热塑性树脂成形品的制造方法 【技术领域】
本发明涉及热塑性树脂成形品的制造方法，该热塑性树脂成形品具有：由第一热塑性树脂构成的发泡基材、以自该发泡基材的表面突出的方式熔接在该发泡基材上的由第二热塑性树脂构成的功能性部件。
背景技术
将热塑性树脂发泡片材成形而得到的发泡成形品的轻量性、循环再利用性、隔热性等优良，因此，已被用于汽车及建筑材料等各种用途中。在这种发泡成形品上熔接加强筋、轮毂、钩等由热塑性树脂构成的非发泡的功能性部件而形成的热塑性树脂成形品，也可作为汽车内装用零件等来使用。作为所述热塑性树脂成形品的制造方法，已知有包括以下的工序(1)～(4)的方法(例如参照日本特开2001-121561号公报)。
(1)向至少一方形成有功能性部件的形状的凹部的一对模具之间供给热塑性树脂发泡片材的工序；
(2)关闭模具，对所述热塑性树脂发泡片材进行赋形，同时用热塑性树脂发泡片材堵住所述凹部的开口部的工序；
(3)在关闭模具并用热塑性树脂发泡片材堵住所述凹部的开口部的状态下，通过贯穿地设置在凹部的树脂通道，向该凹部供给熔融状态的热塑性树脂，将该热塑性树脂与所述热塑性树脂发泡片材熔接成一体，形成所述热塑性树脂成形品的工序；
(4)将工序(3)形成的热塑性树脂成形品冷却，从模具中取出的工序。
通过如上所述的方法得到的热塑性树脂成形品中，有时在与设有如图1所示的功能性部件(1)的部分相对应的热塑性树脂成形品(2)的表面产生叫做缩孔(日文：ヒケ)的凹处(3)。
【发明内容】
本发明提供一种热塑性树脂成形品的制造方法，该热塑性树脂成形品具有：由第一热塑性树脂构成的发泡基材，和以自该发泡基材的表面突出的方式熔接在该发泡基材上的由第二热塑性树脂构成的功能性部件，提供一种可得到没有缩孔的外观良好的制品的方法。
即，本发明提供一种制造热塑性树脂成形品的方法，所述热塑性树脂成形品具有：由第一热塑性树脂构成的发泡基材，和以突出该发泡基材的表面的方式熔接在该发泡基材上的由第二热塑性树脂构成的功能性部件，所述方法是具有使用成形装置实施的下述的工序(1)～(6)的方法，所述成形装置具有第一成形模和第二成形模，所述第一成形模具有第一成形面以及内部具有与下述模腔连通的树脂通道，所述第一成形面具有区划用于对所述功能性部件进行赋形的模腔的凹部，第二成形模具有第二成形面，且以该成形面与所述第一成形面相对的方式被配置。
(1)向第一成形模和第二成形模之间，供给由第一热塑性树脂构成的发泡基材的工序；
(2)将第一成形模和第二成形模进行合模，直至利用第一成形模和第二成形模对由第一热塑性树脂构成的发泡基材加压的力达到规定的力P1的工序；
(3)在将对发泡基材加压的力维持在P1的状态下，通过树脂通道向所述模腔供给熔融状的第二热塑性树脂，直至所述模腔被充满地工序；
(4)停止熔融状的第二热塑性树脂的供给后，使对发泡基材加压的力从P1减小到规定的力P2的工序；
(5)在利用第一及第二成形模以力P2对所属发泡基材进行加压的状态下，对第二热塑性树脂进行冷却使其固化，由此在所述凹部内形成功能性部件，同时，形成具有该功能性部件和所述发泡基材的热塑性树脂成形品的工序；
(6)开模并取出热塑性树脂成形品的工序。
【附图说明】
图1是在与设有功能性部件的部分相对应的成形品表面产生了缩孔的剖视图；
图2是第一成形模的剖视图；
图3是第一成形模的另一剖视图；
图4(1)～图4(4)是表示本发明的方法的概略的图；
图5是表示具有加强筋的热塑性树脂成形品的俯视图；
图6是图5的热塑性树脂成形品的在(a)线的剖视图.
图中的参照符号分别具有如下的意思。
1：功能性部件、2：热塑性树脂成形品、3：成形品表面的缩孔、4：螺旋式挤出机、5：喷嘴、6：模腔、7：浇口(gate)、8：内浇口(sprue)、9：横浇道(runner)、10：第一成形模、11：开口部宽度、12：底部宽度、13：高度、14：发泡基材、15：夹紧杆、16：第二成形模、17：加强筋(功能性部件)、18：热塑性树脂成形品、19：加强筋长度。
【具体实施方式】
本发明提供一种热塑性树脂成形品的制造方法，所述热塑性树脂成形品具有由第一热塑性树脂构成的发泡基材、和以突出该发泡基材的表面的方式熔接在该发泡基材上的由第二热塑性树脂构成的功能性部件，该方法使用成形装置来实施，该成形装置具有第一成形模和第二成形模，所述第一成形模具有第一成形面和内部具有与下述模腔连通的树脂通道，所述第一成形面具有区划用于对所述功能性部件进行赋形的模腔的凹部；所述第二成形模具有第二成形面，且以该成形面与所述第一成形面相对的方式被配置。在以下的说明中，有时将所述第一成形模和第二成型一起叫做一对成形模。
第一成形模、第二成形模一方为阳型、另一方为阴型，也可以是双方为阴型、双方为板状成形模等任一组合。设于第一成形模的成形面即第一成形面设置的凹部的位置、形状并没有特别限定，可以使用设有与接合在发泡基材上的功能性部件的位置、形状相应的凹部的成形模。利用本发明的方法制造的成形品可以具有一个功能性部件，也可以具有两个以上的功能性部件。在制造具有一个功能性部件的成形品时，使用只有一个用于形成功能性部件的模腔的第一成形模，在制造具有两个以上的功能性部件的成形品时，使用具有与形成的功能性部件的数量相等数量的模腔的第一成形模。第一和第二成形模的材质并没有特别限定，但从尺寸稳定性、耐久性等观点考虑，通常为金属制，从成本及轻量性等方面考虑，优选铝制或不锈钢制。另外，两成形模优选为利用加热器或热媒等可进行温度调节的结构。从抑制发泡基材的变形的观点考虑，在制造热塑性树脂成形品时，两成形模优选将其成形面的温度设定在20～80℃的范围内，进一步优选设定在30～60℃的范围内。另外，成形模也可以使用可以进行抽真空及压缩空气的供给的成形模。
如图2所示，第一成形模(10)具有用于向被第一成形面的凹部区划的模腔(6)内导入熔融状热塑性树脂的树脂通道，且在其一端向所述凹部开口。在该实施方式中，该通道的另一端与螺旋式挤出机(4)前端的喷嘴(5)连接。该树脂通道向凹部开口的部分(7)叫做浇口，该浇口(7)配置在所述凹部的底部。一般结构的树脂通路的情况为，经过叫做横浇道的槽(9)及叫做内浇口的圆柱形空洞(8)，从浇口向模腔(6)供给熔融状热塑性树脂。当树脂通路较长时，为了防止熔融状热塑性树脂冷却而固化，优选具备加热器等加热机构。可以在一个凹部设置一个浇口，另外，也可以设置多个浇口。在模腔(6)内形成的功能性部件为加强筋时，与区划该模腔(6)的凹部的长度方向垂直的剖面通常具有如图3那样的形状，区划模腔(6)的凹部由开口部宽度(11)、底部宽度(12)、高度(13)等附加其特征，由于其成形时的脱模性优良，通常，开口部宽度(11)比底部宽度(12)大0.1～0.5mm左右。
本发明中，使用由热塑性树脂构成的发泡基材。作为构成该发泡基材的热塑性树脂，可列举：将选自乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯等碳原子数为2～6的烯烃均聚体，碳原子数为2～10的烯烃的两种以上的单体进行共聚而得到的烯烃共聚物等烯烃系树脂；乙烯-乙烯基酯共聚物；乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物；乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物；酯系树脂；酰胺系树脂；苯乙烯系树脂；丙烯酸系树脂；丙烯腈系树脂；离聚物树脂等。这些树脂可以单独使用，也可以多种树脂并用。从成形性、耐油性、成本等观点考虑，优选使用烯烃系树脂，从所得到的成形品的刚性、耐热性等观点考虑，优选使用丙烯系树脂。
作为丙烯系树脂可以举出：丙烯均聚物、包含由来于丙烯的单体单元50摩尔％以上的丙烯系共聚物。共聚物可以为嵌段共聚物、无规共聚物、接枝共聚物的任一种。作为优选使用的丙烯系共聚物的例子，可以举出：乙烯或碳原子数为4～10的α-烯烃和丙烯的共聚物。作为碳原子数为4～10的α-烯烃可举出例如：1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯及1-辛烯。丙烯系共聚物中的丙烯以外的单体单元的含量，就乙烯而言，优选为15摩尔％以下，就碳原子数为4～10的α-烯烃而言，优选为30摩尔％以下。丙烯系树脂可以由一种聚合物构成，也可以为两种以上的聚合物的混合物。
通过使用构成发泡层的热塑性树脂的50重量％以上的长链支化丙烯系树脂及重均分子量为1×105以上的高分子量的丙烯系树脂，可以得到具有微细的气泡的丙烯系树脂发泡基材。并且在这种丙烯系树脂中，循环再利用时也不易发生凝胶，优选使用非交联的丙烯系树脂。
为了形成本发明中所用的发泡基材所使用的发泡剂，可以是所谓的化学发泡剂及物理发泡剂的任一种，也可以将它们组合起来使用。作为上述化学发泡剂，可举出例如：被分解而产生氮气的热分解型发泡剂(偶氮二酰胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基戊撑四胺、对甲苯磺酰肼、p，p’-氧代-双(苯磺酰肼)等；被分解而产生二氧化碳气体的热分解型无机发泡剂(碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵等)等公知的热分解型发泡性化合物。作为物理发泡剂，具体可举出丙烷、丁烷、水、二氧化碳气体等。上述例示的发泡剂中，水或二氧化碳气体等在片材真空成形时的加热中不易发生二次发泡的变形，对于高温条件及火为惰性的物质，因此适宜使用。发泡剂的使用量根据所用的发泡剂及树脂的种类适当地选择，以得到要求的发泡倍率，通常，相对于热塑性树脂100重量，发泡剂为0.5～20重量份。
发泡基材的制造方法并没有特别限定，优选通过使用扁平模(T模)或圆形模的挤出成形得到的片材，特别优选使用一边使熔融的树脂发泡一边将其从圆形模中挤出，沿心轴等拉伸进行冷却的方法。在通过挤出成型制造发泡基材的情况下，也可以在将熔融的树脂从模中挤出使其冷却固化后进行拉伸。发泡基材可以为单层，也可以为多层，但从防止制造基材时发生破泡的观点考虑，优选在两外层具有非发泡层的多层结构的发泡基材。构成非发泡层的树脂可以使用作为构成发泡层的树脂的例子已叙述的树脂，但优选使用与构成发泡层的树脂同类的树脂，例如发泡层为丙烯系树脂时，非发泡层也优选用丙烯系树脂构成。使用的热塑性树指发泡片材并没有特别限定，通常使用发泡倍率为2～10倍、厚度为1～10mm右的发泡基材。
本发明中使用的发泡基材也可以在表面层叠表皮材料。作为表皮材料的例子，可列举起到装饰、提高触感、加强、保护等作用的材料，具体地说，可举出纺织布、无纺布、编织布、片材、膜、发泡体、网状物等。作为构成这些表皮材料的材料，可举出：烯烃系树脂、氯化乙烯树脂、苯乙烯树脂等热塑性树脂；尿烷树脂等热固化性树脂；顺式-1，4-聚丁二烯、乙烯-丙烯共聚物等橡胶及热塑性弹性体、棉、麻、竹等纤维素纤维等。也可以在这些表皮材料上实施颗粒等凹凸图案、印刷或染色，表皮材料可以为单层构成，也可以为多层构成，为了赋予其柔软感，也可以使用设有缓冲层的表皮材料。发泡基材与表皮材料的层叠可以通过干式层叠、层状层叠、加热辊贴合、热风贴合等来进行。
本发明中使用的发泡基材也可以含有添加剂。作为添加剂可举出：填充剂、防氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、防带电剂、着色剂、剥离剂、付与流动性剂、润滑剂等。作为上述填充剂的例子，具体可举出：玻璃纤维、碳纤维等无机纤维，滑石、粘土、硅石、氧化钛、碳酸钙、硫酸镁等无机粒子等。
在本发明中，成为功能性部件的材料的热塑性树脂并没有特别限定，但选择与构成发泡基材的热塑性树脂的熔接性优良的树脂。从与发泡基材的熔接强度的观点考虑，优选与构成发泡基材的热塑性树脂的组成相同或类似的热塑性树脂。功能性部件用的热塑性树脂也可以含有各种添加剂。作为添加剂，可举出填充剂、防氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、防带电剂、着色剂、剥离剂、付与流动性剂、润滑剂等。
如上所述，本发明的方法使用成型装置来实施，所述成形装置具有：第一成形模和第二成形模，所述第一成形模具有第一成形面以及内部具有在向所述凹部底部开口的浇口处与下述模腔连通的树脂通道，所述第一成形面具有区划用于对所述功能性部件进行赋形的模腔的凹部；所述第二成形模具有第二成形面，且以该成形面与所述第一成形面相对的方式配置。
参照图4(1)～图4(4)对本发明的方法进行说明。如图4(1)所示，工序(1)是向第一成形模(10)和第二成形模(16)之间供给由第一热塑性树脂构成的发泡基材(14)的工序。在该工序中，通常，发泡基材被固定在夹紧杆(15)上。
该发泡基材也可以在向成形模之间供给之前预先赋予要求的形状。在该发泡基材的预备赋形中，可以使用第一成形模和第二成形模。另外，也可以代替第一成形模，使用除没有凹部以外具有与第一成形模相同形状的成形面的成形模。另外，也可以在向成形模间供给之前对发泡基材进行加热使其软化。该情况下，后述的工序(2)优选在不失对发泡基材适当赋形的软化状态的基础上进行。对发泡基材进行加热的方法并没有特别限定，可举出加热器或用热风加热的方法。加热优选以发泡基材的表面温度达到构成该发泡基材的热塑性树脂的熔点以上(结晶性树脂的情况)、软化温度以上(非结晶性树脂的情况)的方式进行加热。例如为由丙烯系树脂形成的发泡基材时，优选以表面温度成为180～220℃左右的形式进行加热。发泡基材的表面温度可以通过使其接触热电偶来测定。
工序(2)：将第一成形模和第二成形模进行合模，直至利用第一成形模和第二成形模对由第一热塑性树脂构成的发泡基材加压的力达到规定的力P1。所述力P1优选在0.1～0.5Mpa的范围内。图4(2)表示合模完成后的状态。
工序(3)：在将对发泡基材加压的力维持在P1的状态下，通过树脂通道向所述模腔供给熔融状的第二热塑性树脂，直至所述模腔被充满。图4(3)表示热塑性树脂的供给结束后的状态。
使用加热软化后的发泡基材时，供给熔融状热塑性树脂时的发泡基材的表面温度越低越好，但通常，只要为构成发泡基材的热塑性树脂的软化温度以下即可，例如，如果是由丙烯系树脂构成的发泡基材，则表面温度优选100～50℃的范围内。
工序(4)：停止熔融状的第二热塑性树脂的供给后，使对发泡基材加压的力从P1减小到规定的力P2。停止熔融状的第二热塑性树脂的供给后，优选在60秒钟内使加压的力P1减小到规定的力P2，更优选在30秒钟内减小到规定的力P2，进一步优在10秒钟内减小到规定的力P2。所述力P2优选在0.01～0.09Mpa的范围内。加压力可以通过使第一成形模和第二成形模相对地隔开微小的距离并稍稍增大成形面间的间隙来减小。
工序(5)：在利用第一及第二成形模以力P2对所属发泡基材加压的状态下，对第二热塑性树脂进行冷却使其固化，由此在所述模腔内形成功能性部件，同时，形成具有该功能性部件和所述发泡基材的热塑性树脂成形品。
P1优选在0.1～0.5Mpa的范围内，并且，P2优选在0.01～0.09Mpa的范围内。此外，优选P1及P2满足2≤P1/P2≤30的关系。
在一般的注射成型中，已知有在供给熔融状的热塑性树脂后为防止在注射成形品上产生缩孔而对注射树脂、模具进行加压的方法。但是，如已经说明的本发明，仅在发泡基材的一部分使熔融状热塑性树脂熔接的情况下，在供给熔融状热塑性树脂后仍以较强的力对发泡基材继续加压时，与成形模的凹部接触的功能性部件表面被急冷而首先固化，但功能性部件与发泡基材的界面冷却较缓慢，因此，界面的功能性部件的收缩往往会变大。于是由于该收缩，发泡基材与功能性部件的熔接部分被拉伸，在熔接有功能性部件的部分的相反侧的成形品表面容易产生缩孔。因此，在本发明中，在产生收缩前就使对发泡基材加压的力减小，从而使得功能性部件表面的收缩均等，由此防止缩孔。
作为发泡基材使用片状发泡基材时，在工序(2)中，在用规定的力P1对发泡基材加压前，优选用规定的力P0对发泡基材进行加压，对发泡基材赋予规定的形状。所谓规定的力P1是指比力P1弱的力。这样，首先用较弱的力P1对发泡基材赋予规定的形状后，再用强的力P2对发泡基材进行加压并供给熔融状热塑性树脂，由此，可以抑制发泡基材的变形，并且可以防止熔融状热塑性树脂从成形模凹部流出到发泡基材表面，从而可以得到外观美丽的热塑性树脂成形品。所述力P0优选在0.01～0.09Mpa的范围内。另外，优选满足2≤P1/P0≤30的关系。
在本发明的热塑性树脂成形品的制造方法的各工序中，也可以自成形模的成形面进行抽真空或供给压缩空气。在本发明的热塑性树脂成形品的制造方法中，也可以自成形模的成形面进行抽真空，或自成形模的成形面进行抽真空，也可以自第2成形模的成形面供给压缩空气。通过进行抽真空或供给压缩空气，可以使得耐压片材及发泡基材与成形面密接，防止耐压片材的脱落或偏离，可以防止所供给的熔融树脂的泄漏。在进行抽真空的情况下，优选成形面和发泡基材之间的真空度达到-0.05～-0.1MPa。所谓真空度是指以大气压为基准的成形面与发泡基材之间的间隙压力。即，所谓“真空度为-0.05MPa”表示，以大气压为基准的成形面与发泡基材之间的被抽真空的间隙压力与大气压之差为0.05MPa。真空度是在成形模内的抽真空用通道中进行测定。自第二成形模的成形面供给压缩气体的情况下，优选直至供给到该成形面与发泡基材之间的间隙的压力达到0.05～0.7MPa的范围内。
如图4(4)所示，工序(6)为开模并取出热塑性树脂成形品的工序。图5及图6表示通过本发明的方法得到的热塑性树脂成形品之一例。所得到的热塑性树脂成形品(18)是具有由第一热塑性树脂构成的发泡基材(14)、和由按照从该发泡基材的表面突出的方式熔接在该发泡基材上的由第二热塑性树脂构成的功能性部件(17)的热塑性树脂成形品。本发明的功能性部件具体地说是具有加强热塑性树脂成形品的功能的加强筋、或具有将热塑性树脂成形品安装在其它部件上的功能的轮毂、夹子、钩等部件。在图5描绘的成形体中，功能性部件(17)为加强筋，参照符号19表示加强筋(17)的长度。在本发明中所得到的热塑性树脂成形品中，与发泡基材上熔接有功能性部件的面相反侧的发泡基材的面，即由第二成形模赋形的面为通常设计面。
根据本发明得到的热塑性树脂成形品可以用于食品容器等的包装材料、汽车内装部件、建筑材料、家电制品等。作为汽车内装部件的例子，可以举出车门装饰条、天花板、后备箱侧装饰条等。例如，作为功能性部件，使用熔接有加强筋而成的热塑性树脂成形品作为汽车内装零件时，具备该内装零件的汽车强度更加优良，作为功能性部件而熔接有轮毂、钩而成的热塑性树脂成形品可以与其它汽车构成材料容易地连接。
[实施例]
下面给予实施例来说明本发明，但，本发明并不限定于任何实施例。
使用了实施例及比较例的成形模如下所述。
第一成形模：成形面上具有区划用于对基部厚度3mm、高度5mm、长度150mm的加强筋赋形的模腔的凹部。在所述凹部经由直径8mm的浇口与由设于模型内的内浇口、横浇道等构成的树脂通道连接，并开口。
第二成形模：具有平板状的成形面，可进行抽真空。
(1)发泡基材的制作
使用由厚度0.6mm的烯烃系热塑性弹性片材和发泡倍率为10倍、厚度2.5m的聚丙烯交联发泡片材构成的层叠片材(共和激光有限公司制商品名ビニラ一)和发泡倍率为3倍、厚度3mm的聚丙烯非交联发泡片材(住化塑料制商品名スミセラ一)，制造发泡基材。
自热风供给源向聚丙烯非交联发泡片材表面吹过温度250℃、风速15m/sec的热风，使其表面熔融，熔融后的聚丙烯非交联发泡片材与层叠片材的聚丙烯交联发泡片材面相对而重叠，向辊间距离为3mm、辊压点压力0.05Mpa的一对辊间以线速度2.5m/min供给，制造厚度6.1mm的发泡基材。
[实施例1]
将发泡基材固定在具备挤出机的真空成形机(佐藤铁工所制VAIM0301)的夹紧杆上，用近红外加热器加热，使该发泡基材的聚丙烯非交联发泡片材面的温度达到200℃，使该发泡基材软化。软化后的发泡基材的厚度为6.3mm。在将发泡基材固定在夹紧杆上的状态下，按照聚丙烯非交联发泡片材面为第一成形模侧的方式向第一成形模和第二成形模之间供给。将第二成形模的温度调整为50℃来使用。
将第一成形模和第二成形模合模，直至对发泡基材加压的力P0达到0.03Mpa，自第二成形模的成形面以-0.09Mpa进行抽真空，对发泡基材进行赋形。冷却到发泡基材的聚丙烯非交联发泡片材面的温度达到80℃后，将第一成形模和第二成形模合模，直至对发泡基材加压的力P1达到0.2Mpa，使熔融状的热塑性树脂(住友化学有限公司制聚丙烯 商品名：ノ一ブレンBUE81E6、MFR＝80g/10min)通过形成第一成形模内的树脂通道的横浇道和内浇口，以3g/sec的速度向模腔供给1.1秒钟，用熔融状丙烯系树脂填充到所述模腔。在停止熔融状丙烯系树脂的供给5秒钟后，使对发泡基材加压的力P2降低到0.03Mpa，使发泡基材的聚丙烯非交联发泡片材面的温度冷却到40℃后，开模取出成形品。将不需要的端部切断，得到如图5和图6所示的加强筋被溶接在平板(发泡基材)上的成形品。所得到的成形品，在与设有加强筋的部分对应的成形品表面没有缩孔，外观良好。
[比较例1]
将第一成形模和第二成形模合模，直至对发泡基材加压的力P0达到0.2Mpa，自第二成形模的成形面以-0.09Mpa进行抽真空，对发泡基材进行赋形。冷却到发泡基材的聚丙烯非交联发泡片材面的温度达到80℃后，使熔融状的热塑性树脂(住友化学有限公司制聚丙烯商品名：ノ一ブレンBUE81E6、MFR＝80g/10min)通过形成第一成形模内的树脂通道的横浇道和内浇口，以3g/sec的速度向模腔供给1.1秒钟，用熔融状丙烯系树脂填充到所述模腔。将对发泡基材加压的力P0维持在0.2Mpa，使发泡基材的聚丙烯非交联发泡片材面的温度冷却到40℃后，开模取出成形品。将不需要的端部切断，得到如图5和图6所示的加强筋被溶接在平板(发泡基材)上的成形品。所得到的成形品，在与设有加强筋的部分对应的成形品表面产生了缩孔。
产业上的可利用性
根据本发明的方法，可以得到在发泡基材的溶接有功能性部件的部分相反侧的成形品表面没有缩孔、外观良好的成形品。