CN109689332B - 发泡成型体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种发泡成型体的制造方法，即使在发泡树脂片材的壁厚大的情况下，也可以高精度得遵从发泡树脂片材的模具的型腔。根据本发明可提供一种发泡成型体的制造方法，具备配置工序和膨胀工序。配置工序是指，将熔融状态的发泡树脂从狭缝挤出并使其垂挂而形成的1片发泡树脂片材，使其配置于第1及第2模具。膨胀工序是指，大于所述发泡树脂片材的厚度的间隙，使其设于第1及第2模具之间而使第1及第2模具靠近，在此状态下，由第1及第2模具双方降压吸引所述发泡树脂片材，从而使所述发泡树脂片材膨胀至所述间隙的厚度。

Description

发泡成型体的制造方法
【技术领域】
本发明涉及发泡成型体的制造方法，发泡成型体使用于汽车的内装部件(例如，门饰、吊顶材料)、行李箱地板等板类、管道、引擎下盖等。
【背景技术】
专利文献1所提到的技术，再度加热1片发泡树脂片材使其成为软化状态配置于一双组合模具之间，通过从两个模具降压吸引发泡树脂片材从而二次发泡发泡树脂片材，在发泡成型体形成厚壁部。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2001－310380号公报
【发明内容】
【发明要解决的问题】
专利文献1的技术中，成型时通过红外线加热器等辐射热再度加热已准备的常温发泡树脂片材使其成为软化状态。这样的方法中，发泡树脂片材非常薄时难以引起问题，但伴随发泡树脂片材壁厚的增大，由于发泡树脂片材的厚度方向中央部软化不充分，赋型性变差产生难以遵从模具的型腔的情况。
本发明是鉴于这种情况，提供一种发泡成型体的制造方法，其即使是在发泡树脂片材的壁厚大的情况下，也可高精度得遵从发泡树脂片材模具的型腔。
【用于解决问题的方案】
根据本发明，提供一种具备配置工序和膨胀工序的发泡成型体的制造方法。其中，配置工序是指，将熔融状态的发泡树脂从狭缝挤出并使其垂挂而形成的1片发泡树脂片材，使其配置于第1及第2模具。膨胀工序是指，以大于所述发泡树脂片材的厚度的间隙设于第1及第2模具之间的方式，在使第1及第2模具靠近的此状态下，通过利用第1及第2模具双方降压吸引所述发泡树脂片材，从而使所述发泡树脂片材膨胀至所述间隙的厚度。
本发明不仅使用再度加热常温的发泡树脂片材使其软化的发泡树脂片材，还使用1片从狭缝挤出熔融状态的发泡树脂并使其垂挂而形成的发泡树脂片材。这样形成的发泡树脂片材，越靠近厚度方向的中央，越难于受由大气引起的冷却的影响，因此，越靠近厚度方向的中央，温度上升而粘度下降。因此，根据本发明，即使在发泡树脂片材的壁厚大的情况下，也可使发泡树脂片材高精度得遵从模具的型腔。
并且，现有技术中，在发泡树脂片材的中央部的软化不充分的情况下，将发泡树脂片材从一双模具的两侧降压吸引时，主要在发泡树脂片材的表面附近引起二次发泡，因此厚壁部的刚性易呈现不充分。另一方面，在发明中越靠近发泡树脂片材的厚度方向中央的粘度越降低，因此，将发泡树脂片材从一双模具的两侧降压吸引时，主要是发泡树脂片材的中央附近的发泡被促进而导致发泡树脂片材的膨胀。因此，根据本发明获得的发泡成型体，其结构呈现，厚度方向中央附近的层(中间层)的平均气泡直径大，表面附近的表面层的平均气泡直径小。这样的发泡成型体由于呈现平均气泡直径大的中间层被平均气泡直径小的表面层夹住的三明治结构，因而轻量且高刚性。
如上所述，根据本发明可制造轻量且高刚性的发泡成型体，即使在发泡树脂片材的壁厚大的情况下，也可使发泡树脂片材高精度得遵从模具的型腔。
以下举例说明本发明的种种实施方式。以下所示的实施方式可以相互组合。
优选地，所述膨胀工序依次具备第1吸引工序、模具靠近工序、第2吸引工序，在第1吸引工序中，通过第1模具降压吸引所述发泡树脂片材，将所述发泡树脂片材赋型为沿着第1模具的型腔的形状，在所述模具靠近工序中，使第1及第2模具靠近从而使所述间隙设于第1及第2模具之间，在第2吸引工序中，通过第1及第2模具降压吸引所述发泡树脂片材，从而使所述发泡树脂片材膨胀至所述间隙的厚度。
优选地，所述膨胀工序中，所述发泡树脂片材中成为所述发泡成型体的部位整体膨胀。
优选地，第1及第2模具的型腔构成为在所述发泡树脂片材中称为所述发泡成型体的部位整体所述间隙恒定。
优选地，第1模具的型腔为具有凹部的形状，第2模具的型腔为具有进入所述凹部内的形状的凸部的形状。
优选地，所述间隙为所述发泡树脂片材的厚度的1.1～3.0倍。
根据本发明的另一个观点，可提供一种发泡成型体，其具备中间层和设于其两侧的表面层。所述表面层是相对于所述发泡成型体的壁厚，从所述发泡成型体的表面到厚度10％为止的层，所述中间层是相对于所述发泡成型体的壁厚，从所述发泡成型体的表面到厚度25～50％的层，所述中间层的平均气泡直径大于所述表面层的平均气泡直径。
优选地，(所述中间层的平均气泡直径)/(所述表面层的平均气泡直径)之比为1.2～10。
【附图说明】
图1表示本发明的一个实施方式的发泡成型体的制造方法中可利用的发泡成型机1的一个例子。
图2中，图2的(a)是图1的第1及第2模具21，22及发泡树脂片材23的附近的放大剖面图、图2的(b)是对应于图2的(a)的剖面图，表示自图2的(a)的状态利用第1模具21降压吸引发泡树脂片材23，使发泡树脂片材23赋型为沿着第1模具21的型腔21b的形状的状态。
图3中，图3的(a)～(b)是对应于图2的(a)的剖面图，图3的(a)表示自图2的(b)的状态使模具21，22相互靠近的状态、图3的(b)表示自图3的(a)的状态利用第2模具22降压吸引发泡树脂片材23使发泡树脂片材23膨胀至模具21，22之间的间隙G的厚度的状态。
图4中，图4的(a)～(b)是对应于图2的(a)的剖面图，图4的(a)表示由图3的(b)的工序获得的附带毛边23b的发泡成型体24、图4的(b)表示自图4的(a)的状态除去毛边23b后的状态。
图5表示通过本发明的实施例获得的发泡成型体24的剖面照片。
图6表示为说明临时平均气泡直径的计算方法的气泡的形态的一个例子。
图7是表示由铰链部33连结的半管道体31，32的结构的立体图。
图8是表示接合半管道体31，32形成的管道30的立体图。
【具体实施方式】
以下说明本发明的实施方式。以下所示实施方式所表示的各种特征事项可相互组合。并且，对于各个特征事项发明可独立成立。
1.发泡成型机1的结构
首先，使用图1～图4说明一种发泡成型机1，其可利用于本发明的一个实施方式的发泡成型体的制造方法的实施。发泡成型机1具备树脂供给装置2、T型模头18、模具21，22。树脂供给装置2具备料斗12、押出机13、注射器16、累加器17。押出机13和累加器17通过连结管25连结。累加器17和T型模头18通过连结管27连结。
以下详细说明各结构。
＜料斗12，押出机13＞
料斗12使用于将原料树脂11投入到押出机13的气缸13a内。原料树脂11的形态没有特别限制，通常是颗粒状。原料树脂例如为聚烯烃等的热塑性树脂，作为聚烯烃可例举低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物及其混合物等。原料树脂11从料斗12投入到气缸13a内之后，通过在气缸13a内被加热而熔融成为熔融树脂。并且，通过配置于气缸13a内的螺旋的旋转朝向气缸13a的前端运输。螺旋配置于气缸13a内，藉由此旋转捏合熔融树脂的同时进行运输。螺旋的基端设有齿轮装置，藉由齿轮装置旋转驱动螺旋。配置于气缸13a内的螺旋的数量可以是1个，也可以是2个以上。
＜注射器16＞
气缸13a设有注射器16，用于向气缸13a内注入发泡剂。自注射器16注入的发泡剂可例举物理发泡剂、化学发泡剂、及其混合物，但优选物理发泡剂。作为物理发泡剂可使用，空气、二氧化碳气体、氮气体、水等的无机物理发泡剂，及丁烷、戊烷、己烷、二氯甲烷、二氯乙烷等的有机物理发泡剂，而且也可使用这些的超临界流体。作为超临界流体，优选使用二氧化碳、氮等制造，通过使氮的临界温度－149.1℃、临界压力3.4MPa以上、二氧化碳的临界温度31℃、临界压力7.4MPa以上可获得。作为化学发泡剂可例举由酸(例：柠檬酸或其盐)和碱基(例：小苏打)的化学反应产生二氧化碳气体的物质。化学发泡剂可从料斗12投入从而代替从注射器16注入。
＜累加器17、T型模头18＞
熔融混炼原料树脂和发泡剂而构成的发泡树脂从气缸13a的树脂挤出口被推出，通过连结管25注入到累加器17内。累加器17具备气缸17a和可在其内部滑动的活塞17b，在气缸17a内可储存发泡树脂。而且，在气缸17a内储存一定量的发泡树脂之后使活塞17b移动，通过连结管27将发泡树脂从设置于T型模头18内的狭缝挤出并使其垂挂而形成发泡树脂片材23。
＜第1及第2模具21，22＞
发泡树脂片材23介于第1及第2模具21，22之间。如图1～图3所示，第1模具21设有多个减压吸引孔21a，降压吸引发泡树脂片材23可赋型为沿着第1模具21的型腔21b的形状。型腔21b呈现具有凹部21c的形状，夹断部21d包围凹部21c而设。第2模具22设有多个减压吸引孔22a，降压吸引发泡树脂片材23可赋型为沿着第2模具22的型腔22b的形状。型腔22b呈现具有陷入凹部21c的形状的凸部22c的形状，夹断部22d包围凸部22c而设。也可以是第2模具22的型腔22b具有凹部的形状，第1模具21的型腔21b具有陷入凹部的凸部的形状。
2.发泡成型体的制造方法
在此，使用图2～图4说明本发明的一个实施方式的发泡成型体的制造方法。本实施方式的方法具备配置工序和膨胀工序。以下详细说明。
2.1配置工序
在此工序，如图1及图2的(a)所示，将熔融状态的发泡树脂从T型模头18的狭缝挤出并使其垂挂而形成的1片发泡树脂片材23配置于模具21，22之间。本实施方式中，由于直接使用从T型模头18挤出的发泡树脂片材23进行直接真空成型，发泡树脂片材23无需在成型之前冷却至室温而固化，被固化的发泡树脂片材23也无需在成型之前进行加热。并且，本实施方式的发泡树脂片材23从狭缝推出后其整体几乎为均匀的温度，被垂挂期间藉由大气从表面开始逐渐被冷却。而且，越靠近发泡树脂片材23的厚度方向的中央，越易受由大气而冷却的影响，因此，本实施方式的发泡树脂片材23具有越靠近厚度方向的中央，温度上升且粘度降低的性质。发泡树脂片材23的壁厚没有特别限制，例如为0.5～5mm、优选为1～3mm。此壁厚具体可以是0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5mm，也可以是此处例示的任何两个数值之间的范围。
2.2膨胀工序
在此工序，如图2的(b)～图3的(b)所示，使模具21，22靠近从而使大于发泡树脂片材23的厚度的间隙G设于模具21，22之间的状态下，通过模具21，22双方降压吸引发泡树脂片材23，从而使发泡树脂片材23膨胀至间隙G的厚度。
本实施方式中，夹断部21d，22d设于模具21，22，若使模具21，22靠近至夹断部21d，22d抵接，则由夹断部21d，22d包围的空间成为密闭空间S。发泡树脂片材23中在密闭空间S内的部位23a成为发泡成型体24。另一方面，发泡树脂片材23中在密闭空间S外的部位成为毛边23b。
模具21，22的型腔21b，22b构成为，在发泡树脂片材23中成为发泡成型体24的部位(也就是说，密闭空间S内的部位)的整个区域，模具21，22之间的间隙G呈现大致一定。在此状态下，通过模具21，22降压吸引发泡树脂片材23，则发泡树脂片材23膨胀至间隙G的厚度形成发泡成型体24。夹断部21d，22d并非必须结构，也可使模具21，22不接触得靠近从而使模具21，22之间形成间隙G。但是，使夹断部21d，22d抵接而形成密闭空间S的状态下，通过模具21，22进行降压吸引，则密闭空间S内的压力易降低，有着发泡树脂片材23易膨胀的优点。
间隙G的厚度没有特别限制，优选发泡树脂片材23的厚度的1.1～3.0倍。(间隙G的厚度)/(发泡树脂片材23的厚度)，具体可以是1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0，也可以是此处例示的任何两个数值之间的范围。
由模具21，22进行的降压吸引，可以先开始由第1模具21进行的降压吸引，也可以先开始由第2模具22进行的降压吸引，也可以同时开始由模具21，22进行的降压吸引。并且，可以先停止由第1模具21进行的降压吸引，也可以先停止由第2模具22进行的降压吸引，也可以同时停止由模具21，22进行的降压吸引。由模具21，22进行的降压吸引，可以在靠近模具21，22之前开始，也可以在使其靠近之后开始。
若利用模具21，22双方降压吸引发泡树脂片材23，则会促进发泡树脂片材23的发泡而使发泡树脂片材23膨胀。发泡树脂片材23在厚度方向的中央附近粘度最低(流动性最高)，因此特别促进厚度方向的中央附近的发泡，使发泡树脂片材23膨胀。其结果，获得的发泡成型体24其结构为，厚度方向的中央附近的层(中间层)的平均气泡直径大、表面附近的表面层的平均气泡直径小。这样的发泡成型体24由于呈现平均气泡直径小的表面层夹住平均气泡直径大的中间层的三明治结构，轻量且高刚性。
通过本实施方式的方法获得的发泡成型体24，如图5的剖面照片所示，相对于发泡成型体24的壁厚，自发泡成型体24的表面的厚度10％为止的层作为表面层，自发泡成型体的表面的厚度25～50％的层作为中间层，中间层的平均气泡直径大于表面层的平均气泡直径。(中间层的平均气泡直径)/(表面层的平均气泡直径)之比没有特别限制，可以是1.2～10。此比具体可以是1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、9、10，也可以是此处例示的任何两个数值之间的范围。
发泡成型体24的厚度方向整体的平均气泡直径可以是100～2000μm。此平均气泡直径具体可以是100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1500、2000μm，也可以是此处例示的任何两个值之间的范围。表面层的平均气泡直径可以是80～500μm。此平均气泡直径具体可以是80、100、150、200、250、300、350、400、450、500μm，也可以是此处例示的任何两个数值之间的范围。中间层的平均气泡直径可以是100～2000μm。此平均气泡直径具体可以是100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000μm，也可以是此处例示的任何两个数值之间的范围。
平均气泡直径由以下方法测定。
·首先，关于发泡成型体24，如图5所示以放大倍率50倍拍摄剖面照片。
·然后，在剖面照片中描绘向厚度方向延伸的5根基准线R1～R5。基准线之间的间隔为500μm。
·对于各基准线，统计在测定对象的层(表面层、中间层、或厚度方向整体)基准线通过的气泡的数量。
·测定各气泡的厚度方向的最大长度(厚度方向的长度呈现最长部位的长度)。
·根据式1，计算各基准线的临时平均气泡直径。并且，对各基准线计算的临时平均气泡直径进行平均计算，计算出平均气泡直径。
(式1)临时平均气泡直径＝对统计的全部气泡的最大长度的总和/统计的气泡数量
例如，在图6的例中，在中间层基准线R通过的气泡的个数为6个，各气泡的厚度方向的最大长度为L1～L6。因此，在此例中中间层的临时平均气泡直径由(L1+L2++L3+L4+L5+L6)/6计算。
膨胀工序优选依次实施第1吸引工序、模具靠近工序、第2吸引工序。第1吸引工序如图2的(b)所示，通过第1模具21降压吸引发泡树脂片材23，将发泡树脂片材23赋型为沿着第1模具21的型腔21b的形状。模具靠近工序如图3的(a)所示，使模具21，22靠近从而使间隙G设于模具21，22之间。第2吸引工序如图3的(b)所示，通过模具21，22降压吸引发泡树脂片材23，使发泡树脂片材23膨胀至间隙G的厚度。
使模具21，22靠近之后开始藉由模具21，22的降压吸引，则在发泡树脂片材23被赋型之前发泡树脂片材23抵接于模具22的凸部22c。通常，模具21，22的温度低于发泡树脂片材23的温度，发泡树脂片材23抵接于模具22的凸部22c时，发泡树脂片材23冷却而其粘度上升，模具21，22向型腔21b，22b的遵从性变差。另一方面，在通过依次实施第1吸引工序、模具靠近工序、第2吸引工序而进行膨胀工序的情况下，发泡树脂片材23在赋型为沿着第1模具21的型腔21b的形状之前，可以使发泡树脂片材23对模具21，22的接触限制为最小，抑制发泡树脂片材23的粘度的升高，可高精度得使发泡树脂片材23遵从模具21，22的型腔。
2.3精加工工序
膨胀工序之后，打开模具21，22，如图4的(a)所示，取出附带毛边23b的发泡成型体24，除去毛边23b获得图4的(b)所示的发泡成型体24。
如上所述，根据本实施方式的方法可制造轻量且高刚性的发泡成型体24，即使发泡树脂片材23的壁厚大，也可使发泡树脂片材23高精度得遵从模具的型腔。
3.用途
因本发明的发泡成型体24轻量且高刚性，因此，可利用于其物性适合的各种用途。并且，发泡成型体24的一面或两面可设有由无纺布等通气性材料构成的表皮材料。在图2的状态中，表皮材料配置于发泡树脂片材23和模具21之间、发泡树脂片材23和模具22之间的一面或两面的状态下，与上述相同的方式由模具21、22进行发泡树脂片材23的降压吸引，可一体成型于发泡成型体24的一面或两面。
本发明的发泡成型体24可利用于例如门饰和吊顶材料等汽车内装部件、行李箱地板等板类、管道、引擎下盖等。发泡成型体24作为汽车内装部件利用时，优选将表皮材料一体成型于发泡成型体24的一面。例如，现有技术中的吊顶材料是使用粘合剂等将表皮材料贴于聚氨酯片材，但根据本发明，表皮材料可以一体成型于发泡成型体24，可节省贴表皮材料的时间和人力的同时，无需使用粘合剂由锚定效应(通过树脂渗入表皮材料从而使表皮材料固定于树脂的效果)即可将表皮材料固定于发泡成型体24。
如图7～图8所示，管道30可形成为使一双半管道体31，32接合的筒状。半管道体31，32由铰链部33相互连结。半管道体31，32及铰链部33可由上述制造方法一体成型。半管道体31，32分别设有接合面31a，32a。以铰链部33为中心，相对旋转半管道体31，32，在接合面31a，32a相互接触的状态下，藉由半管道体31，32相互接合，可形成管道30。半管道体31，32可使用螺丝钉、铆钉、打褶装置等接合。
【实施例】
使用图1所示的发泡成型机1制造了发泡成型品(门饰)。押出机13的气缸13a的内径为50mm、L/D＝34。原料树脂使用了以下物质：以质量比60：40混合聚丙烯类树脂A(Borealis公司(Borealis AG)制造、产品名称“Daploy WB140”)和聚丙烯类树脂B(JapanPolypropylene Corporation、产品名称“NOVATEC PP·BC4BSW”)，相对于树脂100质量分，添加了含有20wt％的碳酸氢钠类发泡剂的LDPE基础母料(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.、产品名称“Fine Cell Master P0217K”)1.0重量份作为成核剂、及含有40wt％的碳黑的LLDPE基础母料1.0重量份作为着色剂。控制各部位的温度使发泡树脂片材23的温度成为190～200℃。螺旋的旋转数为60rpm、推出量为20kg/hr。发泡剂使用N2气体由注射器16注入。注入量为0.4[wt.％](N2注入量/树脂推出量)。控制T型模头18从而使发泡树脂片材23的厚度成为2mm。
将由以上条件形成的发泡树脂片材23配置于模具21，22之间。然后，藉由第1模具21实施发泡树脂片材23的降压吸引，将发泡树脂片材23赋型为沿着第1模具21的型腔的形状。然后，使模具21，22的距离靠近从而使模具21，22之间的间隙G呈现3mm的状态下，藉由模具21，22实施发泡树脂片材23的降压吸引，获得了使发泡树脂片材23膨胀从而使发泡树脂片材23的厚度成为间隙G的厚度的发泡成型体24。藉由模具21，22的降压吸引由－0.1MPa实施。
相比于一般的发泡成型体，发泡成型体24轻量且高刚性。发泡成型体24的剖面照片示于图5。测定了发泡成型体24的表面层及中间层的平均气泡直径，分别为132.3μm及184.2μm，(中间层的平均气泡直径)/(表面层的平均气泡直径)之比为1.39。
【附图标记说明】
1：发泡成型机、2：树脂供给装置、11：原料树脂、12：料斗、13：押出机、13a：气缸、16：注射器、17：累加器、17a：气缸、17b：活塞、18：T型模头、21：第1模具、21a：减压吸引孔、21b：型腔、21c：凹部、21d：夹断部、22：第2模具、22a：减压吸引孔、22b：型腔、22c：凸部、22d：夹断部、23：发泡树脂片材、23a：部位、23b：毛边、24：发泡成型体、25：连结管、27：连结管、30：管道、31，32：半管道体、31a，32a：接合面、33：铰链部、G：间隙、S：密闭空间。

Claims (4)

1.一种发泡成型体的制造方法，其特征在于，具备：
配置工序，将从狭缝挤出熔融状态的发泡树脂并使其垂挂而形成的1片发泡树脂片材配置于第1及第2模具之间；以及
膨胀工序，以大于所述发泡树脂片材的厚度的间隙设于第1及第2模具之间的方式，在使第1及第2模具靠近的状态下，通过利用第1及第2模具双方降压吸引所述发泡树脂片材，从而使所述发泡树脂片材膨胀至所述间隙的厚度，
所述第1模具的型腔为具有凹部的形状，所述第2模具的型腔为具有进入所述凹部内的形状的凸部的形状，
所述膨胀工序依次具备第1吸引工序、模具靠近工序、第2吸引工序，其中，
在第1吸引工序中，通过第1模具降压吸引所述发泡树脂片材，将所述发泡树脂片材赋型为沿着第1模具的型腔的形状赋型，
在所述模具靠近工序中，使第1及第2模具靠近从而使所述间隙设于第1及第2模具之间，
在第2吸引工序中，通过第1及第2模具降压吸引所述发泡树脂片材，从而使所述发泡树脂片材膨胀至所述间隙的厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述膨胀工序中，所述发泡树脂片材中成为所述发泡成型体的部位整体膨胀。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
第1及第2模具的型腔构成为：在所述发泡树脂片材中成为所述发泡成型体的部位整体，所述间隙恒定。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述间隙为所述发泡树脂片材的厚度的1.1~3.0倍。
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