JP2020041041A - 発泡ダクトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】結露水の滴下を抑制することができる、発泡ダクトの製造方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、発泡ダクトの製造方法であって、成形工程と、粗面化工程を備え、前記成形工程では、発泡パリソンを成形して、発泡成形体を形成し、前記粗面化工程では、前記発泡成形体の外表面の少なくとも一部の粗面化領域において粗面化を行い、前記粗面化は、前記粗面化領域での水滴の付着エネルギーが０．０３０ｍＪ／ｍ２以上になるように行われる、方法が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、発泡ダクトの製造方法に関する。

自動車のダッシュボードには、空調装置からの空気を通風させるためダクト（「インパネダクト」と称される。）が設けられる。このようなダクトには、断熱性や静音性を考慮して発泡成形体で構成される発泡ダクトが用いられることがある（特許文献１）。発泡ダクトは、発泡ブロー成形などによって形成される。

特開２０１５−１２４３８０号公報

ところで、高湿環境下でダクト内に冷風を流通させると、ダクトの外表面での結露によって生じた結露水が滴下してしまうという問題が生じる場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、結露水の滴下を抑制することができる、発泡ダクトの製造方法を提供するものである。

本発明によれば、発泡ダクトの製造方法であって、成形工程と、粗面化工程を備え、前記成形工程では、発泡パリソンを成形して、発泡成形体を形成し、前記粗面化工程では、前記発泡成形体の外表面の少なくとも一部の粗面化領域において粗面化を行い、前記粗面化は、前記粗面化領域での水滴の付着エネルギーが０．０３０ｍＪ／ｍ^２以上になるように行われる、方法が提供される。

本発明者が鋭意検討を行ったところ、発泡成形体を形成した後に、粗面化領域での水滴の付着エネルギーが０．０３０ｍＪ／ｍ^２以上になるように粗面化を行ったところ、結露水の滴下が大幅に抑制されることを見出し、本発明の完成に到った。

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、前記記載の方法であって、前記粗面化は、前記粗面化領域において前記外表面をサンディングすることによって行われる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記粗面化は、前記付着エネルギーが０．０８０ｍＪ／ｍ^２以下になるように行われる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記粗面化は、最大断面高さＲｔが７０〜２００μｍになるように行われる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記発泡成形体は、発泡倍率が１．５〜５倍である、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記成形工程で形成される前記発泡成形体は、筒部と、袋部を有し、前記袋部は、前記筒部の端に設けられ、切除工程を備え、前記切除工程では、前記筒部を切除する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記切除工程は、前記粗面化工程の前に行われる、方法である。

本発明の一実施形態の発泡ダクトの製造に利用可能な成形機１の一例を示す。 発泡ダクトを製造するための発泡成形体１０を示す斜視図である。 切除工程後の発泡成形体１０の斜視図である。 図４Ａ〜図４Ｂは、付着エネルギーの測定方法を示す説明図である。 吸音率の測定装置を説明するための概念図である。 吸音率の測定結果を表すグラフである。

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．成形機１の構成
最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態の発泡ダクトの製造に利用可能な成形機１について説明する。成形機１は、樹脂供給装置２と、ヘッド１８と、分割金型１９を備える。樹脂供給装置２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１１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（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、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、ＨＤＰＥとＬＤＰＥを含むことが好ましく、ＨＤＰＥとＬＤＰＥの質量比が３５：６５〜７０：３０であることが好ましい。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。

＜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樹脂１１ａ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内に溶融樹脂１１ａが貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａ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を通じて溶融樹脂１１ａ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垂下させて発泡パリソン２３を形成する。発泡パリソン２３の形状は、特に限定されず、筒状であってもよく、シート状であってもよい。

＜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２に示すような発泡成形体１０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。

図２は、発泡ダクトを製造するための発泡成形体１０を示す。発泡成形体１０は、袋部３を有する。袋部３は、筒部６の両端に設けられている。図２では、発泡成形体１０は分岐構造を有していないが、袋部３を分岐させて、袋部３の数を３つ、４つ又はそれ以上としてもよい。

２．発泡ダクトの製造方法
本実施形態の発泡ダクトの製造方法は、成形工程と、切除工程と、粗面化工程を備える。

成形工程では、発泡パリソン２３を成形して、筒部６及び袋部３を有する発泡成形体１０を形成する。袋部３は、筒部６の両端に設けられており、袋部３によって筒部６が閉塞されている。

発泡成形体１０の発泡倍率は、１．５〜５倍が好ましく、２〜３倍がさらに好ましい。発泡倍率が低すぎると、断熱性が不十分になったり、粗面化を行っても付着エネルギーが高くなりにくかったりする。一方、発泡倍率が高すぎると、発泡成形体１０の強度が不十分になる場合がある。発泡倍率は、具体的には例えば、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０倍であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

切除工程において、袋部３を切除することによって、図３に示すように、筒部６の両端に開口部３ａが設けられたダクト形状となる。空調機からのエアーは、一方の開口部３ａを通じて発泡成形体１０内に流入し、他方の開口部３ａを通じて排出される。なお、成形工程において、袋部３が形成されないように発泡成形体１０を形成することによって切除工程を省略することが可能である。

発泡成形体１０に冷風が流入すると、発泡成形体１０が冷却され、発泡成形体１０の外表面において結露が発生しやすくなる。

結露によって発生した結露水が滴下すると電子機器の故障の原因になる等の問題を生じさせるので、結露水の滴下を抑制することが必要である。そこで、粗面化工程では、発泡成形体１０の外表面の少なくとも一部の粗面化領域において粗面化を行う。粗面化領域は、発泡成形体１０の外表面の全面であってもよいが、結露が発生しやすい一部の領域であってもよい。

粗面化は、粗面化領域での水滴の付着エネルギーが０．０３０ｍＪ／ｍ^２以上になるように行うことが重要である。この付着エネルギーが小さすぎると、結露水の滴下抑制が不十分となる。

付着エネルギーは、以下の方法で測定可能である。
・まず、図４Ａに示すように、発泡成形体１０の粗面化領域８を水平にした状態で、粗面化領域８上に１５０μＬの水滴９を滴下する。この状態で、水滴９の接触直径Ｄを測定する。
・次に、図４Ｂに示すように、粗面化領域８の傾斜を徐々に大きくし、水滴９が矢印Ｘに示すように粗面化領域８に沿って滑り落ちるときの滑落角αを測定する。
・式（１）に基づいて、付着エネルギーを算出する。式（１）中、ｍは水滴９の質量、ｇは、重力加速度である。
付着エネルギー＝ｍｇ・ｓｉｎα／πＤ （１）

付着エネルギーは、例えば０．０３０〜０．１００ｍＪ／ｍ^２であり、０．０８０ｍＪ／ｍ^２以下が好ましい。付着エネルギーを高めるためには、粗面化の程度を高める必要があり、粗面化しすぎると、外観悪化や強度低下などの問題を生じさせやすい。付着エネルギーは、具体的には例えば、０．０３０、０．０４０、０．０５０、０．０６０、０．０７０、０．０８０、０．０９０、０．１００ｍＪ／ｍ^２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

粗面化は、付着エネルギーを上記範囲にすることが可能な任意の方法で行うことができ、例えば、粗面化領域８において発泡成形体１０の外表面をサンディングすることによって行うことができる。サンディングとは、サンドペーパーで研磨することを意味する。サンドペーパーの番手が大きい（目が細かい）ほど、付着エネルギーが大きくなりやすい。これは、サンドペーパーの目が細かいほど、サンドペーパーから離脱した研磨粒が表面でディンプル化した気泡内に侵入してディンプルを側方から支持するからであると考えられる。サンドペーパーの番手は、＃１２００以下が好ましく、＃１０００番以下がさらに好ましい。この番手は、例えば＃２００〜＃１２００であり、＃２００、＃２５０、＃３００、＃３５０、＃４００、＃５００、＃６００、＃１０００、＃１２００であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。サンディングは、電動サンダーを用いて行うことができる。

粗面化は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１で規定される最大断面高さＲｔが７０〜２００μｍになるように行われる。Ｒｔがこの範囲である場合に、結露水滴下が特に特性され、且つ吸音性に特に優れる。Ｒｔは、具体的には例えば、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００μｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

粗面化工程は、切除工程の前に行っても後に行ってもよいが、粗面化工程の後に切除工程を行うと、切除工程の際に粗面化領域に圧力が加わったりして粗面化領域の付着エネルギーが変化してしまう虞があるので、粗面化工程は、切除工程の後に行うことが好ましい。

図１に示す成形機１を用いて、表１に示す実施例・比較例の発泡成形体１０を作製した。押出機１３のシリンダ１３ａの内径は５０ｍｍであり、Ｌ／Ｄ＝３４であった。原料樹脂には、プロピレン単独重合体（ポレアリス社（Ｂｏｒｅａｌｉｓ ＡＧ）製、商品名「Ｄａｐｌｏｙ ＷＢ１４０」）と、長鎖分岐ポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ＥＸ６０００Ｋ」）を質量比３０：７０で混合し、樹脂１００質量部に対して、核剤として２０ｗｔ％の炭酸水素ナトリウム系発泡剤を含むＬＤＰＥベースマスターバッチ（大日精化工業株式会社製、商品名「ファインセルマスターＰ０２１７Ｋ」）を１．０重量部、および着色剤として４０ｗｔ％のカーボンブラックを含むＬＬＤＰＥベースマスターバッチ１．０重量部を添加したものを用いた。発泡パリソン２３の温度が１９０〜２００℃になるように各部位の温度制御を行った。発泡剤は、Ｎ_２ガスを用い、インジェクタ１６を介して注入した。発泡剤の注入量、溶融樹脂１１ａの押出速度及びヘッド１８のダイスリットの隙間は、発泡倍率が表１に示す値、平均肉厚が２．５ｍｍとなるように設定した。なお、表１において、発泡倍率が１である比較例では、発泡剤を注入しなかった。

以上の条件で形成された発泡パリソン２３を分割金型１９の間に配置し、ブロー成形を行って図２に示す発泡成形体１０を作製した。次に、筒部６の両端の袋部３を切除して両端に開口部３ａを形成した。

次に、サンディングが「有」の実施例・比較例については、筒部６の外表面に対してサンディングを行った。サンディングは、表１に示す番手のサンドペーパーを電動サンダーに装着して行った。以上の工程によって、実施例・比較例のサンプルを得た。

実施例・比較例のサンプルについて、付着エネルギー及び結露水滴下時間を測定し、外観評価を行った。

測定及び評価方法の詳細は、以下の通りである。

＜付着エネルギー＞
付着エネルギーは、「２．発泡ダクトの製造方法」で説明した方法に従って測定した。

＜結露水滴下時間＞
実施例・比較例のサンプルを４０℃・湿度８０％に調整したチャンバー内に載置した固定ジグにセットし、一方の開口部３ａから筒部６内に４℃±１℃のエアーを４０ｍ^３／ｈの流量で流入させ、他方の開口部３ａから流出させた。エアー流入開始から結露水の滴下が開始されるまでの時間を測定した。結露時間滴下時間２０分以上を合格とした。

＜外観評価＞
実施例・比較例のサンプルの外観を観察し、以下の基準で評価した。
○：サンディングを行った面に白化・肉厚ムラの何れも発生しなかった。
△：サンディングを行った面に肉厚ムラが発生した。
×：サンディングを行った面に白化が発生した。

＜吸音率測定＞
・吸音率の測定装置
図５を用いて、吸音率の測定装置について説明する。本実施形態では、φ２９ｍｍの細管３４にサンプル３７を設置し、スピーカ３５から音を出力する。そして、出力音と反射音の音圧をマイク３６で測定し、出力音と反射音の音圧の減衰から吸音率を計測する。サンプル３７は、筒部６の外表面がマイク３６の側を向くように設置する。スピーカ３５の出力音を１００〜６０００Ｈｚまで変化させ、各周波数の音について吸音率を測定する。

・吸音率測定
実施例１〜３及び比較例３のサンプルについて、吸音率を測定した。その結果を図６に示す。

＜考察＞
表１に示すように、付着エネルギーが０．０３０ｍＪ／ｍ^２以上である全ての実施例では、結露水滴下時間が十分に長かった。一方、付着エネルギーが０．０３０ｍＪ／ｍ^２未満である全ての比較例では、結露水滴下時間が不十分であった。

番手が小さいサンドペーパーを用いてサンディングした比較例４では、付着エネルギー及び最大断面高さＲｔが小さくなり、その結果、結露水の滴下の抑制が不十分であり、肉厚のムラも大きかった。

１ ：成形機
２ ：樹脂供給装置
３ ：袋部
３ａ ：開口部
６ ：筒部
８ ：粗面化領域
９ ：水滴
１０ ：発泡成形体
１１ ：原料樹脂
１１ａ：溶融樹脂
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
２５ ：連結管
２７ ：連結管
３４ ：細管
３５ ：スピーカ
３６ ：マイク
３７ ：サンプル

Claims (7)

1. 発泡ダクトの製造方法であって、
   成形工程と、粗面化工程を備え、
   前記成形工程では、発泡パリソンを成形して、発泡成形体を形成し、
   前記粗面化工程では、前記発泡成形体の外表面の少なくとも一部の粗面化領域において粗面化を行い、
   前記粗面化は、前記粗面化領域での水滴の付着エネルギーが０．０３０ｍＪ／ｍ^２以上になるように行われる、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記粗面化は、前記粗面化領域において前記外表面をサンディングすることによって行われる、方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の方法であって、
   前記粗面化は、前記付着エネルギーが０．０８０ｍＪ／ｍ^２以下になるように行われる、方法。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の方法であって、
   前記粗面化は、最大断面高さＲｔが７０〜２００μｍになるように行われる、方法。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の方法であって、
   前記発泡成形体は、発泡倍率が１．５〜５倍である、方法。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の方法であって、
   前記成形工程で形成される前記発泡成形体は、筒部と、袋部を有し、
   前記袋部は、前記筒部の端に設けられ、
   切除工程を備え、
   前記切除工程では、前記筒部を切除する、方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、
   前記切除工程は、前記粗面化工程の前に行われる、方法。