JP2016193677A - 発泡樹脂ダクトおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量性や断熱性の特性を保持しつつ、部分的に強度を変えて、変形等を抑制し、寸法精度を高めることのできる発泡樹脂ダクトおよびその製造方法を提供する。【解決手段】ダクトが発泡樹脂により形成され、長手方向の所定部位が他部位の発泡倍率より低く形成され、前記長手方向の所定部位は、前記他部位よりも強度を高めたい当該発泡樹脂ダクト１と他の部材との嵌合部（開口部１０ａ〜１０ｄ）および取付部（ブラケット部１３ａ〜１３ｃ）を含むように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、発泡樹脂ダクトおよびその製造方法に関する。

従来から発泡樹脂で成形した発泡樹脂ダクトが用いられている。

このような発泡樹脂ダクトは、例えば車両空調用ダクトとして、空調装置と車内のグリル等を接続する用途などに用いられている。

発泡樹脂ダクトに関する技術は種々提案されている（例えば、特許文献１等）。

発泡樹脂ダクトは比較的軽量であるので、車両空調用ダクトとして用いる場合に、車両の軽量化に貢献できるというメリットがある。また、発泡樹脂ダクトは断熱性に優れ、車両空調用ダクトとして用いる場合に、熱効率を向上できるという利点もあった。

特開２０１４−９４６０６号公報

しかしながら、従来の発泡樹脂ダクトでは、例えば車内のグリルとの嵌合部や、他の部材への取付部等の部位が、強度不足で変形したり、ボルトで固定する際に座屈し易いなどの難点があった。

また、従来の発泡樹脂ダクトは、軽量化のために発泡樹脂の発泡倍率を高くする場合には、強度が比較的低くなり、嵌合部等の寸法精度も低くなるので、グリル等に取付けた際に隙間を生じるなどの問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、軽量性や断熱性の特性を保持しつつ、部分的に強度を変えて、変形等を抑制し、寸法精度を高めることのできる発泡樹脂ダクトおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る発泡樹脂ダクトは、ダクトが発泡樹脂により形成され、長手方向の所定部位が他部位の発泡倍率より低く形成されていることを要旨とする。

本発明によれば以下の効果を奏することができる。

すなわち、本発明によれば、軽量性や断熱性の特性を保持しつつ、部分的に強度を変えて、変形等を抑制し、寸法精度を高めた発泡樹脂ダクトを提供することができる。

実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの構成例を示す正面図である。 実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法に用いられる分割型金型の平面図（ａ）、（ｂ）である。 実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法の第１工程を示す工程図である。 実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法の第２工程を示す工程図である。 実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法の第３工程を示す工程図である。 実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法の第４工程を示す工程図である。 実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法の第５工程を示す工程図である。 実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法の第６工程を示す工程図である。 比較対象に係る発泡樹脂ダクトの構成例を示す正面図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

［実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの構成例］
図１を参照して、実施の形態に係る発泡樹脂ダクト１の構成例について説明する。

図１に示す実施の形態に係る発泡樹脂ダクト１は、車両に搭載される空調用ダクトとして構成されている。

なお、実施の形態に係る発泡樹脂ダクト１は、空調用ダクトに限定されず、他の用途に適用される種々のダクトとして成形することができる。

また、実施の形態に係る発泡樹脂ダクト１の製造方法については、後述する。

発泡樹脂ダクト（空調用ダクト）１は、中空状に形成され、車両内に配置されるグリルの送風口と嵌合される４つの開口部１０ａ〜１０ｄが、流通部１１ａ〜１１ｄを介して接続された構成となっている。

なお、開口部１０の数や位置は、取付対象のグリルの仕様等に合わせて変更できることは言うまでもない。

また、図１上、発泡樹脂ダクト１の下方には、空調装置（図示せず）の送風口と嵌合される嵌合部１２が形成されている。

また、図１に示す構成例では、流通部１１ａ、１１ｄ等には、ボルトを挿通して発泡樹脂ダクト１を車体等に固定するブラケット（取付部）１３ａ〜１３ｃが設けられている。なお、ブラケット（取付部）の設置数や位置は、発泡樹脂ダクト１の用途や取付け位置等に応じて変更できることは勿論である。

ここで、図１において、発泡樹脂ダクト１の長手方向に図示した領域Ａ１〜Ａ５は、後述する製造方法により、発泡倍率の異なる一連の発泡樹脂パリソンで成形された発泡倍率の異なる領域を示す。

即ち、比較的高い強度や寸法精度を要する開口部１０ａ〜１０ｄ、ブラケット（取付部）１３ａ〜１３ｃおよび嵌合部１２が存在する領域Ａ１、Ａ３およびＡ５については、発泡倍率を低くした比較的高強度の発泡樹脂パリソンで成形している。

一方、比較的低強度で足りる流通部１１ａ、１１ｄのみが存在する領域Ａ２およびＡ４については、発泡倍率を高くした比較的低強度の発泡樹脂パリソンで成形している。

これにより、軽量性や断熱性等の発泡樹脂ダクトが有する特性は保持しつつ、取付け等のために比較的高い強度や寸法精度を要する部位を構成する発泡樹脂の発泡倍率を低下させて、他の部位よりも強度を高めた発泡樹脂ダクト１とすることができる。

［実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法］
図２〜図８を参照して、実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法について説明する。

ここで、図２（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法に用いられる分割型金型の平面図、図３〜図８は、実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法の第１工程〜第６工程を示す工程図である。

まず、図２（ａ）は、開閉可能な一方の分割型金型１００Ａを示す。

分割型金型１００Ａの成形面１０１は、図１に示すような発泡樹脂ダクト１を水平方向に割った半体に相当する形状に成形されている。

図２（ａ）において、成形面１０１を囲む周縁部１０３が形成され、後述する分割型金型１００Ｂの周縁部２０３と係合して発泡樹脂パリソンを封入するようになっている。

なお、周縁部１０３の斜め上方には、ダイスから降下されて発泡樹脂パリソンにエアを注入するエアマンドレル（ノズル）が挿通される挿通部１０３ａが形成されている。

また、成形面１０１と周縁部１０３との間の隙間１０２には、成形面１０１からはみ出した発泡樹脂パリソンが封入される。この隙間１０２に存在する発泡樹脂は、成形後の発泡樹脂ダクト１のブラケット（取付部）１３ａ〜１３ｃを形成したり、或いは削り取られて廃棄されるバリとなる。

図２（ｂ）は、開閉可能な他方の分割型金型１００Ｂを示す。

分割型金型１００Ｂの成形面２０１は、図１に示すような発泡樹脂ダクト１を水平方向に割った半体の他方に相当する形状に成形されている。

図２（ｂ）において、成形面２０１を囲む周縁部２０３が形成され、前述の分割型金型１００Ａの周縁部１０３と係合して発泡樹脂パリソンを封入するようになっている。

また、成形面２０１と周縁部２０３との間の隙間２０２には、成形面２０１からはみ出した発泡樹脂パリソンが封入される。この隙間２０２に存在する発泡樹脂は、成形後の発泡樹脂ダクト１のブラケット（取付部）１３ａ〜１３ｃを形成したり、或いは削り取られて廃棄されるバリとなる。

次に、図３〜図８の工程図を参照して、実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法の第１工程〜第６工程について説明する。

（１）第１工程について
第１工程について述べる前に、図３等を参照して、実施の形態に係る発泡樹脂ダクトの製造方法に適用される製造装置５００の概要について説明する。

製造装置５００は、発泡樹脂を射出する複数台（本実施の形態では２台）の射出機５０２Ａ、５０２Ｂと、この射出機５０２Ａ、５０２Ｂが接続され、発泡樹脂パリソン７００を押し出すダイス５０１を備えている。

各射出機５０２Ａ、５０２Ｂとしては、一般的なものを採用できるので、詳細な説明および図示は省略するが、少なくとも熱可塑性樹脂と発泡剤とを含む材料が投入される材料ホッパ、材料を加熱して軟化させる加熱シリンダおよび軟化状態の材料（発泡樹脂）をダイス５０１に送給する押出しスクリュー等を備えている。

また、各射出機５０２Ａ、５０２Ｂが備える加熱シリンダおよび押出しスクリューは、マイクロコンピュータ等の制御装置により、所定のタイミングでオン・オフが切り換えられるようになっている。これにより、射出機５０２Ａ、５０２Ｂを所定のタイミングで切り換えることができる。

また、各射出機５０２Ａ、５０２Ｂの材料ホッパに投入される各材料は、熱可塑性樹脂に添加する発泡剤の量を変えて調製されている。

より具体的には、例えば、基材樹脂としてポリプロピレン系樹脂を用い、発泡剤として液化炭酸ガスやアゾジカルボン酸アミドなどの添加量を変えて、発泡倍率の異なる発泡樹脂パリソンを作成することができる。また、発泡助剤として酢酸亜鉛、金属石鹸、タルク類等を添加するようにしてもよい。

なお、一般的には、発泡樹脂の発泡倍率は、約１倍〜６倍程度の範囲で変更可能である。 したがって、例えば、射出機５０２Ａに投入される材料の発泡倍率を１倍程度、射出機５０２Ｂに投入される材料の発泡倍率を６倍程度とすることができる。

この場合、射出機５０２Ａから射出される発泡樹脂パリソンの方が、射出機５０２Ｂから射出される発泡樹脂パリソンより発泡倍率が低いので、当該発泡倍率の低い発泡樹脂パリソンで成形される部位の強度や寸法精度を高めることができる。

ダイス５０１は、所定形状のノズルを備え、中空のチューブ状の発泡樹脂パリソン７００を押し出すようになっている。

なお、ダイス５０１には、各射出機５０２Ａ、５０２Ｂから択一的に軟化状態の発泡樹脂が送給されるようになっている。

これにより、射出機５０２Ａ、５０２Ｂを所定のタイミングで切り換えることで、部分的に発泡倍率の異なる一連の発泡樹脂パリソン７００（７００Ａ〜７００Ｅ）を押し出すことができる。

ダイス５０１の下方には、図２に示すような金型１００Ａ、１００Ｂを装着して、矢印Ｄ２、Ｄ３方向に進退可能なアクチュエータ６０１、６０２が設けられている。

ここで、図３に示す第１工程で実行される処理について説明する。

なお、図３〜図８において、金型１００Ａ、１００Ｂは模式的に表すが、本製造工程により、図１に示す発泡樹脂ダクト１を製造するものとする。

第１工程では、射出機５０２Ａがオン状態、射出機５０２Ｂがオフ状態となるように制御する。

これにより、射出機５０２Ａから発泡樹脂の発泡倍率が低い軟化状態の発泡樹脂が射出され、ダイス５０１を介してＤ１方向（垂下方向）に発泡樹脂パリソン７００Ａが押し出される。

このように、第１工程において、まず射出機５０２Ａをオン状態にするのは、例えば図１に示す発泡樹脂ダクト１の左端側を図３における下端側、発泡樹脂ダクト１の右端側を図３における上端側として製造する場合に、図１に示す発泡樹脂ダクト１領域Ａ１を比較的高強度の発泡倍率が低い発泡樹脂パリソン７００Ａで形成するためである。

なお、第１工程において、金型１００Ａ、１００Ｂはアクチュエータ６０１、６０２の制御により離間状態とされ、金型１００Ａと金型１００Ｂとの間を発泡樹脂パリソン７００Ａが降下していく状態となる。

（２）第２工程について
図４に示す第２工程では、射出機５０２Ａがオフ状態、射出機５０２Ｂがオン状態となるように制御する。

これにより、射出機５０２Ｂから発泡樹脂の発泡倍率が比較的高い軟化状態の発泡樹脂が射出され、ダイス５０１を介してＤ１方向（垂下方向）に発泡樹脂パリソン７００Ｂが、発泡樹脂パリソン７００Ａに連なって押し出される。

このように、第２工程において、射出機５０２Ｂから射出される状態にするのは、図１に示す領域Ａ２を比較的低強度の発泡倍率が高い発泡樹脂パリソン７００Ｂで形成するためである。

なお、第２工程において、金型１００Ａ、１００Ｂはアクチュエータ６０１、６０２の制御により未だ離間状態とされ、金型１００Ａと金型１００Ｂとの間を発泡樹脂パリソン７００Ａと７００Ｂの連続体が降下していく状態となる。

（３）第３工程について
図５に示す第３工程では、射出機５０２Ａがオン状態、射出機５０２Ｂがオフ状態となるように制御する。

これにより、射出機５０２Ａから発泡樹脂の発泡倍率が比較的低い軟化状態の発泡樹脂が射出され、ダイス５０１を介してＤ１方向（垂下方向）に発泡樹脂パリソン７００Ｃが、発泡樹脂パリソン７００Ａおよび７００Ｂに連なって押し出される。

このように、第３工程において、射出機５０２Ａから射出される状態にするのは、図１に示す領域Ａ３を比較的高強度の発泡倍率が低い発泡樹脂パリソン７００Ｃで形成するためである。

なお、第３工程において、金型１００Ａ、１００Ｂはアクチュエータ６０１、６０２の制御により未だ離間状態とされ、金型１００Ａと金型１００Ｂとの間を発泡樹脂パリソン７００Ａ〜７００Ｃの連続体が降下していく状態となる。

（４）第４工程について
図６に示す第４工程では、射出機５０２Ａがオフ状態、射出機５０２Ｂがオン状態となるように制御する。

これにより、射出機５０２Ｂから発泡樹脂の発泡倍率が比較的高い軟化状態の発泡樹脂が射出され、ダイス５０１を介してＤ１方向（垂下方向）に発泡樹脂パリソン７００Ｄが、発泡樹脂パリソン７００Ａ〜７００Ｃに連なって押し出される。

このように、第４工程において、射出機５０２Ｂから射出される状態にするのは、図１に示す領域Ａ４を比較的低強度の発泡倍率が高い発泡樹脂パリソン７００Ｄで形成するためである。

なお、第４工程において、金型１００Ａ、１００Ｂはアクチュエータ６０１、６０２の制御により未だ離間状態とされ、金型１００Ａと金型１００Ｂとの間を発泡樹脂パリソン７００Ａ〜７００Ｄの連続体が降下していく状態となる。

また、図示は省略するが、同様の処理を行うことにより、射出機５０２Ａから発泡樹脂の発泡倍率が比較的低い軟化状態の発泡樹脂が射出され、ダイス５０１を介してＤ１方向（垂下方向）に発泡樹脂パリソン７００Ｅが、発泡樹脂パリソン７００Ａ〜７００Ｄに連なって押し出される状態とすることができる。

これにより、図１に示す領域Ａ５を比較的高強度の発泡倍率が低い発泡樹脂パリソン７００Ｅで形成することができる。

以上の第１工程〜第４工程により、成形する発泡樹脂ダクト１の長手方向における所定部位の強度を変化させる強度可変工程を実現することができる。

また、第４工程では、図６に示すように、発泡樹脂パリソン７００Ａの下端部を閉じるプリピンチ処理が行われる。

（５）第５工程について
図７に示す第５工程では、アクチュエータ６０１、６０２をＤ４、Ｄ５方向に移動させるように制御して、金型１００Ａと金型１００Ｂとを閉じ合わせる。

これにより、金型１００Ａおよび金型１００Ｂ内に発泡樹脂パリソン７００Ａ〜７００Ｅの連続体が封入される。なお、金型１００Ａおよび金型１００Ｂの外にはみ出した発泡樹脂パリソンは、捨てバリ７０１、７０２として発泡樹脂ダクト１の成形終了後に廃棄される。

次いで、発泡樹脂パリソン７００Ａ〜７００Ｅの連続体に、エアマンドレル（吹込みノズル）５０３が挿通され、外部から供給されるエアが発泡樹脂パリソン７００Ａ〜７００Ｅの連続体内に吹き込まれる。

これにより、発泡樹脂パリソン７００Ａ〜７００Ｅの連続体がブロー圧で膨らんで、金型１００Ａおよび金型１００Ｂの成形面１０１、２０１に密着される。

（６）第６工程について
次いで、図８に示す第６工程では、第５工程における状態で所定時間にわたって保持して、発泡樹脂パリソン７００Ａ〜７００Ｅの連続体を冷却した後、アクチュエータ６０１、６０２をＤ６、Ｄ７方向に移動させるように制御して、金型１００Ａと金型１００Ｂを離間させる。

これにより、図８に示すように、バリ７０１〜７０４を有した状態の発泡樹脂ダクト１が成形される。

そして、バリ７０１〜７０４を切り離して、発泡樹脂ダクト１を製造装置５００から取り出す。

この後、図示は省略するが、発泡樹脂ダクト１の周囲の他のバリ等を切り取ったり、或いはバリの一部を利用してブラケット（取付部）１３ａ〜１３ｃ等を形成するなどの処理を行って図１に示すような発泡樹脂ダクト１が完成される。

このようにして製造された発泡樹脂ダクト１は、図１を参照して説明したように、比較的高い強度や寸法精度を要する開口部１０ａ〜１０ｄ、ブラケット（取付部）１３ａ〜１３ｃおよび嵌合部１２が存在する領域Ａ１、Ａ３およびＡ５については、発泡倍率を低くした比較的高強度の発泡樹脂パリソンで成形されている。

一方、比較的低強度で足りる流通部１１ａ、１１ｄのみが存在する領域Ａ２およびＡ４については、発泡倍率を高くした比較的低強度の発泡樹脂パリソンで成形されている。

これにより、軽量性や断熱性等の発泡樹脂ダクトが有する特性は保持しつつ、取付け等のために比較的高い強度や寸法精度を要する部位（開口部１０ａ〜１０ｄ、ブラケット１３ａ〜１３ｃ等）を構成する発泡樹脂の発泡倍率を低下させて、他の部位よりも強度を高めた発泡樹脂ダクト１を提供することができる。

［比較対象に係る発泡樹脂ダクト］
図９は、比較対象に係る発泡樹脂ダクト８００の構成例を示す正面図である。

図９に示す比較対象に係る発泡樹脂ダクト８００は、車両に搭載される空調用ダクトとして構成されており、図１に示す本実施の形態に係る発泡樹脂ダクト１と略同様の形状を有している。

即ち、発泡樹脂ダクト８００は、中空状に形成され、車両内に配置されるグリルの送風口と嵌合される４つの開口部８０１ａ〜８０１ｄが、流通部８０２ａ〜８０２ｄを介して接続された構成となっている。

また、流通部８０２ａ、８０２ｄ等には、ボルトを挿通して発泡樹脂ダクト８００を車体等に固定するブラケット（取付部）８０３ａ〜８０３ｃが設けられている。

但し、発泡樹脂ダクト８００は、軽量化を優先して、全体が発泡倍率を高くした比較的低強度の発泡樹脂パリソンで成形されている。

そのため、発泡樹脂ダクト８００では、例えば車内のグリルと嵌合される開口部８０１ａ〜８０１ｄやブラケット８０３ａ〜８０３ｃ等の部位が、取付け作業を行う際に、強度不足で変形したり、ボルトで固定する際に座屈し易いなどの難点があった。

また、発泡樹脂ダクト８００は、全体の強度が比較的低いため、嵌合部等の寸法精度も低く、グリル等に取付けた際に隙間を生じるなどの問題があった。

これに対して、上述のような製造方法で製造される本実施の形態に係る発泡樹脂ダクト１では、軽量性や断熱性等の特性は保持しつつ、比較的高い強度や寸法精度を要する部位（開口部１０ａ〜１０ｄ、ブラケット１３ａ〜１３ｃ等）を構成する発泡樹脂の発泡倍率を低下させて、他の部位よりも強度を高めているので、取付け作業を行う際に、強度不足で変形したり、ボルトで固定する際に座屈することを抑制することができる。

また、開口部１０ａ〜１０ｄやブラケット１３ａ〜１３ｃ等の強度を高めることにより、当該部位の寸法精度を上げることができ、グリル等に取付けた際に隙間を生じることなどを抑制することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載にしたがって解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、本実施の形態に係る製造方法では、２台の射出機５０２Ａ、５０２Ｂを備えた製造装置５００を用いる場合について説明したが、これに限定されず、３台以上の射出機を備える製造装置を用いるようにしてもよい。

この場合には、これらの射出機を所定のタイミングで切り換えて、３種類以上の発泡倍率の異なる発泡樹脂パリソンを用いた発泡樹脂ダクトを成形することができる。

また、射出機を所定のタイミングで切り換えることにより、長手方向の所定部位について発泡倍率の異なる発泡樹脂パリソンで構成するようにしてもよい。

１…発泡樹脂ダクト
１０ａ〜１０ｄ…開口部
１１ａ〜１１ｄ…流通部
１２…嵌合部
１３ａ〜１３ｃ…ブラケット
１００Ａ、１００Ｂ…分割型金型（金型）
１０１、２０１…成形面
１０２、２０２…隙間
１０３、２０３…周縁部
１０３ａ…挿通部
５００…製造装置
５０１…ダイス
５０２Ａ、５０２Ｂ…射出機
５０３…エアマンドレル
６０１、６０２…アクチュエータ
７００（７００Ａ〜７００Ｅ）…発泡樹脂パリソン
７０１〜７０４…バリ
Ａ１〜Ａ５…領域

Claims (5)

1. ダクトが発泡樹脂により形成され、長手方向の所定部位が他部位の発泡倍率より低く形成されていることを特徴とする発泡樹脂ダクト（１）。
2. 前記長手方向の所定部位は、前記他部位よりも強度を高めたい当該発泡樹脂ダクトと他の部材との嵌合部（開口部１０ａ〜１０ｄ）および取付部（ブラケット部１３ａ〜１３ｃ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の発泡樹脂ダクト。
3. 射出機（５０２Ａ、５０２Ｂ）から射出され、該射出機に接続されたダイス（５０１）から押し出される軟化状態の発泡樹脂パリソン（７００）を開閉可能な分割型金型（１００Ａ、１００Ｂ）内にセットし、該発泡樹脂パリソンを前記金型で挟み込み、ブロー圧で前記金型の成形面（１０１、２０１）に密着させて成形する発泡樹脂ダクトの製造方法であって、
   成形する発泡樹脂ダクトの長手方向における所定部位（領域Ａ１〜Ａ５）の強度を変化させる強度可変工程を有することを特徴とする発泡樹脂ダクトの製造方法。
4. 前記強度可変工程は、２以上の射出機（５０２Ａ、５０２Ｂ）から発泡倍率の異なる発泡樹脂パリソン（７００Ａ〜７００Ｅ）を所定のタイミングで切り換えて射出し、前記ダイスから押出して、部分的に発泡倍率の異なる一連の発泡樹脂パリソン（７００）を前記分割型金型で成形する工程であることを特徴とする請求項３に記載の発泡樹脂ダクトの製造方法。
5. 前記発泡樹脂ダクトにおいて強度を高めたい部位について、他部位を構成する発泡樹脂パリソンよりも発泡倍率が低い発泡樹脂パリソン（７００Ａ、７００Ｃ、７００Ｅ）を所定の射出機から所定のタイミングで射出するように制御することを特徴とする請求項４に記載の発泡樹脂ダクトの製造方法。

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