專(zhuān)利名稱(chēng)：纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法和成形制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法以及成形制品，詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及目的在于使具有良好的剛性和強(qiáng)度的含有玻璃纖維等的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂成形制品輕量化并提高其表面狀態(tài)的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，以及采用這種注入氣體成形法得到的成形制品。
以前，通過(guò)使之含有玻璃纖維等纖維來(lái)增強(qiáng)的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂成形制品是已知的。由于這些纖維增強(qiáng)樹(shù)脂成形制品具有優(yōu)良的拉伸強(qiáng)度、剛性和耐熱性等機(jī)械特性，可廣泛用作內(nèi)彈簧芯(インパネコア)、保險(xiǎn)杠、臺(tái)階、汽車(chē)頂棚貨架、尾部嵌板和空氣凈化器殼(エアク-ナ·ケ-ス)等汽車(chē)部件，以及外壁的嵌板、房間隔墻用的嵌板和電纜走線(xiàn)架等建筑土木用部件。
在生產(chǎn)這類(lèi)纖維增強(qiáng)樹(shù)脂成形制品時(shí)，可以采用向模具內(nèi)部注射含有纖維的熔融樹(shù)脂的注射模塑成形法。根據(jù)這種注射模塑成形法，即使形狀復(fù)雜的制品也能夠成形，而且由于可以連續(xù)重復(fù)進(jìn)行給定的成形循環(huán)，還具有能夠大量生產(chǎn)同一形狀制品的優(yōu)點(diǎn)。
(特開(kāi)平7-247679號(hào)公報(bào)等)提出了發(fā)泡注射模塑成形法是通過(guò)注射模塑成形法生產(chǎn)的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂成形制品由于為提高強(qiáng)度和剛性而增加纖維量，導(dǎo)致成形制品重量有增大的傾向，因此，為了減輕重量，往原材料中混入發(fā)泡劑，一邊使形成的成形制品的樹(shù)脂發(fā)泡，一邊進(jìn)行成形。
在這種發(fā)泡注射模塑成形法中，為了達(dá)到輕量化的目的，即使采用相當(dāng)量的發(fā)泡劑，也不容易獲得足夠的發(fā)泡率。
但是，即使得到了足夠的發(fā)泡率，成形制品的外觀(guān)會(huì)由于發(fā)泡而受損，而且雖然含有增強(qiáng)纖維，但在內(nèi)部會(huì)形成大的中空部分，因此存在無(wú)法確保強(qiáng)度、剛性和耐沖擊性等機(jī)械特性的情況。
因此，為了在保持強(qiáng)度、剛度和耐沖擊性等機(jī)械特性和外觀(guān)品質(zhì)的同時(shí)達(dá)到輕量化的目的，提出了下面(1)和(2)所示的兩種方法。
(1)采用含有長(zhǎng)度比較長(zhǎng)的長(zhǎng)纖維的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂顆粒，利用所含纖維產(chǎn)生的回彈現(xiàn)象，通過(guò)這種回彈現(xiàn)象使成形中的樹(shù)脂膨脹，制成重量輕的成形制品的膨脹成形方法。
(2)在上述(1)中，往纖維增強(qiáng)顆粒中混入發(fā)泡劑，通過(guò)這種發(fā)泡劑促進(jìn)樹(shù)脂的膨脹，進(jìn)而達(dá)到成形制品輕量化的膨脹成形方法。
這些方法由于能夠不損壞機(jī)械特性，并能充分達(dá)到成形制品輕量化的目的，所以能有效地獲得輕量化的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂成形制品。
但是，在以上所示的(1)和(2)的成形方法中，分別存在如下面a)、b)的問(wèn)題。
a)作為成形所用的注入成形機(jī)和模具，存在的問(wèn)題是為有效防止增強(qiáng)纖維斷裂，需要噴嘴、流道、澆口和入口等熔融樹(shù)脂流路的內(nèi)徑比常規(guī)的大的特殊設(shè)備，而且成形制品的形狀也被限制為不使增強(qiáng)纖維斷裂的形狀，因此大大制約了模具的設(shè)計(jì)。
而且，為了輕量化而提高膨脹率時(shí)，在膨脹之后，熔融樹(shù)脂內(nèi)部所含的空隙增大，熱傳導(dǎo)率變小。
因此，在冷卻成形的熔融樹(shù)脂時(shí)，由于熔融樹(shù)脂的內(nèi)部冷卻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)遲于表面，因此，為使熔融樹(shù)脂整體冷卻，要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，即使通過(guò)回彈現(xiàn)象進(jìn)行膨脹，因樹(shù)脂表面溫度降低，而整體產(chǎn)生熱收縮，產(chǎn)生的問(wèn)題是在成形制品表面上容易產(chǎn)生凹凸現(xiàn)象。
b)成形時(shí)發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體進(jìn)入到熔融樹(shù)脂表面和模具成形面之間，會(huì)產(chǎn)生銀色斑點(diǎn)，而且當(dāng)上述氣體向模具外排出時(shí)，出現(xiàn)產(chǎn)生臭味的問(wèn)題。
而且，在注射裝置的噴嘴離開(kāi)模具時(shí)，由于發(fā)泡劑產(chǎn)生氣體的殘留壓力，使熔融樹(shù)脂從噴嘴流出容易產(chǎn)生漏模(drawing)現(xiàn)象。
進(jìn)而，與上述a)一樣，由于在熔融樹(shù)脂內(nèi)部產(chǎn)生空隙和氣泡，需要時(shí)間來(lái)冷卻整個(gè)熔融樹(shù)脂，即使通過(guò)回彈現(xiàn)象產(chǎn)生膨脹，仍存在因熱收縮而在成形制品表面上產(chǎn)生凹凸現(xiàn)象的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供與成形制品的形狀無(wú)關(guān)的使具有強(qiáng)度、剛性和耐熱性等優(yōu)良機(jī)械特性的成形制品輕量化，并且不產(chǎn)生凹凸等不利外觀(guān)，獲得具有優(yōu)良外觀(guān)品質(zhì)的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法和成形制品。
本發(fā)明的第1個(gè)發(fā)明其方法特征是采用的原料至少含有含長(zhǎng)度為2～100毫米的增強(qiáng)纖維的含纖維熱塑性樹(shù)脂顆粒，并且上述增強(qiáng)纖維占全部原材料的5～70重量％，向裝配有相對(duì)于內(nèi)部空腔可進(jìn)退移動(dòng)模具的模具中注入上述原材料可塑化的熔融樹(shù)脂，同時(shí)通過(guò)向上述熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體，進(jìn)行成形制品加工成形的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，在向上述模具的空腔內(nèi)開(kāi)始注入上述熔融樹(shù)脂后，進(jìn)行上述移動(dòng)模具向形成成形制品容積的空腔位置后退的移動(dòng)模具后退操作，和向填充在上述空腔中的上述熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體的氣體注入操作。
在本發(fā)明中，按規(guī)定定量使用規(guī)定長(zhǎng)度的增強(qiáng)纖維，在熔融樹(shù)脂中所含的增強(qiáng)纖維，即使采用常規(guī)模具和注入裝置，其長(zhǎng)度是不易斷裂的長(zhǎng)度，而且也是能充分產(chǎn)生回彈現(xiàn)象的的長(zhǎng)度和量。隨著回彈現(xiàn)象的進(jìn)行，在熔融樹(shù)脂內(nèi)形成小氣泡，它們變成連續(xù)狀態(tài)的空隙，可以形成三維網(wǎng)狀樹(shù)脂結(jié)構(gòu)。然后，保持這種構(gòu)造的樹(shù)脂結(jié)構(gòu)或者空隙冷卻熔融樹(shù)脂，可以達(dá)到充分輕量化成形制品的目的，同時(shí)制成高強(qiáng)度的成形制品。
在本發(fā)明中，在開(kāi)始向上述模具的空腔內(nèi)注入上述熔融樹(shù)脂后，進(jìn)行將上述移動(dòng)模具向形成成型制品相應(yīng)的容積的空腔位置后退的移動(dòng)模具后退操作，和向填充在上述空腔中的上述熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體的氣體注入操作。該氣體注入操作不僅促進(jìn)了熔融樹(shù)脂的冷卻，而且加強(qiáng)了由上述增強(qiáng)纖維回彈現(xiàn)象產(chǎn)生的三維網(wǎng)狀樹(shù)脂構(gòu)造和形成的空隙。
也就是說(shuō)，在增強(qiáng)纖維的配合量比較少，回彈力較弱的情況下，即使在樹(shù)脂內(nèi)部形成連續(xù)的小氣泡或者空隙，之后，通過(guò)后退移動(dòng)模，在樹(shù)脂內(nèi)形成不均勻的偏移空隙，而在成形制品表面上形成氣孔，或者無(wú)法得到以從模具上剝離熔融樹(shù)脂狀態(tài)的成形制品。另一方面，當(dāng)向由增強(qiáng)纖維回彈現(xiàn)象形成的連續(xù)小氣泡形成的空隙中注入氣體時(shí)，由于空隙內(nèi)均勻地充滿(mǎn)氣體，均勻的內(nèi)壓擴(kuò)張空隙，所示通過(guò)移動(dòng)型具的后退操作，溶融樹(shù)脂確實(shí)膨脹到成形制品的容積，在樹(shù)脂內(nèi)形成均一的三維網(wǎng)狀樹(shù)脂構(gòu)造或者空隙。
在這種情況下，在開(kāi)始向上述模具空腔內(nèi)注入上述熔融樹(shù)脂后進(jìn)行的氣體注入操作，最好是在伴隨著上述移動(dòng)型具進(jìn)行后退操作，由增強(qiáng)纖維回彈現(xiàn)象使形成的小氣泡成長(zhǎng)成連續(xù)的空隙之后，特別是一邊使上述移動(dòng)型具后退，一邊進(jìn)行。在熔融樹(shù)脂內(nèi)形成連續(xù)氣泡或者空隙之前注入氣體時(shí)，氣體不能填充到所有氣泡內(nèi)，只有一部分氣泡得以擴(kuò)大，導(dǎo)致在成形制品內(nèi)形成不均勻的偏移空隙，無(wú)法得到具有足夠強(qiáng)度的成形制品。
另一方面，在具有足夠配比的增強(qiáng)纖維下，回彈力很大，因此在樹(shù)脂內(nèi)形成均勻的三維網(wǎng)狀樹(shù)脂構(gòu)造或者空隙的情況下，向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入空氣的操作可以在由增強(qiáng)纖維回彈現(xiàn)象形成連續(xù)的空隙之后進(jìn)行，但最好是在將上述移動(dòng)型具后退到與成形制品容積相當(dāng)?shù)目涨晃恢弥笞⑷搿?br> 如果在完成移動(dòng)型具后退操作之后開(kāi)始注入氣體，氣體遍及在整個(gè)熔融樹(shù)脂中，氣體無(wú)法滯留在一部分熔融樹(shù)脂內(nèi)，而且壓力比較低的氣體可以輔助熔融樹(shù)脂的膨脹，如果注入低壓氣體，在熔融樹(shù)脂表面和模具成形面之間的氣體不會(huì)漏出，必然能夠防止銀色斑點(diǎn)等不良現(xiàn)象的產(chǎn)生。
而且，最遲在模具內(nèi)的熔融樹(shù)脂冷卻硬化之前，向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體，熔融樹(shù)脂被氣體的壓力從內(nèi)部向模具的成形面上擠壓，在保持表面緊貼在模具成形面上的狀態(tài)下進(jìn)行冷卻硬化。為此，即使熔融樹(shù)脂發(fā)生熱收縮，在熔融樹(shù)脂內(nèi)產(chǎn)生的無(wú)數(shù)個(gè)空隙的大小多少也會(huì)增大，因此在表面不會(huì)產(chǎn)生的凹凸等不良現(xiàn)象。
而且，通過(guò)注入氣體的壓力，使樹(shù)脂不斷地向模具成形面進(jìn)行擠壓，促進(jìn)了冷卻，并大大縮短了冷卻時(shí)間。
加之，在向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體時(shí)，保持向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體的壓力恒定，同時(shí)提高氣體壓力，在這種情況下，如果一部分氣體從熔融樹(shù)脂內(nèi)向外部排出，借助于排出氣體冷卻熔融樹(shù)脂的內(nèi)部，從而縮短熔融樹(shù)脂的冷卻時(shí)間，縮短成形的循環(huán)周期，提高了成形制品產(chǎn)量。
在從開(kāi)始注入上述熔融樹(shù)脂到上述移動(dòng)型具開(kāi)始后退期間內(nèi)，為了壓縮空腔內(nèi)填充的熔融樹(shù)脂，需要進(jìn)行使上述移動(dòng)型具向前推進(jìn)的操作。在使模具內(nèi)的熔融樹(shù)脂膨脹之前，將該熔融樹(shù)脂壓縮，擠壓在模具的成形面上，冷卻該熔融樹(shù)脂的表面，該熔融樹(shù)脂的表面仿照模具成形面形成表皮層，從而可制成具有優(yōu)良外觀(guān)的成形制品。
本發(fā)明采用的上述原料，最好是這樣一種原料，整個(gè)長(zhǎng)度為2～100毫米，并且長(zhǎng)度與上述整個(gè)長(zhǎng)度相等的增強(qiáng)用纖維，以相互平行的狀態(tài)排列，至少含有占全部的20～80重量％的含上述纖維的熱塑性樹(shù)脂顆粒，上述增強(qiáng)用纖維最好是該原料全部的5～70重量％。
也就是說(shuō)，含有上述纖維的熱塑性樹(shù)脂顆?？梢詥为?dú)或者與其它樹(shù)脂顆?；旌鲜褂?。
增強(qiáng)用纖維的長(zhǎng)度不足2毫米時(shí)，即使注入氣體，有時(shí)也不能夠輔助熔融樹(shù)脂膨脹，另一方面如果長(zhǎng)度超過(guò)100毫米時(shí)，由于在注入成形時(shí)會(huì)出現(xiàn)毛邊，或者塑化不良，出現(xiàn)難以成形的情況。
而且，如果采用增強(qiáng)用纖維處于相互平行排列的狀態(tài)含有全部的20～80重量％的顆粒，即使采用注入裝置的螺桿進(jìn)行塑化和混合，纖維也不易發(fā)生斷裂。
如果增強(qiáng)用纖維的含有率不足全部的5重量％，不會(huì)發(fā)生所期望的回彈現(xiàn)象引起的膨脹，而且通過(guò)注入氣體，可能會(huì)在熔融樹(shù)脂內(nèi)部出現(xiàn)大的中空部分，無(wú)法達(dá)到成形制品的輕量化和通過(guò)纖維達(dá)到增強(qiáng)的目的。
另一方面，如果增強(qiáng)用纖維的含有率超過(guò)了70重量％，過(guò)多注入氣體會(huì)過(guò)多降低熔融樹(shù)脂的量，難以向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體，在熔融樹(shù)脂表面和模具成形面之間的氣體會(huì)漏掉，可能產(chǎn)生銀色斑點(diǎn)等，而損壞了外觀(guān)品質(zhì)。
在本發(fā)明中，對(duì)于上述原材料，每100重量份原料中可含有小于3重量份的發(fā)泡劑。
如果含有發(fā)泡劑，在回彈現(xiàn)象中，即使存在纖維恢復(fù)力不足的情況，由于發(fā)泡劑的發(fā)泡力輔助纖維的回復(fù)力，即使不注入氣體，隨著移動(dòng)型具后退，熔融樹(shù)脂確實(shí)膨脹到與成形制品相應(yīng)的容積。
如果發(fā)泡劑的含量超過(guò)了3重量％，會(huì)產(chǎn)生銀色斑點(diǎn)，在這種情況下，可能出現(xiàn)不良的外觀(guān)品質(zhì)，同時(shí)在成形制品內(nèi)部產(chǎn)生大的中空部分，大大降低了強(qiáng)度和剛性。
鑒于上述理由，發(fā)泡劑的含量由于是為了輔助回彈現(xiàn)象，其含量最好的是保留在最低限度。
在本發(fā)明中，作為上述氣體，溫度低于15℃，最好是采用低于0℃的冷卻氣體。
上述氣體的壓力以標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)最好設(shè)定在0.1～200kg/cm2,0.1～20kg/cm2范圍內(nèi)更好。
也就是說(shuō)，注入氣體的壓力值根據(jù)成形制品的大小、形狀和膨脹率以及熔融樹(shù)脂的流動(dòng)性、粘度和纖維含量、模具入口形狀等來(lái)確定。
一般來(lái)說(shuō)，如果氣體的壓力比較低，在熔融樹(shù)脂內(nèi)部產(chǎn)生大的中空部分的可能性變小，更加確保了強(qiáng)度，同時(shí)在熔融樹(shù)脂表面和模具成形面之間的氣體不易泄漏，產(chǎn)生銀色斑點(diǎn)等不良現(xiàn)象的可能性降低。
以這種較低壓力注入氣體的理由是為了利用纖維的回彈現(xiàn)象，和為了在成形制品內(nèi)部確保存在相互連續(xù)的多個(gè)空隙。另一方面，僅對(duì)發(fā)泡劑來(lái)說(shuō)，由于僅僅形成了獨(dú)立氣泡，在注入給定量氣體的情況下，由于需要膨脹獨(dú)立氣泡，所以就像利用回彈現(xiàn)象時(shí)一樣，難以注入低壓氣體。
如果氣體壓力超過(guò)了200kg/cm2，在熔融樹(shù)脂表面和模具成形面之間的氣體會(huì)漏掉，產(chǎn)生大的中空部分的情況變多，產(chǎn)生銀色斑點(diǎn)等不良外觀(guān)和由于大的中空部分造成的強(qiáng)度降低等機(jī)能上的不良情況的可能性大大提高。
在冷卻成形制品的過(guò)程中，最好使氣體流動(dòng)排出，在短時(shí)間內(nèi)冷卻熔融樹(shù)脂。
在本發(fā)明中，上述氣體可以從將上述熔融樹(shù)脂塑化注入的注入裝置的噴嘴內(nèi)部設(shè)置的氣體噴嘴，或者從在上述模具內(nèi)部設(shè)置的流道、澆口以及向空腔的任意處開(kāi)口的氣體噴嘴向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入。
其中，從設(shè)置在模具上的氣體噴嘴，特別是從向空腔開(kāi)口的氣體噴嘴注入最為理想。
對(duì)于氣體噴嘴的形狀，最好是裝配有外筒，插入外筒的中芯部分以及在外筒和中芯部分之間形成的氣體流路，并且外筒的一端從中芯部分的頂端向氣體出口側(cè)伸出。
含纖維的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂成形制品的表面層強(qiáng)度比常規(guī)樹(shù)脂成形制品的要高，當(dāng)使用這類(lèi)氣體噴嘴時(shí)，與原料和成形條件無(wú)關(guān)，穿破了表面層向纖維增強(qiáng)樹(shù)脂內(nèi)部注入足夠的氣體，確實(shí)能夠抑制凹凸等的產(chǎn)生。
也就是說(shuō)，與模具成形面接觸的熔融樹(shù)脂(成形制品)的最表面層比內(nèi)部的熔融樹(shù)脂容易冷卻。因此，如果采用中芯部分92的頂端92A從外筒91伸出的氣體噴嘴，在氣體壓力低的情況下，氣體不能夠穿破成形制品的最表面層向熔融樹(shù)脂的外部漏出，而進(jìn)入到該熔融樹(shù)脂和模具成形面之間，存在無(wú)法將氣體導(dǎo)入熔融樹(shù)脂內(nèi)部的情況。而且，即使在低壓氣體穿破熔融樹(shù)脂的最表面層形成氣體導(dǎo)入孔的情況下，該氣體導(dǎo)入孔有比氣體噴嘴90的氣體流路93形成更小的截面積的趨勢(shì)，可能無(wú)法將所需量的氣體導(dǎo)入到熔融樹(shù)脂的內(nèi)部。
作為消除這些不良現(xiàn)象的方法，如果采用提高氣體壓力，將足夠量的氣體注入熔融樹(shù)脂內(nèi)部的方法，高壓氣體會(huì)造成在成形制品內(nèi)部形成大的中空部分，產(chǎn)生降低成形制品強(qiáng)度的問(wèn)題。
另一方面，如果采用上述形狀的氣體噴嘴，由于氣體噴嘴的外筒一端從中芯部分的頂端向氣體出口側(cè)伸出，從氣體流路的氣體出口出來(lái)的氣體在中芯部分的頂端和外筒周?chē)捻敹丝臻g匯集充滿(mǎn)。這樣，頂端空間的氣體壓力升高，如果該壓力達(dá)到了穿破熔融樹(shù)脂(成形制品)的最表面層的壓力，氣體就會(huì)從頂端空間向熔融樹(shù)脂內(nèi)部擠壓，穿破熔融樹(shù)脂的最表面層，形成比氣體流路橫截面積更大的導(dǎo)入孔，最后形成與外筒氣體出口側(cè)的開(kāi)口橫截面形狀基本相同的氣體導(dǎo)入孔，通過(guò)該氣體導(dǎo)入孔氣體注入到熔融樹(shù)脂內(nèi)部。
這樣，即使降低導(dǎo)入氣體流路的氣體壓力，由于能夠提高頂端空間的氣體壓力，所以，能夠確保氣體穿破熔融樹(shù)脂的最表面層，進(jìn)入熔融樹(shù)脂內(nèi)部，并且由于形成了比氣體流路的橫截面更大的導(dǎo)入孔，可將足夠量的氣體導(dǎo)入熔融樹(shù)脂內(nèi)部。從而，借助于注入的氣體，使熔融樹(shù)脂能夠在擠壓在模具成形面上的狀態(tài)下被冷卻，因此能夠在成形制品的表面層上形成表皮層，防止凹凸等不利的外觀(guān)產(chǎn)生。
進(jìn)而，在頂端空間聚集的氣體的壓力一旦升高到穿破熔融樹(shù)脂最表面層的程度，由于立即向熔融樹(shù)脂的最表面層擠壓，能夠抑制氣體升高到其所需的壓力之上。由于能夠?qū)?dǎo)入熔融樹(shù)脂內(nèi)部時(shí)的氣體壓力控制在穿破最表面層的最低限度的壓力，避免了由于氣體在成形制品內(nèi)部形成大的中空部分，確保具有優(yōu)良的強(qiáng)度。
因此，由于采用含有增強(qiáng)用纖維的熔融樹(shù)脂進(jìn)行成形，所以能夠使成形制品具有良好的機(jī)械特性，同時(shí)在注入熔融樹(shù)脂開(kāi)始之后，進(jìn)行空腔擴(kuò)大工序和氣體注入工序，因此通過(guò)注入氣體能夠輔助由回彈現(xiàn)象產(chǎn)生的含纖維樹(shù)脂的膨脹，能夠確保熔融樹(shù)脂的膨脹。因此，在達(dá)到成形制品輕量化的目的的同時(shí)，可得到每單位重量的力學(xué)特性?xún)?yōu)良的成形制品。
進(jìn)而，中芯部分氣體出口側(cè)的頂端可以是尖頭的，當(dāng)從氣體流路出來(lái)的氣體擠壓熔融樹(shù)脂時(shí)，在頂端空間，由于熔融樹(shù)脂和中芯部分頂端的距離據(jù)測(cè)為一定，將中芯部分的頂端作成尖頭部分，通過(guò)氣體擠壓的熔融樹(shù)脂表面對(duì)應(yīng)于尖頭部分呈氫傾斜面，在其頂部氣體容易匯集，所以氣體不能充分注入。
為此，中芯部分氣體出口側(cè)的頂端最好是與其軸向大致成正交的平面。
如果這樣的話(huà)，由于確實(shí)能夠向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入足夠量的氣體，所以確實(shí)能夠防止形成凹凸層，同時(shí)還由于能夠使中芯部分的形狀簡(jiǎn)單化，所以生產(chǎn)更容易。推測(cè)這是因?yàn)闅怏w擠壓使熔融樹(shù)脂表面形成平面，氣體均勻充滿(mǎn)在頂端空間內(nèi)。
因此，外筒形成圓筒形，中芯部分包括插入外筒的中芯本體和設(shè)置在該中芯本體氣體入口側(cè)的底端并覆蓋外筒氣體入口側(cè)的開(kāi)口的系止部分，大致形成T字狀，氣體流路的氣體入口可以由在上述系止部分上形成的窄縫構(gòu)成。
這樣，通過(guò)使具有系止部分的中芯部分大致形成T字狀，在將氣體從系止部分的窄縫向氣體流路導(dǎo)入時(shí)，借助于該氣體流，系止部分向外筒氣體入口側(cè)的開(kāi)口端壓緊，從而通過(guò)氣體的流動(dòng)確保防止中芯部分從外筒抽出。
如上所述，外筒的端部從中芯部分頂端伸出的長(zhǎng)度為0.1毫米～3毫米最為理想。
如果該伸出的長(zhǎng)度短于0.1毫米，無(wú)法確保有足夠的頂端空間，因此無(wú)法向樹(shù)脂內(nèi)部注入足夠量的氣體，而長(zhǎng)于3毫米時(shí)，會(huì)降低成形制品從氣體噴嘴上的剝離性。
設(shè)置在模具上的氣體噴嘴，可以是一個(gè)，但是為了向全部熔融樹(shù)脂中均勻注入氣體，在模具上可設(shè)置多個(gè)氣體噴嘴，最好從兩個(gè)以上的位置向熔融樹(shù)脂注入氣體。
而且，為了得到外觀(guān)良好的成型制品，在模具中氣體噴嘴的位置最好在成型制品的有圖案面相對(duì)的成型面上所謂相對(duì)側(cè)的成型面上是理想的。
在本發(fā)明中，向熔融樹(shù)脂內(nèi)部加入上述氣體，還可注入液態(tài)冷卻介質(zhì)。注入的液態(tài)冷卻介質(zhì)一般是氣化向模具外排放。
如果向熔融樹(shù)脂內(nèi)部同時(shí)提供氣體和液態(tài)冷卻介質(zhì)，由于液態(tài)冷卻介質(zhì)的熱容量比氣體的大，即使很少的量也會(huì)奪取熔融樹(shù)脂內(nèi)部的大部分熱量，并且，在熔融樹(shù)脂內(nèi)部，通過(guò)液態(tài)冷卻介質(zhì)的氣化，借助于其氣化熱加速熔融樹(shù)脂的冷卻。
而且，液態(tài)冷卻介質(zhì)通過(guò)氣體確保向熔融樹(shù)脂內(nèi)部輸送，在熔融樹(shù)脂內(nèi)部氣化之后，向模具外排放，因此熱量不在熔融樹(shù)脂內(nèi)部聚集，確保冷卻成形制品。但是，空腔內(nèi)的熔融樹(shù)脂由于氣體的壓力從內(nèi)部向模具的成形面上擠壓，表面在與模具成形面緊密結(jié)合的狀態(tài)下冷卻硬化，因此在表面上不會(huì)產(chǎn)生凹凸等不良現(xiàn)象。而且，由于注入氣體的壓力使樹(shù)脂向模具成形面的擠壓持續(xù)進(jìn)行，因此，促進(jìn)了冷卻，由此也大大縮短了冷卻時(shí)間。
采用液態(tài)冷卻介質(zhì)進(jìn)行的冷卻，通過(guò)表皮材料使樹(shù)脂絕熱，無(wú)法趕上在模具中的冷卻，冷卻時(shí)間是通常所需的兩倍以上，使表皮材料與成形制品上形成一個(gè)整體特別有效。
進(jìn)而，在向成形制品的內(nèi)部空隙提供氣體和液態(tài)冷卻介質(zhì)時(shí)，首先，向上述成形制品的空隙只提供氣體，然后，可以與上述氣體一起向上述成形制品提供液態(tài)冷卻介質(zhì)。
這種構(gòu)成，由于通過(guò)注入氣體輔助由回彈現(xiàn)象產(chǎn)生的熔融樹(shù)脂膨脹，在熔融樹(shù)脂內(nèi)部形成均勻空隙，通過(guò)氣體向該均勻的內(nèi)部空隙輸送液態(tài)冷卻介質(zhì)，因此，能夠通過(guò)氣體氣化充分奪取熔融樹(shù)脂的熱量，從而促進(jìn)了成形制品的冷卻。
而且在本發(fā)明中，能夠在上述模具中在成形之前預(yù)先附著覆蓋成形制品表面的表皮材料。
這樣，使用在成形之前預(yù)先附著了表皮材料的模具，可得到表面用表皮材料覆蓋的層壓成形制品。
作為表皮材料可以采用織物和無(wú)紡布等布、熱塑性樹(shù)脂材料、熱塑性樹(shù)脂的發(fā)泡材料、及印刷有圖案的薄膜等單層材料，以及在熱塑性彈性體和氯乙烯樹(shù)脂等的表皮材料上襯有熱塑性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂發(fā)泡體等襯里材料的多層材料。
而且，對(duì)于作為形成樹(shù)脂顆粒的主原料的熱塑性樹(shù)脂沒(méi)有特別的限制，例如可以采用聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、丙烯-乙烯無(wú)規(guī)共聚物、聚乙烯等的聚烯烴纖維系樹(shù)脂、聚苯乙烯系樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、聚氯乙烯樹(shù)脂、聚酰胺系樹(shù)脂、聚酯系樹(shù)脂、聚縮醛系樹(shù)脂、聚碳酸酯系樹(shù)脂、聚芳香族醚或者硫酸酯系樹(shù)脂、聚芳香酯系樹(shù)脂、聚砜系樹(shù)脂以及丙烯酸酯系樹(shù)脂等。
上述熱塑性樹(shù)脂可以單獨(dú)采用或者兩種以上混合使用。
在這類(lèi)熱塑性樹(shù)脂中，聚丙烯、丙烯和其它烯烴的嵌段共聚物、無(wú)規(guī)共聚物，或者它們的混合物等的聚乙烯系樹(shù)脂最為理想，特別是不飽和羧酸，或者含有由其衍生物衍變的酸變性聚烯烴系樹(shù)脂的聚丙烯系樹(shù)脂最為適宜。
而且，對(duì)于在樹(shù)脂顆粒中所含的增強(qiáng)用纖維，可采用下面的(1)～(4)種，最好是采用玻璃纖維。
(1)陶瓷纖維硼纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、氮化硅纖維、氧化鋯纖維，(2)無(wú)機(jī)纖維玻璃纖維、碳纖維(3)金屬纖維；銅纖維、黃銅纖維、鋼纖維、不銹鋼纖維、鋁纖維、鋁合金纖維(4)有機(jī)纖維聚酯纖維、聚酰胺纖維、阿拉梅達(dá)(アラミド)纖維、ケブラ-(商品名)纖維、多芳化樹(shù)脂纖維。
作為樹(shù)脂顆粒中所含的玻璃纖維，可采用E型玻璃或者S型玻璃的玻璃纖維，其平均纖維直徑小于25微米，最好在3～20微米的范圍內(nèi)。
如果玻璃纖維的直徑不足3微米，生產(chǎn)顆粒時(shí)玻璃纖維在樹(shù)脂中不熔化，難以含浸在樹(shù)脂中，另一方面，如果超過(guò)了20微米，在溶融混合時(shí)容易斷裂，容易引起損失。
采用這些熱塑性樹(shù)脂和玻璃纖維，在通過(guò)拉伸成形法生產(chǎn)顆粒時(shí)，玻璃纖維在用偶合劑進(jìn)行表面處理之后，用收斂劑將其以100～10000支，最好是150～5000支聚集成束。
作為偶合劑可從所謂的硅烷系偶合劑、鈦系偶合劑的現(xiàn)有偶合劑中適當(dāng)選擇。
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-縮水甘油丙基三甲氧硅烷、β-(3,4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧硅烷等的氨基硅烷和環(huán)氧硅烷。特別是采用上述氨基系硅烷化合物最為理想。
在采用這類(lèi)偶合劑進(jìn)行玻璃纖維的表面處理時(shí)，將上述偶合劑與有機(jī)溶劑混合生成的有機(jī)溶劑或者懸浮液作為所謂的上漿劑在纖維上涂覆來(lái)進(jìn)行上漿處理，另外，也可采用干式混合和噴霧法等。
而且，在進(jìn)行表面處理時(shí)，與上述偶合劑一起還可采用用于玻璃的可形成薄膜的物質(zhì)。作為這種成膜物質(zhì)，例如可以采用聚酯系、尿烷系、環(huán)氧系、丙烯系、醋酸乙烯酯系以及異氰酸酯系等聚合物。
作為收斂劑，例如可以采用尿烷系、烯烴系、丙烯系、丁二烯系以及環(huán)氧系等，其中理想的是尿烷系和烯烴系的。
其中，如果尿烷系收斂劑含有50重量％以上通常是二異氰酸酯化合物和多元醇的加成聚合反應(yīng)得到的聚異氰酸酯，可以采用油變性型、濕氣硬化型以及嵌段型等的一種溶劑或者催化硬化型和多元醇硬化型等兩種溶劑類(lèi)型中任意一種。
另一方面，作為烯烴系收斂劑可以采用不飽和羧酸或者由其衍生物變性生成的變性聚烯烴系樹(shù)脂。
通過(guò)在采用上述收斂劑收斂的玻璃纖維上附著浸漬熱塑性樹(shù)脂，生產(chǎn)含有玻璃纖維的樹(shù)脂顆粒。
作為在玻璃纖維上附著浸漬熱塑性樹(shù)脂的方法，例如可以采用將纖維束導(dǎo)入裝在容器等中的熔融樹(shù)脂中，將樹(shù)脂浸漬在纖維中的方法，將纖維束通入用于涂覆的模具中浸漬的方法，或者將在模具中的在纖維周?chē)街臉?shù)脂擠壓浸漬在纖維束中的方法等。
為了使纖維束和樹(shù)脂良好地溶融，也就是說(shuō)為了提高濕潤(rùn)性，通過(guò)在內(nèi)周上設(shè)置有凹凸部分的模具內(nèi)部通入加有張力的纖維束，抽出，將熔融樹(shù)脂浸漬在纖維束中，然后，使用加壓輥對(duì)該纖維束加壓的拉伸成形法。
如果玻璃纖維和熔融樹(shù)脂相互融合良好而具有良好的濕潤(rùn)性，熔融樹(shù)脂很容易浸含到玻璃纖維內(nèi)，由于顆粒的制備更容易，所以可以省略采用上述收斂劑進(jìn)行的收斂工序。
作為相互良好融合的方法，最有效的方法是使樹(shù)脂具有極性，在玻璃纖維的表面上接枝上與偶合劑反應(yīng)的官能團(tuán)。
在以上的方法中，將浸漬有樹(shù)脂的長(zhǎng)纖維束(單紗等)沿著纖維的長(zhǎng)度方向切斷，可以制成含有長(zhǎng)度與顆粒的全長(zhǎng)相等的長(zhǎng)纖維的樹(shù)脂顆粒。
這時(shí)，對(duì)于樹(shù)脂顆粒，不限于將纖維束形成單束，將橫截面大致呈圓形的含有樹(shù)脂的長(zhǎng)纖維束切斷制成的顆粒，也可以是通過(guò)將纖維平行排列，呈薄片、帶或者帶狀的含有樹(shù)脂的長(zhǎng)纖維束切斷成給定的長(zhǎng)度制成的顆粒。
在本發(fā)明的成形方法中，如前所述對(duì)100重量份的原料可含有小于3重量份，具體地可含有0.01～3重量份的發(fā)泡劑。
對(duì)發(fā)泡劑的種類(lèi)沒(méi)有限制，只要其加熱可分解釋放出氣體的就可以。
例如可以使用草酸衍生物、偶氮化合物、聯(lián)氨衍生物、半脲、疊氮化合物、亞硝基化合物、特利阿佐爾(トリアゾ-ル)、尿素和其相關(guān)的化合物、亞硝酸鹽、氫化物、碳酸鹽以及碳酸氫鹽等。
具體的例子是可以填加偶氮二羧酸酰銨(ADCA)、苯磺酰肼、N,N-二硝基戊撐四胺、對(duì)苯二甲疊氮。
而且，根據(jù)需要可采用穩(wěn)定劑、抗靜電劑、耐候劑、著色劑、短纖維、滑石等填料。
本發(fā)明的第2個(gè)發(fā)明是通過(guò)上述第1個(gè)發(fā)明成形的成形制品。
也就是說(shuō)，是采用至少含有含長(zhǎng)度為2～100毫米的增強(qiáng)用纖維的含纖維熱塑性樹(shù)脂顆粒的原料，其中上述增強(qiáng)用纖維占整個(gè)原料的5～70重量％，在裝配有相對(duì)于內(nèi)部空腔可進(jìn)退的移動(dòng)型具的模具中，注射塑化上述原料生成的熔融樹(shù)脂，同時(shí)通過(guò)向上述熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體，由此來(lái)成形的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂成形制品，其特征在于在開(kāi)始向上述模具的空腔內(nèi)注入上述熔融樹(shù)脂之后，進(jìn)行使上述移動(dòng)型具后退到與成形制品相應(yīng)容積的空腔位置的移動(dòng)型具后退操作，以及向填充在上述空腔中的上述熔融樹(shù)脂中注入氣體的注入操作。
在第2個(gè)發(fā)明中，由于其內(nèi)部產(chǎn)生了無(wú)數(shù)個(gè)空隙，重量變輕，如果用作汽車(chē)等運(yùn)輸機(jī)械的部件，可以提高其機(jī)械效率，如果用作電纜走線(xiàn)架等建筑土木部件，由于其重量輕，設(shè)置操作等更加簡(jiǎn)便易行。
在上面，希望該成形制品中所含的增強(qiáng)用纖維的平均纖維長(zhǎng)度大于2毫米，同時(shí)小于10毫米。
這樣，如果增強(qiáng)用纖維的平均纖維長(zhǎng)度大于2毫米，可確保具有最低限定的強(qiáng)度，同時(shí)足以達(dá)到輕量化的目的，而且可以觀(guān)察到外觀(guān)品質(zhì)非常優(yōu)良的成型制品，可以用于各種用途。
另一方面，如果增強(qiáng)用纖維的平均纖維長(zhǎng)度超過(guò)10毫米，增強(qiáng)用纖維難以進(jìn)入到在成形制品中設(shè)置的加強(qiáng)筋和細(xì)微部分內(nèi)，由于增強(qiáng)用纖維不足形成強(qiáng)度差的部分。
下面根據(jù)


本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案。
圖1表示的是本發(fā)明第1個(gè)實(shí)施方案的注入成形機(jī)1。這種注入成形機(jī)1分為固定型具10A和移動(dòng)型具10B，同時(shí)通過(guò)向由固定型具10A和移動(dòng)型具10B之間形成空腔10C的模具10內(nèi)注入熔融樹(shù)脂，進(jìn)行成形制品的成形。
注入成形機(jī)1是由向模具10內(nèi)注入熔融樹(shù)脂的注入裝置1A、固定固定型具10A的固定型具板3、設(shè)置有移動(dòng)型具10B并相對(duì)于固定型具板3可移動(dòng)的移動(dòng)型具板4、將該移動(dòng)型具板4向固定型具板3向前推進(jìn)的合模裝置5、在移動(dòng)型具板4上設(shè)置的并將移動(dòng)型具10B相對(duì)于固定型具10A進(jìn)退的模具移動(dòng)裝置20構(gòu)成。
注入裝置1A是將提供到注入筒11內(nèi)的樹(shù)脂顆粒由圖中未示出的螺旋槳混合同時(shí)塑化，將塑化樹(shù)脂顆粒形成的熔融樹(shù)脂從設(shè)置在頂端的噴嘴12注入的裝置。
在型具10A中，為了向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體，設(shè)置了氣體噴嘴13、13A。氣體噴嘴13、13A通常在成形成形制品里面的成形面上開(kāi)口。為了向在模具10中填充的熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體，氣體噴嘴13、13A與圖中未示出的氣體注入裝置相連。
即在向模具10中填充的熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體時(shí)，為了保持熔融樹(shù)脂內(nèi)部的氣體壓力恒定，在熔融樹(shù)脂內(nèi)部氣體壓力增高的情況下，氣體噴嘴13A可以作為將一部分氣體從熔融樹(shù)脂內(nèi)部向模具10的外部排出的排出流路。
而且，在模具10中設(shè)置可開(kāi)閉排出路(氣體噴嘴13A)，將熔融樹(shù)脂內(nèi)部的氣體壓力控制在規(guī)定壓力的調(diào)節(jié)閥(圖中未示出)。
借助于該氣體噴嘴13A和壓力調(diào)節(jié)閥，注入的氣體可以在模具10中流動(dòng)，并能向模具10外排出，從而大大提高了成形制品的冷卻速度。
移動(dòng)型具板4被設(shè)置成沿著固定有合模用油壓缸裝置6的固定板7和固定型具板3之間架設(shè)的連桿8可自由滑動(dòng)。
合模裝置5具有與油壓缸裝置6的活塞桿6A相連接的曲柄構(gòu)件9，由曲柄構(gòu)件9增大油壓缸裝置6的壓力，向前推進(jìn)移動(dòng)型具板4，由此可進(jìn)行模具10的合模。
為此，在移動(dòng)型具板4和固定型具板3之間，設(shè)置合模承壓塊3A、3B。在固定型具板3的側(cè)面設(shè)置有合模壓力承壓塊3A，在向前推進(jìn)移動(dòng)型具板4時(shí)，與在該移動(dòng)型具板4側(cè)面設(shè)置的合模壓力承壓塊3B配接，承受曲柄構(gòu)件9的高壓合模壓力。通過(guò)該合模承壓塊3A、3B，可確保模板3和4之間的平行度。
模具移動(dòng)裝置20設(shè)有安裝在移動(dòng)型具板4上的固定基板21和相對(duì)于該固定基板21可進(jìn)退的移動(dòng)基板22。
其中，移動(dòng)基板22在前面安裝了移動(dòng)型具10B，沿著設(shè)置在固定基板21上的導(dǎo)桿23自由滑動(dòng)，同時(shí)通過(guò)移動(dòng)基板22之間架設(shè)的拉簧24向移動(dòng)基板22一側(cè)靠近。
在固定基板21和移動(dòng)基板22之間，設(shè)有一對(duì)傾斜部件31和傾斜部件32。
這些傾斜部件31和傾斜部件32分別設(shè)有相對(duì)于移動(dòng)型具10B的前進(jìn)方向傾斜的傾斜面31A、32A。在這些傾斜面31A、32A相互面接觸的狀態(tài)下，傾斜部件31、32沿著移動(dòng)型具10B的前進(jìn)方向排列。
傾斜部件31設(shè)計(jì)成使固定基板21的表面在與移動(dòng)型具10B的前進(jìn)方向正交的方向上自由移動(dòng)，它與在固定基板21上固定的油壓缸裝置34的活塞桿34A的頂端連接。通過(guò)油壓缸裝置34可將傾斜部件31向傾斜部件32移動(dòng)。
另一方面傾斜部件32固定在移動(dòng)基板22上。
在此，由于傾斜部件31可以移動(dòng)，所以?xún)A斜部件31和傾斜部件32，一方可與另一方作相對(duì)移動(dòng)。
該模具移動(dòng)裝置20通過(guò)將傾斜部件31相對(duì)于傾斜部件32進(jìn)退，使傾斜部件31相對(duì)于傾斜部件32進(jìn)退，并且移動(dòng)型具20B可將移動(dòng)型具10B相對(duì)于固定型具10A移動(dòng)至任意距離的位置，在該位置，可以將移動(dòng)型具10B固定一段時(shí)間。
為了向模具移動(dòng)裝置20提供油壓，設(shè)置油壓部件30，進(jìn)而，為了控制油壓部件30，使模具移動(dòng)裝置20進(jìn)行所需的操作，設(shè)置控制裝置33。
該控制裝置33設(shè)有數(shù)字序列器等連續(xù)控制回路，可將移動(dòng)型具10B相對(duì)于固定型具10A分階段移動(dòng)，在給定的位置停止一段時(shí)間，然后，可設(shè)定連續(xù)進(jìn)行與移動(dòng)等任意不同的操作。
下面，說(shuō)明本實(shí)施方案的成形順序。
首先，往注入成形機(jī)1中裝配模具10，在向注入裝置1A的注入筒11中供應(yīng)樹(shù)脂顆粒之后，啟動(dòng)注入成形機(jī)1，注入筒11內(nèi)的樹(shù)脂顆粒開(kāi)始塑化和混合。
所用的樹(shù)脂顆粒是以聚丙烯為主要原料，整個(gè)長(zhǎng)度為2～100毫米。該樹(shù)脂顆粒中，長(zhǎng)度與其整個(gè)長(zhǎng)度相等的增強(qiáng)用玻璃纖維處于相互平行排列的狀態(tài)，含量為20～80重量％，在混合該樹(shù)脂顆粒和不含有增強(qiáng)用玻璃纖維的其它顆粒的混合物時(shí)，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內(nèi)，通過(guò)充分塑化和混合樹(shù)脂顆粒，熔融樹(shù)脂內(nèi)部的無(wú)數(shù)玻璃纖維均勻分布，并且使之變成相互充分絡(luò)合，容易發(fā)生回彈現(xiàn)象的狀態(tài)。
同樣，啟動(dòng)合模裝置5，將移動(dòng)型具板4向固定型具板3移動(dòng)，在固定型具板3側(cè)的合模承壓塊3A上，配接移動(dòng)型具板4側(cè)的合模承壓塊3B。
接著，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置20，如圖2(A)所示，模具10的空腔10C被縮小到比成形制品的相應(yīng)容積更小的位置S，移動(dòng)移動(dòng)型具10B，將該空腔10C的厚度尺寸取為t1。
此時(shí)，位置S在使靜止在該位置S的移動(dòng)型具10B形成的空腔的厚度t1和成形制品的容積相應(yīng)確定的空腔厚度t2之間的關(guān)系中，可將t2/t1設(shè)定在1.2～6.0的范圍內(nèi)。
在這種狀態(tài)下，從注入裝置1A向模具10注入熔融樹(shù)脂，充滿(mǎn)比成形制品的相應(yīng)容積更小的空腔，熔融樹(shù)脂借助于注入壓力向模具10的成形面上擠壓，形成密實(shí)的狀態(tài)，從而完成熔融樹(shù)脂的注入。
在熔融樹(shù)脂注入完成之前、之后或者從注入完成經(jīng)過(guò)給定的時(shí)間，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置20，如圖2(B)所示，使移動(dòng)型具10B后退到使模具10的空腔與成形制品的容積相應(yīng)位置，該空腔10C的厚度尺寸定為t2。
由此，在從注入完成到移動(dòng)型具10B到達(dá)位置T的過(guò)程中，冷卻熔融樹(shù)脂的表面，在熔融樹(shù)脂(成形制品)的表面上形成表皮層。
在注入完成之后移動(dòng)型具10B后退時(shí)，雖然模具溫度的多少有些變化，但可將注入完成到移動(dòng)型具10B開(kāi)始后退的時(shí)間設(shè)定為0～10秒。
而且，移動(dòng)型具10B的后退速度Vr，設(shè)定在0.05～100毫米/秒，最好是0.05-50毫米/秒。
隨著移動(dòng)型具10B的后退，借助于回彈現(xiàn)象，通過(guò)在熔融樹(shù)脂內(nèi)被擠壓的玻璃纖維彈性回復(fù)力，熔融樹(shù)脂膨脹，在熔融樹(shù)脂內(nèi)部產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)空隙，形成容積比原料大的輕量化成形制品。
同樣，在移動(dòng)型具10B到達(dá)位置T的同時(shí)，從氣體噴嘴13向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體。這時(shí)通過(guò)注入氣體，在模具10內(nèi)的熔融樹(shù)脂完全冷卻硬化之前，向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體。
向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入的氣體向在熔融樹(shù)脂內(nèi)部形成的無(wú)數(shù)個(gè)空隙中分散導(dǎo)入，在熔融樹(shù)脂內(nèi)部不會(huì)形成大的中空部分。
而且，借助于氣體壓力，將熔融樹(shù)脂從其內(nèi)部向模具10的成形面上擠壓，保持表面在模具成形面上的密實(shí)狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行冷卻硬化，即使在冷卻硬化之后發(fā)生熱收縮，由于熔融樹(shù)脂內(nèi)產(chǎn)生的無(wú)數(shù)個(gè)空隙的尺寸僅多少有些變大，不會(huì)在表面產(chǎn)生不良的凹凸等現(xiàn)象。
在向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體時(shí)，向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體的壓力設(shè)定在0.1～20kg/cm2的范圍內(nèi)，并且，可設(shè)定在比用上述壓力調(diào)節(jié)閥所保持的壓力值更高的壓力值。
這樣，用壓力調(diào)節(jié)閥將熔融樹(shù)脂內(nèi)部的氣體壓力保持在給定值，同時(shí)，其中的一部分氣體從熔融樹(shù)脂內(nèi)部向模具10的外部排出。通過(guò)氣體排出，冷卻了熔融樹(shù)脂內(nèi)部，從而縮短了熔融樹(shù)脂的冷卻時(shí)間。
此時(shí)，如果采用溫度低于15℃，特別是低于0℃的冷卻用氣體，會(huì)提高冷卻效率。
充分冷卻成形制品，經(jīng)過(guò)所需給定的時(shí)間后，就啟動(dòng)合模裝置5，后退移動(dòng)型具板4，打開(kāi)模具10。接著，從模具10內(nèi)取出成形制品，完成成形。下面，根據(jù)需要重復(fù)以上的成形操作。
根據(jù)上述實(shí)施方案，得到下面的效果。
即，在使熔融樹(shù)脂中所含的增強(qiáng)用纖維的長(zhǎng)度為2～100毫米的范圍內(nèi)，同時(shí)，使增強(qiáng)用纖維的含量為整個(gè)樹(shù)脂的5～70重量％，而且，在含纖維的熱塑性樹(shù)脂顆粒中所處的狀態(tài)是增強(qiáng)用纖維相互平行排列，因此即使模具10和注入裝置1A是常規(guī)裝置，在混合時(shí)和注入時(shí)，增強(qiáng)用纖維也不易斷裂。
為此，由于產(chǎn)生回彈現(xiàn)象所以保持了足夠的長(zhǎng)度，并且含有對(duì)產(chǎn)生回彈現(xiàn)象足夠量的增強(qiáng)用纖維，因此，通過(guò)后退移動(dòng)型具10B，熔融樹(shù)脂能夠充分膨脹，可以得到充分輕量化的成形制品。
而且，通過(guò)注入氣體，輔助由回彈現(xiàn)象產(chǎn)生的熔融樹(shù)脂的膨脹，因此可膨脹到給定的尺寸，所以即使在所含增強(qiáng)用纖維的量比較少的情況下，通過(guò)移動(dòng)型具10B的后退操作，向模具10內(nèi)注入的熔融樹(shù)脂也可確保膨脹到成形制品的容積，能夠確保達(dá)到所需要的輕量化目的。
進(jìn)而，由于增強(qiáng)用纖維的長(zhǎng)度在2毫米以上，通過(guò)注入氣體，可確保輔助熔融樹(shù)脂的膨脹，由于增強(qiáng)用纖維的長(zhǎng)度在100毫米以下，在注入成形時(shí)不會(huì)發(fā)生橋聯(lián)和不良塑化，在成形中不會(huì)產(chǎn)生不良現(xiàn)象和任何障礙，成形操作能夠順利進(jìn)行。
而且，由于增強(qiáng)用纖維的含量在5重量％以上，所以不會(huì)產(chǎn)生因注入氣體而在熔融樹(shù)脂內(nèi)部形成大的中空部分，能夠達(dá)到成形制品的輕量化和由纖維產(chǎn)生強(qiáng)化等兩方面的目的，同時(shí)，由于增強(qiáng)用纖維的含量在70重量％以下，所以氣體確實(shí)注入到熔融樹(shù)脂內(nèi)部，不會(huì)有氣體泄漏到熔融樹(shù)脂表面和成形面之間，從而能夠防止銀色斑點(diǎn)等不良現(xiàn)象的發(fā)生。
進(jìn)而，最遲在模具10內(nèi)的熔融樹(shù)脂冷卻硬化之前，要向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體，通過(guò)注入氣體的壓力將熔融樹(shù)脂從內(nèi)部向模具10的成形面上擠壓，在保持熔融樹(shù)脂表面與模具10的成形面的密實(shí)狀態(tài)下，同時(shí)進(jìn)行熔融樹(shù)脂的冷卻硬化，因此，即使熔融樹(shù)脂發(fā)生熱收縮，在熔融樹(shù)脂內(nèi)部產(chǎn)生的無(wú)數(shù)個(gè)空隙的尺寸也只是多少有些增大而已，在表面上不會(huì)產(chǎn)生不量的凹凸等現(xiàn)象，能夠使成形制品的表面光滑，從而得到外觀(guān)品質(zhì)優(yōu)良的成形制品。
其中，在向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體時(shí)，保持熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體的壓力一定，同時(shí)使一部分注入氣體(理想的是冷卻氣體)從熔融樹(shù)脂內(nèi)部向模具10的外部排出，因此，通過(guò)排出的氣體冷卻熔融樹(shù)脂內(nèi)部，縮短了熔融樹(shù)脂的冷卻時(shí)間，縮短了成形時(shí)的循環(huán)周期，從而能夠提高成形制品的產(chǎn)量。
而且，在使移動(dòng)型具10B后退到空腔10C與成形制品相應(yīng)的容積位置之后，向提供到空腔10C中的熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體，由于對(duì)膨脹之后的熔融樹(shù)脂要注入氣體，因此在注入氣體時(shí)，可以降低氣體的壓力，采用低壓氣體，通過(guò)使氣體充滿(mǎn)整個(gè)熔融樹(shù)脂內(nèi)部，熔融樹(shù)脂中的一部分氣體仍不會(huì)漏掉。
為此，可以降低向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體的壓力，同時(shí)為了使注入的氣體擴(kuò)展到熔融樹(shù)脂內(nèi)部，可進(jìn)一步降低向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體的壓力，使氣體不會(huì)泄漏到熔融樹(shù)脂表面和模具10成形面之間，從而可防止銀色斑點(diǎn)等不良現(xiàn)象的發(fā)生。
進(jìn)而，移動(dòng)移動(dòng)模具10B，在使模具10的空腔10C比成型制品相應(yīng)的容積更小的位置S狀態(tài)下，向模具10內(nèi)注入溶融樹(shù)脂，以注入壓力將溶融樹(shù)脂向模具10的成型面上擠壓，形成密實(shí)接觸狀態(tài)后，再使移動(dòng)模具10B后退，在從注入結(jié)束到移動(dòng)模具10B到達(dá)位置T之間，溶融樹(shù)脂表面被冷卻。由于溶融樹(shù)脂表面的表皮層可仿效模具10的成型面，從此點(diǎn)考慮，也能得到外觀(guān)品質(zhì)優(yōu)良的成型制品。
而且，對(duì)于成形制品來(lái)說(shuō)，由于能夠達(dá)到提高剛性和強(qiáng)度等機(jī)械特性并輕量化等兩方面的目的，如果將該成形制品用作汽車(chē)等輸送機(jī)械的部件，可提高該機(jī)械的效率，而且如果用作電纜走線(xiàn)架等建筑土木部件，由于其輕量化而使設(shè)置操作等更加易行。
圖3表示本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施方案的成形順序。在第2個(gè)實(shí)施方案中，熔融樹(shù)脂充滿(mǎn)比根據(jù)上述第1個(gè)實(shí)施方案中的成形制品的容積小的空腔內(nèi)，借助于注入壓力將熔融樹(shù)脂緊貼在模具成形面上，通過(guò)向前推進(jìn)移動(dòng)型具10B，向熔融樹(shù)脂施加壓縮力，使熔融樹(shù)脂緊貼在模具的成形面上。
下面，具體說(shuō)明第2個(gè)實(shí)施方案的成形順序。第2個(gè)實(shí)施方案的成形順序由于采用了與上述第1個(gè)實(shí)施方案相同的注入成形機(jī)1，因此省略說(shuō)明注入成形機(jī)1。
首先，在注入成形機(jī)1中裝配模具10，同時(shí)在向注入裝置1A的注入筒11內(nèi)提供樹(shù)脂顆粒之后，啟動(dòng)注入成形機(jī)1，開(kāi)始塑化和混合注入筒11內(nèi)的樹(shù)脂顆粒。
所用的樹(shù)脂顆粒與上述第1個(gè)實(shí)施方案的相同，以聚丙烯為主要原料，整個(gè)長(zhǎng)度為2～100毫米，長(zhǎng)度與其整個(gè)長(zhǎng)度相等的增強(qiáng)用玻璃纖維處于相互平行的狀態(tài)，含量為20～80重量％，在該樹(shù)脂顆粒和不含有增強(qiáng)用玻璃纖維的其它顆?；旌系幕旌衔飼r(shí)，含量為全部的5～70重量％，最好是5～60重量％。
而且，在注入筒11內(nèi)，通過(guò)充分進(jìn)行樹(shù)脂顆粒的塑化和混合，熔融樹(shù)脂內(nèi)的無(wú)數(shù)玻璃纖維均勻分布，同時(shí)，使之處于相互充分絡(luò)合的容易發(fā)生回彈現(xiàn)象的狀態(tài)。
同樣，啟動(dòng)合模裝置5，將移動(dòng)型具板4向固定型具板3移動(dòng)，使移動(dòng)模板4的合模承壓塊3B與固定型具板3側(cè)的合模承壓塊3A相接觸。
接著，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置20，如圖3(A)所示，移動(dòng)移動(dòng)型具10B，使模具10的空腔10C處在比相當(dāng)于向其內(nèi)部注入熔融樹(shù)脂整個(gè)注入量的容積大的位置U，將該空腔10C的厚度尺寸定為t3。
在這種狀態(tài)下，將熔融樹(shù)脂從注入裝置1A向模具10內(nèi)注入，將整個(gè)注入量的熔融樹(shù)脂向空腔10C內(nèi)注入，完成熔融樹(shù)脂的注入。
在熔融樹(shù)脂注入完成之前、之后或者從注入完成經(jīng)過(guò)到給定的時(shí)間后，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置20，如圖3(B)所示，將移動(dòng)型具10B向前推進(jìn)到使模具10的空腔10C比成形制品的容積小的位置V，將該空腔10C的厚度尺寸定為t4。
通過(guò)向前推進(jìn)該移動(dòng)型具10B，壓縮空腔10C內(nèi)的熔融樹(shù)脂，通過(guò)向熔融樹(shù)脂施加壓縮力，使該熔融樹(shù)脂向模具10的成形面上擠壓填充貼緊。這樣在熔融樹(shù)脂的表面上形成表皮層。
移動(dòng)型具10B一旦到達(dá)位置V，立即將移動(dòng)型具10B后退使模具10的空腔10C到成為成形制品容積的位置W上，該空腔10C的厚度尺寸定為t5。
在移動(dòng)型具10B到達(dá)位置W的期間內(nèi)，熔融樹(shù)脂的表面被冷卻，確保熔融樹(shù)脂的表面表皮層的形成。
而且，移動(dòng)型具10B的后退速度Vr設(shè)定為0.05～100毫米/秒，最好是0.05～50毫米/秒。
當(dāng)后退移動(dòng)型具10B時(shí)，促進(jìn)了回彈現(xiàn)象，通過(guò)在熔融樹(shù)脂內(nèi)被擠壓的玻璃纖維的彈性回復(fù)力，使熔融樹(shù)脂膨脹，熔融樹(shù)脂內(nèi)產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)空隙，形成比原材料容積大、輕量化的成形制品。
同樣，在移動(dòng)型具10B到達(dá)位置W的同時(shí)，從氣體噴嘴13將氣體注入熔融樹(shù)脂內(nèi)。這時(shí)通過(guò)注入氣體，在模具10內(nèi)的熔融樹(shù)脂完全冷卻硬化之前，向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體。
向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入的氣體分散導(dǎo)入熔融樹(shù)脂內(nèi)形成的無(wú)數(shù)個(gè)空隙中，在熔融樹(shù)脂內(nèi)不會(huì)形成大的中空部分。
而且，借助于氣體的壓力，熔融樹(shù)脂從其內(nèi)向模具10的成形面上擠壓，保持表面緊貼在模具成形面上的狀態(tài)下，同時(shí)進(jìn)行冷卻硬化，冷卻硬化之后，即使發(fā)生熱收縮，盡管熔融樹(shù)脂內(nèi)產(chǎn)生的無(wú)數(shù)個(gè)空隙的尺寸多少有些變大，但不會(huì)在表面上產(chǎn)生不良的凹凸等現(xiàn)象。
在向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體時(shí)，向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入的氣體的壓力設(shè)定在0.1～20kg/cm2的范圍內(nèi)，并且，用上述壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定在比所保持的壓力值更高的壓力值。
這樣，熔融樹(shù)脂內(nèi)氣體的壓力通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥保持在給定值，同時(shí)，其中的一部分氣體從熔融樹(shù)脂內(nèi)向模具10外部排出。通過(guò)排出氣體，冷卻熔融樹(shù)脂的內(nèi)部，從而縮短了熔融樹(shù)脂的冷卻時(shí)間。
因充分冷卻成形制品經(jīng)過(guò)所需的給定時(shí)間后，啟動(dòng)合模裝置5，后退移動(dòng)型具板4，打開(kāi)模具10。從模具10的內(nèi)取出成形制品，成形結(jié)束。以后根據(jù)需要，重復(fù)以上的成形操作。
在該實(shí)施方案中，除了獲得與上述第1個(gè)實(shí)施方案一樣的作用、效果之外，由于通過(guò)移動(dòng)移動(dòng)型具10B，在壓縮熔融樹(shù)脂的同時(shí)充滿(mǎn)了整個(gè)空腔，通過(guò)注入壓力即使是沒(méi)有將空腔全部充滿(mǎn)熔融樹(shù)脂的薄成形制品也可以成形，同時(shí)，由于發(fā)泡劑有助于樹(shù)脂的膨脹，即使在根據(jù)與重量的關(guān)系不能含有膨脹所需量的玻璃纖維的情況下，也可以達(dá)到所希望的膨脹率的效果。
圖4表示本發(fā)明的第3個(gè)實(shí)施方案的成形順序。在這第3個(gè)實(shí)施方案中，將為得到露出上述第1、2實(shí)施方案中用作為原料樹(shù)脂本底的成形制品的成形順序，作為為得到覆蓋其表面的表皮材料一體化的層壓成形制品的成形順序。
下面，具體說(shuō)明第3個(gè)實(shí)施方案的成形順序。另外，在第3個(gè)實(shí)施方案中，由于采用與上述第1、2個(gè)實(shí)施方案一樣的注入成形機(jī)1，也省略對(duì)注入成形機(jī)1的說(shuō)明。
首先，在注入成形機(jī)1中裝配模具10，在所安裝的模具10的移動(dòng)型具10B內(nèi)，如圖4(A)所示，裝載表皮材料14，在向注入裝置1A的注入筒11內(nèi)加入樹(shù)脂顆粒之后，啟動(dòng)注入成形機(jī)1，開(kāi)始塑化和混合注入筒11內(nèi)的樹(shù)脂顆粒。通過(guò)混合，使熔融樹(shù)脂內(nèi)的無(wú)數(shù)玻璃纖維均勻分布，同時(shí)，處于充分絡(luò)合的狀態(tài)，形成易于發(fā)生回彈現(xiàn)象的狀態(tài)。
在向移動(dòng)型具10B中裝載表皮材料14時(shí)，預(yù)先在移動(dòng)型具10B中，設(shè)置為裝載表皮材料14的噴嘴和真空吸引孔等裝載方式，可以使表皮材料14的裝載自動(dòng)化。
表皮材料14的裝載不限于在移動(dòng)型具10B上，還可在移動(dòng)型具10A側(cè)進(jìn)行。
而且，所采用的樹(shù)脂顆粒與上述第1、2個(gè)實(shí)施方案的相同。
進(jìn)而，作為表皮材料14，可以采用織物和無(wú)紡布等布、熱塑性樹(shù)脂材料、熱塑性樹(shù)脂的發(fā)泡材料，及印有圖案的薄膜等單層材料，以及在熱塑性彈性體和氯乙烯樹(shù)脂等表皮材料上襯有熱塑性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂的發(fā)泡體等襯里的多層材料。
同樣，啟動(dòng)合模裝置5，使移動(dòng)型具板4向固定型具板3移動(dòng)，使移動(dòng)型具板4側(cè)的合模承壓塊3B與移動(dòng)板3側(cè)的合模承壓塊3A接觸。
接著，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置20，移動(dòng)移動(dòng)型具10B使模具10的空腔10C擴(kuò)大到比相當(dāng)于向其內(nèi)注入熔融樹(shù)脂的全部注入量容積大的位置X，將模具10的空腔10C的厚度尺寸定為t6(參見(jiàn)圖4(A))。
在這種狀態(tài)下，將熔融樹(shù)脂從注入裝置1A向模具10內(nèi)注入，向空腔10C內(nèi)注入完全部注入量的熔融樹(shù)脂，完成熔融樹(shù)脂的注入。
在熔融樹(shù)脂注入完之前、之后，或者從注入完成經(jīng)過(guò)給定的時(shí)間后，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置20，如圖4(B)所示，移動(dòng)型具10B向前推進(jìn)到使模具10的空腔10C比成形制品容積小的位置Y，將該空腔10C的厚度尺寸定為t7。
通過(guò)向前推進(jìn)該移動(dòng)型具10B，壓縮空腔10C內(nèi)的熔融樹(shù)脂，由加在熔融樹(shù)脂上的壓縮力將其充滿(mǎn)，將該熔融樹(shù)脂向表皮材料14擠壓，由此將熔融樹(shù)脂附著在表皮材料14上。
一旦移動(dòng)型具10B到達(dá)位置Y，立即將移動(dòng)型具10B后退至使模具10的空腔10C與成形制品的容積相等的位置Z，將空腔10C的厚度尺寸定位t8。
移動(dòng)型具10B的后退速度Vr可設(shè)定在0.05-100毫米/秒的范圍，最好是0.05～50毫米/秒的范圍內(nèi)。
當(dāng)后退移動(dòng)型具10B時(shí)，借助于回彈現(xiàn)象，熔融樹(shù)脂內(nèi)被擠壓玻璃纖維的彈性回復(fù)力使熔融樹(shù)脂膨脹，在熔融樹(shù)脂內(nèi)產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)空隙，形成為比原材料的容積大的輕量化的成形制品。
同樣，在移動(dòng)型具10B到達(dá)位置Z的同時(shí)，將氣體從氣體噴嘴13注入熔融樹(shù)脂內(nèi)。在這時(shí)通過(guò)注入氣體，在模具10內(nèi)的熔融樹(shù)脂完全冷卻硬化之前，向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體。
向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入的氣體，分散導(dǎo)入熔融樹(shù)脂內(nèi)產(chǎn)生的各空隙中，在熔融樹(shù)脂內(nèi)不產(chǎn)生大的中空部分。
而且，通過(guò)氣體壓力，熔融樹(shù)脂從其內(nèi)部向模具10的成形面上擠壓，在保持表皮材料14與模具10的成形面緊貼的狀態(tài)下，冷卻硬化熔融樹(shù)脂。為此，通過(guò)冷卻硬化，即使熔融樹(shù)脂發(fā)生熱收縮，在熔融樹(shù)脂內(nèi)產(chǎn)生的無(wú)數(shù)個(gè)空隙的尺寸也僅僅是多少有些增大，在表面上不會(huì)發(fā)生凹凸等不良現(xiàn)象。
向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體的壓力為0.1～20kg/cm2，并且采用上述壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定在比所保持的壓力高的壓力值，這樣，由于氣體向外排出，熔融樹(shù)脂的內(nèi)部被冷卻，從而縮短了熔融樹(shù)脂的冷卻時(shí)間。
固充分冷卻成形制品需經(jīng)過(guò)給定的時(shí)間后，操作合模裝置5，向后移動(dòng)移動(dòng)型具板4，打開(kāi)模具10。從模具10內(nèi)取出成形制品，完成成形。以后，根據(jù)需要可重復(fù)上述成形操作。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中，除了可以獲得與上述第1和2個(gè)實(shí)施方案相同的作用和效果之外，還獲得了通過(guò)一次成形得到將覆蓋表面的表皮材料一體化的多層成形制品的效果。
下面，根據(jù)本發(fā)明的第4個(gè)實(shí)施方案，對(duì)在本發(fā)明中理想的是最好用的氣體噴嘴的效果進(jìn)行說(shuō)明。
圖5表示本發(fā)明的第4個(gè)實(shí)施方案的注入成形機(jī)101。該注入成形機(jī)101是將熔融樹(shù)脂從注入裝置102的噴嘴102A向模具110的內(nèi)部注入進(jìn)行成形。
注入裝置102使用螺旋(圖中省略)將向圖中未表出的注入筒內(nèi)部加入的樹(shù)脂顆粒進(jìn)行混合并塑化，該塑化的熔融樹(shù)脂從噴嘴102A的頂端注入。
本實(shí)施方案的注入成形機(jī)101裝配有固定在注入裝置102側(cè)的固定盤(pán)103、固定在固定盤(pán)103的注入裝置102相對(duì)側(cè)的固定板107、設(shè)置在這些固定盤(pán)103和固定板107之間并可以相對(duì)于固定盤(pán)103接近分離的可動(dòng)盤(pán)104以及將該可動(dòng)盤(pán)104相對(duì)于固定盤(pán)103移動(dòng)的合模裝置105。
在相對(duì)設(shè)置的固定盤(pán)103和固定板107之間，架設(shè)拉桿108，沿著該拉桿108設(shè)置可自由移動(dòng)的可動(dòng)盤(pán)104。
合模裝置105是由在可動(dòng)盤(pán)104和固定板107之間設(shè)置的曲柄裝置109，和安裝在固定板107上的用于合模的油壓筒裝置106構(gòu)成。曲柄裝置109與油壓筒裝置106的活塞桿106A連接，油壓筒裝置106的擠壓力由曲柄裝置109進(jìn)行增大，驅(qū)動(dòng)可動(dòng)盤(pán)104，這樣進(jìn)行模具110的關(guān)閉和合模。
而且，在固定盤(pán)103和可動(dòng)盤(pán)104之間，沿著合模開(kāi)模方向設(shè)置合模承壓塊103A、103B。在可動(dòng)盤(pán)104側(cè)設(shè)置的合模承壓塊103B在將可動(dòng)盤(pán)104相對(duì)于固定盤(pán)103向前推動(dòng)時(shí)，與設(shè)置在固定盤(pán)103側(cè)的合模承壓塊103A接觸，承受曲柄裝置109的高壓合模力。通過(guò)這些合模承壓塊103A、103B，可確保固定盤(pán)103和可動(dòng)盤(pán)104的平行度。
模具110是裝配有在固定盤(pán)103側(cè)安裝的固定型具111和在可動(dòng)盤(pán)104側(cè)安裝的可動(dòng)模具112，作為可動(dòng)模具112的一部分設(shè)置的移動(dòng)型具113。
移動(dòng)型具113嵌入設(shè)置在可動(dòng)模具112中央部分的固定型具111側(cè)開(kāi)口的凹部112A中，可以相對(duì)于模具110的空腔110A進(jìn)退。通過(guò)在凹部112A內(nèi)設(shè)置的模具移動(dòng)裝置140該移動(dòng)型具113可相對(duì)于空腔110A自由進(jìn)退。
該模具移動(dòng)裝置140裝配有分別具有一對(duì)在相對(duì)于移動(dòng)型具113的移動(dòng)方向傾斜的傾斜面141A、142A的傾斜部件141、142。這些傾斜部件141、142以與彼此的傾斜面141A、142A相互接觸的狀態(tài)，沿移動(dòng)型具113的移動(dòng)方向并列設(shè)置。
其中，在傾斜部件141上連接油壓筒裝置143，并在與移動(dòng)型具113的移動(dòng)方向正交的方向上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。該傾斜部件141的移動(dòng)可以由氣動(dòng)式或者電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行。
在該傾斜部件141的傾斜面141A的兩端邊緣上，設(shè)置向傾斜部件142側(cè)伸出的該傾斜部件141的上升部分141B，在其中的一對(duì)上升部分141B之間嵌入傾斜面142A側(cè)的傾斜部件142的一端。
在各上升部分141B內(nèi)側(cè)面上分別形成槽141C，在傾斜部件142的傾斜面142A側(cè)的端部，設(shè)置與這些槽141C嵌合的凸條142B。
在該模具移動(dòng)裝置140中，當(dāng)向前推進(jìn)油壓筒裝置143的活塞桿143A時(shí)，傾斜部件141擠壓傾斜部件142，相對(duì)于空腔110A向前推進(jìn)移動(dòng)型具113，另一方面，當(dāng)后退活塞桿143A時(shí)，傾斜部件141拉近傾斜部件142，使移動(dòng)型具113后退。
在油壓筒裝置143上連接提供油壓的油壓裝置144，在油壓裝置144上連接對(duì)控制提供油壓的模具移動(dòng)裝置140進(jìn)行所需操作的控制裝置145。該控制裝置145由于具有數(shù)字定序器等連續(xù)控制回路，可將移動(dòng)型具113相對(duì)于空腔110A在各個(gè)階段進(jìn)行前進(jìn)后退，在給定的位置停止一段時(shí)間之后，進(jìn)行后退等，可以設(shè)定連續(xù)進(jìn)行任意不同的動(dòng)作。
另一方面，在固定型具111的中央部分形成澆道111A。在該澆道111A上連接貫通固定型具103的注入裝置102的噴嘴102A，從噴嘴102A將通過(guò)澆道111A將熔融樹(shù)脂注入空腔110A內(nèi)。
而且，在固定型具111中埋設(shè)兩個(gè)用于向充滿(mǎn)空腔110A內(nèi)的熔融樹(shù)脂的內(nèi)部填充氣體的氣體噴嘴120。由這些氣體噴嘴120構(gòu)成了用于向空腔110A內(nèi)導(dǎo)入氣體的氣體注入流路150，其位置是在模具110的成形面上，與成形制品的表面(有圖案面)相對(duì)側(cè)的里面對(duì)應(yīng)的部分。
如圖6所示，氣體噴嘴120被設(shè)計(jì)成從固定型具111的成形面上伸出一部分的樣子。具體地說(shuō)，在氣體噴嘴120的整個(gè)長(zhǎng)度為30～50毫米的情況下，氣體噴嘴120從成形面伸出的長(zhǎng)度為2毫米。
在氣體噴嘴120上連接向在固定型具111螺旋進(jìn)入的氣體開(kāi)關(guān)153，該氣體開(kāi)關(guān)153上連接從設(shè)置在固定型具111外部的氣體注入裝置(圖示省略)延續(xù)的氣體流路154。這樣，將從氣體注入裝置提供的氣體通過(guò)氣體流路154和氣體開(kāi)關(guān)153，從氣體噴嘴120導(dǎo)入空腔110A內(nèi)。
氣體噴嘴120裝配有圓筒狀外筒121、插入該外筒121內(nèi)的中芯部分122，以及在該外筒121或中芯部分122之間形成的沿著該氣體噴嘴120的軸向可以流通氣體的氣體流路123。
外筒121在氣體入口123A側(cè)(氣體開(kāi)關(guān)153側(cè))的端部設(shè)置有環(huán)狀邊緣131，通過(guò)該邊緣131，其不會(huì)從固定型具111上脫落掉。
如圖7和圖8所示，中芯部分122設(shè)有以大致緊密結(jié)合的狀態(tài)插入外筒121中的類(lèi)似于圓柱狀的中芯部分本體132、以及在該中芯部分本體132的氣體入口123A側(cè)的端部設(shè)置的系止部133，形成T字狀。
該系止部133形成覆蓋外筒121的氣體入口123A側(cè)開(kāi)口121A的圓盤(pán)狀，通過(guò)在外筒121的邊緣131上的螺旋等固定方法(圖示上省略)進(jìn)行固定。在系止部133的周?chē)O(shè)有防止氣體泄漏的片材124。
在中芯部分本體132的周面上，通過(guò)切削加工等，以等間隔形成與其軸心平行的平面部分134、135，通過(guò)這些平面部分134、135，在中芯部分122和外筒121之間，通過(guò)平面部分134、135和外筒121的內(nèi)周面包圍形成4個(gè)氣體流路123。
各個(gè)平面部分134、135由氣體入口123A側(cè)的入口側(cè)平面部分134和氣體出口123B側(cè)的出口側(cè)平面部分135構(gòu)成，出口側(cè)平面部分135比入口側(cè)平面部分134的寬度窄，就是說(shuō)，通過(guò)中芯部分本體132的出口側(cè)平面部份135的直徑尺寸比通過(guò)入口側(cè)平面部分134的大。這樣，氣體流路123的氣體出口123B側(cè)的部分比氣體入口123A側(cè)的部分窄。
氣體流路123的各個(gè)氣體入口123A由在系止部133上形成的窄縫133A構(gòu)成。
而且，中芯部分本體132的氣體出口123B側(cè)的頂端形成與其軸向呈正交的平面狀的頂端面132B。
外筒121的端部也從比該頂端面132B向氣體出口123B側(cè)伸出，由此，在氣體噴嘴120的頂端形成外筒121的頂端和包圍頂端面132B的頂端空間120A。
從外筒121的端部的中芯部分122的頂端面132B伸出的長(zhǎng)度例如為0.1毫米～3毫米。
下面說(shuō)明本發(fā)明的第4個(gè)實(shí)施方案的成形順序。
在該實(shí)施方案中，使用含有增強(qiáng)用纖維的含纖維樹(shù)脂，膨脹樹(shù)脂進(jìn)行成形。
也就是說(shuō)，作為原料可以使用含有增強(qiáng)用纖維的含纖維熱塑性樹(shù)脂顆粒，即可單獨(dú)使用含纖維的熱塑性樹(shù)脂顆粒或者其它樹(shù)脂顆?；旌鲜褂茫@樣，使向模具110內(nèi)注入的熔融樹(shù)脂具有膨脹性。在原材料中可添加輔助熔融樹(shù)脂膨脹的發(fā)泡劑。
對(duì)于上述樹(shù)脂顆粒中所含增強(qiáng)用纖維來(lái)說(shuō)，可以采用玻璃纖維和硼纖維等的陶瓷纖維、玻璃纖維和碳纖維等無(wú)機(jī)纖維、鋁纖維和銅纖維等金屬纖維、超高分子量的聚乙烯纖維、阿拉梅達(dá)纖維、聚芳化樹(shù)脂纖維等有機(jī)纖維中的一種，最好采用玻璃纖維。
而且，對(duì)于形成樹(shù)脂顆粒的主要組分熱塑性樹(shù)脂沒(méi)有特別的限定，例如可以采用聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、丙烯-乙烯無(wú)規(guī)共聚物、聚乙烯等聚烯烴系樹(shù)脂、聚苯乙烯系樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、聚氯乙烯系樹(shù)脂、聚酰胺系樹(shù)脂、聚酯系樹(shù)脂、聚縮醛系樹(shù)脂、聚碳酸酯系樹(shù)脂、聚芳香醚或硫酸酯系樹(shù)脂、聚芳香酯系樹(shù)脂、聚砜系樹(shù)脂或丙烯酸酯系樹(shù)脂等。
進(jìn)而，在這些樹(shù)脂中，可使用含有滑石等填充材料，以及各種添加劑等材料，能夠注入成形的各種高分子材料。
上述熱塑性樹(shù)脂可以單獨(dú)使用，也可以將兩種以上混合使用。
在這些熱塑性樹(shù)脂中，聚丙烯、丙烯和其它烯烴的嵌段共聚物、無(wú)規(guī)聚合物，或者這些化合物等的聚丙烯系樹(shù)脂最好，特別是含有不飽和羧酸，或由其衍生物變性的酸變性聚烯烴系樹(shù)脂的聚丙烯樹(shù)脂最為合適。
對(duì)于作為原材料的含纖維樹(shù)脂來(lái)說(shuō)，可以使用含有5～70重量％長(zhǎng)度為2～100毫米的增強(qiáng)用纖維的樹(shù)脂。理想的是整個(gè)長(zhǎng)度的范圍為2～100毫米，并且是在長(zhǎng)度與整個(gè)長(zhǎng)度相等的纖維處于相互平行排列狀態(tài)下，進(jìn)行樹(shù)脂浸漬拉伸成形法得到的顆粒。這種含有纖維的樹(shù)脂顆粒例如可使用出光石油化學(xué)株式會(huì)社制的モストロン L(商品名)。
使用這些原材料通過(guò)注入壓縮成形法進(jìn)行成形時(shí)，首先，向注入裝置102提供樹(shù)脂顆粒，同時(shí)啟動(dòng)注入成形機(jī)101，進(jìn)行熔融樹(shù)脂顆粒的塑化和混合，使其溶融。這樣，在使熔融樹(shù)脂內(nèi)的增強(qiáng)用纖維均勻的同時(shí)，相互之間變得充分絡(luò)合，形成易于發(fā)生回彈現(xiàn)象的狀態(tài)。
啟動(dòng)合模裝置105，使可動(dòng)盤(pán)104向固定盤(pán)103移動(dòng)，關(guān)閉模具110。而且，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置140，如圖9(A)所示，使模具110的空腔110A達(dá)到厚度為t11的位置U2，移動(dòng)移動(dòng)型具113，使其停止。
空腔110A的厚度t11是注入樹(shù)脂量部分的厚度和壓縮模具110內(nèi)的熔融樹(shù)脂的壓縮沖程部分的厚度加和的厚度。為了降低樹(shù)脂注入時(shí)的壓力，減小填充樹(shù)脂時(shí)增強(qiáng)用纖維的損失，該壓縮沖程最好為0.1～50毫米，更好為1～10毫米。通過(guò)將壓縮沖程定在1～10毫米的范圍內(nèi)，除了進(jìn)一步降低增強(qiáng)用纖維的折斷，還能防止由波紋引起的不良外觀(guān)現(xiàn)象。
在這種狀態(tài)下，從注入裝置102的噴嘴102A向空腔110A注入熔融樹(shù)脂。
在開(kāi)始注入熔融樹(shù)脂后，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，例如注入完成之前或者注入完成的同時(shí)，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置140，向前推進(jìn)移動(dòng)型具113，如圖9(B)所示，將移動(dòng)型具113向前推進(jìn)到空腔110A的厚度為t12的位置V，使其停止?？涨?10A的厚度t12是空腔110A形成注入樹(shù)脂量的容積的厚度。
通過(guò)該移動(dòng)型具113的推進(jìn)，壓縮向空腔110A注入的熔融樹(shù)脂，使熔融樹(shù)脂充滿(mǎn)空腔110A，同時(shí)通過(guò)該壓縮力使熔融樹(shù)脂緊貼在模具110的成形面上。這樣，緊貼在模具110的成形面上熔融樹(shù)脂的最表面層比內(nèi)部更早地冷卻固化。
一旦熔融樹(shù)脂的最表面層固化到所給定的厚度，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置140，如圖9(C)所示，將移動(dòng)型具113后退到空腔110A的厚度為t13的位置W，使其停止。
空腔110A的厚度t13設(shè)定為空腔110A形成成形制品容積的厚度。
而且，移動(dòng)型具113的后退速度可根據(jù)成形條件和樹(shù)脂種類(lèi)適當(dāng)設(shè)定，例如0.05～100毫米/秒，為了確保在熔融樹(shù)脂上轉(zhuǎn)印成形面，最好為0.05-50毫米/秒。
當(dāng)移動(dòng)型具113后退擴(kuò)大空腔110A時(shí)，通過(guò)回彈現(xiàn)象，借助于在熔融樹(shù)脂內(nèi)擠壓的增強(qiáng)用纖維的彈性回復(fù)力，使熔融樹(shù)脂膨脹。
在移動(dòng)型具113到達(dá)位置W2后，操作氣體注入裝置(圖中省略)，通過(guò)氣體注入流路150，從氣體噴嘴120向空腔110A內(nèi)的熔融樹(shù)脂中注入氣體。
這時(shí)氣體的壓力例如在0.01～20MPa范圍內(nèi)。特別是氣體壓力在比較低的范圍0.01-1MPa的情況下，除了可確保防止在成形制品內(nèi)發(fā)生大的中空部分，以及由于氣體向熔融樹(shù)脂外部泄漏，而產(chǎn)生不良外觀(guān)的情況之外，而且由于不需要高壓氣體設(shè)備，從而可降低設(shè)備成本。
從氣體注入裝置供給的氣體通過(guò)氣體流路154和氣體開(kāi)關(guān)153，導(dǎo)入氣體噴嘴120的中芯部分122的窄縫133A，就是說(shuō)從氣體入口123A導(dǎo)入氣體流路123，從氣體出口123B流出到頂端空間120A，匯集充滿(mǎn)頂端空間120A。這樣，頂端空間120A內(nèi)的氣體壓力上升，當(dāng)該壓力達(dá)到穿破熔融樹(shù)脂固化的最表面層的程度時(shí)，氣體立即從頂端空間120A向熔融樹(shù)脂內(nèi)，即向最表面層擠壓。擠壓的氣體穿破了熔融樹(shù)脂的最表面層，與外筒121的氣體出口123A側(cè)的開(kāi)口大致相同，即形成橫截面比氣體流路123大的氣體導(dǎo)入孔，通過(guò)該氣體導(dǎo)入孔氣體注入到熔融樹(shù)脂內(nèi)。
這樣，當(dāng)向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體時(shí)，熔融樹(shù)脂就從其內(nèi)部向模具110的成形面上擠壓，在熔融樹(shù)脂中，模具110的成形面更進(jìn)一步強(qiáng)化轉(zhuǎn)印形成表皮層。
向熔融樹(shù)脂中注入了給定量的氣體后，在此狀態(tài)下，使熔融樹(shù)脂在給定的時(shí)間內(nèi)冷卻固化后，啟動(dòng)合模裝置105，后退可動(dòng)盤(pán)104，打開(kāi)模具110，從模具110內(nèi)取出成形的比所用原材料容積大的成形制品。
以后，根據(jù)需要可重復(fù)進(jìn)行上面的成形操作。
另一方面，在使用注入模塑成形法生產(chǎn)成形制品的情況下，在使用上述注入壓縮法的成形順序中，可省略向前推進(jìn)移動(dòng)型具113的熔融樹(shù)脂壓縮工序。也就是說(shuō)使移動(dòng)型具113停止在位置V(參照?qǐng)D9(B))的狀態(tài)，除了將熔融樹(shù)脂充滿(mǎn)注入空腔110A之外，其它與上注入壓縮成形法一樣進(jìn)行成形。
如果進(jìn)行該實(shí)施方案，會(huì)具有下面的效果。
即，由于氣體噴嘴120的外筒121的端部從中芯部分122的頂端向氣體出口側(cè)123B伸出，即使導(dǎo)入氣體流路123的氣體壓力很低，也能在頂端空間120A內(nèi)使氣體壓力增高，因此，能夠確保穿破熔融樹(shù)脂最表面層的氣體導(dǎo)入熔融樹(shù)脂內(nèi)，由于能夠形成橫截面比氣體流路123更大的導(dǎo)入孔，所用能夠向熔融樹(shù)脂內(nèi)導(dǎo)入足夠量的氣體。因此，由于借助于注入的氣體能夠使熔融樹(shù)脂在模具110的成形面上呈擠壓狀態(tài)下冷卻，所以在成形制品的表面層上能夠形成與模具110成形面相仿的表皮層，從而可確保防止凹凸等不利外觀(guān)的產(chǎn)生。
進(jìn)而，在頂端空間120A內(nèi)匯集的氣體，其壓力上升到穿破熔融樹(shù)脂最表面層的程度，會(huì)立即向熔融樹(shù)脂的最表面層擠壓，從而能夠抑制氣體形成比所需壓力高的壓力。因此，向熔融樹(shù)脂內(nèi)導(dǎo)入時(shí)的氣體壓力可以穿破熔融樹(shù)脂最表面層所需的最低限壓力，因此，避免了氣體在成形制品內(nèi)部形成大的中空部分，從而可確保具有優(yōu)良的強(qiáng)度。
進(jìn)而，將中芯部分122的氣體出口123B側(cè)的頂端作為與其軸向成正交的平面狀頂端面132B，可以使中芯部分122的形狀簡(jiǎn)單化，因此除了簡(jiǎn)單地加工和制造之外，由于向熔融樹(shù)脂內(nèi)部確實(shí)注入了足夠量的氣體，所以防止凹凸等現(xiàn)象的發(fā)生。
由于中芯部分122具有覆蓋外筒121的開(kāi)口121A的系止部133，形成T字狀，因此在氣體從系止部133的窄縫133A導(dǎo)入氣體流路123中進(jìn)行流通時(shí)，系止部133通過(guò)氣體向外筒121的邊緣131擠壓，從而防止了因氣體流通而使中芯部分22從外筒21中抽出。
而且，通過(guò)使外筒121的一端從中芯部分頂端伸出的長(zhǎng)度為0.1～3毫米，能夠充分保證頂端空間120A，因此，除了能夠向樹(shù)脂內(nèi)部注入足夠的氣體之外，還可以提高成形制品從氣體噴嘴120上的分離性。
由于使用含有增強(qiáng)用纖維的熔融樹(shù)脂進(jìn)行成形，所以除了使成形制品具有良好的機(jī)械強(qiáng)度的特性之外，由于在注入熔融樹(shù)脂開(kāi)始之后進(jìn)行擴(kuò)大空腔的工序和注入氣體的工序，借助于注入氣體，通過(guò)回彈現(xiàn)象輔助含纖維熔融樹(shù)脂的膨脹，從而確保熔融樹(shù)脂的膨脹。因此，能夠達(dá)到成形制品1輕量化目的，同時(shí)，可獲得單位重量的力學(xué)特性非常優(yōu)良的成形制品。
而且，在向空腔110A填充熔融樹(shù)脂完成之后進(jìn)行膨脹熔融樹(shù)脂的擴(kuò)大空腔工序，在膨脹熔融樹(shù)脂之前，冷卻熔融樹(shù)脂的表面，形成與模具110成形面相仿的表皮層，從而獲得外觀(guān)品質(zhì)優(yōu)良的成形制品。
本發(fā)明并不限于第4個(gè)實(shí)施方案，它還包括能夠達(dá)到本發(fā)明目的的其它構(gòu)成，下面所示的變動(dòng)方案也包含在本發(fā)明中。
也就是說(shuō)，在如上所述的第4個(gè)實(shí)施方案中，后退移動(dòng)型具113，即在完成擴(kuò)大空腔110A的工序之后，向熔融樹(shù)脂中注入氣體，但是也可以在后退移動(dòng)型具113的同時(shí)注入氣體。
在上述第4個(gè)實(shí)施方案中，氣體噴嘴120的中芯部分122的頂端作成平面狀的頂端面132B，但是對(duì)中芯部分的頂端形狀并沒(méi)有特別的限制，例如，如圖10所示，氣體噴嘴1120的中芯部分122的頂端可以作成尖的232B。如果這樣，可以與現(xiàn)有的氣體噴嘴一樣，能簡(jiǎn)單地形成氣體噴嘴120。
而且，在上述第4個(gè)實(shí)施方案的氣體噴嘴120中形成了四個(gè)氣體流路123，但是對(duì)氣體流路的數(shù)目沒(méi)有特別限定。然而為了高效率地注入氣體，最好設(shè)置多個(gè)氣體流路。
進(jìn)而，在上述第4個(gè)實(shí)施方案中，模具移動(dòng)裝置140雖然內(nèi)藏于模具110，但也使可以動(dòng)模具112的凹部112A作成貫通孔，在貫通孔中配置可自由移動(dòng)的移動(dòng)型具，在該移動(dòng)型具和可動(dòng)盤(pán)之間設(shè)置模具移動(dòng)裝置。
同樣，在上述第4實(shí)施方案中雖然說(shuō)明了通過(guò)注入壓縮成形法和注入模塑成形法進(jìn)行成形的情況，但本發(fā)明也可以使用注入壓縮成形法進(jìn)行成形。
而且，本發(fā)明成形所用的成形機(jī)并不僅限于上述第4實(shí)施方案中所用構(gòu)造的注入成形機(jī)，它可配備有能夠擴(kuò)大空腔的模具，該模具設(shè)置有外筒的端部比中芯部分的頂端向氣體出口側(cè)伸出的氣體噴嘴，具體的成形機(jī)的種類(lèi)和構(gòu)造可根據(jù)實(shí)施情況來(lái)適當(dāng)選擇。
下面根據(jù)本發(fā)明的第5個(gè)實(shí)施方案，說(shuō)明本發(fā)明的熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體和液態(tài)介質(zhì)的效果。各個(gè)實(shí)施方案中，省略或者簡(jiǎn)化了同一構(gòu)成部件和同一符號(hào)的說(shuō)明。
圖11說(shuō)明本實(shí)施方案所使用的注入成形機(jī)201。
由于注入成形機(jī)201附加設(shè)置了往上述注入成形機(jī)101的氣體注入管中注入液體介質(zhì)的注入裝置，因此由于其它部位與注入成形機(jī)101具有同樣的構(gòu)成，可省略對(duì)其說(shuō)明。
在圖11中，在氣體注入裝置250的氣體注入管251上可連接向成形制品的空隙提供液態(tài)冷介質(zhì)的冷卻介質(zhì)供給裝置255。
該冷卻介質(zhì)供給裝置255如圖12所示，裝配有儲(chǔ)存液態(tài)冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)儲(chǔ)存槽256和從該冷卻介質(zhì)儲(chǔ)存槽256向氣體注入管251輸送所提供的液體冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)供給管257，使液體冷卻介質(zhì)通過(guò)從氣體注入管251輸送的氣體被吸入。
也就是說(shuō)，在氣體注入管251和冷卻介質(zhì)供給管255連接的部分中，裝配有位于上流側(cè)的內(nèi)管251B和在下流側(cè)覆蓋內(nèi)管251B的位于同心的外管251C，冷卻介質(zhì)供給管257向該外管151C的內(nèi)部開(kāi)口。內(nèi)管251形成一端細(xì)的形狀，外管251C的端部由于在和內(nèi)管251B之間閉塞，通過(guò)從內(nèi)管251B吹出的高速氣體，在內(nèi)管251B和外管251C之間的空間形成負(fù)壓，冷卻介質(zhì)供給管257的液體冷卻介質(zhì)被吸入外管251C內(nèi)，同時(shí)隨氣體向下流側(cè)輸送。
在冷卻介質(zhì)供給裝置255的冷卻介質(zhì)供給管257中設(shè)置允許或者阻止向氣體注入管251提供液體冷卻介質(zhì)的閥門(mén)258。
在本實(shí)施方案中所用的液體冷卻介質(zhì)可以是水、氯化鈣溶液、氯化鎂溶液、一元醇、二元醇、三元醇等在常溫下是液態(tài)的介質(zhì)，對(duì)其種類(lèi)沒(méi)有限制，考慮到金屬的腐蝕、使用溫度下冷卻介質(zhì)的狀態(tài)等情況，水、液態(tài)二氧化碳、一元醇、二元醇最為理想。
下面，根據(jù)圖13和圖14來(lái)說(shuō)明第5實(shí)施方案的成形順序。
首先，在注入成形機(jī)201中裝配模具210，同時(shí)，向注入裝置201A的注入筒211內(nèi)提供樹(shù)脂顆粒，然后，啟動(dòng)注入成形機(jī)201，在注入筒211內(nèi)開(kāi)始樹(shù)脂顆粒的塑化和混合。
所使用的樹(shù)脂顆粒是以聚丙烯為主要原料的，整個(gè)長(zhǎng)度在2～10毫米范圍內(nèi)的。在該樹(shù)脂顆粒中，長(zhǎng)度與其整個(gè)長(zhǎng)度相等的增強(qiáng)用玻璃纖維處于相互平行狀態(tài)，含量為20～80重量％，在是該樹(shù)脂顆粒和其它不含增強(qiáng)用玻璃纖維的其它顆粒混合的混合物的情況下，含量范圍在5～70重量，最好為5～60重量％。
而且，在注入筒211內(nèi)，通過(guò)充分進(jìn)行樹(shù)脂顆粒的塑化和混合，使熔融樹(shù)脂內(nèi)的無(wú)數(shù)個(gè)玻璃纖維均勻分散，并且形成相互充分絡(luò)合的狀態(tài)，成為容易發(fā)生回彈現(xiàn)象的狀態(tài)。
同樣，啟動(dòng)合模裝置205，使可動(dòng)盤(pán)204向固定盤(pán)203移動(dòng)，使可動(dòng)盤(pán)204側(cè)的合模承壓塊203B與固定盤(pán)203側(cè)的合模承壓塊203A接觸。
接著，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置240，如圖13(A)所示，將移動(dòng)型具213移動(dòng)到模具210的空腔210A比成形制品的相應(yīng)容積小的位置S處，將該空腔210A的厚度尺寸定為t21。
這時(shí)，位置S是根據(jù)靜止在該位置S的移動(dòng)型具213形成的空腔的厚度t21和確保成形制品容積的空腔厚度t22的關(guān)系設(shè)定t22/t21在11.2～16.0的范圍內(nèi)。
在這種狀態(tài)下，從注入裝置201向模具210內(nèi)注入熔融樹(shù)脂，充滿(mǎn)比成形制品的容積小的空腔，通過(guò)注入壓力使熔融樹(shù)脂向模具210的成形面上擠壓并處于緊貼的狀態(tài)，此時(shí)完成熔融樹(shù)脂的注入。
在熔融樹(shù)脂注入完成之前、之后或者從注入完成經(jīng)過(guò)給定的時(shí)間后，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置240，如圖13(B)所示，將移動(dòng)型具213后退到使模具210的空腔形成成形制品容積的位置T2，該空隙210A的厚度尺寸定為t22。
這樣，在從注入完成到移動(dòng)型具213到達(dá)位置T2的時(shí)間內(nèi)，冷卻熔融樹(shù)脂的表面，在熔融樹(shù)脂(成形制品)的表面形成表皮層。
在注入完成之后后退移動(dòng)型具13的情況下，雖然模具溫度多少有些差異，但將從注入完成到開(kāi)始后退移動(dòng)型具213的時(shí)間設(shè)定為0～10秒。
而且，移動(dòng)型具213的后退速度Vr設(shè)定在0.05～100毫米/秒，最好為0.05～50毫米/秒。
當(dāng)后退移動(dòng)型具213時(shí)，通過(guò)回彈現(xiàn)象，借助于在熔融樹(shù)脂內(nèi)擠壓的玻璃纖維的彈性回復(fù)力使熔融樹(shù)脂膨脹，在熔融樹(shù)脂內(nèi)部產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)空隙，形成比原材料的容積大的輕量化成形制品。
同樣，在移動(dòng)型具213到達(dá)位置T2的同時(shí)，操作氣體注入裝置250，從氣體噴嘴220向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體。這時(shí)，通過(guò)進(jìn)行氣體注入，在模具210內(nèi)的熔融樹(shù)脂完全冷卻硬化之前，向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體。
即，如圖14(A)所示(還可參照?qǐng)D11)，當(dāng)開(kāi)放閥門(mén)251A處于關(guān)閉狀態(tài)下打開(kāi)氣體閥門(mén)252時(shí)，氣體從圖中未示出的氣體供給源通過(guò)氣體注入管251和氣體噴嘴220，分散導(dǎo)入形成制品的熔融樹(shù)脂內(nèi)產(chǎn)生的無(wú)數(shù)個(gè)空隙中，在熔融樹(shù)脂內(nèi)不產(chǎn)生大的中空部分。
從氣體注入裝置250提供的氣體，通過(guò)氣體導(dǎo)入路154和氣體開(kāi)關(guān)153，從氣體噴嘴220的中芯部分222的窄縫133A，即從氣體入口123A導(dǎo)入氣體流路123，從氣體出口123B流出到頂端空間120A內(nèi)，在頂端空間120A內(nèi)匯集充滿(mǎn)。這樣，在頂端空間120A內(nèi)的氣體壓力升高，當(dāng)該壓力達(dá)到穿破熔融樹(shù)脂最表面層的程度，氣體立即從頂端空間120A向熔融樹(shù)脂內(nèi)，即最表面層擠壓。擠壓氣體穿破熔融樹(shù)脂的最表面層，形成與外筒121的氣體出口123A側(cè)的開(kāi)口大致相同的，即，形成比氣體流路123橫截面大的氣體導(dǎo)入孔，通過(guò)該氣體導(dǎo)入孔氣體注入到熔融樹(shù)脂內(nèi)。
這樣，當(dāng)向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體時(shí)，熔融樹(shù)脂從其內(nèi)部向模具210的成形面上擠壓，在熔融樹(shù)脂上進(jìn)一步強(qiáng)化轉(zhuǎn)印模具210的成形面，形成表皮層。
然后，如圖14(B)所示，打開(kāi)開(kāi)放閥門(mén)251A，開(kāi)放氣體注入管251。接著，如圖14(C)所示，開(kāi)放閥門(mén)258，從冷卻介質(zhì)供給裝置255的冷卻介質(zhì)儲(chǔ)槽256通過(guò)冷卻介質(zhì)供給管257向氣體注入管251輸送冷卻介質(zhì)，該液體冷卻介質(zhì)隨氣體一起送入制備成形制品的熔融樹(shù)脂的內(nèi)部空隙。這樣，輸送到成形制品的內(nèi)部空隙的液體冷卻介質(zhì)吸收了成形制品內(nèi)的熱量，通過(guò)蒸汽化，進(jìn)一步吸收成形制品的熱量。接著，如圖14(D)所示，關(guān)閉閥門(mén)258。在成形制品的內(nèi)部產(chǎn)生的蒸汽隨著上述氣體通過(guò)開(kāi)放閥門(mén)251A排放到大氣中。
這樣，冷卻固化制備成形制品的熔融樹(shù)脂，之后，啟動(dòng)合模裝置205，后退可動(dòng)盤(pán)4，打開(kāi)模具210，從模具210內(nèi)取出成形的比所用原材料容積大的成形制品。
以后，根據(jù)需要可重復(fù)進(jìn)行上面的成形操作。
根據(jù)上述第5實(shí)施方案，可以得到下面的效果。
即，使用含有纖維的熱塑性樹(shù)脂原材料，在裝配有相對(duì)于內(nèi)部的空腔210A可自由進(jìn)退的移動(dòng)型具213的模具210中，注入可塑化原材料的熔融樹(shù)脂，同時(shí)，通過(guò)在注入后擴(kuò)大空腔210A，在進(jìn)行成形制品的成形時(shí)，由于向在空腔210A內(nèi)成形的成形制品的空隙中提供液體冷卻介質(zhì)，由于比氣體的熱容大，即使量少，也可奪取成形制品內(nèi)部的熱量，并且通過(guò)液體冷卻介質(zhì)在成形制品內(nèi)部進(jìn)行氣化，借助于汽化熱迅速冷卻成形制品。
進(jìn)而，將移動(dòng)型具213移動(dòng)到模具210的空腔210A比成形制品容積小的位置S2的狀態(tài)下，向模具210的內(nèi)部注入熔融樹(shù)脂，充滿(mǎn)空腔210A，在借助于注入壓力將熔融樹(shù)脂向模具210的成形面上擠壓呈緊貼狀態(tài)下，后退移動(dòng)型具213擴(kuò)大空腔210A，在從注入完成到移動(dòng)型具213到達(dá)位置T2的時(shí)間內(nèi)，冷卻熔融樹(shù)脂的表面，由于在熔融樹(shù)脂(成形制品)的表面上形成表皮層，熔融樹(shù)脂表面上形成與模具210的成形面相仿的表皮層，從這方面看，可得到具有優(yōu)良外觀(guān)質(zhì)量的成形制品。
而且，由于液體冷卻介質(zhì)是隨氣體向成形制品的空隙中供給，并且被氣化向模具210的外部釋放，因此液體冷卻介質(zhì)可借助于氣體確保向成形制品的內(nèi)部空隙輸送，并在該內(nèi)部空隙中氣化之后，從成形制品向模具210外釋放，因此熱量不會(huì)在成形制品內(nèi)聚集，確保成形制品的冷卻。
由于借助于注入氣體，通過(guò)回彈現(xiàn)象輔助熔融樹(shù)脂的膨脹，為了膨脹到給定尺寸，即使在所含的增強(qiáng)用纖維的量較少的情況下，向模具210內(nèi)注入的熔融樹(shù)脂，通過(guò)移動(dòng)型具213的后退操作，可確保膨脹到成形制品的容積，達(dá)到所希望的輕量化目的。
進(jìn)而，最遲在冷卻硬化模具210內(nèi)的熔融樹(shù)脂之前，要向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體，借助于注入氣體的壓力從內(nèi)部向模具210的成形面上擠壓熔融樹(shù)脂，由于保持熔融樹(shù)脂的表面在模具210的成形面上緊貼的狀態(tài)下進(jìn)行熔融樹(shù)脂的冷卻硬化，所以表面上不會(huì)發(fā)生凹凸等不良現(xiàn)象，能夠使成形制品的表面變得光滑，得到具有優(yōu)良外觀(guān)品質(zhì)的成形制品。
進(jìn)而，在使熔融樹(shù)脂中所含的增強(qiáng)用纖維的長(zhǎng)度為2～100毫米，增強(qiáng)用纖維的含量為整個(gè)樹(shù)脂的5～70重量％，并且在含增強(qiáng)用纖維的熱塑性樹(shù)脂顆粒中所含的狀態(tài)是使增強(qiáng)用纖維相互平行排列，因此即使模具210和注入裝置201A是常規(guī)裝置，在混合和注入時(shí)增強(qiáng)用纖維也不易斷裂。
為此，為了發(fā)生回彈現(xiàn)象要保持足夠的長(zhǎng)度，并且由于含有為發(fā)生回彈現(xiàn)象足夠量的增強(qiáng)用纖維，通過(guò)后退移動(dòng)型具213，使熔融樹(shù)脂充分膨脹，從而得到充分輕量化的成形制品。
進(jìn)而，由于增強(qiáng)用纖維的長(zhǎng)度在2毫米以上，通過(guò)注入氣體，確實(shí)能輔助完成熔融樹(shù)脂的膨脹，由于增強(qiáng)用纖維的長(zhǎng)度低于100毫米，在注入成形時(shí)不發(fā)生橋聯(lián)和塑化不良的情況，成形中不發(fā)生不良現(xiàn)象和障礙，成形操作可順利進(jìn)行。
由于增強(qiáng)用纖維的含量超過(guò)了5重量％，所以注入氣體不會(huì)在熔融樹(shù)脂內(nèi)產(chǎn)生大的中空部分，除了可以達(dá)到成形制品的輕量化和由纖維引起的增強(qiáng)等兩方面的目的之外，由于增強(qiáng)用纖維的含量低于70重量％，可以在表面上形成成形性良好的表面層，氣體不會(huì)泄漏到熔融樹(shù)脂的表面和模具的成形面之間，防止銀色斑點(diǎn)等不良現(xiàn)象的發(fā)生。
將移動(dòng)型具210C后退到空腔210A形成成形制品容積的位置之后，向加入到空腔210A中的熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體，對(duì)膨脹后的熔融樹(shù)脂進(jìn)行氣體注入，因此在注入氣體時(shí)，可以降低氣體壓力，并且即使低壓氣體也能擴(kuò)展到熔融樹(shù)脂內(nèi)部，熔融樹(shù)脂中的部分氣體不會(huì)泄漏。
為此，除了可以降低向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體的壓力之外，為了使氣體擴(kuò)展到熔融樹(shù)脂內(nèi)部整體范圍內(nèi)，氣體不會(huì)泄漏到熔融樹(shù)脂的表面和模具210的成形面之間，從而可防止銀色斑點(diǎn)等不良現(xiàn)象的發(fā)生。
對(duì)于成形制品來(lái)說(shuō)，由于達(dá)到了提高剛性和強(qiáng)度等機(jī)械性能和輕量化兩方面的目的，因此若將該成形制品用作汽車(chē)等運(yùn)輸機(jī)械的部件，可提高其機(jī)械效率，并且如果用作電纜走線(xiàn)架等建材土木部件，由于其輕量化容易進(jìn)行設(shè)置操作等。
進(jìn)而，含纖維樹(shù)脂的輕量化成形裝置的構(gòu)成包括配備有塑化含纖維熱塑性樹(shù)脂原材料注入熔融樹(shù)脂的注入裝置1、裝配有形成容納通過(guò)該注入裝置201注入的熔融樹(shù)脂的空腔210A的相對(duì)于該空腔201A可進(jìn)退的移動(dòng)型具213的模具210、向空腔210A內(nèi)的成形制品空隙中注入氣體的氣體注入裝置250和向成形制品的空隙中提供液體冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)提供裝置255，冷卻介質(zhì)提供裝置255的構(gòu)成是與氣體注入裝置250連接，液體冷卻介質(zhì)由氣體抽吸，并且，由于設(shè)置了允許或者阻止向冷卻介質(zhì)提供裝置255的氣體注入裝置250供給液體冷卻介質(zhì)的閥門(mén)258，通過(guò)操作該閥門(mén)258，確實(shí)能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)向成形制品的空隙內(nèi)提供氣體，或者是氣體和液體冷卻介質(zhì)。
在本實(shí)施方案中，由于使用了與第4個(gè)實(shí)施方案相同的氣體噴嘴，所以可以獲得上述效果。
以下，根據(jù)圖15說(shuō)明本發(fā)明的第6個(gè)實(shí)施方案。第6個(gè)實(shí)施方案與第5個(gè)實(shí)施方案的成形制品的成形順序不同，裝置的結(jié)構(gòu)與第5個(gè)實(shí)施方案相同。
圖15說(shuō)明第6個(gè)實(shí)施方案的成形順序。在第6個(gè)實(shí)施方案中，在比上述第5個(gè)實(shí)施方案中的成形制品容積縮小的空腔內(nèi)充滿(mǎn)熔融樹(shù)脂，借助于注入壓力將熔融樹(shù)脂緊貼在模具成形面上，通過(guò)將移動(dòng)型具213向前推進(jìn)，對(duì)熔融樹(shù)脂施加壓縮力，使熔融樹(shù)脂緊貼在模具的成形面上。
下面，具體說(shuō)明第6個(gè)實(shí)施方案的成形順序。第6個(gè)實(shí)施方案的成形順序由于使用了與上述第5個(gè)實(shí)施方案相同的注入成形機(jī)201，因此省略對(duì)注入成形機(jī)201的說(shuō)明。
首先，在將樹(shù)脂顆粒加入到注入裝置202的同時(shí)，啟動(dòng)注入成形機(jī)201，進(jìn)行樹(shù)脂顆粒的塑化和混合，使其溶融。這樣，使熔融樹(shù)脂內(nèi)的增強(qiáng)用纖維均勻化同時(shí)，相互之間充分絡(luò)合，形成容易發(fā)生回彈現(xiàn)象的狀態(tài)。同樣，啟動(dòng)合模裝置205，使可動(dòng)盤(pán)204向固定盤(pán)203移動(dòng)，關(guān)閉模具210。
在這種狀態(tài)下，如圖15(A)所示，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置240，使模具210的空腔210A的厚度到達(dá)t23的位置U2，移動(dòng)移動(dòng)型具213，使之靜止。
空腔210A的厚度t23設(shè)定為注入樹(shù)脂量部分的厚度加上壓縮模具210內(nèi)部的熔融樹(shù)脂的壓縮沖程部分的厚度所得的厚度。該壓縮沖程，為了降低注入樹(shù)脂時(shí)的壓力，減少填充樹(shù)脂時(shí)增強(qiáng)用纖維的折斷損失，最好為0.1～50毫米，更好為1～10毫米。將壓縮沖程的范圍定在1～10毫米，可降低增強(qiáng)用纖維的折斷損失，并且能夠防止波紋等不良外觀(guān)的發(fā)生。
在這種狀態(tài)下，從注入裝置202的噴嘴202A將熔融樹(shù)脂注入到空腔210A中。
在注入熔融樹(shù)脂開(kāi)始后，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，例如注入完成之前或者在注入完成的同時(shí)，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置240，向前推進(jìn)移動(dòng)型具213，如圖15(B)所示，將移動(dòng)型具213向前推進(jìn)到空腔210A的厚度為t24的位置V2，靜止?？涨?10A的厚度t24設(shè)定為空腔210A形成所注入的樹(shù)脂量的容積的厚度。
通過(guò)向前推進(jìn)該移動(dòng)型具213，壓縮向空腔210A中注入的熔融樹(shù)脂，使熔融樹(shù)脂充滿(mǎn)空腔210A，同時(shí)，通過(guò)該壓縮力使熔融樹(shù)脂緊貼在模具210的成形面上。這樣緊貼在模具210成形面上的熔融樹(shù)脂的最表面層比內(nèi)部冷卻要早。
在熔融樹(shù)脂的最表面層冷卻到一定程度后，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置240，如圖15(C)所示，將移動(dòng)型具213后退到空腔210A的厚度為t25的位置W2，靜止。
空腔210A的厚度t25設(shè)定為空腔210A形成成形制品容積的厚度。
而且，移動(dòng)型具213的后退速度根據(jù)成形條件和樹(shù)脂的種類(lèi)適當(dāng)設(shè)定，例如0.05-100毫米/秒，為了確保將成形面轉(zhuǎn)印到熔融樹(shù)脂上，最好為0.05～50毫米/秒。
當(dāng)這樣后退該移動(dòng)型具213擴(kuò)大空腔210A時(shí)，通過(guò)回彈現(xiàn)象，借助于在熔融樹(shù)脂內(nèi)擠壓的增強(qiáng)用纖維的彈性恢復(fù)力膨脹熔融樹(shù)脂。
同樣，在移動(dòng)型具213到達(dá)位置W后，以與第5個(gè)實(shí)施方案相同的順序啟動(dòng)注入氣體裝置250，從氣體噴嘴220向空腔210A中的熔融樹(shù)脂中注入氣體和液體冷卻介質(zhì)。
這時(shí)的氣體壓力，例如在0.01～20MPa的范圍內(nèi)。特別是氣體壓力在比較低的壓力范圍內(nèi)0.01～1MPa，確實(shí)能防止成形制品內(nèi)部產(chǎn)生大的中空部分，及因氣體向熔融樹(shù)脂外部泄漏而造成的不良外觀(guān)的現(xiàn)象，由于不需要高壓設(shè)備，從而可降低設(shè)備成本。
因此，根據(jù)第6個(gè)實(shí)施方案，除了具有與第5個(gè)實(shí)施方案相同的效果之外，通過(guò)移動(dòng)型具213的移動(dòng)，熔融樹(shù)脂在壓縮的同時(shí)充滿(mǎn)整個(gè)空腔210A，因此由注入壓即使是不能使熔融樹(shù)脂充滿(mǎn)整個(gè)空腔的薄形成形制品也能夠成形，并且由于注入氣體輔助樹(shù)脂的膨脹，因此就和重量的關(guān)系，在不能含有膨脹所需量的玻璃纖維的情況下，也能達(dá)到所希望的膨脹率的效果。
下面，根據(jù)圖16說(shuō)明本發(fā)明的第7個(gè)實(shí)施方案。第7個(gè)實(shí)施方案與第6個(gè)實(shí)施方案相比，在成形制品成形時(shí)的表皮材料的一體化方面不同，其它的構(gòu)成與第6個(gè)實(shí)施方案相同。
在圖16中說(shuō)明了第7個(gè)實(shí)施方案的成形順序。
下面具體說(shuō)明第7個(gè)實(shí)施方案的成形順序。即使在第7個(gè)實(shí)施方案中，也使用了與上述第5、6個(gè)實(shí)施方案相同的注入成形機(jī)201。但是，構(gòu)成空腔211C的固定型具211和可動(dòng)模具212的移動(dòng)型具213，其寬度尺寸相同。
首先，在注入成形機(jī)201中裝配模具210，在裝配模具210的移動(dòng)型具213上，如圖16(A)所示，裝載表皮材料214，向注入裝置21A的注入筒211內(nèi)提供樹(shù)脂顆粒，然后啟動(dòng)注入成形機(jī)201，開(kāi)始塑化和混合注入筒211內(nèi)的樹(shù)脂顆粒。通過(guò)混合，使熔融樹(shù)脂內(nèi)的無(wú)數(shù)個(gè)玻璃纖維均勻分布，并且處于相互充分絡(luò)合的狀態(tài)，形成容易發(fā)生回彈現(xiàn)象的狀態(tài)。
在移動(dòng)型具213上裝載表皮材料213的同時(shí)，預(yù)先在移動(dòng)型具213中設(shè)置為裝載表皮材料214的儲(chǔ)槽和真空吸引孔等的裝載裝置，可使表皮材料214的裝載自動(dòng)化。
表皮材料214的裝載，不僅是移動(dòng)型具213，也可在固定型具210A一側(cè)進(jìn)行。
作為表皮材料214，可以使用織物和無(wú)紡布等布、熱塑性樹(shù)脂材料、熱塑性樹(shù)脂的發(fā)泡材料，以及印有圖案的薄膜等單層材料，在熱塑性彈性體和氯乙烯樹(shù)脂等表皮材料上襯有熱塑性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂的發(fā)泡體等襯里的多層材料。
同樣，啟動(dòng)合模裝置205，使移動(dòng)盤(pán)204向固定盤(pán)203移動(dòng)，使移動(dòng)盤(pán)4側(cè)的合模承壓塊203B與固定盤(pán)203側(cè)的合模承壓塊203A相接觸。
接著，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置240，將移動(dòng)型具213移動(dòng)到使模具210的空腔210A比與向其內(nèi)注入的熔融樹(shù)脂全部注入量相等的容積大的位置X2，模具210的空腔210A的厚度尺寸定為t26(參見(jiàn)圖16(A))。
在這種狀態(tài)下，從注入裝置210A向模具210內(nèi)注入熔融樹(shù)脂，當(dāng)全部注入量的熔融樹(shù)脂注入到空腔210A內(nèi)時(shí)，就完成了熔融樹(shù)脂的注入。
熔融樹(shù)脂注入完成之前、之后或者從注入完成經(jīng)過(guò)所定的時(shí)間后，啟動(dòng)模具移動(dòng)裝置240，如圖16(B)所示，將移動(dòng)型具213向前推進(jìn)到模具210的空腔210A比成形制品的容積小的位置Y2，該空腔210A的厚度尺寸定為t27。
通過(guò)向前推進(jìn)該移動(dòng)型具213，壓縮空腔210A內(nèi)的熔融樹(shù)脂，通過(guò)向熔融樹(shù)脂內(nèi)施加壓力來(lái)充滿(mǎn)，將該熔融樹(shù)脂擠壓到表皮材料214上，這樣，將熔融樹(shù)脂附著在表皮材料214上。
移動(dòng)型具213到達(dá)位置Y2，立即將移動(dòng)型具213后退到模具210的空腔A形成成形制品容積的位置Z2，該空腔210A的厚度尺寸定為t28(參見(jiàn)圖16(C))。
移動(dòng)型具213的后退速度Vr設(shè)定在0.05～100毫米/秒，最好為0.05～50毫米/秒。
當(dāng)后退移動(dòng)型具213時(shí)，通過(guò)回彈現(xiàn)象，借助于在熔融樹(shù)脂內(nèi)擠壓的玻璃纖維彈性恢復(fù)力膨脹熔融樹(shù)脂，在熔融樹(shù)脂內(nèi)部產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)空隙，形成比原材料容積大的輕量化的成形制品。
同樣，當(dāng)移動(dòng)型具213到達(dá)位置Z2時(shí)，與第5和第6個(gè)實(shí)施方案相同，通過(guò)注入氣體裝置250向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體和液體冷卻介質(zhì)。
因充分冷卻成形制品經(jīng)過(guò)所必須的時(shí)間后，啟動(dòng)合模裝置205，后退移動(dòng)盤(pán)204，打開(kāi)模具210。這樣，從模具210的內(nèi)取出成形制品，完成成形。以下，根據(jù)需要可重復(fù)以上的成形操作。
在這些實(shí)施方案中，除了得到與上述第5、6個(gè)實(shí)施方案相同的作用和效果之外，另一方面，還具有能夠通過(guò)一次成形得到覆蓋表面的表皮材料214一體化的層壓成形制品的效果。
實(shí)施例下面，根據(jù)具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的效果。在實(shí)施例1中，使用在本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施方案(圖2)所述的模具和注入成形機(jī)，如圖17所示，加工成圓盤(pán)狀的成形制品15。
具體地說(shuō)，使用如下所述的原料，利用下面所示的模具、注入成形機(jī)，按照所述的成形順序，得到實(shí)施例1的成形制品。
a)原料由聚丙烯、馬來(lái)酸變性聚丙烯和玻璃纖維制成的纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂顆?！ゎw粒的組成聚丙烯58重量％馬來(lái)酸變性聚丙烯 2重量％玻璃纖維(直徑10微米) 40重量％·該顆粒的總長(zhǎng)度 10毫米·所含的玻璃纖維的長(zhǎng)度10毫米·聚丙烯的熔化指數(shù)MI 60g/10分鐘(230℃,2.16kgf)b)模具具有形成圓盤(pán)狀成形制品15的空腔的、沿著形成成形制品15外周面的成形面設(shè)置加熱器的模具·成形制品15的尺寸直徑D 800毫米厚度 16毫米c)注入成形機(jī)裝配有模具移動(dòng)裝置20的通用注入成形機(jī)·合模裝置5的合模力 850噸·注入筒11的噴嘴12的直徑 10毫米·熔融樹(shù)脂的注入溫度250℃(注入筒內(nèi))d)成形順序使用以在上述第1個(gè)實(shí)施方案(圖2)說(shuō)明的成形順序?yàn)闇?zhǔn)的成形順序。具體地說(shuō)包括下面的(1)～(4)的工序。
(1)在熔融樹(shù)脂注入之前，將模具10的移動(dòng)型具10B向前推進(jìn)到位置S，在該位置靜止。
位置S將移動(dòng)型具10B形成的空腔的厚度t1設(shè)定為4毫米。
(2)在(1)的狀態(tài)下，在預(yù)先完成塑化和計(jì)量的同時(shí)，向模具10內(nèi)注入與空腔厚度t1為4毫米的容積相等的熔融樹(shù)脂。
(3)在熔融樹(shù)脂注入完成之后，后退移動(dòng)型具10B，使模具10的移動(dòng)型具10B到達(dá)位置T，在該位置靜止。
位置T被設(shè)定為移動(dòng)型具10B形成空腔的厚度t2為16毫米。
(4)移動(dòng)型具10B到達(dá)位置T，立即開(kāi)始注入氮?dú)狻５獨(dú)獾淖⑷雺毫υO(shè)定為表壓5kg/cm2。在實(shí)施例2中，除實(shí)施例1的成形順序中的(3)、(4)用在下面(5)所示的步驟交換之外，其它與實(shí)施例1相同，得到實(shí)施例2的成形制品。
(5)在熔融樹(shù)脂注入完成后，開(kāi)始后退移動(dòng)型具10B，使將模具10的移動(dòng)型具10B向位置T移動(dòng)，同時(shí)開(kāi)始注入氮?dú)?。同樣，移?dòng)型具10B使移動(dòng)型具10B到達(dá)位置T，在位置T靜止。
位置T被設(shè)定在移動(dòng)型具10B形成的空腔厚度t2為16毫米。而且，氮?dú)獾淖⑷雺毫υO(shè)定為表壓為5kg/cm2。在實(shí)施例3中，除了將實(shí)施例2的氣體壓力變更為100kg/cm2之外，其它與實(shí)施例2相同，得到實(shí)施例3的成形制品。在實(shí)施例4中，除了在實(shí)施例1的100重量份原料中，加入1.5重量份發(fā)泡劑(發(fā)泡劑中含有30重量％母煉膠(マスタ-バツチベレツト)顆粒[商品名ポリスレン TS-182(永和化成工業(yè)株式會(huì)社)])增加到5重量份之外，其它與實(shí)施例1相同，得到實(shí)施例4的成形制品。在實(shí)施例5中，使用在本發(fā)明上述第2個(gè)實(shí)施方案(圖3)所述的模具和注入成形機(jī)，如圖18所示，形成汽車(chē)的內(nèi)裝飾材料車(chē)門(mén)面板16。
下面，詳細(xì)說(shuō)明使用的原料、模具、注入成形機(jī)。
a)原料由聚丙烯、馬來(lái)酸變性聚丙烯和玻璃纖維制成的纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂顆?！ゎw粒的組成聚丙烯 64重量％馬來(lái)酸變性聚丙烯 1重量％玻璃纖維(直徑16微米)35重量％·該顆粒的總長(zhǎng)度 16毫米·所含的玻璃纖維的長(zhǎng)度16毫米·聚丙烯的熔化指數(shù)MI60g/10分鐘(230℃,2.16kgf)b)模具具有成形車(chē)門(mén)面板16的空腔的模具。
·門(mén)的直徑6毫米·車(chē)門(mén)面板16的各個(gè)尺寸(參見(jiàn)圖18)整體寬度(尺寸W1) 720毫米整體高度(尺寸H1) 500毫米圖中下邊的長(zhǎng)度(尺寸W2)400毫米圖中右邊的長(zhǎng)度(尺寸H2)280毫米c)注入成形機(jī)裝配有模具移動(dòng)裝置20的通用注入成形機(jī)·合模裝置5的合模力 850噸·熔融樹(shù)脂的注入溫度250℃(注入筒11內(nèi))d)成形順序使用以在上述第2個(gè)實(shí)施方案(圖3)說(shuō)明的成形順序?yàn)闇?zhǔn)的成形順序。具體地說(shuō)包括下面的(1)～(4)的工序。
(1)在熔融樹(shù)脂注入之前，將模具10的移動(dòng)型具10B移動(dòng)到位置U，在該位置靜止。
位置U設(shè)定為成形移動(dòng)型具10B形成的空腔的厚度t3為7毫米。
(2)在(1)的狀態(tài)下，從注入裝置1A向模具10內(nèi)注入熔融樹(shù)脂，在空腔為2毫米時(shí)，將與該空腔容積相等的熔融樹(shù)脂注入到空腔中，完成熔融樹(shù)脂的注入。
(3)在熔融樹(shù)脂注入開(kāi)始的同時(shí)，向前推進(jìn)移動(dòng)型具10B，壓縮空腔內(nèi)的熔融樹(shù)脂。
(4)移動(dòng)型具10B-到達(dá)位置V，立即在開(kāi)始向位置W后退移動(dòng)型具10B，同時(shí)開(kāi)始注入氮?dú)狻?br> 位置W被設(shè)定為移動(dòng)型具10B形成的成形空腔的厚度t5為6毫米。而且，氮?dú)獾淖⑷雺毫υO(shè)定為表壓7kg/cm2。在比較例1中，在實(shí)施例1中從開(kāi)始成形到終了的時(shí)間內(nèi)，除了將移動(dòng)型具10B固定在空腔厚度為4毫米的位置進(jìn)行成形之外，其它與上述實(shí)施例1一樣，得到比較例1的成形制品。
即在比較例1中，從開(kāi)始注入熔融樹(shù)脂到注入氣體所經(jīng)過(guò)的時(shí)間被設(shè)定為與實(shí)施例1一致。在比較例2中，除了省略在實(shí)施例1中的低壓注入氣體之外，與實(shí)施例1相同得到比較例20的成形制品。在比較例3中，除了將實(shí)施例2的增強(qiáng)用纖維熱塑性樹(shù)脂顆粒改變?yōu)椴ＡЮw維的重量平均纖維長(zhǎng)度0.51毫米、玻璃纖維的含量為40重量％的纖維增強(qiáng)聚丙烯粒之外，其它與實(shí)施例2相同得到比較例2的成形制品。在比較例4中，除了相對(duì)于100重量份比較例3的玻璃增強(qiáng)聚丙烯加入1.5重量份的發(fā)泡劑(與實(shí)施例4相同)之外，其它與實(shí)施例3相同，得到比較例4的成形制品。在比較例5中，除了省略在實(shí)施例2中的注入氣體之外，其它與實(shí)施例2相同得到比較例5的成形制品。使用下面A)～E)所示的評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)價(jià)上述實(shí)施例1～5和比較例1～5中的成形制品。
A)各個(gè)制品相對(duì)于原料容積的容積的倍數(shù)，即測(cè)定各個(gè)制品的膨脹率，評(píng)價(jià)其膨脹倍率的大小。
B)切斷各制品的中央部分，通過(guò)目測(cè)觀(guān)察該切斷面，評(píng)價(jià)各制品內(nèi)部的膨脹情況。
C)通過(guò)目測(cè)觀(guān)察各制品的外觀(guān)和表面的平滑性，評(píng)價(jià)其外觀(guān)品質(zhì)。
D)在上述各個(gè)試驗(yàn)中，以20秒間隔的冷卻時(shí)間對(duì)成形制品進(jìn)行多次成形，將不發(fā)生熱膨脹和熱收縮的成形制品作為合格品，將得到的合格品的最短冷卻時(shí)間作為該試驗(yàn)的冷卻時(shí)間，評(píng)價(jià)其冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短。
E)在溫度為-40℃的氣氛下，以400毫米的間隔裝配兩個(gè)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為3.6千克的鋼球。這時(shí)，將鋼球升高到直至破壞該成形制品的落下位置，通過(guò)導(dǎo)致破壞的落下高度，評(píng)價(jià)成形制品的耐破壞強(qiáng)度。
下面的表1表示使用這些評(píng)價(jià)方法得到的評(píng)價(jià)結(jié)果。
表1
根據(jù)實(shí)施例1，熔融樹(shù)脂充分膨脹，能夠足以使制品到達(dá)輕量化，同時(shí)具有能夠抵抗大沖擊的強(qiáng)度，并且得到外觀(guān)品質(zhì)優(yōu)良的制品，而且縮短了冷卻時(shí)間。
根據(jù)實(shí)施例2，在制品的輕量化、提高耐沖擊強(qiáng)度、確保優(yōu)良的外觀(guān)品質(zhì)以及縮短冷卻時(shí)間方面均與上述實(shí)施例1相同。
在測(cè)定實(shí)施例2得到的成形制品中所含的玻璃纖維的長(zhǎng)度時(shí)，其均勻玻璃纖維長(zhǎng)度為7.5毫米。
根據(jù)實(shí)施例3，在成形膨脹率高的成形制品的情況下，僅僅提高氣體的壓力，難以得到理想的成形制品，因此，考慮到成形制品的密度，顯然需要適當(dāng)設(shè)定氣體的壓力。
根據(jù)實(shí)施例4，即使添加少量發(fā)泡劑，仍得到與實(shí)施例1相同的效果，但是，在4倍的膨脹率情況下，由于含有纖維，認(rèn)為不需要特別使用發(fā)泡劑。
根據(jù)實(shí)施例5，在制品的輕量化、提高耐沖擊強(qiáng)度、確保優(yōu)良的外觀(guān)品質(zhì)以及縮短冷卻時(shí)間方面均與上述實(shí)施例1、2相同。
實(shí)施例5的膨脹率比實(shí)施例1、2的數(shù)值降低，在上述成形順序中所設(shè)定的以3.0為最大，可以到達(dá)所需的數(shù)值。
而且，實(shí)施例5的耐沖擊強(qiáng)度比實(shí)施例1、2的數(shù)值低，考慮到與最初設(shè)定的玻璃纖維的含量不同，這就到達(dá)了所期望的耐沖擊強(qiáng)度。
在比較例1中，由于沒(méi)有到達(dá)開(kāi)始所期望的成形制品的輕量化，得到熔融樹(shù)脂沒(méi)有膨脹的成形制品。該成形制品的耐沖擊強(qiáng)度比實(shí)施例1、2的差，因此，根據(jù)本發(fā)明中通過(guò)膨脹來(lái)輕量化可確保耐沖擊強(qiáng)度。
在比較例2中，由于與實(shí)施例1、2相比較差，可看到熔融樹(shù)脂被認(rèn)為由一定程度的膨脹，可以確保一定程度的輕量化和耐沖擊強(qiáng)度，由于表面的凹凸，不能夠得到外觀(guān)品質(zhì)良好的成形制品。
在比較例3中，能夠得到表面狀態(tài)良好的成形制品，幾乎看不見(jiàn)回彈現(xiàn)象引起的熔融樹(shù)脂的膨脹，無(wú)法通過(guò)膨脹到達(dá)輕量化和確保耐沖擊強(qiáng)度。
在比較例4中，與上述實(shí)施例1～3相同，可以到達(dá)提高制品的輕量化和耐沖擊強(qiáng)度的目的。但是，通過(guò)添加發(fā)泡劑，除了出現(xiàn)銀色斑點(diǎn)之外，樹(shù)脂向模具的擠壓不足，接著由于收縮使樹(shù)脂從模具上剝離，延長(zhǎng)了冷卻時(shí)間，不能夠到達(dá)確保外觀(guān)品質(zhì)和縮短冷卻時(shí)間的目的。
在對(duì)比例5中，除了熔融樹(shù)脂的膨脹不足之外，由于產(chǎn)生了凹凸，無(wú)法得到外觀(guān)品質(zhì)良好的成形制品。在實(shí)施例6中，使用在本發(fā)明的上述第3個(gè)實(shí)施方案(圖4)所述的模具和注入成形機(jī)，成形與覆蓋表面的表皮材料一體化的層壓成形制品，如圖17所示的形成圓盤(pán)狀層壓成形制品15。
下面詳細(xì)說(shuō)明使用的原料、表皮材料、模具、注入成形機(jī)和成形順序。
a)原料由聚丙烯、馬來(lái)酸變性聚丙烯和玻璃纖維制成的纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂顆粒·顆粒的組成聚丙烯 58重量％馬來(lái)酸變性聚丙烯 2重量％玻璃纖維(直徑13微米) 40重量％·該顆粒的總長(zhǎng)度 14毫米·所含的玻璃纖維的長(zhǎng)度14毫米·聚丙烯的熔化指數(shù)MI 60g/10分鐘(230℃,2.16kgf)b)表皮材料如圖19所示，在片狀襯里材料17上，植入了無(wú)數(shù)個(gè)柔軟絨毛18的表皮材料19c)模具具有形成圓盤(pán)狀成形制品15的空腔，其移動(dòng)型具10B上設(shè)置有沿著成形制品15的邊緣的攪拌器，固定型具10A上，設(shè)置有流通5℃的冷卻水的冷卻管路的模具·成形制品15的尺寸直徑D800毫米厚度 19毫米d)注入成形機(jī)裝配有模具移動(dòng)裝置20的通用注入成形機(jī)·合模裝置5的合模力 850噸·注入筒11的噴嘴12的直徑 10毫米·熔融樹(shù)脂的注入溫度 250℃(注入筒11內(nèi))
e)成形順序使用與在上述第3個(gè)實(shí)施方案(圖4)說(shuō)明的成形順序?yàn)闇?zhǔn)的成形順序。具體地說(shuō)包括下面的(1)～(5)個(gè)步驟。
(1)在熔融樹(shù)脂注入之前，將模具10的移動(dòng)型具10B移動(dòng)到位置X，在該位置靜止。
位置X將移動(dòng)型具10B形成的空腔的厚度t6設(shè)定為18毫米。
(2)在(1)的狀態(tài)下，從注入裝置1A向模具10內(nèi)注入熔融樹(shù)脂，在空腔為4毫米時(shí)，將與該空腔容積等量的熔融樹(shù)脂注入到空腔中，完成熔融樹(shù)脂的注入。
(3)在開(kāi)始注入熔融樹(shù)脂的同時(shí)，向前推進(jìn)移動(dòng)型具10B，壓縮空腔內(nèi)的熔融樹(shù)脂。
(4)移動(dòng)型具10B到達(dá)位置Y，立即開(kāi)始向位置Z后退移動(dòng)型具10B。
位置Z設(shè)定為使移動(dòng)型具10B形成的空腔的厚度t8為19毫米。
(5)移動(dòng)型具10B到達(dá)位置Z，立即開(kāi)始注入液態(tài)二氧化碳。
氣體的注入壓力設(shè)定為表壓8kg/cm2。在實(shí)施例7中，除了實(shí)施例6的成形順序中的(4)、(5)用下面(6)所示的步驟替換之外，其它與實(shí)施例6相同，得到實(shí)施例6的成形制品。
(6)移動(dòng)型具10B到達(dá)位置Y，立即向位置Z后退移動(dòng)型具10B，同時(shí)從液態(tài)二氧化碳開(kāi)始注入氣體。
空腔的厚度t8和氣體的注入壓力與上述實(shí)施例6相同，分別設(shè)定為19毫米和8kg/cm2(表壓)。在實(shí)施例8中，空腔將移動(dòng)型具10B靜止在與熔融樹(shù)脂的整個(gè)注入量相等的容積的位置上，在這種狀態(tài)下，開(kāi)始向模具內(nèi)注入熔融樹(shù)脂，之后，使用開(kāi)始向位置Z后退移動(dòng)型具10B的成形順序，換句話(huà)說(shuō)，除了通過(guò)向前推進(jìn)10B省略壓縮熔融樹(shù)脂的步驟之外，與上述實(shí)施例6相同，得到實(shí)施例8的成形制品。在比較例6中，除了省略在實(shí)施例6中的注入氣體之外，其它與實(shí)施例6相同，得到比較例6的成形制品。在比較例7中，將實(shí)施例6中的增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂顆粒替換成玻璃纖維的重量平均纖維長(zhǎng)度為0.51毫米、玻璃纖維的含量為40重量％的增強(qiáng)聚丙烯顆粒，并且如實(shí)施例4所示，除了加入相對(duì)于100重量份原材料為1.5重量份的發(fā)泡劑(與實(shí)施例4相同)，除此之外，其它與實(shí)施例6相同，得到比較例7的成形制品。將在上述實(shí)施例6～8和比較例6、7成形的各個(gè)成形制品，使用上述A)～D)以及下面的F)所示的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。
F)對(duì)在各個(gè)成形制品上一體成形的表皮材料的狀態(tài)通過(guò)目測(cè)觀(guān)察并用手觸摸來(lái)把握表皮材料的狀態(tài)，由把握狀態(tài)來(lái)評(píng)價(jià)其品質(zhì)。
由這些評(píng)價(jià)法得到的評(píng)價(jià)結(jié)果列于下面的表2。
表2
從注入氣體開(kāi)始到10秒之后，保持8kg/cm2(表壓)的同時(shí)排出氣體時(shí)的冷卻時(shí)間。
根據(jù)實(shí)施例6，除了熔融樹(shù)脂充分膨脹，到達(dá)制品的充分輕量化之外，不損壞表皮材料的特質(zhì)，并且得到外觀(guān)品質(zhì)優(yōu)良的制品，同時(shí)縮短了冷卻時(shí)間。
根據(jù)實(shí)施例7，與上述實(shí)施例6同樣到達(dá)了成形制品的輕量化、保持表皮材料特質(zhì)、確保優(yōu)良外觀(guān)品質(zhì)并縮短冷卻時(shí)間的目的。
實(shí)施例8中，與上述實(shí)施例6、7同樣可到達(dá)成形制品的輕量化，確保優(yōu)良的外觀(guān)品質(zhì)和縮短冷卻時(shí)間的目的，但是在表皮材料上植入的絨毛易被壓倒，如果再生起毛，能夠作為制品使用。
在比較例6中，由于熔融樹(shù)脂的膨脹不足，不能通過(guò)膨脹來(lái)到達(dá)充分輕量化，除此之外容易產(chǎn)生凹凸，因此，無(wú)法得到外觀(guān)品質(zhì)優(yōu)良的成形制品。而且，由于沒(méi)有使用氣體進(jìn)行冷卻，熔融樹(shù)脂冷卻花費(fèi)大量時(shí)間。
在比較例7中，基本上看不到由回彈現(xiàn)象引起的熔融樹(shù)脂的膨脹，無(wú)法到達(dá)由膨脹引起的輕量化。除此之外，在成形制品的內(nèi)部產(chǎn)生大的中空部分，在樹(shù)脂的表面上產(chǎn)生銀色和凹凸，不能夠得到優(yōu)良的外觀(guān)品質(zhì)。
而且，如果氣體進(jìn)入成形制品中，延長(zhǎng)了冷卻時(shí)間。
植在表皮材料上的植絨不會(huì)被壓倒，可以保持表皮材料的特質(zhì)。在實(shí)施例9中，使用本發(fā)明的上述第4個(gè)實(shí)施方案(圖4)所述的模具和注入成形機(jī)來(lái)成形成形制品。
下面，詳細(xì)說(shuō)明使用的原料、成形制品、模具、氣體噴嘴、注入成形機(jī)和成形條件。
A)原料玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯顆粒(出光石油化學(xué)株式會(huì)社制的商品名モストロン LL-4000P)(1)顆粒的直徑2毫米(2)顆粒的長(zhǎng)度12毫米(3)顆粒的玻璃纖維含量40重量％(4)玻璃纖維的長(zhǎng)度12毫米(與顆粒的長(zhǎng)度相同)B)成形制品矩形平板(1)成形制品的縱向尺寸600毫米(2)成形制品的橫向尺寸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(可以通過(guò)移動(dòng)型具改變成形制品的厚度方向的空腔尺寸)D)氣體噴嘴圖6～圖8所示的形狀的噴嘴(1)氣體噴嘴的整個(gè)長(zhǎng)度120毫米(2)外筒的內(nèi)徑3毫米(3)外筒的外徑5毫米(4)中芯部分的頂端的直徑3毫米(5)外筒從中芯部分伸出的長(zhǎng)度2毫米(6)氣體噴嘴使用成形面伸出的長(zhǎng)度2毫米E)注入成形機(jī)在橫型注入成形機(jī)(三菱重工業(yè)株式會(huì)社制850MGW-160，合模力850噸)中，為了后退移動(dòng)型具，裝配出光IPMュニツト(商品名，出光石油化學(xué)株式會(huì)社制)的注入成形機(jī)F)成形條件根據(jù)上述實(shí)施方案中，注入模塑成形法進(jìn)行成形。
(1)成形溫度250℃(注入筒的溫度)(2)模具的溫度60℃(3)樹(shù)脂的注入壓力60％(相對(duì)于額定最大注入壓力的設(shè)定值)注入速度70％(相對(duì)于額定最大注入速度的設(shè)定值)注入時(shí)間3.7秒(4)空腔的厚度尺寸(參見(jiàn)圖9)樹(shù)脂注入時(shí)的尺寸t124毫米樹(shù)脂膨脹時(shí)的尺寸t1312毫米(膨脹率為3倍)(5)移動(dòng)型具開(kāi)始后退的時(shí)間4.2秒后(從開(kāi)始注入)后退完畢的時(shí)間5.2秒后(從開(kāi)始注入)(6)注入氣體的時(shí)間7秒后(從開(kāi)始注入)(7)氣體的壓力0.5Mpa(在0.5MPa向熔融樹(shù)脂中不注入氣體的情況下，以1.0MPa作為上限，將氣體緩慢升高到可以注入的壓力)(8)冷卻時(shí)間60秒[實(shí)施例10]在實(shí)施例9中，作為氣體噴嘴，除了使用圖10所示形狀的噴嘴之外，與實(shí)施例9相同，得到實(shí)施例10的成形制品。對(duì)在上述實(shí)施例9和實(shí)施例10成形的成形制品進(jìn)行外觀(guān)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果列于表3。而且，表3表示向熔融樹(shù)脂中注入氣體時(shí)的氣體壓力。表3
根據(jù)表3，在實(shí)施例9中，使用外筒從中芯部分的頂端伸出的氣體噴嘴進(jìn)行成形，得到?jīng)]有凹凸等不良外觀(guān)的外觀(guān)良好的成形制品。而在實(shí)施例10中，由于使用了中芯部分的頂端呈尖頭的氣體噴嘴，向熔融樹(shù)脂中注入氣體的量比使用實(shí)施例1的氣體噴嘴的情況下稍微少一些，產(chǎn)生了很少一些凹凸。據(jù)推測(cè)這是由于通過(guò)氣體的擠壓，熔融樹(shù)脂的表面成為傾斜面，氣體集中在熔融樹(shù)脂表面的頂端，無(wú)法使氣體在頂端空間均勻地充滿(mǎn)的緣故。在實(shí)施例11中，使用本發(fā)明的上述第7個(gè)實(shí)施方案(圖16)所述的模具、注入成形機(jī)和成形順序來(lái)成形成形制品。
下面，詳細(xì)地說(shuō)明所使用的原料、成形制品、模具、氣體噴嘴、注入成形機(jī)和成形條件。
a)原料玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯顆粒(出光石油化學(xué)株式會(huì)社制的商品名モストロンLL-4000P)(1)顆粒的直徑2毫米(2)顆粒的長(zhǎng)度12毫米(3)顆粒的玻璃纖維含量40重量％(4)玻璃纖維的長(zhǎng)度12毫米(與顆粒的長(zhǎng)度相同)b)成形制品矩形平板(1)成形制品的縱向尺寸600毫米(2)成形制品的橫向尺寸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(可以通過(guò)移動(dòng)型具改變成形制品的厚度方向的空腔尺寸)d)氣體噴嘴圖7～圖8所示形狀的噴嘴(1)氣體噴嘴的整個(gè)長(zhǎng)度120毫米(2)中芯部分的平面之間的尺寸D:3毫米(3)氣體流路的間隙t:0.05毫米(4)從中芯部分外筒伸出長(zhǎng)度2毫米e)注入成形機(jī)在橫型注入成形機(jī)(三菱重工業(yè)株式會(huì)社制850MGW-160，合模力850噸)中，為了后退移動(dòng)型具，裝配出光IPMユニツト(商品名，出光石油化學(xué)株式會(huì)社制)的注入成形機(jī)f)成形條件根據(jù)上述實(shí)施方案的注入模塑成形法進(jìn)行成形。
(1)成形溫度250℃(注入筒的溫度)(2)模具的溫度60℃(3)樹(shù)脂的注入壓力60％(相對(duì)于額定最大注入壓力的設(shè)定值)注入速度70％(相對(duì)于額定最大注入速度的設(shè)定值)注入時(shí)間3.8秒(4)空腔的厚度尺寸(參見(jiàn)圖9)樹(shù)脂注入時(shí)的尺寸t2612毫米樹(shù)脂壓縮時(shí)的尺寸t273毫米樹(shù)脂膨脹時(shí)的尺寸9毫米(膨脹率為3倍)(5)移動(dòng)型具開(kāi)始后退的時(shí)間3.0秒后(從開(kāi)始注入)后退開(kāi)始的時(shí)間5.0秒后(從開(kāi)始注入)后退完畢的時(shí)間6.0秒后(從開(kāi)始注入計(jì))(6)注入氣體的時(shí)間6.5秒后(從開(kāi)始注入)氣體的壓力0.5Mpa氣體的流量3升/分鐘(7)液體冷卻介質(zhì)水(8)表皮材料厚度3毫米(15倍發(fā)泡聚丙烯層/聚氯乙烯皮革)在以上的條件下，進(jìn)行表皮材料的一體化成形，測(cè)定此時(shí)的冷卻溫度。以冷卻時(shí)間為10秒間隔來(lái)成形成形制品，以不發(fā)生熱膨脹和熱收縮的成形制品作為合格品，以得到合格品的最短的冷卻時(shí)間為該實(shí)驗(yàn)的冷卻時(shí)間。其結(jié)果列于表4。
表4
由表4可見(jiàn)實(shí)施例11的冷卻時(shí)間為20秒。非常短，在實(shí)施例11中，在成形成形制品時(shí)，盡管釋放出氣體，但氣體的使用量很少。
以上舉出適當(dāng)?shù)膶?shí)施方案和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方案和實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍中作各種改進(jìn)和設(shè)計(jì)的變更是允許的。
例如，對(duì)于作為樹(shù)脂顆粒的主要成分的熱塑性樹(shù)脂不限于聚丙烯，可以是丙烯-乙烯嵌段共聚物、聚乙烯等聚烯烴系樹(shù)脂、聚乙烯系樹(shù)脂、聚苯乙烯系樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、聚氯乙烯樹(shù)脂、聚酰胺系樹(shù)脂、聚酯系樹(shù)脂、聚縮醛系樹(shù)脂、聚碳酸酯系樹(shù)脂、聚芳香族醚或者硫酸酯系樹(shù)脂、聚芳香酯系樹(shù)脂、聚砜以及丙烯酸酯樹(shù)脂等，如果是可形成玻璃纖維增強(qiáng)成形制品的熱塑性樹(shù)脂，具體的組成可進(jìn)行適當(dāng)選擇。
而且，樹(shù)脂顆粒中所含的增強(qiáng)用纖維不限于玻璃纖維，可以是陶瓷纖維、無(wú)機(jī)纖維、金屬纖維以及有機(jī)纖維等，纖維的具體選擇可在實(shí)施時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。
進(jìn)而，實(shí)施例的一方面是在原料中不含發(fā)泡劑，但是在原料中可以含有相對(duì)于100重量份的原料低于3重量份的發(fā)泡劑。
這樣，如果含有發(fā)泡劑，即使在回彈現(xiàn)象中纖維的回復(fù)力不足的情況下，發(fā)泡劑的發(fā)泡力會(huì)補(bǔ)充回復(fù)力，因此即使降低了氣體壓力，氣體注入壓力不足，通過(guò)移動(dòng)型具的后退，能夠確保熔融樹(shù)脂膨脹到所需的容積。
如果發(fā)泡劑的含量超過(guò)了3重量份時(shí)，容易產(chǎn)生銀色斑點(diǎn)，除了使外觀(guān)品質(zhì)不合格之外，在成形制品內(nèi)出現(xiàn)大的中空部分，大大降低了強(qiáng)度和剛性。
而且，作為氣體的注入口，不限于設(shè)置在模具空腔上的氣體噴嘴(氣體噴嘴)，可以是設(shè)置在模具內(nèi)的流道和澆口，以及在注入筒的噴嘴上開(kāi)口的氣體噴嘴(氣體噴嘴)。
向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入的氣體不限于氮?dú)?，可以是其它氣體，但最好為使用不易與制備成形制品的樹(shù)脂反應(yīng)的氬氣等不活潑的氣體。
而且，在利用注入氣體作為冷卻氣體的情況下，最好為使用低于15℃的冷卻氣體、液體二氧化碳等。
向熔融樹(shù)脂內(nèi)注入的氣體不限于氮?dú)?，可以是其它氣體，最好為使用不易與制備成形制品的樹(shù)脂反應(yīng)，氬氣等不活潑的氣體。
而且，在利用注入氣體作為冷卻氣體的情況下，最好為使用低于15℃的冷卻氣體、液體二氧化碳等。
在液體冷卻介質(zhì)與氣體一起向熔融樹(shù)脂的空隙內(nèi)注入的情況下，可以在首先注入氣體之后注入液體冷卻介質(zhì)，也可以將液體冷卻介質(zhì)和氣體同時(shí)注入到成形制品的空隙內(nèi)。
液體冷卻介質(zhì)不限于水，可以適當(dāng)使用液化二氧化碳、各種醇，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，各種醚，例如二甲醚、二乙基醚等，以及各種溶解有各種鹽的溶液，例如氯化鈣溶液、氯化鎂溶液等在常溫下是液體的溶液。
向成形制品供給氣體的管道和向成形制品供給液體冷卻介質(zhì)的管道可分別設(shè)置。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以到達(dá)與成形制品的形狀無(wú)關(guān)的使具有強(qiáng)度、剛性以及耐熱性等機(jī)械特性?xún)?yōu)良的成形制品輕量化，同時(shí)得到不產(chǎn)生凹凸等不良外觀(guān)的優(yōu)良外觀(guān)品質(zhì)。而且，由于冷卻效率高，大大提高了生產(chǎn)性能。
而且，通過(guò)使用外筒的端部比中芯部分的頂端向氣體出口側(cè)伸出的氣體噴嘴來(lái)進(jìn)行含纖維樹(shù)脂的膨脹成形，即使導(dǎo)入氣體流路中的氣體壓力降低，由于在中芯部分的頂端和包圍外筒的頂端空間可以提高氣體的壓力，可確保將穿破熔融樹(shù)脂最表面層的氣體導(dǎo)入到熔融樹(shù)脂內(nèi)，同時(shí)可向熔融樹(shù)脂內(nèi)導(dǎo)入足夠量的氣體。因此，通過(guò)注入的氣體，可將熔融樹(shù)脂在擠壓到模具成形面上的狀態(tài)下冷卻，從而能夠防止產(chǎn)生不利的凹凸外觀(guān)。
在頂端空間的氣體壓力一旦升高到穿破熔融樹(shù)脂最表面的程度，立即向熔融樹(shù)脂的內(nèi)部擠壓，從而能夠抑制氣體高于所需的壓力。因此，將氣體向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入時(shí)的壓力，可以限定在穿破最表面層的最低限度所需的壓力，因此可以避免氣體引起在成形制品內(nèi)產(chǎn)生大的中空部分，從而確保具有優(yōu)良的強(qiáng)度。
通過(guò)與氣體一起同時(shí)使用液體冷卻介質(zhì)，能夠獲得縮短成形制品的冷卻時(shí)間的效果。
圖面的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是表示本發(fā)明第1個(gè)實(shí)施方案的注入成形機(jī)整部的側(cè)面圖。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明第1個(gè)實(shí)施方案的成形順序圖。
圖3是說(shuō)明本發(fā)明第2個(gè)實(shí)施方案的成形順序圖。
圖4是說(shuō)明本發(fā)明第3個(gè)實(shí)施方案的成形順序圖。
圖5是表示本發(fā)明第4個(gè)實(shí)施方案的注入成形機(jī)的整體側(cè)面圖。
圖6是表示上述第4個(gè)實(shí)施方案氣體噴嘴的安裝構(gòu)造的截面圖。
圖7是表示上述第4個(gè)實(shí)施方案氣體噴嘴的中芯部分的側(cè)視圖。
圖8上述第4個(gè)實(shí)施方案的氣體噴嘴的中芯部分的示意圖。
圖9是上述第4個(gè)實(shí)施方案的成形順序工序圖。
圖10是在上述第4個(gè)實(shí)施方案中使用的其它氣體噴嘴的截面圖。
圖11是本發(fā)明的第5個(gè)實(shí)施方案的注入成形機(jī)的整體側(cè)面圖。
圖12是上述第5個(gè)實(shí)施方案的冷卻介質(zhì)供給裝置和氣體注入裝置的連接部分的截面圖。
圖13是說(shuō)明上述第5個(gè)實(shí)施方案的成形順序圖。
圖14是說(shuō)明上述第5個(gè)實(shí)施方案的液體冷卻介質(zhì)和氣體的供給順序圖。
圖15是說(shuō)明本發(fā)明第6個(gè)實(shí)施方案的成形順序圖。
圖16是說(shuō)明本發(fā)明第7個(gè)實(shí)施方案的成形順序圖。
圖17是表示在本發(fā)明的實(shí)施例1等成形的成形制品的平面圖。
圖18是表示在本發(fā)明的實(shí)施例5等成形的成形制品的側(cè)面圖。
圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施例6等使用的表皮材料的截面圖。
符號(hào)的說(shuō)明10模具10A固定型具10B移動(dòng)型具
10C空腔13氣體噴嘴14、19表皮材料101注入成形機(jī)103固定盤(pán)104可動(dòng)盤(pán)105合模裝置107固定板110模具110A空腔111固定型具112可動(dòng)模具113移動(dòng)型具120、120B氣體噴嘴120A頂端空間121外筒122、122B中芯部分123氣體流路123A氣體入口123B氣體出口131邊緣132中芯部分本體132B頂端面133系止部133A窄縫140模具移動(dòng)裝置150氣體注入路201注入成形機(jī)203固定盤(pán)204可動(dòng)盤(pán)
205合模裝置210模具210A空腔213移動(dòng)型具220氣體噴嘴250氣體注入裝置255冷卻介質(zhì)供給裝置258閥門(mén)
權(quán)利要求
1．一種纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于它是使用至少含有長(zhǎng)度為2～100毫米的增強(qiáng)用纖維的含纖維熱塑性樹(shù)脂顆粒的上述增強(qiáng)用纖維占該原料整體的5～70重量％的原料，通過(guò)向裝配有可相對(duì)于內(nèi)部的空腔進(jìn)退的移動(dòng)型具的模具中注入塑化上述原料形成的熔融樹(shù)脂，同時(shí)向上述熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體，進(jìn)行成形制品的成形的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，在向上述模具的空腔內(nèi)注入上述熔融樹(shù)脂開(kāi)始后，將上述移動(dòng)型具后退至使上述空腔等于成形制品容積的位置的移動(dòng)型具后退操作，和向在上述空腔中填充的上述熔融樹(shù)脂的內(nèi)部注入氣體的氣體注入操作。
2．權(quán)利要求1記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于在將上述移動(dòng)型具后退至在上述熔融樹(shù)脂內(nèi)形成小氣泡連續(xù)的空隙之后，向上述空腔內(nèi)提供的上述熔融樹(shù)脂的內(nèi)部注入上述氣體。
3．權(quán)利要求1記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于在將上述移動(dòng)型具后退至與成形制品的容積相等的位置后，向上述空腔中提供的上述熔融樹(shù)脂的內(nèi)部注入上述氣體。
4．權(quán)利要求1或者權(quán)利要求3中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述氣體的注入操作是與移動(dòng)型具的后退操作同時(shí)進(jìn)行的。
5．權(quán)利要求1到權(quán)利要求4中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于在從開(kāi)始注入上述熔融樹(shù)脂到開(kāi)始后退上述移動(dòng)型具之間，為了壓縮在上述空腔中充滿(mǎn)的上述熔融樹(shù)脂，進(jìn)行向前推進(jìn)上述移動(dòng)型具的操作。
6．權(quán)利要求1到權(quán)利要求5中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述原料的整個(gè)長(zhǎng)度為2～100毫米，至少含有與上述整個(gè)長(zhǎng)度相等的處于相互平行排列的增強(qiáng)用纖維的、含量為全部的20～80重量％的上述含纖維的熱塑性樹(shù)脂顆粒，上述增強(qiáng)用纖維占該原料全部的5～70重量％。
7．權(quán)利要求1到權(quán)利要求6中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述原料相當(dāng)于100重量份該原料含有低于3重量份的發(fā)泡劑。
8．權(quán)利要求1到權(quán)利要求7中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述氣體是溫度低于15℃的冷卻氣體。
9．權(quán)利要求1到權(quán)利要求8中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述氣體的壓力設(shè)定在0.1～200kg/cm2。
10．權(quán)利要求9記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述氣體的壓力設(shè)定在0.1～20kg/cm2。
11．權(quán)利要求1到權(quán)利要求10中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于在成形制品的冷卻階段中，流通排出氣體進(jìn)行冷卻。
12．權(quán)利要求1到權(quán)利要求11中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述氣體是從在上述模具內(nèi)設(shè)置的流道、澆口和空腔中的任意一個(gè)上開(kāi)口的氣體噴嘴注入的。
13．權(quán)利要求12記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述氣體噴嘴裝配有外筒、插入該外筒中的中芯部分以及在這些外筒和中芯部分之間形成的氣體流路，并且上述外筒的端部比上述中芯部分的頂端向氣體的出口側(cè)伸出。
14．權(quán)利要求13記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述中芯部分的氣體出口側(cè)的項(xiàng)端形成與其軸向正交的平面。
15．權(quán)利要求13或者權(quán)利要求14中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述外筒形成圓筒狀，上述中芯部分具有插入上述外筒的中芯部分本體和在該中芯部分本體的氣體入口側(cè)底端上設(shè)置的并且覆蓋上述外筒氣體入口側(cè)的開(kāi)口的系止部，呈略T字形，上述氣體流路的氣體入口由在上述系止部上形成的窄縫構(gòu)成。
16．權(quán)利要求13到權(quán)利要求15中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于上述外筒的頂端從上述中芯部分的頂端伸出的長(zhǎng)度為0.1～3毫米。
17．權(quán)利要求1到權(quán)利要求13中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于在向上述熔融樹(shù)脂內(nèi)注入氣體的同時(shí)，也供給液體冷卻介質(zhì)。
18．權(quán)利要求17記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于首先向熔融樹(shù)脂(成形制品)的空隙內(nèi)只提供上述氣體，之后，與上述氣體同時(shí)向上述成形制品中提供上述液體冷卻介質(zhì)。
19．權(quán)利要求17或者權(quán)利要求18中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于與上述氣體同時(shí)提供的液體冷卻介質(zhì)被氣化，向上述模具外面排出。
20．權(quán)利要求1到權(quán)利要求19中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法，其特征在于在上述模具中，覆蓋成形制品表面的表皮材料是在成形之前預(yù)先附著的。
21．特征在于通過(guò)權(quán)利要求1到權(quán)利要求20中任意一個(gè)記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法成形制備纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的成形制品。
22．權(quán)利要求21記載的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的成形制品，其特征在于該成形制品中所含的纖維增強(qiáng)的平均纖維長(zhǎng)度小于2毫米。
全文摘要
一種纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的注入氣體成形法,它是使用至少含有長(zhǎng)度為2～100毫米的占該原料5～70重量%的增強(qiáng)用纖維的含纖維熱塑性樹(shù)脂顆粒,通過(guò)向裝配有可相對(duì)于內(nèi)部的空腔進(jìn)退的移動(dòng)型具的模具中注入塑化上述原料形成的熔融樹(shù)脂,同時(shí)向熔融樹(shù)脂內(nèi)部注入氣體,然后,將上述移動(dòng)型具后退至使上述空腔等于成形制品容積的位置的移動(dòng)型具后退操作,和向在上述空腔中填充的上述熔融樹(shù)脂的內(nèi)部注入氣體的氣體注入操作。
文檔編號(hào)B29C45/17GK1219463SQ9810325
公開(kāi)日1999年6月16日 申請(qǐng)日期1998年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月7日
發(fā)明者佐藤淳, 野村學(xué), 嶋徹, 和田薰 申請(qǐng)人:出光石油化學(xué)株式會(huì)社