成型体和成型体的制造方法与流程

1.本发明涉及一种成型体和成型体的制造方法。


背景技术：

2.近年来，以汽车的轻量化为目的，在内外饰用的部件中正在进行从金属构件替换成树脂制构件。其中，使树脂发泡而获得的包含气泡(泡孔)的成型体轻量，可期待汽车的燃料效率的进一步提高。
3.作为用作汽车的内饰部件等的发泡成型体，例如已知有通过专利文献1中记载的方法获得的发泡成型体。在该方法中，将熔融树脂注入至形成于一对成型用模具中的腔内，使树脂发泡而制作成型体。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2005-238726号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.从汽车的轻量化的观点考虑，泡孔在成型体总体积中所占的比例越大越优选。另一方面，如果增加泡孔在成型体中所占的比例，则在成型体的表面容易产生凹陷(凹坑)，有可能损害外观。
9.鉴于上述情况，本发明的课题在于提供一种能够兼顾轻量化和外观改善的成型体及其制造方法。
10.用于解决课题的方法
11.用于解决上述课题的具体方法包含以下方式。
12.＜1＞一种成型体，其包含树脂和泡孔，上述泡孔的平均直径为0.03mm～0.13mm，截面的每单位面积的上述泡孔的个数大于或等于20个/mm2。
13.＜2＞根据＜1＞所述的成型体，上述泡孔的最大直径小于或等于0.2mm。
14.＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的成型体，具有存在上述泡孔的区域和不存在上述泡孔的区域。
15.＜4＞根据＜1＞～＜3＞中任一项所述的成型体，其为汽车用构件。
16.＜5＞一种成型体的制造方法，其为＜1＞～＜4＞中任一项所述的成型体的制造方法，具备如下工序：将包含树脂和发泡剂的组合物供给至具有可移动部分的成型装置的内部的工序；和使上述成型装置的一部分移动以增大内部容积的工序。
17.＜6＞根据＜5＞所述的成型体的制造方法，上述发泡剂为有机系发泡剂。
18.发明效果
19.根据本发明，提供能够兼顾轻量化和外观改善的成型体及其制造方法。
附图说明
20.图1是本实施方式中使用的成型装置的构成的一例的概略截面图。
21.图2是本实施方式中使用的注射装置的构成的一例的概略截面图。
22.图3是本实施方式的成型体截面的电子显微镜照片。
23.图4是与本实施方式不同的成型体的截面的电子显微镜照片。
24.图5是本实施方式的成型体的表面的电子显微镜照片。
具体实施方式
25.以下，对用于实施本发明的方式进行详细说明。但是，本发明不限于以下的实施方式。在以下的实施方式中，其构成要素(也包含要素步骤等)除了特别明示的情况以外都不是必须的。关于数值及其范围也同样，并不限制本发明。
26.本说明书中，关于“工序”一词，除了独立于其他工序的工序以外，即使在与其他工序不能明确区分的情况下，如果能够实现该工序的目的，则也包含该工序。
27.本说明书中，使用“～”表示的数值范围包含在“～”前后所记载的数值分别作为最小值和最大值。
28.在本说明书中阶段性记载的数值范围中，以一个数值范围记载的上限值或下限值可以替换为其他阶段性记载的数值范围的上限值或下限值。另外，在本说明书中记载的数值范围中，其数值范围的上限值或下限值也可以替换为实施例所示的值。
29.本说明书中，关于组合物中的各成分的含有率，在组合物中存在多种相当于各成分的物质的情况下，只要没有特别说明，就是指组合物中存在的该多种物质的合计的含有率。
30.本说明书中，关于“层”一词，除了在观察存在该层的区域时形成于该区域整体的情况以外，也包含仅形成于该区域的一部分的情况。
31.＜成型体＞
32.本公开的成型体为包含树脂和泡孔，
33.上述泡孔的平均直径为0.03mm～0.13mm，
34.截面的每单位面积的上述泡孔的个数大于或等于20个/mm2的成型体。
35.研究的结果可知，如果泡孔的平均直径满足上述条件，则即使成型体中的泡孔数多在成型体表面也不易产生凹陷，获得良好的外观。因此本公开的成型体能够兼顾轻量化和外观改善。
36.本公开中，泡孔的平均直径通过观察成型体截面来测定。更具体地说，将成型体截面中观察到的与泡孔面积相同面积的真圆直径(等效圆直径)设为该泡孔的直径。进一步，将成型体截面中观察到的所有泡孔(其中，不包括直径小于0.03mm的泡孔)的直径的算术平均值设为“泡孔的平均直径”。
37.本公开中，截面的每单位面积的泡孔的个数通过观察成型体截面来测定。更具体地说，测定成型体截面中观察到的泡孔的个数，将获得的值换算为每单位面积(1mm2)的个数。
38.成型体截面为沿着成型体的厚度方向将成型体切断而获得的面。
39.成型体可以在整个截面中存在泡孔，也可以划分为存在泡孔的区域和不存在泡孔
的区域。例如，如后述的实施例中所观察到的那样，可以划分为作为不存在泡孔的区域的表皮层和作为存在泡孔的区域的发泡层。
40.在成型体截面划分为存在泡孔的区域和不存在泡孔的区域的情况下，将泡孔的直径、个数和面积设为观察成型体截面中存在泡孔的区域所获得的值。
41.关于成为泡孔的平均直径和个数的测定基准的成型体截面(观察区域)的尺寸，以能够获得大致固定的测定值的方式进行设定。
42.具体地说，将在成型体截面的厚度方向上的观察区域的尺寸设为成型体截面中存在泡孔的区域的整体尺寸。厚度方向上的观察区域的尺寸优选大于或等于1mm，更优选大于或等于2mm。
43.关于成型体截面的宽度方向(与厚度方向垂直的方向)的观察区域的尺寸，优选设定为与厚度方向上的观察区域的尺寸相等、或大于厚度方向上的观察区域的尺寸的值。
44.本公开的成型体的泡孔的平均直径为0.03mm～0.13mm。如果泡孔的平均直径大于或等于0.03mm，则能够实现成型体的充分轻量化。如果泡孔的平均直径小于或等于0.13mm，则可良好地维持成型体表面的外观。泡孔的平均直径可以为0.05mm～0.12mm，也可以为0.08mm～0.11mm。
45.本公开的成型体截面的每单位面积的泡孔的个数大于或等于20个/mm2。如果泡孔的个数大于或等于20个/mm2，则可实现成型体的充分轻量化。泡孔的个数可以大于或等于25个/mm2，可以大于或等于30个/mm2。
46.截面的每单位面积的泡孔的个数的上限值没有特别限制，但从成型体的强度和外观的观点考虑，可以小于或等于100个/mm2，可以小于或等于80个/mm2，也可以小于或等于60个/mm2。
47.本公开的成型体的泡孔的最大直径可以小于或等于0.2mm，可以小于或等于0.175mm，也可以小于或等于0.15mm。如果泡孔的最大直径小于或等于0.2mm，则可良好地维持成型体表面的外观。本公开中的泡孔的最大直径是指所测定的泡孔的直径的最大值。
48.本公开的成型体的泡孔的面积率可以为12％～24％，可以为14％～22％，也可以为16％～20％。
49.泡孔的面积率为通过下述式计算得到的值。
50.观察区域中的所有泡孔的合计面积
÷
观察区域的面积
×
100％
51.成型体的整体厚度没有特别限制，可以根据用途来设定。例如，可以从2mm～5mm的范围选择，可以从3mm～4mm的范围选择。在成型体的厚度不固定的情况下，将上述厚度设为成型体的厚度的最小值。
52.本公开的成型体可以包含作为不存在泡孔的区域的表皮层和作为存在泡孔的区域的发泡层。例如可以在发泡层的两侧配置表皮层。
53.在成型体包含发泡层和表皮层的情况下，从成型体的轻量化的观点考虑，发泡层的厚度在成型体整体的厚度中所占的比例可以大于或等于50％，可以大于或等于55％，可以大于或等于60％。从确保成型体的强度的观点考虑，发泡层的厚度在成型体整体的厚度中所占的比例可以小于或等于95％，可以小于或等于90％，可以小于或等于80％。
54.成型体所含的树脂种类没有特别限制。从成型的容易性、韧性与强度的平衡等的观点考虑，优选为热塑性树脂。成型体所含的树脂可以仅为一种也可以为两种以上。
55.作为树脂，具体可列举选自由聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、复合聚丙烯系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂、聚乙烯醇系树脂、氯乙烯系树脂、离聚物系树脂、聚酰胺系树脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚树脂(abs)和聚碳酸酯系树脂组成的组中的至少一种。其中，优选为选自由聚丙烯系树脂、复合聚丙烯系树脂和丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚树脂(abs)组成的组中的至少一种。
56.成型体可以根据需要包含除树脂以外的成分。作为除树脂以外的成分，可列举炭黑等添加剂、源自后述的发泡剂的成分等。在成型体包含除树脂以外的成分的情况下，其合计量优选小于或等于成型体整体的15质量％，更优选小于或等于10质量％，进一步优选小于或等于5质量％。
57.本公开的成型体的用途没有特别限制。由于本公开的成型体轻量且外观优异，因此适合用于汽车的内外饰构件那样的重视轻量化和外观这两者的用途。作为汽车的内外饰构件，具体地说，可列举箱形饰条(
サッコモール
)、拱形饰条、侧饰条、边梁饰条、保险杠、后门饰板等。
58.＜成型体的制造方法＞
59.本公开的成型体的制造方法为上述成型体的制造方法，其具备：
60.将包含树脂和发泡剂的组合物供给到至少一部分能够移动的成型装置的内部的工序；和
61.使上述成型装置的一部分移动以增大内部容积的工序。
62.在上述方法中，使供给有组合物的成型装置的一部分移动以增大成型装置内部的容积。此时，利用组合物中所含的发泡剂的作用生成泡孔。其结果是，能够制造包含具有泡孔的树脂的成型体。
63.在上述方法中，将所制造的成型体中的泡孔的平均直径和个数控制为上述范围内的方法没有特别限制。例如，可列举调节组合物中所含的树脂和发泡剂的种类和量、成型条件(组合物和成型装置的温度、成型时间等)等的方法。
64.组合物中所含的树脂的种类没有特别限制，可以选自上述成型体中可以含有的树脂。
65.组合物中所含的发泡剂的种类没有特别限制，可以使用有机发泡剂、无机发泡剂中的任一种。
66.作为有机发泡剂，具体地说，可列举偶氮二甲酰胺(adca)、n,n-二亚硝基五亚甲基四胺(dpt)、4,4-氧代双苯磺酰肼(obsh)、亚肼基二甲酰胺(hdca)等。作为无机发泡剂，具体地说，可列举碳酸氢钠等。
67.有机发泡剂中，在成型体为外饰构件的情况下，优选使用偶氮二甲酰胺(adca)。
68.通过使用偶氮二甲酰胺(adca)，从而存在耐温水性等得以提高，可抑制温水试验中的水泡产生的倾向。水泡是指由残留在表皮层的未反应的发泡剂与水反应所产生的气体向上推了表皮层的状态。
69.发泡剂的分解温度优选为50℃～250℃，更优选为50℃～220℃。根据使用方式，发泡剂的分解温度可以为130℃～250℃。
70.组合物中的发泡剂的含有率优选根据发泡剂的种类等而适当设定。例如，在作为发泡剂使用有机发泡剂(优选为偶氮二甲酰胺)的情况下，从发泡性、成型性和涂膜性能的
观点考虑，组合物中的有机发泡剂的含有率优选为0.05质量％～1.0质量％的范围内，更优选为0.05质量％～0.5质量％的范围内，进一步优选为0.1质量％～0.4质量％的范围内。
71.发泡剂的上述含有率为供给至成型装置前的组合物中的含有率。
72.在上述方法中，供给至成型装置时的组合物的温度没有特别限制。在组合物包含热塑性树脂的情况下，优选为大于或等于其软化点的温度。
73.本公开的方法中使用的成型装置只要是至少一部分能够移动的状态就没有特别限制。从作业性的观点考虑，优选使用至少一方能够移动的一对模具。
74.图1表示成型装置的一例。图1所示的成型装置具备可动侧模具1、固定侧模具2、与可动侧模具1与固定侧模具2之间的空隙对应的腔6、以及从模具外部贯通固定侧模具2直至腔6的浇口4。以下，有时将可动侧模具1和固定侧模具2统称为“模具”。
75.首先，如图1的(a)所示，从注射装置(未图示)通过浇口4将包含树脂和发泡剂的组合物3供给至腔6内。在组合物3包含热塑性树脂的情况下，组合物3以热塑性树脂熔融或软化而具有流动性的状态供给至腔6内。
76.模具通常为低于所供给的组合物3的温度。因此，如图1的(b)所示，如果将组合物3填充至腔6内，则组合物3从与模具接触的部分开始固化。
77.然后，如图1的(c)所示，使可动侧模具1打开预定量(退芯)，使组合物3的未固化部分发泡而形成发泡层5。在发泡层5与模具之间由固化了的组合物3形成表皮层7。
78.成型装置的材质没有特别限制，可以使用常用的材质。例如可列举不锈钢、预硬化钢、合金工具钢、高速工具钢和超硬工具钢。
79.将组合物供给至图1所示的成型装置的方法没有特别限制。例如，也可以使用如图2所示的可连续进行组合物的调制和向成型装置供给的注射装置来进行。
80.图2所示的注射装置10具备料筒11和将组合物的原料投入料筒11内部的料斗12。料筒11的出口与成型装置的模具13连接。
81.料筒11具备：搅拌原料以调制组合物、且将组合物移动到成型装置的模具13侧的螺杆11a、驱动螺杆11a的马达11b、将料筒11的内部加热的加热器(未图示)。供给至料筒11内部的原料在朝向模具13移动的期间变成熔融状态。
82.实施例
83.以下，通过实施例具体地说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
84.＜实施例1＞
85.将树脂(100质量份)、发泡剂(1质量份)和添加剂(3质量份)投入至如图2所示的构成的注射装置的料斗中，在料筒内使树脂熔融并混合，调制组合物。将该组合物供给至一方为可动式的一对模具的腔内。将组合物供给至腔内后，将可动侧模具移动(退芯)以使组合物发泡，进行冷却而制作成型体。
86.在组合物调制中使用的使用材料的详细内容如下所述。
87.树脂：聚丙烯
88.发泡剂：含偶氮二甲酰胺(adca)的母料
89.添加剂：黑色颜料母料
90.将所制作的成型体沿厚度方向切断，使用电子显微镜观察，结果观察到如图3所示的由表皮层/发泡层/表皮层(合计3.57mm)这三层构成的状态。
91.对于所获得的电子显微镜图像的相当于发泡层的区域，使用显微镜测定泡孔的平均直径、泡孔的最大直径、每单位面积的泡孔个数和泡孔在观察区域所占的面积率。将结果示于表1中。
92.＜比较例1＞
93.将其他公司制的成型体沿厚度方向切断，使用电子显微镜观察，结果观察到如图4所示的由表皮层/发泡层/表皮层这三层构成的状态。将所获得的电子显微镜图像的相当于发泡层的部分设为观察区域，使用显微镜测定泡孔的平均直径、泡孔的最大直径、每单位面积的泡孔个数和泡孔在观察区域中所占的面积率。将结果示于表1中。
94.＜外观的评价＞
95.图5表示实施例1中制作的成型体表面的电子显微镜照片。如图5所示，在成型体表面基本没有观察到凹陷(凹坑)。另外，将实施例1中制作的成型体在温水(40℃)中浸渍10天后，外观也没有发生变化，维持了良好的状态。
96.[表1]
[0097][0098]
日本专利申请第2020-020848号的公开内容整体通过参照而被引入本说明书中。
[0099]
另外，本说明书所记载的全部文献、专利申请和技术标准，与具体且分别记载了通过参照而引入各个文献、专利申请和技术标准的情况相同程度地，被引入本说明书中。