JP2021020396A - ダクト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機械強度に優れ且つ軽量なダクトを製造可能なダクトの製造方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、第１及び第２金型を用いたダクトの製造方法であって、装着工程と、樹脂シート配置工程と、賦形工程と、型閉じ工程を備え、前記装着工程では、第１樹脂シートが予め賦形されて形成された第１賦形体を第１金型に装着し、前記樹脂シート配置工程では、溶融樹脂をＴダイから押し出すことによって形成された溶融状態の第２樹脂シートを第１及び第２金型の間に配置し、前記賦形工程では、第２金型を用いて第２樹脂シートを賦形して第２賦形体を形成し、前記型閉じ工程では、第１及び第２金型を閉じることによって、第１賦形体と第２賦形体を互いに溶着させる、方法が提供される。【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。

特許文献１には、未発泡樹脂で構成された第１壁部と、発泡樹脂で構成された第２壁部を有するダクトが開示されている。

特開２０１１−１３１７７６号公報

特許文献１では、未発泡樹脂シートと、発泡樹脂シートをそれぞれ金型内で賦形して形成した２つの賦形体を溶着することによってダクトを形成している。これによって、強度が必要な部位の強度を維持しつつ、軽量化を図っている。

特許文献１では、成形の度に、アキュームレータを用いて１回の成形分の発泡樹脂シートを形成しているが、このような間欠動作で発泡樹脂シートを形成する場合、発泡樹脂シートの発泡倍率を高めることが技術的に極めて困難である。このため、得られるダクトの第２壁部の発泡倍率もせいぜい５倍程度となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、機械強度に優れ且つ軽量なダクトを製造可能な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、第１及び第２金型を用いたダクトの製造方法であって、装着工程と、樹脂シート配置工程と、賦形工程と、型閉じ工程を備え、前記装着工程では、第１樹脂シートが予め賦形されて形成された第１賦形体を第１金型に装着し、前記樹脂シート配置工程では、溶融樹脂をＴダイから押し出すことによって形成された溶融状態の第２樹脂シートを第１及び第２金型の間に配置し、前記賦形工程では、第２金型を用いて第２樹脂シートを賦形して第２賦形体を形成し、前記型閉じ工程では、第１及び第２金型を閉じることによって、第１賦形体と第２賦形体を互いに溶着させる、方法が提供される。

本発明は、第１樹脂シートが予め賦形されて形成された第１賦形体と、溶融状態の第２樹脂シートが賦形されて形成された第２賦形体を互いに溶着させることによってダクトを製造する点を特徴としている。第１賦形体は、発泡倍率が非常に高い発泡樹脂シートを用いて形成することができるので、本発明の方法によれば、軽量なダクトの製造が可能である。また、第２賦形体は、非発泡樹脂シート、又は第１樹脂シートよりも発泡倍率が低い樹脂シートを用いて形成可能である。このため、機械強度に優れたダクトを得ることが可能である。

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、前記記載の方法であって、第１賦形体は、予備賦形金型を用いて賦形され、前記予備賦形金型は、前記ダクトの内面に対応した凸形状を有する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、第１賦形体は、発泡倍率が７倍以上である、方法である。
好ましくは、筒部を有するダクトであって、前記筒部は、第１及び第２壁部が互いに溶着されて構成されており、第１壁部の発泡倍率が７倍以上であり、第２壁部の発泡倍率が１〜６倍である、ダクトである。
好ましくは、前記記載のダクトであって、第１壁部の内面は、表面粗さが、第１壁部の外面よりも小さい、ダクトである。

本発明の一実施形態のダクト１の斜視図である。 第１賦形体２１の賦形方法を説明するための断面図であり、図２Ａは、予備賦形金型２に対向させて第１樹脂シート３１を配置した状態を示し、図２Ｂは、金型２で第１樹脂シート３１を賦形して第１賦形体２１を形成した後の状態を示し、図２Ｃは、第１賦形体２１を金型２から取り外した後の状態を示す。 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３の金型４１，４２近傍の断面図であり、金型４１に第１賦形体２１を装着する直前の状態を示す。 図４の状態から金型４１に第１賦形体２１を装着し、金型４１，４２の間に第２樹脂シート３２を配置した後の状態を示す断面図である。 図５の状態から第２樹脂シート３２を金型４２で賦形して第２賦形体２２を形成した後の状態を示す断面図である。 図６の状態から金型４１，４２を型閉じして構造体３３を形成した後の状態を示す断面図である。 金型４１，４２から取り出してバリ３４を除去した後の構造体３３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の構造
図１に示すように、本発明の一実施形態のダクト１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り、筒部１ａと、フランジ部１ｂと、突出部１ｃを備える。

筒部１ａは、ダクト１の通気路を構成する筒状の部位である。筒部１ａは、第１壁部１１と第２壁部１２が互いに溶着されて構成されている。第１壁部１１と第２壁部１２の溶着部にはフランジ部１ｂが設けられていて第１及び第２壁部１１，１２の溶着強度が高められている。フランジ部１ｂは省略可能である。突出部１ｃは、フランジ部１ｂ（フランジ部１ｂがない場合は筒部１ａ）から突出した部位である。突出部１ｃには、各種のマークが設けられたり、ダクト１を別の部材に溶着する際に用いる凹凸形状（いわゆる溶着ビード）１ｄが設けられたりする。突出部１ｃは省略可能である。

第１壁部１１の発泡倍率は、好ましくは、７倍以上であり、例えば７〜２０倍であり、具体的には例えば、７、８、９、１０、１５、２０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。第２壁部１２の発泡倍率は、好ましくは、１〜６倍であり、具体的には例えば、１、１．１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６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。発泡倍率が１倍であることは、第２壁部１２が発泡されていないことを意味する。第１壁部１１の発泡倍率が７倍以上であり、且つ第２壁部１２の発泡倍率が１〜６倍である場合、機械強度と軽量性に優れている。

好ましくは、第１壁部１１の内面１１ａは、表面粗さが、第１壁部１１の外面１１ｂよりも小さい。内面１１ａの表面粗さが小さいと送風抵抗が低減される。外面１１ｂの表面粗さが大きいと接着性や結露水保持性が向上する。なお、本明細書において、「表面粗さ」は、JIS B 0601-2001で規定される算術平均高さＲａを意味する。

ダクト１は、第１樹脂シート３１が予め賦形されて形成された第１賦形体２１（図２を参照）と、溶融状態の第２樹脂シート３２を賦形して形成された第２賦形体２２（図５〜図６を参照）を溶着することによって形成される。

以下、第１賦形体２１の賦形方法と、ダクト１の製造方法について詳細に説明する。

２．第１賦形体２１の賦形方法
図２に示すように、第１賦形体２１は、予備賦形金型２を用いて第１樹脂シート３１を賦形することによって形成することができる。

第１樹脂シート３１は、好ましくは発泡樹脂シートであり、その発泡倍率は、好ましくは７倍以上であり、例えば７〜２０倍であり、具体的には例えば、７、８、９、１０、１５、２０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。

第１樹脂シート３１は、好ましくは、樹脂シートのロールから巻き戻されたものである。樹脂シートのロールは、例えば、溶融樹脂をＴダイから押し出すことによって形成された樹脂シートを冷却後にロール状に巻き取ることによって形成することができる。

特許文献１のようにアキュームレータを用いて発泡樹脂シートを形成する場合、シート形成装置を間欠動作させる必要がある。この場合、溶融樹脂の固化を防ぐために溶融樹脂の温度を高めに設定することが必要であるが、溶融樹脂の温度が高いほど気泡が安定して形成されず、発泡樹脂シートの発泡倍率が低くなりやすい。また、間欠動作では、シートの状態が安定しにくいので、発泡樹脂シートの発泡倍率を高くすることが難しい。

一方、発泡樹脂シートのロールを形成する場合、溶融樹脂を連続的にＴダイから押し出して形成した発泡樹脂シートを連続的に巻き取るので、溶融樹脂の固化が起こりにくいので溶融樹脂の温度を低くすることができ、且つ発泡樹脂シートの状態が安定するので、発泡樹脂シートの発泡倍率を高めやすい。

本実施形態の方法では、加熱によって軟化された状態の第１樹脂シート３１を図２Ａに示すように金型２に対向するように配置し、図２Ｂに示すように、金型２を用いて賦形して第１賦形体２１を形成する。第１樹脂シート３１は、ヒーターなどを用いて加熱することができる。賦形方法としては、真空成形やブロー成形が挙げられる。

金型２は、ダクト１の内面に対応した凸形状２ａを有することが好ましい。これによって、第１賦形体２１は、凸形状２ａに沿った形状に賦形される。この場合、図２Ｃに示すように、第１賦形体２１の内面２１ａ（第１壁部１１の内面１１ａとなる面）の形状が金型２によって規定されるので、ダクト１の筒部１ａの内面２１ａの寸法精度が高くなり、ダクト１の端部に別の部材を挿入して連結しやすくなる。

第１樹脂シート３１が発泡樹脂シートである場合、凸形状２ａを有する金型２を用いて賦形すると、内面２１ａの表面粗さが、第１賦形体２１の外面２１ｂの表面粗さよりも小さくなる。内面２１ａは、第１樹脂シート３１が凸形状２ａに押し付けられることによって形成されるので、内面２１ａの近傍には平滑なスキン層が形成されるのに対し、金型２に押し付けられない外面２１ｂにはスキン層が形成されないからである。外面２１ｂは、破泡面となり、表面粗さが大きくなる。また、金型２が凸形状２ａを有する場合、スライドコアを用いることが可能になり、形状転写の自由度が向上する。

第１賦形体２１は、第１壁部１１となる本体部２１ｃと、本体部２１ｃの端から突出するフランジ部２１ｄを備える。フランジ部２１ｄは、後述する第２賦形体２２のフランジ部２２ｄ（図６を参照）に溶着されることによって、第１及び第２賦形体２１，２２の強固な溶着が可能になる。なお、フランジ部２１ｄ，２２ｄがなくても第１及び第２賦形体２１，２２の溶着は可能であるので、フランジ部２１ｄ，２２ｄは不要な場合には省略してもよい。

３．成形機１０の構成
図３を用いて、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について説明する。成形機１０は、ホッパー４と、押出機１３と、アキュームレータ１７、Ｔダイ１８と、第１及び第２金型４１，４２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Ｔダイ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４，押出機１３＞
ホッパー４は、原料樹脂３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３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３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３は、ホッパー４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。

＜アキュームレータ１７、Ｔダイ１８＞
溶融樹脂３ａ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３ａ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３ａをＴダイ１８内に設けられたスリットから押し出して溶融状態の第２樹脂シート３２を形成する。

第２樹脂シート３２は、非発泡樹脂シートであってもよく、発泡樹脂シートであってもよい。発泡樹脂シートを形成する場合、ホッパー４から原料樹脂３と共に化学発泡剤を投入したり、又は押出機１３にインジェクタを設け、インジェクタを通じて物理発泡剤（例：窒素や二酸化炭素）を注入したりすることができる。第２樹脂シート３２の発泡倍率は、好ましくは１〜６倍であり、具体的には例えば、１、１．１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６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。

＜金型４１，４２＞
第２樹脂シート３２は、金型４１，４２間に導かれる。図４に示すように、金型４１，４２は、キャビティ４１ａ，４２ａを有し、キャビティ４１ａ，４２ａを取り囲むようにピンチオフ部４１ｂ，４２ｂが設けられている。キャビティ４１ａ，４２ａは、金型４１，４２が閉じたときに構造体３３（図８を参照）の形状となるように構成されている。

キャビティ４１ａは、第１賦形体２１の本体部２１ｃを収容する凹部４１ａ１と、フランジ部２１ｄを収容する凹部４１ａ２を備える。凹部４１ａ２は、フランジ部２１ｄが凹部４１ａ２からはみ出す深さになっている（つまり、凹部４１ａ２の深さ方向の長さがフランジ部２１ｄの厚さ方向の長さよりも短くなっている）。

キャビティ４２ａは、第２賦形体２２の本体部２２ｃを形成するための凹部４２ａ１と、フランジ部２２ｄを形成するための凹部４２ａ２を備える（図４及び図６を参照）。凹部４２ａ２は、第２樹脂シート３２が凹部４２ａ２からはみ出す深さになっている（つまり、凹部４２ａ２の深さ方向の長さが第２樹脂シート３２の厚さ方向の長さよりも短くなっている）。

３．ダクトの製造方法
本発明の一実施形態のダクト１の製造方法は、装着工程と、樹脂シート形成工程と、賦形工程と、型閉じ工程と、後処理工程を備える。

＜装着工程＞
装着工程では、図４〜図５に示すように、金型４１，４２が開かれた状態で、第１賦形体２１を第１金型４１に装着する。第１賦形体２１は、第１金型４１のキャビティ４１ａに装着することができる。例えば、第１金型４１に設けられた不図示の減圧吸引孔を通じて第１賦形体２１を減圧吸引することによって第１賦形体２１を第１金型４１に装着することができる。第１賦形体２１は、装着工程の時点ですでに冷却された状態になっている。

＜樹脂シート配置工程＞
樹脂シート配置工程では、図５に示すように、溶融樹脂３ａをＴダイ１８から押し出すことによって形成された溶融状態の第２樹脂シート３２を金型４１，４２の間に配置する。

＜賦形工程＞
賦形工程では、図５〜図６に示すように、第２金型４２を用いて第２樹脂シート３２を賦形して第２賦形体２２を形成する。第２金型４２には不図示の減圧吸引孔が設けられており、第２金型４２によって第２樹脂シート３２の減圧吸引を行って第２樹脂シート３２を賦形する。これによって、本体部２２ｃ及びフランジ部２２ｄを有する第２賦形体２２が形成される。

＜型閉じ工程＞
型閉じ工程では、図６〜図７に示すように、金型４１，４２の型締めを行う。これによって、第１及び第２賦形体２１，２２が互いに溶着される。この際、フランジ部２１ｄ，２２ｄが金型４１，４２によって圧縮されて強固に溶着される。ピンチオフ部４１ｂ，４２ｂの外側がバリ３４となり、キャビティ４１ａ，４２ａによって形成される空間に図８に示す構造体３３が形成される。

なお、金型４１，４２を閉じた状態で、構造体３３内にエアーを吹き込んでもよい。特許文献１のように溶融状態の発泡樹脂シートを用いてダクトを成形する場合、発泡樹脂シートが十分に冷却される前にエアーの吹き込みを行うと、気泡が潰れて発泡倍率が低下してしまう虞がある。一方、本実施形態の第１賦形体２１は十分に冷却された状態であるので、エアーの吹き込みを行っても第１賦形体２１の気泡は、ほとんど又は全く潰れない。従って、高い圧力でエアーの吹き込みを行うことが可能であり、第２賦形体２２の形状転写性が向上する。

構造体３３が十分に冷却されると、金型４１，４２を開いて、金型４１，４２から構造体３３を取り出し、バリ３４を除去して、図８に示す構造体３３を得る。

図８の状態から構造体３３の両端の袋部３３ａを切除することによって、図１に示す構造のダクト１が得られる。

１ ：ダクト
１ａ ：筒部
１ｂ ：フランジ部
１ｃ ：突出部
１ｄ ：凹凸形状
２ ：予備賦形金型
２ａ ：凸形状
３ ：原料樹脂
３ａ ：溶融樹脂
４ ：ホッパー
１０ ：成形機
１１ ：第１壁部
１１ａ ：内面
１１ｂ ：外面
１２ ：第２壁部
１３ ：押出機
１３ａ ：シリンダ
１７ ：アキュームレータ
１７ａ ：シリンダ
１７ｂ ：ピストン
１８ ：Ｔダイ
２１ ：第１賦形体
２１ａ ：内面
２１ｂ ：外面
２１ｃ ：本体部
２１ｄ ：フランジ部
２２ ：第２賦形体
２２ｃ ：本体部
２２ｄ ：フランジ部
２５ ：連結管
２７ ：連結管
３１ ：第１樹脂シート
３２ ：第２樹脂シート
３３ ：構造体
３３ａ ：袋部
３４ ：バリ
４１ ：第１金型
４１ａ ：キャビティ
４１ａ１ ：凹部
４１ａ２ ：凹部
４１ｂ ：ピンチオフ部
４２ ：第２金型
４２ａ ：キャビティ
４２ａ１ ：凹部
４２ａ２ ：凹部
４２ｂ ：ピンチオフ部

Claims (5)

1. 第１及び第２金型を用いたダクトの製造方法であって、
   装着工程と、樹脂シート配置工程と、賦形工程と、型閉じ工程を備え、
   前記装着工程では、第１樹脂シートが予め賦形されて形成された第１賦形体を第１金型に装着し、
   前記樹脂シート配置工程では、溶融樹脂をＴダイから押し出すことによって形成された溶融状態の第２樹脂シートを第１及び第２金型の間に配置し、
   前記賦形工程では、第２金型を用いて第２樹脂シートを賦形して第２賦形体を形成し、
   前記型閉じ工程では、第１及び第２金型を閉じることによって、第１賦形体と第２賦形体を互いに溶着させる、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   第１賦形体は、予備賦形金型を用いて賦形され、
   前記予備賦形金型は、前記ダクトの内面に対応した凸形状を有する、方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の方法であって、
   第１賦形体は、発泡倍率が７倍以上である、方法。
4. 筒部を有するダクトであって、
   前記筒部は、第１及び第２壁部が互いに溶着されて構成されており、
   第１壁部の発泡倍率が７倍以上であり、第２壁部の発泡倍率が１〜６倍である、ダクト。
5. 請求項４に記載のダクトであって、
   第１壁部の内面は、表面粗さが、第１壁部の外面よりも小さい、ダクト。