纤维强化树脂成形品及其制造方法

专利名称：纤维强化树脂成形品及其制造方法
技术领域：
本发明涉及纤维强化树脂成形品及其制造方法，更详细地说，是涉及虽然轻重量化，可是具有特别的刚性、弯曲强度、冲击强度、强度的均一性，并对局部的应力和扭转的抵抗性具有出色特性的、用玻璃纤维等纤维强化的轻重量树脂成形品，例如在成形品内部具有肋结构或类似肋结构的纤维强化轻重量树脂成形品及其有效的制造方法。
采用含有玻璃纤维等纤维的方法强化的纤维强化树脂成形品，在过去已经是公知的。这种纤维强化树脂成形品，由于抗拉强度、弯曲强度等机械特性和耐热性出色，所以被广泛利用作为冲击器(ィンパネコァ)、保险杆、门阶、车顶架、后侧区、空气滤清器外壳等汽车部件，以及外壁用板、房间间壁用板、电缆走线槽等建筑、土木用部件等。当制造这样的纤维强化树脂成形品时，可以利用向金属模内部的型腔内注射含纤维熔融树脂的注射模塑成形法。采用这种注射模塑成形法，即使复杂形状的部件也能够成形，在这方面，因为可以将规定的成形周期连续反复地进行，所以具有可以大量生产同一形状部件的优点。
用注射模塑成形法成形的纤维强化树脂成形品，为使强度和刚性提高而增加纤维量时，成形品的重量增大，同时变形反而处于增大的倾向。针对这样的课题，以减轻成形品重量作为目的，提出了在原料树脂中混入发泡剂、一面使构成成形品的树脂发泡，一面进行成形的发泡注射模塑成形方法(特开平7-247679号公报等)。但是在这种发泡注射模塑成形方法中，为了使成形品轻重量化这一目的，即使使用相当数量的发泡剂，也不容易获得充分的发泡倍率。而且，即使获得了充分的发泡倍率，成形品的外观也因发泡而受到损伤，内部易于形成大的中空部。难以得到形成均一空隙的成形品，因此，尽管是含有补强用纤维，也有时不能充分确保强度、刚性、耐冲击性等机械特性。
为了消除这些问题，提出了一面维持成形品的强度、刚性及耐冲击性等机械特性和外观质量，一面作为轻重量化的技术，采用(1)使用含有比较长的长纤维的纤维强化树脂颗粒，利用基于含有纤维的原因而产生的回弹现象使成形中的熔融树脂膨胀，从而获得轻重量成形品的膨胀成形方法，(2)在上述(1)的纤维强化颗粒中再混入发泡剂，由这些发泡剂补足树脂的膨胀，进而谋求成形品轻重量化的膨胀成形方法(国际公开WO97/29896号公报)。采用这些方法，能够在不损害机械特性的前提下，充分达到成形品的轻重量化，因此在谋求纤维强化树脂成形品轻重量化方面可以说是有效的。
此外，还提出了以下的具有肋结构的发泡树脂成形品的制造方法，即(3)向具备具有缝隙的可动型芯的金属模型腔中，通过注射或注射压缩充填添加化学发泡剂的熔融树脂，然后使与金属模接触部分的树脂表面在不发泡的状态下冷却固化，随后移动可动型芯，扩大型腔容积，使型腔容积扩大部分的熔融树脂发泡(特开平9-104043号公报)。
然而，采用上述(1)、(2)所述的成形方法得到的成形品，由于轻重量化(膨胀)的程度、成形品的形状，造成例如在面容积大的场合，弯曲强度、刚性还是不充分的，或者是对局部应力的耐性还不充分，强度的均一性和对扭转的抵抗性有时还低，希望得到解决。另外，在上述(3)所述的采用发泡剂的制造方法中，要在注射时刻抑制发泡剂的发泡是困难的，特别是在注射压缩的场合，注射时树脂压力降低易于产生发泡，造成在成形品表面发生银色痕迹等不佳情况。而且，发泡倍率高时，由其实施例可知，有时产生发泡部大的中空部，因此得不到均一性优良的成形品。此外，虽然达到了轻重量化，但却难以得到强度充分的成形品。而且发泡体成为独立气泡，成形品的冷却需要时间，成形周期长，所以遗留下了生产率的问题。
本发明的目的在于，提供一种即使在成形品面容积大的场合，弯曲强度、刚性、冲击强度、耐热性等也都优良、而且对局部的应力和扭转也能够充分耐受的、均一性出色的纤维强化树脂成形品及其有效的制造方法。
本发明人在这样的状况下，对于在具有分散空隙的纤维强化轻重量树脂成形品中，包括成形品内部结构的整体结构和物性进行了反复锐意研究。结果发现，在单纯使可动型芯后退而使其膨胀的过去的方法中，在成形品的周边部形成未膨胀或低膨胀部分，而在构成平面构造的成形品的中央部分等其它一般部分产生接近均一膨胀的内部结构而获得树脂成形品，还有，不使空隙在成形品全体中均一地分散，而是取疏密结构，而且在成形品的内部还形成功能性的结构以作为两表皮层间的肋，这样能使成形品物性提高。
作为在树脂成形品的内部形成这样的肋或类似肋的结构的方法，本发明人发现，第1，对于均一膨胀部分，在厚度方向设凹状部，该凹状部实质上构成相当于肋的结构，同时显现空隙率少的密的结构。比外，为实现这一发现，可以通过装备相对金属模型腔可以进退的可动型芯，向具有为在成形品中形成凹状部的凸状部的金属模中形成的金属模型腔内注射含纤维熔融热塑性树脂，然后使可动型芯后退、扩张而达到。
本发明人的第2项发现是，对于厚度实质上均一的成形品的均一膨胀部分，使膨胀的程度变化，形成低膨胀至未膨胀区域，籍此实质上构成具有肋的结构是有效的。而且为实现这一发现，可以采用以下的成形法进行制造使用多个具有相对于金属膜型腔可以进退的型腔成形面的可动型芯(具有多个可动部的可动型芯)，在成形品之中仅使对应于可动部的区域进行膨胀。
本发明人的第3个发现是，改变均一膨胀部分的结构，制造在表皮层间的厚度方向上具有实质上无空隙或低空隙率的一种的肋结构的成形品，籍此可使各物性提高，另外，这样的成形品可以在可动型芯的型腔侧设置缝隙而进行制造，从而完成了本发明。
进而第4个发现是，对于均一膨胀区域，在形成肋状或分散型的凸部时，该凸部不仅显示出类似肋的强度效果，而且在使含纤维熔融树脂(热塑性树脂)膨胀时，对应于该凸部的厚度区域，即成形品的厚度方向包含在内部的区域，与其它一般区域相比较，采取空隙率低的密的结构。而且为实现这一发现，可采取以下方法达到，向特定的金属模型腔中注射含纤维熔融树脂，然后使一方面的金属模沿使金属模型腔容积扩大的方向后退。
本发明就是在以下见解的基础上完成的。即，本发明提供(1)纤维强化轻重量树脂成形品，它具有空隙，其特征在于，在成形品内部具有比其它一般部分有低的空隙率的部位。
(2)(1)中所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，比其它一般部分有低的空隙率的部位沿成形品的厚度方向形成。
(3)(1)中所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，比其它一般部分具有低的空隙率的部位是肋或者类似肋的结构。
(4)纤维强化轻重量树脂成形品，它具有空隙，其特征在于，在成形品的厚度方向有凹状部。
(5)上述(4)所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，形成凹状部的树脂部分比其它的一般部分有低的空隙率。
(6)上述(4)或(5)所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，纤维为玻璃纤维，纤维含有率为成形品的10-70％(重量)，平均纤维长为1-20mm。
(7)上述(4)-(6)任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，使表皮材一体化。
(8)纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，准备相对于金属模型腔可以进退的可动模，向具有为沿成形品厚度方向形成凹状部的凸状部的金属模中形成的金属模型腔中注射含纤维熔融热塑性树脂，接着使可动模沿使金属模型腔的容积扩大的方向后退，在成形品的厚度方向形成凹状部。
(9)上述(8)所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向固定模、具有为在成形品中形成凹状部的凸状部的移动模及在移动模内可以进退的可动模中形成的金属模型腔中注射含纤维熔融热塑性树脂。
(10)上述(9)所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，由移动模的凸状部和可动模造成的间隙形成注射时的金属模型腔的一部分。
(11)上述(8)-(10)任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向金属模型腔内的上述含纤维熔融热塑性树脂的内部注入气体。
(12)上述(8)-(11)任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向预先装着表皮材的金属模型腔中注射含纤维熔融热塑性树脂。
(13)上述(8)-(12)任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，含纤维熔融热塑性树脂，是将具有2-100mm范围全长的、含有全体的20-80％(重量)与其全长等长度并处于相互平行排列状态的纤维的含纤维热塑性树脂颗粒，或在上述颗粒与其它颗粒的混合物中使上述纤维占全体10-70％(重量)的进行可塑化、熔融而得到。
(14)纤维强化轻重量树脂成形品，它具有空隙，其特征在于，成形品的周边部以外的部分由膨胀倍率不同的多个区域构成。
(15)上述(14)所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，周边部以外的部分由膨胀倍率为1.0-1.5的低倍率区域和膨胀倍率为1.6-8的高倍率区域构成。
(16)上述(14)或(15)所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，纤维是玻璃纤维，纤维含有率为10-70％(重量)，平均纤维长为1-20mm。
(17)上述(14)-(16)任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，具有一体化的表皮材。
(18)纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，使用相对于金属模型腔可以进退的具有多个型腔形成面的可动模，在可动模处于残留余隙的突出位置的型腔中，注射含纤维熔融热塑性树脂，接着向金属模型腔的容积扩大的方向使可动模后退。
(19)上述(18)所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向金属模型腔内的上述含纤维熔融热塑性树脂的内部注入气体。
(20)上述(18)或(19)所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向预先装着表皮材的金属模型腔内注射含纤维熔融热塑性树脂。
(21)上述(18)-(20)任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，含纤维熔融热塑性树脂，是将全长2-100mm的、含有20-80％(重量)与其全长等长度并处于相互平行排列状态的纤维的含纤维热塑性树脂颗粒，或在上述颗粒和其它颗粒的混合物中使上述纤维占全体10-70％(重量)的进行可塑化、熔融而得到。
(22)纤维强化树脂成形品，其特征在于，具有表皮层、实质上具有连续空隙的含纤维疏区域及实质上没有连续空隙的含纤维緻密区域，该致密区域形成连结表皮层间的肋结构。
(23)上述(22)所述的纤维强化树脂成形品，其特征在于，含纤维疏区域的空隙率为50-90％，含纤维緻密区域的空隙率为0-30％。
(24)上述(22)或(23)所述的纤维强化树脂成形品，其特征在于，纤维是玻璃纤维，纤维含有率为成形品的10-70％(重量)，平均纤维长为1-20mm。
(25)上述(22)-(24)任一项所述的纤维强化树脂成形品，其特征在于，具有一体化的表皮材。
(26)具有肋结构的纤维强化树脂成形品的制造方法，其特征在于，向包括具有连通型腔的缝隙的可动模的金属模中形成的型腔内注射或注射压缩含纤维熔融树脂进行充填，接着向金属模型腔容积扩大的方向使可动模后退。
(27)上述(26)所述的纤维强化树脂成形品的制造方法，其特征在于，形成型腔的金属模由固定模、移动模及移动模内相对于型腔可以进退的可动模构成。
(28)上述(26)或(27)所述的纤维强化树脂成形品的制造方法，其特征在于，在可动模的后退开始后，向型腔内的上述含纤维熔融树脂的内部注入气体。
(29)上述(26)-(28)任一项所述的纤维强化树脂成形品的制造方法，其特征在于，向预先装着表皮材的型腔内注射或注射压缩含纤维熔融树脂。
(30)上述(26)-(29)任一项所述的纤维强化树脂成形品的制造方法，其特征在于，含纤维熔融树脂，是将2-100mm的、含有20-80％(重量)与其全长等长度并处于相互平行排列状态的纤维的含纤维树脂颗粒，或在上述颗粒和其它树脂颗粒的混合物中使上述纤维占全体10-70％(重量)的进行可塑化、熔融而得到。
(31)具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，含有内部空隙，在成形品厚度方向的至少一方面有凸部，对应于凸部的厚度区域的空隙率比其它一般区域的空隙率低。
(32)上述(31)所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，对应于凸部的厚度区域的空隙率为0.1-60％，其它一般区域的空隙率为30-90％。
(33)上述(31)或(32)所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂，其特征在于，纤维是玻璃纤维，纤维含有率为10-70％(重量)，平均纤维长为1-20mm。
(34)上述(31)-(33)任一项所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，具有一体化的表皮材。
(35)具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向由一组金属模的至少一个面上具有为形成凸部的凹状部的金属模构成的型腔内，注射含纤维溶融树脂，接着，使一方面的金属模向金属模型腔容积扩大的方向后退，藉此使对应于凸部的厚度区域的空隙率比其它一般区域的空隙率低。
(36)上述(35)所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向型腔内的上述含纤维熔融树脂的内部注入气体。
(37)上述(35)或(36)所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向预先装着表皮材的型腔内注射含纤维熔融树脂。
(38)上述(35)-(37)任一项所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，含纤维熔融树脂，是将2-100mm的、含有20-80％(重量)与其全长等长度并处于相互平行排列状态的纤维的含纤维树脂颗粒，或在上述颗粒和其它树脂颗粒的混合物中使上述纤维占全体10-70％(重量)的进行可塑化、熔融而得到。
本发明的实施方式以下，更详细地对本发明进行说明。
本发明是在具有空隙的纤维强化轻重量树脂成形品的内部，特别是在成形品的厚度方向，具有比其它一般部分空隙率低的部位，更具体地说是具有肋或类似肋的结构的纤维强化轻重量树脂成形品。在这样的本发明中，包括以下所述的更具体的4个成形品方式，以及适于各个成形品成形的制造方法。
第一方式本发明的第一方式，是具有空隙、特别是分散的空隙、并且在成形品的厚度方向具有凹状部的纤维强化轻重量树脂成形品，特别是形成凹状部的树脂部分比其它一般部分具有低的空隙率。另外就是有效地制造这种纤维强化轻重量树脂成形品的方法。
为制造空隙分散的纤维强化轻重量树脂成形品，向金属模型腔中注射或注射后压缩含纤维熔融树脂(热塑性树脂)，进行充填，接着使金属模型腔的容积扩大到最终成形品的容积。于是熔融树脂因所含纤维的缠绕造成的回弹现象而膨胀到扩大的容积，冷却后将模子打开，籍此得到具有分散空隙的轻重量化的纤维强化树脂成形品。
本方式的制造方法有如下特征，向打算于成形品的厚度方向形成凹状部而在一部分具有凸状部的金属模所形成的金属模型腔内，注射含纤维熔融树脂，然后使可以进退的可动模(型芯)按照保持凸状部的方式后退，使型空扩张而成形。
一般作为金属模的可动模(型芯)，在使用单纯形状，即与型腔全面(平面结构)等同的面形状的单可动模的场合，得到大致均一的膨胀倍率的纤维强化轻重量树脂成形品。该成形品虽然是轻重量的，但面容积大，并且在提高轻重量率时强度和刚度有时变得不充分。若使用在与金属模型腔的侧面之间设置间隙的可动模(型芯)，则得到外周部分为非膨胀至低膨胀倍率。树脂成形品的非外周部分，即其它一般部分即中央部分为均一的高膨胀倍率的成形品。这种成形品由于使金属模型腔的表面部分冷却形成非膨胀的表皮层，所以虽然是轻重量的，但却具有高的强度和刚度。但是，由于它是在其厚度方向上由表皮层/膨胀层/表皮层三层结构构成的成形品，所以在面容积大的场合刚性不足，对抗局部的应力和扭转有时也不充分。
在本方式中，为消除这些问题，想要用非膨胀至低膨胀的树脂部分地结合两表面的表皮层。为达到这一目的，在本发明的制造方法中，准备了相对于金属模型腔可以进退的可动模，向具有为在成形品的厚度方向形成凹状部的凸状部的金属模所形成的金属模型腔中注射含纤维熔融热塑性树脂，然后按照保持凸状部的方式，使可动模向着金属模型腔的容积扩大的方向后退，使其膨胀。
可动模(型芯)的形状和个数，按照成形品的大小、要求特性等适宜决定。此外，为形成凹状部的凸状部，其位置、形状、大小、数量、分布等都是任意的，考虑成形品的形状、厚度、面容积、轻重量化的程度、使用场所、要求性能等适宜决定。一般情况，作为位置是在成形品的里面形成凹状部，作为形状，为宽2-10mm程度、长度10mm以上的沟状。另外，作为方向，沿纵、横、斜连续，或断续形成为佳。该凹状部的低部和其反对侧的成形品表面之间的树脂层，作为实质上无空隙或少空隙的树脂层为佳。另外，具有为形成凹状部的凸状部的金属模，一般取移动模，由在该移动模内可以进退地设置的可动模和固定模形成金属模型腔。之所以在该移动模内设置该凸状部，是由于在型腔内使该凸状部呈突出的状态下，能够进行熔融树脂的注射、可动模的后退，在使凸状部固定的状态下，使得膨胀到任意的型腔容积变得容易。但是，按照轻重量化的程度，也可以在反对侧的固定模上设置凸状部。
在移动模内设置凸状部的场合，金属模的构成应使得可动模在设置凸状部的移动模内可以进退。另外，可以在该凸状部的可动模之间设置间隙，在注射熔融树脂时，该间隙会形成金属模型腔的一部。籍此，在注射熔融树脂时，凸状部的型腔面作为最终成形品赋形，使得其后可动模后退时不受影响，同时使得明显地形成表皮层。其次，为形成该凹状部的凸状部向着金属模型腔的突出位置也和可动模的突出位置同样适宜地加以决定，但一般取与对向的金属模表面之间具有适度余隙的位置。
第二方式以下，对本发明的第二方式进行详细的说明。
第二方式是具有空隙、特别是分散的空隙的纤维强化轻重量树脂成形品，成形品的周边部以外的部分由膨胀率不同的多个区域构成。此外，是有效地制造这种纤维强化轻重量树脂成形品的方法。
本方式的成形品，是利用因上述含有的纤维的缠绕造成的回弹现象，使用多个具有相对于型腔可以进退的型腔形成面的可动模(型芯)，通过金属模型腔容积的扩大进行制造的。
本方式的制造方法，是为了消除上述使用单纯形状的单一可动模(型芯)时的问题，使得用非膨胀至低膨胀的树脂部分结合两表面的表皮层。为达到这一目的，在本方式的制造方法中，使用设置具有多个相对于金属模型腔可以进退的型腔形成面(具有多个可动部)的可动模的金属模，向可动模的型腔形成面处于保留余隙的突出位置的型腔中，注射含纤维熔融热塑性树脂，接着使可动模向着金属模型腔容积扩大的方向后退。
构成型腔形成面的多个可动部(型芯)的形状和个数，按照成形品的大小、要求特性等适宜决定。此外，多个可动部的突出状态也同样适宜加以决定，但一般是在与对向的金属模面之间，采取考虑了成形品的膨胀倍率后而保持适度余隙的位置。
第三方式以下对本发明的第三方式进行详细的说明。
本方式是具有表皮层、实质上有连续空隙的含纤维疏区域及实质上没有连续间隙的含纤维緻密区域、该緻密区域形成连结表皮层间的肋结构的纤维强化树脂成形品，以及适合于这种纤维强化树脂成形品的制造方法。
在本方式中，利用由上述熔融树脂中含有的纤维的缠绕而发生的回弹现象，在制造具有分散空隙的轻重量化纤维强化树脂成形品时，使用包括具有连通金属模型腔的缝隙的可动模的金属模制造成形品。即，对于具有这种缝隙的金属模型腔，注射或注射后压缩含纤维熔融树脂，进行充填。在该缝隙部分中，充填的树脂优先冷却，使流动性降低或变得不流动。接着，若使可动模后退到构成最终成形品容积的位置，则因回弹现象进行膨胀，再冷却后，得到具有空隙的轻重量化的纤维强化树脂成形品。
此时，可动模缝隙部分中的树脂已经冷却，并且赋形进行完毕，在可动模后退时由可动模脱模而停留在型腔内。因而，该缝隙部分的树脂实质上不产生膨胀，即使产生也是轻微的，不是通常产生的使空隙连续方式进行的膨胀，结果是形成了緻密区域。该缝隙部分树脂采取了结合两表皮层的肋结构，与轻重量化无关，即使是面容积大的成形品，均使强度、刚性、强度的均一性、对扭转的抵抗性提高。
本方式是为了消除上述的使用单纯形状的单一可动模(型芯)时的问题，用呈肋结构的实质上空隙率少的緻密树脂区域，使两表面的表皮层部分结合。为达到这一目的，在本发明的制造方法中，在相对于金属模型腔可以进退的可动模上形成连通型腔的缝隙，向包括这样的可动模的金属模所形成的型腔中，注射或注射后压缩含纤维熔融树脂，进行充填，以将缝隙部的树脂冷却后保持在型腔内的方式，使可动模向着使金属模型腔容积扩大到最终成形品容积的方向后退，从而使树脂膨胀。
注射树脂或注射树脂后压缩进行充填时金属模型腔的容积，考虑了最终成形品的厚度和轻重量化(膨胀倍率)后，按照比最终成形品的容积缩小的容积进行设定。这种初期的金属模型腔，可以由固定模和具有连通型腔的缝隙的可动模形成。但是，以进而设移动模，采取使该可动模在移动模内前进、后退的方式构成的金属模结构为佳。
可动模(型芯)的形状，按照成形品的大小，要求特性等适宜决定。此外，设于可动模上的缝隙的位置、形状、大小、数量、分布等是任意的，考虑成形品的形状、厚度、面容积、轻重量化的程度、使用场所、要求性能等适宜加以决定。典型的情况，作为位置，至少在成形品的中央部附近形成一个，作为形状，为宽1-10mm程度，长度10mm以上的沟状。此外，作为方向，以从、横或斜的方式，连续或断续的形态形成为佳。另外，缝隙沿厚度方向的深度，相对于成形品的厚度取大约相同的程度，但有时取稍长为佳。作为金属模的冷却，特别优选采取能够使可动模的缝隙部分优先冷却的方式。再者，取决于初期的型腔的厚度，在对应于可动模的缝隙的固定模上也形成某种程度的凹部，籍此就能够又促进缝隙入口的冷却，又更加提高作为肋构造的效果。
作为金属模的构造，由固定模、移动模及可动模构成，这在确保成形条件的自由度，成形品容易取出等方面较佳。即，由移动模和在该移动模内可以进退地设置的具有缝隙的可动模和固定模形成金属模型腔。作为此时的型腔，也可以将除去缝隙的部分的型腔取作大致平板状，但在移动模和可动模之间设置间隙，使得注射熔融树脂时，此间隙能够形成金属型腔的一部。籍此，外周部的型腔面在经注射或注射压缩熔融树脂进行充填时，就会使最终成形品的外周部赋形，然后，即使使可动模后退也几乎不膨胀而维持其形状，使得在外周部明显地形成緻密区域。
第四方式以下，对本发明的第四方式进行详细说明。
本方式是包含内部空隙、特别是分散的空隙、在成形品厚度方向的至少一个面上具有凸部、对应于凸部的厚度区域的它隙率比其它一般区域的空隙率更低的纤维强化轻重量树脂成形品，及适于制造该成形品的方法。
本方式具有以下特征由于上述熔融树脂中含有的纤维的缠绕而造成的回弹现象，使熔融树脂在金属模型腔中膨胀到扩大的容积，此时，向为对于具有平板状结构的成形品在厚度方向的至少一个面上形成凸部而具有凹状部的金属模构成的型腔中，注射含有纤维的熔融树脂，使一方面的金属模向金属模型腔容积扩大的方向后退，使对应于该成形品凸部的厚度区域的空隙率比其它一般区域的空隙率更低。
其中，由于型腔取平板状，所以得到大致均一膨胀率(空隙率)的纤维强化轻重量树脂成形品，此外，在使用与金属模型腔的侧面之间设间隙的可动模(型芯)时，成型品的外周部分呈非膨胀至低膨胀倍率，但树脂成形品的非外周部分，即其它的一般区域呈均一的高膨胀倍率。此时，金属模型腔的表面部分冷却，形成非膨胀的表皮层，因此尽管轻重量化，也得到具有高的强度和刚性的树脂成形品。但是，由于厚度方向是由表皮层/膨胀层/表皮层构成的三层结构，所以在面容积大的场合刚性不足，有时对于局部应力和扭转的抵抗力也不充分。
本方式为了消除这些问题，使两表面的表皮层用非膨胀至低膨胀的树脂部分加以结合。为达到这一目的，本发明的制造方法是使用备有相对于金属模型腔可以进退的可动模、并具有为在成形品的厚度方向形成凸部的凹状部的金属模，向可动模留有余隙的型腔中注射含纤维熔融树脂，接着，使可动模向着金属模型腔扩大的方向后退，进行膨胀。
其中，对应成形品凸部的型腔的凹状部的位置、形状、大小、数量、分布等是任意的，考虑成形品的形状、厚度、面容积、轻重量化的程度、使用场所、要求性能等之后适宜决定。该凹状部在构成金属模型腔的金属模的固定模、可动模的至少一方设置。此外，在设置在两模上时，既可设置在两表面的对应位置，也可以设置在不同的位置。另外作为凸部，可以设置在成形品的外周部连续的凸部。此时，得到可以使成形品的端部外观更加良好的效果。但是，一般希望成形品的表侧是平的面，因此使得在成形品的里侧形成凸部为佳。此外，作为凸部的形状，由其效果的观点出发，以肋状的为佳。因而典型情况是，作为位置，在成形品的里面形成凸部，作为形状，是宽2-20mm，长度10mm以上的凸状部。而作为方向，以纵、横、斜等连续或断续的方式形成为佳。
在本方式的制造方法中，在与形成金属模型腔的凹状部相对应的厚度区域和其它一般区域内，值得惊奇的是，由于型腔扩大产生的含纤维熔融树脂的膨胀是不同的，凹状部、即成形品变厚的部分的膨胀被抑制，因此，除了成形品的凸部有作为肋的功能之外，即使在成形品的内部，厚度方向的空隙率也低，与其它一般区域比较呈密的结构，由此更加提高了作为肋的效果。
以上对本发明的各个方式进行了说明，但在本发明各种方式的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法中，还可以在由金属模型腔扩大开始时刻到终了时或终了后，向型腔的含有纤维的熔融树脂注入氮气等气体。籍此帮助含纤维熔融树脂的膨胀，同时对熔融树脂向着金属模成形面加压，使树脂在密着于金属模面的状态下冷却，因此在成形品的表面不产生收缩。而且在本发明的第三方式中，可期望缝隙部的緻密区域和膨胀部分即疏区域的接着性提高的效果。另外，如果使气体在金属模内流通，则能够促进成形品的冷却，缩短成形周期，此时，若伴有挥发性的水等液体，则能使冷却效果更加提高。
另外，通过在金属模中预先装着表皮材，可以制成表皮材一体化的纤维强化轻重量树脂成形品。在使表皮材一体化的场合，一般将表皮材装着在固定模侧，在全面有表皮材的成形品的场合，由阶梯浇口进行树脂的注射。例如在凹状金属模中，金属模凹状部一般在表皮材面反对侧的里面形成。
在本发明的各种方式的制造方法中，优选的是含纤维熔融树脂，是将2-100mm的、含有20-80％(重量)与其全长等长度并处于相互平行排列状态的纤维的含纤维树脂颗粒，或在上述颗粒和其它树脂颗粒的混合物中使上述纤维占全体10-70％(重量)的进行可塑化、熔融而得到。
其中，作为其它的树脂颗粒通常是热塑性树脂，或者是其中含有各种添加剂的，但也可以是将不含纤维的颗粒、玻璃纤维等进行熔融混炼而得到的颗粒。
另外，作为其它的颗粒，应使得注射成形时可塑化熔融树脂中的玻璃纤维等的长度能长久保持，同时分散性也良好。
按照这种原料选择，使回弹现象更加良好地呈现。即，成形时可塑化熔融树脂中的玻璃纤维长久保持，分散性良好。也可以按必要在该原料树脂中为补足膨胀添加少量(3％重量)以下的发泡剂。
本发明各方式的纤维强化轻重量树脂成形品，其轻重量化按照含纤维的种类和含量、作为目的的成形品的要求特性而不同，作为全体的膨胀倍率，在1.5-8倍的范围内选择。膨胀倍率不足1.5倍时，轻重量化的效果小，超过8倍时，表面的平滑性降低，表面的緻密表皮层变薄，强度也变弱。
另外，作为平均空隙率，约为30-90％程度，优选约为33-88％。空隙率不足30％时，轻重量化的效果小，超过90％时表面的平滑性降低，表面的緻密表皮层变薄，强度也变弱。此外，成形品形成肋部的树脂区域的空隙率，比其它一般部分即疏区域的空隙率低，实质上不连通的空隙的空隙率为0-30％程度。
较佳的是使本发明的第一方式，即成形品形成凹状部的树脂部分的空隙率，比其它一般部分的空隙率低。
另外，在第四方式，即具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品中，对应凸部的厚度区域的空隙率为0.1-60％，其它一般区域的空隙率为30-90％程度。这样的空隙率，通过对熔融树脂注射时的型腔容积和由型腔扩大造成的到最终成形品容积的膨胀程度进行控制，可以容易地达到。
此外，作为树脂成形品中的平均纤维长度，例如在玻璃纤维的场合为1-20mm，较佳为2-15mm。不足1mm时，纤维的缠绕不充分，使膨胀性不足，同时在强度、刚性、耐冲击性方面也不佳。而超过20mm时，分散性不充分，同时熔融时的流动性变得不充分，树脂难以流到成形品的缝隙等薄壁部和末端部，有时发生外观不良和成形不良的情况。
并且，作为玻璃纤维场合的纤维含量，通常为10-70％(重量)，较佳为15-60％(重量)。不足10％(重量)时，膨胀性、强度、刚性、耐热性不充分，超过70％(重量)时，熔融时的流动性降低，发生外观不良，有时膨胀性、成形性降低。
在上述当中，膨胀倍率以[膨胀后的容积/膨胀前没有空隙的容积]表示，而空隙率(％)以[(成形品的容积-没有空隙时的容积(膨胀前的容积)/成形品的容积]×100表示。
另外，其它一般部分即疏区域的空隙率为实质上连通的空隙的空隙率的50-90％。而且，作为成形品的容积，是包括成形品各部分容积的情况。
作为本发明各方式中所用的热塑性树脂，不作特别的限制，但例如可采用聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、聚乙烯等聚烯烃系树脂、聚苯乙烯系树脂、ABS树脂、聚氯乙烯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、聚甲醛系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚芳香族醚或硫醚系树脂、聚芳香族酯系树脂、聚砜系树脂及丙烯酸酯树脂等。其中，上述热塑性树脂既可单独使用，也可以将二种以上组合使用。
在这些热塑性树脂中，优选聚丙烯、丙烯和其它烯烃的嵌段共聚物、无规共聚物、或它们的混合物等聚丙烯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、聚碳酸酯系树脂，含有用不饱和羧酸或其衍生物改性的酸改性聚烯烃系树脂的聚丙烯树脂是特别适宜的。
此外，作为纤维，可以示例出陶瓷纤维硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、氧化锆纤维、无机纤维玻璃纤维、碳素纤维、金属纤维铜纤维、黄铜纤维、钢纤维、不锈钢纤维、铝纤维、铝合金纤维、有机纤维聚酯纤维、聚酰胺纤维、而酸铝(ァラミド)纤维、聚烯丙酯纤维等。在这些当中，优选使用玻璃纤维。
此外，作为含纤维热塑性树脂的原料，优选使用具有2-100mm范围全长的、含有20-80％(重量)与其全长等长度并处于相互平行排列状态的纤维的热塑性颗粒，或在上述颗粒与其它颗粒的混合物中使上述纤维占全体10-70％(重量)。如果使用含有全体的20-80％(重量)的处于相互平行排列状态的纤维的颗粒，则即使用注射装置的螺旋进行可塑化、熔融、混炼，也难于引起纤维的破断，而且分散性也良好。因此，型腔中的含纤维熔融树脂的回弹现象良好，同时最终成形品中残存的纤维长度长，物性提高，表面外观提高。另外，作为注射成形机的可塑化螺旋，由抑制纤维破断考虑，使用压缩比比较低的型号为佳。
其中，作为玻璃纤维，是E-玻璃、S-玻璃等的玻璃纤维，其平均纤维直径可优选采用25μm以下的，较佳3-20μm的。若玻璃纤维直径不足3μm，则在制造颗粒时，玻璃纤维不溶合到树脂中，使得在树脂中进行含浸变得困难，另一方面，若超过20μm，则外观变差，同时纤维难以流到肋等的细部，同时熔融混炼时易产生切断、缺损。使用这些热塑性树脂及玻璃纤维，当用拉拔成形法等制造颗粒时，希望将玻璃纤维用偶合剂进行表面处理，然后用收束剂，在100-10000根，较佳150-5000根的范围内成束。
作为偶合剂，可以从过去已有的所谓硅烷系偶合剂、钛系偶合剂中适宜选择。例如可采用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等氨基硅烷和环氧硅烷。特别是采用上述氨基系硅烷化合物为佳。
作为收束剂，例如可采用尿烷系、烯烃系、丙烯基系、丁二烯系及环氧系等，在这些当中，可优选采用尿烷系及烯烃系。其中，尿烷系收束剂，只要是含有由二异氰酸酯化合物和多元醇的加聚反应得到的聚异氰酸酯在50％以上的比例，则可以采用油改性型、湿气硬化型及嵌段型等一液型。以及，催化剂硬化型及聚醇硬化型等二液型的任何一种。另一方面，作为烯烃系收束剂，可采用不饱和羧酸、或由其衍生物改性的改性聚烯烃系树脂。
通过在用上述收束剂收束的玻璃纤维上附着、含浸热塑性树脂，可制造含玻璃纤维树脂颗粒。作为在玻璃纤维上附着、含浸热塑性树脂的方法，例如可以采用使纤维束在熔融树脂中通过，在纤维中含浸树脂的方法、在涂敷用模子中通过纤维束使之含浸的方法、或者用模具将周边附着的熔融树脂压散开以含浸在纤维束上的方法等。
其中，为了使纤维束和树脂良好溶合，即为了提高润湿性，也可以采用以下的拉拔成形法在内周设凹凸部的模子的内部，通过对加张力的纤维束进行拉拔，使纤维束含浸熔融树脂后，再用加压辊对该纤维束进行加压的各工序的组合。而且，只要是玻璃纤维和熔融树脂相互良好溶合，润湿性良好，则熔融树脂就容易含浸在玻璃纤维上，使颗粒的制造变得容易，因此上述的用收束剂纤维的工序有时可以省略。其中，作为相互良好溶合的方法，或是赋予树脂极性，或是在玻璃纤维的表面上使与偶合剂反应的官能基进行接枝的方法是有效的。
采用以上的方法，只要将含浸树脂的长尺度纤维束(股线等)沿纤维的长度方向切断，就可得到含有与颗粒全长同长度长纤维的树脂颗粒。此时，作为树脂颗粒，不限于线维束取股线状并将其断面形状呈大致圆形的含树脂的长尺度纤维束进行切断，也可以使纤维平着排列，将呈片状、带状或条状的含树脂的长尺度纤维束按规定的长度切断。
另外，在构成原料的上述原材料树脂中，可以含有3％(重量)以下的发泡剂。
如果含有发泡剂，那么即使在回弹现象造成的纤维的复原力(膨胀)不足的场合，发泡剂的发泡力也能将纤维的复原力补足，因此对应于可动模的后退，可以确实地使含纤维的热塑性树脂膨胀到与成形品对应的容积。
另外，发泡剂的含量超过了3份重量时，有时产生银色痕迹，担心会产生外观质量上的不合格，有时在成形品的内部产生大的中空部，使强度和刚度显著降低。
因此，由于含有发泡剂是为了补足回弹现象，所以其含量最好保留在必要的最低限。具体说，含0.01-3％(重量)的发泡剂较佳。
发泡剂的种类，只要是因热分解发生气体的，就不作限定。例如可采用硝酸衍生物、肼衍生物、氨基脲、迭氮化合物、亚硝基化合物、三唑、尿素及其相关化合物、亚硝酸盐、氢化物、碳酸盐及碳酸氢盐等。若作更具体的示例，可采用偶氮二羰酸酰胺(ADCA)、苯二磺酰肼、N,N-二硝基五亚甲基四胺、对甲酰胺苯等。此外，按必要也可加入稳定剂、防静电剂、耐候剂、着色剂、短纤维、滑石等充填剂。
其次，作为向型腔内的含纤维的熔融热塑性树脂内注入的上述气体，优选采用温度15℃以下，较佳0℃以下的冷却用气体。
此外，上述气体可以由进行可塑化注射上述含纤维熔融树脂的注射装置喷嘴内部设置的气体喷嘴，或者由在上述金属模内部设置的直浇口、横浇口及型腔之一上开口的气体插头，向含纤维熔融树脂的内部注入。
在这些方案当中，由金属模上设置的气体插头，特别是由型腔上开口的气体插头注入较佳。
另外，作为上述气体的压力，优选的是在0.01-20MPa、较佳0.1-5MPa、特别是0.5-2MPa的范围内设定。即，注入的气体的压力值，是对应于成形品的大小、形状及膨胀倍率、以及熔融树脂的流动性、粘度及含纤维量、而目对应于金属模的形状等设定的。一般如果气体压力取较为低压时，在熔融树脂内部发生大的中空部的可能性小，能更确实的确保强度，并且气体难以向熔融树脂表面和金属模成形面之间漏泄，使得发生不适当的银色痕迹的可能性更小。
以这种比较低的压力可以注入气体的理由是，因为利用纤维的回弹现象，确保了在成形品的内部有相互连续的多数的空隙。
另一方面，用过去的短纤维由发泡剂造成轻重量化时，由于只能形成独立气泡，所以为注入规定量的气体，有必要使独立气泡膨胀，这使得低压气体的注入困难，要注入必须用高压的气体，因此，由于注入气体形成了更大的中空部。
即，由大中空部造成的，或者由连续均一分散造成的，其轻重量化的形态完全不同。
气体的压力超过20MPa时，气体漏泄到熔融树脂表面和金属模成形面之间，或者产生大的中空部的情况增多，发生银色痕迹等外观上的不合格，或者因大的中空部造成的强度降低等性能上的不合格的可能性显著增高，但本发明中的气体注入是为了补足膨胀，不必要这样的高的压力。
而在成形品的冷却行程中，使气体流通排出并使赋形后的树脂用短时间进行冷却为佳。
而且，可以在成形前将为使成形品表面一体化的表皮预先装着在上述金属模上。这样，只要使用成形前预先装着表皮材的金属模，就能得到用表皮材被覆表面的纤维强化轻重量树脂的叠层成形品。作为表皮材，不作特别限定，可按目的、用途使用各种各样的。例如可以采用纺布或无纺布等布、热塑性树脂片、薄膜、热塑性树脂的发泡片以及印刷有花纹的薄膜等单层材，以及将由热塑性树脂或热塑性树脂的发泡体片制成的里基材在热塑性弹性体或氯乙烯树脂等表皮材上贴里的多层材。此时，既可以使表皮材在成形品上全面被覆，也可以部分被覆。此外，在制造表皮材叠层成形品时，也要按照表皮材的特性，在容让性表皮、纤维状表皮等场合，用一般的注射成形时，因注射树脂的压力，易于损伤表皮，所以优选采用先对型腔注射不足量的树脂，然后使可动模前进进行压缩的注射压缩成形方法。
在本发明的制造方法中，作为将含纤维熔融树脂向金属模型腔注射的方法，可以采用一般的注射成形方法，和将含纤维熔融树脂以不完全充填的状态注射到金属模型腔内，接着使可动模前进对树脂进行压缩的所谓注射压缩成形方法。特别是在与发泡片或纤维制成的表皮材一体化成形的场合，由防止注射时表皮材的损伤的观点出发，优选采用注射时树脂压力低的注射压缩成形方法。
以下基于


本发明各方式的实施方式。
第一方式的实施方式图1概念地示出了本发明第一方式的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法的第1实施方式例。图1(a)示出了注射含纤维熔融热塑性树脂，使注射成形金属模的型腔容积扩大前的状态。图1(b)示出了使注射成形金属模型腔容积扩大后金属模打开前，即成形品的赋形完了时的状态。图1(a)中，1是固定模，2是移动模，3是可动模，4是金属模凸状部，5是树脂流道，6是型腔，7是气体注入口，8是气体排出口。在本方式的纤维强化轻重量树脂成形品的制造中，将固定模1和具有凸状部的移动模2合模，使可动模3突出到型腔中，从而决定了注射时的型腔容积。此时，可动模的突出位置对于成形品的厚度方向造成余隙D1。而且，凸状部的前端如图1所示，处于与可动模的面同一位置，但这种关系可以按照成形品的膨胀倍率、凹状部周边的膨胀倍率是怎样的而适宜决定。同样，该余隙D1和可动模的形状，可以按照最终成品的形状和轻重量化的程度等适宜决定。
对于这种初期状态的型腔，含纤维熔融热塑性树脂由未图示的可塑化装置的喷嘴通过树脂流道5注射。注射的熔融树脂由与金属模的接触部分开始冷却。接着，在使熔融树脂完全冷却、硬化之前，如图1(b)所示，使可动模3后退，后退、扩张到D2的位置，即成为构成最终成形品的型腔的容积。通过该可动模3的后退，熔融状态的含纤维热塑性树脂，因所含纤维的相互缠绕造成的回弹现象而膨胀，成为最终成形品的形状，由该膨胀将其压到金属模壁面上而被赋形。这时，由于是在保持了移动模凸状部分的状态下成形，所以构成了在与其相当的部分具有凹状部的成形品。冷却后打开金属模，取出纤维强化轻重量树脂成形品。
在本方式中，在型腔的厚度方向，使具有凸状部的模突出到金属模外周部以外的例如中央部，进行树脂的注射，在外周部以外的一般为平面构造的部分中的凸状部，也进行树脂的冷却。其次，可动模后退使熔融树脂膨胀。由于该处树脂的冷却造成的熔融树脂温度降低，使熔融粘度上升，因此使该部分的膨胀变得实质上是不能膨胀，或者即使膨胀也只能是其程度与其它部分的膨胀度完全不同的低的膨胀度。由此，在成形品的高膨胀部分形成疏的结构(H1)，同时不仅在成形品的外周部，而且在凹状部的周边部，也形成含纤维树脂的緻密结构(L1)。该緻密结构和凹部结构相结合，如同形成了与有肋结构类似的结构，在功能上得到了同样的效果。
在本方式中，取决于成形品轻重量化的程度，将膨胀性高的熔融树脂注射到型腔内是必须的，因此如前所述，希望注射的树脂中的纤维，例如玻璃纤维的平均纤维长度要长。另外，为得到空隙率高的成形品，要补足回弹现象造成的膨胀力，而且为了将树脂向金属模表面加压时防止收缩，还可以添加少量的发泡剂。此外，在可动模的后退开始后，可以在关闭气体排出口8的状态下，由气体注入口7注入1MPa以下的比较低压的气体。再一边使气体排出口的压力保持在某一压力，一边排出，使气体流通，从而一边促进成形品的冷却，一边可防止表面收缩的发生。本发明的纤维强度轻重量树脂成形品具有以下重要特征与一般的用发泡剂轻重量化时的独立气泡不同，由于熔融树脂所含纤维缠绕的回复，伴随纤维形成连续的空隙，可以一边谋求成形品膨胀部分的均一化，一边注入气体，其特还征在于，因气体的流通，可由内部冷却，从而能使成形周期大幅度地缩短。本方式中由金属模的凸状部形成的凹状部周边呈低膨胀部分至未膨胀部分。而在注入气体的场合，虽然成形品具有低膨胀部分，但是作为全体，还是由可流通气体的空隙连通为佳。
图2概念地示出了本方式的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法中的第2实施方式例。与图1的不同点是，在可动模3突出时，在移动模2和可动模3之间设置间隙9，从而由最终成形品的外周部、凹状形成部的金属模而形成注射树脂时的金属模型腔。在此方式中，通过接着完成的熔融树脂的注射，由于高压，在金属模上将熔融树脂最终成形品的主要外表面赋形，由于金属模的冷却造成某种程度的冷却固定，在可动模后退时，对成形表面特别是对侧面没有坏影响。与图1的情况相比较，使可动模后退也使侧面外观保持良好。
图3概念地示出了本方式的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法中的第3实施方式例。与图2的不同点是，在处于可动模3反对侧的固定模1的表面上，预先装着表皮材10，是将一体结合表皮材10的成形品成形。在此例中，由于将表皮材设在固定模上，所以将注射树脂的浇口取为侧浇口。其成形法除了插入表皮材以外，与第2实施方式实质相同，因此省略说明。在本方式中，可动模的前进、后退例如布置在移动模和移动模安装板之间，通过使用使可动模具有前进、后退功能的金属模可动装置来进行成形。
第二方式的实施方式图4概念地示出了本发明第二方式的纤维强化树脂轻重量成形品的制造方法的第1实施方式例。图4(a)示出了注射含纤维熔融树脂、使注射成形金属模的容积扩大之前的状态，图4(b)示出了使注射成形金属模的容积扩大后，金属模开启前，即成形品的赋形完了时的状态。图4中，11是固定模、12是移动模，13是具有多个可动部的可动模，14是型腔，15是树脂流道，16是气体入口，17是气体排出口。在本方式的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法中，将固定模11和移动模12合模，再使具有多个可动部的可动模突出到型腔14之中，决定了注射时的型腔容积。
此时可动模的前端突出位置，相对于成形品的厚度方向，按照能形成余隙D11的方式进行设定。该余隙D11和可动模的形状，可以按照最终成形品的形状和轻重量化的程度适宜决定。对于此状态的型腔，由未图示的可塑化装置的喷嘴通过树脂流道15注射含纤维熔融热塑性树脂。注射的熔融树脂，由与金属模的接触部分开始冷却。其次，在熔融树脂完全冷却、硬化前，如图4(b)所示，使可动模13后退，扩张到D12的位置，即成为构成最终成形品的型腔容积。通过该可动模13的后退，熔融状态的含纤维热塑性树脂，因所含纤维的缠绕造成的复原性而膨胀，成为最终成形品的形状，由此膨胀力加压到金属模壁面上而使之赋形。冷却后开启金属模，取出纤维强化轻重量树脂成形品。
在本方式中，于金属模的厚度方向，使例如中央部分具有多个可动部的可动模突出到型腔内进行熔融树脂的注射，在外周部以外的一般部分即成形为平面结构的部分中，也进行树脂的冷却。接着，可动模后退使熔融树脂膨胀。由于这种冷却造成的熔融树脂的温度降低，使熔融粘度上升，使该区域实质上不能膨胀，或者即使膨胀也是其程度与其它区域中的膨胀度完全不同，采取低的膨胀度。由此，形成成形品的高膨胀区域(H2)，同时不仅在成形品的外周部，而且在中央部分也形成含纤维树脂的緻密区域(L2)，由此，得到了与有肋结构类似的结构和效果。
在本方式中，虽然也要按照成形品轻重量化的程度，但将膨胀性高的熔融树脂注射到型腔内是必要的，因此如前所述，希望注射的树脂中的纤维例如玻璃纤维的平均纤维长度要长。此外，为得到空隙率高的成形品，要补足其膨胀力，而且为了防止树脂向金属模表面加压赋形造成的收缩，也可以添加少量的发泡剂。此外，在可动模的后退开始后，可以在关闭气体排出口17的状态下，由气体注入口16注入1MPa以下的比较低压的气体。再一边将气体排出口的压力保持在某一压力，一边排出，使气体流通，这样也能够促进成形品的冷却。本发明的纤维强化轻重量树脂成形品具有以下重要特征与一般的用发泡剂轻重量化时的独立气泡不同，由于熔融树脂所含纤维缠绕的复原性，伴随纤维形成连续的空隙，可以一边谋求成形品膨胀部分的均一化，一边向成形品全体均一地注入气体，其特征还在于，因气体的流通，可由内部冷却，从而能使成形周期大幅度地缩短。
对应于可动模的形状形成的低膨胀区域至未膨胀区域，虽然也按照成形品的形状决定，但可以任意地是独立的线状、连续的线状、格子状等。而由注入气体这一点出发，成形品虽然有低膨胀区域，但是作为全体，还是由可流通气体的空隙连通为佳。
另外，图5示出了第2实施方式例的概念图。如图5，通过在可动模反对侧的金属模面上预先装着表皮材18，可以制造一体结合表皮材的成形品。在本例中，因为将可动模设在移动模侧，所以将注射树脂的浇口取为侧浇口。关于成形法，除了插入表皮材外，与第1实施方式实质相同，因此省略说明。在本发明中，可动模的前进、后退例如布置在移动模和移动模安装板之间，通过使用使可动模具具有前进、后退功能的金属模可动装置来进行成形。
第三方式的实施方式图6概念地示出了本发明第三方式的纤维强化树脂成形品的制造方法的第1实施方式例。图6(a)示出了注射含纤维熔融树脂、使注射成形金属模的型腔容积扩大之前的状态，图6(b)示出了使注射成形金属模的型腔容积扩大后，金属模开启前，即成形品的赋形完了时的状态。图6(a)中，21是固定模，22是移动模，23是可动模，24是可动模上形成的缝隙，25是树脂流道，26是型腔，27是气体注入口，28是气体排出口。在本方式的纤维强化树脂成形品进行制造时，将固定模21和移动模22合模，使可动模23突出到型腔26之中，决定了注射时的型腔容积。此时，可动模的突出位置应使得对于成形品的厚度方向构成余隙D21。另外，可动模的缝隙的深度，在图6中取为最终成形品的厚度。该余隙D21和缝隙的形状、数目、可动模的型腔面的形状等，可以按照最终成形品的形状和轻量化的程度等适宜决定。
对于该初期状态的型腔，由未图示的可塑化装置的喷嘴，通过树脂流道注射含纤维熔融树脂。注射的熔融树脂，由与金属模的接触部分开始冷却，特别是充填在缝隙内的树脂最早因冷却而被赋形。接着，在其它大部分的熔融树脂完全冷却、硬化之前，如图6(b)所示，使可动模23后退，后退、扩张到构成D22的位置，即使得达到构成最终成形品的形腔容积。由于该可动模3的后退，熔融状态的含纤维树脂因所含纤维的缠绕造成的回弹现象而膨胀，成为最终成形品的形状，由该膨胀力加压到缝隙赋形部和金属模壁面上而使之赋形。因而，缝隙部的树脂实质上被抑制膨胀，会形成空隙率低的实质上无空隙的緻密区域，即形成结合两表皮层的肋。冷却后打开金属模，取出纤维强比树脂成形品。
在本方式中，向着于型腔厚度方向、金属模外周部以外的例如中央部具有肋形成部的缝隙的金属模型腔中，注射或注射压缩树脂，进行充填，并使处于外周部以外的一般平面结构部分中的缝隙部的树脂冷却。接着可动模后退使熔融树脂膨胀。由于冷却造成的缝隙部的熔融树脂温度降低、熔融粘度上升，使该部分的树脂实质上不能膨胀。由此，得到了由成形品的高膨胀部分的疏区域H3(高空隙率部)、成形品外周部的密区域L3(中空隙率部)以及肋部的緻密区域S3(低、无空隙率)构成的成形品。
在本方式中，虽然也要按照成形品重量化的程度决定，但将膨胀性高的树脂注射到型腔中是必要的，因此如前所述，希望注射的树脂中的纤维，例如玻璃纤维的平均纤维长度要长。另外，为了得到空隙率高的成形品，要补足其膨胀力，而且为了防止将树脂加压到金属模表面进行赋形而造成的收缩，可以添加少量的发泡剂。此外，可以在可动模的后退开始后，在关闭气体排出口28的状态下，由气体注入口27注入1MPa以下的较低压力的气体。再一边将气体排出口的压力保持在某一压力，一边排出，使气体流通，这样可以促进成形品的冷却，同时防止表面发生收缩。本发明的纤维强化树脂成形品，与一般用发泡剂造成轻重量化的情况下的独立气泡不同，是由于熔融树脂所含纤维缠绕的回复，伴随纤维形成连续的空隙，因此具有一面谋成形品膨胀部分的均一化，一面可注入气体的大的优点，另外由于气体的流通可由内部冷却，所以具有能大幅缩短成形周期的优点。在本发明中，一方面具有高膨胀部分、低膨胀部分、未膨胀部分，一方面作为全体，还是由可以流通气体的空隙连通，而在成形时以能够注入气体为佳。
图7概念地示出了本方式的纤维强化树脂成形品的制造方法的第2实施方式例。与图6的不同点是，在可动模23突出时，在移动模22和可动模23之间设侧面间隙29、最终成形品的外周部、缝隙24承担形成树脂注射充填时的金属模型腔。在本方式中，通过接着完成的熔融树脂的注射，熔融树脂因高的压力在金属模中使最终成形品的主要外表面赋形，由金属模的冷却造成某种程度的冷却固定，在可动模后退时没有坏影响，与图6的情况相比较，由可动模的后退造成的侧面外观良好。在本方式中也可按照与第一实施方式同样成形，但图7是在处于可动模23的反对侧的固定模21的表面上，预先装着表皮材30，籍此使表皮材30一体结合的叠层成形品成形。在本例中，由于将表皮材设在固定模上，所以将注射树脂的浇口取作侧浇口。成形法除了插入表皮材之外，与第1实施方式实质同样，因此将说明省略。在本方式中，可动模的前进、后退例如使用配置在移动模和移动模安装板之间的、有使可动模前进、后退功能的金属模可动装置，籍此进行成形。
第四方式的实施方式图8概念地示出了本发明的第四方式即具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法的第1实施方式例。图8(a)示出了注射含纤维熔融树脂、使金属型腔扩大之前的状态，图8(b)示出了使金属模型腔扩大后、金属模开启前、即成形品的赋形完了时的状态。图8中，31是固定模、32是移动模、33是可动模、34是树脂流道、35是气体注入口、36是气体排出口、37是型腔、在本方式的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品的制造中，使具有凹状部的固定模1和移动模2合模，而且使可动模33突出到型腔37中，从而决定了注射时的型腔容积。此时，可动模33的突出位置使得相对于成形品的厚度方向形成余隙D31。该余隙D31和可动模的形状，可以按照最终成形品的形状和轻重量化的程度等适宜决定。
对于此状态的型腔，由未图示的可塑化装置的喷嘴通过树脂流道34注射、充填含纤维熔融树脂。充填的熔融树脂由与金属模的接触部分开始冷却。接着，在熔融树脂没有完全硬化之前，如图8(b)所示，使可动模33后退，扩张到D2的位置，即使得成为构成最终成形品的型腔容积。通过该可动模33的后退，由于所含纤维的缠绕造成的回弹现象，使熔融状态的含纤维树脂膨胀，成为最终成形品的形状，由于此膨胀力将其加压到金属模壁面而赋形。此时，固定模的凹状部分，由于比凹状部分之外的部分厚度方向的树脂量多、冷却比其它部分快等，使型腔扩张时的膨胀被抑制。由此，成形品的凸部，与对应于凸部的厚度方向内部成为一体，形成类似肋的结构，能够获得作为肋的效果。
在本方式中，通过采取在金属模的厚度方向部分具有凸部的制品设计，使得在外周部以外的凸部中，抑制了可动模后退使熔融树脂膨胀时的膨胀。因而，虽然也按照凸部的形状、尺寸而各异，但实质上不能使与凸部对应的厚度区域膨胀，或者即使膨胀，其程度也是取比其它一般区域低的膨胀度(即低的空隙率)。由此，形成了成形品高空隙率的一般区域(H4)，同时不仅在成形品的外周部，而且在与凸部对应的厚度区域(L4)中，也形成低空隙率的含纤维树脂的緻密结构，因此形成了与有肋结构类似的结构，获得了与形成肋同样的效果。
在本方式中，虽然也取决于成形品的轻重量化的程度，但将膨胀性高的熔融树脂注射型腔内是必要的，因此如前所述，希望注射树脂中的纤维，例如玻璃纤维的平均长度要长。此外，为了得到空隙率高的成品，要补足其膨胀力，而且为了防止将树脂压向金属模表面进行赋形造成的收缩，可以添加少量的发泡剂。另外，在可动模的后退开始后，可以在气体排出口36关闭的状态下，由气体注入口35注入1MPa以下的比较低压的氮气等气体。再一边将气体排出口的压力保持在某种压力，一边排出，使气体流动，以此促进成形品的冷却，同时能够防止表面收缩的发生。
本方式的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品具有以下主要特征，与一般的用发泡剂的轻重量化情况下的独立气泡不同，由于熔融树脂所含纤维缠绕的回复造成膨胀，伴随纤维形成连续的空隙，一方面谋求了成形品膨胀区域的均一化，一方面能够注入气体。因此还具有以下特征由于可使成形品充分接触金属模面，所以促进了冷却，同时气体的流动能由内部冷却，可使成形周期大幅度缩短。对应于由本方式金属模的凹状部形成的成形品凸部的厚度区域，成为低空隙率区域。由注入气体这一点出发，虽然成形品具有低空隙率区域，但作为全体，还是由可流通气体的空隙连通为佳。
图9概念地示出了本方式的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品制造方法的第2实施方式例。与图8的不同点是，在可动模33突出时，移动模32和可动模33之间设侧面间隙39，由构成最终成形品外周部的移动模、可动模及具有凹状部的固定模形成金属模型腔。在此方式中，通过接着完成的熔融树脂的注射，熔融树脂由高的压力在金属模上赋形形成最终成形品的外周部，因金属模的冷却使其某种程度冷却固定，在可动模后退时对成形品的外周部没有坏影响。与图8的情况比较，侧面外观变得良好。
图10概念地示出了本发明的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品制造方法的第3实施方式例。与图8的不同点是，在处于可动模反对侧的固定模的表面，预先装着表皮材40，由此，使表皮材一体结合的成形品成形。其制造方法除了插入表皮材以外，与第1实施方式实质同样，因此将说明省略。
图11示出了将金属模型腔的凹状部设在移动模32上、同时使移动模32具有可动功能、同时使用由靠紧弹簧42靠紧的辅助模部41的例子。固定模31和移动模32合模并依靠辅助模41形成熔融树脂注射时的型腔。本例的情况具有以下特征不特别设置可动模(型芯)，因此使金属模结构简单化，而且与图9的情况同样，能够使成形品端部的外观良好。图11(C)是图11(b)的成形品的断面图，概念地示出了空隙率密的结构(L4)和疏的结构(H4)状况。此外，在图11中，显示出将树脂的流道取为垂直的，但若取侧浇口，可以使成形品的表面美观，同时可以按情况在表面侧插入表皮材，制造叠层成形体。另外，在本方式中，可动模的前进、后退除了图11的情况之外，还可使用配置在移动模和移动模安装板之间的、具有使可动模前进后退功能的金属模可动装置，以进行成形。
实施例以下基于实施例具体说明本发明的效果，但本发明丝毫不受这些实施例限定。
以下的实施例1、2是对应于本发明第一实施方式的实施例。
实施例1将玻璃纤维平行排列、其含量60％(重量)、长度为12mm的玻璃纤维强化聚丙烯颗粒(含马来酸酐改性聚丙烯3％(重量))65份重量、和熔体指数(MI:230℃,2.16kg荷重)30g/10分的聚丙烯颗粒35份重量进行干混得到的混合物作为成形用原料。使用如下注射成形机合模力为850t，为减少玻璃纤维的破断，螺旋的压缩比为1.9。作为金属模，如图2(a)所示，在具有凸状部的可动模3突出到型腔6内部的状态下(金属模的固定模和可动模的突出部及凸状部的余隙(D1)取作4mm合模，将成形原料进行可塑化、计量并注射。充填完了2秒后，使可动模3后退到图2(b)所示位置，进行扩张、膨胀、冷却，得到厚度(D2)为8mm的600mm×300mm的板状成形品(凹部4mm×6mm×240mm)。切取成形品以研究成形品的膨胀状况，高膨胀部分(H1)的膨胀倍率为约2.0倍，测定了成形品灰化后残存纤维的平均纤维长，结果为7.2mm。凹状部的周边、外周部、两表面部形成实质上未发现膨胀的緻密层，特别是凹部具有肋的功能。
实施例2使用实施例1中所用的成形原料及注射成形机，及图3所示的金属模进行成型。在可动模突出的状态下，如图3(a)所示那样装着表皮材(10倍发泡聚丙烯/聚氯乙烯革2mm)除表皮材外将余隙(D1)取作2mm，注射熔融树脂后，如图3(b)所示使可动模后退到除表皮材外厚度(D2)为12mm的位置，进行扩张、膨胀。另外，在可动模的后退开始2秒后，由气体插头将氮气以0.8MPa注入30秒。冷却后开模，得到附着表皮的12mm(除表皮部)×600mm×300mm的板状成形品(凹部10mm×8mm×250mm)。切取成形品研究成形品的膨胀情况，高膨胀部分(H1)的膨胀倍率为约6倍，测定了成形品灰化后残存纤维的平均纤维长，结果为6.9mm。凹状部的周边部、外周部、两表面部形成实质上示发现膨胀的强固的层，特别是凹状部实质上具有肋的功能。
以下的实施例3-7、比较例1、是对应于本发明第二方式的实施例。
实施例3将玻璃纤维平行排列、其含量为60％(重量)、长度为12mm的玻璃纤维强化聚丙烯颗粒(含马来酸酐改性聚丙烯3％(重量))65份重量，和熔体指数(MI:230℃,2.16kg荷重)30g/10分的聚丙烯颗粒35份重量干混得到的混合物作为成形用原料。使用以下注射成形机合模力850t，为减少玻璃纤维的破断，螺旋压缩比为1.9。作为金属模如图4(a)所示那样，在可动模13突出到型腔14内部的状态下(金属模的固定模和可动模突出部的余隙(D11)取4mm)合模，将成形厚料可塑化、计量并注射。充填完了2秒后，使可动模13后退到图4(b)所示的位置，进行扩张、膨胀、冷却，得到厚度(D12)为12mm的成形品。切取成形品研究成形品的膨胀情况，成形品内可动模的可动部后退的区域充分膨胀，但外周部分及夹在可动模中的区域，因金属模的冷却效果，膨胀倍率(约1.2倍)低，实质上形成了肋。
实施例4在实施例3中，在玻璃纤维强化聚丙烯颗粒50份重量和MI:30g/10分的聚丙烯颗粒50份重量中，作为发泡剂加入永和化成(株)制EV-306G(发泡剂30％(重量)的主胶料)0.3份重量，进行干混后作为成形原料。除了将可动模突出时的余隙(D11)取作3mm以外，按照实施例3进行成形。切取成形品研究成形品的膨胀情况，成形品内可动模后退的区域充分膨胀，而外周部分及夹在可动模中的区域，因金属模的冷却效果，膨胀度(约1.2倍)低，实质上形成了肋结构。
实施例5在实施例3中，将可动模突出时的余隙(D11)取作2mm，在可动模的后退开始2秒后，闭锁气体出口，由气体插头将氮气以低压0.8MPa注入，除上述以外，按照实施例3进行成形。切取成形品研究成形品的膨胀情况，成形品内可动模后退的区域充分膨胀，而外周部分及夹在可动模中的区域，因金属膜的冷却效果，膨胀度约(1.2倍)低，实质上呈助结构。
比较例1在实施例3中，取玻璃纤维40％(重量)、平均纤维长0.4mm的短纤维玻璃强化颗粒作为成形原料，除上述以外，按照例3进行成形。但是，移动模的前端部为稍微起伏的情况，在可动模的后退区域实质上未发生膨胀。
实施例6使用实施例3中所用的成形原料和注射成形机，以及图5所示的金属模进行成型。在可动模突出的状态下，如图5(a)所示的那样装着表皮材(发泡倍率10倍的聚丙烯/聚氯乙烯革2mm)，除表皮材外取余隙(D1)4mm，注射熔融树脂后，如图5(b)所示，使可动模后退到除表皮材外厚度为12mm的位置，进行扩张、膨胀。切取成形品研究成形品的膨胀情况，成形品内可动模后退的区域充分膨胀，而外周部分及夹在可动模中的区域，因金属模的冷却效果，膨胀度(约1.1倍)低，实质上呈肋结构。另外，将表皮一体成形体折曲也显示出非常良好的刚性，同时，进行部分压缩表皮部分也没有塌陷等不适宜情况发生。
实施例7在实施例6中，在可动模突出的状态下，如图2(a)所示装着表皮材(与实施例4相同3mm)，除表皮材外取余隙(D11)2mm，注射熔融树脂后，使可动模后退到图4(b)所示的厚度(D12)为12mm的位置，进行扩张、膨胀。而且，在可动模的后退开始2秒后，由气体插头以0.1MPa注入氮气。在成形品的表面上完全看不到收缩。切取成形品研究成形品的膨胀情况，成形品内可动模后退的区域充分膨胀，而外周部分及夹在可动模中的区域，因金属模的冷却效果，膨胀度低，实质上呈肋结构。另外将表皮一体成形体折曲也显示出非常良好的刚性，同时，进行部分压缩表皮部分也没有塌陷等不适宜情况发生。
以下的实施例8-10，比较例2、3是对应于本发明第三方式的实施例。
实施例8将玻璃纤维平行排列、其含量70％(重量)、长度为12mm的玻璃纤维强化聚丙烯颗粒(含马来酸酐改性聚丙烯3％(重量))70份重量、和熔体指数(MI:230℃,2.16kg荷重)30g/10分的聚丙烯颗粒30份重量进行干混得到的混合物作为成形用原料，使用以下注射成形机合模力850t，为减少玻璃纤维的破断，螺旋的压缩比为1.9。作为金属模，如图6(a)所示那样，在具有缝隙(宽2mm，深度7mm)的可动模23突出到型腔内部(D215mm)的状态下合模，将成形厚料可塑化、计量并注射，进行充填。充填完了3秒后，使可动模23后退到图6(b)所示的位置，进行扩张、膨胀、冷却，得到厚度(D32)为12mm、600×300的板状成形品。切取成形品研究成形品的膨胀情况，高膨胀部分(H3)的空隙率约为58％，但缝隙部分实质上没有空隙。另外，测定了灰化后残存纤维的平均纤维长，结果为7.3mm，缝隙部的未膨胀部分呈结合两表皮层的肋结构。
实施例9
使用实施例8中所用的成形原料和注射成形机，以及图7所示的金属模，进行类似成形品的成形。另外，在实施例9中，如图7所示不用表皮材而进行成形。在具有缝隙4(宽2mm，深度9mm)的可动模突出的状态下，在可动模23和移动模22之间留3mm的间隙29，在型腔余隙(D214mm)+2mm的状态下，注射相当于3mm的含纤维熔融树脂，接着使可动模前进，进行压缩、充填。压缩完了3秒后，使移动模后退，扩张、膨胀到最终成形品的D22:12mm。在此期间，在可动模后退开始2秒后，由气体插头将氮气以1MPa注入熔融树脂。冷却后开模取出成形品。切取成形品研究膨胀情况，高膨胀部分(H3)的空隙率约为75％，但缝隙部分实质上未发现膨胀，没有空隙。此外，成形品外周部也形成明确的未膨胀层。测定了成形品灰化后残存纤维的平均纤维长，为6.9mm。
实施例10使用实施例8中所用的成形原料和注射成形机、类似的成形品及图7所示的金属模，进行使表皮材一体化叠层的成形。在可动模突出的状态下，如图7(a)所示那样装着表皮材(10倍发泡聚丙烯/聚氯乙烯革3mm)，在型腔余隙(除表皮材外)为12mm的状态下，注射相当于余隙3mm量的含纤维熔融树脂，使可动模前进，进行压缩，以充填树脂。充填2秒后，如图7所示，使可动模后退到除表皮材外厚度为12mm的位置，进行扩张、膨胀。冷却后开模，得到附着表皮的15mm(除表皮部外)的板状成形品。切取成形品研究成形品的膨胀情况，高膨胀部分(H3)的空隙率约为75％，缝隙部分突质上未发现空隙，外周部也形成了明确的未膨胀层。另外，表皮材也美观地被一体化，反对面也无波形，成为良好的轻重量成形品。测定了成形品在灰化后残存纤维的平均纤维长，结果为8.3mm。
比较例2在实施例8中，作为原料树脂，使用含平均纤维长0.4mm的玻璃纤维40％(重量)的树脂颗粒，进行试成形。结果完全见不到膨胀，不能得到成形品。
比较例3在实施例8中，在原料颗粒100份重量中，混合发泡剂(发泡剂主胶料永和化成株工会社制EV-306G含发泡剂30％(重量)的主胶料20份重量)6份重量，进行试成形，结果得到板状成形品。切取成形品研究成形品的膨胀情况，高膨胀部分(H3)的空隙率约为47％，缝隙相当部的空隙率约为15％。另外，在表面全体上见到气体流动的银色痕迹，同时因冷却不良而产生起伏。
以下的实施例11-12，是对应于本发明第四方式的实施例。
实施例11将玻璃纤维平行排列、其含量60％(重量)、长度为12mm的玻璃纤维强化聚丙烯颗粒(含马来酸改性聚丙烯3％(重量))65份重量、和熔体指数(MI:230℃,2.16kg荷重)30g/10分的聚丙烯颗粒35份重量干混得到的混合物作为成形用原料。使用以下注射成形机合模力850t，为减少玻离纤维的破断，螺旋压缩比为1.9。作为金属模，如图8(a)所示那样，相对于具有凹状部[深度3mm]的固定模31，可动模的位置使型腔余隙(D31)为3mm，在此状态下合模，将成形原料熔融可塑化、计量并注射。在树脂充填完了2秒后，使可动模33如图8(b)所示后退到(D32)的位置，进行扩张、膨胀。冷却后得到厚度9mm×300mm×600mm的板状成形品[凸部3mm(高)×300mm×20mm2根]。切取成形品研究成形品的空隙情况，一般区域(H4)的空隙率为约67％，对应凸部的厚度区域(L4)的空隙率约为26％，是相当密的结构。测定了成形品灰化后残存纤维的平均纤维长，结果为7.2mm。成形品表面外观既良好，刚性也高，不能简单地将其纵弯曲。
实施例12使用实施例11中所用的成形原料和注射成形机，以及图10所示的金属模，进行表皮一体成形品的成形。在可动模33的表面上转着表皮材(聚丙烯10倍发泡片/聚氯乙烯革2mm)，然后在型腔余隙为10mm的位置时，注射相当于型腔容积3mm的含纤维熔融树脂，在注射开始2秒后，使可动模33前进，进行压缩成形(图11(a))。压缩完了2秒后，如图10(b)所示，使可动模后退到厚度(D32)为12mm的位置，进行扩张、膨胀。此外，在可动模的后退开始1.5秒后，由气体插头以0.8MPa注入氮气40秒。冷却后开模，得到附着表皮的12mm(除表皮部之外)×300mm×600mm的板状成形品[凸部3mm(高)×300mm×200mm:2根]。切取成形品研究成形品的空隙情况，一般区域(H)的空隙率约为75％，列应凸部的厚度区域(L4)的空隙率约为41％。测定了成形品灰化后残存纤维的平均纤维长，结果为8.6mm。成形品表面外观既好，刚性也高，不能简单地将其纵弯曲。
按照本发明，即使是在成形品的面容积大的场合，也由于有肋或类似肋的效果，所以得到了弯曲强度、刚性、耐冲击性、耐热性优良，并且能充分耐受局部应力和扭转，均质性优良，同时表面特性优良的纤维强化轻重量树脂成形品。而且作为其成形方法，能够以比较简单的金属模任意控制轻重量化的程度，同时，即使是轻重量化率高的成形品，也能维持成形品外形的平面结构，因而可以维持优良的成形品表面。而且由于冷却效率的提高、成形周期的缩短，能够使生产率得以提高。
附图的简单说明图1是本发明第一实施方式的第1实施方式例的概念图，(a)表示使注射成形金属模的型腔容积扩大前的状态，(b)表示扩大后的状态。
图2是本发明第一实施方式的第2实施方式例的概念图，(a)表示使注射成形金属模的型腔容积扩大前的状态，(b)表示扩大后的状态。
图3是本发明第一实施方式的第3实施方式例的表皮一体成形的概念图，(a)表示使注射成形金属模的型腔容积扩大前的状态，(b)表示扩大后的状态。
图4是本发明第二方式的第1实施方式例的概念图，(a)表示使注射成形金属模的容积扩大之前的状态，(b)表示扩大后的状态。
图5是本发明第二方式的第2实施方式例的表皮一体成形的概念图，(a)表示使注射成形金属模的容积扩大之前的状态，(b)表示扩大后的状态。
图6是本发明第三方式的第1实施方式例的概念图，(a)表示使注射成形金属模的型腔容积扩大之前的状态，(b)表示扩大后的状态。
图7是本发明第三方式的第2实施方式例的表皮一体成形的概念图，(a)表示使注射成形金属模的型腔容积扩大之前的状态，(b)表示扩大后的状态。
图8是本发明第四方式的第1实施方式例的概念图，(a)表示使注射成形金属模的容积扩大之前的状态，(b)表示扩大后的状态。
图9是本发明第四方式的第2实施方式例的概念图，(a)表示使注射成形金属模的容积扩大之前的状态，(b)表示扩大后的状态。
图10是本发明第四方式的第3实施方式例的表皮一体成形的概念图，(a)表示使注射成形金属模的容积扩大之前的状态，(b)表示扩大后的状态。
图11是本发明第四方式的第4实施方式例的表皮一体成形的概念图，(a)表示使注射成形金属模的容积扩大之前的状态，(b)表示扩大后的状态，而(c)表示(b)的成形品部分的断面图中的空隙率分布。
符号的说明1第一方式中的固定模2第一方式中的移动模
3第一方式中的可动模4第一方式中的金属模凸状部5第一方式中的树脂流道6第一方式中的型腔7第一方式中的气体注入口8第一方式中的气体排出口9第一方式中的侧面间隙10第一方式中的表皮材H1第一方式中的高膨胀部L1第一方式中的低、非膨胀部11第二方式中的固定模12第二方式中的移动模13第二方式中的可动模14第二方式中的型腔15第二方式中的树脂流道16第二方式中的气体注入口17第二方式中的气体排出口18第二方式中的表皮材H2第二方式中的高膨胀区域L2第二方式中的低、非膨胀区域21第三方式中的固定模22第三方式中的移动模23第三方式中的可动模24第三方式中的缝隙25第三方式中的树脂流道26第三方式中的型腔27第三方式中的气体注入口28第三方式中的气体排出口29第三方式中的侧面间隙30第三方式中的表皮材
H3第三方式中的疏区域(高空隙率部)L3第三方式中的密区域(中空隙率部)S3第三方式中的緻密区域(低、无空隙部)31第四方式中的固定模32第四方式中的移动模33第四方式中的可动模34第四方式中的树脂流道35第四方式中的气体注入口36第四方式中的气体排出口37第四方式中的型腔38第四方式中的型腔凹部(成形品凸部)39第四方式中的侧面间隙40第四方式中的表皮材41第四方式中的辅助模42第四方式中的靠紧弹簧H4第四方式中的一般区域(高空隙率)L4第四方式中的对应于凸部的厚度区域(低空隙率)
权利要求
1．纤维强化轻重量树脂成形品，它具有空隙，其特征在于，在成形品内部具有比其它一般部位有低的空隙率的部位。
2．权利要求1所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，比其它一般部分有低的空隙率的部位沿成形品的厚度方向形成。
3．权利要求1所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，比其它一般部分具有低的空隙率的部位是肋或者类似肋的结构。
4．纤维强化轻重量树脂成形品，它具有空隙，其特征在于，在成形品的厚度方向具有凹状部。
5．权利要求4所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，形成凹状部的树脂部分比其它的一般部分有低的空隙率。
6．权利要求4或5所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，纤维为玻璃纤维，纤维含有率为成形品的10-70％(重量)，平均纤维长为1-20mm。
7叔利要求4-6任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，使表皮材一体化。
8．纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，准备相对于金属模型腔可以进退的可动模，向具有为沿成形品厚度方向形成凹状部的凸状部的金属模中形成的金属模型腔中注射含纤维熔融热塑性树脂，接着使可动模沿使金属模型腔的容积扩大的方向后退，在成形品的厚度方向形成凹状部。
9．权利要求8所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向固定模、具有为在成形品中形成凹状部的凸状部的移动模及在移动模内可以进退的可动模中形成的金属模型腔中注射含纤维熔融热塑性树脂。
10．权利要求9所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，由移动模的凸状部和可动模造成的间隙形成注射时的金属模型腔的一部分。
11．权利要求8-10任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向金属模型腔内的上述含纤维熔融热塑性树脂的内部注入气体。
12．权利要求8-11任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向预先装着表皮材的金属模型腔中注射含纤维熔融热塑性树脂。
13．权利要求8-12任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，含纤维熔融热塑性树脂，是将具有2-100mm范围全长的、含有全体的20-80％(重量)与其全长等长度并处于相互平行排列状态的纤维的含纤维热塑性树脂颗粒，或在上述颗粒与其它颗粒的混合物中使上述纤维占全体10-70％(重量)的进行可塑化、熔融而得到。
14．纤维强化轻重量树脂成形品，它具有空隙，其特征在于，成形品的周边部以外的部分由膨胀倍率不同的多个区域构成。
15．权利要求14所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，周边部以外的部分由膨胀倍率为1.0-1.5的低倍率区域和膨胀倍率为1.6-8的高倍率区域构成。
16．权利要求14或15所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，纤维是玻璃纤维，纤维含有率为10-70％(重量)，平均纤维长为1-20mm。
17．权利要求14-16任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，具有一体化的表皮材。
18．纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，使用相对于金属模型腔可以进退的具有多个型腔形成面的可动模，在可动模处于残留余隙的突出位置的型腔中，注射含纤维熔融热塑性树脂，接着向金属模型腔的容积扩大的方向使可动模后退。
19．权利要求18所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向金属模型腔内的上述含纤维熔融热塑性树脂的内部注入气体。
20．权利要求18或19所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向预先装着表皮材的金属模型腔内注射含纤维熔融热塑性树脂。
21．权利要求18-20任一项所述的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，含纤维熔融热塑性树脂，是将全长2-100mm的、含有20-80％(重量)与其全长等长度并处于相互平行排列状态的纤维的含纤维热塑性树脂颗粒，或在上述颗粒和其它颗粒的混合物中使上述纤维占全体10-70％(重量)的进行可塑化、熔融而得到。
22．纤维强化树脂成形品，其特征在于，具有表皮层、实质上具有连续空隙的含纤维疏区域及实质上没有连续空隙的含纤维致密区域，该致密区域形成连结表皮层间的肋结构。
23．权利要求22所述的纤维强化树脂成形品，其特征在于，含纤维疏区域的空隙率为50-90％，含纤维緻密区域的空隙率为0-30％。
24．权利要求22或23所述的纤维强化树脂成形品，其特征在于，纤维是玻璃纤维，纤维含有率为成形品的10-70％(重量)，平均纤维长为1-20mm。
25．权利要求22-24任一项所述的纤维强化树脂成形品，其特征在于，具有一体化的表皮材。
26．具有肋结构的纤维强化树脂成形品的制造方法，其特征在于，向包括具有连通型腔的缝隙的可动模的金属模中形成的型腔内注射或注射压缩含纤维熔融树脂进行充填，接着向金属模型腔容积扩大的方向使可动模后退。
27．权利要求26所述的纤维强化树脂成形品的制造方法，其特征在于，形成型腔的金属模由固定模、移动模及移动模内相对于型腔可以进退的可动模构成。
28．权利要求26或27所述的纤维强化树脂成形品的制造方法，其特征在于，在可动模的后退开始后，向型腔内的上述含纤维熔融树脂的内部注入气体。
29．权利要求26-28任一项所述的纤维强化树脂成形品的制造方法，其特征在于，向预先装着表皮材的型腔内注射或注射压缩含纤维熔融树脂。
30．权利要求26-29任一项所述的纤维强化树脂成形品的制造方法，其特征在于，含纤维熔融树脂，是将2-100mm的、含有20-80％(重量)与其全长等长度并处于相互平行排列状态的纤维的含纤维树脂颗粒，或在上述颗粒和其它树脂颗粒的混合物中使上述纤维占全体10-70％(重量)的进行可塑化、熔融而得到。
31．具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，含有内部空隙，在成形品厚度方向的至少一方面有凸部，相对于凸部的厚度区域的空隙率比其它一般区域的空隙率低。
32．权利要求31所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，对应于凸部的厚度区域的空隙率为0.1-60％，其它一般区域的空隙率为30-90％。
33．权利要求31或32所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，纤维是玻璃纤维，纤维含有率为10-70％(重量)，平均纤维长为1-20mm。
34．权利要求31-33任一项所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品，其特征在于，具有一体化的表皮材。
35．具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向由一组金属模的至少一个面上具有为形成凸部的凹状部的金属模构成的型腔内，注射含纤维熔融树脂，接着，使一方面的金属模向金属模型腔容积扩大的方向后退，籍此使对应于凸部的厚度区域的空隙率比其它一般区域的空隙率低。
36．权利要求35所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向型腔内的上述含纤维熔融树脂的内部注入气体。
37．权利要求35或36所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，向预先装着表皮材的型腔内注射含纤维熔融树脂。
38．权利要求35-37任一项所述的具有凸部的纤维强化轻重量树脂成形品的制造方法，其特征在于，含纤维熔融树脂，是将2-100mm的、含有20-80％(重量)与其全长等长度并处于相互平行排列状态的纤维的含纤维树脂颗粒，或在上述颗粒和其它树脂颗粒的混合物中使上述纤维占全体10-70％(重量)的进行可塑化、熔融而得到。
全文摘要
一种具有空隙的纤维强化轻重量树脂成形品,具有比其它一般部位低的空隙率的部位。这种低空隙率的部位在最终的成形品中作为肋结构从而能提供具有优质良刚性、弯曲强度、冲击强度、强度均一性和抗局部应力和扭力的纤维强化轻重量树脂成形品。本发明还提供制造这种纤维强化轻重重树脂成形品的方法。
文档编号B29C45/00GK1225870SQ9812653
公开日1999年8月18日 申请日期1998年11月26日 优先权日1997年11月26日
发明者野村学, 嶋彻, 佐藤淳 申请人:出光石油化学株式会社