CN111148784A - 覆盖有表皮的发泡成型体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有优异的轻量性、弯曲刚性和良好的尺寸稳定性的覆盖有表皮的发泡成型体。覆盖有表皮的发泡成型体(100)包括：由中空成型体构成的表皮材料(20)，所述中空成型体是通过将挤出的型坯吹塑成型而制成的；以及位于表皮材料(20)内部的发泡颗粒成型体(10)，其中表皮材料(20)的平均壁厚为1.0mm‑5.0mm，表皮材料(20)包括含有5质量％‑30质量％的玻璃纤维的玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂，玻璃纤维的重均纤维长度为0.4mm‑1.5mm，发泡颗粒成型体(10)包括聚丙烯基树脂，表皮材料(20)与发泡颗粒成型体(10)之间的剥离强度为0.1MPa以上，并且覆盖有表皮的发泡成型体(100)在23℃‑80℃下的纵向线膨胀系数为7×10‑5/℃以下。

Description

覆盖有表皮的发泡成型体
技术领域
本发明涉及一种覆盖有表皮的发泡成型体，其包括由通过吹塑成型而形成的中空成型体构成的表皮材料，和位于该表皮材料内部的发泡颗粒的发泡成型体，具体涉及一种重量轻、弯曲刚性优异并具有良好的尺寸稳定性的覆盖有表皮的发泡成型体。
背景技术
通常，已经公开了通过以下方法生产的各种覆盖有表皮的(skin-covered)发泡成型体：在通过吹塑成型形成的中空成型体中形成穴；用热塑性树脂发泡颗粒填充中空成型体的中空部分；以及加热并熔融热塑性树脂发泡颗粒。
例如，专利文献1公开了一种技术，其中当将发泡颗粒填充到通过吹塑成型形成的中空成型体(表皮材料)中时，在中空成型体上形成穴，将中空成型体的内部向大气(air)开放，并且提供用于加热的蒸汽以加热和融合发泡颗粒。以上技术使得可以生产覆盖有表皮的发泡成型体。
上述覆盖有表皮的发泡成型体可以通过包括以下的一系列步骤来制造：通过吹塑成型形成表皮材料；然后将发泡颗粒填充到表皮材料的内部以制成发泡颗粒成型体。因此，覆盖有表皮的发泡成型体的成型周期(molding cycle)优异，在表皮材料与发泡颗粒成型体之间具有良好的粘合性(adhesion)，并且弯曲刚性也优异。此外，对于表皮覆盖的发泡成型体，表皮材料和发泡颗粒成型体是在同一模具中通过一系列的步骤来制造。因此，不仅可以制造简单的板状的成型体，而且可以制造具有所需的复杂形状的成型体。这种覆盖有表皮的发泡成型体适用于机动车辆、工业目的、农业目的、医疗目的或护理目的各种构件。
引文清单
专利文献
专利文献1：日本专利第2860007号
发明内容
技术问题
目前，树脂构件最近已经用于机动车辆的各种构件。用于车辆外部材料的树脂构件倾向于要求更好的轻量性、更高的弯曲刚性以及较小的响应于温度变化的尺寸变化率。一般而言，树脂构件具有比金属构件更大的响应于温度变化的尺寸变化率。特别地，发泡颗粒成型体各自用作各个覆盖有表皮的发泡成型体的芯，并且由于例如发泡颗粒成型体的热膨胀，与一般用途的非发泡树脂构件相比，覆盖有表皮的发泡成型体倾向于具有更大的响应于温度变化的尺寸变化率。因此，当将覆盖有表皮的发泡成型体用作车辆外部材料时，应提高响应于温度变化的尺寸稳定性。此外，尽管尺寸变化率相同，但是长度大于1m的各个长的覆盖有表皮的发泡成型体具有较大的尺寸变化绝对值。因此，当将这种长的覆盖有表皮的发泡成型体用作车辆外部材料时，应进一步提高响应于温度变化的尺寸稳定性。此外，为了增加覆盖有表皮的发泡成型体的弯曲刚性，通常实施用于使表皮材料的厚度增厚的技术。然而，这种情况并不一定符合车辆外部材料所需的轻质要求。
鉴于上述情况做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种重量轻但仍具有优异的弯曲刚性和良好的响应于温度变化的尺寸稳定性的覆盖有表皮的发泡成型体。
解决问题的方案
本发明的覆盖有表皮的发泡成型体为包括由中空成型体构成的表皮材料，以及位于表皮材料内部的发泡颗粒成型体的覆盖有表皮的发泡成型体，其中表皮材料的平均壁厚为1.0mm-5.0mm，表皮材料包括含有5质量％-30质量％的玻璃纤维的玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂，玻璃纤维的重均纤维长度为0.4mm-1.5mm，发泡颗粒成型体包括聚丙烯基树脂，表皮材料与发泡颗粒成型体之间的剥离强度为0.1MPa以上，且覆盖有表皮的发泡成型体在23℃-80℃下的纵向线膨胀系数为7×10-5/℃以下。
发明的有益效果
由于覆盖有表皮的发泡成型体的表皮材料的平均壁厚为1.0mm-5.0mm，因此本发明的覆盖有表皮的发泡成型体的轻量性优异。表皮材料包括含有5质量％-30质量％的玻璃纤维的纤维增强的聚丙烯基树脂，玻璃纤维的重均纤维长度为0.4mm-1.5mm，表皮材料与发泡颗粒成型体之间的剥离强度为0.1MPa以上。因此，本发明的覆盖有表皮的发泡成型体的弯曲刚性优异，而表皮材料较薄，并且具有优异的响应于温度变化的尺寸稳定性。在本发明的上述品质优良的覆盖有表皮的发泡成型体中，即使长度方向的尺寸超过1m，尺寸变化也被抑制。因此，本发明的覆盖有表皮的发泡成型体可以有利地用作车辆外部材料。
附图说明
图1为示出根据本发明的覆盖有表皮的发泡成型体的透视图。
具体实施方式
本发明的覆盖有表皮的发泡成型体(以下，也简称为发泡成型体)包括：由中空成型体构成的表皮材料，该中空成型体是通过将挤出的型坯吹塑成型而制成的；以及位于表皮材料内部的发泡颗粒成型体。在本发明的发泡成型体中，表皮材料和发泡颗粒成型体是融合的。本发明中的表皮材料包括含有玻璃纤维的玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂。玻璃纤维的重均纤维长度在特定范围内。表皮材料的平均壁厚被调节为1.0mm-5.0mm。本发明中的发泡颗粒成型体包括聚丙烯基树脂。在本发明中，表皮材料与发泡颗粒成型体之间的剥离强度为0.1MPa以上。
如上所述，由于表皮材料的厚度薄且在规定范围内，因此本发明的发泡成型体的轻量性优异。此外，因为表皮材料和被表皮材料覆盖的发泡颗粒成型体是通过一系列的成型工序而形成的，因此本发明的发泡成型体的生产率优异。
本发明中的表皮材料包括玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂。在上述玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂中，相对于玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂的100质量％，重均纤维长度为0.4mm-1.5mm的玻璃纤维的含量为5质量％-30质量％。这使得本发明的发泡成型体的线膨胀系数小于常规的覆盖有表皮的发泡成型体的线膨胀系数是可能的。具体而言，本发明的发泡成型体在23℃-80℃下的纵向线膨胀系数为7×10-5/℃以下。因此，在本发明的发泡成型体中，线膨胀系数得到改善，并且响应于温度变化的尺寸稳定性也优异。因此，即使在严格的热环境下将发泡成型体与金属部件一起用于车辆外部材料等用途时，本发明的发泡成型体与各金属部件的线膨胀系数之差也变小。因此，本发明的发泡成型体在车身的安装强度方面也是优异的。
此外，在本发明的发泡成型体中，将表皮材料中的玻璃纤维的含量和纤维长度限定在规定范围内。在根据本发明的发泡成型体中，提供了一种保护，使得不会由于在表皮材料中包含玻璃纤维而导致在表皮材料与发泡颗粒成型体之间的剥离强度降低。因此，本发明的发泡成型体在表皮材料与发泡颗粒成型体之间的剥离强度方面是优异的，就像具有不含玻璃纤维的表皮材料的常规的表皮覆盖发泡成型体一样。本发明的发泡成型体包括表皮材料和发泡颗粒成型体，它们以这种良好的剥离强度粘合并且由于表皮材料包含玻璃纤维而可以表现出优异的弯曲刚性。在下文中，将详细描述本发明的发泡成型体。
(表皮材料)
本发明中的表皮材料是中空成型体，其中放置有发泡颗粒成型体。例如，如下述图1所示，在本发明中，发泡颗粒成型体被表皮材料覆盖。优选发泡颗粒成型体基本上整个表面被表皮材料覆盖。本发明包括一个方面，其中，如果合适的话，切割通过用表皮材料基本上覆盖发泡颗粒成型体的整个表面而制成的发泡成型体，该发泡颗粒成型体在切割表面处暴露。此外，在成型步骤期间形成的多个成型痕迹可保留在表皮材料上。然而，在成型痕迹处，发泡颗粒成型体不一定被表皮材料覆盖。成型痕迹的实例包括：为将发泡颗粒填充到表皮材料中而形成的填充孔；以及为将蒸汽针插入表皮材料中而形成的蒸汽针插入部位。
本发明中的中空成型体是指通过将挤出的型坯吹塑成型而形成的成型体。中空成型体通过吹塑成型形成为中空的。然后，其内部被发泡颗粒快速填充，以制成发泡颗粒成型体。因此，在发泡成型体中，中空成型体的内部被发泡颗粒成型体紧密填充。
本发明中的表皮材料包括玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂。即，表皮材料包括聚丙烯基树脂和玻璃纤维。聚丙烯基树脂是指以源自丙烯的结构单元为主结构单元的树脂。在此，主结构单元是指其含量相对于聚合物100质量％大于50质量％的结构单元。聚丙烯基树脂的结构的实例可包括但不限于丙烯均聚物、或丙烯与一种或多种另外的单体的无规共聚物或嵌段共聚物中的任何一种。此外，聚丙烯基树脂可以为高抗冲聚丙烯(所谓的嵌段聚丙烯)，其中将乙烯-丙烯基共聚物橡胶或聚乙烯和乙烯-丙烯基共聚物橡胶分散在均聚物、无规共聚物或嵌段共聚物中。
上述玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂的基础树脂优选由聚丙烯基树脂构成。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂可包含除聚丙烯基树脂以外的一种或多种另外的聚合物。所述一种或多种另外的聚合物的实例包括除聚丙烯基树脂以外的热塑性树脂和热塑性弹性体。相对于100质量份聚丙烯基树脂，所述一种或多种另外的聚合物的混合比优选为10质量份以下，并且更优选为5质量份以下。
在本发明中，构成表皮材料的玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂中包含的玻璃纤维是所谓的增强纤维的一种，增强纤维是以玻璃为主要成分的纤维材料。玻璃纤维包含例如二氧化硅作为主要成分，并且可以包含任何一种或多种其他成分(例如，氧化钙、氧化镁和/或氧化铝；这些是玻璃基纤维材料。玻璃纤维例如以二酸化ケイウム为主要成分)。
在100质量％的玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂中，玻璃纤维的含量为5质量％-30质量％。如果玻璃纤维的含量小于5质量％，则难以将发泡成型体的线膨胀系数控制为规定值以下，并且难以大幅度提高发泡成型体的弯曲刚性。此外，通过使玻璃纤维的含量为30质量％以下，表皮材料与发泡颗粒成型体之间可具有足够的剥离强度。从以上观点出发，玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂中的玻璃纤维的含量优选为7质量％以上，更优选为9质量％以上，进一步优选为12质量％以上，或优选为26质量％以下，更优选25质量％以下，进一步优选22质量％以下。
例如，本发明中的表皮材料优选包括玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂，其中玻璃纤维的含量为12质量％-25质量％。
在具有包含上述范围的玻璃纤维的表皮材料的本发明中，尤其能够良好地控制挠度载荷(尤わみ荷重)。更具体地，当表皮材料中的玻璃纤维的含量为12质量％以上时，可以将本发明的发泡成型体的5-mm挠度载荷控制为900N以上或甚至1000N以上。此外，通过使玻璃纤维的含量为25质量％以下，容易将表皮材料与发泡颗粒成型体之间的剥离强度控制为0.2MPa以上。
玻璃纤维的重均纤维长度为0.4mm-1.5mm。在本发明的发泡成型体中，表皮材料包括重均纤维长度在上述范围内的玻璃纤维，因此，表皮材料与发泡颗粒成型体良好地粘合，并显示出良好的响应于温度变化的尺寸稳定性。即，如果掺入到表皮材料中的玻璃纤维的重均纤维长度过短，则无法显著地获得抑制发泡成型体的响应于温度变化的尺寸变化的效果。同时，当玻璃纤维的重均纤维长度过长时，抑制响应于温度变化的尺寸变化的效果趋于降低。从以上观点出发，重均纤维长度优选为0.5mm以上，更优选为0.6mm以上，或者优选为1.4mm以下，更优选为1.3mm以下。
此外，将重均纤维长度为1.5mm以下的玻璃纤维混入表皮材料中，可防止表皮材料上的分型线裂纹(パ—ティソグライソ)，并在将诸如蒸汽针的针插入表皮材料时，具有优异的孔开放性(孔開き性)。这使得表皮材料和发泡颗粒成型体之间具有更好的粘附。此外，当上述重均纤维长度超过1.5mm时，在发泡成型体的表皮材料的外表面上出现诸如绒毛的粗糙表面，并且可能出现诸如表面光滑度差的表面特性问题。然而，在本发明的发泡成型体中，避免了这样的表面特性问题。
调节表皮材料中包含的玻璃纤维的重均纤维长度的方法没有特别限定。例如，玻璃纤维的重均纤维长度可以期望通过使用用于形成表皮材料的挤出机、市售的玻璃纤维和聚丙烯基树脂、市售的含玻璃纤维的聚丙烯基树脂或市售的含玻璃纤维的聚丙烯基树脂和聚丙烯基树脂通过捏合来调节。挤出过程中的剪切使玻璃纤维破碎，从而导致玻璃纤维在挤出前后的重均纤维长度发生变化。因此，在制造发泡成型体时，需要在制造前预先在与制造时相同的条件下挤出原料树脂，以仅生产表皮材料，然后检查挤出后玻璃纤维的重均纤维长度。此外，在适当的情况下，通过使用如下制备的原料可以将重均纤维长度调节到期望范围内：用挤出机捏合并用该挤出机再捏合一次或两次或多次。
在本发明中，表皮材料的平均壁厚为1.0mm-5.0mm。本发明中的表皮材料包括玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂。因此，当平均壁厚为1.0mm以上时，可以显著提高发泡成型体的弯曲刚性，并且容易使发泡成型体的表面光滑度更好。从以上观点出发，平均壁厚优选为1.2mm以上，更优选为1.5mm以上，进一步优选为2.0mm以上。此外，如果平均壁厚为5.0mm以下，则可以使发泡成型体轻量化。从以上观点出发，平均壁厚优选为4.5mm以下，更优选为4.0mm以下，进一步优选为3.5mm以下。
本发明的发泡成型体中的表皮材料含有玻璃纤维，因此与常规的覆盖有表皮的发泡成型体中的不含玻璃纤维的表皮材料相比，其挠曲模量(曲げ弹性率)增加。表皮材料在长度方向上的挠曲模量优选为1000MPa以上，更优选为1300MPa以上，进一步优选为1400MPa以上。表皮材料在横向上的挠曲模量优选为1000MPa以上，更优选为1100MPa以上，进一步优选为1200MPa以上。各挠曲模量的上限没有特别限定，例如为约5000MPa。
在构成表皮材料的玻璃纤维增强的聚丙烯树脂的热流式差示扫描量热分析中，在80℃-140℃的范围内的部分熔融热(ΔHp)优选为10J/g以上，更优选为20J/g以上，进一步优选为30J/g以上，并且其上限例如为70J/g。此外，对于上述玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂，部分熔融热(ΔHp)与总熔融热(ΔHt)之比(ΔHp/ΔHt)优选为0.10以上，更优选为0.14以上，更优选为0.20以上，特别优选为0.40以上。在热流式差示扫描量热分析中，作为基线的起点，适合为80度，所述起点在确定玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂的熔融热时，能够再现性良好地求出该热量。因此，在本发明中基线的起点是80℃。在80℃-140℃的温度范围内的部分熔融热(ΔHp)是基于80℃(其是基线的起点)和140℃(其值接近在发泡颗粒成型体形成期间聚丙烯基树脂发泡颗粒的成型温度)。
将解释关于包括在表皮材料中的玻璃纤维的取向的优选实施方案。
在本发明中，优选在存在于表皮材料的内表面侧的玻璃纤维中，相对于基准线(其为沿表皮材料的面内方向的挤出方向的线)，以45度以下的取向角取向的玻璃纤维的百分比以数量计为80％以上。本文中表皮材料的内表面侧是指表皮材料的面向发泡颗粒成型体的一面。存在于表皮材料的内表面侧的玻璃纤维是指在厚度方向上从内表面到壁厚的约2％以内的部分中存在的玻璃纤维。此外，挤出方向是指中空成型体形成时的型坯挤出方向。
一般而言，表皮材料的壁厚越薄，表皮材料与发泡颗粒成型体之间的剥离强度就越小。本发明中的表皮材料具有1.0mm-5.0mm的薄的平均壁厚。然后，将相对于本发明的表皮材料中所含的玻璃纤维，以上述范围的取向角取向的玻璃纤维的比例调整为80％以上时，可以容易地将表皮材料与发泡颗粒成型体之间的剥离强度控制为足够的值(例如0.1Mpa以上)。
注意，相对于基准线的45度以下的范围是指包括相对于作为中心轴的基准线的朝右的45度以下的范围和朝左的45度以下的范围在内的总计90度的范围。这也同样适用于下文中的角度范围。
在本发明中，优选在存在于所述表皮材料的外表面侧的玻璃纤维中，相对于基准线(其为沿表皮材料的面内方向的挤出方向的线)，以45度以下的取向角取向的玻璃纤维的百分比以数量计为80％以上。本文中在表皮材料的外表面侧是指与表皮材料的内表面侧相反的一侧。存在于表皮材料的外表面侧的玻璃纤维是指在壁厚方向上从外表面到壁厚的约2％以内的部分中存在的玻璃纤维。挤出方向与上述的相同。
一般而言，当表皮材料包含大量的玻璃纤维时，可以提高发泡成型体的弯曲刚性，但是可能损害表面光滑度。本发明中的表皮材料包含5质量％至30质量％的玻璃纤维。然后，可以将存在于外表面侧的玻璃纤维的取向角调节至上述范围，以提供具有良好的表面特性的发泡成型体。
接下来，将描述在表皮材料的壁厚方向上的中间部分中存在的玻璃纤维如何取向。在此，壁厚方向上的中间部分是指在中空成型体壁(即表皮材料)内沿壁厚方向大约一半距离处的部分。在下文中说明了，在壁厚方向的中间部分处沿面内方向将中空成型体进行切割而形成切割面后，被检测的玻璃纤维是如何取向的。
优选的是，在表皮材料的面内方向上，存在于表皮材料的壁厚方向的中间部分处的下述玻璃纤维的百分比I以数量计为40％以上，下述百分比II以数量计为20％-50％，且百分比I与百分比II之和为80％以上。百分数I优选为80％以下。
百分数I是指在存在于中空成型体的壁厚方向的中间部分处的玻璃纤维中，相对于中空成型体的面内方向的挤出方向，以10度以下的取向角取向的玻璃纤维的百分比。此外，上述百分比II是指相对于中空成型体的面内方向的挤出方向，以大于10度至45度的取向角度取向的玻璃纤维的百分比。
在存在于表皮材料的壁厚方向的中间部分处的玻璃纤维的取向满足上述范围的方面中，抗扭刚度(ねじれ刚性)提高，因此是优选的。使用满足上述玻璃纤维百分比范围的中空成型体形成的本发明的发泡成型体，即使该发泡成型体是长度为1m以上的长的产品，其抗扭刚度也是优异的，因此适用于例如，车辆外部材料。
同时，一般而言，当将型坯吹塑成中空成型体(表皮材料)时，通过在型坯中包含增强纤维，型坯的可膨胀性差。因此，当在吹塑中型坯的吹胀比增加时，型坯可能在吹塑过程中破裂并且不能获得良好的中空成型体。结果，不可能获得良好的中空成型体。尽管本发明中的表皮材料包含玻璃纤维，但是纤维的长度和含量限制在规定范围内。在本发明中，这防止了在吹塑过程中型坯的破裂。
在本发明中，表示型坯宽度方向膨胀的吹胀比是指吹胀的型坯的最大周长(Lc)与模唇部的周长(La)的比率(Lc/La)。
本发明中的表皮材料可以是发泡体或非发泡体。从外观设计等观点来看，优选为非发泡体。
(发泡颗粒成型体)
接下来，将描述本发明的覆盖有表皮的发泡成型体中的发泡颗粒成型体。本发明中的发泡颗粒成型体位于上述表皮材料的内部，并且包括聚丙烯基树脂发泡颗粒(在以下描述中有时简称为发泡颗粒)。构成发泡颗粒成型体的基础树脂优选单独为聚丙烯基树脂，但是在不脱离本发明范围的范围内，除聚丙烯基树脂之外，还可以包含一种或多种另外的聚合物。关于构成发泡颗粒成型体的基础树脂和聚丙烯基树脂，如果合适，可以参考上述表皮材料中的基础树脂和聚丙烯基树脂的描述。因此，在此部分地省略了详细描述。
发泡颗粒成型体的表观密度优选为20kg/m3-60kg/m3。如果表观密度为20kg/m3以上，则当从模具中取出并冷却后，发泡颗粒成型体不会过度收缩。如果表观密度为60kg/m3以下，则保持良好的轻量性。从这些观点出发，表观密度更优选为25kg/m3-50kg/m3。
在不脱离本发明范围的程度上，表皮材料和发泡颗粒成型体可以包含添加剂，例如抗氧化剂、UV抑制剂、着色剂、抗静电剂、阻燃剂、阻燃助剂、金属失活剂(金属不活性剤)、导电填料。此外，发泡颗粒成型体可以包含泡孔控制剂(気泡調整剤)。
(覆盖有表皮的发泡成型体)
本发明的覆盖有表皮的发泡成型体(发泡成型体)在发泡成型体的长度方向上的线膨胀系数为7×10-5/℃以下。本文的线膨胀系数是指响应于温度变化的长度变化率。从线膨胀系数越小，响应于温度变化的尺寸变化越小且优选的观点出发，本发明中的线膨胀系数的下限没有特别限制。然而，在这方面，线膨胀系数的下限约为3×10-5/℃。注意，根据本发明的发泡成型体的纵向是指可以从制造的任何形状的发泡成型体的尺寸识别的纵向。根据本发明的发泡成型体的纵向方向对应于或基本上对应于在形成包括在发泡成型体中的表皮材料期间的型坯挤出方向。因此，当发泡成型体的纵向和横向在形状上不确定时，可以将挤出方向设定为纵向，然后测量线膨胀系数。对于关于包含在发泡成型体中的表皮材料的长度方向的说明，参照上述关于发泡成型体的长度方向的说明。在本发明的发泡成型体中，优选长度方向的长度为横向长度的1.2倍以上。
在本发明的发泡成型体中，即使表皮材料含有玻璃纤维，也可以使表皮材料与发泡颗粒成型体良好地粘合。具体而言，发泡颗粒成型体与表皮材料之间的剥离强度为0.1MPa以上，优选为0.20MPa以上，更优选为0.25MPa以上。如果剥离强度过低，则在发泡成型体弯曲时的初期，由于其弯曲刚性不足，表皮材料和发泡颗粒成型体彼此剥离。剥离强度的上限没有特别限制并且为约0.8MPa。在下述实施例中说明测量剥离强度的具体程序。
本发明的发泡成型体的表观密度优选为20kg/m3-60kg/m3。当表观密度在上述范围内时，发泡成型体在轻量性和刚性之间具有优异的平衡。
(覆盖有表皮的发泡成型体的制造方法)
接下来，将描述制造根据本发明的发泡成型体的方法的实例。本发明的覆盖有表皮的发泡成型体可以通过以下步骤制得：将由含有玻璃纤维的聚丙烯基树脂构成的型坯吹塑成形，用聚丙烯基树脂发泡颗粒填充由玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂构成的中空成型体的中空部分，将发泡颗粒加热和熔融粘合以形成发泡颗粒成型体，同时，以这种方式将发泡颗粒成型体和中空成型体的内周表面加热并熔融粘合。然而，就这一点而言，可以在不脱离本发明的范围的情况下部分地修改下述制造方法。
关于用于制造本发明的发泡成型体的下述原料，对玻璃纤维的形态没有特别限定，例如可以预先制备含玻璃纤维的聚丙烯基树脂颗粒。
首先，使用挤出机使聚丙烯基树脂熔融，并将聚丙烯基树脂和玻璃纤维捏合，以形成包含聚丙烯基树脂和玻璃纤维的熔融树脂组合物。使该熔融树脂组合物通过挤出机的模具，并在位于模具正下方的分割式模具之间挤出以形成型坯。接下来，关闭分割式模具，并因此将型坯夹在模具之间。然后，在分割式模具中吹塑型坯以形成表皮材料，该表皮材料包括由玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂构成的中空成型体。
上述分割式模具的模具温度优选调整为40℃-90℃的范围。模具温度为40℃以上时，容易将表皮材料与发泡颗粒成型体良好地熔融粘合。此外，当模具温度为90℃以下时，几乎不发生发泡成型体的外观不良，并且可以适当地缩短冷却时间，因此从生产率的观点出发是优选的。
接下来，利用颗粒给料器在如此形成的表皮材料上形成进料孔，并且将聚丙烯基树脂发泡颗粒通过颗粒给料器填充在表皮材料内部。然后，通过插入表皮材料中的多个加热介质供给/排出针(蒸汽针)来供给和排出诸如蒸汽的加热介质。这加热了发泡颗粒，并且使发泡颗粒彼此熔合以形成发泡颗粒成型体，以及将发泡颗粒成型体与表皮材料的内周表面熔合。
优选的是，在固化之前，在表皮材料处于柔软状态的同时，进行在表皮材料内部填充聚丙烯基树脂发泡颗粒的步骤。作为上述步骤，还优选采用所谓的压缩填充法。压缩填充法是一种填充方法，其中将中空成型体内部的压力调整为比大气压高一定程度，将预先在高于中空成型体内部的压力下用气体压缩和加压的发泡颗粒填充至中空成型体内部，然后在填充完成之后释放中空成型体内部的压力。在填充发泡颗粒之前，使加热介质供给/排出针穿过表皮材料的壁部并且插入到表皮材料中。然后，将给定压力的气体通过针提供到表皮材料内部，并在适当的情况下将其排出。这样，可以调节中空成型体内部的压力。
之后，打开分割式模具以取出成型体。随后，可以去除毛刺以获得覆盖有表皮的发泡成型体。注意，上述热介质供给/排出针是指通过其可以将诸如蒸汽的热介质供给至中空成型体的内部并且通过其可以从中空成型体内部排出热介质的针。
图1示出了通过上述制造方法制造的覆盖有表皮的发泡成型体100。图1是覆盖有表皮的发泡成型体100的透视图，并且为使内部易于理解，表皮材料20的一部分没有被示出。此外，在图1中，也未示出包含在表皮材料20中的玻璃纤维。如图1所示，覆盖有表皮的发泡成型体100包括：规定形状的发泡颗粒成型体10，以及覆盖该发泡颗粒成型体10的表皮材料20。发泡颗粒成型体10通过在表皮材料20(其为中空成型体)内填充并加热发泡颗粒而形成，从而实现本发明规定的剥离强度(0.1MPa以上)。本发明中的表皮材料20的平均壁厚为1.0mm-5.0mm。结果，可以沿着成型期间使用的模具的内侧表面形成所需的形状。这使得不仅可以应对相对简单的形状，例如如图1所示的长方体，而且可以应对复杂的形状(未示出)。此外，发泡颗粒成型体10可以由结合在具有复杂形状的表皮材料20的内侧表面上的复杂形状组成，因为发泡颗粒成型件10是通过将发泡颗粒填充在表皮材料20(其为形成为复杂形状的中空成型体)内而形成的。
实施例
在下文中，将基于实施例更详细地描述本发明。但是，本发明不限于这些实施例。注意，表1示出了用于表皮材料的原料A至D的细节。表2示出了覆盖有表皮的发泡成型体(发泡成型体)的制造条件。
实施例中用于形成表皮材料的原料A-F，以及原料G(其为用于发泡颗粒成型体的发泡颗粒)如下所示。注意，原料F是通过将表皮材料从具有使用原料E形成的表皮材料的实施例7的发泡成型体分离，并用单螺杆高速剪切破碎机将表皮材料破碎而制备的回收原料。
原料A：玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂
原料B：玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂
原料C：聚丙烯基树脂
原料D：聚丙烯基树脂
原料E：玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂
原料F：玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂
原料G：聚丙烯基树脂发泡颗粒[基础树脂：表观密度为56kg/m3且平均颗粒直径为2.8毫米的丙烯-乙烯无规共聚物(熔点为145℃且乙烯含量为2.5质量％)]
表1示出了上述原料A-F的细节。此外，表2示出了各个实施例和比较例的制造条件。注意，表1中指定的原料A-F的玻璃纤维长度和密度是产品目录值，并且熔点、挠曲模量、熔体粘度(Pa·s)和熔体伸长率(m/分钟)是如下确定的值。
(熔点)
根据JIS K7121-1987，基于热流式差示扫描量热法(DSC)测量原料A-F的熔点。采用“在一定的热处理后测定熔融温度的情况(2)”作为“试验样品的条件”。将10℃/分钟的速率用作加热速率和冷却速率。氮气流入量为30mL/分钟。将所得DSC曲线上的熔融峰的峰顶温度定义为熔点。
(挠曲模量)
按照JIS K7171-1994测定原料A-原料F的挠曲模量。对于原料A-F中的每一种，通过注射成型制备用于测量挠曲模量的5个样品，其长度为80mm，宽度为10mm，厚度为4mm。接下来，使用autograph测试仪(由岛津公司(Shimadzu Corporation)制造)测试各样品，并且在以下条件下测量各样品的挠曲模量：在样品支架之间的跨度为64mm，压头半径(R1)为2mm，支撑台半径(R2)为2mm，测试速度为10mm/分钟。计算通过上述测量获得的挠曲模量的算术平均值，并将其定义为各原料的挠曲模量(MPa)，并列于表1中。
(熔体粘度)
使用喷嘴直径为1mm且喷嘴长度为10mm的孔口，并且在230℃的测量温度和100sec-1的剪切速率的条件下测量原料A-F的熔体粘度。使用Toyo Seiki Seisaku-sho，Ltd.制造的CAPILOGRAPH 1D作为测量装置。
熔体伸长率
按如下测量原料A至F的熔体伸长率(溶融伸びm/分钟)。使用Toyo SeikiSeisaku-sho，Ltd.制造的CAPILOGRAPH 1D作为测量装置。使用具有9.55mm的圆筒直径和350mm的长度的圆筒以及具有2.095mm的喷嘴直径和8.0mm的长度的孔口。将孔口放置在圆筒中，并将圆筒内部的预设温度设置为190℃。将大约15g的各测量样品放入圆筒中，并放置5分钟。然后，将测量样品熔融以制备熔融树脂。接下来，以10mm/分钟的活塞下降速度使熔融的树脂像线材一样通过孔口挤出。将如此挤出的线状材料放置在直径为45mm的滑轮(プ—リ—)上。然后，在以一定的增加速度提高牵引速度以使牵引速度在4分钟内从0m/分钟达到200m/分钟的同时，使用牵引辊牵引线状材料。以这种方式，测量紧接在线状材料断裂之前的牵引速度。对各测量样品的10个不同的试样进行该测量，并且将算术平均值定义为熔体伸长率。
(实施例1)
使用原料A和原料C，并进行干混，从而调节混合比，使得相对于原料A和原料C的总量100质量％具有10质量％的玻璃纤维，从而制备混合材料。将该混合材料进料至内径为65mm的挤出机(L/D＝28)中，并在215℃下捏合以制备熔融树脂组合物。玻璃纤维的含量列于表3中。
将各熔融树脂组合物填充到位于挤出机下游的储料器(アキユムレ—タ)中。此时，储料器的预设温度设置为215℃。从具有190mm直径的唇部的圆形模具中以600kg/h的排出速率将填充在储料器中的熔融树脂组合物挤出以形成型坯。接下来，将处于柔软状态的型坯夹在紧接着位于该模具的下方并具有长为350mm、宽为260mm、厚为25mm的近似长方体的型腔的分割式模具之间。分割式模具的预设温度设定为60℃。闭合模具后，将吹气针插入型坯中，并且将压力为0.50MPa(G)的空气从吹气针吹入型坯中。然后，形成其中反映出上述型腔的形状的中空成型体(表皮材料)。注意，作为模具，使用其中一个分割式模具具有颗粒给料器(直径为20mmφ)并且在2个纵向列和4个横向行(縦2列×横4段)中布置有总共8个蒸汽针的模具。蒸汽针的间距为100mm。各蒸汽针的直径为
Figure BDA0002423697570000171
并在侧面具有用于供应和排出蒸汽的狭缝。
接下来，使颗粒进料器和八个蒸汽针穿过中空成型体的壁部，并插入处于柔软状态的中空成型体中。然后，气体通过蒸汽针进入中空成型体的内部并从中排出。此后，在将中空成型体内部的压力调节至0.15MPa(G)的同时，通过颗粒进料器使用在0.20MPa(G)的压力下预先用空气压缩的发泡颗粒填充中空成型体。上述原料G用作发泡颗粒。
填充发泡颗粒后，在被插入中空成型体的8个蒸汽针中的4个蒸汽针A抽吸的同时，将0.34MPa(G)的蒸汽通过其余4个蒸汽针B向中空成型体的内部供应8秒钟。接下来，在通过蒸汽针B抽吸的同时，将0.34MPa(G)的蒸汽通过蒸汽针A向中空成型体的内部供应6秒钟。然后，将0.34MPa(G)的蒸汽通过所有的蒸汽针向中空成型体的内部供应5秒钟。该蒸汽加热引起发泡颗粒的二次膨胀，使发泡颗粒彼此熔合，并且进一步使中空成型体的内表面和发泡颗粒成型体熔合而形成发泡成型体。在将发泡成型体冷却之后，从发泡成型体中移除颗粒进料器和蒸汽针。然后打开模具并取出带有毛刺的发泡成型体。最后，制得多余毛刺被去除的发泡成型体作为实施例1。
(实施例2)
以与实施例1相同的方式制备发泡成型体作为实施例2，区别在于，改变原料A和原料C之间的混合比，并且将表皮材料中的玻璃纤维的含量改变为20质量％。
(实施例3)
以与实施例1相同的方式制备发泡成型体作为实施例3，区别在于，使用原料D代替原料C。
(实施例4)
以与实施例3相同的方式制备发泡成型体作为实施例4，区别在于，改变原料A和原料D之间的混合比，并且将表皮材料中的玻璃纤维的含量改变为20质量％。
(实施例5)
使用原料B和原料C并进行干混，调节混合比以使得相对于总量100质量％的原料B和原料C，具有10质量％的玻璃纤维，以制备混合材料。接下来，将混合材料放入内径为50mm的单螺杆挤出机中，并在230℃下捏合以制备熔融树脂组合物。将该熔融树脂组合物像线材一样挤出，并将线材切割以得到粒料(pellet)。
将得到的粒料干燥，然后进料到内径为65mm的挤出机(L/D＝28)中，并在225℃下捏合以制备熔融树脂组合物。以与实施例1相同的方式制备发泡成型体作为实施例5，区别在于，将这种熔融树脂组合物填充在调节至225℃的储料器中。注意，在实施例5中，为了使实施例5中的玻璃纤维的纤维长度比比较例3中的玻璃纤维的纤维长度短一些，将原料B和原料C用单螺杆挤出机进行一次捏合以产生粒料，并且将该颗粒用挤出机重新捏合以形成表皮材料。
(比较例1)
以与实施例1相同的方式制备发泡成型体作为比较例1，区别在于，不使用原料A，仅将原料C用作表皮材料的原料，并在210℃进行捏合以制备熔融树脂组合物。
(比较例2)
以与比较例1相同的方式制备发泡成型体作为比较例2，区别在于，使用原料D代替原料C作为用于表皮材料的原料。
(比较例3)
使用原料B和原料C并进行干混，调节混合比以使得相对于总量100质量％的原料B和原料C，具有10质量％的玻璃纤维，以制备混合材料。接下来，以与实施例5相同的方式制备发泡成型体作为比较例3，区别在于，将该混合材料进料到内径为65mm的挤出机(L/D＝28)中，并在225℃下捏合以制备熔融树脂组合物。
(比较例4)
使用原料A和原料C并进行干混，调节混合比以使得相对于总量100质量％的原料A和原料C，具有10质量％的玻璃纤维，以制备混合材料。接下来，将混合材料进料到内径为25mm的双螺杆挤出机中，并在230℃下捏合以制备熔融树脂组合物。将该熔融树脂组合物像线材一样挤出，并且将线材切割以得到粒料1。将粒料1(第一次捏合的材料)干燥，然后再次进料到内径为25mm的双螺杆挤出机中，以与上述相同的方式制备粒料2(二次捏合的材料)。根据以上说明，通过使用双螺杆挤出机共捏合四次来制备粒料4，以与实施例1相同的方式制备发泡成型体作为比较例4，区别在于，使用粒料4。注意，在比较例4中，将原料A和原料C干混，然后用双螺杆挤出机捏合4次，结果使得表皮材料中包含的玻璃纤维的纤维长度调节为短于实施例1的纤维长度。
(实施例6)
使用原料A和原料C并进行干混，调节混合比使得相对于总量100质量％的原料A和原料C，具有15质量％的玻璃纤维，以制备混合材料。将该混合材料进料到内径为120mm的挤出机(L/D＝28)中，并在215℃下捏合以制备熔融树脂组合物。
将各熔融树脂组合物填充到位于挤出机下游的储料器中。此时，蓄能器的预设温度设置为210℃。从具有直径为250mm的唇部的圆形模具中以1200kg/h的排出速率将填充在储料器中的熔融树脂组合物挤出以形成型坯。将处于柔软状态的型坯夹在紧接着位于模具下方并具有长为2070mm，宽为170mm，厚为70mm的近似长方体的型腔的分割式模具之间。分割式模具的预设温度设置为60℃。闭合模具后，将吹气针插入型坯中，并且将压力为0.50MPa(G)的空气从吹气针吹入型坯中。然后，形成其中反映了上述型腔的形状的中空成型体(表皮材料)。注意，作为模具，使用其中一个分割式模具具有颗粒给料器(直径为
Figure BDA0002423697570000201
Figure BDA0002423697570000202
并且沿直线方向呈锯齿状布置有总共10个蒸汽针的模具。蒸汽针的间距为250mm。各蒸汽针的直径为
Figure BDA0002423697570000203
并在侧面具有用于供应和排出蒸汽的狭缝。
接下来，使颗粒进料器和10个蒸汽针穿过中空成型体的壁部，并插入处于柔软状态的中空成型体中。然后，气体通过蒸汽针进入中空成型体的内部并从中排出。此后，在将中空成型体内部的压力调节至0.15MPa(G)的同时，通过颗粒进料器使用在0.20MPa(G)的压力下预先用空气压缩的发泡颗粒填充中空成型体。上述原料G用作发泡颗粒。
填充发泡颗粒后，在被插入中空成型体的10个蒸汽针中的5个蒸汽针A抽吸的同时，将0.40MPa(G)的蒸汽通过其余5个蒸汽针B向中空成型体的内部供应10秒钟。接下来，在通过蒸汽针B抽吸的同时，将0.40MPa(G)的蒸汽通过蒸汽针A向中空成型体的内部供应8秒钟。然后，将0.40MPa(G)的蒸汽通过所有的蒸汽针向中空成型体的内部供应8秒钟。该蒸汽加热引起发泡颗粒的二次膨胀，使发泡颗粒彼此熔合，并且进一步使中空成型体的内表面和发泡颗粒成型体熔合而形成发泡成型体。在将发泡成型体冷却之后，从发泡成型体中移除颗粒进料器和蒸汽针。然后打开模具并取出带有毛刺的发泡成型体。最后，制得多余毛刺被去除的发泡成型体作为实施例6。
(实施例7至9)
以与实施例1相同的方式制备发泡成型体作为实施例6-9，区别在于，将表皮材料的成型条件设定为表2中指定的特定条件，并且将各表皮材料中包含的玻璃纤维的量改变为表3中指示的相应的值。
(实施例10)
以与实施例6相同的方式制备发泡成型体作为实施例10，区别在于，将表皮材料的成型条件设定为表2中指定的特定条件。
(比较例5)
以与实施例6相同的方式制备发泡成型体作为比较例5，区别在于，不使用原料A，仅使用原料C作为表皮材料的原料，在205℃进行捏合以制备熔融树脂。
(比较例6)
以与实施例7相同的方式制备发泡成型体作为比较例6，区别在于，将表皮材料的成型条件设定为表2中指定的特定条件。
针对以下事项，对如此得到的各实施例和比较例的发泡成型体进行测定和评价。测定结果和评价结果示于表2至表5中。
(发泡颗粒的表观密度)
按如下测定填充到各中空成型体中的发泡颗粒的表观密度[kg/m3]并列于表2。首先，将发泡颗粒在50％相对湿度，23℃的温度和1个大气压的条件下放置2天。接下来，放置200mL的量筒，并将温度为23℃的100mL的水倒入量筒中。通过使用金属网，将约30mL的堆积体积的发泡颗粒(发泡颗粒的质量W1)浸没在上述量筒中的水中。然后，在考虑金属网的体积的同时，通过读取水位升高了多少来测量发泡颗粒的体积V1[mL]。将体积V1除以放入量筒中的发泡颗粒的数量(N)，以计算各发泡颗粒的平均体积(V1/N)。随后，将具有与所获得的平均体积相同体积的虚拟真球的直径定义为发泡颗粒的平均粒径[mm]。此外，将放入量筒中的发泡颗粒的质量W1[g]除以体积V1(W1/V1)，并换算单位，以得到发泡颗粒的表观密度[kg/m3]。
(型坯的横向膨胀)
在与各实施例和比较例相同的条件下形成型坯。各型坯的下部被剪掉。接下来，将0.15MPa(G)的压缩空气从模具侧注入型坯以扩大型坯的宽度。然后，对型坯横向膨胀进行如下评价。表2示出了评价结果。注意，其唇部的周长由唇部的直径×π(圆周率)确定。此外，对型坯在横向膨胀期间的正面图像进行录像，以测量在型坯破裂之前垂直于型坯挤出方向的方向上的最大长度。由该最大直径×π计算出型坯的最大周长。
A：当吹胀比为1.9时，没有型坯破裂。
B：当吹胀比为1.7至小于1.9时，存在型坯的破裂。
C：当吹胀比为1.5至小于1.7时，存在型坯的破裂。
D：当吹胀比为1.3至小于1.5时，存在型坯的破裂。
由蒸汽针所带来的孔的开放性
如下评价当各个蒸汽针被插入中空成型体时通过蒸汽针而产生的孔的开放性，并在表2中示出。
A：在每个位置处都开了一个孔，并且每个蒸汽针的缝隙都没有被拉伸的树脂堵塞。
B：在某些位置处的孔未打开，或者树脂被拉伸以堵塞每个蒸汽针的缝隙。
D：所有位置处的孔均未打开。
(纤维混合量)
如上所述，根据原料混合比来调节表3中指定的各表皮材料中的纤维混合量(质量％)。
(纤维的重均纤维长度)
按如下所述测量各表皮材料中玻璃纤维的重均纤维长度。
首先，切割表皮材料并与所获得的各发泡成型体分离。接下来，从表皮材料上随机选择的5个部位切割约1g的各个试验片。然后，将所有试验片在200mL的十氢萘中煮沸以溶解其聚丙烯基树脂。在这种状态下，使用400目的滤纸进行过滤以仅收集纤维。此后，使用显微镜观察纤维的50x放大图像。测量从观察图像中随机选择的100根纤维中每一根的长度。使用各测定值(mm)(四舍五入至小数点后两位)，根据下述公式1，通过计算确定纤维的重均纤维长度。表3列出了各测定值。
[公式1]
重均纤维长度Lw＝∑(Ni×Li 2)/∑(Ni×Li) (1)
其中，Li代表纤维长度，Ni代表纤维数量。
(表皮材料的原料的密度)
使用构成表3中列出的各表皮材料的玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂和聚丙烯基树脂的密度(g/cm3)。由原料的密度和混合比，计算表皮材料的原料的密度。
(部分熔融热和熔融热比)
按如下所述测量各表皮材料中的部分熔融热(J/g，80℃至140℃)和熔融热比(即，部分熔融热/总熔融热)。具体地，在热流式差示扫描量热分析中，从各表皮材料中切割3-5mg的各试验片。接下来，以10℃/分钟的加热速率将试验片从室温加热至200℃，然后立即以10℃/分钟的冷却速率冷却至40℃。随后，从通过以10℃/分钟的加热速率再加热至200℃而获得的DSC吸热曲线，按如下所述确定部分熔融热(ΔHp)。
1.在DSC吸热曲线上绘制一条直线(α-β)，该直线连接80℃的点α和对应于熔融终点温度(Te)的点β。
2.接下来，在DSC吸热曲线上从140℃的点σ绘制一条与图形纵坐标平行的直线。然后，将与直线(α-β)相交的点定义为γ。
3.将部分熔融热(ΔHp)计算为与DSC曲线、线段(σ-γ)和线段(γ-α)包围的部分的面积相对应的热量。此外，将总熔融热(ΔHt)计算为与DSC曲线和线段(α-β)包围的部分的面积相对应的热量。然后，将部分熔融热的值除以总熔融热的值，以计算熔融热比。表3列出了各计算值。
(表皮材料的平均壁厚)
在与纵向垂直的方向上切割所获得的各发泡成型体的纵向中间部分处及纵向两端部附近的三个部位。然后，在各样品的横截面(两个横截面之一)中所看到的表皮材料的横截面上，沿着表皮材料的圆周方向以相等的间隔选择六个位置，并测量各选定位置处的表皮材料的厚度。前提是选择上述六个位置，同时避开发泡成型体的颗粒进料器和蒸汽针的插入位置。通过算术平均值对测得的18个位置处的厚度值求平均值，以得到表皮材料的平均壁厚(mm)。表3列出了各平均壁厚。
(表皮材料的弯曲特性)
按照JIS K7171-1994如下测量各表皮材料的纵向和横向的挠曲模量(MPa)。
首先，从获得的各发泡成型体的以下板表面(plate surface)中，从没有形成蒸汽针插入部位的一侧的表面的随机选择的5个部位切割表皮材料片，作为测定样品。
·实施例1-5和实施例7-9以及比较例1-4和比较例6的上述板表面是面向模具的型腔(长度350mm×宽度260mm)的表面的面。
·上述实施例6和实施例10以及比较例5的板表面是与面向模具的型腔(长度2070mm×宽度170mm)的表面的面。
各测量样品的厚度设定为与各表皮材料的厚度相同。然后，使各测量样品的长度方向与各表皮材料的纵向相对应，以制备五个长度为80mm、宽度为10mm的样品1，并用于测量纵向的挠曲模量。同样地，使各测定样品的长度方向与各表皮材料的横向一致，以制备五个长度为80mm、宽度为10mm的样品2，并用于测定其横向的挠曲模量。接下来，使用自动测试仪(由岛津公司制造)测试各样品，并且在以下条件下测量各样品的挠曲模量：在样品支架之间的跨度为64mm，压头半径(R1)为2mm，支撑台半径(R2)为2mm，测试速度为10mm/分钟。根据上述测量结果，计算出样品1和样品2各自的挠曲模量的算术平均值，并将其定义为各表皮材料的纵向挠曲模量(MPa)和横向挠曲模量(MPa)。表3列出了结果。表4还示出了纵向挠曲模量与横向挠曲模量的比率(纵向/横向)。
(分型线裂纹)
检查得到的各发泡成型体的外观。然后，将在经目视检查的表皮材料的外表面上没有目视确认到分型线裂纹的发生的情况评价为“A”。发现有裂纹的部位的情况评价为“D”。表3示出了评价结果。
(发泡颗粒成型体与靠近蒸汽针插入位置的发泡颗粒成型体的表观密度)
按如下测量各发泡颗粒成型体的表观密度[kg/m3]，并在表3中指定为表观密度1。首先，切割表皮材料并与所获得的各发泡成型体分离，制备由发泡颗粒成型体组成的各试验片。通过将各试验片的质量[kg]除以通过浸没法测定的试验片的体积[m3]，计算出发泡颗粒成型体的表观密度。
此外，按如下所述测量各发泡颗粒成型体的各蒸汽针插入部位的附近部分的表观密度[kg/m3]，并在表3中指定为表观密度2。通过切割由各发泡颗粒成型体制备八个试验片，每个片长5cm×宽3cm×厚度(与各试验片的厚度相同)，同时将各蒸汽针插入位置定为中心。通过将各试验片的质量[kg]除以通过浸没法确定的试验片的体积[m3]，来计算各发泡颗粒成型体的各蒸汽针插入部位的附近部分的表观密度。计算各试验片的表观密度的算术平均值，并将其定义为表观密度2。
(表皮材料包含的纤维长度为0.4mm以上的纤维的百分比)
按如下所述测量包含在各表皮材料中且纤维长度为0.4mm以上的纤维的百分比(以数量计)。在表4中将测量结果指定为长度为0.4mm以上的纤维的百分比。
首先，切割表皮材料并与所获得的各发泡成型体分离，并且从随机选择的5个部位切下约1g的各个试验片。然后，将所有试验片在200mL十氢萘中煮沸以溶解构成表皮材料的聚丙烯基树脂。然后，使用400目的滤纸进行过滤以仅收集纤维。此后，使用显微镜将视图放大50倍，并随机选择100根纤维。随后，测量每根纤维的长度，并且确定以数量计纤维长度为0.4mm以上的纤维的百分比。
(表皮材料中包含的纤维的取向角)
外表面侧上的纤维的取向：
按如下所述测量相对于外表面侧的各种表皮材料(纤维材料以玻璃为主要成分；玻璃纤维以例如二氧化硅为主要成分)的面内方向的挤出方向，以45度以下的取向角取向的玻璃纤维的百分比(以数量计％)。在表4中将测量结果指定为外侧取向≤45度的百分比。
使用微焦点X射线CT系统(inspeXio SMX-100CT，由岛津公司制造)，对玻璃纤维在表皮材料中的取向进行了研究。具体地，切割表皮材料并与各发泡成型体分离，并且从表皮材料上随机选择的5个位置处切下10mm2的样品。从外表面沿壁厚方向(沿深度方向)每隔10μm对各样品进行CT扫描，以获得CT图像。注意，纤维的取向角是指纤维相对于基准线的角度，并且该基准线为沿着用于形成各表皮材料的型坯的挤出方向的线。
在从外表面沿深度方向位于10μm处的CT图像(在
Figure BDA0002423697570000271
区域中)中，对检测到的玻璃纤维的数量进行计数，并使用CT系统的图像处理软件测量每根玻璃纤维的取向角。此外，对沿深度方向分别位于20μm、30μm、40μm和50μm处的CT图像进行与上述相同的操作。然后，将相对于基准线以45度范围内的取向角取向的玻璃纤维的数量除以总的玻璃纤维数量，以确定相对于挤出方向(基准线)以45度以下的取向角取向的玻璃纤维的百分比(以数量计％)。
中间部分的纤维的取向1：
按如下所述测量在中间部分的相对于各表皮材料的面内方向上的挤出方向以0度至10度范围内的取向角取向的玻璃纤维的百分比(以数量计％)。在表4中将测量结果指定为中间取向≤10度的百分比。
除了在壁厚中央部位将表皮材切割，使用切割面上距外表面侧10μm、20μm的位置，距内表面侧10μm、20μm的位置，共计4处的CT图像以外，以与上述相同的方式测量玻璃纤维的总纤维数和玻璃纤维的取向角。
然后，将相对于基准线以0度至小于10度的取向角取向的玻璃纤维的数量除以总的玻璃纤维数量，以确定相对于挤出方向(基准线)以0度至小于10度的范围内的取向角取向的玻璃纤维的百分比(以数量计％)。
中间部分的纤维取向2：
以与上述相同的方式测量在中间部分中的相对于各表皮材料的面内方向上的挤出方向以大于10度至45度的取向角取向的玻璃纤维的百分比(以数量计％)。在表4中将测量结果指定为中间取向大于10度至45度的百分比。
内表面侧上的纤维取向：
按如下所述测量在内表面侧的相对于各表皮材料的面内方向上的挤出方向以45度以下的取向角取向的玻璃纤维的百分比(以数量计％)。在表4中将测量结果指定为内侧取向≤45度的百分比。
以与上述相同的方式确定相对于挤出方向(基准线)以45度以下的取向角取向的玻璃纤维的百分比(以数量计％)，区别在于，通过从各表皮材料的内表面侧沿壁厚方向(沿深度方向)每10μm以CT扫描获得CT图像。
(线膨胀系数)
按如下所述测量各发泡成型体在纵向上的线膨胀系数。在23℃-80℃的温度范围内测量得到的各发泡成型体的发泡成型体纵向线膨胀系数(/℃)。表5显示了测量结果。具体而言，首先将各发泡成型体在23℃和50％相对湿度的恒温恒湿腔室内放置48小时，然后在恒定温度腔室内在相同条件下测量发泡成型体的纵向尺寸(L23)。接下来，将发泡成型体在80℃和50％相对湿度的烘箱中放置2小时，测定刚从烘箱取出的发泡成型体的纵向尺寸(L80)。然后，使用以下公式2计算线膨胀系数：
[公式2]
(L80-L23)/{L23×(80-23)} (2)。
(剥离强度)
按如下所述测量表皮材料与发泡颗粒成型体之间的剥离强度。从所获得的各个覆盖有表皮的发泡成型体的板表面上随机选择的5个位置切下在两个表面上带有表皮材料的长方体形状的试验片(50mm×50mm×厚度：与各成型体的厚度相同)。接下来，在各试验片的上表面和下表面(表皮材料表面)上涂覆粘合剂，并粘合到用于测量剥离强度的夹具上。然后，使用张力仪(通用测试仪)以2mm/分钟的拉伸速率对粘合的试验片进行拉伸测试。将上述拉伸试验中的最大应力定义为剥离强度(MPa)，并列于表5中。作为万能试验机，使用ORIENTEC Co.LTD.制造的RTC-1250A。
(纵向收缩率)
测量模具的型腔的最大长度(模具纵向尺寸)L0。从模具中脱模后立即将各发泡成型体在23℃和50％相对湿度的气氛下放置48小时。随后，测量与发泡成型体中的上述模具纵向尺寸L0相对应的部位的尺寸，以获得发泡成型体的纵向尺寸L1。然后，表5示出了通过以下公式3计算出的纵向收缩率(％)：
[公式3]
纵向收缩率(％)＝(L0-L1)/L0×100 (3)。
(质量)
测量在23℃和50％相对湿度的恒温恒湿腔室中放置48小时后所获得的各发泡成型体的总质量(g)，并列于表5中。
(覆盖有表皮的发泡成型体的弯曲特性)
按照如下所述根据JIS K7171-1994测量各个覆盖有表皮的发泡成型体的挠曲模量(MPa)、5-mm挠度载荷(N)、挠曲强度(MPa)和最大载荷下的挠曲量(mm)。
首先，制备了5个覆盖有表皮的发泡成型体作为样品。接下来，将各个样品用于autograph测试仪(Shimadzu Corporation制造)。具体地，在试样支撑件跨距为300mm、压头半径R1为25mm、支撑台半径R2为5mm、和测试速率为20mm/分钟的条件下，用压头压下在其板表面的纵向中间部分或附近的各个样品。这导致各样品弯曲，并测量样品的挠曲模量。然后，计算各个挠曲模量的算术平均值。该算术平均值定义为各个覆盖有表皮的发泡成型体的挠曲模量(MPa)，并列在表5中。同样，确定5-mm挠度载荷(N)(其是样品挠曲5mm时的载荷)、抗弯强度(MPa)和最大载荷下的挠曲量(mm)，并列在表5中。
(比挠曲模量)
通过将测得的各发泡成型体的纵向挠曲模量(MPa)除以测得的发泡成型体的质量计算出比挠曲模量(MPa/g)，并列于表5中。
(表面特性评价1)
目视检查得到的各发泡成型体的表面，并按如下评价其表面性质。表5示出了评价结果。
A：在发泡成型体的表面上未发现因玻璃纤维引起的细微裂痕。
D：在发泡成型体的表面上发现因玻璃纤维引起的细微裂痕。
(表面特性评价2)
使用表面粗糙度Rz作为指标，按如下所述评价得到的各发泡成型体的表面特性。首先，从在各发泡成型体的板表面上随机选择的5个部位，切下厚度为20mm、表皮材料留在一个表面侧的试验片。将由Kosaka Laboratory Ltd.制造的surfcorder SE1700α用作测量装置。将各试验片放置在水平的架子上，同时表皮材料侧为上表面。然后，使尖端曲率半径为2μm的探针的尖端与各试验片的表面(表皮材料的表面)接触，并且探针沿着表皮材料的挤出方向以0.5mm/s的速度位移，从而测量表面粗糙度(最大高度Rz)。注意，截止值设置为8mm，由探头位移距离指定的测量长度设置为20mm。其他参数符合JIS B0601：2001，并且确定轮廓曲线的最大高度Rz(μm)。所确定的最大高度Rz(μm)用于如下评价表面粗糙度。
A：最大高度Rz小于40μm。
B：最大高度Rz为40μm-60μm。
D：最大高度Rz超过60μm。
注意，与实施例相关的各种相应的测量方法和评价方案被用作本发明的发泡成型体的测量方法和评价方案以及发泡成型体的相应构造的参考。
Figure BDA0002423697570000321
Figure BDA0002423697570000331
Figure BDA0002423697570000341
Figure BDA0002423697570000351
Figure BDA0002423697570000361
以上实施方案包含以下技术思路。
(1)一种覆盖有表皮的发泡成型体，其包括：由中空成型体构成的表皮材料，所述中空成型体是通过将挤出的型坯吹塑成型而制成的；以及位于所述表皮材料内部的发泡颗粒成型体，其中，所述表皮材料与所述发泡颗粒成型体熔融粘合，其中
所述表皮材料的平均壁厚为1.0mm-5.0mm，所述表皮材料包括含有5质量％-30质量％的玻璃纤维的玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂，所述玻璃纤维的重均纤维长度为0.4mm-1.5mm，所述发泡颗粒成型体包含聚丙烯基树脂，所述表皮材料与所述发泡颗粒成型体之间的剥离强度为0.1MPa以上，且所述覆盖有表皮的发泡成型体在23℃-80℃下的纵向线膨胀系数为7×10-5/℃以下。
(2)根据(1)所述的覆盖有表皮的发泡成型体，其中，所述表皮材料包括含有12质量％-25质量％的玻璃纤维的玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂。
(3)根据(1)或(2)所述的覆盖有表皮的发泡成型体，其中，在存在于所述表皮材料的内表面侧的玻璃纤维中，在所述表皮材料的面内方向的挤出方向以±45度的范围内的取向角取向的玻璃纤维的百分比以数量计为80％以上。
(4)根据(1)-(3)中任一项所述的覆盖有表皮的发泡成型体，其中，在存在于所述表皮材料的外表面侧的玻璃纤维中，在所述表皮材料的面内方向的挤出方向以±45度的范围内的取向角取向的玻璃纤维的百分比以数量计为80％以上。
(5)根据(1)-(4)中任一项所述的覆盖有表皮的发泡成型体，其中，在存在于所述表皮材料的壁厚方向的中间部分的玻璃纤维中，在所述表皮材料的面内方向的挤出方向以土10度的范围内的取向角取向的玻璃纤维的百分比I以数量计为40％以上，在挤出方向以大于+10度且在挤出方向以+45度以下以及在挤出方向以小于-10度且在挤出方向以-45度以上的范围内的取向角取向的玻璃纤维的百分比II以数量计为20％-50％，并且百分比I和百分比II之和为80％以上。
(6)根据(1)-(5)中任一项所述的覆盖有表皮的发泡成型体，其中，所述发泡颗粒成型体的表观密度为20kg/m3-60kg/m3。
本申请要求2017年9月25日提交的日本专利申请第2017-183754号的优先权，并且其公开内容通过引用整体并入本文。
附图标记列表
10 发泡颗粒成型体
20 表皮材料
100 覆盖有表皮的发泡成型体(发泡成型体)

Claims (6)

1.一种覆盖有表皮的发泡成型体，其包括：由中空成型体构成的表皮材料，所述中空成型体是通过将挤出的型坯吹塑成型而制成的；以及位于所述表皮材料内部的发泡颗粒成型体，其中，所述表皮材料与所述发泡颗粒成型体熔融粘合，其中，
所述表皮材料的平均壁厚为1.0mm-5.0mm，所述表皮材料包括含有5质量％-30质量％的玻璃纤维的玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂，所述玻璃纤维的重均纤维长度为0.4mm-1.5mm，所述发泡颗粒成型体包含聚丙烯基树脂，所述表皮材料与所述发泡颗粒成型体之间的剥离强度为0.1MPa以上，且所述覆盖有表皮的发泡成型体在23℃-80℃下的纵向线膨胀系数为7×10-5/℃以下。
2.根据权利要求1所述的覆盖有表皮的发泡成型体，其中，所述表皮材料包括含有12质量％-25质量％的玻璃纤维的玻璃纤维增强的聚丙烯基树脂。
3.根据权利要求1或2所述的覆盖有表皮的发泡成型体，其中，在存在于所述表皮材料的内表面侧的玻璃纤维中，相对于所述表皮材料的面内方向的挤出方向，以45度以下的取向角取向的玻璃纤维的百分比以数量计为80％以上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的覆盖有表皮的发泡成型体，其中，在存在于所述表皮材料的外表面侧的玻璃纤维中，相对于所述表皮材料的面内方向的挤出方向，以45度以下的取向角取向的玻璃纤维的百分比以数量计为80％以上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的覆盖有表皮的发泡成型体，其中，在存在于所述表皮材料的壁厚方向的中间部分的玻璃纤维中，相对于所述表皮材料的面内方向的挤出方向，以10度以下的取向角取向的玻璃纤维的百分比I以数量计为40％以上，以大于10度且小于或等于45度的取向角取向的玻璃纤维的百分比II以数量计为20％-50％，并且百分比I和百分比II之和为80％以上。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的覆盖有表皮的发泡成型体，其中，所述发泡颗粒成型体的表观密度为20kg/m3-60kg/m3。
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