JP2008128168A - ダクトとその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】レーザー溶着で不織布をダクト本体に固着して騒音低減効果が得られるようにしたダクトの提供を目的とする。
【解決手段】熱可塑性合成樹脂からなる中空筒状のダクト本体１１の側壁１２に開口部１３が形成され、前記側壁１２の開口部１３を覆うようにして不織布２１が側壁１２の外面に積層され、不織布２１の縁の部分２１ａが開口部１３の外周縁に溶着されたダクトにおいて、前記不織布２１を熱可塑性合成樹脂繊維で構成すると共に縁の部分２１ａを熱可塑性合成樹脂繊維の溶融固化したソリッド状として透光可能な透明または半透明とし、レーザー溶着によってダクト本体１１に固着できるようにした。
【選択図】図２

Description

この発明は、自動車におけるエンジンの吸気ダクトやエアコンのダクト等として好適なダクトに関し、特にはダクト内を気体が通過する際に生ずる騒音を低減することができるダクトとその製造方法に関する。
従来、自動車におけるエンジンの吸気ダクトやエアコンのダクト等においては、ダクト内を気体が通過する際に生ずる騒音を低減するため、図８および図９に示すように、熱可塑性合成樹脂からなる筒状のダクト本体７１の側壁７２に開口部７３が形成され、前記側壁７２の開口部７３を覆うようにして不織布７５が前記側壁７２の外面に積層されて前記不織布７５の縁の部分７５ａが前記開口部７３の外周縁に固着されたダクト７０がある。
前記ダクト本体７１への前記不織布７５の縁の部分７５ａの固着は、超音波溶着により、あるいは不織布７５の縁の部分７５ａを熱板でダクト本体７１の側壁７２における開口部７５の外周縁に押圧する熱板溶着等により行われている。
前記超音波溶着や熱板溶着による不織布の固着は、接着剤による固着と比べて、接着剤の塗布作業や接着剤の硬化待ち時間の省略等の利点があるものの、装置が大がかりとなったり、熱板溶着作業時の加熱押圧によってダクト本体が軟化変形したりする問題がある。
また、前記超音波溶着や熱板溶着の他に、熱可塑性合成樹脂の溶着方法としてレーザー溶着がある。レーザー溶着は、２つの熱可塑性合成樹脂部品同士を互いに押し付け、レーザー光を一方の熱可塑性合成樹脂部品の側から透過させて熱可塑性合成樹脂部品の境界面に照射させることにより、２つの熱可塑性合成樹脂部品同士を溶着させる方法である。前記レーザー溶着によれば、超音波溶着や熱板溶着と比べて、溶着の作業が容易であり、しかも熱板溶着と比べると熱可塑性合成樹脂部品が熱板で押圧されないため、熱可塑性合成樹脂部品の軟化変形を防ぐことができる。
しかし、レーザー溶着によって熱可塑性合成樹脂繊維からなる不織布を前記開口部の形成されたダクト本体に固着しようとしても、不織布は不透明であってレーザー光を透過させないため、不織布とダクト本体の境界面をレーザー光で照射することができず、不織布をダクト本体に溶着することができなかった。
また、前記不織布に代えて透明な熱可塑性合成樹脂板を用いれば、前記開口部の形成されたダクト本体にレーザー溶着で固着することができるようになるが、透明な熱可塑性合成樹脂板では通気性が無いため、不織布の場合に得られるダクトの騒音低減効果を得ることができなくなる。
特開２００１−１９３５８７号公報
本発明は、前記の点に鑑みなされたものであって、レーザー溶着で不織布をダクト本体に固着して騒音低減効果が得られるようにしたダクトとその製造方法を目的とする。
請求項１の発明は、熱可塑性合成樹脂からなる中空筒状のダクト本体の側壁に開口部が形成され、前記側壁の開口部を覆うようにして不織布が前記側壁の外面に積層され、前記不織布の縁の部分が前記開口部の外周縁に溶着されたダクトにおいて、前記不織布は、熱可塑性合成樹脂繊維からなると共に縁の部分が前記熱可塑性合成樹脂繊維の溶融固化したソリッド状とされて透光可能な透明または半透明からなることを特徴とする。
請求項２の発明は、熱可塑性合成樹脂からなる中空筒状のダクト本体の側壁に形成した開口部を覆うようにして不織布を前記側壁の外面に積層し、前記不織布の縁の部分を前記開口部の外周縁に溶着することによりダクトを製造する方法において、前記開口部を覆うことのできる大きさとした熱可塑性合成樹脂繊維の不織布を加熱して前記不織布の縁の部分を圧縮することにより、前記縁の部分を前記熱可塑性合成樹脂繊維の溶融固化したソリッド状として透光可能な透明または半透明にする縁形成工程と、前記縁の部分が透光可能にされた不織布を、前記ダクト本体の側壁の外面に前記開口部を覆うようにして積層し、前記不織布の透光可能な縁の部分をレーザー溶着によって前記開口部の外周縁に溶着するレーザー溶着工程と、よりなることを特徴とする。
請求項１の発明によれば、ダクト本体の側壁の開口部を覆う不織布が、熱可塑性合成樹脂繊維からなると共に縁の部分が前記熱可塑性合成樹脂繊維の溶融固化したソリッド状とされて透光可能な透明または半透明な構成からなるため、ダクトの製造に際してはレーザー溶着で不織布をダクト本体の開口部外周に固着することができ、不織布のダクト本体への固着作業が容易になると共に熱板溶着時の熱板による押圧で生じやすかったダクト本体の軟化変形のおそれがなくなり、ダクトの品質を良好かつ一定にすることができる。しかも、請求項１の発明のダクトは、ダクト本体の側壁の開口部を不織布で覆っているため、騒音低減効果を得ることができる。
請求項２の発明によれば、熱可塑性合成樹脂繊維の不織布を加熱して前記不織布の縁の部分を圧縮することにより、前記縁の部分を熱可塑性合成樹脂繊維の溶融固化したソリッド状として透光可能な透明または半透明にする縁形成工程と、前記縁の部分が透光可能にされた不織布を、ダクト本体の側壁の外面に開口部を覆うようにして積層し、前記不織布の透光可能な縁の部分をレーザー溶着によって前記開口部の外周縁に溶着するレーザー溶着工程とによってダクトを製造するため、不織布のダクト本体への固着作業が容易になると共に熱板溶着時の熱板による押圧で生じやすかったダクト本体の変形のおそれがなくなり、ダクトの品質を良好かつ一定にすることができる。しかも、製造されたダクトは、ダクト本体の側壁の開口部を不織布で覆っているため騒音低減効果を得ることができる。
以下この発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係るダクトを示す斜視図、図２は図１の２−２断面図、図３は芯鞘構造からなる熱可塑性合成樹脂繊維の断面図、図４は同実施例における不織布の縁の部分の構造を示す断面図、図５は同実施例における不織布の中央部分の構造を示す概略図、図６は同実施例における縁形成工程を示す図、図７は同実施例におけるレーザー溶着工程を示す図である。
図１及び図２に示す本発明の一実施例に係るダクト１０は、自動車におけるエンジンの吸気ダクトやエアコンのダクト等として好適な自動車用ダクトであり、ダクト本体１１と不織布２１とよりなる。前記ダクト１０は、エンジンの吸気ダクトの場合、一端がエアクリーナに直接あるいは蛇腹等を介して接続され、他端が気体吸引口とされる。
ダクト本体１１は、熱可塑性合成樹脂のブロー成形品からなり、中空筒状をしている。前記中空筒状の形状は、図示の例では四角形の角筒からなるが、他の角筒や円筒あるいは楕円筒など、ダクトの設置場所等に応じた中空筒状とされる。なお、前記中空筒状は、前記ダクト本体１１の両端間の途中から断面形状が変化していてもよい。また、前記ダクト本体１１を構成する熱可塑性合成樹脂としては、特に限定されるものではなく、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン等を挙げることができる。
前記ダクト本体１１の側壁１２には、ダクト本体１１の両端間に開口部１３が形成されている。前記開口部１３は、図示の例では四角形で構成されているが、他の多角形、円形、あるいは楕円形等であってもよい。また、前記開口部１３の大きさは、前記ダクト本体１１の強度等を考慮して適宜の大きさとされる。一例として、前記ダクト本体１１がＷ７０ｍｍ×Ｈ８０ｍｍ×Ｌ６００ｍｍの角筒であって、前記開口部１３が４０ｍｍ×５０ｍｍの四角形の場合を挙げる。
前記側壁１２の開口部１３を覆うようにして不織布２１が前記側壁１２の外面に積層され、前記不織布２１の縁の部分２１ａが、前記側壁１２における開口部１３の外周縁にレーザー溶着によって溶着されている。なお、前記不織布２１は、前記開口部１３を覆うことのできる大きさからなり、前記不織布２１の全周において縁の部分２１ａが前記側壁１２における開口部１３の外周縁に重なって溶着されている。
前記不織布２１は、熱可塑性合成樹脂繊維からなると共に前記縁の部分２１ａが、前記熱可塑性合成樹脂繊維の溶融固化したソリッド状とされて透光可能な透明または半透明となっている。前記不織布２１を構成する熱可塑性合成樹脂繊維は、図３に示す熱可塑性合成樹脂繊維２５のように、中心の芯が高融点樹脂２５ａ、外周の鞘が低融点樹脂２５ｂで構成された芯鞘構造のものが好ましい。また、前記熱可塑性合成樹脂繊維は、溶融固化してソリッド状となった際に透光可能な透明性あるいは半透明性を有するものとされる。さらに、前記不織布２１は、前記ダクト本体１１との溶着性を考慮すると、前記ダクト本体１１と同種の熱可塑性合成樹脂からなる繊維で構成されているものが好ましい。前記芯鞘構造からなる熱可塑性合成樹脂繊維２５の例として、高融点樹脂２５ａがポリプロピレン、低融点樹脂２５ｂがポリエチレンからなるものや、高融点樹脂２５ａがポリエステル、低融点樹脂２５ｂがポリエチレンからなるもの、あるいは高融点樹脂２５ａが高融点ポリプロピレン、低融点樹脂２５ｂが低融点ポリプロピレンからなるものなどを挙げることができる。前記芯鞘構造の熱可塑性合成樹脂繊維２５として、品名：ＮＢＦ、ダイワボウ製を挙げることができる。
前記芯鞘構造の熱可塑性合成樹脂繊維２５からなる不織布２１にあっては、前記縁の部分２１ａにおいて前記熱可塑性合成樹脂繊維２５が、芯の高融点樹脂２５ａと鞘の低融点樹脂２５ｂの何れも溶融固化することにより、図４に示すようなソリッド状とされて透光可能な透明または半透明になっている。一方、前記不織布２１において、前記縁の部分２１ａで包囲された中央部分２１ｂ、すなわち前記開口部１３と略合致する部分２１ｂは、図５に示すように、前記芯鞘構造の熱可塑性合成樹脂繊維２５が鞘の低融点樹脂２５ｂで溶着し、芯の高融点樹脂２５ａでは未溶着とされ、あるいは一部で溶着して（図示せず）、繊維構造を残した状態となっている。
前記縁の部分２１ａを透光可能とする前の不織布は、前記芯鞘構造の熱可塑性合成樹脂繊維２５からなる場合、熱可塑性合成樹脂繊維の太さが６．７〜２３．３ｄｔｅｘ、目付量が２００〜５００ｇ／ｍ２とするものが好ましい。前記透光可能とする前の不織布は、後述する加熱および縁の部分の圧縮により、前記のように縁の部分２１ａがソリッド状とされて透光可能な透明または半透明とされる。
次に、前記ダクト１０の製造方法について説明する。前記ダクト１０の製造は縁形成工程とレーザー溶着工程とにより行われる。
縁形成工程では、まず、図６の（６−Ａ）に示すように、加熱、圧縮前（すなわち前記透光とする前）の熱可塑性合成樹脂繊維からなる不織布２０を、加熱装置３１で加熱する。前記不織布２０は、前記芯鞘構造の熱可塑性合成樹脂繊維２５を、前記の太さおよび目付量としたものが好ましい。前記不織布２０の大きさは、前記ダクト本体１１の開口部１３より所定量大きくされる。例えば不織布２０の一辺が、前記開口部１３の一辺よりも５〜１５ｍｍ大きくされる。前記加熱装置３１の温度は、前記不織布２０を構成する熱可塑性合成樹脂繊維の融点より僅かに低い温度が好ましい。例えば、前記不織布２０が芯鞘構造の熱可塑性合成樹脂繊維２５からなる場合には、前記高融点樹脂２５ａの融点温度と前記低融点樹脂２５ｂの融点温度の間の温度であって、なるべく高融点樹脂２５ａの融点温度に近い温度にするのが好ましい。例として、前記高融点樹脂２５ａが融点１６５℃の高融点ポリプロピレン、前記低融点樹脂２５ｂが融点１３０℃の低融点ポリプロピレンからなる芯鞘構造の熱可塑性合成樹脂繊維（繊維径が３．３〜６．７ｄｔｅｘ）２５で形成された不織布（目付量３００ｇ／ｍ２）２０を、加熱炉内の雰囲気温度１６０℃として１〜６分間加熱する場合を挙げる。
次に、図６の（６−Ｂ）および（６−Ｃ）に示すように、プレス型３３，３４でプレスする。前記プレス型３３，３４は、前記不織布２０の全周における縁の部分２０ａを中央の部分２０ｂより大きく圧縮できるように、プレス型３３，３４の型面間隔が型面の縁で狭く設定されている。前記プレス型３３，３４における型面間隔、すなわち不織布２０における圧縮状態の厚みの例として、圧縮前の不織布の厚み８ｍｍ、圧縮状態における不織布の縁の部分２０ａの厚み０．５ｍｍ、中央の部分２０ｂの厚み２ｍｍを挙げる。前記プレス型３３，３３の温度は、前記加熱装置３１による不織布の加熱温度よりも低く設定される。例として、前記プレス型３３，３４の温度６０℃、プレス時間３０秒を挙げる。
前記プレス時、前記不織布２０は縁の部分２０ａが中央部２０ｂよりも大きく押圧されて前記熱可塑性合成樹脂繊維が中心まで溶融し、その後、前記不織布２０と当接しているプレス型３３，３４の型面により前記不織布２０の保有熱が奪われて、前記熱可塑性合成樹脂繊維が固化し、透光可能な透明または半透明な縁の部分２１ａとなり、前記透光可能な縁の部分２１ａを有する不織布２１が形成される。その後、図６の（６−Ｄ）に示すように、前記プレス型３３，３４を開けて前記不織布２１を取り出す。前記不織布２１において、前記透光可能な縁の部分２１ａで囲まれた中央の部分２１ｂは、前記プレス時にプレス型３３，３４による圧縮程度が縁の部分２１ａよりも少ない状態とされているため、前記熱可塑性合成樹脂繊維が芯鞘構造の場合には、低融点の鞘の部分で溶着し、繊維構造が残された不透明なものとなる。
レーザー溶着工程では、まず、前記縁の部分２１ａが透光可能にされた不織布２１を、図７に示すように、前記熱可塑性合成樹脂からなる中空筒状のダクト本体１１の側壁１２の外面に前記開口部１３を覆うようにして積層し、透光可能な縁の部分２１ａを前記開口部１３の外周縁に重ねる。その状態で、前記透光可能な縁の部分２１ａに、公知のレーザー溶着装置４１によりレーザー光を照射する。その際、前記不織布２１の縁の部分２１ａは、透光可能な透明または半透明からなるため、レーザー光が前記不織布２１の縁の部分２１ａを通って前記不織布２１の縁の部分２１ａとダクト本体１１の側壁１２との境界面に到達し、前記不織布２１の縁の部分２１ａが開口部１３の外周縁にレーザー溶着される。これによって、前記ダクト１０が得られる。
前記ダクトの製造方法によれば、レーザー溶着によって不織布の縁をダクト本体の開口部の外周縁に固着できるため、熱板溶着によって不織布の縁をダクト本体の開口部外周縁に押し付ける場合のようにダクト本体が変形するおそれがなく、品質の一定のダクトを容易に得ることができる。しかも、製造されたダクトは不織布による騒音低減効果を得ることができる。
本発明の一実施例に係るダクトを示す斜視図である。 図１の２−２断面図である。 芯鞘構造からなる熱可塑性合成樹脂繊維の断面図である。 同実施例における不織布の縁の部分の構造を示す断面図である。 同実施例における不織布の中央部分の構造を示す概略図である。 同実施例における縁形成工程を示す図である。 同実施例におけるレーザー溶着工程を示す図である。 従来のダクトを示す斜視図である。 図８の９−９断面図である。
符号の説明
１０ ダクト
１１ ダクト本体
１２ ダクト本体の側壁
１３ 開口部
２１ 不織布
２１ａ 透光可能な縁の部分

Claims (2)

  1. 熱可塑性合成樹脂からなる中空筒状のダクト本体の側壁に開口部が形成され、前記側壁の開口部を覆うようにして不織布が前記側壁の外面に積層され、前記不織布の縁の部分が前記開口部の外周縁に溶着されたダクトにおいて、
    前記不織布は、熱可塑性合成樹脂繊維からなると共に縁の部分が前記熱可塑性合成樹脂繊維の溶融固化したソリッド状とされて透光可能な透明または半透明からなることを特徴とするダクト。
  2. 熱可塑性合成樹脂からなる中空筒状のダクト本体の側壁に形成した開口部を覆うようにして不織布を前記側壁の外面に積層し、前記不織布の縁の部分を前記開口部の外周縁に溶着することによりダクトを製造する方法において、
    前記開口部を覆うことのできる大きさとした熱可塑性合成樹脂繊維の不織布を加熱して前記不織布の縁の部分を圧縮することにより、前記縁の部分を前記熱可塑性合成樹脂繊維の溶融固化したソリッド状として透光可能な透明または半透明にする縁形成工程と、
    前記縁の部分が透光可能にされた不織布を、前記ダクト本体の側壁の外面に前記開口部を覆うようにして積層し、前記不織布の透光可能な縁の部分をレーザー溶着によって前記開口部の外周縁に溶着するレーザー溶着工程と、
    よりなることを特徴とするダクトの製造方法。
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