点等不良现象的可能性降低。

以这种较低压力注入气体的理由是为了利用纤维的回弹现象，和为了在成形制品内部确保存在相互连续的多个空隙。另一方面，仅对发泡剂来说，由于仅仅形成了独立气泡，在注入给定量气体的情况下，由于需要膨胀独立气泡，所以就像利用回弹现象时一样，难以注入低压气体。

如果气体压力超过了200kg/cm²，在熔融树脂表面和模具成形面之间的气体会漏掉，产生大的中空部分的情况变多，产生银色斑点等不良外观和由于大的中空部分造成的强度降低等机能上的不良情况的可能性大大提高。

在冷却成形制品的过程中，最好使气体流动排出，在短时间内冷却熔融树脂。

在本发明中，上述气体可以从将上述熔融树脂塑化注入的注入装置的喷嘴内部设置的气体喷嘴，或者从在上述模具内部设置的流道、浇口以及向空腔的任意处开口的气体喷嘴向熔融树脂内注入。

其中，从设置在模具上的气体喷嘴，特别是从向空腔开口的气体喷嘴注入最为理想。

对于气体喷嘴的形状，最好是装配有外筒，插入外筒的中芯部分以及在外筒和中芯部分之间形成的气体流路，并且外筒的一端从中芯部分的顶端向气体出口侧伸出。

含纤维的纤维增强树脂成形制品的表面层强度比常规树脂成形制品的要高，当使用这类气体喷嘴时，与原料和成形条件无关，穿破了表面层向纤维增强树脂内部注入足够的气体，确实能够抑制凹凸等的产生。

也就是说，与模具成形面接触的熔融树脂(成形制品)的最表面层比内部的熔融树脂容易冷却。因此，如果采用中芯部分92的顶端92A从外筒91伸出的气体喷嘴，在气体压力低的情况下，气体不能够穿破成形制品的最表面层向熔融树脂的外部漏出，而进入到该熔融树脂和模具成形面之间，存在无法将气体导入熔融树脂内部的情况。而且，即使在低压气体穿破熔融树脂的最表面层形成气体导入孔的情况下，该气体导入孔有比气体喷嘴90的气体流路93形成更小的截面积的趋势，可能无法将所需量的气体导入到熔融树脂的内部。

作为消除这些不良现象的方法，如果采用提高气体压力，将足够量的气体注入熔融树脂内部的方法，高压气体会造成在成形制品内部形成大的中空部分，产生降低成形制品强度的问题。

另一方面，如果采用上述形状的气体喷嘴，由于气体喷嘴的外筒一端从中芯部分的顶端向气体出口侧伸出，从气体流路的气体出口出来的气体在中芯部分的顶端和外筒周围的顶端空间汇集充满。这样，顶端空间的气体压力升高，如果该压力达到了穿破熔融树脂(成形制品)的最表面层的压力，气体就会从顶端空间向熔融树脂内部挤压，穿破熔融树脂的最表面层，形成比气体流路横截面积更大的导入孔，最后形成与外筒气体出口侧的开口横截面形状基本相同的气体导入孔，通过该气体导入孔气体注入到熔融树脂内部。

这样，即使降低导入气体流路的气体压力，由于能够提高顶端空间的气体压力，所以，能够确保气体穿破熔融树脂的最表面层，进入熔融树脂内部，并且由于形成了比气体流路的横截面更大的导入孔，可将足够量的气体导入熔融树脂内部。从而，借助于注入的气体，使熔融树脂能够在挤压在模具成形面上的状态下被冷却，因此能够在成形制品的表面层上形成表皮层，防止凹凸等不利的外观产生。

进而，在顶端空间聚集的气体的压力一旦升高到穿破熔融树脂最表面层的程度，由于立即向熔融树脂的最表面层挤压，能够抑制气体升高到其所需的压力之上。由于能够将导入熔融树脂内部时的气体压力控制在穿破最表面层的最低限度的压力，避免了由于气体在成形制品内部形成大的中空部分，确保具有优良的强度。

因此，由于采用含有增强用纤维的熔融树脂进行成形，所以能够使成形制品具有良好的机械特性，同时在注入熔融树脂开始之后，进行空腔扩大工序和气体注入工序，因此通过注入气体能够辅助由回弹现象产生的含纤维树脂的膨胀，能够确保熔融树脂的膨胀。因此，在达到成形制品轻量化的目的的同时，可得到每单位重量的力学特性优良的成形制品。

进而，中芯部分气体出口侧的顶端可以是尖头的，当从气体流路出来的气体挤压熔融树脂时，在顶端空间，由于熔融树脂和中芯部分顶端的距离据测为一定，将中芯部分的顶端作成尖头部分，通过气体挤压的熔融树脂表面对应于尖头部分呈氢倾斜面，在其顶部气体容易汇集，所以气体不能充分注入。

为此，中芯部分气体出口侧的顶端最好是与其轴向大致成正交的平面。

如果这样的话，由于确实能够向熔融树脂内部注入足够量的气体，所以确实能够防止形成凹凸层，同时还由于能够使中芯部分的形状简单化，所以生产更容易。推测这是因为气体挤压使熔融附脂表面形成平面，气体均匀充满在顶端空间内。

因此，外筒形成圆筒形，中芯部分包括插入外筒的中芯本体和设置在该中芯本体气体入口侧的底端并覆盖外筒气体入口侧的开口的系止部分，大致形成T字状，气体流路的气体入口可以由在上述系止部分上形成的窄缝构成。

这样，通过使具有系止部分的中芯部分大致形成T字状，在将气体从系止部分的窄缝向气体流路导入时，借助于该气体流，系止部分向外筒气体入口侧的开口端压紧，从而通过气体的流动确保防止中芯部分从外筒抽出。

如上所述，外筒的端部从中芯部分顶端伸出的长度为0.1毫米～3毫米最为理想。

如果该伸出的长度短于0.1毫米，无法确保有足够的顶端空间，因此无法向树脂内部注入足够量的气体，而长于3毫米时，会降低成形制品从气体喷嘴上的剥离性。

设置在模具上的气体喷嘴，可以是一个，但是为了向全部熔融树脂中均匀注入气体，在模具上可设置多个气体喷嘴，最好从两个以上的位置向熔融树脂注入气体。

而且，为了得到外观良好的成型制品，在模具中气体喷嘴的位置最好在成型制品的有图案面相对的成型面上所谓相对侧的成型面上是理想的。

在本发明中，向熔融树脂内部加入上述气体，还可注入液态冷却介质。注入的液态冷却介质一般是气化向模具外排放。

如果向熔融树脂内部同时提供气体和液态冷却介质，由于液态冷却介质的热容量比气体的大，即使很少的量也会夺取熔融树脂内部的大部分热量，并且，在熔融树脂内部，通过液态冷却介质的气化，借助于其气化热加速熔融树脂的冷却。

而且，液态冷却介质通过气体确保向熔融树脂内部输送，在熔融树脂内部气化之后，向模具外排放，因此热量不在熔融树脂内部聚集，确保冷却成形制品。但是，空腔内的熔融树脂由于气体的压力从内部向模具的成形面上挤压，表面在与模具成形面紧密结合的状态下冷却硬化，因此在表面上不会产生凹凸等不良现象。而且，由于注入气体的压力使树脂向模具成形面的挤压持续进行，因此，促进了冷却，由此也大大缩短了冷却时间。

采用液态冷却介质进行的冷却，通过表皮材料使树脂绝热，无法赶上在模具中的冷却，冷却时间是通常所需的两倍以上，使表皮材料与成形制品上形成一个整体特别有效。

进而，在向成形制品的内部空隙提供气体和液态冷却介质时，首先，向上述成形制品的空隙只提供气体，然后，可以与上述气体一起向上述成形制品提供液态冷却介质。所提供的液态冷却介质可被气化，而向上述模具外面排出。

这种构成，由于通过注入气体辅助由回弹现象产生的熔融树脂膨胀，在熔融树脂内部形成均匀空隙，通过气体向该均匀的内部空隙输送液态冷却介质，因此，能够通过气体气化充分夺取熔融树脂的热量，从而促进了成形制品的冷却。

而且在本发明中，能够在上述模具中在成形之前预先附着覆盖成形制品表面的表皮材料。

这样，使用在成形之前预先附着了表皮材料的模具，可得到表面用表皮材料覆盖的层压成形制品。

作为表皮材料可以采用织物和无纺布等布、热塑性树脂材料、热塑性树脂的发泡材料、及印刷有图案的薄膜等单层材料，以及在热塑性弹性体和氯乙烯树脂等的表皮材料上衬有热塑性树脂和热塑性树脂发泡体等衬里材料的多层材料。

而且，对于作为形成树脂颗粒的主原料的热塑性树脂没有特别的限制，例如可以采用聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、聚乙烯等的聚烯烃纤维系树脂、聚苯乙烯系树脂、ABS树脂、聚氯乙烯树脂、聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、聚缩醛系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚芳香族醚或者硫酸酯系树脂、聚芳香酯系树脂、聚砜系树脂以及丙烯酸酯系树脂等。

上述热塑性树脂可以单独采用或者两种以上混合使用。

在这类热塑性树脂中，聚丙烯、丙烯和其它烯烃的嵌段共聚物、无规共聚物，或者它们的混合物等的聚乙烯系树脂最为理想，特别是不饱和羧酸，或者含有由其衍生物衍变的酸变性聚烯烃系树脂的聚丙烯系树脂最为适宜。

而且，对于在树脂颗粒中所含的增强用纤维，可采用下面的(1)～(4)种，最好是采用玻璃纤维。

(1)陶瓷纤维：硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、氧化锆纤维，

(2)无机纤维：玻璃纤维、碳纤维

(3)金属纤维；铜纤维、黄铜纤维、钢纤维、不锈钢纤维、铝纤维、铝合金纤维

(4)有机纤维：聚酯纤维、聚酰胺纤维、阿拉梅达(ァラミド)纤维、ケブラ-(商品名)纤维、多芳化树脂纤维。

作为树脂颗粒中所含的玻璃纤维，可采用E型玻璃或者S型玻璃的玻璃纤维，其平均纤维直径小于25微米，最好在3～20微米的范围内。

如果玻璃纤维的直径不足3微米，生产颗粒时玻璃纤维在树脂中不熔化，难以含浸在树脂中，另一方面，如果超过了20微米，在溶融混合时容易断裂，容易引起损失。

采用这些热塑性树脂和玻璃纤维，在通过拉伸成形法生产颗粒时，玻璃纤维在用偶合剂进行表面处理之后，用收敛剂将其以100～10000支，最好是150～5000支聚集成束。

作为偶合剂可从所谓的硅烷系偶合剂、钛系偶合剂的现有偶合剂中适当选择。

例如可以采用γ-氨丙基三乙氧硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧硅烷、γ-缩水甘油丙基三甲氧硅烷、β-(3，4-环氧基环己基)乙基三甲氧硅烷等的氨基硅烷和环氧硅烷。特别是采用上述氨基系硅烷化合物最为理想。

在采用这类偶合剂进行玻璃纤维的表面处理时，将上述偶合剂与有机溶剂混合生成的有机溶剂或者悬浮液作为所谓的上浆剂在纤维上涂覆来进行上浆处理，另外，也可采用干式混合和喷雾法等。

而且，在进行表面处理时，与上述偶合剂一起还可采用用于玻璃的可形成薄膜的物质。作为这种成膜物质，例如可以采用聚酯系、尿烷系、环氧系、丙烯系、醋酸乙烯酯系以及异氰酸酯系等聚合物。

作为收敛剂，例如可以采用尿烷系、烯烃系、丙烯系、丁二烯系以及环氧系等，其中理想的是尿烷系和烯烃系的。

其中，如果尿烷系收敛剂含有50重量％以上通常是二异氰酸酯化合物和多元醇的加成聚合反应得到的聚异氰酸酯，可以采用油变性型、湿气硬化型以及嵌段型等的一种溶剂或者催化硬化型和多元醇硬化型等两种溶剂类型中任意一种。

另一方面，作为烯烃系收敛剂可以采用不饱和羧酸或者由其衍生物变性生成的变性聚烯烃系树脂。

通过在采用上述收敛剂收敛的玻璃纤维上附着浸渍热塑性树脂，生产含有玻璃纤维的树脂颗粒。

作为在玻璃纤维上附着浸渍热塑性树脂的方法，例如可以采用将纤维束导入装在容器等中的熔融树脂中，将树脂浸渍在纤维中的方法，将纤维束通入用于涂覆的模具中浸渍的方法，或者将在模具中的在纤维周围附着的树脂挤压浸渍在纤维束中的方法等。

为了使纤维束和树脂良好地溶融，也就是说为了提高湿润性，通过在内周上设置有凹凸部分的模具内部通入加有张力的纤维束，抽出，将熔融树脂浸渍在纤维束中，然后，使用加压辊对该纤维束加压的拉伸成形法。

如果玻璃纤维和熔融树脂相互融合良好而具有良好的湿润性，熔融树脂很容易浸含到玻璃纤维内，由于颗粒的制备更容易，所以可以省略采用上述收敛剂进行的收敛工序。

作为相互良好融合的方法，最有效的方法是使树脂具有极性，在玻璃纤维的表面上接枝上与偶合剂反应的官能团。

在以上的方法中，将浸渍有树脂的长纤维束(单纱等)沿着纤维的长度方向切断，可以制成含有长度与颗粒的全长相等的长纤维的树脂颗粒。

这时，对于树脂颗粒，不限于将纤维束形成单束，将横截面大致呈圆形的含有树脂的长纤维束切断制成的颗粒，也可以是通过将纤维平行排列，呈薄片、带或者带状的含有树脂的长纤维束切断成给定的长度制成的颗粒。

在本发明的成形方法中，如前所述对100重量份的原料可含有小于3重量份，具体地可含有0.01～3重量份的发泡剂。

对发泡剂的种类没有限制，只要其加热可分解释放出气体的就可以。

例如可以使用草酸衍生物、偶氮化合物、联氨衍生物、半脲、叠氮化合物、亚硝基化合物、特利阿佐尔(トリァヅ-ル)、尿素和其相关的化合物、亚硝酸盐、氢化物、碳酸盐以及碳酸氢盐等。

具体的例子是可以填加偶氮二羧酸酰铵(ADCA)、苯磺酰肼、N，N-二硝基戊撑四胺、对苯二甲叠氮。

而且，根据需要可采用稳定剂、抗静电剂、耐候剂、着色剂、短纤维、滑石等填料。

本发明的第2个发明是通过上述第1个发明成形的成形制品。

也就是说，是采用至少含有含长度为2～100毫米的增强用纤维的含纤维热塑性树脂颗粒的原料，其中上述增强用纤维占整个原料的5～70重量％，在装配有相对于内部空腔可进退的移动型具的模具中，注射塑化上述原料生成的熔融树脂，同时通过向上述熔融树脂内部注入气体，由此来成形的纤维增强树脂成形制品，其特征在于：在开始向上述模具的空腔内注入上述熔融树脂之后，进行使上述移动型具后退到与成形制品相应容积的空腔位置的移动型具后退操作，以及向填充在上述空腔中的上述熔融树脂中注入气体的注入操作。

在第2个发明中，由于其内部产生了无数个空隙，重量变轻，如果用作汽车等运输机械的部件，可以提高其机械效率，如果用作电缆走线架等建筑土木部件，由于其重量轻，设置操作等更加简便易行。

在上面，希望该成形制品中所含的增强用纤维的平均纤维长度大于2毫米，同时小于10毫米。

这样，如果增强用纤维的平均纤维长度大于2毫米，可确保具有最低限定的强度，同时足以达到轻量化的目的，而且可以观察到外观品质非常优良的成型制品，可以用于各种用途。

另一方面，如果增强用纤维的平均纤维长度超过10毫米，增强用纤维难以进入到在成形制品中设置的加强筋和细微部分内，由于增强用纤维不足形成强度差的部分。

下面根据附图说明本发明的各个实施方案。

图1表示的是本发明第1个实施方案的注入成形机1。这种注入成形机1分为固定型具10A和移动型具10B，同时通过向由固定型具10A和移动型具10B之间形成空腔10C的模具10内注入熔融树脂，进行成形制品的成形。

注入成形机1是由向模具10内注入熔融树脂的注入装置1A、固定固定型具10A的固定型具板3、设置有移动型具10B并相对于固定型具板3可移动的移动型具板4、将该移动型具板4向固定型具板3向前推进的合模装置5、在移动型具板4上设置的并将移动型具10B相对于固定型具10A进退的模具移动装置20构成。

注入装置1A是将提供到注入筒11内的树脂颗粒由图中未示出的螺旋桨混合同时塑化，将塑化树脂颗粒形成的熔融树脂从设置在顶端的喷嘴12注入的装置。

在型具10A中，为了向熔融树脂内部注入气体，设置了气体喷嘴13、13A。气体喷嘴13、13A通常在成形成形制品里面的成形面上开口。为了向在模具10中填充的熔融树脂内部注入气体，气体喷嘴13、13A与图中未示出的气体注入装置相连。

即在向模具10中填充的熔融树脂内部注入气体时，为了保持熔融树脂内部的气体压力恒定，在熔融树脂内部气体压力增高的情况下，气体喷嘴13A可以作为将一部分气体从熔融树脂内部向模具10的外部排出的排出流路。

而且，在模具10中设置可开闭排出路(气体喷嘴13A)，将熔融树脂内部的气体压力控制在规定压力的调节阀(图中未示出)。

借助于该气体喷嘴13A和压力调节阀，注入的气体可以在模具10中流动，并能向模具10外排出，从而大大提高了成形制品的冷却速度。

移动型具板4被设置成沿着固定有合模用油压缸装置6的固定板7和固定型具板3之间架设的连杆8可自由滑动。

合模装置5具有与油压缸装置6的活塞杆6A相连接的曲柄构件9，由曲柄构件9增大油压缸装置6的压力，向前推进移动型具板4，由此可进行模具10的合模。

为此，在移动型具板4和固定型具板3之间，设置合模承压块3A、3B。在固定型具板3的侧面设置有合模压力承压块3A，在向前推进移动型具板4时，与在该移动型具板4侧面设置的合模压力承压块3B配接，承受曲柄构件9的高压合模压力。通过该合模承压块3A、3B，可确保模板3和4之间的平行度。

模具移动装置20设有安装在移动型具板4上的固定基板21和相对于该固定基板21可进退的移动基板22。

其中，移动基板22在前面安装了移动型具10B，沿着设置在固定基板21上的导杆23自由滑动，同时通过移动基板22之间架设的拉簧24向移动基板22一侧靠近。

在固定基板21和移动基板22之间，设有一对倾斜部件31和倾斜部件32。

这些倾斜部件31和倾斜部件32分别设有相对于移动型具10B的前进方向倾斜的倾斜面31A、32A。在这些倾斜面31A、32A相互面接触的状态下，倾斜部件31、32沿着移动型具10B的前进方向排列。

倾斜部件31设计成使固定基板21的表面在与移动型具10B的前进方向正交的方向上自由移动，它与在固定基板21上固定的油压缸装置34的活塞杆34A的顶端连接。通过油压缸装置34可将倾斜部件31向倾斜部件32移动。

另一方面倾斜部件32固定在移动基板22上。

在此，由于倾斜部件31可以移动，所以倾斜部件31和倾斜部件32，一方可与另一方作相对移动。

该模具移动装置20通过将倾斜部件31相对于倾斜部件32进退，使倾斜部件31相对于倾斜部件32进退，并且移动型具20B可将移动型具10B相对于固定型具10A移动至任意距离的位置，在该位置，可以将移动型具10B固定一段时间。

为了向模具移动装置20提供油压，设置油压部件30，进而，为了控制油压部件30，使模具移动装置20进行所需的操作，设置控制装置33。

该控制装置33设有数字序列器等连续控制回路，可将移动型具10B相对于固定型具10A分阶段移动，在给定的位置停止一段时间，然后，可设定连续进行与移动等任意不同的操作。

下面，说明本实施方案的成形顺序。

首先，往注入成形机1中装配模具10，在向注入装置1A的注入筒11中供应树脂颗粒之后，启动注入成形机1，注入筒11内的树脂颗粒开始塑化和混合。

所用的树脂颗粒是以聚丙烯为主要原料，整个长度为2～100毫米。该树脂颗粒中，长度与其整个长度相等的增强用玻璃纤维处于相互平行排列的状态，含量为20～80重量％，在混合该树脂颗粒和不含有增强用玻璃纤维的其它颗粒的混合物时，含量是全部的5～70重量％，理想的是5～60重量％。

而且，在注入筒11内，通过充分塑化和混合树脂颗粒，熔融树脂内部的无数玻璃纤维均匀分布，并且使之变成相互充分络合，容易发生回弹现象的状态。

同样，启动合模装置5，将移动型具板4向固定型具板3移动，在固定型具板3侧的合模承压块3A上，配接移动型具板4侧的合模承压块3B。

接着，启动模具移动装置20，如图2(A)所示，模具10的空腔10C被缩小到比成形制品的相应容积更小的位置S，移动移动型具10B，将该空腔10C的厚度尺寸取为t1。

此时，位置S在使静止在该位置S的移动型具10B形成的空腔的厚度t1和成形制品的容积相应确定的空腔厚度t2之间的关系中，可将t2/t1设定在1.2～6.0的范围内。

在这种状态下，从注入装置1A向模具10注入熔融树脂，充满比成形制品的相应容积更小的空腔，熔融树脂借助于注入压力向模具10的成形面上挤压，形成密实的状态，从而完成熔融树脂的注入。

在熔融树脂注入完成之前、之后或者从注入完成经过给定的时间，启动模具移动装置20，如图2(B)所示，使移动型具10B后退到使模具10的空腔与成形制品的容积相应位置，该空腔10C的厚度尺寸定为t2。

由此，在从注入完成到移动型具10B到达位置T的过程中，冷却熔融树脂的表面，在熔融树脂(成形制品)的表面上形成表皮层。

在注入完成之后移动型具10B后退时，虽然模具温度的多少有些变化，但可将注入完成到移动型具10B开始后退的时间设定为0～10秒。

而且，移动型具10B的后退速度Vr，设定在0.05～100毫米/秒，最好是0.05-50毫米/秒。

随着移动型具10B的后退，借助于回弹现象，通过在熔融树脂内被挤压的玻璃纤维弹性回复力，熔融树脂膨胀，在熔融树脂内部产生无数个空隙，形成容积比原料大的轻量化成形制品。

同样，在移动型具10B到达位置T的同时，从气体喷嘴13向熔融树脂内部注入气体。这时通过注入气体，在模具10内的熔融树脂完全冷却硬化之前，向熔融树脂内部注入气体。

向熔融树脂内部注入的气体向在熔融树脂内部形成的无数个空隙中分散导入，在熔融树脂内部不会形成大的中空部分。

而且，借助于气体压力，将熔融树脂从其内部向模具10的成形面上挤压，保持表面在模具成形面上的密实状态同时进行冷却硬化，即使在冷却硬化之后发生热收缩，由于熔融树脂内产生的无数个空隙的尺寸仅多少有些变大，不会在表面产生不良的凹凸等现象。

在向熔融树脂内部注入气体时，向熔融树脂内部注入气体的压力设定在0.1～20kg/cm²的范围内，并且，可设定在比用上述压力调节阀所保持的压力值更高的压力值。

这样，用压力调节阀将熔融树脂内部的气体压力保持在给定值，同时，其中的一部分气体从熔融树脂内部向模具10的外部排出。通过气体排出，冷却了熔融树脂内部，从而缩短了熔融树脂的冷却时间。

此时，如果采用温度低于15℃，特别是低于0℃的冷却用气体，会提高冷却效率。

充分冷却成形制品，经过所需给定的时间后，就启动合模装置5，后退移动型具板4，打开模具10。接着，从模具10内取出成形制品，完成成形。下面，根据需要重复以上的成形操作。

根据上述实施方案，得到下面的效果。

即，在使熔融树脂中所含的增强用纤维的长度为2～100毫米的范围内，同时，使增强用纤维的含量为整个树脂的5～70重量％，而且，在含纤维的热塑性树脂颗粒中所处的状态是增强用纤维相互平行排列，因此即使模具10和注入装置1A是常规装置，在混合时和注入时，增强用纤维也不易断裂。

为此，由于产生回弹现象所以保持了足够的长度，并且含有对产生回弹现象足够量的增强用纤维，因此，通过后退移动型具10B，熔融树脂能够充分膨胀，可以得到充分轻量化的成形制品。

而且，通过注入气体，辅助由回弹现象产生的熔融树脂的膨胀，因此可膨胀到给定的尺寸，所以即使在所含增强用纤维的量比较少的情况下，通过移动型具10B的后退操作，向模具10内注入的熔融树脂也可确保膨胀到成形制品的容积，能够确保达到所需要的轻量化目的。

进而，由于增强用纤维的长度在2毫米以上，通过注入气体，可确保辅助熔融树脂的膨胀，由于增强用纤维的长度在100毫米以下，在注入成形时不会发生桥联和不良塑化，在成形中不会产生不良现象和任何障碍，成形操作能够顺利进行。

而且，由于增强用纤维的含量在5重量％以上，所以不会产生因注入气体而在熔融树脂内部形成大的中空部分，能够达到成形制品的轻量化和由纤维产生强化等两方面的目的，同时，由于增强用纤维的含量在70重量％以下，所以气体确实注入到熔融树脂内部，不会有气体泄漏到熔融树脂表面和成形面之间，从而能够防止银色斑点等不良现象的发生。

进而，最迟在模具10内的熔融树脂冷却硬化之前，要向熔融树脂内部注入气体，通过注入气体的压力将熔融树脂从内部向模具10的成形面上挤压，在保持熔融树脂表面与模具10的成形面的密实状态下，同时进行熔融树脂的冷却硬化，因此，即使熔融树脂发生热收缩，在熔融树脂内部产生的无数个空隙的尺寸也只是多少有些增大而已，在表面上不会产生不量的凹凸等现象，能够使成形制品的表面光滑，从而得到外观品质优良的成形制品。

其中，在向熔融树脂内部注入气体时，保持熔融树脂内部注入气体的压力一定，同时使一部分注入气体(理想的是冷却气体)从熔融树脂内部向模具10的外部排出，因此，通过排出的气体冷却熔融树脂内部，缩短了熔融树脂的冷却时间，缩短了成形时的循环周期，从而能够提高成形制品的产量。

而且，在使移动型具10B后退到空腔10C与成形制品相应的容积位置之后，向提供到空腔10C中的熔融树脂内部注入气体，由于对膨胀之后的熔融树脂要注入气体，因此在注入气体时，可以降低气体的压力，采用低压气体，通过使气体充满整个熔融树脂内部，熔融树脂中的一部分气体仍不会漏掉。

为此，可以降低向熔融树脂内部注入气体的压力，同时为了使注入的气体扩展到熔融树脂内部，可进一步降低向熔融树脂内部注入气体的压力，使气体不会泄漏到熔融树脂表面和模具10成形面之间，从而可防止银色斑点等不良现象的发生。

进而，移动移动模具10B，在使模具10的空腔10C比成型制品相应的容积更小的位置S状态下，向模具10内注入溶融树脂，以注入压力将溶融树脂向模具10的成型面上挤压，形成密实接触状态后，再使移动模具10B后退，在从注入结束到移动模具10B到达位置T之间，溶融树脂表面被冷却。由于溶融树脂表面的表皮层可仿效模具10的成型面，从此点考虑，也能得到外观品质优良的成型制品。

而且，对于成形制品来说，由于能够达到提高刚性和强度等机械特性并轻量化等两方面的目的，如果将该成形制品用作汽车等输送机械的部件，可提高该机械的效率，而且如果用作电缆走线架等建筑土木部件，由于其轻量化而使设置操作等更加易行。

图3表示本发明的第2个实施方案的成形顺序。在第2个实施方案中，熔融树脂充满比根据上述第1个实施方案中的成形制品的容积小的空腔内，借助于注入压力将熔融树脂紧贴在模具成形面上，通过向前推进移动型具10B，向熔融树脂施加压缩力，使熔融树脂紧贴在模具的成形面上。

下面，具体说明第2个实施方案的成形顺序。第2个实施方案的成形顺序由于采用了与上述第1个实施方案相同的注入成形机1，因此省略说明注入成形机1。

首先，在注入成形机1中装配模具10，同时在向注入装置1A的注入筒11内提供树脂颗粒之后，启动注入成形机1，开始塑化和混合注入筒11内的树脂颗粒。

所用的树脂颗粒与上述第1个实施方案的相同，以聚丙烯为主要原料，整个长度为2～100毫米，长度与其整个长度相等的增强用玻璃纤维处于相互平行的状态，含量为20～80重量％，在该树脂颗粒和不含有增强用玻璃纤维的其它颗粒混合的混合物时，含量为全部的5～70重量％，最好是5～60重量％。

而且，在注入筒11内，通过充分进行树脂颗粒的塑化和混合，熔融树脂内的无数玻璃纤维均匀分布，同时，使之处于相互充分络合的容易发生回弹现象的状态。

同样，启动合模装置5，将移动型具板4向固定型具板3移动，使移动模板4的合模承压块3B与固定型具板3侧的合模承压块3A相接触。

接着，启动模具移动装置20，如图3(A)所示，移动移动型具10B，使模具10的空腔10C处在比相当于向其内部注入熔融树脂整个注入量的容积大的位置U，将该空腔10C的厚度尺寸定为t3。

在这种状态下，将熔融树脂从注入装置1A向模具10内注入，将整个注入量的熔融树脂向空腔10C内注入，完成熔融树脂的注入。

在熔融树脂注入完成之前、之后或者从注入完成经过到给定的时间后，启动模具移动装置20，如图3(B)所示，将移动型具10B向前推进到使模具10的空腔10C比成形制品的容积小的位置V，将该空腔10C的厚度尺寸定为t4。

通过向前推进该移动型具10B，压缩空腔10C内的熔融树脂，通过向熔融树脂施加压缩力，使该熔融树脂向模具10的成形面上挤压填充贴紧。这样在熔融树脂的表面上形成表皮层。

移动型具10B一旦到达位置V，立即将移动型具10B后退使模具10的空腔10C到成为成形制品容积的位置W上，该空腔10C的厚度尺寸定为t5。

在移动型具10B到达位置W的期间内，熔融树脂的表面被冷却，确保熔融树脂的表面表皮层的形成。

而且，移动型具10B的后退速度Vr设定为0.05～100毫米/秒，最好是0.05～50毫米/秒。

当后退移动型具10B时，促进了回弹现象，通过在熔融树脂内被挤压的玻璃纤维的弹性回复力，使熔融树脂膨胀，熔融树脂内产生无数个空隙，形成比原材料容积大、轻量化的成形制品。

同样，在移动型具10B到达位置W的同时，从气体喷嘴13将气体注入熔融树脂内。这时通过注入气体，在模具10内的熔融树脂完全冷却硬化之前，向熔融树脂内注入气体。

向熔融树脂内注入的气体分散导入熔融树脂内形成的无数个空隙中，在熔融树脂内不会形成大的中空部分。

而且，借助于气体的压力，熔融树脂从其内向模具10的成形面上挤压，保持表面紧贴在模具成形面上的状态下，同时进行冷却硬化，冷却硬化之后，即使发生热收缩，尽管熔融树脂内产生的无数个空隙的尺寸多少有些变大，但不会在表面上产生不良的凹凸等现象。

在向熔融树脂内注入气体时，向熔融树脂内注入的气体的压力设定在0.1～20kg/cm²的范围内，并且，用上述压力调节阀设定在比所保持的压力值更高的压力值。

这样，熔融树脂内气体的压力通过压力调节阀保持在给定值，同时，其中的一部分气体从熔融树脂内向模具10外部排出。通过排出气体，冷却熔融树脂的内部，从而缩短了熔融树脂的冷却时间。

因充分冷却成形制品经过所需的给定时间后，启动合模装置5，后退移动型具板4，打开模具10。从模具10的内取出成形制品，成形结束。以后根据需要，重复以上的成形操作。

在该实施方案中，除了获得与上述第1个实施方案一样的作用、效果之外，由于通过移动移动型具10B，在压缩熔融树脂的同时充满了整个空腔，通过注入压力即使是没有将空腔全部充满熔融树脂的薄成形制品也可以成形，同时，由于发泡剂有助于树脂的膨胀，即使在根据与重量的关系不能含有膨胀所需量的玻璃纤维的情况下，也可以达到所希望的膨胀率的效果。

图4表示本发明的第3个实施方案的成形顺序。在这第3个实施方案中，将为得到露出上述第1、2实施方案中用作为原料树脂本底的成形制品的成形顺序，作为为得到覆盖其表面的表皮材料一体化的层压成形制品的成形顺序。

下面，具体说明第3个实施方案的成形顺序。另外，在第3个实施方案中，由于采用与上述第1、2个实施方案一样的注入成形机1，也省略对注入成形机1的说明。

首先，在注入成形机1中装配模具10，在所安装的模具10的移动型具10B内，如图4(A)所示，装载表皮材料14，在向注入装置1A的注入筒11内加入树脂颗粒之后，启动注入成形机1，开始塑化和混合注入筒11内的树脂颗粒。通过混合，使熔融树脂内的无数玻璃纤维均匀分布，同时，处于充分络合的状态，形成易于发生回弹现象的状态。

在向移动型具10B中装载表皮材料14时，预先在移动型具10B中，设置为装载表皮材料14的喷嘴和真空吸引孔等装载方式，可以使表皮材料14的装载自动化。

表皮材料14的装载不限于在移动型具10B上，还可在移动型具10A侧进行。

而且，所采用的树脂颗粒与上述第1、2个实施方案的相同。

进而，作为表皮材料14，可以采用织物和无纺布等布、热塑性树脂材料、热塑性树脂的发泡材料，及印有图案的薄膜等单层材料，以及在热塑性弹性体和氯乙烯树脂等表皮材料上衬有热塑性树脂和热塑性树脂的发泡体等衬里的多层材料。

同样，启动合模装置5，使移动型具板4向固定型具板3移动，使移动型具板4侧的合模承压块3B与移动板3侧的合模承压块3A接触。

接着，启动模具移动装置20，移动移动型具10B使模具10的空腔10C扩大到比相当于向其内注入熔融树脂的全部注入量容积大的位置X，将模具10的空腔10C的厚度尺寸定为t6(参见图4(A))。

在这种状态下，将熔融树脂从注入装置1A向模具10内注入，向空腔10C内注入完全部注入量的熔融树脂，完成熔融树脂的注入。

在熔融树脂注入完之前、之后，或者从注入完成经过给定的时间后，启动模具移动装置20，如图4(B)所示，移动型具10B向前推进到使模具10的空腔10C比成形制品容积小的位置Y，将该空腔10C的厚度尺寸定为t7。

通过向前推进该移动型具10B，压缩空腔10C内的熔融树脂，由加在熔融树脂上的压缩力将其充满，将该熔融树脂向表皮材料14挤压，由此将熔融树脂附着在表皮材料14上。

一旦移动型具10B到达位置Y，立即将移动型具10B后退至使模具10的空腔10C与成形制品的容积相等的位置Z，将空腔10C的厚度尺寸定位t8。

移动型具10B的后退速度Vr可设定在0.05-100毫米/秒的范围，最好是0.05～50毫米/秒的范围内。

当后退移动型具10B时，借助于回弹现象，熔融树脂内被挤压玻璃纤维的弹性回复力使熔融树脂膨胀，在熔融树脂内产生无数个空隙，形成为比原材料的容积大的轻量化的成形制品。

同样，在移动型具10B到达位置Z的同时，将气体从气体喷嘴13注入熔融树脂内。在这时通过注入气体，在模具10内的熔融树脂完全冷却硬化之前，向熔融树脂内注入气体。

向熔融树脂内注入的气体，分散导入熔融树脂内产生的各空隙中，在熔融树脂内不产生大的中空部分。

而且，通过气体压力，熔融树脂从其内部向模具10的成形面上挤压，在保持表皮材料14与模具10的成形面紧贴的状态下，冷却硬化熔融树脂。为此，通过冷却硬化，即使熔融树脂发生热收缩，在熔融树脂内产生的无数个空隙的尺寸也仅仅是多少有些增大，在表面上不会发生凹凸等不良现象。

向熔融树脂内部注入气体的压力为0.1～20kg/cm²，并且采用上述压力调节阀设定在比所保持的压力高的压力值，这样，由于气体向外排出，熔融树脂的内部被冷却，从而缩短了熔融树脂的冷却时间。

固充分冷却成形制品需经过给定的时间后，操作合模装置5，向后移动移动型具板4，打开模具10。从模具10内取出成形制品，完成成形。以后，根据需要可重复上述成形操作。

在本发明的实施方案中，除了可以获得与上述第1和2个实施方案相同的作用和效果之外，还获得了通过一次成形得到将覆盖表面的表皮材料一体化的多层成形制品的效果。

下面，根据本发明的第4个实施方案，对在本发明中理想的是最好用的气体喷嘴的效果进行说明。

图5表示本发明的第4个实施方案的注入成形机101。该注入成形机101是将熔融树脂从注入装置102的喷嘴102A向模具110的内部注入进行成形。

注入装置102使用螺旋(图中省略)将向图中未表出的注入筒内部加入的树脂颗粒进行混合并塑化，该塑化的熔融树脂从喷嘴102A的顶端注入。

本实施方案的注入成形机101装配有固定在注入装置102侧的固定盘103、固定在固定盘103的注入装置102相对侧的固定板107、设置在这些固定盘103和固定板107之间并可以相对于固定盘103接近分离的可动盘104以及将该可动盘104相对于固定盘103移动的合模装置105。

在相对设置的固定盘103和固定板107之间，架设拉杆108，沿着该拉杆108设置可自由移动的可动盘104。

合模装置105是由在可动盘104和固定板107之间设置的曲柄装置109，和安装在固定板107上的用于合模的油压筒装置106构成。曲柄装置109与油压筒装置106的活塞杆106A连接，油压筒装置106的挤压力由曲柄装置109进行增大，驱动可动盘104，这样进行模具110的关闭和合模。

而且，在固定盘103和可动盘104之间，沿着合模开模方向设置合模承压块103A、103B。在可动盘104侧设置的合模承压块103B在将可动盘104相对于固定盘103向前推动时，与设置在固定盘103侧的合模承压块103A接触，承受曲柄装置109的高压合模力。通过这些合模承压块103A、103B，可确保固定盘103和可动盘104的平行度。

模具110是装配有在固定盘103侧安装的固定型具111和在可动盘104侧安装的可动模具112，作为可动模具112的一部分设置的移动型具113。

移动型具113嵌入设置在可动模具112中央部分的固定型具111侧开口的凹部112A中，可以相对于模具110的空腔110A进退。通过在凹部112A内设置的模具移动装置140该移动型具113可相对于空腔110A自由进退。

该模具移动装置140装配有分别具有一对在相对于移动型具113的移动方向倾斜的倾斜面141A、142A的倾斜部件141、142。这些倾斜部件141、142以与彼此的倾斜面141A、142A相互接触的状态，沿移动型具113的移动方向并列设置。

其中，在倾斜部件141上连接油压筒装置143，并在与移动型具113的移动方向正交的方向上进行驱动。该倾斜部件141的移动可以由气动式或者电动式驱动装置进行。

在该倾斜部件141的倾斜面141A的两端边缘上，设置向倾斜部件142侧伸出的该倾斜部件141的上升部分141B，在其中的一对上升部分141B之间嵌入倾斜面142A侧的倾斜部件142的一端。

在各上升部分141B内侧面上分别形成槽141C，在倾斜部件142的倾斜面142A侧的端部，设置与这些槽141C嵌合的凸条142B。

在该模具移动装置140中，当向前推进油压筒装置143的活塞杆143A时，倾斜部件141挤压倾斜部件142，相对于空腔110A向前推进移动型具113，另一方面，当后退活塞杆143A时，倾斜部件141拉近倾斜部件142，使移动型具113后退。

在油压筒装置143上连接提供油压的油压装置144，在油压装置144上连接对控制提供油压的模具移动装置140进行所需操作的控制装置145。该控制装置145由于具有数字定序器等连续控制回路，可将移动型具113相对于空腔110A在各个阶段进行前进后退，在给定的位置停止一段时间之后，进行后退等，可以设定连续进行任意不同的动作。

另一方面，在固定型具111的中央部分形成浇道111A。在该浇道111A上连接贯通固定型具103的注入装置102的喷嘴102A，从喷嘴102A将通过浇道111A将熔融树脂注入空腔110A内。

而且，在固定型具111中埋设两个用于向充满空腔110A内的熔融树脂的内部填充气体的气体喷嘴120。由这些气体喷嘴120构成了用于向空腔110A内导入气体的气体注入流路150，其位置是在模具110的成形面上，与成形制品的表面(有图案面)相对侧的里面对应的部分。

如图6所示，气体喷嘴120被设计成从固定型具111的成形面上伸出一部分的样子。具体地说，在气体喷嘴120的整个长度为30～50毫米的情况下，气体喷嘴120从成形面伸出的长度为2毫米。

在气体喷嘴120上连接向在固定型具111螺旋进入的气体开关153，该气体开关153上连接从设置在固定型具111外部的气体注入装置(图示省略)延续的气体流路154。这样，将从气体注入装置提供的气体通过气体流路154和气体开关153，从气体喷嘴120导入空腔110A内。

气体喷嘴120装配有圆筒状外筒121、插入该外筒121内的中芯部分122，以及在该外筒121或中芯部分122之间形成的沿着该气体喷嘴120的轴向可以流通气体的气体流路123。

外筒121在气体入口123A侧(气体开关153侧)的端部设置有环状边缘131，通过该边缘131，其不会从固定型具111上脱落掉。

如图7和图8所示，中芯部分122设有以大致紧密结合的状态插入外筒121中的类似于圆柱状的中芯部分本体132、以及在该中芯部分本体132的气体入口123A侧的端部设置的系止部133，形成T字状。

该系止部133形成覆盖外筒121的气体入口123A侧开口121A的圆盘状，通过在外筒121的边缘131上的螺旋等固定方法(图示上省略)进行固定。在系止部133的周围设有防止气体泄漏的片材124。

在中芯部分本体132的周面上，通过切削加工等，以等间隔形成与其轴心平行的平面部分134、135，通过这些平面部分134、135，在中芯部分122和外筒121之间，通过平面部分134、135和外筒121的内周面包围形成4个气体流路123。

各个平面部分134、135由气体入口123A侧的入口侧平面部分134和气体出口123B侧的出口侧平面部分135构成，出口侧平面部分135比入口侧平面部分134的宽度窄，就是说，通过中芯部分本体132的出口侧平面部份135的直径尺寸比通过入口侧平面部分134的大。这样，气体流路123的气体出口123B侧的部分比气体入口123A侧的部分窄。

气体流路123的各个气体入口123A由在系止部133上形成的窄缝133A构成。

而且，中芯部分本体132的气体出口123B侧的顶端形成与其轴向呈正交的平面状的顶端面132B。

外筒121的端部也从比该顶端面132B向气体出口123B侧伸出，由此，在气体喷嘴120的顶端形成外筒121的顶端和包围顶端面132B的顶端空间120A。

从外筒121的端部的中芯部分122的顶端面132B伸出的长度例如为0.1毫米～3毫米。

下面说明本发明的第4个实施方案的成形顺序。

在该实施方案中，使用含有增强用纤维的含纤维树脂，膨胀树脂进行成形。

也就是说，作为原料可以使用含有增强用纤维的含纤维热塑性树脂颗粒，即可单独使用含纤维的热塑性树脂颗粒或者其它树脂颗粒混合使用，这样，使向模具110内注入的熔融树脂具有膨胀性。在原材料中可添加辅助熔融树脂膨胀的发泡剂。

对于上述树脂颗粒中所含增强用纤维来说，可以采用玻璃纤维和硼纤维等的陶瓷纤维、玻璃纤维和碳纤维等无机纤维、铝纤维和铜纤维等金属纤维、超高分子量的聚乙烯纤维、阿拉梅达纤维、聚芳化树脂纤维等有机纤维中的一种，最好采用玻璃纤维。

而且，对于形成树脂颗粒的主要组分热塑性树脂没有特别的限定，例如可以采用聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、聚乙烯等聚烯烃系树脂、聚苯乙烯系树脂、ABS树脂、聚氯乙烯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、聚缩醛系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚芳香醚或硫酸酯系树脂、聚芳香酯系树脂、聚砜系树脂或丙烯酸酯系树脂等。

进而，在这些树脂中，可使用含有滑石等填充材料，以及各种添加剂等材料，能够注入成形的各种高分子材料。

上述热塑性树脂可以单独使用，也可以将两种以上混合使用。

在这些热塑性树脂中，聚丙烯、丙烯和其它烯烃的嵌段共聚物、无规聚合物，或者这些化合物等的聚丙烯系树脂最好，特别是含有不饱和羧酸，或由其衍生物变性的酸变性聚烯烃系树脂的聚丙烯树脂最为合适。

对于作为原材料的含纤维树脂来说，可以使用含有5～70重量％长度为2～100毫米的增强用纤维的树脂。理想的是整个长度的范围为2～100毫米，并且是在长度与整个长度相等的纤维处于相互平行排列状态下，进行树脂浸渍拉伸成形法得到的颗粒。这种含有纤维的树脂颗粒例如可使用出光石油化学株式会社制的モストロンL(商品名)。

使用这些原材料通过注入压缩成形法进行成形时，首先，向注入装置102提供树脂颗粒，同时启动注入成形机101，进行熔融树脂颗粒的塑化和混合，使其溶融。这样，在使熔融树脂内的增强用纤维均匀的同时，相互之间变得充分络合，形成易于发生回弹现象的状态。

启动合模装置105，使可动盘104向固定盘103移动，关闭模具110。而且，启动模具移动装置140，如图9(A)所示，使模具110的空腔110A达到厚度为t11的位置U2，移动移动型具113，使其停止。

空腔110A的厚度t11是注入树脂量部分的厚度和压缩模具110内的熔融树脂的压缩冲程部分的厚度加和的厚度。为了降低树脂注入时的压力，减小填充树脂时增强用纤维的损失，该压缩冲程最好为0.1～50毫米，更好为1～10毫米。通过将压缩冲程定在1～10毫米的范围内，除了进一步降低增强用纤维的折断，还能防止由波纹引起的不良外观现象。

在这种状态下，从注入装置102的喷嘴102A向空腔110A注入熔融树脂。

在开始注入熔融树脂后，在适当的时间，例如注入完成之前或者注入完成的同时，启动模具移动装置140，向前推进移动型具113，如图9(B)所示，将移动型具113向前推进到空腔110A的厚度为t12的位置V，使其停止。空腔110A的厚度t12是空腔110A形成注入树脂量的容积的厚度。

通过该移动型具113的推进，压缩向空腔110A注入的熔融树脂，使熔融树脂充满空腔110A，同时通过该压缩力使熔融树脂紧贴在模具110的成形面上。这样，紧贴在模具110的成形面上熔融树脂的最表面层比内部更早地冷却固化。

一旦熔融树脂的最表面层固化到所给定的厚度，启动模具移动装置140，如图9(C)所示，将移动型具113后退到空腔110A的厚度为t13的位置W，使其停止。

空腔110A的厚度t13设定为空腔110A形成成形制品容积的厚度。

而且，移动型具113的后退速度可根据成形条件和树脂种类适当设定，例如0.05～100毫米/秒，为了确保在熔融树脂上转印成形面，最好为0.05-50毫米/秒。

当移动型具113后退扩大空腔110A时，通过回弹现象，借助于在熔融树脂内挤压的增强用纤维的弹性回复力，使熔融树脂膨胀。

在移动型具113到达位置W2后，操作气体注入装置(图中省略)，通过气体注入流路150，从气体喷嘴120向空腔110A内的熔融树脂中注入气体。

这时气体的压力例如在0.01～20MPa范围内。特别是气体压力在比较低的范围0.01-1MPa的情况下，除了可确保防止在成形制品内发生大的中空部分，以及由于气体向熔融树脂外部泄漏，而产生不良外观的情况之外，而且由于不需要高压气体设备，从而可降低设备成本。

从气体注入装置供给的气体通过气体流路154和气体开关153，导入气体喷嘴120的中芯部分122的窄缝133A，就是说从气体入口123A导入气体流路123，从气体出口123B流出到顶端空间120A，汇集充满顶端空间120A。这样，顶端空间120A内的气体压力上升，当该压力达到穿破熔融树脂固化的最表面层的程度时，气体立即从顶端空间120A向熔融树脂内，即向最表面层挤压。挤压的气体穿破了熔融树脂的最表面层，与外筒121的气体出口123A侧的开口大致相同，即形成横截面比气体流路123大的气体导入孔，通过该气体导入孔气体注入到熔融树脂内。

这样，当向熔融树脂内部注入气体时，熔融树脂就从其内部向模具110的成形面上挤压，在熔融树脂中，模具110的成形面更进一步强化转印形成表皮层。

向熔融树脂中注入了给定量的气体后，在此状态下，使熔融树脂在给定的时间内冷却固化后，启动合模装置105，后退可动盘104，打开模具110，从模具110内取出成形的比所用原材料容积大的成形制品。

以后，根据需要可重复进行上面的成形操作。

另一方面，在使用注入模塑成形法生产成形制品的情况下，在使用上述注入压缩法的成形顺序中，可省略向前推进移动型具113的熔融树脂压缩工序。也就是说使移动型具113停止在位置V(参照图9(B))的状态，除了将熔融树脂充满注入空腔110A之外，其它与上注入压缩成形法一样进行成形。

如果进行该实施方案，会具有下面的效果。

即，由于气体喷嘴120的外筒121的端部从中芯部分122的顶端向气体出口侧123B伸出，即使导入气体流路123的气体压力很低，也能在顶端空间120A内使气体压力增高，因此，能够确保穿破熔融树脂最表面层的气体导入熔融树脂内，由于能够形成横截面比气体流路123更大的导入孔，所用能够向熔融树脂内导入足够量的气体。因此，由于借助于注入的气体能够使熔融树脂在模具110的成形面上呈挤压状态下冷却，所以在成形制品的表面层上能够形成与模具110成形面相仿的表皮层，从而可确保防止凹凸等不利外观的产生。

进而，在顶端空间120A内汇集的气体，其压力上升到穿破熔融树脂最表面层的程度，会立即向熔融树脂的最表面层挤压，从而能够抑制气体形成比所需压力高的压力。因此，向熔融树脂内导入时的气体压力可以穿破熔融树脂最表面层所需的最低限压力，因此，避免了气体在成形制品内部形成大的中空部分，从而可确保具有优良的强度。

进而，将中芯部分122的气体出口123B侧的顶端作为与其轴向成正交的平面状顶端面132B，可以使中芯部分122的形状简单化，因此除了简单地加工和制造之外，由于向熔融树脂内部确实注入了足够量的气体，所以防止凹凸等现象的发生。

由于中芯部分122具有覆盖外筒121的开口121A的系止部133，形成T字状，因此在气体从系止部133的窄缝133A导入气体流路123中进行流通时，系止部133通过气体向外筒121的边缘131挤压，从而防止了因气体流通而使中芯部分22从外筒21中抽出。

而且，通过使外筒121的一端从中芯部分顶端伸出的长度为0.1～3毫米，能够充分保证顶端空间120A，因此，除了能够向树脂内部注入足够的气体之外，还可以提高成形制品从气体喷嘴120上的分离性。

由于使用含有增强用纤维的熔融树脂进行成形，所以除了使成形制品具有良好的机械强度的特性之外，由于在注入熔融树脂开始之后进行扩大空腔的工序和注入气体的工序，借助于注入气体，通过回弹现象辅助含纤维熔融树脂的膨胀，从而确保熔融树脂的膨胀。因此，能够达到成形制品1轻量化目的，同时，可获得单位重量的力学特性非常优良的成形制品。

而且，在向空腔110A填充熔融树脂完成之后进行膨胀熔融树脂的扩大空腔工序，在膨胀熔融树脂之前，冷却熔融树脂的表面，形成与模具110成形面相仿的表皮层，从而获得外观品质优良的成形制品。

本发明并不限于第4个实施方案，它还包括能够达到本发明目的的其它构成，下面所示的变动方案也包含在本发明中。

也就是说，在如上所述的第4个实施方案中，后退移动型具113，即在完成扩大空腔110A的工序后，向熔融树脂中注入气体，但是也可以在后退移动型具113的同时注入气体。

在上述第4个实施方案中，气体喷嘴120的中芯部分122的顶端作成平面状的顶端面132B，但是对中芯部分的顶端形状并没有特别的限制，例如，如图10所示，气体喷嘴1120的中芯部分122的顶端可以作成尖的232B。如果这样，可以与现有的气体喷嘴一样，能简单地形成气体喷嘴120。

而且，在上述第4个实施方案的气体喷嘴120中形成了四个气体流路123，但是对气体流路的数目没有特别限定。然而为了高效率地注入气体，最好设置多个气体流路。

进而，在上述第4个实施方案中，模具移动装置140虽然内藏于模具110，但也使可以动模具112的凹部112A作成贯通孔，在贯通孔中配置可自由移动的移动型具，在该移动型具和可动盘之间设置模具移动装置。

同样，在上述第4实施方案中虽然说明了通过注入压缩成形法和注入模塑成形法进行成形的情况，但本发明也可以使用注入压缩成形法进行成形。

而且，本发明成形所用的成形机并不仅限于上述第4实施方案中所用构造的注入成形机，它可配备有能够扩大空腔的模具，该模具设置有外筒的端部比中芯部分的顶端向气体出口侧伸出的气体喷嘴，具体的成形机的种类和构造可根据实施情况来适当选择。

下面根据本发明的第5个实施方案，说明本发明的熔融树脂内部注入气体和液态介质的效果。各个实施方案中，省略或者简化了同一构成部件和同一符号的说明。

图11说明本实施方案所使用的注入成形机201。

由于注入成形机201附加设置了往上述注入成形机101的气体注入管中注入液体介质的注入装置，因此由于其它部位与注入成形机101具有同样的构成，可省略对其说明。

在图11中，在气体注入装置250的气体注入管251上可连接向成形制品的空隙提供液态冷介质的冷却介质供给装置255。

该冷却介质供给装置255如图12所示，装配有储存液态冷却介质的冷却介质储存槽256和从该冷却介质储存槽256向气体注入管251输送所提供的液体冷却介质的冷却介质供给管257，使液体冷却介质通过从气体注入管251输送的气体被吸入。

也就是说，在气体注入管251和冷却介质供给管255连接的部分中，装配有位于上流侧的内管251B和在下流侧覆盖内管251B的位于同心的外管251C，冷却介质供给管257向该外管151C的内部开口。内管251形成一端细的形状，外管251C的端部由于在和内管251B之间闭塞，通过从内管251B吹出的高速气体，在内管251B和外管251C之间的空间形成负压，冷却介质供给管257的液体冷却介质被吸入外管251C内，同时随气体向下流侧输送。

在冷却介质供给装置255的冷却介质供给管257中设置允许或者阻止向气体注入管251提供液体冷却介质的阀门258。

在本实施方案中所用的液体冷却介质可以是水、氯化钙溶液、氯化镁溶液、一元醇、二元醇、三元醇等在常温下是液态的介质，对其种类没有限制，考虑到金属的腐蚀、使用温度下冷却介质的状态等情况，水、液态二氧化碳、一元醇、二元醇最为理想。

下面，根据图13和图14来说明第5实施方案的成形顺序。

首先，在注入成形机201中装配模具210，同时，向注入装置201A的注入筒211内提供树脂颗粒，然后，启动注入成形机201，在注入筒211内开始树脂颗粒的塑化和混合。

所使用的树脂颗粒是以聚丙烯为主要原料的，整个长度在2～10毫米范围内的。在该树脂颗粒中，长度与其整个长度相等的增强用玻璃纤维处于相互平行状态，含量为20～80重量％，在是该树脂颗粒和其它不含增强用玻璃纤维的其它颗粒混合的混合物的情况下，含量范围在5～70重量，最好为5～60重量％。

而且，在注入筒211内，通过充分进行树脂颗粒的塑化和混合，使熔融树脂内的无数个玻璃纤维均匀分散，并且形成相互充分络合的状态，成为容易发生回弹现象的状态。

同样，启动合模装置205，使可动盘204向固定盘203移动，使可动盘204侧的合模承压块203B与固定盘203侧的合模承压块203A接触。

接着，启动模具移动装置240，如图13(A)所示，将移动型具213移动到模具210的空腔210A比成形制品的相应容积小的位置S处，将该空腔210A的厚度尺寸定为t21。

这时，位置S是根据静止在该位置S的移动型具213形成的空腔的厚度t21和确保成形制品容积的空腔厚度t22的关系设定t22/t21在11.2～16.0的范围内。

在这种状态下，从注入装置201向模具210内注入熔融树脂，充满比成形制品的容积小的空腔，通过注入压力使熔融树脂向模具210的成形面上挤压并处于紧贴的状态，此时完成熔融树脂的注入。

在熔融树脂注入完成之前、之后或者从注入完成经过给定的时间后，启动模具移动装置240，如图13(B)所示，将移动型具213后退到使模具210的空腔形成成形制品容积的位置T2，该空隙210A的厚度尺寸定为t22。

这样，在从注入完成到移动型具213到达位置T2的时间内，冷却熔融树脂的表面，在熔融树脂(成形制品)的表面形成表皮层。

在注入完成之后后退移动型具13的情况下，虽然模具温度多少有些差异，但将从注入完成到开始后退移动型具213的时间设定为0～10秒。

而且，移动型具213的后退速度Vr设定在0.05～100毫米/秒，最好为0.05～50毫米/秒。

当后退移动型具213时，通过回弹现象，借助于在熔融树脂内挤压的玻璃纤维的弹性回复力使熔融树脂膨胀，在熔融树脂内部产生无数个空隙，形成比原材料的容积大的轻量化成形制品。

同样，在移动型具213到达位置T2的同时，操作气体注入装置250，从气体喷嘴220向熔融树脂内注入气体。这时，通过进行气体注入，在模具210内的熔融树脂完全冷却硬化之前，向熔融树脂内注入气体。

即，如图14(A)所示(还可参照图11)，当开放阀门251A处于关闭状态下打开气体阀门252时，气体从图中未示出的气体供给源通过气体注入管251和气体喷嘴220，分散导入形成制品的熔融树脂内产生的无数个空隙中，在熔融树脂内不产生大的中空部分。

从气体注入装置250提供的气体，通过气体导入路154和气体开关153，从气体喷嘴220的中芯部分222的窄缝133A，即从气体入口123A导入气体流路123，从气体出口123B流出到顶端空间120A内，在顶端空间120A内汇集充满。这样，在顶端空间120A内的气体压力升高，当该压力达到穿破熔融树脂最表面层的程度，气体立即从顶端空间120A向熔融树脂内，即最表面层挤压。挤压气体穿破熔融树脂的最表面层，形成与外筒121的气体出口123A侧的开口大致相同的，即，形成比气体流路123横截面大的气体导入孔，通过该气体导入孔气体注入到熔融树脂内。

这样，当向熔融树脂内部注入气体时，熔融树脂从其内部向模具210的成形面上挤压，在熔融树脂上进一步强化转印模具210的成形面，形成表皮层。

然后，如图14(B)所示，打开开放阀门251A，开放气体注入管251。接着，如图14(C)所示，开放阀门258，从冷却介质供给装置255的冷却介质储槽256通过冷却介质供给管257向气体注入管251输送冷却介质，该液体冷却介质随气体一起送入制备成形制品的熔融树脂的内部空隙。这样，输送到成形制品的内部空隙的液体冷却介质吸收了成形制品内的热量，通过蒸汽化，进一步吸收成形制品的热量。接着，如图14(D)所示，关闭阀门258。在成形制品的内部产生的蒸汽随着上述气体通过开放阀门251A排放到大气中。

这样，冷却固化制备成形制品的熔融树脂，之后，启动合模装置205，后退可动盘4，打开模具210，从模具210内取出成形的比所用原材料容积大的成形制品。

以后，根据需要可重复进行上面的成形操作。

根据上述第5实施方案，可以得到下面的效果。

即，使用含有纤维的热塑性树脂原材料，在装配有相对于内部的空腔210A可自由进退的移动型具213的模具210中，注入可塑化原材料的熔融树脂，同时，通过在注入后扩大空腔210A，在进行成形制品的成形时，由于向在空腔210A内成形的成形制品的空隙中提供液体冷却介质，由于比气体的热容大，即使量少，也可夺取成形制品内部的热量，并且通过液体冷却介质在成形制品内部进行气化，借助于汽化热迅速冷却成形制品。

进而，将移动型具213移动到模具210的空腔210A比成形制品容积小的位置S2的状态下，向模具210的内部注入熔融树脂，充满空腔210A，在借助于注入压力将熔融树脂向模具210的成形面上挤压呈紧贴状态下，后退移动型具213扩大空腔210A，在从注入完成到移动型具213到达位置T2的时间内，冷却熔融树脂的表面，由于在熔融树脂(成形制品)的表面上形成表皮层，熔融树脂表面上形成与模具210的成形面相仿的表皮层，从这方面看，可得到具有优良外观质量的成形制品。

而且，由于液体冷却介质是随气体向成形制品的空隙中供给，并且被气化向模具210的外部释放，因此液体冷却介质可借助于气体确保向成形制品的内部空隙输送，并在该内部空隙中气化之后，从成形制品向模具210外释放，因此热量不会在成形制品内聚集，确保成形制品的冷却。

由于借助于注入气体，通过回弹现象辅助熔融树脂的膨胀，为了膨胀到给定尺寸，即使在所含的增强用纤维的量较少的情况下，向模具210内注入的熔融树脂，通过移动型具213的后退操作，可确保膨胀到成形制品的容积，达到所希望的轻量化目的。

进而，最迟在冷却硬化模具210内的熔融树脂之前，要向熔融树脂内注入气体，借助于注入气体的压力从内部向模具210的成形面上挤压熔融树脂，由于保持熔融树脂的表面在模具210的成形面上紧贴的状态下进行熔融树脂的冷却硬化，所以表面上不会发生凹凸等不良现象，能够使成形制品的表面变得光滑，得到具有优良外观品质的成形制品。

进而，在使熔融树脂中所含的增强用纤维的长度为2～100毫米，增强用纤维的含量为整个树脂的5～70重量％，并且在含增强用纤维的热塑性树脂颗粒中所含的状态是使增强用纤维相互平行排列，因此即使模具210和注入装置201A是常规装置，在混合和注入时增强用纤维也不易断裂。

为此，为了发生回弹现象要保持足够的长度，并且由于含有为发生回弹现象足够量的增强用纤维，通过后退移动型具213，使熔融树脂充分膨胀，从而得到充分轻量化的成形制品。

进而，由于增强用纤维的长度在2毫米以上，通过注入气体，确实能辅助完成熔融树脂的膨胀，由于增强用纤维的长度低于100毫米，在注入成形时不发生桥联和塑化不良的情况，成形中不发生不良现象和障碍，成形操作可顺利进行。

由于增强用纤维的含量超过了5重量％，所以注入气体不会在熔融树脂内产生大的中空部分，除了可以达到成形制品的轻量化和由纤维引起的增强等两方面的目的之外，由于增强用纤维的含量低于70重量％，可以在表面上形成成形性良好的表面层，气体不会泄漏到熔融树脂的表面和模具的成形面之间，防止银色斑点等不良现象的发生。

将移动型具210C后退到空腔210A形成成形制品容积的位置之后，向加入到空腔210A中的熔融树脂内部注入气体，对膨胀后的熔融树脂进行气体注入，因此在注入气体时，可以降低气体压力，并且即使低压气体也能扩展到熔融树脂内部，熔融树脂中的部分气体不会泄漏。

为此，除了可以降低向熔融树脂内部注入气体的压力之外，为了使气体扩展到熔融树脂内部整体范围内，气体不会泄漏到熔融树脂的表面和模具210的成形面之间，从而可防止银色斑点等不良现象的发生。

对于成形制品来说，由于达到了提高刚性和强度等机械性能和轻量化两方面的目的，因此若将该成形制品用作汽车等运输机械的部件，可提高其机械效率，并且如果用作电缆走线架等建材土木部件，由于其轻量化容易进行设置操作等。

进而，含纤维树脂的轻量化成形装置的构成包括配备有塑化含纤维热塑性树脂原材料注入熔融树脂的注入装置1、装配有形成容纳通过该注入装置201注入的熔融树脂的空腔210A的相对于该空腔201A可进退的移动型具213的模具210、向空腔210A内的成形制品空隙中注入气体的气体注入装置250和向成形制品的空隙中提供液体冷却介质的冷却介质提供装置255，冷却介质提供装置255的构成是与气体注入装置250连接，液体冷却介质由气体抽吸，并且，由于设置了允许或者阻止向冷却介质提供装置255的气体注入装置250供给液体冷却介质的阀门258，通过操作该阀门258，确实能以简单的结构向成形制品的空隙内提供气体，或者是气体和液体冷却介质。

在本实施方案中，由于使用了与第4个实施方案相同的气体喷嘴，所以可以获得上述效果。

以下，根据图15说明本发明的第6个实施方案。第6个实施方案与第5个实施方案的成形制品的成形顺序不同，装置的结构与第5个实施方案相同。

图15说明第6个实施方案的成形顺序。在第6个实施方案中，在比上述第5个实施方案中的成形制品容积缩小的空腔内充满熔融树脂，借助于注入压力将熔融树脂紧贴在模具成形面上，通过将移动型具213向前推进，对熔融树脂施加压缩力，使熔融树脂紧贴在模具的成形面上。

下面，具体说明第6个实施方案的成形顺序。第6个实施方案的成形顺序由于使用了与上述第5个实施方案相同的注入成形机201，因此省略对注入成形机201的说明。

首先，在将树脂颗粒加入到注入装置202的同时，启动注入成形机201，进行树脂颗粒的塑化和混合，使其溶融。这样，使熔融树脂内的增强用纤维均匀化同时，相互之间充分络合，形成容易发生回弹现象的状态。同样，启动合模装置205，使可动盘204向固定盘203移动，关闭模具210。

在这种状态下，如图15(A)所示，启动模具移动装置240，使模具210的空腔210A的厚度到达t23的位置U2，移动移动型具213，使之静止。

空腔210A的厚度t23设定为注入树脂量部分的厚度加上压缩模具210内部的熔融树脂的压缩冲程部分的厚度所得的厚度。该压缩冲程，为了降低注入树脂时的压力，减少填充树脂时增强用纤维的折断损失，最好为0.1～50毫米，更好为1～10毫米。将压缩冲程的范围定在1～10毫米，可降低增强用纤维的折断损失，并且能够防止波纹等不良外观的发生。

在这种状态下，从注入装置202的喷嘴202A将熔融树脂注入到空腔210A中。

在注入熔融树脂开始后，在适当的时间，例如注入完成之前或者在注入完成的同时，启动模具移动装置240，向前推进移动型具213，如图15(B)所示，将移动型具213向前推进到空腔210A的厚度为t24的位置V2，静止。空腔210A的厚度t24设定为空腔210A形成所注入的树脂量的容积的厚度。

通过向前推进该移动型具213，压缩向空腔210A中注入的熔融树脂，使熔融树脂充满空腔210A，同时，通过该压缩力使熔融树脂紧贴在模具210的成形面上。这样紧贴在模具210成形面上的熔融树脂的最表面层比内部冷却要早。

在熔融树脂的最表面层冷却到一定程度后，启动模具移动装置240，如图15(C)所示，将移动型具213后退到空腔210A的厚度为t25的位置W2，静止。

空腔210A的厚度t25设定为空腔210A形成成形制品容积的厚度。

而且，移动型具213的后退速度根据成形条件和树脂的种类适当设定，例如0.05-100毫米/秒，为了确保将成形面转印到熔融树脂上，最好为0.05～50毫米/秒。

当这样后退该移动型具213扩大空腔210A时，通过回弹现象，借助于在熔融树脂内挤压的增强用纤维的弹性恢复力膨胀熔融树脂。

同样，在移动型具213到达位置W后，以与第5个实施方案相同的顺序启动注入气体装置250，从气体喷嘴220向空腔210A中的熔融树脂中注入气体和液体冷却介质。

这时的气体压力，例如在0.01～20MPa的范围内。特别是气体压力在比较低的压力范围内0.01～1MPa，确实能防止成形制品内部产生大的中空部分，及因气体向熔融树脂外部泄漏而造成的不良外观的现象，由于不需要高压设备，从而可降低设备成本。

因此，根据第6个实施方案，除了具有与第5个实施方案相同的效果之外，通过移动型具213的移动，熔融树脂在压缩的同时充满整个空腔210A，因此由注入压即使是不能使熔融树脂充满整个空腔的薄形成形制品也能够成形，并且由于注入气体辅助树脂的膨胀，因此就和重量的关系，在不能含有膨胀所需量的玻璃纤维的情况下，也能达到所希望的膨胀率的效果。

下面，根据图16说明本发明的第7个实施方案。第7个实施方案与第6个实施方案相比，在成形制品成形时的表皮材料的一体化方面不同，其它的构成与第6个实施方案相同。

在图16中说明了第7个实施方案的成形顺序。

下面具体说明第7个实施方案的成形顺序。即使在第7个实施方案中，也使用了与上述第5、6个实施方案相同的注入成形机201。但是，构成空腔211C的固定型具211和可动模具212的移动型具213，其宽度尺寸相同。

首先，在注入成形机201中装配模具210，在装配模具210的移动型具213上，如图16(A)所示，装载表皮材料214，向注入装置21A的注入筒211内提供树脂颗粒，然后启动注入成形机201，开始塑化和混合注入筒211内的树脂颗粒。通过混合，使熔融树脂内的无数个玻璃纤维均匀分布，并且处于相互充分络合的状态，形成容易发生回弹现象的状态。

在移动型具213上装载表皮材料213的同时，预先在移动型具213中设置为装载表皮材料214的储槽和真空吸引孔等的装载装置，可使表皮材料214的装载自动化。

表皮材料214的装载，不仅是移动型具213，也可在固定型具210A一侧进行。

作为表皮材料214，可以使用织物和无纺布等布、热塑性树脂材料、热塑性树脂的发泡材料，以及印有图案的薄膜等单层材料，在热塑性弹性体和氯乙烯树脂等表皮材料上衬有热塑性树脂和热塑性树脂的发泡体等衬里的多层材料。

同样，启动合模装置205，使移动盘204向固定盘203移动，使移动盘4侧的合模承压块203B与固定盘203侧的合模承压块203A相接触。

接着，启动模具移动装置240，将移动型具213移动到使模具210的空腔210A比与向其内注入的熔融树脂全部注入量相等的容积大的位置X2，模具210的空腔210A的厚度尺寸定为t26(参见图16(A))。

在这种状态下，从注入装置210A向模具210内注入熔融树脂，当全部注入量的熔融树脂注入到空腔210A内时，就完成了熔融树脂的注入。

熔融树脂注入完成之前、之后或者从注入完成经过所定的时间后，启动模具移动装置240，如图16(B)所示，将移动型具213向前推进到模具210的空腔210A比成形制品的容积小的位置Y2，该空腔210A的厚度尺寸定为t27。

通过向前推进该移动型具213，压缩空腔210A内的熔融树脂，通过向熔融树脂内施加压力来充满，将该熔融树脂挤压到表皮材料214上，这样，将熔融树脂附着在表皮材料214上。

移动型具213到达位置Y2，立即将移动型具213后退到模具210的空腔A形成成形制品容积的位置Z2，该空腔210A的厚度尺寸定为t28(参见图16(C))。

移动型具213的后退速度Vr设定在0.05～100毫米/秒，最好为0.05～50毫米/秒。

当后退移动型具213时，通过回弹现象，借助于在熔融树脂内挤压的玻璃纤维弹性恢复力膨胀熔融树脂，在熔融树脂内部产生无数个空隙，形成比原材料容积大的轻量化的成形制品。

同样，当移动型具213到达位置Z2时，与第5和第6个实施方案相同，通过注入气体装置250向熔融树脂内部注入气体和液体冷却介质。

因充分冷却成形制品经过所必须的时间后，启动合模装置205，后退移动盘204，打开模具210。这样，从模具210的内取出成形制品，完成成形。以下，根据需要可重复以上的成形操作。

在这些实施方案中，除了得到与上述第5、6个实施方案相同的作用和效果之外，另一方面，还具有能够通过一次成形得到覆盖表面的表皮材料214一体化的层压成形制品的效果。

实施例

下面，根据具体的实施例来说明本发明的效果。

[实施例1]

在实施例1中，使用在本发明的第1个实施方案(图2)所述的模具和注入成形机，如图17所示，加工成圆盘状的成形制品15。

具体地说，使用如下所述的原料，利用下面所示的模具、注入成形机，按照所述的成形顺序，得到实施例1的成形制品。

a)原料：由聚丙烯、马来酸变性聚丙烯和玻璃纤维制成的纤维增强热塑性树脂颗粒

·颗粒的组成：

聚丙烯：                         58重量％

马来酸变性聚丙烯：               2重量％

玻璃纤维(直径10微米)：           40重量％

·该颗粒的总长度：               10毫米

·所含的玻璃纤维的长度：         10毫米

·聚丙烯的熔化指数MI：           60g/10分钟(230℃，2.16kgf)

b)模具：具有形成圆盘状成形制品15的空腔的、沿着形成成形制品15外周面的成形面设置加热器的模具

·成形制品15的尺寸：直径D：800毫米

                     厚度：16毫米

c)注入成形机：装配有模具移动装置20的通用注入成形机

·合模装置5的合模力：      850吨

·注入筒11的喷嘴12的直径： 10毫米

·熔融树脂的注入温度：     250℃(注入筒内)

d)成形顺序

使用以在上述第1个实施方案(图2)说明的成形顺序为准的成形顺序。具体地说包括下面的(1)～(4)的工序。

(1)在熔融树脂注入之前，将模具10的移动型具10B向前推进到位置S，在该位置静止。

位置S将移动型具10B形成的空腔的厚度t1设定为4毫米。

(2)在(1)的状态下，在预先完成塑化和计量的同时，向模具10内注入与空腔厚度t1为4毫米的容积相等的熔融树脂。

(3)在熔融树脂注入完成之后，后退移动型具10B，使模具10的移动型具10B到达位置T，在该位置静止。

位置T被设定为移动型具10B形成空腔的厚度t2为16毫米。

(4)移动型具10B到达位置T，立即开始注入氮气。氮气的注入压力设定为表压5kg/cm²。

[实施例2]

在实施例2中，除实施例1的成形顺序中的(3)、(4)用在下面(5)所示的步骤交换之外，其它与实施例1相同，得到实施例2的成形制品。

(5)在熔融树脂注入完成后，开始后退移动型具10B，使将模具10的移动型具10B向位置T移动，同时开始注入氮气。同样，移动型具10B使移动型具10B到达位置T，在位置T静止。

位置T被设定在移动型具10B形成的空腔厚度t2为16毫米。而且，氮气的注入压力设定为表压为5kg/cm²。

[实施例3]

在实施例3中，除了将实施例2的气体压力变更为100kg/cm²之外，其它与实施例2相同，得到实施例3的成形制品。

[实施例4]

在实施例4中，除了在实施例1的100重量份原料中，加入1.5重量份发泡剂(发泡剂中含有30重量％母炼胶(マスタ-バッチベレット)颗粒[商品名：ポリスレンTS-182(永和化成工业株式会社)])增加到5重量份之外，其它与实施例1相同，得到实施例4的成形制品。

[实施例5]

在实施例5中，使用在本发明上述第2个实施方案(图3)所述的模具和注入成形机，如图18所示，形成汽车的内装饰材料车门面板16。

下面，详细说明使用的原料、模具、注入成形机。

a)原料：由聚丙烯、马来酸变性聚丙烯和玻璃纤维制成的纤维增强热塑性树脂颗粒

·颗粒的组成：

聚丙烯：                             64重量％

马来酸变性聚丙烯：                   1重量％

玻璃纤维(直径16微米)：               35重量％

·该颗粒的总长度：                   16毫米

·所含的玻璃纤维的长度：             16毫米

·聚丙烯的熔化指数MI：               60g/10分钟(230℃，2.16kgf)

b)模具：具有成形车门面板16的空腔的模具。

·门的直径：6毫米

·车门面板16的各个尺寸(参见图18)

整体宽度(尺寸W1)：                   720毫米

整体高度(尺寸H1)：                   500毫米

图中下边的长度(尺寸W2)：             400毫米

图中右边的长度(尺寸H2)：             280毫米

c)注入成形机：装配有模具移动装置20的通用注入成形机

·合模装置5的合模力：                850吨

·熔融树脂的注入温度：               250℃(注入筒11内)

d)成形顺序

使用以在上述第2个实施方案(图3)说明的成形顺序为准的成形顺序。具体地说包括下面的(1)～(4)的工序。

(1)在熔融树脂注入之前，将模具10的移动型具10B移动到位置U，在该位置静止。

位置U设定为成形移动型具10B形成的空腔的厚度t3为7毫米。

(2)在(1)的状态下，从注入装置1A向模具10内注入熔融树脂，在空腔为2毫米时，将与该空腔容积相等的熔融树脂注入到空腔中，完成熔融树脂的注入。

(3)在熔融树脂注入开始的同时，向前推进移动型具10B，压缩空腔内的熔融树脂。

(4)移动型具10B一到达位置V，立即在开始向位置W后退移动型具10B，同时开始注入氮气。

位置W被设定为移动型具10B形成的成形空腔的厚度t5为6毫米。而且，氮气的注入压力设定为表压7kg/cm²。

[比较例1]

在比较例1中，在实施例1中从开始成形到终了的时间内，除了将移动型具10B固定在空腔厚度为4毫米的位置进行成形之外，其它与上述实施例1一样，得到比较例1的成形制品。

即在比较例1中，从开始注入熔融树脂到注入气体所经过的时间被设定为与实施例1一致。

[比较例2]

在比较例2中，除了省略在实施例1中的低压注入气体之外，与实施例1相同得到比较例20的成形制品。

[比较例3]

在比较例3中，除了将实施例2的增强用纤维热塑性树脂颗粒改变为玻璃纤维的重量平均纤维长度0.51毫米、玻璃纤维的含量为40重量％的纤维增强聚丙烯粒之外，其它与实施例2相同得到比较例2的成形制品。

[比较例4]

在比较例4中，除了相对于100重量份比较例3的玻璃增强聚丙烯加入1.5重量份的发泡剂(与实施例4相同)之外，其它与实施例3相同，得到比较例4的成形制品。

[比较例5]

在比较例5中，除了省略在实施例2中的注入气体之外，其它与实施例2相同得到比较例5的成形制品。

[实验结果]

使用下面A)～E)所示的评价方法来评价上述实施例1～5和比较例1～5中的成形制品。

A)各个制品相对于原料容积的容积的倍数，即测定各个制品的膨胀率，评价其膨胀倍率的大小。

B)切断各制品的中央部分，通过目测观察该切断面，评价各制品内部的膨胀情况。

C)通过目测观察各制品的外观和表面的平滑性，评价其外观品质。

D)在上述各个试验中，以20秒间隔的冷却时间对成形制品进行多次成形，将不发生热膨胀和热收缩的成形制品作为合格品，将得到的合格品的最短冷却时间作为该试验的冷却时间，评价其冷却时间的长短。

E)在温度为-40℃的气氛下，以400毫米的间隔装配两个以上的卡具，然后放置得到的成形制品，向在卡具上放置的成形制品上落下重量为3.6千克的钢球。这时，将钢球升高到直至破坏该成形制品的落下位置，通过导致破坏的落下高度，评价成形制品的耐破坏强度。

下面的表1表示使用这些评价方法得到的评价结果。

表1

	制品的膨胀(发泡)倍率	制品的评价		冷却时间秒	制品的冲击强度cm
								成形制品内部	成形制品的表面形状
实施例1	4.0倍	看不见存在大的中空部分，膨胀情况良好。	表面没有凹凸等，看不见银色，情况良好。	80	180
						实施例2	4.0倍	看不见大的中空部分，膨胀情况良好。	表面没有凹凸等，看不见银色，情况良好。	80	180
实施例3	4.0倍	以气体注入部分为中心有中空部分。	气体注入口近旁的壁厚变薄。	80	120
						实施例4	4.0倍	看不见大的中空部分，膨胀情况良好。	表面没有凹凸，有一定的银色产生。	80	180
实施例5	3.0倍	看不见大的中空部分，膨胀情况良好。	表面没有凹凸等，看不见银色，情况良好。	60	120
						比较例1	不膨胀	看不见膨胀。	良好	40	110
比较例2	3.6倍	没有中空部分，膨胀性减小	表面有凹凸产生起伏。	200	120
						比较例3	1.1倍	看不见膨胀，存在独立的一部分气泡。	表面不光滑，同时发生弯曲变形。	96	60
比较例4	4.0倍	具有良好的膨胀状况。	表面产生银色，而且由凹凸引起产生起伏。	240	140
						比较例5	2.8倍	看不见有足够的膨胀。	表面由于凹凸而产生起伏。	160	100

根据实施例1，熔融树脂充分膨胀，能够足以使制品到达轻量化，同时具有能够抵抗大冲击的强度，并且得到外观品质优良的制品，而且缩短了冷却时间。

根据实施例2，在制品的轻量化、提高耐冲击强度、确保优良的外观品质以及缩短冷却时间方面均与上述实施例1相同。

在测定实施例2得到的成形制品中所含的玻璃纤维的长度时，其均匀玻璃纤维长度为7.5毫米。

根据实施例3，在成形膨胀率高的成形制品的情况下，仅仅提高气体的压力，难以得到理想的成形制品，因此，考虑到成形制品的密度，显然需要适当设定气体的压力。

根据实施例4，即使添加少量发泡剂，仍得到与实施例1相同的效果，但是，在4倍的膨胀率情况下，由于含有纤维，认为不需要特别使用发泡剂。

根据实施例5，在制品的轻量化、提高耐冲击强度、确保优良的外观品质以及缩短冷却时间方面均与上述实施例1、2相同。

实施例5的膨胀率比实施例1、2的数值降低，在上述成形顺序中所设定的以3.0为最大，可以到达所需的数值。

而且，实施例5的耐冲击强度比实施例1、2的数值低，考虑到与最初设定的玻璃纤维的含量不同，这就到达了所期望的耐冲击强度。

在比较例1中，由于没有到达开始所期望的成形制品的轻量化，得到熔融树脂没有膨胀的成形制品。该成形制品的耐冲击强度比实施例1、2的差，因此，根据本发明中通过膨胀来轻量化可确保耐冲击强度。

在比较例2中，由于与实施例1、2相比较差，可看到熔融树脂被认为由一定程度的膨胀，可以确保一定程度的轻量化和耐冲击强度，由于表面的凹凸，不能够得到外观品质良好的成形制品。

在比较例3中，能够得到表面状态良好的成形制品，几乎看不见回弹现象引起的熔融树脂的膨胀，无法通过膨胀到达轻量化和确保耐冲击强度。

在比较例4中，与上述实施例1～3相同，可以到达提高制品的轻量化和耐冲击强度的目的。但是，通过添加发泡剂，除了出现银色斑点之外，树脂向模具的挤压不足，接着由于收缩使树脂从模具上剥离，延长了冷却时间，不能够到达确保外观品质和缩短冷却时间的目的。

在对比例5中，除了熔融树脂的膨胀不足之外，由于产生了凹凸，无法得到外观品质良好的成形制品。

[实施例6]

在实施例6中，使用在本发明的上述第3个实施方案(图4)所述的模具和注入成形机，成形与覆盖表面的表皮材料一体化的层压成形制品，如图17所示的形成圆盘状层压成形制品15。

下面详细说明使用的原料、表皮材料、模具、注入成形机和成形顺序。

a)原料：由聚丙烯、马来酸变性聚丙烯和玻璃纤维制成的纤维增强热塑性树脂颗粒

·颗粒的组成：

聚丙烯：                             58重量％

马来酸变性聚丙烯：                   2重量％

玻璃纤维(直径13微米)：               40重量％

·该颗粒的总长度：                   14毫米

·所含的玻璃纤维的长度：             14毫米

·聚丙烯的熔化指数MI：               60g/10分钟(230℃，2.16kgf)

b)表皮材料：如图19所示，在片状衬里材料17上，植入了无数个柔软绒毛18的表皮材料19

c)模具：具有形成圆盘状成形制品15的空腔，其移动型具10B上设置有沿着成形制品15的边缘的搅拌器，固定型具10A上，设置有流通5℃的冷却水的冷却管路的模具

·成形制品15的尺寸：直径D：   800毫米

                    厚度：    19毫米

d)注入成形机：装配有模具移动装置20的通用注入成形机

·合模装置5的合模力：       850吨

·注入筒11的喷嘴12的直径：  10毫米

·熔融树脂的注入温度：      250℃(注入筒11内)

e)成形顺序

使用与在上述第3个实施方案(图4)说明的成形顺序为准的成形顺序。具体地说包括下面的(1)～(5)个步骤。

(1)在熔融树脂注入之前，将模具10的移动型具10B移动到位置X，在该位置静止。

位置X将移动型具10B形成的空腔的厚度t6设定为18毫米。

(2)在(1)的状态下，从注入装置1A向模具10内注入熔融树脂，在空腔为4毫米时，将与该空腔容积等量的熔融树脂注入到空腔中，完成熔融树脂的注入。

(3)在开始注入熔融树脂的同时，向前推进移动型具10B，压缩空腔内的熔融树脂。

(4)移动型具10B到达位置Y，立即开始向位置Z后退移动型具10B。

位置Z设定为使移动型具10B形成的空腔的厚度t8为19毫米。

(5)移动型具10B到达位置Z，立即开始注入液态二氧化碳。

气体的注入压力设定为表压8kg/cm²。

[实施例7]

在实施例7中，除了实施例6的成形顺序中的(4)、(5)用下面(6)所示的步骤替换之外，其它与实施例6相同，得到实施例6的成形制品。

(6)移动型具10B到达位置Y，立即向位置Z后退移动型具10B，同时从液态二氧化碳开始注入气体。

空腔的厚度t8和气体的注入压力与上述实施例6相同，分别设定为19毫米和8kg/cm²(表压)。

[实施例8]

在实施例8中，空腔将移动型具10B静止在与熔融树脂的整个注入量相等的容积的位置上，在这种状态下，开始向模具内注入熔融树脂，之后，使用开始向位置Z后退移动型具10B的成形顺序，换句话说，除了通过向前推进10B省略压缩熔融树脂的步骤之外，与上述实施例6相同，得到实施例8的成形制品。

[比较例6]

在比较例6中，除了省略在实施例6中的注入气体之外，其它与实施例6相同，得到比较例6的成形制品。

[比较例7]

在比较例7中，将实施例6中的增强热塑性树脂颗粒替换成玻璃纤维的重量平均纤维长度为0.51毫米、玻璃纤维的含量为40重量％的增强聚丙烯颗粒，并且如实施例4所示，除了加入相对于100重量份原材料为1.5重量份的发泡剂(与实施例4相同)，除此之外，其它与实施例6相同，得到比较例7的成形制品。

[试验结果]

将在上述实施例6～8和比较例6、7成形的各个成形制品，使用上述A)～D)以及下面的F)所示的评价方法进行评价。

F)对在各个成形制品上一体成形的表皮材料的状态通过目测观察并用手触摸来把握表皮材料的状态，由把握状态来评价其品质。

由这些评价法得到的评价结果列于下面的表2。

表2

	制品的膨胀(发泡)率	制品的评价			冷却时间秒
								成型制品的内部	成型制品的表面状态	表皮的状态
实施例6	4.0倍	看不见存在大的中空部分，膨胀情况良好。	表面没有凹凸等，看不见银色，情况良好。	表面的植绒也被挤压，但是至少还处于良好的状态。	100*(45)
						实施例7	4.0倍	看不见存在大的中空部分，膨胀情况良好。	表面没有凹凸等，看不见银色，情况良好。	表面的植绒没有被挤压，处于非常良好的状态。	100
实施例8	4.0倍	看不见存在大的中空部分，膨胀情况良好。	表面没有凹凸等，看不见银色，情况良好。	表面的植绒被挤压的变大。	100
						比较例6	3.4倍	没有中空部分，膨胀性有一定的减小。	表面由于凹凸而产生起伏。	在植绒没有被挤压的下面的树脂表面上转印有凹凸。	320
比较例7	2.8倍	发泡性减小。	表面产生银色，而且由于凹凸引起起伏。	在植绒没有被挤压的下面的树脂表面上转印有凹凸。	300

*从注入气体开始到10秒之后，保持8kg/cm²(表压)的同时排出气体时的冷却时间。

根据实施例6，除了熔融树脂充分膨胀，到达制品的充分轻量化之外，不损坏表皮材料的特质，并且得到外观品质优良的制品，同时缩短了冷却时间。

根据实施例7，与上述实施例6同样到达了成形制品的轻量化、保持表皮材料特质、确保优良外观品质并缩短冷却时间的目的。

实施例8中，与上述实施例6、7同样可到达成形制品的轻量化，确保优良的外观品质和缩短冷却时间的目的，但是在表皮材料上植入的绒毛易被压倒，如果再生起毛，能够作为制品使用。

在比较例6中，由于熔融树脂的膨胀不足，不能通过膨张来到达充分轻量化，除此之外容易产生凹凸，因此，无法得到外观品质优良的成形制品。而且，由于没有使用气体进行冷却，熔融树脂冷却花费大量时间。

在比较例7中，基本上看不到由回弹现象引起的熔融树脂的膨胀，无法到达由膨胀引起的轻量化。除此之外，在成形制品的内部产生大的中空部分，在树脂的表面上产生银色和凹凸，不能够得到优良的外观品质。

而且，如果气体进入成形制品中，延长了冷却时间。

植在表皮材料上的植绒不会被压倒，可以保持表皮材料的特质。

[实施例9]

在实施例9中，使用本发明的上述第4个实施方案(图4)所述的模具和注入成形机来成形成形制品。

下面，详细说明使用的原料、成形制品、模具、气体喷嘴、注入成形机和成形条件。

A)原料：玻璃纤维增强的聚丙烯颗粒(出光石油化学株式会社制的商品名：モストロンL L-4000P)

(1)颗粒的直径：2毫米

(2)颗粒的长度：12毫米

(3)颗粒的玻璃纤维含量：40重量％

(4)玻璃纤维的长度：12毫米(与颗粒的长度相同)

B)成形制品：矩形平板

(1)成形制品的纵向尺寸：600毫米

(2)成形制品的横向尺寸：300毫米

(3)成形制品的厚度：12毫米

C)模具：具有成形上述成形制品的空腔的模具(可以通过移动型具改变成形制品的厚度方向的空腔尺寸)

D)气体喷嘴：图6～图8所示的形状的喷嘴

(1)气体喷嘴的整个长度：120毫米

(2)外筒的内径：3毫米

(3)外筒的外径：5毫米

(4)中芯部分的顶端的直径：3毫米

(5)外筒从中芯部分伸出的长度：2毫米

(6)气体喷嘴使用成形面伸出的长度：2毫米

E)注入成形机：在横型注入成形机(三菱重工业株式会社制850MGW-160，合模力850吨)中，为了后退移动型具，装配出光IPMュニット(商品名，出光石油化学株式会社制)的注入成形机

F)成形条件：根据上述实施方案中，注入模塑成形法进行成形。

(1)成形温度：250℃(注入筒的温度)

(2)模具的温度：60℃

(3)树脂的注入压力：60％(相对于额定最大注入压力的设定值)

         注入速度：70％(相对于额定最大注入速度的设定值)

         注入时间：3.7秒

(4)空腔的厚度尺寸(参见图9)

树脂注入时的尺寸t12：4毫米

树脂膨胀时的尺寸t13：12毫米(膨胀率为3倍)

(5)移动型具开始后退的时间：4.2秒后(从开始注入)

       后退完毕的时间：5.2秒后(从开始注入)

(6)注入气体的时间：7秒后(从开始注入)

(7)气体的压力：0.5Mpa

(在0.5MPa向熔融树脂中不注入气体的情况下，以1.0MPa作为上限，将气体缓慢升高到可以注入的压力)

(8)冷却时间：60秒

[实施例10]

在实施例9中，作为气体喷嘴，除了使用图10所示形状的喷嘴之外，与实施例9相同，得到实施例10的成形制品。

[实验结果]

对在上述实施例9和实施例10成形的成形制品进行外观评价。评价结果列于表3。而且，表3表示向熔融树脂中注入气体时的气体压力。

表3

	气体压力(MPa)	外观
			实施例9	0.5	良好
实施例10	0.5	稍有凹凸产生

根据表3，在实施例9中，使用外筒从中芯部分的顶端伸出的气体喷嘴进行成形，得到没有凹凸等不良外观的外观良好的成形制品。而在实施例10中，由于使用了中芯部分的顶端呈尖头的气体喷嘴，向熔融树脂中注入气体的量比使用实施例1的气体喷嘴的情况下稍微少一些，产生了很少一些凹凸。据推测这是由于通过气体的挤压，熔融树脂的表面成为倾斜面，气体集中在熔融树脂表面的顶端，无法使气体在顶端空间均匀地充满的缘故。

[实施例11]

在实施例11中，使用本发明的上述第7个实施方案(图16)所述的模具、注入成形机和成形顺序来成形成形制品。

下面，详细地说明所使用的原料、成形制品、模具、气体喷嘴、注入成形机和成形条件。

a)原料：玻璃纤维增强的聚丙烯颗粒(出光石油化学株式会社制的商品名：モストロンL L-4000P)

(1)颗粒的直径：2毫米

(2)颗粒的长度：12毫米

(3)颗粒的玻璃纤维含量：40重量％

(4)玻璃纤维的长度：12毫米(与颗粒的长度相同)

b)成形制品：矩形平板

(1)成形制品的纵向尺寸：600毫米

(2)成形制品的横向尺寸：300毫米

(3)成形制品的厚度：12毫米

c)模具：具有成形上述成形制品的空腔的模具(可以通过移动型具改变成形制品的厚度方向的空腔尺寸)

d)气体喷嘴：图7～图8所示形状的喷嘴

(1)气体喷嘴的整个长度：120毫米

(2)中芯部分的平面之间的尺寸D：3毫米

(3)气体流路的间隙t：0.05毫米

(4)从中芯部分外筒伸出长度：2毫米

e)注入成形机：在横型注入成形机(三菱重工业株式会社制850MGW-160，合模力850吨)中，为了后退移动型具，装配出光IPMュニット(商品名，出光石油化学株式会社制)的注入成形机

f)成形条件：根据上述实施方案的注入模塑成形法进行成形。

(1)成形温度：250℃(注入筒的温度)

(2)模具的温度：60℃

(3)树脂的注入压力：60％(相对于额定最大注入压力的设定值)

         注入速度：70％(相对于额定最大注入速度的设定值)

         注入时间：3.8秒

(4)空腔的厚度尺寸(参见图9)

树脂注入时的尺寸t26：12毫米

树脂压缩时的尺寸t27：3毫米

树脂膨胀时的尺寸：9毫米(膨胀率为3倍)

(5)移动型具开始后退的时间：3.0秒后(从开始注入)

     后退开始的时间：5.0秒后(从开始注入)

     后退完毕的时间：6.0秒后(从开始注入计)

(6)注入气体的时间：6.5秒后(从开始注入)

       气体的压力：0.5Mpa

       气体的流量：3升/分钟

(7)液体冷却介质：水

(8)表皮材料：厚度3毫米

(15倍发泡聚丙烯层/聚氯乙烯皮革)

在以上的条件下，进行表皮材料的一体化成形，测定此时的冷却温度。以冷却时间为10秒间隔来成形成形制品，以不发生热膨胀和热收缩的成形制品作为合格品，以得到合格品的最短的冷却时间为该实验的冷却时间。其结果列于表4。

表4

	冷却时间(秒)	使用气体的量(升)
			实施例11	20	1

由表4可见实施例11的冷却时间为20秒。非常短，在实施例11中，在成形成形制品时，尽管释放出气体，但气体的使用量很少。

以上举出适当的实施方案和实施例对本发明进行说明，但是本发明并不限于这些实施方案和实施例，在不脱离本发明宗旨的范围中作各种改进和设计的变更是允许的。

例如，对于作为树脂颗粒的主要成分的热塑性树脂不限于聚丙烯，可以是丙烯-乙烯嵌段共聚物、聚乙烯等聚烯烃系树脂、聚乙烯系树脂、聚苯乙烯系树脂、ABS树脂、聚氯乙烯树脂、聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、聚缩醛系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚芳香族醚或者硫酸酯系树脂、聚芳香酯系树脂、聚砜以及丙烯酸酯树脂等，如果是可形成玻璃纤维增强成形制品的热塑性树脂，具体的组成可进行适当选择。

而且，树脂颗粒中所含的增强用纤维不限于玻璃纤维，可以是陶瓷纤维、无机纤维、金属纤维以及有机纤维等，纤维的具体选择可在实施时进行适当的选择。

进而，实施例的一方面是在原料中不含发泡剂，但是在原料中可以含有相对于100重量份的原料低于3重量份的发泡剂。

这样，如果含有发泡剂，即使在回弹现象中纤维的回复力不足的情况下，发泡剂的发泡力会补充回复力，因此即使降低了气体压力，气体注入压力不足，通过移动型具的后退，能够确保熔融树脂膨胀到所需的容积。

如果发泡剂的含量超过了3重量份时，容易产生银色斑点，除了使外观品质不合格之外，在成形制品内出现大的中空部分，大大降低了强度和刚性。

而且，作为气体的注入口，不限于设置在模具空腔上的气体喷嘴(气体喷嘴)，可以是设置在模具内的流道和浇口，以及在注入筒的喷嘴上开口的气体喷嘴(气体喷嘴)。

向熔融树脂内注入的气体不限于氮气，可以是其它气体，但最好为使用不易与制备成形制品的树脂反应的氩气等不活泼的气体。

而且，在利用注入气体作为冷却气体的情况下，最好为使用低于15℃的冷却气体、液体二氧化碳等。

向熔融树脂内注入的气体不限于氮气，可以是其它气体，最好为使用不易与制备成形制品的树脂反应，氩气等不活泼的气体。

而且，在利用注入气体作为冷却气体的情况下，最好为使用低于15℃的冷却气体、液体二氧化碳等。

在液体冷却介质与气体一起向熔融树脂的空隙内注入的情况下，可以在首先注入气体之后注入液体冷却介质，也可以将液体冷却介质和气体同时注入到成形制品的空隙内。

液体冷却介质不限于水，可以适当使用液化二氧化碳、各种醇，例如甲醇、乙醇等一元醇，乙二醇、丙二醇等二元醇，丙三醇等三元醇等，各种醚，例如二甲醚、二乙基醚等，以及各种溶解有各种盐的溶液，例如氯化钙溶液、氯化镁溶液等在常温下是液体的溶液。

向成形制品供给气体的管道和向成形制品供给液体冷却介质的管道可分别设置。

综上所述，根据本发明，可以到达与成形制品的形状无关的使具有强度、刚性以及耐热性等机械特性优良的成形制品轻量化，同时得到不产生凹凸等不良外观的优良外观品质。而且，由于冷却效率高，大大提高了生产性能。

而且，通过使用外筒的端部比中芯部分的顶端向气体出口侧伸出的气体喷嘴来进行含纤维树脂的膨胀成形，即使导入气体流路中的气体压力降低，由于在中芯部分的顶端和包围外筒的顶端空间可以提高气体的压力，可确保将穿破熔融树脂最表面层的气体导入到熔融树脂内，同时可向熔融树脂内导入足够量的气体。因此，通过注入的气体，可将熔融树脂在挤压到模具成形面上的状态下冷却，从而能够防止产生不利的凹凸外观。

在顶端空间的气体压力一旦升高到穿破熔融树脂最表面的程度，立即向熔融树脂的内部挤压，从而能够抑制气体高于所需的压力。因此，将气体向熔融树脂内部注入时的压力，可以限定在穿破最表面层的最低限度所需的压力，因此可以避免气体引起在成形制品内产生大的中空部分，从而确保具有优良的强度。

通过与气体一起同时使用液体冷却介质，能够获得缩短成形制品的冷却时间的效果。

图面的简单说明

图1是表示本发明第1个实施方案的注入成形机整部的侧面图。

图2是说明本发明第1个实施方案的成形顺序图。

图3是说明本发明第2个实施方案的成形顺序图。

图4是说明本发明第3个实施方案的成形顺序图。

图5是表示本发明第4个实施方案的注入成形机的整体侧面图。

图6是表示上述第4个实施方案气休喷嘴的安装构造的截面图。

图7是表示上述第4个实施方案气体喷嘴的中芯部分的侧视图。

图8上述第4个实施方案的气体喷嘴的中芯部分的示意图。

图9是上述第4个实施方案的成形顺序工序图。

图10是在上述第4个实施方案中使用的其它气体喷嘴的截面图。

图11是本发明的第5个实施方案的注入成形机的整体侧面图。

图12是上述第5个实施方案的冷却介质供给装置和气体注入装置的连接部分的截面图。

图13是说明上述第5个实施方案的成形顺序图。

图14是说明上述第5个实施方案的液体冷却介质和气体的供给顺序图。

图15是说明本发明第6个实施方案的成形顺序图。

图16是说明本发明第7个实施方案的成形顺序图。

图17是表示在本发明的实施例1等成形的成形制品的平面图。

图18是表示在本发明的实施例5等成形的成形制品的侧面图。

图19是表示本发明的实施例6等使用的表皮材料的截面图。

符号的说明

10 模具

10A 固定型具

10B 移动型具

10C 空腔

13 气体喷嘴

14、19 表皮材料

101 注入成形机

103 固定盘

104 可动盘

105 合模装置

107 固定板

110 模具

110A 空腔

111 固定型具

112 可动模具

113 移动型具

120、120B 气体喷嘴

120A 顶端空间

121 外筒

122、122B 中芯部分

123 气体流路

123A 气体入口

123B 气体出口

131 边缘

132 中芯部分本体

132B 顶端面

133 系止部

133A 窄缝

140 模具移动装置

150 气体注入路

201 注入成形机

203 固定盘

204 可动盘

205 合模装置

210 模具

210A 空腔

213 移动型具

220 气体喷嘴

250 气体注入装置

255 冷却介质供给装置

258 阀门

Claims (20)

1.一种纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于该方法使用至少含有长度为2～100毫米的增强纤维的含纤维热塑性树脂颗粒，并且上述增强纤维占全部原料的5～70重量％，通过向装配有相对于内部空腔可进退的移动型具的模具中注入上述原料可塑化的熔融树脂，同时通过向上述熔融树脂内部注入气体，进行成形制品加工成形的纤维增强树脂的注入气体成形法，在向上述模具的空腔内开始注入上述熔融树脂之后，进行移动型具后退操作，将上述移动型具后退至使上述空腔等于成形制品容积的位置，以及进行气体注入操作，向在上述空腔中填充的上述熔融树脂的内部注入气体。

2.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于在将上述移动型具后退至在上述熔融树脂内形成小气泡连续的空隙之后，向上述空腔内提供的上述熔融树脂的内部注入上述气体。

3.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于在将上述移动型具后退至与成形制品的容积相等的位置后，向上述空腔中提供的上述熔融树脂的内部注入上述气体。

4.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述气体的注入操作是与移动型具的后退操作同时进行的。

5.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于在从开始注入上述熔融树脂到开始后退上述移动型具之期间内，为了压缩在上述空腔中充满的上述熔融树脂，进行向前推进上述移动型具的操作。

6.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述原料的整个长度为2～100毫米，至少含有与上述整个长度相等的处于相互平行排列的增强用纤维的、含量为全部的20～80重量％的上述含纤维的热塑性树脂颗粒，上述增强用纤维占该原料全部的5～70重量％。

7.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述原料相当于100重量份该原料含有低于3重量份的发泡剂。

8.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述气体是温度低于15℃的冷却气体。

9.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述气体的压力以标准压力计设定在0.1～200kg/cm²。

10.权利要求9记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述气体的压力以标准压力计设定在0.1～20kg/cm²。

11.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于在成形制品的冷却阶段中，使气体流动排出，以冷却熔融树脂。

12.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述气体是从在上述模具内设置的流道、浇口和向空腔的任意处开口的气体喷嘴向熔融树脂内注入的。

13.权利要求12记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述气体喷嘴装配有外筒、插入该外筒中的中芯部分以及在这些外筒和中芯部分之间形成的气体流路，并且上述外筒的端部从上述中芯部分的顶端向气体的出口侧伸出。

14.权利要求13记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述中芯部分的气体出口侧的顶端形成与其轴向成正交的平面。

15.权利要求13记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述外筒形成圆筒状，上述中芯部分包括插入上述外筒的中芯部分本体和设置在该中芯本体的气体入口侧底端并且覆盖上述外筒气体入口侧的开口的系止部分，呈略T字形，上述气体流路的气体入口可以由在上述系止部分上形成的窄缝构成。

16.权利要求13记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于上述外筒的顶端从上述中芯部分的顶端伸出的长度为0.1～3毫米。

17.权利要求1记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于在向上述熔融树脂内注入气体的同时，还注入液体冷却介质。

18.权利要求17记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于首先向熔融树脂的空隙内只提供上述气体，之后，与上述气体一起向上述成形制品提供上述液体冷却介质。

19.权利要求17记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于与上述气体一起提供的液体冷却介质被气化，而向上述模具外面排出。

20.权利要求1到权利要求19中任意一项权利要求记载的纤维增强树脂的注入气体成形法，其特征在于在上述模具中，覆盖成形制品表面的表皮材料是在成形之前在模具中预先附着的。

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