JP2018034352A - 発泡成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い発泡倍率を維持しつつ所望部位の寸法精度を高めることが可能な発泡成形体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、押出機で溶融混練された溶融混練樹脂を用いて発泡パリソンを形成し、前記発泡パリソンを成形して発泡成形体を得る工程を備え、前記発泡パリソンは、第１パリソン部位と、第１パリソン部位に接触して設けられた第２パリソン部位を備え、第１パリソン部位は、発泡されており、第２パリソン部位は、第１パリソン部位よりも低い発泡倍率で発泡されているか又は未発泡である、発泡成形体の製造方法が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、発泡成形体の製造方法に関する。

例えば、自動車等の空調装置では、空気を通風させるための管状の空調用ダクトが用いられている。

空調用ダクトとしては、熱可塑性樹脂を発泡剤により発泡させた発泡樹脂を用いた発泡成形体が知られている。発泡成形体は、高い断熱性と軽量化を同時に実現できることから需要が拡大している。

こうした発泡成形体の製造方法としては、溶融状態の発泡樹脂を分割金型で型締めし、内部に空気を吹き込んで膨張させるブロー成形方法が広く知られている（特許文献１を参照）。

特開２０１２−０３０４９８号公報

ところで、空調用ダクトなどの用途においては、断熱性と軽量化の観点からは発泡成形体の発泡倍率を高めること望ましいが、発泡倍率を高めると寸法精度が低下して、発泡成形体を別部材に嵌合させることが困難になる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高い発泡倍率を維持しつつ所望部位の寸法精度を高めることが可能な発泡成形体の製造方法を提供するものである。

本発明によれば、押出機で溶融混練された溶融混練樹脂を用いて発泡パリソンを形成し、前記発泡パリソンを成形して発泡成形体を得る工程を備え、前記発泡パリソンは、第１パリソン部位と、第１パリソン部位に接触して設けられた第２パリソン部位を備え、第１パリソン部位は、発泡されており、第２パリソン部位は、第１パリソン部位よりも低い発泡倍率で発泡されているか又は未発泡である、発泡成形体の製造方法が提供される。

本発明では、発泡パリソンには、発泡倍率が比較的高い第１パリソン部位と、第１パリソン部位よりも発泡倍率が小さいか又は未発泡の第２パリソン部位が設けられている。発泡成形体のうち、第１パリソン部位が成形されて形成される第１成形体部位は、発泡倍率が比較的高くなり、第２パリソン部位が成形されて形成される第２成形体部位は、発泡倍率が比較的低くなるか又は未発泡となる。このため、発泡成形体のうち寸法精度を高める必要がある部位を第２パリソン部位で形成し、高い寸法精度が不要な部位を第１パリソン部位で形成することによって、高い発泡倍率を維持しつつ所望部位の寸法精度が高められた発泡成形体が得られる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、（第１パリソン部位の発泡倍率）−（第２パリソン部位の発泡倍率）の値は、０．５以上である。
好ましくは、前記発泡パリソンは、筒状である。
好ましくは、前記溶融混練樹脂は、第１及び第２溶融混練樹脂を含み、第１及び第２溶融混練樹脂は、別々の押出機で溶融混練されて前記ヘッドに供給され、第１溶融混練樹脂によって第１パリソン部位が形成され、第２溶融混練樹脂によって第２パリソン部位が形成され、第１溶融混練樹脂は、発泡剤を含み、第２溶融混練樹脂は、第１溶融混練樹脂よりも少ない量の発泡剤が添加されているか又は発泡剤が添加されていない。
好ましくは、前記発泡成形体は、前記発泡成形体を別部材に取り付けるか又は前記発泡成形体に別部材を嵌合させるための接続部を備え、前記接続部は、第２パリソン部位によって形成される。
好ましくは、第２パリソン部位は、前記発泡パリソンを成形する際に金型によって圧縮される部分を有する。

本発明の別の観点によれば、第１成形体部位と、第１成形体部位に接触して設けられた第２成形体部位を備える発泡成形体であって、第１成形体部位は、発泡されており、第２成形体部位は、第１成形体部位よりも低い発泡倍率で発泡されているか又は未発泡である、発泡成形体が提供される。
好ましくは、第１及び第２成形体部位の境界近傍において、第１成形体部位の肉厚に対する第２成形体部位の肉厚は、０．８〜１．２である。
好ましくは、（第１成形体部位の発泡倍率）−（第２成形体部位の発泡倍率）の値は、０．５以上である。
好ましくは、第２成形体部位は、前記発泡成形体を別部材に取り付けるか又は前記発泡成形体に別部材を嵌合させるための接続部である。
好ましくは、前記接続部は、前記発泡成形体に別部材を嵌合させるための嵌合部である。

本発明の第１実施形態の製造方法で利用可能な発泡ブロー成形機１の一例を示す。 本発明の第１実施形態の発泡パリソン２３の横断面図を示す。 本発明の第１実施形態の発泡成形体３１の一例である空調用発泡ダクトを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。 本発明の第２実施形態で形成される発泡パリソン２３の横断面図を示す。 本発明の第２実施形態の発泡成形体３１の一例である空調用発泡ダクトを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．第１実施形態
本発明の第１実施形態の発泡成形体の製造方法は、押出機で溶融混練された溶融混練樹脂を用いて発泡パリソンを形成し、前記発泡パリソンを成形して発泡成形体を得る工程を備え、前記発泡パリソンは、第１パリソン部位と、第１パリソン部位に接触して設けられた第２パリソン部位を備え、第１パリソン部位は、発泡されており、第２パリソン部位は、第１パリソン部位よりも低い発泡倍率で発泡されているか又は未発泡である。

本実施形態の方法は、図１に例示される発泡ブロー成形機１を用いて実施することができる。発泡ブロー成形機１は、第１及び第２樹脂供給装置２ａ，２ｂと、ヘッド１８と、分割金型１９を備える。各樹脂供給装置２ａ，２ｂは、ホッパー１２と、押出機１３と、インジェクタ１６と、アキュームレータ１７を備える。押出機１３とアキュームレータ１７は、連結管２５を介して連結される。アキュームレータ１７とヘッド１８は、連結管２７を介して連結される。
以下、各構成について詳細に説明する。

＜ホッパー１２，押出機１３＞
ホッパー１２は、原料樹脂１１を押出機１３のシリンダ１３ａ内に投入するために用いられる。原料樹脂１１の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂１１は、ホッパー１２からシリンダ１３ａ内に投入された後、シリンダ１３ａ内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ１３ａ内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ１３ａの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ１３ａ内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ１３ａ内に配置されるスクリューの数は、１本でもよく、２本以上であってもよい。

＜インジェクタ１６＞
シリンダ１３ａには、シリンダ１３ａ内に発泡剤を注入するためのインジェクタ１６が設けられる。インジェクタ１６から注入される発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、及びその混合物が挙げられるが、物理発泡剤が好ましい。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、およびブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤、さらにはそれらの超臨界流体を用いることができる。超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素などを用いて作ることが好ましく、窒素であれば臨界温度−１４９．１℃、臨界圧力３．４ＭＰａ以上、二酸化炭素であれば臨界温度３１℃、臨界圧力７．４ＭＰａ以上とすることにより得られる。化学発泡剤としては、酸（例：クエン酸又はその塩）と塩基（例：重曹）との化学反応により炭酸ガスを発生させるものが挙げられる。化学発泡剤は、インジェクタ１６から注入する代わりに、ホッパー１２から投入してもよい。

＜アキュームレータ１７、ヘッド１８＞
原料樹脂と発泡剤が溶融混練されてなる溶融混練樹脂は、シリンダ１３ａの樹脂押出口から押し出され、連結管２５を通じてアキュームレータ１７内に注入される。アキュームレータ１７は、シリンダ１７ａとその内部で摺動可能なピストン１７ｂを備えており、シリンダ１７ａ内に溶融混練樹脂が貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融混練樹脂が所定量貯留された後にピストン１７ｂを移動させることによって、連結管２７を通じて溶融混練樹脂をヘッド１８内に設けられたダイスリットから押し出して発泡パリソン２３を形成する。発泡パリソン２３の形状は、特に限定されず、円筒状であってもよく、シート状であってもよい。

ところで、樹脂供給装置２ａの溶融混練樹脂１１ａには発泡剤が添加されており、樹脂供給装置２ｂの溶融混練樹脂１１ｂには、溶融混練樹脂１１ａよりも少ない量の添加剤が添加されているか、又は溶融混練樹脂１１ｂには発泡剤が添加されていない。ヘッド１８には、樹脂供給装置２ａ，２ｂのそれぞれから溶融混練樹脂が供給される。溶融混練樹脂１１ａ，１１ｂがヘッド１８内で合流した後にダイスリットから押し出されることによって、図２に示すように、第１及び第２パリソン部位２３ａ，２３ｂを有する発泡パリソン２３が形成される。パリソン部位２３ａ，２３ｂは、発泡パリソン２３を周方向に分割するように形成されている。パリソン部位２３ａ，２３ｂは、互いに隣接して接触するように形成されている。パリソン部位２３ｂは、鉛直方向に延びる帯状であり、パリソン部位２３ａは、発泡パリソン２３からパリソン部位２３ｂを除いた形状になっている。パリソン部位２３ａ，２３ｂの割合は、ヘッド１８に供給する溶融混練樹脂１１ａ，１１ｂの割合を変化させることによって変化させることができる。パリソン部位２３ａに対するパリソン部位２３ｂの面積割合（外表面の面積割合）は、例えば１〜９９％であり、１〜５０％が好ましく、１〜２０％がさらに好ましい。

パリソン部位２３ａは、発泡されており、パリソン部位２３ｂはパリソン部位２３ａよりも発泡倍率が小さいか又は未発泡（ソリッド）になっている。溶融混練樹脂１１ｂに添加剤が添加されていない場合パリソン部位２３ｂが未発泡になる。パリソン部位２３ａの発泡倍率は、特に限定されないが、例えば１．５〜６倍である。パリソン部位２３ｂの発泡倍率は、特に限定されないが、例えば１．０〜５．５倍である。発泡倍率１．０倍は、未発泡であることを意味する。（パリソン部位２３ａの発泡倍率）−（パリソン部位２３ｂの発泡倍率）の値は、０．５以上が好ましく、１．０以上が好ましく、１．５以上がさらに好ましい。この値が大きいほど、高い発泡倍率を維持しつつ所望部位の寸法精度を高めることができる。この値の上限は特に規定されないが、例えば、４．０である。この値の算出において、パリソン部位２３ｂが未発泡である場合は、その発泡倍率は１．０とする。パリソン部位２３ａ，２３ｂを形成するための原料樹脂の組成は、同じであっても異なっていてもよい。パリソン部位２３ａ，２３ｂの発泡倍率は、発泡パリソン２３をそのまま硬化させて発泡成形体を形成し、この発泡成形体のうちのパリソン部位２３ａ，２３ｂに対応する部位からサンプルを切り出し、このサンプルの比重を測定し、以下の数式（１）に基づいて算出することができる。
発泡倍率＝（未発泡の原料樹脂１１の比重）／（サンプルの比重）・・・（１）

＜分割金型１９＞
発泡パリソン２３は、一対の分割金型１９間に導かれる。分割金型１９を用いて発泡パリソン２３の成形を行うことによって、図３に示すような発泡成形体３１が得られる。分割金型１９を用いた成形の方法は特に限定されず、分割金型１９のキャビティ内にエアーを吹き込んで成形を行うブロー成形であってもよく、分割金型１９のキャビティの内面からキャビティ内を減圧して発泡パリソン２３の成形を行う真空成形であってもよく、その組み合わせであってもよい。

発泡成形体３１は、パリソン部位２３ａが成形されて形成される第１成形体部位３２ａと、パリソン部位２３ｂが成形されて形成される第２成形体部位３２ｂを備える。成形体部位３２ａ，３２ｂは、一体成形されている。成形体部位３２ｂは、図３において、水平の点線で構成されたパターンで表示している。成形体部位３２ａは発泡されており、成形体部位３２ｂは、成形体部位３２ａよりも低い発泡倍率で発泡されているか又は未発泡である。成形体部位３２ａの発泡倍率は、特に限定されないが、例えば１．５〜６倍である。成形体部位３２ｂの発泡倍率は、特に限定されないが、例えば１．０〜５．５倍である。発泡倍率１倍は、未発泡であることを意味する。（成形体部位３２ａの発泡倍率）−（成形体部位３２ｂの発泡倍率）の値は、０．５以上が好ましく、１．０以上が好ましく、１．５以上がさらに好ましい。この値が大きいほど、高い発泡倍率を維持しつつ所望部位の寸法精度を高めることができる。この値は、上限は特に規定されないが、例えば、４．０である。この値の算出において、成形体部位３２ｂが未発泡である場合は、その発泡倍率は１．０とする。成形体部位３２ａ，３２ｂを形成するための原料樹脂の組成は、同じであっても異なっていてもよい。成形体部位３２ａ，３２ｂの発泡倍率は、成形体部位３２ａ，３２ｂからサンプルを切り出し、このサンプルの比重を測定し、上記の数式（１）に基づいて算出することができる。

成形体部位３２ａ，３２ｂの肉厚は特に限定されないが、成形体部位３２ａ，３２ｂの境界近傍において、成形体部位３２ａの肉厚に対する成形体部位３２ｂの肉厚は、０．８〜１．２であることが好ましく、０．９〜１．１であることがさらに好ましい。本実施形態においては、成形時に発泡パリソン２３を圧縮することは必須ではなく、成形体部位３２ａ，３２ｂは成形時に圧縮されていてもいなくてもよい。また、成形時に金型１９によって発泡パリソン２３を圧縮すると、圧縮された部位から追い出された樹脂や気泡が成形不良を引き起こすという問題が生じうるが、本実施形態によれば、発泡倍率が低いか又は未発泡であるパリソン部位２３ｂが、発泡パリソン２３を成形する際に金型１９によって圧縮される部分を有するようにすることによって、そのような問題の発生を抑制することができる。

本実施形態では、発泡成形体３１は、空調用発泡ダクトであり、中空の本体部３１ａと、取付部３１ｂと、嵌合部３１ｃと、吸入口３１ｄと、排出口３１ｅを備える。吸入口３１ｄを通じて吸入された気体が本体部３１ａを通った後、排出口３１ｅから排出される。取付部３１ｂは、発泡成形体３１を別の部材（例えば自動車本体）に取り付けるために用いられる。嵌合部３１ｃには別の部材（例えば空調用レジスタ）が排出口３１ｅに挿入されて嵌合される。

嵌合部３１ｃの寸法精度（特に内面形状の寸法精度）が悪いと、別の部材を嵌合部３１ｃに嵌合させる際の作業性が悪くなるので、嵌合部３１ｃの寸法精度を高めることが重要である。そこで、本実施形態では、図３に示すように、成形体部位３２ｂによって嵌合部３１ｃが形成されるようにしている。一般に発泡成形では発泡倍率が高まるほど寸法精度が悪くなる傾向があるところ、成形体部位３２ｂは低い発泡倍率で発泡されているか又は未発泡であるので、成形体部位３２ｂによって嵌合部３１ｃを形成することによって嵌合部３１ｃの寸法精度を高めることが可能になる。

２．第２実施形態
図４〜図５を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に類似しており、成形体部位３２ｂによって取付部３１ｂが形成されている点が主な相違点である。以下、相違点を中心に説明する。

本実施形態では、図４に示すように、パリソン部位２３ａ，２３ｂが第１実施形態とは左右反転して態様で発泡パリソン２３が形成される。そして、このような発泡パリソン２３を用いて、図５に示す発泡成形体３１を形成する。

本実施形態の発泡成形体３１は、第１実施形態と同様の構成を有する空調用発泡ダクトである。本実施形態では、取付部３１ｂ及びその近傍が成形体部位３２ｂによって形成されている。一般に発泡成形では発泡倍率が高まるほど強度が低下する傾向があるところ、成形体部位３２ｂは低い発泡倍率で発泡されているか又は未発泡であるので、成形体部位３２ｂによって取付部３１ｂを形成することによって取付部３１ｂの強度を高めることが可能になる。

１ ：発泡ブロー成形機
２ａ ：第１樹脂供給装置
２ｂ ：第２樹脂供給装置
１１ ：原料樹脂
１１ａ ：溶融混練樹脂
１１ｂ ：溶融混練樹脂
１２ ：ホッパー
１３ ：押出機
１３ａ ：シリンダ
１６ ：インジェクタ
１７ ：アキュームレータ
１７ａ ：シリンダ
１７ｂ ：ピストン
１８ ：ヘッド
１９ ：分割金型
２３ ：発泡パリソン
２３ａ ：第１パリソン部位
２３ｂ ：第２パリソン部位
２５ ：連結管
２７ ：連結管
３１ ：発泡成形体
３１ａ ：本体部
３１ｂ ：取付部
３１ｃ ：嵌合部
３１ｄ ：吸入口
３１ｅ ：排出口
３２ａ ：第１成形体部位
３２ｂ ：第２成形体部位

Claims (11)

1. 押出機で溶融混練された溶融混練樹脂を用いて発泡パリソンを形成し、前記発泡パリソンを成形して発泡成形体を得る工程を備え、
   前記発泡パリソンは、第１パリソン部位と、第１パリソン部位に接触して設けられた第２パリソン部位を備え、
   第１パリソン部位は、発泡されており、
   第２パリソン部位は、第１パリソン部位よりも低い発泡倍率で発泡されているか又は未発泡である、発泡成形体の製造方法。
2. （第１パリソン部位の発泡倍率）−（第２パリソン部位の発泡倍率）の値は、０．５以上である、請求項１に記載の方法。
3. 前記発泡パリソンは、筒状である、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記溶融混練樹脂は、第１及び第２溶融混練樹脂を含み、
   第１及び第２溶融混練樹脂は、別々の押出機で溶融混練されて前記ヘッドに供給され、
   第１溶融混練樹脂によって第１パリソン部位が形成され、第２溶融混練樹脂によって第２パリソン部位が形成され、
   第１溶融混練樹脂は、発泡剤を含み、
   第２溶融混練樹脂は、第１溶融混練樹脂よりも少ない量の発泡剤が添加されているか又は発泡剤が添加されていない、請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の方法。
5. 前記発泡成形体は、前記発泡成形体を別部材に取り付けるか又は前記発泡成形体に別部材を嵌合させるための接続部を備え、
   前記接続部は、第２パリソン部位によって形成される、請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の方法。
6. 第２パリソン部位は、前記発泡パリソンを成形する際に金型によって圧縮される部分を有する、請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の方法。
7. 第１成形体部位と、第１成形体部位に接触して設けられた第２成形体部位を備える発泡成形体であって、
   第１成形体部位は、発泡されており、
   第２成形体部位は、第１成形体部位よりも低い発泡倍率で発泡されているか又は未発泡である、発泡成形体。
8. 第１及び第２成形体部位の境界近傍において、第１成形体部位の肉厚に対する第２成形体部位の肉厚は、０．８〜１．２である、請求項７に記載の発泡成形体。
9. （第１成形体部位の発泡倍率）−（第２成形体部位の発泡倍率）の値は、０．５以上である、請求項７又は請求項８に記載の発泡成形体。
10. 第２成形体部位は、前記発泡成形体を別部材に取り付けるか又は前記発泡成形体に別部材を嵌合させるための接続部である、請求項７〜請求項９の何れか１つに記載の発泡成形体。
11. 前記接続部は、前記発泡成形体に別部材を嵌合させるための嵌合部である、請求項１０に記載の発泡成形体。