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CN101044008A - 带表皮吹塑成形品及其制造方法 - Google Patents

带表皮吹塑成形品及其制造方法 Download PDF

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CN101044008A
CN101044008A CNA2005800355493A CN200580035549A CN101044008A CN 101044008 A CN101044008 A CN 101044008A CN A2005800355493 A CNA2005800355493 A CN A2005800355493A CN 200580035549 A CN200580035549 A CN 200580035549A CN 101044008 A CN101044008 A CN 101044008A
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CN
China
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molded article
plate
wall
blow molded
skin
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CNA2005800355493A
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English (en)
Inventor
玉田辉雄
小野寺正明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyoraku Co Ltd
Original Assignee
Kyoraku Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种带表皮吹塑成形品及其制造方法，能够形成具有期望的发泡倍率的带表皮吹塑成形品，从挤出时开始维持所需的发泡倍率，不会产生表面壁与背面壁的焊接部分的收缩/膨胀等，能够得到轻量且刚性高的带表皮吹塑成形品。作为带表皮吹塑成形品的带表皮面板(1)具有：包括由热塑性塑料构成的表面壁(2)以及背面壁(3)的板状主体(5)；一体贴合于表面壁(2)的表皮材料(6)。板状主体(5)处于由平均粒子直径在300μm以下的气泡所构成的发泡状态。

Description

带表皮吹塑成形品及其制造方法
技术领域
本发明涉及具有通过对热塑性塑料进行吹塑成形而制造的发泡状态的表面壁以及背面壁，并且在至少一个壁的外表面上一体贴合有表皮材料的板状的带表皮吹塑成形品及其制造方法。
本发明的板状的带表皮吹塑成形品用于：货物底板(cargo floor panel)(汽车后备箱的盖板或行李板)或后部包裹搁板(rear parcel shelf)等汽车用内装品或内装壁隔板、门等面板状的建筑用品等。
背景技术
在日本特开2004-82332公报中记载有：通过由树脂层以及发泡层构成的多层型坯形成带表皮层的发泡成形品，进而在表皮层上一体地热压接单位面积重量为100～500g/m2的纤维表皮材料的技术；在日本特开2001-97132公报中记载有：由通过发泡注射成形而成形的发泡状态的板体构成的车辆用整装式塔盘(package tray)(后部包裹搁板)；在日本特开2002-28997公报中记载有：通过发泡注射成形而形成的带表皮发泡成形体；在日本特开平10-29466号公报中记载有：在将发泡粒子填充到模具内之后，通过蒸气等加热，使粒子相互热粘，形成行李箱或其盖体，并一体叠层表皮材料。
可是，为了在发泡成形体的吹塑成形时在其表面一体贴合表皮材料，需要使热塑性塑料达到一定温度以上的熔融状态来成形。但是，若使成形时的热塑性塑料的温度提高到一体贴合表皮材料所需要的足够的温度，则气泡单元(bubble cell)破裂，导致发泡倍率急剧降低，无法获得轻量且刚性高的带表皮吹塑成形品。
另外，若为了达到轻量，而只是增加气泡单元的平均粒子直径、发泡倍率，则热塑性树脂的伸缩性变差，特别是一体形成的加强肋的部分因树脂被伸展而产生破裂等而使得成形性降低，并且使得作为基材的板状主体的刚性降低，在负荷的作用下产生较大挠曲。
发明内容
因此，本发明的目的在于，通过将带表皮吹塑成形品的板状主体形成为平均粒子直径在300μm以下的气泡单元所构成的发泡状态，即使在吹塑成形时以一体贴合表皮材料所需要足够的温度、使热塑性塑料达到熔融状态的情况下，也能够减少气泡单元的破裂，能够从挤压时开始维持所需要的发泡倍率并形成带表皮吹塑成形品，进而通过配合熔体流动速率(meltflow rate)不同的两种以上的聚烯烃树脂，使形成板状主体的热塑性树脂的拉伸弹性率达到550MPa以上，并使其达到所希望的发泡状态，由此能够改善成形性，并且能够得到：通过在板状主体上组合加强肋或加强芯材而具有不会产生较大的挠曲的抗弯强度、轻量且刚性高的带表皮吹塑成形品。
为了达到上述目的，本发明提供第一～第十二技术方案的带表皮吹塑成形品。即，第一技术方案的带表皮吹塑成形品，其特征在于，具有：板状主体，其具有由热塑性塑料构成的表面壁以及背面壁；和表皮材料，其被一体贴合在所述表面壁或所述背面壁的至少一个壁上，所述板状主体处于具有平均粒子直径在300μm以下的气泡单元的发泡状态。
第二技术方案的带表皮吹塑成形品的特征在于，在第一技术方案的结构中，具有在板状主体的长度方向大致中央的φ50mm的面积施加30kg的负荷时的挠曲量在25mm以下的弯曲强度。
第三技术方案的带表皮吹塑成形品的特征在于，在第二技术方案的结构中，在构成板状主体的表面壁以及背面壁之间，至少在其一部分形成有中空部。
第四技术方案的带表皮吹塑成形品的特征在于，在第三技术方案的结构中，在表面壁以及背面壁之间形成的中空部插入有加强芯材。
第五技术方案的带表皮吹塑成形品的特征在于，在第二技术方案的结构中，构成板状主体的表面壁以及背面壁，具有至少其一部分被一体焊接了的加强肋。
第六技术方案的带表皮吹塑成形品的特征在于，在第五技术方案的结构中，所述加强肋一体形成在表面壁以及背面壁之间，是使表面壁或背面壁突出并将其侧面相互焊接了的板状肋。
第七技术方案的带表皮吹塑成形品的特征在于，在第一技术方案的结构中，所述表皮材料由单位面积重量在100g/m2以上的无纺布构成，该无纺布由从聚酯、聚丙烯、聚酰胺所构成的群中选择的合成纤维构成，所述表皮材料一体贴合在构成板状主体的表面壁或背面壁的至少一个壁上。
第八技术方案的带表皮吹塑成形品的特征在于，在第一技术方案的结构中，所述板状主体处于发泡倍率为1.1～3.5倍的发泡状态。
第九技术方案的带表皮吹塑成形品的特征在于，在第一技术方案的结构中，板状主体由熔体流动速率不同的两种以上的聚烯烃类树脂构成，并且配合有3～10wt％的无机添加剂，拉伸弹性率在550MPa(JIS K7161)以上。
第十技术方案的带表皮吹塑成形品的特征在于，在第一～第九技术方案的结构中，板状主体的最大厚度形成在25.0mm以下，用作作为货物底板或后部包裹搁板的汽车用内装品。
第十一技术方案的带表皮吹塑成形品的制造方法，所述带表皮吹塑成形品由：具有由热塑性塑料构成的表面壁以及背面壁的板状主体、以及在其至少一个壁上贴合的表皮材料构成，该带表皮吹塑成形品的制造方法的特征在于，
熔融挤出由添加了发泡剂的聚烯烃类树脂构成的单层的筒状型坯或多个树脂片，或者使预备成形的树脂片加热熔融，与表皮材料一同配置在分开模具间并进行合模，由此成形由平均粒子直径在300μm以下的气泡单元构成的发泡状态的板状主体，并且在所述板状主体的表面壁或背面壁的至少一个壁上一体贴合表皮材料。
第十二技术方案的带表皮吹塑成形品的制造方法的特征在于，在第十一技术方案的构成中，聚烯烃类树脂由230℃下的熔体流动速率不同的两种以上的聚丙烯均聚物的混合物构成，作为无机添加剂配合3～10wt％的滑石，使用由氮气构成的物理发泡剂。
根据本发明的带表皮吹塑成形品，通过使带表皮吹塑成形品的板状主体形成为由平均粒子直径在300μm以下的气泡单元构成的发泡状态，即使在吹塑成形时以一体贴合表皮材料所需足够温度、使热塑性塑料达到熔融状态的情况下，也能够减少气泡单元的破裂，能够从挤出时开始维持所需的气泡倍率，可形成带表皮吹塑成形品，进而可获得的效果为：能够得到轻量且具有高弯曲刚性的带表皮吹塑成形品。
附图说明
第一图是例示作为本发明的带表皮吹塑成形品的带表皮面板的立体图；
第二图是第一图的A-A剖视图；
第三图是表示本发明的其它实施方式的剖视图；
第四图是表示本发明的另一实施方式的剖视图；
第五图是表示将作为本发明的带表皮吹塑成形品的带表皮面板用作汽车的货物底板的例子的立体图；
第六图是表示将作为本发明的带表皮吹塑成形品的带表皮面板用作汽车的后部包裹搁板的例子的立体图；
第七图是板状主体的壁截面照片，黑色近似椭圆形的部分表示气泡；
第八图是表示作为本发明的带表皮吹塑成形品的带表皮面板的吹塑成形形式的剖视图。
具体实施方式
为了进一步详细说明本发明，参照附图进行说明。
图1以及图2例示了作为本发明的带表皮吹塑成形品的带表皮面板。带表皮面板1一体贴合了由表面壁2、背面壁3、侧面壁4构成的中空双层壁结构的板状主体5、和在板状主体5的表面壁2的外表面的表皮材料6而成。7为中空部。
板状主体5形成为由平均粒子直径在300μm以下的气泡单元所构成的发泡状态。板状主体5由聚烯烃类树脂构成，从使带表皮面板1轻量且高刚性的观点考虑，板状主体5的发泡倍率适合在1.1～3.5倍的范围的发泡状态。
作为构成板状主体5的聚烯烃类树脂，采用聚丙烯树脂或聚乙烯树脂。特别适合采用：具有熔体流动速率不同的长链分支结构的丙烯均聚物和具有直链结构的丙烯均聚物的混合物。此时，在混合后的聚烯烃类树脂中，优选50wt％以上具体为50～80wt％的范围内为直链结构的丙烯均聚物。进而，直链结构的丙烯均聚物采用拉伸弹性率(JIS K7161)在1100MPa以上、具体在1500MPa以上，230℃下的熔体流动速率(JIS K7210)在1.5g/10分钟以下、具体在0.5g/10分钟以下的物质。由此，即使混合后的聚烯烃类树脂在230℃下的熔体流动速率(JIS K7210)被调整到1.8g/10分钟以下，在吹塑成形时以一体贴合表皮材料6所需足够温度、使热塑性塑料达到熔融状态的情况下，也能够减少气泡单元的破裂，能够获得弯曲强度高的带表皮吹塑成形品。
再有，在具有长链分支结构的丙烯均聚物中含有50wt％以上的190℃下的熔体流动速率在1.5g/10分钟以下、优选在0.3g/10分钟以下的聚乙烯树脂的情况下，也可期待同样的效果。
另外，作为构成板状主体5的热塑性塑料，在聚烯烃类树脂中配合3～10wt％的SBS树脂(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、SEBS树脂(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)或它们的混合物，由此能够提高耐冲击性，即使在由发泡状态的板状主体5构成带表皮面板1的情况下，也能够特别适用于货物底板(汽车后备箱的盖板或行李板)8或后部包裹搁板9等汽车用内装品(参照图5及图6)。另外，在用作这些汽车用内装品的情况下具有气泡单元，从而尤其能够获得相对于发送机声音等噪音的防音性以及相对于由直射阳光造成的后备箱、行李箱内的升温的隔热性，故较为适宜。
吹塑成形时，对形成一体贴合表皮材料6所需的足够的板状主体5的筒状的型坯、多个树脂片或预备成形的树脂片进行熔融挤出或加热熔融时的温度是指，作为熔融状态的热塑性塑料的筒状型坯或多个树脂片与配置在分开模具之间的表皮材料接触，进入无纺布等的纤维孔中，利用锚固效果而一体粘着所必要的热塑性塑料的温度。若热塑性塑料的温度低，则热塑性塑料的流动性下降，与表皮材料6的粘着强度下降，产生剥离等的问题。在此，作为吹塑成形时一体贴合表皮材料6所需足够的温度，需要将在聚烯烃类树脂中通常达到熔融状态而挤出时的温度、或使预备成形的树脂片过热熔融时的温度，设在185℃以上、优选在190℃以上。
表皮材料6是对棉、麻、羊毛、丝绸等天然纤维，粘胶人造丝、铜氨人造丝等再生纤维，醋酸纤维、人造丝等半合成纤维，尼龙、聚酯、丙烯、维尼纶、聚丙烯、聚氨基甲酸乙酯等合成纤维，以及它们的混合纤维进行加工而获得的编物、织物、无纺布等纤维片，形成朝向相对于布的展开方向垂直的外侧具有起毛状态的毛绒的起毛的布料或剪毛的布料在外观上较为适宜，不过表皮材料也可以没有毛绒。此外，也可形成为氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨基甲酸乙酯等热塑性树脂制的树脂片。为了改善缓冲性、防止表皮材料与型坯等之间滞留空气、提高表皮材料与型坯等的贴合强度，树脂片可叠层无纺布等纤维片、发泡片或公知的衬里材料等。其中，从成形性的观点出发，特别优选由聚酯、聚丙烯或聚酰胺构成的合成纤维所形成的单位面积重量100g/m2以上的无纺布。
如图1及图2所例示，表皮材料6在构成板状主体5的表面壁2以及背面壁3中主要贴合在表面壁2上，但通过在表面壁以及背面壁的双方上贴合由无纺布等构成的表皮材料，还能够在整个面上覆盖表皮材料而不使板状主体露出。在此，可以将贴合在表面壁以及背面壁的双方上的表皮材料中的至少一个、特别是贴合在背面壁的表皮材料，设为弯曲弹性率在21000kg/cm2以上且厚度在1.0mm以下的加强片或断裂强度在90kg/m2以上的无纺布。作为加强片，合适的是添加了玻璃纤维、滑石等无机强化材料的强化树脂片或由玻璃纤维、碳纤维等构成的纤维加强片等。
另外，如图2及图3所示，在将板状主体5设为中空双层壁结构的情况下，焊接表面壁2和背面壁3的一部分，特别可以利用凹状肋14或板状肋15来增强中空部之间，所述凹状肋14使背面壁3的一部分朝向表面壁2突出；所述板状肋15是利用滑动模具使背面壁3的一部分朝向表面壁2突出，之后取下滑动模具，由此在突出部分的两片壁重叠了的状态下，其侧面被相互焊接。另外，如图2所示，通过在中空部7内插入金属制的加强芯材16，能够提高刚性以及耐负荷性。加强芯材16除了图示的H钢形状的结构之外，还适合沿带表皮面板的长度方向配置圆筒状或角筒状的管等。
此外，如图4作为其它实施方式的局部剖视图所示，构成板状主体5的表面壁2以及背面壁3，可将其整体或一部分相互焊接而一体化。即，板状主体5可设为表面壁2和背面壁3之间没有中空部的表面壁和背面壁形成一体的单壁结构。
图1以及图2所示的带表皮面板1最合适如图8所示那样吹塑成形。即，从挤出头10向聚丙烯等聚烯烃类树脂中添加二氧化碳或氮气等物理发泡剂或各种公知的化学发泡剂等发泡剂并进行搅拌，在185℃以上、优选190℃以上的高温下熔融挤出由单层构成的筒状的发泡状态的型坯11，并与表皮材料6一同配置在分开模具12、12间进行合模，成形由平均粒子直径在300μm以下的气泡单元构成的发泡状态的板状主体5，获得板状主体5的表面壁2的外表面上一体贴合有表皮材料6的带表皮面板1。发泡状态的型坯11在185℃以上、优选190℃以上的高温下被熔融挤出，通过导入加压流体而沿着模具模腔的形状被拉伸，但不会导致因气泡破裂而造成的发泡倍率的急剧下降，能够形成由1.1～3.5倍的期望的发泡倍率构成的板状主体。
在本发明中吹塑成形是指，如图8所示，熔融挤出筒状的型坯11或多个树脂片，或者使预备成形的树脂片过热熔融，并且通过配置在分开模具12、12间进行合模，从而成形为期望形状的所谓直接吹塑成形或片吹塑成形等，不管是否伴有空气的吹入。
板状主体5的气泡单元13，理想的是成为近似球形的独立气泡，不过在吹塑成形时在筒状的型坯11或树脂片的内部沿着模具被拉伸，由此沿着模具的模腔面成为扁平，成为截面近似椭圆形(参照图7)。在本发明中，气泡单元的平均粒子直径是通过测量独立气泡截面的长径方向的宽度而获得的，不过即使是连续气泡，也可通过同样的方法测量气泡单元的平均粒子直径。
实施例1：在形成板状主体时，通过发泡吹塑成形挤出由聚烯烃类树脂构成的单层的筒状型坯而进行了成形。作为聚烯烃类树脂，采用了SunAlomar株式会社制的丙烯均聚物“PF814”、熔体流动速率为3.0g/10分钟(230℃)30wt％以及日本Polychem株式会社制的均聚物“新波利普罗聚丙烯纤维(NOVATECH POLYPRO EA9BT)”、熔体流动速率0.5g/10分钟(230℃)70wt％的混合物。混合物的熔体流动速率为1.25g/10分钟(230℃)。在上述聚烯烃类树脂中，作为发泡剂添加0.19wt％的作为物理发泡剂的氮气，作为无机添加剂添加5.2wt％的滑石，并进行搅拌，作为由单层构成的筒状的发泡型坯而挤出。作为表皮材料使用单位面积重量为350g/m2的无纺布，配置在模具间，按照贴合在上述发泡型坯上的方式进行了一体同时成形。
通过上述方法获得了纵500mm×横(长度方向)1000mm×厚25mm的带表皮面板。带表皮面板的板状主体具有平均粒子直径150μm的气泡，发泡倍率为1.5倍，拉伸弹性率为600MPa。另外，在该带表皮面板上配置形成多个板状肋和金属制的加强芯材，通过以下的挠曲量测量评价了面板的弯曲强度。
在板状主体的周围配置宽20mm的承受构件，在板状主体的长度方向大致中央的φ50mm的面积内载置30kg的重物，测量了其挠曲量。结果，在中心部的挠曲量为15mm。
实施例2：在形成板状主体时，除了作为聚烯烃类树脂，采用了SunAlomar株式会社制的丙烯均聚物“PF814”、熔体流动速率为3.0g/10分钟(230℃)30wt％以及日本Polychem株式会社制的丙烯-乙烯嵌段(ethylene block)共聚物“新波利普罗聚丙烯纤维(NOVATECH POLYPROEC9)”、熔体流动速率为0.5g/10分钟(230℃)70wt％的混合物之外，通过与上述实施例1同样的方法成形了带表皮面板。带表皮面板的板状主体具有平均粒子直径240μm的气泡，发泡倍率为1.5倍，拉伸弹性率为350MPa。
在与上述实施例1相同的条件下进行挠曲量测量，评价了面板的弯曲强度。结果，在中心部的挠曲量为30mm。
(产业上的可利用性)
本发明涉及一体贴合有通过对热塑性塑料进行吹塑成形而制造的表皮材料的发泡状态的板状的吹塑成形品及其制造方法。
本发明涉及的板状的吹塑成形品，用于货物底板(汽车后备箱的盖板或行李板)或后部包裹搁板等汽车用内装品或内装壁隔板、门等面板状的建筑用品等。

Claims (12)

1、一种带表皮吹塑成形品，其特征在于，
具有：板状主体，其具有由热塑性塑料构成的表面壁以及背面壁；和表皮材料，其被一体贴合在所述表面壁或所述背面壁的至少一个壁上，
所述板状主体处于具有平均粒子直径在300μm以下的气泡单元的发泡状态。
2、根据权利要求1所述的带表皮吹塑成形品，其特征在于，
具有在板状主体的长度方向大致中央的φ50mm的面积施加30kg的负荷时的挠曲量在25mm以下的弯曲强度。
3、根据权利要求2所述的带表皮吹塑成形品，其特征在于，
在构成板状主体的表面壁以及背面壁之间，至少在其一部分形成有中空部。
4、根据权利要求3所述的带表皮吹塑成形品，其特征在于，
在表面壁以及背面壁之间形成的中空部插入有加强芯材。
5、根据权利要求2所述的带表皮吹塑成形品，其特征在于，
构成板状主体的表面壁以及背面壁，具有至少其一部分被一体焊接了的加强肋。
6、根据权利要求5所述的带表皮吹塑成形品，其特征在于，
所述加强肋一体形成在表面壁以及背面壁之间，是使表面壁或背面壁突出并将其侧面相互焊接了的板状肋。
7、根据权利要求1所述的带表皮吹塑成形品，其特征在于，
所述表皮材料由单位面积重量在100g/m2以上的无纺布构成，该无纺布由从聚酯、聚丙烯、聚酰胺所构成的群中选择的合成纤维构成，所述表皮材料一体贴合在构成板状主体的表面壁或背面壁的至少一个壁上。
8、根据权利要求1所述的带表皮吹塑成形品，其特征在于，
所述板状主体处于发泡倍率为1.1～3.5倍的发泡状态。
9、根据权利要求1所述的带表皮吹塑成形品，其特征在于，
板状主体由熔体流动速率不同的两种以上的聚烯烃类树脂构成，并且配合有3～10wt％的无机添加剂，拉伸弹性率在550MPa(JIS K7161)以上。
10、根据权利要求1～9的任一项所述的带表皮吹塑成形品，其特征在于，
板状主体的最大厚度形成在25.0mm以下，用作作为货物底板或后部包裹搁板的汽车用内装品。
11、一种带表皮吹塑成形品的制造方法，所述带表皮吹塑成形品由：具有由热塑性塑料构成的表面壁以及背面壁的板状主体、以及在其至少一个壁上贴合的表皮材料构成，
该带表皮吹塑成形品的制造方法的特征在于，
熔融挤出由添加了发泡剂的聚烯烃类树脂构成的单层的筒状型坯或多个树脂片，或者使预备成形的树脂片加热熔融，与表皮材料一同配置在分开模具间并进行合模，由此成形由平均粒子直径在300μm以下的气泡单元构成的发泡状态的板状主体，并且在所述板状主体的表面壁或背面壁的至少一个壁上一体贴合表皮材料。
12、一种带表皮吹塑成形品的制造方法，其特征在于，
聚烯烃类树脂由在230℃下的熔体流动速率不同的两种以上聚丙烯均聚物的混合物构成，作为无机添加剂配合3～10wt％的滑石，使用由氮气构成的物理发泡剂。
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