CN103256443B - 发泡成形体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发泡成形体(1),本发明的课题在于,在包括设置有开口端的管状部的发泡成形体中,不容易使从在成形时形成的分模线附近的开口端处产生开裂或龟裂,为此,该发泡成形体(1)包括设置有开口端(120a)的管状部(100a),成形时形成的分模线(PL)到达至开口端(120a),至少在开口端(120a)附近形成有以分模线(PL)为界一侧的壁以台阶状隆起的隆起部(111a、112a)等。

Description

发泡成形体
技术领域
本发明涉及发泡成形体。
背景技术
在汽车等的空调装置中,例如,使用用于通风的管状的空调用管道。作为空调用管道已知的有,利用通过发泡剂使热塑性树脂发泡的发泡树脂的发泡成形体(以下,称之为“发泡管道”)。发泡管道由于能够同时实现高绝热性和轻量化,因此需求越来越大。
作为这样的发泡管道的制造方法公知有,用分割模具将熔融树脂合模,并向内部吹入空气而使其膨胀的吹塑成形方法。近年来,随着成形技术的提高,能够批量生产提高发泡倍数的发泡管道。
另外,作为本发明人在之前提出申请的技术,已公开的有通过作为发泡剂添加了超临界流体的发泡吹塑成形方法成形且外表面的表面粗糙度、发泡倍数控制在规定范围内的发泡管道(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1特开2005-241157号公报
发明内容
从将空气流动到其它部件的功能考虑,上述的发泡管道形成为:至少一部分为管状,且其端部为开口的管状部。如果通过使用现有的分割模具的吹塑成形方法制造这种形状的发泡管道,则在成形后的发泡管道上必须形成沿着管道一直延续到开口端的两条成形时的分模线。开口端与其它部件结合的状态下,开口端的强度不会成问题,但通过例如运送时的落下冲击等,从分模线处容易产生开裂或者龟裂。
因此,在本发明的一个目的是,在包括设置有开口端的管状部的发泡成形体中,不容易使从在成形时形成的分模线附近的开口端处产生开裂或龟裂。
为了解决上述课题,本发明的发泡成形体包括设置有开口端的管状部,其特征在于,成形时形成的分模线达到至所述开口端,至少在所述开口端附近,以所述分模线为界一侧的壁台阶状隆起。
根据本发明,在包括设置有开口端的管状部的发泡成形体中,能够不容易使从在成形时形成的分模线附近的开口端处产生开裂或龟裂。
附图说明
图1为实施方式的发泡管道的俯视图;
图2为实施方式的发泡管道的管状部的部分立体图;
图3为关于实施方式的发泡管道的管状部,从与开口端面平行的方向看的图;
图4为图3的沿A-A线的截面图;
图5为说明实施方式的发泡管道作用的图;
图6为表示制造方法中的第一工序的图;
图7为从模具侧面表示的制造方法中的第二工序的图;
图8为从分割模具的抵接面表示的制造方法中的第二工序的图;
图9为表示另一制造方法例子的图。
附图标号说明
1发泡管道
100a~100d管状部
101a~101d管主体
102a~102d嵌合部
103a~103d锥形部
105供给口
10型腔
10a、10b型腔面
11环状硬模
12a、12b分割模具
13发泡型坯
14吹入针
15吹出针
16调节器
17背压调节器
20油压马达
21漏斗
22气缸
24储蓄器
26柱塞
28T压模
29压模螺栓
30调节滚轮
50挤压装置
具体实施方式
结合附图详细说明本发明的发泡管道的一个实施方式。
<发泡管道1的结构例>
首先,参照图1~图3说明本实施方式的发泡管道1的结构例。图1为本实施方式的发泡管道1的整体俯视图。图2为表示本实施方式的发泡管道1的管状部100a的一部分的部分立体图。图3为关于图2中所示的管状部100a,在与开口端面平行的方向且分模线PL位于左右端的方向看的图。图4为图3中沿A-A线的截面图。
本实施方式的发泡管道1是将从空调单元供给的冷暖风流通到所希望的地方的重量轻的发泡管道,用分割模具将混合有发泡剂的热塑性树脂合模后通过吹塑成形来成形。
如图1所示,发泡管道1包括:供给口105,为与空调单元的其它空调用部件(未图示)连接而开设;管状部100a~100d,从供给口105的开口部各自分歧。管状部100a~100d分别包括作为使从供给口105供给的冷暖风流通的流路的管主体101a~101d。管状部100a~100d的端部(在图1中的下游侧的端部)分别与管主体101a~101d连接,并设置有嵌合部102a~102d和锥形部103a~103d。嵌合部102a~102d用来分别与通风装置(空调吹出口)等其它空调用部件(未图示)嵌合而设置。各管状部由例如发泡倍数为2.5倍以上、且具有多个气泡的独立气泡结构(例如独立气泡率为70%以上)构成。管主体的厚度方向的气泡的平均气泡直径为例如小于300μm,优选的是,小于100μm。
如图1所示,从供给口105供给的流体的流路有流路A、流路B-1、流路B-2、流路C四个。发泡管道1按照下述方式构成:从供给口105供给的流体在流路A中从管状部100a的开口端流出,在流路B-1中从管状部100b的开口端流出,在流路B-2中从管状部100c的开口端流出,在流路C中从管状部100d的开口端流出。
管状部100a~100d的各管状部的结构相同,下面,说明管状部100a,关于其它管状部,省略重复说明。
如图2所示,锥形部103a以从嵌合部102a向开口端120a内直径变宽的锥形形状形成,以便于使各未图示的空调用管状部件容易导入到嵌合部102a。嵌合部102a的内直径为例如50~150mm程度。
如果关注管状部100a的下游侧的端部的外形,则嵌合部102a按照从与开口部105连通的管主体101a扩径的方式形成,锥形部103a以从嵌合部102a进一步扩径的方式形成。内直径也同样地按照管主体101a、嵌合部102a的顺序扩径的方式形成。所谓的,管状部100a的下游侧的端部朝向开口端形成喇叭状。由此,本实施方式的发泡管道1和其它空调用部件之间容易嵌合。另外,嵌合部102a的下端(与管主体101a连接的地方)起到其它空调用部件插入时的制动器作用,因此能够将管状部101a和其它空调用部件无间隙地嵌合。
如图2所示,成形时形成的两个分模线PL沿着管主体101a延伸的方向延伸而到达开口端120a(在图2中只能看见一条分模线PL)。如图2和图3所示,至少在开口端120a附近以分模线PL为界一侧上形成有两处隆起部111a、112a。隆起部111a、112a是相对于两条分模线中的一条分模线形成,隆起部113a是相对于两个分模线中的另一条分模线形成。
隆起部111a从嵌合部102a跨过锥形部103a而隆起,隆起部112a、113a从管主体101a跨过嵌合部102a而隆起。如图2所示,各隆起部是以分模线PL为界一侧的壁台阶状隆起的形状形成。图2中,隆起部111a从嵌合部102a的外周面的线1110a隆起,隆起部112a从管主体101a的外周面的线1120a隆起。管状部100a中,线1110a、1120a的位置可以在各嵌合部102a和管主体101a的外周面上适当地设定。各隆起部的高度为例如1~5mm程度,优选的是,与发泡管道的平均厚度(例如,1~5mm)大致相同或者稍微大(相对于平均壁厚度,例如为-1mm~+3mm)。
另外,隆起部111a以分模线PL为界一侧上隆起,因此通过吹塑成形制造时,如图4所示,在分模线PL附近的嵌合部102a的内周侧上也形成段差。虽然未图示,但分模线PL附近的管主体101a的内周侧上也同样形成段差。该内周侧的段差与各隆起部的高度大致相同(即,1~5mm程度)。由于内周侧的段差,开口端120a附近的嵌合部102a的正圆度稍微降低,通常,在嵌合部102a的内周侧上安装可挠性缓冲垫的状态下与空调用部件嵌合,因此1~5mm程度的段差不会成为安装强度或者流量损失等的问题。
本实施方式的发泡管道1由聚丙烯类树脂构成,优选的是由混合1~20wr%的聚乙烯树脂以及/或者5~40wt%的加氢型苯乙烯类热塑性弹性体的混合树脂构成,优选的是,在-10℃的抗拉伸率为40%以上,且在室温下的拉伸弹性率为1000kg/cm2以上。进一步优选的是,在-10℃的抗拉伸率为100%以上。另外,将在本实施方式中使用的各用语定义为如下。
发泡倍数:在后述的实施方式的制造方法中使用的热塑性树脂的密度除以通过本实施方式的制造方法得到的发泡管道1的管主体的表观密度的值定义为发泡倍数。
抗拉伸率:切割通过后述的本实施方式的制造方法得到的发泡管道1的管主体,并在-10℃条件下保管,然后以JISK-7113为基准,作为二号形试验片以50mm/分的拉伸速度进行测量的值定义为抗拉伸率。
拉伸弹性率:切割通过后述的本实施方式的制造方法得到的发泡管道1的管主体,并在室温(23℃)条件下,以JISK-7113为基准,作为二号形试验片以50mm/分的拉伸速度进行测量的值定义为拉伸弹性率。
<发泡管道1的作用>
接着,参照图5说明发泡管道1的作用。
图5(a)与图4是相同的图,假设在分模线PL附近从侧面施加力F。图5(b)是在分模线PL附近不存在隆起部的现有的发泡管道的截面图(与本实施方式的图4对应的图),同样假设在分模线PL附近从侧面施加力F。
此时,在现有的发泡管道中,对分模线PL直接施加力F。结果,在例如运送过程中等发泡管道的嵌合部上没有插入其它空调用部件的状态下,由于对分模线PL持续地向内侧施加弯曲力F,因此存在从分模线PL处发生开裂或者龟裂的担心。相对于此,在本发明的实施方式的发泡管道中,分模线PL附近的力F施加到在分模线PL附近形成的隆起部上,而由于该隆起部起到缓冲作用,因此在分模线PL处难以产生开裂或者龟裂。另外,尤其是在发泡倍数为2倍以上的发泡管道中,缓冲效果大,进一步,在包含弹性体成分(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等)的发泡管道中,能够进一步提高缓冲效果。
<发泡管道1的制造方法例>
接着,参照图6~图8说明本实施方式的发泡管道1的制造方法例。图6表示从侧面看到的分割模具分开的状态,图7表示从侧面看到的分割模具关闭的状态,图8为关于关闭状态,表示从分割模具的抵接面到分割模具12a侧的截面图。
首先,如图6所示,将发泡型坯通过环状硬模11挤压,将圆筒形状的发泡型坯13挤压于分割模具12a、12b之间。
接着,将分割模具12a、12b合模,如图7所示,用分割模具12a、12b挤压发泡型坯13。由此,将发泡型坯13收纳于由分割模具12a、12b形成的型腔10内。
另外,关于分割模具12a、12b,其模具形状按照下述方式确定:如图2和图3所示,在成形后形成分模线PL,且以分模线PL为界一侧上形成隆起部。
接着,如图7、图8所示,在分割模具12a、12b合模的状态下,将吹入针14和吹出针15贯通到设置在分割模具12a、12b上的规定的孔中,并同时扎入到发泡型坯13中。如果吹入针14和吹出针15的前端进入到发泡型坯13内,则立刻从吹入针14向发泡型坯13的内部吹入空气等压缩气体,并经由发泡型坯13内部从吹出针15吹出压缩气体,以规定的吹塑压力实施吹塑成形。
吹入针14形成有扎入到相当于图1中所示的发泡管道1的供给口105的开口部的位置后向发泡型坯13内部吹入压缩气体用的吹入口。另外,吹出针15形成有扎入到相当于图1中所示的发泡管道1的管状部100a~100d的各开口端的位置后从发泡型坯13内部吹出压缩气体用的吹出口。
由此,从吹入针14将压缩气体吹入到发泡型坯13内部,压缩气体经由发泡型坯13内部后从吹出针15吹出,从而能够在规定的吹塑压力下进行吹塑成形。
为了如上所述地从发泡管道1的供给口105的开口部扎入,如图7所示,吹入针14从分割模具12b的与分割模具12a的相反一侧插入到分割模具12b内。
另外,为了如上所述地从发泡管道1的管状部100a~100d的各开口端扎入,如图8所示,吹出针15从分割模具12a、12b的抵接面插入到分割模具12a、12b内。
吹塑压力是调节器16和背压调节器17的压差,在分割模具12a、12b密闭的状态下,将调节器16、背压调节器17分别设定为规定的压力,然后在规定的吹塑压力下进行吹塑成形。例如,从吹入针14将规定压力的压缩气体向发泡型坯13内吹入规定时间,由此将发泡型坯13内部的压力从大气压加压至规定的压力状态。
吹塑压力设定为0.5~3.0kg/cm2,优选设定为0.5~1.0kg/cm2。如果将吹塑压力设定为3.0kg/cm2以上,则发泡管道1的管主体的管壁容易被压碎,或者发泡倍数容易下降。另外,如果将吹塑压力设定为0.5kg/cm2以下,则难以调节调节器16、背压调节器17的压差,或者将发泡管道1内的通气路的表面形状难以沿着吹入到发泡型坯13内部的压缩气体的流路方向FL变形。因此,吹塑压力设定为0.5~3.0kg/cm2,优选设定为0.5~1.0kg/cm2
另外,当以规定的吹塑压力进行吹塑成形时,可以设置温度调节装置,以此将从吹入针14供给到发泡型坯13内的压缩气体加热至规定温度。由此,供给到发泡型坯13内部的压缩气体被加热至规定温度,因此,能够容易将包含在发泡型坯13内的发泡剂进行发泡。另外,规定温度优选设定为适合于将发泡剂进行发泡的温度。
另外,也可以是不设置温度调节装置,将从吹入针14供给到发泡型坯13内的压缩气体在室温下进行。由此,由于没有必要设置用于调节压缩气体温度的温度调节装置,因此能够降低发泡管道1的制造成本。另外,吹塑成形后要冷却发泡管道1,因此,通过在室温下进行吹塑成形,能够有助于缩短吹塑成形后的发泡管道1的冷却时间。
在本实施方式中,从吹入针14向发泡型坯13内吹入压缩气体的同时从分割模具12a、12b的型腔10进行排气,消除发泡型坯13和型腔面10a、10b之间的间隙,从而使其成为负压状态。由此,收纳在分割模具12a、12b内部的型腔10的发泡型坯13的内外设定有压力差(发泡型坯13内部的压力高于外部的压力),发泡型坯13被挤压在型腔面10a、10b上。由此,成形为在管主体内侧具有流体流路的发泡管道1。
另外,在上述的制造工序中,向发泡型坯13内部吹入压缩气体的工序和在发泡型坯13外部产生负压的工序没有必要同时进行,可以将上述两个工序时间上错开进行。另外,可以只进行上述两个工序中的一个工序,将发泡型坯13挤压在分割模具12a、12b的型腔面10a、10b上,成形在管主体的内侧具有流体流路的发泡管道1。
关于作为发泡型坯13的管主体的部分,如上所述,从吹入针14向发泡型坯13内部吹入空气等压缩气体,并经由发泡型坯13内部从吹出针15吹出压缩气体,并以规定的吹塑压力挤压在型腔面10a、10b后,进一步以上述规定压力冷却发泡型坯13的内侧。
从吹入针14向发泡型坯13内供给的用于冷却的压缩气体的温度设定为10℃~30℃,优选设定为室温(例如,23℃)。通过将压缩气体的温度设定为室温,没有必要设置用于调节压缩气体温度的温度调节装置,因此能够降低发泡管道1的制造成本。另外,当设置有温度调节装置,并使从吹入针14向发泡型坯13内供给的压缩气体的温度的低于室温时,能够缩短发泡管道1的冷却时间。另外,虽然冷却时间与压缩气体的温度有关,但冷却时间优选的是30秒~80秒。
由此,在内侧构成流体流路,并能够成形内侧的流路表面平坦的管主体。
另外,能够制造如下的发泡管道1,所述发泡管道1具有与流路逆方向相比流体容易向流路方向FL流动的通气路。该流路方向FL与发泡管道1的流路A、B-1、B-2、C的流体的流通方向是相同方向,因此能够制造流体容易向各流路的流体的流通方向流动的发泡管道1。
另外,发泡管道1充分冷却后打开模具而取出发泡管道1,但打开分割模具12a、12b的方向相对于由发泡管道1的管状部上形成的开口端附近的两条分模线形成的面不是呈垂直方向、而是相对于垂直方向稍微倾斜时,在分割模具上与开口端附近形成有隆起部对应地形成有凹部,因此从模具容易取出成形品。
作为在成形本实施方式的发泡管道1时能够适用的聚丙烯类树脂,优选的是230℃的熔体张力为30~350mN范围内的聚丙烯。尤其是,聚丙烯类树脂优选的是具有长链支化结构的聚丙烯单聚合物,更加优选的是其中添加乙烯-丙烯嵌段共聚物。
作为在聚丙烯类树脂中混合的加氢型苯乙烯类热塑性弹性体,为了改善耐冲击性的同时维持作为发泡管道1的刚性,相对于聚丙烯类树脂添加5~40wt%的范围,优选的是添加15~30wt%的范围。
具体而言,使用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯无规共聚物等加氢型聚合物。另外,作为加氢型苯乙烯类热塑性树脂弹性体,苯乙烯含有量低于30wt%,优选的是低于20wt%,在230℃的MFR(以JISK-7210为基准,在试验温度为230℃,试验负荷为2.16kg的条件下进行测量)为10g/10分钟以下,优选的是5.0g/10分钟以下,且1.0g/10分钟以上。
另外,作为在聚丙烯类树脂中混合的聚烯烃类聚合物,优选的是低密度的乙烯-α-烯烃,优选的是在1~20wt%的范围内混合。低密度的乙烯-α-烯烃优选使用密度为0.91g/cm3以下的,优选适用的是乙烯和碳原子数为3~20的α-烯烃共聚而得到的乙烯-α-烯烃共聚物,具体有丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十二烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯等,尤其是,优选的是1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等。另外,可以单独使用上述的碳原子数为3~20的α-烯烃,也可以两种以上并用。乙烯-α-烯烃共聚物中的基于乙烯单体单元的含有量为相对于乙烯-α-烯烃共聚物优选的是50~99wt%的范围,另外,基于α-烯烃的单体单元的含有量相对于乙烯-α-烯烃共聚物优选的是1~50wt%的范围。尤其是,优选使用茂金属催化剂进行聚合的直链状超低密度聚乙烯或者乙烯类弹性体、丙烯类弹性体。
另外,作为成形本实施方式的发泡管道1时能够适用的发泡剂可以举出物理发泡剂、化学发泡剂和其混合物。作为物理发泡剂可以使用空气、碳酸气体、氮气、水等无机类物理发泡剂,以及丁烷、戊烷、己烷、二氯甲烷、二氯乙烷等有机类物理发泡剂,进一步可以使用这些物质的超临界流体。作为超临界流体,优选的是使用二氧化碳、氮等来制造,如果用氮制造,则可以使临界温度为-149.1℃、临界压力为3.4MPa以上,如果用二氧化碳制造,则可以使临界温度为31℃、临界压力为7.4MPa以上。
[另一制造方法例]
接着,参照图9说明作为上述实施方式的发泡管道1的另一制造方法。
在这里说明的另一制造方法中,如图9所示,用使薄片状的熔融树脂挤压在分割模具12a、12b之间而进行成形的方法来代替在上述的制造方法中将圆筒形状的发泡型坯13挤压在分割模具12a、12b之间而进行成形的方法。
如图9所示,在另一制造方法中使用的成形装置包括两台挤出装置50a、50b和与上述的制造方法例一样的分割模具12a、12b。
挤压装置50(50a、50b)按照下述方式配置:使与上述的制造方法例中的发泡型坯13相同材质的熔融状态的发泡树脂做成的熔融树脂薄片P1、P2在分割模具12a、12b之间以规定间隔大致平行地下垂。挤压熔融树脂P1、P2的T压模28a、28b的下方配置有调节滚轮30a、30b,通过该调节滚轮30a、30b调节厚度等。将这样被挤压出来的熔融树脂薄片P1、P2用分割模具12a、12b夹持而合模以进行成形。
两台挤压装置50(50a、50b)的结构相同,因此,参照图9只说明其中一台挤压装置50。
挤压装置50包括:安装有漏斗21的气缸22、设置在气缸22内的螺杆(未图示)、与螺杆连接的油压马达20、其内部与气缸22连通的储蓄器24、设置在储蓄器24的柱塞26、T压模28、一对调节滚轮30。
从漏斗21投入的树脂球在气缸22内被通过油压马达20旋转的螺杆熔融和混炼后熔融状态的树脂被移送到储蓄器24而储存为一定量,然后通过柱塞26的驱动将熔融树脂向T压模28输送。通过这样的处理,从T压模28下端的挤压缝隙连续挤出由熔融状态的树脂构成的熔融树脂薄片,并通过具有一定间隔而配置的一对调节滚轮30挤压的同时向下方输出,由此被下垂于分割模具12a、12b之间。
另外,T压模28上设置用于调节挤出缝隙的缝隙间隔的压模螺栓29。缝隙间隔的调剂机构包括使用该压模螺栓29的机械式机构在内,还可以包括其他公知的各种调节机构。
通过这种结构,从两个T压模28a、28b的挤出缝隙挤出在内部具有气泡的熔融树脂薄片P1、P2,并被调节为上下方向(挤出方向)厚度相同的状态,然后将其下垂于分割模具12a、12b之间。
如果通过这样的处理熔融树脂P1、P2被配置在分割模具12a、12b之间,则使该分割模具12a、12b向水平方向前进,从而使位于分割模具12a、12b外周上的未图示的模板与熔融树脂薄片P1、P2紧贴着。由此,通过分割模具12a、12b外周的模板保持熔融树脂薄片P1、P2后,将熔融树脂薄片P1、P2真空吸引到分割模具12a、12b的型腔面10a、10b上,由此使各熔融树脂薄片P1、P2分别做成沿着型腔面10a、10b的形状。
接着,使分割模具12a、12b向水平方向前进而使其合模,并通过与上述制造方法相同的制造方法,将吹入针14和吹出针15扎入到熔融树脂薄片P1、P2中,从吹入针14向熔融树脂薄片P1、P2的内部吹入空气等压缩气体,并经由熔融树脂薄片P1、P2后从吹出针15吹出压缩气体。通过这样的处理,冷却作为发泡管道1的管主体的部分的内侧。
接着,使分割模具12a、12b向水平方向后退,然后从分割模具12a、12b取出发泡管道1。
另外,一对分割模具12a、12b之间下垂的熔融树脂薄片P1、P2为了防止通过垂伸、卷在一起等原因而发生厚度的偏差,需要分别进行调节树脂薄片的厚度、挤出速度、挤出方向的厚度分布等。
这样的调节树脂薄片的厚度、挤出速度、挤出方向的厚度的方法可以用公知的各种方法。
如上所述,即使通过图9中所示的另一制造方法,与图6~图8中的上述的制造方法一样也能够良好地制造本实施方式的发泡管道1。另外,在图9中所示的另一制造方法中,通过使两张熔融树脂薄片P1、P2的材料、发泡倍数、厚度等不同来能够成形与各种条件相对应的发泡管道1。另外,即使管道开口端的内周侧的段差大,但通过与该段差形状所对应的形状的空调用管状部件嵌合,安装强度或流量损失等不会成为问题。
以上,详细说明了本发明的实施方式,但本发明的发泡成形体并不局限于上述实施方式,只要不脱离本发明的主要内容的范围内,可以进行多种改进或变更。
本发明的发泡管道能够应用于例如汽车、火车、轮船、飞机等运输工具的空调用管道等各种用途上。

Claims (2)

1.一种使用一对分割模具吹塑成形得到的发泡成形体,包括设置有开口端的管状部,其特征在于,
通过所述一对分割模具的合模而在所述管状部的外表面形成的分模线达到至所述开口端,至少在所述开口端附近,以所述分模线为界一侧的壁台阶状隆起,由此,以所述分模线为界在所述管状部的外表面形成段差。
2.根据权利要求1所述的发泡成形体,其特征在于,所述管状部的形状为向所述开口端扩径的形状。
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