CN105814125B - 发泡成形体、空气调节装置用管道和车载空气调节装置用管道 - Google Patents

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Abstract

一种发泡成形体，其具有筒状形状且使树脂发泡而成，单位面积重量为0.090g/cm2以下，发泡倍率为3.4～40倍。一种空气调节装置用管道或车载空气调节装置用管道，其具备发泡成形体，所述发泡成形体具有筒状形状且使树脂发泡而成，单位面积重量为0.090g/cm2以下，发泡倍率为3.4～40倍。

Description

发泡成形体、空气调节装置用管道和车载空气调节装置用 管道
技术领域
本发明涉及发泡成形体、空气调节装置用管道(duct)和车载空气调节装置用管道。更详细而言，本发明涉及可兼具优异的消声性和绝热性的发泡成形体、具备其的空气调节装置用管道和车载空气调节装置用管道。
背景技术
以往，提出了利用吹塑成形使树脂以高发泡倍率进行发泡并成形为所需要的形状的发泡管道(参照专利文献1)。
对于所述发泡管道，在汽车用的空调装置中，在两端具备嵌合其它构件的连接口部，在连接口部之间具有空气通过的管路被弯曲成三维形状的管道主体，连接口部和管道主体是由通过对利用物理发泡法发泡得到的单层型坯进行吹塑成形从而发泡平均粒径为100～300μm的发泡单元构成的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-193726号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在本发明人等的研究中，专利文献1所记载的发泡管道存在消声性不充分的问题。
本发明是鉴于这样的现有技术具有的问题而做出的。而且，本发明的目的在于，提供可兼具优异的消声性和绝热性的发泡成形体、具备其的空气调节装置用管道和车载空气调节装置用管道。
用于解决问题的方案
本发明人等为了达成上述目的而反复进行了深入研究。其结果发现，通过构成为具有筒状形状且使树脂发泡而成的发泡成形体，且单位面积重量为0.045～0.090g/cm2，发泡倍率为3.4～6.7倍，闭孔气泡率为79～86％，可以达成上述目的，从而完成了本发明。
即，本发明的发泡成形体具有筒状形状且使树脂发泡而成，单位面积重量为0.045～0.090g/cm2，发泡倍率为3.4～6.7倍，闭孔气泡率为79～86％。
另外，本发明的空气调节装置用管道或车载空气调节装置用管道具备上述本发明的发泡成形体。
发明的效果
根据本发明，构成为具有筒状形状且使树脂发泡而成的发泡成形体，单位面积重量为0.045～0.090g/cm2，发泡倍率为3.4～6.7倍，闭孔气泡率为79～86％。因此，可提供能够兼具优异的消声性和绝热性的发泡成形体、具备其的空气调节装置用管道和车载空气调节装置用管道。
附图说明
图1为示出假定由送风产生噪音的消声性能评价试验的概要的说明图。
图2为示出假定暖气设备、换气和空调系统(HVAC)工作声音的消声性能评价试验的概要的说明图。
图3为示出发泡倍率与热导率的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，对本发明的一个实施方式的发泡成形体、具备其的空气调节装置用管道和车载空气调节装置用管道进行详细说明。
首先，对本发明的一个实施方式的发泡成形体进行详细说明。本实施方式的发泡成形体具有筒状形状且使树脂发泡而成，单位面积重量为0.090g/cm2以下，发泡倍率为3.4～40倍。
如此，通过将单位面积重量设为0.090g/cm2以下、进而将发泡倍率设为3.4～40倍，可兼具优异的消声性和绝热性。
单位面积重量大于0.090g/cm2时，无法兼具优异的消声性和绝热性。另外，发泡倍率小于3.4倍时，无法确保所期望的绝热性。进而，发泡倍率大于40倍时，对于目前的吹塑成形方法来说无法稳定地制造。
可认为能够兼具这样优异的消声性和绝热性的原因在于，发泡成形体中的气泡的占有率高、例如振动吸收特性优异，但不取决于这样的理由而得到上述效果的情况也包括在本发明的范围内。
例如，关于消声的机理，可推测影响因素涉及如下许多方面：发泡倍率(由单元壁的振动导致的声能损失)、表面刚性(由表层的振动导致的声能损失)、单位面积重量(由密度降低导致的从内侧向外侧的传声损失)等，另外，可推测这些影响的程度也根据频率的不同而不同，因此尚未阐明。
另外，例如，将这样的发泡成形体应用于在暖气设备、换气和空调系统(HVAC)那样的空气调节装置中使用的空气调节装置用管道时，也存在可以谋求轻量化、抑制或防止管道外表面发生结露的优点。
进而，例如，将这样的发泡成形体应用于在车载的暖气设备、换气和空调系统(HVAC)那样的空气调节装置中使用的车载空气调节装置用管道时，可抑制或防止车载空气调节装置的工作声音传到车内、提高车内的舒适性。另外，例如，将这样的发泡成形体应用于车载空气调节装置用管道时，车载空气调节装置用管道出入口的温度差变小，空气调节装置的空气调节效率提高，能够提高车内的舒适性。进而，例如，将这样的发泡成形体应用于电动汽车的车载空气调节装置用管道时，伴随着空气调节装置的空气调节效率的提高，可延长电动汽车的续航距离。
另外，本实施方式的发泡成形体中，从消声性提高的观点出发，单位面积重量优选为0.075g/cm2以下。另外，从生产率提高的观点出发，单位面积重量优选为0.018g/cm2以上。
进而，本实施方式的发泡成形体中，从绝热性提高和生产率提高的观点出发，发泡倍率优选为3.4～10倍、更优选为3.4～8倍、进一步优选为5～8倍。
此处，对发泡倍率和绝热性的关系进一步详细说明。发泡材料的热导率与通过混合法则(rule of mixture)求得的理论值基本一致。即，对于发泡材料的热导率λc，将发泡材料的母材(例如聚丙烯)的热导率设为λm、空气的热导率设为λg、空气的体积分数(孔隙率)设为Vg时，由以下式(I)算出。
λc＝Vg·λg+(1-Vg)·λm···(I)
由式(I)可知，发泡倍率越高热导率越低，可知发泡倍率越高越能够得到高的绝热性。发泡倍率超过8倍时，绝热性的提高效果饱和，另一方面，为了维持作为车载空气调节装置用管道所要求的强度，优选为3.4～8倍。需要说明的是，在布局状的制约少的家庭用空气调节装置用管道中，发泡倍率优选为3.4～10倍。从低成本化的观点出发，发泡倍率优选设为10倍以下。
另外，发泡材料的发泡倍率为5倍以上时，绝热性进一步提高。另外，如上述那样即使使发泡倍率大于8倍，绝热性的提高效果也饱和，因此通过将发泡倍率设为5～8倍，可进一步提高绝热性，并且能够提高生产率。从低成本化的观点出发，发泡倍率特别优选设为10倍以下。
进而，本实施方式的发泡成形体中，从绝热性提高和强度提高的观点出发，闭孔气泡率优选为60％以上、进一步优选为75％以上。从生产率提高的观点出发，闭孔气泡率优选为90％以下。
此处，“闭孔气泡率”是指，在发泡成形体那样的多孔体的全部气泡的体积中、闭孔气泡的体积的比率。需要说明的是，闭孔气泡是指，发泡成形体那样的多孔体的气泡中、完全被气泡壁包围着的气泡。例如，可以利用以下那样的方法测定得到的值来规定闭孔气泡率，但不必限定于该方法。
首先，作为测定样品，将发泡吹塑成形品(形状：圆筒形，高度：700mm、内径：100mm、厚度Xmm(X≥2))的中央部的壁面中央部切出10×10×2mm。接着，通过液相置换法(比重计法)对测定样品的真密度(D)进行测定。具体而言，使用作为装置的自动湿式真密度测量仪(Auto True Denser MAT-7000)和作为介质液体的水，向装置的单元中加入样品和介质液体，进行用于使介质液体浸入样品的细孔、颗粒间的脱气，然后添加介质液体至某一液面，称量重量，测得此时的介质液体温度，由被样品置换的介质液体的重量来计算真密度(D)和连通气孔体积(Voc)(1)。接着，实测测定样品尺寸，计算测定样品的外观(几何学的)体积(Vg)(2)。进而，使用电子天平，对测定样品的重量(W)进行测定(3)。然后，从(1)～(3)中得到的数值以及下式(II)和(III)计算出闭孔气泡的体积(Vc)和闭孔气泡率(Cc)。数值为样品数5个的平均值。
Vc＝Vg-W/D-Voc···(II)
Cc＝Vc/Vg×100···(III)
另外，本实施方式的发泡成形体中，从绝热性提高的观点出发，平均泡孔直径优选为50～700μm。平均泡孔直径小于50μm时，气泡壁变薄，担心弯曲时壁破损、发生漏气。另一方面，平均泡孔直径大于700μm时，气泡壁变厚，担心弯曲时壁破损、发生漏气。
此处，“平均泡孔直径”是指发泡成形体中的气泡的平均值。例如，可以利用以下那样的方法测定得到的值来规定平均泡孔直径，但不必限定于该方法。
首先，作为测定样品，将发泡吹塑成形品(形状：圆筒形、高度：700mm、内径：100mm、厚度Amm)的中央部的壁面中央部切出10×10×Amm。接着，分别通过以下方法求出样品的厚度方向的泡孔直径a的平均值、长度方向的泡孔直径c的平均值，将a、c的平均值作为泡孔直径。具体而言，将该成形体的中空形成部沿样品的圆周方向和与厚度方向垂直的方向(长度方向)进行大致二等分，得到2个垂直截面。接着，分别利用显微镜等将成对存在的相对的2个垂直截面放大投影，在该投影图像上的与厚度方向垂直的宽度方向的中心附近、沿厚度方向划横贯发泡吹塑成形体的总厚度的线段(α)，测定图像上的线段(α)的长度L3。需要说明的是，此时投影图像中的宽度方向中心附近的厚度与投影图像上的其它部分相比明显薄时，该图像不用于上述物性的测定，改换其它部位进行投影而用于测定。接着，横贯成形体的总厚度，划以线段(α)为中心、平行于线段(α)且具有长度L3的宽度的双重线。将该双重线的内侧中存在的全部气泡作为测定对象(其中，不包括与双重线交叉的气泡)，测定各气泡中气泡的内径的厚度方向的最大长度和气泡的内径的长度方向的最大长度，将它们的测定值除以放大照片拍摄时的放大倍率，由此分别求出各气泡的泡孔直径a和c。平均泡孔直径的值设为由5个成形体切出样品、利用上述测定方法得到的泡孔直径的平均值。
进而，虽然没有特别地限定，但在将闭孔气泡率设为60％以上、平均泡孔直径设为50～700μm的情况下，即使弯曲也不破裂，而适度地弹性变形，因此，作为处理复杂的车载用空气调节装置用管道适宜。
进而，作为适用于本实施方式的发泡成形体的树脂，从成形性优异的观点出发，作为优选例可列举热塑性树脂。作为热塑性树脂，从廉价的观点出发，作为优选例可列举聚烯烃系树脂。但是，不限于这些，例如也可适用聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯等聚氯乙烯系树脂、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚苯乙烯、聚环氧乙烷/聚苯乙烯合金、聚四氟乙烯、聚丙烯腈丁二烯树脂、聚丙烯腈苯乙烯树脂、聚丙烯酸类树脂、改性聚苯醚、聚氨酯等其它热塑性树脂。另外，作为聚烯烃系树脂，从廉价、吹塑成形技术已确立的观点出发，可以优选使用聚丙烯、聚乙烯等。进而，也可以以这些热塑性树脂彼此的合金、这些热塑性树脂作为主要成分，添加弹性体、橡胶等。
需要说明的是，在本实施方式的发泡成形体中，没有特别限定，作为绝热性的指标的热阻为热导率与厚度的积，因此从绝热性的观点出发，厚度优选为厚者。在车载空气调节装置用管道中，为了防止与周围部件的干涉，有布局状外径的制约，另外，为了减小送风的流动阻力，有确保内径的制约，因此通常厚度为0.7～5.0mm左右。需要说明的是，从确保消声性、绝热性和提高生产率的观点出发，优选将厚度设为2～5.0mm。
另外，本实施方式的发泡成形体中，没有特别限定，从消声性提高的观点出发，将弯曲弹性模量优选设为100～500MPa、更优选设为200～400MPa、进一步优选设为250～350MPa。
进而，本实施方式的发泡成形体中，没有特别限定，从消声性提高的观点出发，在设定厚度Tmm、发泡倍率H倍时，由T/H×(H-T)2的关系式(该关系式中满足T/H＜1的关系。)算出的值优选大于0.75且小于13、更优选为0.8以上且10以下、进一步优选为1.0以上且8以下、特别优选为3以上且6以下。
接着，对本发明的一个实施方式的空气调节装置用管道和车载空气调节用管道(以下，有时简称为“管道”)进行详细说明。需要说明的是，对于上述实施方式中已说明的构成将省略说明。本实施方式的空气调节装置用管道和车载空气调节用管道具备上述本发明的一个实施方式的发泡成形体。另外，本实施方式的管道可以为内侧具备内贴吸声聚氨酯的构成，也可以为外侧具备防止结露的外贴聚氨酯的构成。需要说明的是，针对本实施方式的管道，也包括仅具备发泡成形体的管道、即单独的发泡成形体。
通过为具备上述本发明的一个实施方式的发泡成形体的构成，可兼具优异的消声性和绝热性。另外，与在实心成形体的内侧具备内贴吸声聚氨酯的构成相比，可减小送风噪音，粉红噪音为相同程度，因此可去掉内贴吸声聚氨酯、可实现轻量化。进而，也存在能实现抑制或防止管道外表面发生结露的优点。因此，即使为配置于电气系统附近的管道也存在能够去掉外贴聚氨酯的可能性。进而，能够抑制或防止车载空气调节装置的工作声音传到车内、提高车内的舒适性。另外，车载空气调节装置用管道出入口的温度差变小，空气调节装置的空气调节效率提高，能够提高车内的舒适性。进而，伴随着空气调节装置的空气调节效率的提高，可延长电动汽车的续航距离。
实施例
以下，通过实施例和比较例更详细地说明本发明。
(实施例1)
通过发泡吹塑成形，由实心聚丙烯得到厚度为3mm、单位面积重量为0.045g/cm2、发泡倍率为6.3倍、闭孔气泡率为83％、平均泡孔直径为164μm的本例的发泡成形体。需要说明的是，闭孔气泡率和平均泡孔直径通过上述方法来测定。以下相同。
(实施例2)
通过发泡吹塑成形，由实心聚丙烯得到厚度为4mm、单位面积重量为0.072g/cm2、发泡倍率为5倍、闭孔气泡率为86％、平均泡孔直径为150μm的本例的发泡成形体。
(实施例3)
通过发泡吹塑成形，由实心聚丙烯得到厚度为4mm、单位面积重量为0.060g/cm2、发泡倍率为6.7倍、闭孔气泡率为81％、平均泡孔直径为173μm的本例的发泡成形体。
(实施例4)
通过发泡吹塑成形，由实心聚丙烯得到厚度为5mm、单位面积重量为0.075g/cm2、发泡倍率为6.5倍、闭孔气泡率为79％、平均泡孔直径为187μm的本例的发泡成形体。
(实施例5)
通过发泡吹塑成形，由实心聚丙烯得到厚度为4mm、单位面积重量为0.090g/cm2、发泡倍率为3.4倍、闭孔气泡率为80％、平均泡孔直径为133μm的本例的发泡成形体。
(实施例6)
通过发泡吹塑成形，由实心聚丙烯得到厚度为5mm、单位面积重量为0.090g/cm2、发泡倍率为4.8倍、闭孔气泡率为83％、平均泡孔直径为148μm的本例的发泡成形体。
(比较例1)
通过吹塑成形，由实心聚丙烯得到厚度为1.7mm、单位面积重量为0.153g/cm2、发泡倍率为1倍的本例的成形体。
(比较例2)
在比较例1的成形体的管道开口部的内侧粘贴吸声聚氨酯，得到本例的成形体。
(比较例3)
通过吹塑成形，由实心聚丙烯得到厚度为0.8mm、单位面积重量为0.072g/cm2、发泡倍率为1倍的本例的成形体。
(比较例4)
在比较例3的成形体的管道开口部的内侧粘贴吸声聚氨酯，得到本例的成形体。
(比较例5)
通过发泡吹塑成形，由实心聚丙烯得到厚度为3mm、单位面积重量为0.108g/cm2、发泡倍率为2.5倍、闭孔气泡率为85％、平均泡孔直径为129μm的本例的发泡成形体。
将各例的一部分情况示于表1。需要说明的是，表1中的“Δ[dB]”的数值大者表示消声性能优异。另外，表中“(1)送风”是指假定由送风产生噪音的情况，风量为4m3/分钟时假定为弱风量，风量为7m3/分钟时假定为强风量，“(2)粉红噪音”是假定暖气设备、换气和空调系统(HVAC)工作声音的情况。
[表1]
[消声性能评价试验]
关于(1)假定由送风产生噪音的情况，对于测定样品，设为后管型长度1130mm，将聚氨酯粘贴于管道开口部(入口部内表面和出口部内表面为50mm宽)。另外，对于声源，将管道出口的风量设为4m3/分钟、7m3/分钟。测声方法为声压计：1/3倍频带、A特性、测定点：相当于实际车内的耳部位置(具体而言，为图1的X点。)。
关于(2)假定暖气设备、换气和空调系统(HVAC)工作声音的情况，对于测定样品，设为中心和侧排气型管道，将聚氨酯粘贴于暖气设备、换气和空调系统(HVAC)嵌合部附近的内侧整个表面(15g)。另外，对于声源，将管道入口的基准噪音设为70dBA。测声方法为声压计：1/3倍频带、A特性、测定点：中心排气出口(具体而言，为图2的Y、Z点。)，用平均值进行评价。
由表1可知，与本发明外的比较例1～5相比，属于本发明的范围的实施例1～6具有优异的消声性。另外可知，对于将单位面积重量设为0.075g/cm2以下的实施例1～4，在风量4m3/分钟时的消声性能为1dB左右，在风量7m3/分钟时的消声性能为3dB左右，因此更优异。
进而可知，由T/H×(H-T)2的关系式(该关系式中满足T/H＜1的关系)算出的值为1.0以上且8以下的实施例1、3和4的消声性能更优异，由上述关系式算出的值为3以上且6以下的实施例1和3的消声性能特别优异。
需要说明的是，各例即使对于共振频率为10000Hz以上、频率为100～500Hz左右的道路噪音、频率为250～3000Hz左右的发动机声、频率800～1500Hz左右的送风噪音、频率为2780Hz左右的暖气设备、换气和空调系统(HVAC)工作声音也均未受到影响。
[绝热性能评价试验]
测定各种发泡倍率的发泡成形体中的导热系数。将所得结果示于图3。
由图3可知，将发泡倍率设为3.4倍以上时，成为具有优异的绝热性的发泡成形体，将发泡倍率设为5倍以上时，成为具有更优异的绝热性的发泡成形体。需要说明的是，在布局状的制约少的家庭用空气调节装置用管道中，从低成本化的观点等出发，发泡倍率优选为3.4～10倍。
另外，如各实施例和比较例那样，用各种发泡倍率、厚度的样品来评价消声性，结果在通常的厚度0.7～5.0mm、发泡倍率8倍以下的范围内，单位面积重量0.090g/cm2以下的范围内确认有显著的消声性。因此可知，作为各种制约中所使用的车载用空气调节装置用管道，优选应用发泡倍率3.4～8倍、厚度0.7～5.0mm、单位面积重量0.090g/cm2以下、且兼具优异的绝热性和消声性的筒状的发泡成形体。另外也可知，从进一步提高绝热性的观点出发，发泡倍率优选为5～8倍。
进而，如各实施例那样，可知闭孔气泡率为60％以上、进而为75％以上的发泡成形体具有优异的绝热性和强度。
另外，如各实施例那样，可知平均泡孔直径为50～700μm的发泡成形体不会发生漏气、具有优异的绝热性。
进而，如各实施例那样，可知使聚烯烃系树脂(例如，聚丙烯)那样的热塑性树脂发泡而成的发泡成形体的成形性优异，作为各种制约中所使用的车载用空气调节装置用管道适宜。
以上，通过若干实施方式和实施例来说明本发明，但本发明不限于这些，在本发明的要旨的范围内可进行各种变形。
日本特愿2013-250218号(申请日：2013年12月3日)的全部内容被援引至此。
附图标记说明
1A、1B 车载用空气调节装置用管道
2 发泡成形体
4 吸声聚氨酯
10 噪音声源(暖气设备、换气和空调系统(HVAC))
RC 混响室
SC 隔音室

Claims (7)

1.一种发泡成形体，其特征在于，其为具有筒状形状且使树脂发泡而成的发泡成形体，
单位面积重量为0.045～0.090g/cm2，
发泡倍率为3.4～6.7倍，
闭孔气泡率为79～86％。
2.根据权利要求1所述的发泡成形体，其特征在于，平均泡孔直径为50～700μm。
3.根据权利要求1或2所述的发泡成形体，其特征在于，所述树脂为热塑性树脂。
4.根据权利要求1或2所述的发泡成形体，其特征在于，所述树脂为聚烯烃系树脂。
5.根据权利要求1或2所述的发泡成形体，其特征在于，所述树脂为聚丙烯或聚乙烯。
6.一种空气调节装置用管道，其特征在于，其具备权利要求1～5中任一项所述的发泡成形体。
7.一种车载空气调节装置用管道，其特征在于，其具备权利要求1～5中任一项所述的发泡成形体。
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