專利名稱：聚合物的成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物的成形方法。尤其是涉及用同樣的聚合物一體地形成由表皮層和具有緩沖性的內(nèi)部構(gòu)成的成形品的方法。所謂聚合物，系指熱可塑性樹脂、熱可塑性彈性體、熱硬化性樹脂、交聯(lián)性彈性體等。
背景技術(shù)：
由表皮層和具有緩沖性的內(nèi)部構(gòu)成的成形品可用于各種用途。例如，汽車的內(nèi)裝板中，由于要求具有高級感的外觀和柔軟的觸摸感，故采用上述成形品。
由表皮層和具有緩沖性的內(nèi)部構(gòu)成的成形品例如可以這樣形成，即，用聚氯乙烯等將發(fā)泡聚氨基甲酸乙酯等具有緩沖性的部件包覆起來而形成一體。
近年來，由于要求再循環(huán)性、簡化工序降低成本的呼聲，也提供用同一材料一體地成形表皮層和具有緩沖性的內(nèi)部的成形品。
用同一材料一體地成形表皮層和具有緩沖性的內(nèi)部的技術(shù)例如在特開平7-80885號公報(bào)和特開平7-88878號公報(bào)中有記載。
特開平7-80885號公報(bào)中記載了這樣的技術(shù)，即，將含有發(fā)泡劑的樹脂注射到可開模地保持的金屬模內(nèi)的空間內(nèi)之后，使金屬模活動，以擴(kuò)大上述空間使樹脂發(fā)泡，這樣，由于與金屬模內(nèi)表面接觸，故可得到冷卻凝固后的表皮層內(nèi)部具有發(fā)泡層的成形品。這種注射成形方法中，通過使擴(kuò)大金屬模內(nèi)的空間時(shí)的動作速度和樹脂的種類等最佳化，便可獲得按所希望的發(fā)泡倍率、且金屬模內(nèi)表面的復(fù)制性也良好的成形品。
特開平7-88878號公報(bào)中記載了這樣的技術(shù)，即，在和特開平7-80885號公報(bào)一樣的注射成形方法中，根據(jù)金屬模內(nèi)的壓力來控制擴(kuò)大金屬模內(nèi)的空間時(shí)的動作速度，便可得到具有所希望的觸摸感的成形品。
發(fā)明的概述特開平7-80885號公報(bào)和特開平7-88878號公報(bào)所述的方法中，是將含有發(fā)泡劑的熔融樹脂注射到金屬模內(nèi)的內(nèi)腔空間內(nèi)后，使金屬模活動而使樹脂發(fā)泡，以擴(kuò)大由該熔融樹脂充滿的內(nèi)腔空間。例如，像從圖5的上圖到下圖所示那樣，將下模120位移至左方，便擴(kuò)大充滿熔融樹脂160的內(nèi)腔空間，減小金屬模內(nèi)的壓力，得到由表皮層161和內(nèi)部發(fā)泡層162構(gòu)成的一體成形品。
因此，特開平7-80885號公報(bào)和特開平7-88878號公報(bào)所述的方法存在著下述缺點(diǎn)。
第一，由于在成形過程中擴(kuò)大成形空間(內(nèi)腔空間)而變形，故難以將金屬模的模內(nèi)形狀正確地復(fù)制成成形品的外形形狀，容易降低尺寸精度。另外，為了一面使成形空間變形、一面將金屬模的模內(nèi)形狀正確地復(fù)制成成形品的外形形狀，在擴(kuò)大成形空間時(shí)必須精密地進(jìn)行控制，使成本升高。
第二，由于成形空間的擴(kuò)大并非各部分都一樣，故成形品的表皮層161的厚度和發(fā)泡層162的發(fā)泡倍率在各部分是不一樣的，其結(jié)果，成形品各部分的外觀和觸摸感等不同。例如，在圖5所示斷面形狀的成形品的情況下，圖內(nèi)的垂直部分的厚度在成形空間擴(kuò)大前后，從T0變化到T1，而圖內(nèi)的上邊部和下邊部的厚度在成形空間擴(kuò)大前后為T0，無變化。因此，圖內(nèi)的垂直部分和上邊部、下邊部，在成形品的外觀和觸摸感方面產(chǎn)生了差異。
第三，在可擴(kuò)大成形空間的方向方面，受到成形品的形狀所引起的金屬模結(jié)構(gòu)上的制約。因此，盡管對金屬模的結(jié)構(gòu)想了許多辦法，但還是不能完全解決上述第二個(gè)缺點(diǎn)。
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于解決上述的第一～第三個(gè)缺點(diǎn)。
為了使得由表皮層和具有緩沖性的內(nèi)部構(gòu)成的、用同一材料形成的成形品的外觀具有所希望的高級感，故要求提高復(fù)制性，能夠漂亮地復(fù)制鏡面和皺面。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是滿足上述要求。
本發(fā)明的第一個(gè)目的通過在不使模內(nèi)空間變形的情況下，減小施加在模內(nèi)空間的熔融樹脂上的壓力，使得該模內(nèi)空間的熔融樹脂內(nèi)部發(fā)泡的以下結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的聚合物成形方法，其特征在于，將含有發(fā)泡劑的聚合物注入成形模內(nèi)，使其在熔融狀態(tài)下與成形模面貼緊后，邊保持模內(nèi)形狀、邊增大該聚合物所占的容積，得到外形與模內(nèi)形狀一致、且內(nèi)部發(fā)泡的成形品。
本發(fā)明因成形模內(nèi)的空間不變，故成形品的尺寸精度良好。而且，表皮層的厚度和發(fā)泡層的發(fā)泡倍率一樣，外觀和觸感等不會因部位不同而產(chǎn)生差異。
將含有發(fā)泡劑的聚合物裝入成形模內(nèi)的方法既可以像注射成形法那樣，在熔融狀態(tài)下注入成形模內(nèi)的方法，也可以像壓縮成形法那樣，裝入成形模內(nèi)之后再將其加熱熔融的方法。
所謂聚合物所占的容積，例如，若是注射成形，系指注射到成形模的模內(nèi)空間的1次注(射)料量的聚合物所占的容積。若是壓縮成形，系指裝入成形模的模內(nèi)空間的聚合物所占的容積。
作為邊保持模內(nèi)形狀、邊使上述聚合物所占的容積增加的方法之具體例，除了后述的方法外，例如還有按規(guī)定時(shí)間抽出位于熔融聚合物內(nèi)的銷的方法。
另外，外形與模內(nèi)形狀一致、且內(nèi)部發(fā)泡的成形品是其表層部分作為不發(fā)泡的表皮形成的。
本發(fā)明的聚合物成形方法，其特征在于，將含有發(fā)泡劑的聚合物裝入成形模內(nèi)，并將氣體壓入該聚合物內(nèi)部，利用該氣體的壓力，使其在熔融狀態(tài)下與成形模面貼緊，排出該氣體，用上述聚合物充滿該氣體所占的空間，這樣，便可使該聚合物所占的容積增大，從而使該聚合物發(fā)泡，得到外形與模內(nèi)形狀一致、且內(nèi)部發(fā)泡的成形品。
本發(fā)明通過排出氣體來使熔融聚合物所占的容積增大，故可取得以下效果，即成形品的尺寸精度良好，外觀和觸摸感也沒有因部位不同而有差異；又因排氣時(shí)容易調(diào)整壓力，故容易將表皮層的厚度和發(fā)泡層的發(fā)泡倍率調(diào)整到規(guī)定值。
本發(fā)明例如在氣體助推注射成形法的情況下，貼緊在金屬模的成形模面上的表層部分冷卻凝固之后進(jìn)行排氣，用熔融狀態(tài)的聚合物充滿該氣體所占的空間，便可使該聚合物發(fā)泡的成形方法具體化。所謂氣體助推注射成形法，系指在將熔融樹脂注射到成形模內(nèi)的同時(shí)，將高壓氣體壓入熔融樹脂內(nèi)，從而提高該熔融樹脂與成形模面的貼緊性，而且，提高該熔融樹脂的流動性，使其迅速到達(dá)整個(gè)成形模面上的注射成形法。采用氣體助推注射成形法，可以得到中空輕量、不變曲、復(fù)制性良好的成形品。
氣體排出時(shí)，最好這樣對排氣進(jìn)行控制，即，成形模內(nèi)的壓力達(dá)到表層部分不從成形模面上剝離、且內(nèi)部所希望的發(fā)泡倍率發(fā)泡的壓力。
本發(fā)明中，通過調(diào)整排氣時(shí)的氣體壓力的這種較簡單的控制，使成形模內(nèi)的壓力按所希望的圖形變化，這樣便可容易地得到具有所要求的外觀和緩沖性的成形品。所謂所希望的圖形是指例如在發(fā)泡力強(qiáng)的初期，比較迅速地降低成形模內(nèi)的壓力，在發(fā)泡力減小的末期，壓力下降速度緩慢的圖形。
本發(fā)明的聚合物成形方法，其特征在于，將含有發(fā)泡劑的聚合物注入成形模內(nèi)，使其在熔融狀態(tài)下與成形模面貼緊后，將保存室與該成形模內(nèi)連通，使一部分該熔融狀態(tài)的聚合物排出到該保存室內(nèi)，這樣，便可增大該熔融狀態(tài)的聚合物所占的容積，得到外形與模內(nèi)形狀一致、內(nèi)部發(fā)泡的成形品。
本發(fā)明通過使一部分聚合物排到保存室來增大熔融聚合物所占的容積，故可取得成形品的尺寸精度良好、外觀和觸摸感也不因部位不同而有差異的效果，又通過適宜地設(shè)定保存室的尺寸，可設(shè)定壓力降低的程度，故可取得將發(fā)泡層的發(fā)泡倍率設(shè)定為希望值的效果。
本發(fā)明可作為這種成形方法具體實(shí)現(xiàn)，例如將保存室和成形模內(nèi)空間構(gòu)成可連通的形式，用擋板隔開該保存室和該成形模內(nèi)空間，直至含有發(fā)泡劑的聚合物在熔融狀態(tài)下貼緊在成形模面上，表層部分冷卻凝固，按表層部分形成的時(shí)間打開該擋板將兩者連通。
本發(fā)明還可作為基本上同時(shí)進(jìn)行下述兩道工序的成形方法具體實(shí)現(xiàn)，即，用比較細(xì)的通路始終將保存室和成形模內(nèi)空間連通，使含有發(fā)泡劑的聚合物在熔融狀態(tài)下與模面貼緊，表層部分冷卻凝固的工序；將一部分熔融狀態(tài)的聚合物排到保存室，使該聚合物所占容積增大的工序。用注射成形方法來實(shí)施該成形方法時(shí)，最好通過調(diào)節(jié)成形模面的溫度等，來適宜地調(diào)整使射出的聚合物達(dá)到成形模內(nèi)的整個(gè)區(qū)域的速度，以使表層部分迅速地形成。
本發(fā)明的第2個(gè)目的通過以下結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，通過在不使該模內(nèi)空間變形的情況下降低施加在模內(nèi)空間的熔融樹脂上的壓力，來使該模內(nèi)空間的熔融樹脂的內(nèi)部發(fā)泡，同時(shí)，將成形模面的溫度保持在一定溫度以上，直至熔融聚合物充分地貼緊在成形模面上。
本發(fā)明的聚合物成形方法，其特征在于，在上述任一項(xiàng)發(fā)明中，成形模面的全部或一部分被絕熱。
本發(fā)明中，由于成形模面被絕熱，故可取得以下效果，即成形品的尺寸精度良好，且外觀和觸摸感不因部位不同而有差異的效果；可使熔融聚合物充分地與成形模面貼緊，可良好地復(fù)制鏡面和皺面的效果。
成形模面的絕熱例如可通過在成形模面的表層或離開成形模面的表層不太深的成形模面附近設(shè)絕熱層來實(shí)現(xiàn)。在成形模面的表層或附近設(shè)絕熱層，可利用熔融狀態(tài)的聚合物的熱來加熱成形模面，故可使該聚合物牢固地貼緊在成形模面上。因此，可良好地復(fù)制鏡面和皺面。在注射成形的場合，可較長時(shí)間地抑制表皮層的發(fā)展，故可較長時(shí)間地保持聚合物的流動性，這樣，即使是薄形的成形品亦可良好地制造。表皮層系指與成形模面接觸而凝固的表層。
上述絕熱層既可以設(shè)在成形模面的全區(qū)域，也可以只設(shè)在需要保持良好的復(fù)制性的部分。
例如，在將成形完畢的部件裝在成形模內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)一步進(jìn)行射出的雙注射情況下，也可只在不被該部件覆蓋的成形模面上設(shè)絕熱層。這樣，可獲得成形完畢的部件和新注射的聚合物無凹凸地形成一體的良好成形品。
在成形模面的全區(qū)域形成上述絕熱層的場合，保持該聚合物的熔融狀態(tài)直至聚合物牢固地貼緊在成形模面上，可充分地取得提高復(fù)制性的作用效果。
上述絕熱層形成于成形模面表層上的場合，該絕熱層的表面便成為復(fù)制面。即，該絕熱層的表面便以制作聚合物成形品的外形的方式進(jìn)行復(fù)制。
上述絕熱層形成于成形模面附近的場合，本來的成形模面便成為復(fù)制面。所謂成形模面附近，系指成形模面的背后、即成形模體的內(nèi)部，可用熔融聚合物的熱充分地加熱成形模面的這種程度的深度處。
上述絕熱層的導(dǎo)熱系數(shù)最好為0.001-0.01(cal/cm·s·℃)。該導(dǎo)熱系數(shù)小于0.001(cal/cm·s·℃)時(shí)，需要花較多的時(shí)間冷卻，不實(shí)用。上述導(dǎo)熱系數(shù)超過0.01(cal/cm·s·℃)時(shí)，熔融聚合物與復(fù)制面牢固貼緊之前，復(fù)制面便冷卻了，故不能良好地復(fù)制成形模面。
作為導(dǎo)熱系數(shù)在0.001-0.01(cal/cm·s·℃)范圍內(nèi)的絕熱材料，例如可列舉特定的硅烷系涂層材料、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、碳氟樹脂、陶瓷等。
特定的硅烷系涂層材料是，[化1]稱作R1Si(OR2)3的以一般分子式所代表的有基硅烷的加水分解物、及/或以其部分縮合物為主要成分的涂層材料。這里，上述式中R1表示碳數(shù)為1-8的有機(jī)基，R2表示碳數(shù)為1-5的烷基或碳數(shù)為1-4的?；?。
上述絕熱層的厚度為0.02-3(mm)，最好為0.1-2(mm)。該厚度小于0.02(mm)時(shí)，沒有足夠的絕熱效果，故成形模面的表面不能充分地升溫，不能良好地復(fù)制成形模面。上述厚度大于3(mm)時(shí)，絕熱效果太大，聚合物的冷卻速度顯著變慢，冷卻至產(chǎn)品可取出的溫度所需要的時(shí)間長，故不適合于工業(yè)性生產(chǎn)。
成形模面的絕熱還可通過這種方式來實(shí)現(xiàn)，即，在成形模面的背后設(shè)空間以增大絕熱性，及/或用多孔質(zhì)金屬構(gòu)成成形模面，以減小導(dǎo)熱系數(shù)。
成形模面為多孔質(zhì)的場合，可與成形模主體分開將另外的多孔質(zhì)金屬板配置在成形模內(nèi)，也可將成形模面做成多孔質(zhì)的。多孔質(zhì)金屬板例如可以這樣制造，即用激光在金屬薄板上形成直徑為1-200μm、最好為10μm左右的孔，孔的密度為3萬-300萬個(gè)/cm2，最好為10萬-100萬個(gè)/cm2左右?？讖酱笥?00μm時(shí)，不僅熔融樹脂會進(jìn)入孔內(nèi)使脫模性變差，而且成形品的表面狀態(tài)變差，故這是不希望的。直徑小于1μm，或孔的密度小于3萬個(gè)/cm2時(shí)，不能獲得所希望的絕熱效果，故這是不希望的。另外，孔的密度大于300萬個(gè)/cm2時(shí)，金屬模的耐用性降低，故這是不希望的。
對成形模面進(jìn)行絕熱，可在成形模面的表層或附近設(shè)絕熱層，或在成形模面的背后設(shè)空間，或?qū)⒊尚文Ｃ嬖O(shè)成多孔質(zhì)的結(jié)構(gòu)，還可附設(shè)輔助性地對成形模面進(jìn)行加熱的機(jī)構(gòu)。即，在僅用熔融聚合物的熱不能充分地提高成形模面溫度的場合，也可用輔助加熱機(jī)構(gòu)預(yù)先將成形模面加熱，使溫度提高相當(dāng)于與所要求的溫度之差的程度。
本發(fā)明聚合物的成形方法，其特征在于，在上述任一項(xiàng)發(fā)明中，對上述成形模面的全部或一部分進(jìn)行預(yù)熱。
本發(fā)明由于對成形模面進(jìn)行預(yù)熱，故可取得成形品的尺寸精度高，外觀和觸摸感也不因部位不同而產(chǎn)生差異的效果，還可取得使熔融聚合物與成形模面牢固地貼緊、可良好地復(fù)制鏡面和皺面的效果。
成形模面的預(yù)熱可通過這種方法來實(shí)現(xiàn)，例如，將加熱空氣和加熱氮?dú)?下稱“調(diào)溫氣體”)導(dǎo)入設(shè)成封閉空間的成形模內(nèi)，使成形模面升溫之后，再迅速地排出該調(diào)溫氣體。在用注射成形法來實(shí)現(xiàn)本成形方法的場合，在加熱空氣排出之前、或大致在加熱空氣排出的同時(shí)，將熔融狀態(tài)的聚合物注射到成形模內(nèi)。
上述例示的結(jié)構(gòu)需要有將調(diào)溫氣體導(dǎo)入成形模內(nèi)用的機(jī)構(gòu)、迅速地排出成形模內(nèi)的調(diào)溫氣體用的機(jī)構(gòu)、將用調(diào)溫氣體升溫后的成形模面的溫度保持必要時(shí)間用的機(jī)構(gòu)。
作為調(diào)溫氣體的導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，例如在氣體助推的注射成形法的情況下，可用和氣體壓入用的機(jī)構(gòu)相同的機(jī)構(gòu)。但是，只要調(diào)溫氣體在內(nèi)腔內(nèi)流動而使成形模面升溫就足夠了，故導(dǎo)入時(shí)的壓力比氣體助推的注射成形法的壓力低。若有可能，也可兼用氣體助推的注射成形的氣體壓入機(jī)構(gòu)。壓入調(diào)溫氣體用的管機(jī)構(gòu)也可和氣體助推的注射成形用的氣體壓入機(jī)構(gòu)一樣，設(shè)在注射成形機(jī)一側(cè)，也可另外設(shè)在金屬模一側(cè)。另外，還可設(shè)在注射成形機(jī)側(cè)和金屬模側(cè)兩者上。
調(diào)溫氣體的排出機(jī)構(gòu)可由例如在成形模面上開口的透氣孔，和將通過該透氣孔的調(diào)溫氣體匯集起來排出用的較少的管子構(gòu)成。上述透氣孔徑的尺寸為10-300μm，最好為10-100μm，30-50μm的范圍則更好?？讖叫∮?0μm時(shí)，熔融或軟化狀態(tài)下的聚合物的揮發(fā)氣體在透氣孔內(nèi)冷凝而堵塞透氣孔的可能性很大，故不希望這樣?？讖酱笥?00μm時(shí)，熔融軟化狀態(tài)的聚合物會進(jìn)入透氣孔內(nèi)，在聚合物成形品的表面上形成不希望有的凹凸。上述透氣孔的密度在每cm2的面積上最好為1-100個(gè)，1-80個(gè)則更好，1-50個(gè)的范圍尤其好。密度為每cm2少于1個(gè)時(shí)，調(diào)溫氣體不能迅速排出，故不理想，密度為每cm2大于100個(gè)時(shí)，加熱空氣排出太快，難以將成形模面的溫度設(shè)定在所需要的溫度，故不理想。
保持升溫后的成形模面的溫度的機(jī)構(gòu)例如可由具有上述透氣孔的表層部板和設(shè)在該表層部板背后的空間構(gòu)成。即，可通過對表層部進(jìn)行絕熱來實(shí)現(xiàn)。上述表層部板背后的空間也具有上述管子(用于將通過透氣孔的調(diào)溫氣體匯集起來排出的較少的管子)的功能，例如可這樣構(gòu)成，即，在絕熱板的表面上設(shè)置獨(dú)立成島狀的多個(gè)凸部，用該多個(gè)凸部的頂點(diǎn)支承上述表層部板的背面。這樣，也可具有上述管子的功能。該表層部既可以設(shè)在成形模面的整個(gè)區(qū)域上，也可以僅設(shè)置在想得到良好的復(fù)制性的部分上。
希望具有上述透氣孔的表層部板能抗拒來自聚合物側(cè)的推壓力，而且，即使是在反復(fù)暴露在熔融狀態(tài)的聚合物的環(huán)境中也不劣化。因此，該材料最好是鎳、鎳合金、鎳鉻合金、鉻合金、鋁合金、奧氏體系不銹鋼等金屬。另外，由上述表層部板及其背后的空間構(gòu)成的絕熱層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.05-0.5(cal/cm·s·℃)，最好為0.07-0.4(cal/cm·s·℃)，0.08-0.1(cal/cm·s·℃)范圍則更好。該導(dǎo)熱系數(shù)大于0.5(cal/cm·s·℃)時(shí)，加熱至所希望的溫度需要的時(shí)間太長，不實(shí)用。上述導(dǎo)熱系數(shù)小于0.05時(shí)，冷卻所需時(shí)間長，成形周期長，故不實(shí)用。為了使上述表層部的表面溫度迅速達(dá)到希望值，其熱容量要小，為此，上述表層部厚度為10-200μm，最好為50-1000μm，80-500μm范圍則更好。
成形模面的預(yù)熱也可通過從里面?zhèn)燃訜岢尚文Ｃ鎭韺?shí)現(xiàn)。
例如，可通過這種方式預(yù)熱，即，在確保構(gòu)成成形模面的部件(下稱“模面部件”)背后的空間的狀態(tài)下，絕熱性地支承該模面部件，向該空間導(dǎo)入或?qū)С稣{(diào)溫氣體進(jìn)行預(yù)熱。作為在確保模面部件背后的空間的狀態(tài)下支承該模面部件的機(jī)構(gòu)，例如可列舉在絕熱板表面設(shè)多個(gè)獨(dú)立成島狀的凸部，用該多個(gè)凸部的頂點(diǎn)支承上述模面部件背面的機(jī)構(gòu)。另外，也可以是這種機(jī)構(gòu)，即在模面部件背面設(shè)多個(gè)突條部，并在絕熱板表面也設(shè)多個(gè)突條部，形成兩者的突條部交叉的位置關(guān)系，用絕熱板支承模面部件背后的機(jī)構(gòu)。
作為適用本發(fā)明成形方法的聚合物，可列舉例如熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性彈性體、天然橡膠、合成橡膠等。
這些聚合物中，熱可塑性樹脂若是可塑化溫度為50-450℃的熱可塑性樹脂，則可沒有限制地使用。例如，聚苯乙烯系樹脂(例如聚苯乙烯、丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等)、ABS樹脂、AES樹脂、AAS樹脂、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丙烯樹脂、乙烯-丙烯酸乙酯樹脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丁烯、聚碳酸酯、聚縮醛、聚(二)苯醚、多乙基-甲基丙烯酸鹽、飽和聚酯樹脂(例如，聚乳酸之類的羥基酸縮合物、聚丁烯琥珀酸之類的2、3丁二醇和二元羧酸的縮合物等)、聚酸胺樹脂、氟化乙烯樹脂、聚磺、聚醚磺、多芳基、聚醚酮、液晶聚合物等中的一種或二種以上的混合物。
熱可塑性樹脂中較理想的是聚乙烯、丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、ABS樹脂、AES樹脂、AAS樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、飽和聚酯樹脂、聚酰胺樹脂。
作為熱硬化性樹脂，可以沒有什么特別限制地使用。例如，可列舉環(huán)氧樹脂、丙烯樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧-聚氨酯樹脂、丙烯-聚氨酯樹脂等。
作為熱可塑性彈性體，例如，可列舉根據(jù)硬鏈段的化學(xué)成分分類的乙烯系熱可塑性彈性體(簡稱SBC。以下，括號內(nèi)表示為簡稱符號)、烯烴系熱可塑性彈性體(TPO)、氨基甲酸乙酯系熱可塑性彈性體(TPU)、酯系熱可塑性彈性體(TPEE)、酸酯系熱可塑性彈性體(TPAE)等。除此之外，還可列舉氯乙烯系熱可塑性合成橡膠(TPVC)、均聚物型間規(guī)1.2聚丁二烯、離子群型熱可塑性合成橡膠(離聚物)、以拘束片方式含碳氟樹脂的氟系熱可塑性合成橡膠等。在樹脂/橡膠混合物形成的熱可塑性合成橡膠中，有將TPO稱作TPV的，該TPO是通過動態(tài)交聯(lián)而形成的，即邊對成為軟鏈段的橡膠部分進(jìn)行交聯(lián)邊混勻，將橡膠分散粒度變細(xì)小，從而提高熱可塑性合成橡膠的性能。這些熱可塑性合成橡膠可以是一種或二種以上的混合物。
作為SBC，較理想的是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯·丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SESB)、賦予官能基型SEBS(f-SEBS)、苯乙烯-乙烯·丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、無規(guī)則型的氫添加型乙烯·丁二烯聚合物(HSBR)。
TPO最好是以下TPO將EP、EPDM、EBM、EBDM等合成橡膠混合在PP、PE等的聚烯烴中，用封閉式和噴丸碾磨機(jī)等混合機(jī)進(jìn)行混合的單純混合型TPO(S-TPO)；對作為硬鏈段的單烯烴進(jìn)行聚合，接著用同一設(shè)備或同一反應(yīng)器對作為軟鏈段的單烯烴進(jìn)行聚合(順序也可顛倒)的埋入TPO(i-TPO)；用封閉式和噴丸碾磨機(jī)等混合機(jī)，在混合的同時(shí)對橡膠進(jìn)行硫化而制成的動態(tài)硫化型TPO(TPV)。另外，TPV較理想的是將PP組合在硬鏈段中、將EPDM組合在軟鏈段中的PP-EPDM(以下，左側(cè)記載為硬鏈段，右側(cè)記載為軟鏈段)；PP-丁腈橡膠(NBR)；PP-丙烯橡膠(ACM)；PP-天然橡膠(NR)；PP-異丁橡膠(IIR)；PE-EPMD；PE-NR；耐綸-NBR；耐倫-ACM；聚脂-氯丁二烯(CR)；PVC-NBR。
作為TPU，較理想的是硬鏈段所用的二異氰酸鹽是甲苯二異氰酸鹽；4、4’二苯基二異氰酸鹽；1、6六甲撐二異氰酸鹽；2、2、4(2、4、4)三甲基己撐二異氰酸鹽；P-苯二異氰酸鹽；4、4’雙環(huán)己甲烷二異氰酸鹽；3、3二甲基二苯-4、4’-二異氰酸鹽；1、5’萘二異氰酸鹽；反-1、4-環(huán)己基二異氰酸鹽；賴氨酸二異氰酸鹽；以及它們中的二種以上的混合物。
作為TPEE，較理想的是硬鏈段為芳香族系結(jié)晶性聚酯，軟鏈段是使用聚醚的聚酯·聚醚型TPEE；硬鏈段為芳香族系結(jié)晶性聚酯，軟鏈段是使用脂肪族系聚酯的聚酯·聚酯型TPEE；硬鏈段為液晶分子，軟鏈段是作為脂肪族系聚酯的液晶性TPEE。更理想的是作為聚酯·聚醚型TPEE，硬鏈段為丁二醇和對酞酸二甲基的縮合物，乙烯乙二醇和對酞酸二甲基的縮合物，丁二醇和2、6-萘二羧酸的縮合物，乙烯乙二醇和2、6萘二羧酸的縮合物中的任一種或混合物，軟鏈段為聚四亞甲基醚乙二醇、聚(1、2氧化丙烯)乙二醇、聚(乙撐氧)乙二醇中的任一種或混合物。作為聚酯·聚酯型TPEE，更理想的是硬鏈段和聚酯·聚酯型TPEE一樣，但軟鏈段為聚內(nèi)酯型的脂肪族系聚酯。液晶性TPEE更理想的是，硬鏈段為熱回歸線液晶聚合物，尤其是使用二羥基-paraquarter-苯基之類的低分子液晶化合物，軟鏈段是使用了脂肪族系聚酯的多拘束片共聚物。
TPAE最好是，硬鏈段為聚酰胺，軟鏈段為使用了Tg低的聚醚和聚酯的多拘束片共聚物，另外，最好硬鏈段為耐綸6、耐綸6·6、耐輪6·10、耐綸11、耐綸12，軟鏈段為聚醚二醇、聚酯二醇，特別理想的是軟鏈段由丁二醇聚(氧化四亞甲基)(乙二醇)、聚(羥基丙烯)乙二醇、聚(乙撐己二酸酯)乙二醇、聚(丁烯1、4己二酸酯)乙二醇中的至少一種組成的。
TPVC最好是用以下物質(zhì)單獨(dú)或兩種以上混合而成硬鏈段使用高分子量的聚氯乙烯(以下簡稱PVC)，使微結(jié)晶部分具有交聯(lián)點(diǎn)的作用，用塑性劑使軟鏈段塑性化的PVC的物質(zhì)；硬鏈段用采用了部分交聯(lián)或分支構(gòu)造的PVC的物質(zhì)，軟鏈段使用被塑性劑進(jìn)行了塑性化的PVC的物質(zhì)；硬鏈段用PVC，軟鏈段用部分交聯(lián)NBR等橡膠及(或)TPU、TPEE之類的TPE的物質(zhì)。
作為天然橡膠，可以沒有什么特別限制地使用。例如，可以用阿拉伯膠、印度膠等一種或二種以上的混合物。
作為合成橡膠，可以沒有什么特別限制地使用。例如，可以用聚丁二烯橡膠、聚異戊間二烯橡膠、異丁烯·異戊間二烯橡膠、乙烯-α-烯烴-(二烯烴)共聚物(例如，EPM、EBM、EOM、EPDM、EBDM等)、芳香族乙烯化合物-共軛二烯烴化合物-(α烯烴)共聚物(例如SBR、SBS、SEBS等)、丙烯腈-丁二烯橡膠、含氟橡膠、硅橡膠、鹵素化丁基橡膠(例如氯丁橡膠、溴化丁基橡膠等)等一種或二種以上的混合物。
上述熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性彈性體、天然橡膠、合成橡膠等，也能夠以一種或二種以上的混合物形式使用。
另外，在不脫離本發(fā)明目的的范圍內(nèi)，也可在上述聚合物中配合交聯(lián)劑、硫化促進(jìn)輔助劑、硫化活性劑、填充劑、防老化劑、加工輔助劑、軟化劑、潤滑劑、耐光(耐候)劑、抗菌劑等添加劑。
本發(fā)明成形方法所使用的發(fā)泡劑根據(jù)成形材料的聚合物種類不同而不同，但是，發(fā)泡劑例如可以用周知的無機(jī)或有機(jī)發(fā)泡劑。作為發(fā)泡劑的具體例子，可以列舉碳酸氫鈉、重碳酸銨、碳酸鈉、碳酸銨、偶氮鉀酰胺、二亞硝基五甲撐四胺、二亞硝基對甲酰胺苯、偶氮二異丁腈、偶氮鉀酸鋇、對甲苯磺酰肼等的磺酰肼類等。
其中，以偶氮鉀酰胺、二亞硝基五鉀撐四胺、磺酰肼類最好。
這些發(fā)泡劑也可和尿素、尿素衍生物等周知的發(fā)泡輔助劑一起使用。
發(fā)泡劑的配合量根據(jù)成形材料的聚合物種類、成形品的用途不同而不同，例如，100重量份的聚合物最好用0.5～30重量份的發(fā)泡劑，1～15重量份則更好。若發(fā)泡劑的用量少，則只能得到發(fā)泡倍率低的發(fā)泡體，若發(fā)泡劑用量大于30重量份，則發(fā)泡劑分解所產(chǎn)生的氣體增加，氣體壓力異常地升得過高，所得到的發(fā)泡體上往往會產(chǎn)生裂紋。
用本發(fā)明方法成形的成形品的用途，例如可列舉文具用品(例如，盤形墊子、切削加工墊子等)、汽車內(nèi)外裝品(例如，汽車內(nèi)裝板、助推把手、儀表盤表皮材料、緩沖墊材料等)、土木建筑用材料(例如，裝飾薄皮、防水墊等)鞋構(gòu)件(例如，鞋底等)、體育用品(例如，頭盔、肩墊等)、半導(dǎo)體關(guān)連部件、醫(yī)療用材料、食品方面的材料、OA設(shè)備關(guān)連部件、AV和家電關(guān)連部件、辦公設(shè)備部件等。
附圖的簡說明圖1是表示實(shí)施形式1的注射成形方法所用的金屬模斷面的示意圖，圖1(a)表示壓入用管51設(shè)在和熔融樹脂射出用噴咀41同一位置的場合，圖1(b)是表示氣體壓入用管和氣體排出用管兼用的場合。
圖2是表示實(shí)施形式1的注射成形方法所使用的金屬模的斷面的示電圖，表示氣體壓入用管和氣體排出用管共用，設(shè)在和熔融樹脂射出用噴咀41同一部位上的場合。
圖3是表示用圖1(a)的金屬模進(jìn)行的注射成形工藝的說明圖，圖3(a)是表示射出熔融樹脂的同時(shí)壓入氣體的過程，圖3(b)表示排出氣體，使熔融樹脂內(nèi)部發(fā)泡的過程。
圖4是表示實(shí)施形式2的注射成形方法所用的金屬模的斷面的示意圖，與圖1不同之處在于將熔融樹脂排放到保存室57。
圖5是說明現(xiàn)有的注射成形方法所使用的金屬模的動作的說明圖，表示射出熔融樹脂后，從上段向下段移動地使下模120位移而擴(kuò)大內(nèi)腔空間的情況。
圖6是表示實(shí)施形式3的注射成形方法用的金屬模的斷面的示意圖，圖6(a)表示氣體壓入用管51設(shè)在和熔融樹脂射出用噴咀41同一位置上的場合，圖6(b)表示氣體壓入用管和氣本排出用管兼用的場合，兩種場合均具有絕熱層15、25。
圖7是表示實(shí)施形式4的注射成形方法所用的金屬模的斷面的示意圖，表示氣體壓入用管和氣體排出用管共用，并且設(shè)在和熔融樹脂射出用噴咀41同一部位上的場合，具有導(dǎo)入管18、28，導(dǎo)出管19、29及模面部件17、27。
圖8是表示圖7內(nèi)的模面部件17(27)的斷面的詳細(xì)情況之示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照


本發(fā)明的實(shí)施形式。
(1)實(shí)施形式1圖1(a)、圖1(b)和圖2是表示實(shí)施形式1的注射成型方法所用的金屬模的斷面的示意圖，圖1(a)表示氣體壓入用管51和熔融樹脂射出用噴咀41設(shè)在同一位置的機(jī)構(gòu)，圖1(b)表示用共用管54兼用作氣體壓入用管和氣體排出用管的機(jī)構(gòu)，圖2表示氣體壓入用管和氣體排出用管共同使用管53、且設(shè)在和熔融樹脂射出用噴咀41同一部位的機(jī)構(gòu)。
在圖1(a)所示的機(jī)構(gòu)上，從注射成形機(jī)40的注射成形用噴咀41向由上模10和下模20構(gòu)成的內(nèi)腔空間(＝成形模內(nèi)空間)30射出熔融聚合物的同時(shí)，從氣體壓入用管51向熔融聚合物內(nèi)壓入高壓氣體(空氣)，該氣體壓入用管和注射成形用噴咀41位于同一部位。
這時(shí)的熔融聚合物60的分布狀態(tài)示于圖3(a)。如所示，熔融聚合物60與成形模面貼緊。
壓入時(shí)的氣體壓力根據(jù)熔融聚合物的種類、射出壓力、成形模面的溫度、內(nèi)腔空間30的容積和形狀等適宜地設(shè)定。
下面，按像上述那樣射出的熔融聚合物的表層部分(緊貼在成形模面上的部分)冷卻凝固后形成表皮層的時(shí)間，從排氣管52排出氣體。排氣是通過將排氣管52也外部空間連通而進(jìn)行的(也可在不主動地控制排氣時(shí)的氣體壓力的情況下，利用熔融聚合物的發(fā)泡壓力推出而進(jìn)行排氣)，但是，也可在排氣管52上安裝閥機(jī)構(gòu)，邊調(diào)整氣體壓力邊排氣，以使成形模內(nèi)空間30的壓力(熔融聚合物的內(nèi)部壓力)按所希望的壓力圖形變化。這里，所希望的壓力圖形，系指設(shè)定成使成形品內(nèi)部能按所希望的發(fā)泡倍率發(fā)泡的壓力圖形，其橫座標(biāo)是時(shí)間座標(biāo)。
隨著排氣的進(jìn)行，熔融聚合物所占的容積增加的同時(shí)壓力下降，因此，熔融聚合物發(fā)泡。于是，便形成由表皮層61和內(nèi)部的發(fā)泡層62構(gòu)成的成形品，其模樣示于圖3(b)。
上述說明是用圖1(a)所示機(jī)構(gòu)的場合，但用圖1(b)所示機(jī)構(gòu)的場合，除了用管54進(jìn)行氣體壓入和排出之外，和上述一樣進(jìn)行成形。另外，用圖2所示機(jī)構(gòu)的場合，除了用管53進(jìn)行氣體壓入和排出，管53設(shè)在和熔融樹脂射出用噴咀41同一位置以外，和上述一樣進(jìn)行成形。
(2)實(shí)施形式2圖4是表示實(shí)施形式2的注射成形方法用的金屬模的斷面之示意圖。實(shí)施形式2中，通過將射出至內(nèi)腔30的一部分熔融聚合物排放到保存室57，使熔融聚合物占的容積增加，減小其壓力，使其內(nèi)部發(fā)泡。
一部分熔融聚合物開始向保存室57排放的時(shí)間，就是射出至內(nèi)腔空間30內(nèi)的熔融聚合物的表層部分(與成形模面貼緊的部分)冷卻、凝固而形成表皮層的時(shí)間。到了這個(gè)時(shí)間時(shí)，擋板56打開，內(nèi)腔空間30內(nèi)的一部分熔融聚合物被排放至保存室57。
通過適宜地設(shè)定內(nèi)腔空間30的容積、保存室57的容積、連通內(nèi)腔空間30和保存室57的通路直徑等，也可設(shè)成省略擋板的構(gòu)造。即，在射出的熔融聚合物迅速地形成表皮層的場合，也可設(shè)成從熔融聚合物射出當(dāng)初開始，便將其一部分排放到保存室的構(gòu)造。這種場合，不需要對擋板的開閉進(jìn)行控制，故可簡化成形工藝的控制。
(3)實(shí)施形式3圖6(a)和圖6(b)是表示實(shí)施形式3的注射成形方法所用的金屬模的斷面之示意圖。圖6(a)和圖6(b)的各金屬模和實(shí)施形式1中的圖1(a)和圖1(b)的各金屬模基本相同。兩者的差異在于，圖1(a)和圖1(b)的各金屬模沒有絕熱層，而圖6(a)和圖6(b)的各金屬模具有絕熱層(上模10的絕熱層15、下模20的絕熱層25)。這樣，由于設(shè)置有絕熱層，故圖6(a)和圖6(b)的各金屬模與圖1(a)和圖1(b)的各金屬模相比，顯示了良好的復(fù)制性。但，其他條件設(shè)定成相同場合。
(4)實(shí)施形式4圖7是表示實(shí)施形式4的注射成形方法所用的金屬模的斷面之示意圖，圖8是圖7中的模面部件17(27)的詳細(xì)圖。該模面部件17(27)具有排氣功能和絕熱功能。
圖7所示的金屬模和實(shí)施形式1中的圖2的金屬?；鞠嗤烧叩牟町愒谟?，圖2的金屬模沒有調(diào)溫氣體導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，圖7的金屬模具有調(diào)溫氣體導(dǎo)入機(jī)構(gòu)(導(dǎo)入管18·28)；以及圖2的金屬模的成形面作為模體的表面形成，而圖7的金屬模的成形面是用模面部件17、27形成的，該模面部件具有通過和排出調(diào)溫氣體的功能和因絕熱而保溫的功能。
圖7的金屬模中，在將熔融狀態(tài)的聚合物向內(nèi)腔30內(nèi)射出之前，通過導(dǎo)入管18、28將加熱空氣導(dǎo)入內(nèi)腔30內(nèi)。這樣，模面部件17、27的成形面(露出到內(nèi)腔30內(nèi)的面)便升溫至所希望的溫度。導(dǎo)入內(nèi)腔30內(nèi)的加熱空氣經(jīng)過模面部件17、27背后的空間63(見圖8)，并通過導(dǎo)向管19、29排出到外部。因此，圖7的金屬模與圖2的金屬模相比，顯示了良好的復(fù)制性。但，其他條件設(shè)定為相同場合。
最后，參照圖8說明下模20的模面部件27。上模10的模面部件17也同樣構(gòu)成。下模20的模面部件27由厚500μm的鎳制的表層板60和形成于該表層板60的里面上的各自獨(dú)立成島狀的多個(gè)突起部65構(gòu)成。該突起部65用于在和下模20的表面之間桷保空間63，本例中確保200μm左右的間隙。該突起部65也可設(shè)在下模20的表面上，當(dāng)然亦可設(shè)在表層板60的里面和下模20的表面兩者上(除了同一部位外)。在表面61作為成形面的表層板60上開有多個(gè)通氣孔62。該通氣孔62的直徑是在內(nèi)腔30側(cè)約為100μm，在間隙63側(cè)約為800μm。該通氣孔通過間隙63與設(shè)在下模20內(nèi)的排氣管29連通，該排氣管29的另一端與外部連通。
實(shí)施例對用本發(fā)明的成形方法成形的實(shí)施例作說明。
熱可塑性彈性體乙烯-丙烯-5-乙叉原菠烷共聚橡膠[JSR(株)制，品名“EP98A”，含乙烯79克分子％，含丙烯21克分子％，碘化15，石蠟系油75phr充油]68重量份，線狀低密度聚乙烯(LLDPE)[日本ポリケム(株)制，品名“UF423”]10重量份，添加氫的二烯烴系共聚物[JSR(株)制，品名“DYNARON”DR6200P”]17重量份，作為結(jié)晶性α-烯烴共聚物的丙烯-乙烯片聚合物[日本ポリケム(株)制，品名“BC5CW”]5重量份，防止老化劑[チバスペシャルティ(株)制，品名“Irganox 1010”]0.2重量份，用10升加壓捏和機(jī)[(株)森山制作所制]在設(shè)定溫度150℃下，混揉時(shí)間15分鐘，以轉(zhuǎn)速(前)32轉(zhuǎn)/分和(后)28轉(zhuǎn)/分進(jìn)行熔融混揉。將所得到的熔融狀態(tài)的組成物用フィ-ダ-ル-ダ-[(株)森山制作所制]造球，獲得作為目的物的熱可塑性合成橡膠。用95重量份的該熱可塑性合成橡膠。
發(fā)泡劑永和化成工業(yè)(株)制，發(fā)泡劑母體膠料(masterbatch)、彈性體EE206。用5重量份的該發(fā)泡劑。
將上述材料成形為下述成形品。
實(shí)施例1(實(shí)施形式1的實(shí)施例)將上述熱可塑性合成橡膠和發(fā)泡劑制成粉末混合物，在對這種混合物進(jìn)行射出成形的同時(shí)壓入氣體，然后緩緩排氣，便可使成形品的外觀良好，成形品內(nèi)部發(fā)泡，獲得了觸模感良好的成形品。
實(shí)施例2(實(shí)施形式2的實(shí)施例)將上述熱可塑性合成橡膠和發(fā)泡劑制成粉末混合物，對其進(jìn)行注射成形，填充熔融聚合物后打開擋板，使熔融聚合物的容積增大。得到的成形品，外觀良好，成形品內(nèi)部發(fā)泡，得到了觸摸感良好的成形品。
權(quán)利要求
1.一種聚合物的成形方法，其特征在于，將含有發(fā)泡劑的聚合物裝入成形模內(nèi)，在熔融狀態(tài)下與成形模面貼緊，在保持模內(nèi)形狀的同時(shí)使上述聚合物所占的容積增加，從而得到外形與模內(nèi)形狀一致、且內(nèi)部發(fā)泡的成形品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物成形方法，其特征在于，將氣體壓入裝在上述成形模內(nèi)的聚合物內(nèi)部，利用該氣體的壓力，使其在熔融狀態(tài)下貼緊在成形模面上，排出該氣體，用上述聚合物充滿該氣體所占的空間，這樣，便可邊保持模內(nèi)形狀、邊增大該聚合物所占的容積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物成形方法，使上述聚合物在熔融狀態(tài)下與成形模面貼緊之后，將保存室與該成形模內(nèi)連通，以將一部分該熔融狀態(tài)下的聚合物排放到該保存室內(nèi)，這樣，便可邊保持模內(nèi)形狀、邊增大該聚合物所占的容積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的聚合物成形方法，其特征在于，上述成形模面的全部或一部分被絕熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～權(quán)利要求3任一項(xiàng)所述的聚合物成形方法，其特征在于，上述成形模面的全部或一部分被預(yù)熱。
全文摘要
一種聚合物成形品的成形方法，這種成形方法可將成形模的模內(nèi)形狀正確地復(fù)制成成形品的外形，尺寸精確度良好，表皮層的厚度和發(fā)泡層的發(fā)泡倍率一樣。將含有發(fā)泡劑的熔融聚合物60射出至內(nèi)腔30內(nèi)，同時(shí)將空氣壓入熔融聚合物60內(nèi)，使聚合物貼緊在成形模面上。接著，邊保持內(nèi)腔30的模內(nèi)形狀、邊排出空氣。這樣，便得到表皮層61和具有緩沖性的內(nèi)部發(fā)泡層62成形為一個(gè)整體的聚合物成形品。
文檔編號B29C45/00GK1476374SQ01819296
公開日2004年2月18日 申請日期2001年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月29日
發(fā)明者粟原文夫, 神品順二, 森川明彥, 青山彰夫, 前田征希, 二, 夫, 希, 彥 申請人:捷時(shí)雅株式會社