JP2020197315A

JP2020197315A - ダクト及びその製造方法

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Publication number: JP2020197315A
Application number: JP2019102187A
Authority: JP
Inventors: 慶詞大野; Yoshinori Ono
Original assignee: Kyoraku Co Ltd
Current assignee: Kyoraku Co Ltd
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-12-10
Anticipated expiration: 2039-05-31
Also published as: JP7277740B2

Abstract

【課題】結露水の滴下を抑制することができるダクトを提供する。【解決手段】ダクト本体に不織布が一体成形されたダクトであって、前記ダクト本体は、発泡ブロー成形体である。発泡ブロー成形体であるダクト本体に不織布が一体成型されているので、ダクト本体の表面での結露が生じにくく、たとえ結露が生じたとしても結露水が不織布に吸収されるので、結露水の滴下が抑制される。ダクト本体に不織布が一体成型されているので、不織布がダクト本体から剥がれることが抑制される。【選択図】図１

Description

本発明は、ダクト及びその製造方法に関する。

自動車のダッシュボードや天井には、空調装置からの空気を通風させるためダクトが設けられる。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ダクトを提供するものである。

本発明によれば、ダクト本体に不織布が一体成形されたダクトであって、前記ダクト本体は、発泡ブロー成形体である、ダクトが提供される。

本発明のダクトは、発泡ブロー成形体であるダクト本体に不織布が一体成形されているので、ダクト本体の表面での結露が生じにくく、たとえ結露が生じたとしても結露水が不織布に吸収されるので、結露水の滴下が抑制される。

また、不織布が粘着剤等で貼り付けられている場合には、不織布が結露水の吸収及び乾燥を繰り返した場合に不織布がダクト本体から剥がれてしまう虞があるが、本発明のダクトでは、ダクト本体に不織布が一体成形されているので、不織布がダクト本体から剥がれることが抑制される。

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、前記記載のダクトであって、前記ダクトは、前記不織布が設けられた面に凹部と凸部の少なくとも一方を有する、ダクトである。
好ましくは、前記記載のダクトであって、前記不織布は、直交する二方向について測定した１０％伸び荷重の平均値が５．５Ｎ以下である、ダクトである。
好ましくは、前記記載のダクトであって、前記不織布は、目付が１７０ｇ／ｃｍ^２以下である、ダクトである。
好ましくは、第１及び第２金型を用いたダクトの製造方法であって、ブロー成形工程を備え、前記ブロー成形工程では、第１及び第２金型の間に発泡パリソンが配置され、且つ第１金型と前記発泡パリソンの間に不織布が配置された状態で第１及び第２金型を閉じ、第１及び第２金型の間のキャビティ内に閉じ込められた前記発泡パリソン内にエアーを吹き込む、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記第１金型は、前記不織布に対向する部位に凹部と凸部の少なくとも一方を有する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記不織布は、直交する二方向について測定した１０％伸び荷重の平均値が５．５Ｎ以下である、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記不織布は、目付が１７０ｇ／ｃｍ^２以下である、方法である。

本発明の一実施形態のダクト１の斜視図である。本発明の一実施形態のダクト１の製造に利用可能な成形機１０の一例を示す。図２の金型２１，２２近傍の拡大断面図である。図３の状態から金型２１，２２を閉じた状態を示す断面図である。金型２１，２２から取り出してバリ３４を除去した後の構造体３１の斜視図である。

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．ダクト１
ダクト１は、好ましくは、車両のインパネや天井に配置される車両用ダクトである。図１では、ダクト１は、分岐を有していないが、分岐を有するものであってもよい。ダクト１には、開口１ｃが設けられている。開口１ｃは、２つであっても３つ以上であってもよい。ダクト１は、ダクト本体２と不織布３を備える。

ダクト本体２は、発泡ブロー成形体であり、発泡パリソン２３（図２〜図３に図示）のブロー成形によって製造可能である。このようなダクト本体２は、断熱性及び吸音性に優れている。

ダクト本体２は、筒部２ａと、筒部２ａから突出する板状のフランジ部２ｂを備える。筒部２ａ内をエアーが流通する。フランジ部２ｂは、発泡パリソン２３を第１及び第２金型２１，２２（図３に図示）で圧縮して形成した部位であり、ダクト１のパーティングラインＰＬ上に設けられる。フランジ部２ｂは、ダクト１を他部材に固定するために用いられる。他部材との固定方法としては、螺子やピンによる機械固定、接着剤等を用いたシール固定、振動溶着等、材料の一部を溶かす固定が例示され、何れの方法で固定してもよい。筒部２ａの発泡倍率は、例えば１．５〜６倍であり、具体的には例えば、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、５．５、６．０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。

不織布３は、ダクト本体２に一体成形されている。このような構成によれば、ダクト本体２の表面での結露が生じにくく、かつたとえ結露が生じたとしても結露水が不織布３に吸収されるので、結露水の滴下が抑制される。また、ダクト本体２に不織布３を一体成形することによって、ダクト１の破損時に破片が飛び散ることが抑制される。

また、一体成形では、不織布３をダクト本体２に貼着する手間を省くことができると共に、接着剤を用いずにアンカー効果（樹脂が不織布３に滲み込むことによって不織布３がダクト本体２に固定される効果）によって不織布３をダクト本体２に固定することができる。また、一体成形の場合、ダクト本体２と不織布３が強固に一体化されているので、不織布３が結露水の吸収と乾燥を繰り返した場合でも、不織布３がダクト本体２から剥がれることが抑制される。

不織布３は、パーティングラインＰＬを境にして、片側のみに設けてもよく、両側に設けてもよい。ダクト１が天井ダクトである場合、車両に設置されたときに下側になる側に不織布３を設けることが好ましい。この場合、ダクト１の破損時に破片が飛び散ることが効果的に抑制される。

ところで、ダクト１と他の部材との干渉を避けたりする等の目的で、ダクト１には、凹部１ａと凸部１ｂの少なくとも一方が設けられる場合がある。不織布３が設けられた面に凹部１ａ又は凸部１ｂが設けられていると、不織布３が凹部１ａ又は凸部１ｂの形状に追従するには、不織布３が引き伸ばされる必要がある。不織布３が引き伸ばされにくいものである場合には、不織布３が凹部１ａ又は凸部１ｂに追従しにくく、ダクト本体２と不織布３の一体化が不十分になって、両者の間に隙間が空いてしまう場合がある。

不織布３の引き伸ばされやすさの指標としては、１０％伸び荷重が挙げられる。１０％伸び荷重とは、不織布３を１０％伸ばしたときの荷重であり、以下の条件で測定可能である。
試験片：１００ｍｍ×１５０ｍｍ
チャック間距離：７６．２ｍｍ
試験速度：２００ｍｍ／ｍｉｎ
チャック部寸法：２５．４ｍｍ×２５．４ｍｍ

不織布３は、１０％伸び荷重が５．５Ｎ以下であることが好ましく、４．５Ｎ以下であることがさらに好ましい。この値は、例えば１．０〜５．５Ｎであり、具体的には例えば、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、５．５Ｎ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。１０％伸び荷重は、互いに直行する二方向について測定することが好ましく、その平均値が上記範囲内であることが好ましく、両方向のそれぞれの測定値が上記範囲内であることが好ましい。二方向は、ＭＤ方向（発泡パリソン２３の押出方向）とＴＤ方向であることが好ましい。

不織布３は、目付が１７０ｇ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。目付が小さいほど不織布３を引き伸ばす際の荷重が小さくなる傾向があるからである。目付は、例えば５０〜１７０ｇ／ｃｍ^２であり、具体的には例えば、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０ｇ／ｃｍ^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。

不織布３は、厚さが０．５〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．５〜１．５ｍｍであることがさらに好ましい。不織布３が薄すぎると、結露水の吸収や破片の飛散防止の効果が不十分になる場合があり、不織布３が厚すぎると、不織布３が凹部１ａ又は凸部１ｂに追従しにくくなる場合がある。

不織布３の厚さに対する凹部１ａの深さ又は凸部１ｂの高さの比の値は、例えば３〜３０であり、５〜２５が好ましい。この値は、具体的には例えば、３、５、１０、１５、２０、２５、３０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。

不織布３は、フランジ部２ｂには設けないことが好ましい。フランジ部２ｂに不織布３を設けると、他部材との締結強度が低下したり、寸法精度が低下したりしやすいからである。

ダクト１の成形時に、金型２１，２２によって、ダクト１の表面に刻印が転写される場合がある。このような刻印は、不織布３には転写されにくい。このため、刻印がなされる部位には、不織布３を設けないことが好ましい。このような構成は、例えば、刻印がなされる部位に開口を設けた不織布３を用いることによって実現可能である。

不織布３は、１枚で構成されていてもよく、複数枚で構成されていてもよい。不織布３が複数枚構成であれば、不織布３を設ける面が複雑な形状である場合には、不織布３を一体成形しやすい。

２．成形機１０の構成
図２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１０について説明する。成形機１０は、樹脂供給装置２０と、ヘッド１８と、第１及び第２金型２１，２２を備える。樹脂供給装置２０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。

＜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。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。

＜第１及び第２金型２１，２２＞
発泡パリソン２３は、金型２１，２２間に導かれる。図３に示すように、金型２１，２２は、キャビティ２１ａ，２２ａを有し、キャビティ２１ａ，２２ａを取り囲むようにピンチオフ部２１ｂ，２２ｂが設けられている。キャビティ２１ａ，２２ａは、金型２１，２２が閉じたときに構造体３１の形状となるように構成されている。金型２１には、好ましくは、凹部１ａ及び凸部１ｂに対応する凸部２１ｃ及び凹部２１ｄが設けられる。

３．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、成形工程を備える。

成形工程では、金型２１，２２の間に発泡パリソン２３が配置され、且つ第１金型２１と発泡パリソン２３の間に不織布３が配置された状態で金型２１，２２を閉じ、金型２１，２２の間のキャビティ２１ａ，２２ａ内に閉じ込められて形成された袋状の発泡パリソン２３内にエアーを吹き込む。

成形工程は、例えば、不織布セット工程と、押出工程と、型閉じ工程と、ブロー工程を備える。

不織布セット工程では、図３に示すように、金型２１に不織布３を保持させる。押出工程では、金型２１，２２の間に発泡パリソン２３を押し出す。型閉じ工程では、押出工程の後に金型２１，２２を閉じることによって、金型２１，２２の間のキャビティ２１ａ，２２ａ内に発泡パリソン２３の一部を閉じ込める。発泡パリソン２３のうち、キャビティ２１ａ，２２ａ内に閉じ込められた部位が袋状になる。ブロー工程では、袋状の発泡パリソン２３内にエアーを吹き込む。この際に、発泡パリソン２３及び不織布３がキャビティ２１ａ，２２ａの表面形状に沿って賦形されると共に、発泡パリソン２３を構成する樹脂が不織布３に滲み込むことによって発泡パリソン２３と不織布３が一体化される。

以上の工程によって、図４に示すように、キャビティ２１ａ，２２ａ内では発泡パリソン２３が成形されて発泡ブロー成形体３２が形成され、発泡ブロー成形体３２に不織布３が一体成形される。発泡パリソン２３のうち、ピンチオフ部２１ｂ，２２ｂの外側の部位がバリ３４となる。

このような構成の構造体３１を金型２１，２２から取り出し、バリ３４を除去した後の状態を図５に示す。図５の状態から構造体３１の両端の袋部３１ａを切除することによって、図１に示すように、ダクト本体２に不織布３が一体成形されたダクト１が得られる。なお、成形工程において、袋部３１ａが形成されないように構造体３１を形成することによって、袋部３１ａを切除する工程を省略することが可能である。

成形工程の際に、発泡パリソン２３を構成する樹脂が不織布３に滲み込むことによって不織布３が発泡ブロー成形体３２に一体成形される。成形工程でのエアーの吹込み圧力が高いほど、不織布３が凸部２１ｃ及び凹部２１ｄに沿った形状になりやすいが、エアーの吹込み圧力が高すぎると、発泡パリソン２３の気泡が潰れてしまって、発泡ブロー成形体３２の発泡倍率が低くなってしまう。このため、発泡ブロー成形では、エアーの吹込み圧力を高くすることが好ましくない。エアーの吹込み圧力を高くしすぎずに、不織布３の追従性を高めるべく、本実施形態で用いる不織布３は、上述した通り、１０％伸び荷重が５．５Ｎ以下であることが好ましい。

図２に示す成形機１０を用いて、以下に示す条件で、表１に示す構造のダクト１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（ＢｏｒｅａｌｉｓＡＧ）製、商品名「ＤａｐｌｏｙＷＢ１４０」）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、発泡パリソン２３の発泡倍率が２．５倍、平均肉厚が２．５ｍｍとなるように設定した。

以上の条件で形成された発泡パリソン２３を第１及び第２金型２１，２２の間に配置し、第１金型２１と発泡パリソン２３の間に厚さ１．０ｍｍの不織布３が配置された状態でブロー成形を行って図５に示す構造体３１を作製した。次に、構造体３１の両端の袋部３１ａを切除してダクト１を得た。サンプル１〜６では、表１に示す目付及び１０％伸び荷重を有する不織布３を用いた。

１０％伸び荷重の測定条件は、以下の通りである。
試験装置：株式会社エー・アンド・デイ社製万能試験機ＲＴＦ−１３２５
試験片：１００ｍｍ×１５０ｍｍ
チャック間距離：７６．２ｍｍ
試験速度：２００ｍｍ／ｍｉｎ
チャック部寸法：２５．４ｍｍ×２５．４ｍｍ

得られたダクト１について、目視及び指触によって成形性評価を行い、以下の基準で評価した。
○：ダクト本体２と不織布３の間に隙間が全く確認できなかった（キャビティの形状を明瞭に転写可能）。
△：凹部１ａ又は凸部１ｂの縁（具体的には、壁面同士で形成される［角度が１１０°以下］の部分）において、ダクト本体２と不織布３の間に隙間が確認された（キャビティの形状を転写できなかった）。
×：凹部１ａと凸部１ｂの縁以外の部位においてもダクト本体２と不織布３の間に隙間が確認された（キャビティの形状を転写できなかった）。

表１に示すように、１０％伸び荷重が５．５Ｎ以下であるサンプル１〜４では、成形性が良好であり、１０％伸び荷重が４．５Ｎ以下であるサンプル１〜３では、成形性が特に良好であった。

１：ダクト
１ａ：凹部
１ｂ：凸部
１ｃ：開口
２：ダクト本体
２ａ：筒部
２ｂ：フランジ部
３：不織布
１０：成形機
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
２０：樹脂供給装置
２１：第１金型
２１ａ：キャビティ
２１ｂ：ピンチオフ部
２１ｃ：凸部
２１ｄ：凹部
２２：第２金型
２２ａ：キャビティ
２２ｂ：ピンチオフ部
２３：発泡パリソン
２５：連結管
２７：連結管
３１：構造体
３１ａ：袋部
３２：発泡ブロー成形体
３４：バリ

Claims

ダクト本体に不織布が一体成形されたダクトであって、
前記ダクト本体は、発泡ブロー成形体である、ダクト。
請求項１に記載のダクトであって、
前記ダクトは、前記不織布が設けられた面に凹部と凸部の少なくとも一方を有する、ダクト。
請求項２に記載のダクトであって、
前記不織布は、直交する二方向について測定した１０％伸び荷重の平均値が５．５Ｎ以下である、ダクト。
請求項１〜請求項３の何れか１つに記載のダクトであって、
前記不織布は、目付が１７０ｇ／ｃｍ^２以下である、ダクト。
第１及び第２金型を用いたダクトの製造方法であって、
ブロー成形工程を備え、
前記ブロー成形工程では、第１及び第２金型の間に発泡パリソンが配置され、且つ第１金型と前記発泡パリソンの間に不織布が配置された状態で第１及び第２金型を閉じ、第１及び第２金型の間のキャビティ内に閉じ込められた前記発泡パリソン内にエアーを吹き込む、方法。
請求項５に記載の方法であって、
前記第１金型は、前記不織布に対向する部位に凹部と凸部の少なくとも一方を有する、方法。
請求項６に記載の方法であって、
前記不織布は、直交する二方向について測定した１０％伸び荷重の平均値が５．５Ｎ以下である、方法。
請求項５〜請求項７の何れか１つに記載の方法であって、
前記不織布は、目付が１７０ｇ／ｃｍ^２以下である、方法。