JP3077297B2

JP3077297B2 - 内燃機関の吸気系合成樹脂部品

Info

Publication number: JP3077297B2
Application number: JP24658291A
Authority: JP
Inventors: 純一佐藤; 朱美中井; 大輔堤; 徹吉田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JPH0559233A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気系を構
成するエアホース、レゾネータ、エアクリーナ、エアダ
クト等の合成樹脂部品に関し、特に同部品の制振性能の
向上に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の分野においては、軽量化
とそれによる燃費向上という社会的要請に応えるべく、
その構成部品の一部が金属から合成樹脂に変換されつつ
あり、その実用化も進んでいる。内燃機関の吸気系もそ
の例外ではなく、エアホース、レゾネータ、エアクリー
ナ、エアダクト等の種々の吸気系部品が合成樹脂で作製
されている。この合成樹脂として最も一般的なのはポリ
プロピレン樹脂であり、この樹脂は安価でありながら各
種の物性バランスがとれている。特に、タルク、ガラス
繊維、炭酸カルシウム等の単体又は混合物よりなる無機
充填剤を、ポリプロピレン樹脂に添加してなる強化ポリ
プロピレン樹脂は、強度、耐熱性に優れている。

【０００３】一方、内燃機関の吸気系には、軽量化の他
にも、車室内の快適化と車室外の環境保護とを図るた
め、騒音の低減が求められている。この騒音の成分のう
ち、吸気の脈動に起因する吸気音については、エアクリ
ーナの副次的作用による消音や、レゾネータの共鳴作用
又は干渉作用による消音により、かなり低減させること
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、吸気系の騒音
の成分には、前記吸気音の他にも、エアホース、レゾネ
ータ、エアクリーナ、エアダクト等の部品自身が振動し
て発する振動音があり、従来、この振動音についてはほ
とんど対策がなされていなかった。この振動音を低減す
るには部品の制振性能を向上させる必要があり、それに
は部品を制振性能の良い合成樹脂で作製すればよい。制
振性能を向上させた合成樹脂としては、現在のところ少
ないが、例えば特開昭６２−４３４４３号公報に記載さ
れたポリプロピレン樹脂組成物がある。

【０００５】ところが、上記ポリプロピレン樹脂組成物
は、例えば常温〜１００℃という比較的広い温度範囲に
おいて使用される吸気系合成樹脂部品に適用する際に
は、その機械的強度、耐熱性及び制振性能が未だ不十分
である。また、機械的強度、耐熱性を高めるために、ポ
リプロピレン樹脂にタルク等の無機充填剤を添加する
と、後述するごとく、ポリプロピレン樹脂の制振性能
（損失係数）が低下する。

【０００６】本発明の目的は、上記の課題を解決し、低
温から高温に至るまでの広い温度範囲で優れた制振性能
を有し、かつ、機械的強度、耐熱性にも優れた吸気系合
成樹脂部品を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る内燃機関の吸気系合成樹脂部品は、ポ
リプロピレン樹脂５０〜９５重量％と熱可塑性エラスト
マー５〜５０重量％とを混合してなる樹脂成分１００重
量部に対して、無機充填剤１０〜１５０重量部を配合し
たポリプロピレン樹脂組成物により作製されており、か
つ上記熱可塑性エラストマーは、ビニル構造のポリイソ
プレンブロックを有するスチレン−イソプレン−スチレ
ン構造のブロックポリマーを主体とするものであること
を特徴とする。

【０００８】上記「ポリプロピレン樹脂」としては、ホ
モポリプロピレンの他に、プロピレン−エチレンランダ
ム共重合体（エチレン含量２０重量％以下）、プロピレ
ン−エチレンブロック共重合体（エチレン含量２０重量
％以下）及びこれらの混合物がある。また、変性ポリプ
ロピレン樹脂（ポリプロピレン樹脂を不飽和カルボン酸
又はその誘導体及び有機過酸化物の存在下で変性したも
のをいう。以下。同じ。）を、一部ブレンドして用いる
こともできる。

【０００９】また、上記ポリプロピレン樹脂と変性ポリ
プロピレン樹脂とを混合して用いることが好ましい。こ
の際、変性ポリプロピレン樹脂は、樹脂成分中に１〜２
０％（重量比。以下同じ。）含まれることが好ましい。
また、ポリプロピレン樹脂のメルトフローインデックス
は５〜５０が好ましく、これらが５未満の場合には成形
加工性及び成形品の外観が悪くなり、５０を越える場合
は耐衝撃性の低下が著しくなる。

【００１０】また、上記「熱可塑性エラストマー」は、
上記のごとく、ビニル構造のポリイソプレンブロックを
有するスチレン−イソプレン−スチレン構造（以下、Ｓ
ＩＳ構造という。）のブロックポリマーを主体とするも
のである。このブロックポリマーは、下記の一般式で示
され、ポリイソプレンブロックが、１，２ビニル結合の
もの（化１式）又は３，４ビニル結合のもの（化２式）
がある。

【００１１】

【化１】

【００１２】

【化２】

【００１３】そして、上記「主体」とは、上記ブロック
ポリマーが熱可塑性エラストマー中に６０％以上含有さ
れていることをいう。また、上記熱可塑性エラストマー
は、熱可塑性とともにゴム弾性を有し、各種プラスチッ
クとの相溶性を有する。なお、上記のビニル構造のＳＩ
Ｓ構造は、後述する比較例６に示したＣｉｓ又はＴｒａ
ｎｓ−１，４結合のＳＩＳ構造（化３式、化４式）とは
異なるものである。

【００１４】上記ポリプロピレン樹脂は、樹脂成分中に
５０〜９５％含有させる。５０％未満では機械的強度、
耐熱性が低下し、９５％を越えると制振性能が低下す
る。また、上記熱可塑性エラストマーは、樹脂成分中に
５〜５０％含有させる。５％未満では制振性能が低く、
５０％を越えると耐熱性及び機械的強度が低下するおそ
れがある。

【００１５】次に、上記「無機充填剤」としては、タル
ク、ガラス繊維、マイカ、ワラストナイト、硫酸バリウ
ム、クレー、炭酸カルシウム、炭系繊維、炭化ケイ素繊
維、チタン酸カリウイスカー、硫酸カルシウムウイスカ
ー等を用いる。上記樹脂成分１００重量部に対して、こ
の無機充填剤１０〜１５０重量部を配合して、ポリウレ
タン樹脂組成物を作る。１０重量部未満では、特に常温
付近における制振性能が低く、機械的強度も低下し、１
５０重量部を越えると、機械的強度は向上するが、制振
性能が低下するおそれがある。

【００１６】また、上記無機充填剤のうち、タルク、マ
イカ及び炭酸カルシウムが、より優れた制振性能を発揮
する。特に、タルクは、機械的強度、耐熱性及び加工性
の点から、平均粒径１〜２０μｍのものを用いることが
好ましい。１μｍ未満ではかさ高となり、結晶ポリプロ
ピレン樹脂との混合性も低下し、２０μｍを越えるとタ
ルクの分散性が不十分となり、十分な補強強度が得られ
ない。更に好ましくは１〜１５μｍのものを用い、特に
高強度、高剛性が要求される場合は１．５〜５μｍのも
のを用いることが好ましい。

【００１７】次に、上記「ポリプロピレン樹脂組成物」
は、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、ブラベンダ
ー、バンバリーミキサー等の通常の混練機を用いて製造
することができる。通常は、各配合成分を所定の割合に
てタンブラー式ブレンダー、ヘンシェルミキサー、リボ
ンミキサー等により混合し、その後、押出機等で混練し
てペレット状のコンパウンドとなし、その後、エアホー
ス、レゾネータ、エアクリーナ、エアダクト等の吸気系
合成樹脂部品の形状に加工する。また、上記混練に当た
っては、タルク等の無機充填剤の一部又は全量を、押出
機のシリンダーの中間において途中供給してもよい。

【００１８】なお、上記ポリプロピレン樹脂組成物にお
いては、前記成分以外にも、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、滑剤、帯電防止剤、核剤、顔料、難燃剤、増量剤、
加工助剤等の添加剤を混合してもよい。

【００１９】

【作用及び効果】本発明の吸気系合成樹脂部品は、上記
ポリプロピレン樹脂組成物により作製されているため、
次の作用を奏する。低温から高温に至るまでの広い温度範囲（例えば、
常温〜１００℃）において、優れた制振性能（例えば、
損失係数が０．０４〜０．１８）を有する。また、その
制振性能は特に常温付近において優れている。優れた機械的強度を有し、その機械的強度の向上の
ために無機充填剤の量を増大しても制振性能の低下を生
じない（例えば、実施例１〜４と比較例３〜５を参
照。）。優れた耐熱性を有する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図１に示すような内燃機関の
吸気系合成樹脂部品に具体化した実施例とその比較例に
ついて説明する。最初に前提事項について説明しておく
と、制振性樹脂に関する諸物性の測定は、以下の方法に
より行った。また、各例における成分の配合割合、試験
片の測定結果は各表に示した。また、その配合割合は、
ポリプロピレン樹脂と熱可塑性エラストマーとからなる
樹脂成分に関しては重量％で示す。また、樹脂成分と無
機充填剤との割合に関しては、樹脂成分１００重量部に
対する無機充填剤の重量部で示す。

【００２１】（ａ）曲げ弾性率（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）ＡＳＴＭＤ７９０により行った。（ｂ）アイゾット衝撃値（ｋｇｆｃｍ／ｃｍ）ＡＳＴＭＤ２５６により行った。（ｃ）熱変形温度（℃）ＡＳＴＭＤ６４８に従い、荷重１８．６ｋｇ／ｃｍ2
により行った。（ｄ）損失係数縦・横共に１５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの正方形の平板を射
出成形により作製し、室温から１００℃まで昇温可能な
恒温槽中で数点の各温度に保ちながら、平板の中心部を
０．１Ｇで加振させ、伝達関数を測定した。そして、１
次共振点から半値幅法により損失係数を計算した。

【００２２】また、実施例、比較例に掲げる試験片の作
製は、所定割合に混合した組成物を異方向回転二軸押出
機で溶融混練し、長さＬ／直径Ｄ＝２７ｍｍ、３０ｍｍ
のペレットとした。次いで、このペレットを８０℃、３
時間乾燥した後、５ｏｚ射出成形機により成形し、試験
片を作製した。

【００２３】さて、吸気系合成樹脂部品の各実施例、比
較例につき、図１及び表１〜３を用いて説明する。図１
において、１は外気を採り入れるエアホース、２はエア
ホース１に接続されたレゾネータ（消音器）、３はレゾ
ネータ２に接続されたエアクリーナ、４はエアクリーナ
３に接続されたエアダクトである。また、５はエアダク
ト４に接続された燃料噴射装置、６は燃料噴射装置５に
接続された内燃機関本体である。なお、下記において、
ＰＰはポリプロピレン樹脂を、ＶＳは前記熱可塑性エラ
ストマーを示す。ポリプロピレン樹脂としては、三井石
油化学（株）のＪ８００を用いた。上記熱可塑性エラス
トマーとしては、クラレ（株）のＶＳ−１を用いた。ま
た、無機充填剤の種類は表中に示した。

【００２４】［実施例１〜４、比較例１］本例は、ＰＰ
７０％とＶＳ３０％とからなる樹脂成分１００重量部に
対し、タルクを種々の重量部で混合してなる制振性樹脂
を用いて、図１のエアホース１を射出成形したものであ
る。タルクは、平均粒径１．６〜２．０μｍのものを用
いた。表１より知られる通り、無機充填剤としてのタル
クを添加すると、タルクを添加していない比較例１に比
して、特に常温付近である２３℃における損失係数が大
きくなり、制振性能が向上することが分かる。そして、
タルク量の増加と共に高温側の制振性能が更に向上して
いくことが分かる。また、タルク量の増加と共に曲げ弾
性率が高くなり、一方アイゾット衝撃値が低下してい
る。また、前記テストによる耐熱性は約５５℃付近であ
る。

【００２５】上記効果の確認のため、実施例１〜４及び
比較例１のエアホース１から図示しない小片を切り出し
て振動ピックアップを取り付け、この小片に送風機から
風を当てたときの振動レベルを調べた。その結果、広い
周波数域５０〜１０００Ｈzのほとんどにおいて、実施
例１〜４のエアホース１は比較例１のエアホース１より
振動レベルが１〜５ｄＢ（デシベル）低かった。

【００２６】

【表１】

【００２７】［実施例５〜７、比較例２］本例は、ＰＰ
８０％とＶＳ２０％とからなる樹脂成分１００重量部に
対し、タルクを種々の重量部で混合してなる制振性樹脂
を用いて、図１のレゾネータ２を射出成形したものであ
る。表２より知られる通り、樹脂成分とタルクとの混合
比による物性変化の傾向は、上記表１と同様である。一
方、本例では前例（表１）の場合に比して、樹脂成分中
のＶＳ量が少ないため、前例に比して損失係数が低いこ
とが分かる。また、耐熱性は前例より若干向上してい
る。

【００２８】

【表２】

【００２９】［実施例８〜１１、比較例３〜６］実施例
８〜９は、前記実施例２においてタルクに代えてマイカ
又は炭酸カルシウムを用いた制振性樹脂を用いて、図１
のエアクリーナ３を射出成形したものである。また、実
施例１０〜１１は、前記実施例２においてタルクに代え
てマイカとタルクの混合物、又は、ガラス繊維（ＧＦ）
とタルクの混合物を用いた制振性樹脂を用いて、図１の
エアダクト４を射出成形したものである。

【００３０】また、比較例３はＰＰのみ、比較例４，５
はＶＳを加えていない例である。また、比較例６は、Ｖ
Ｓに変えてＳＳを用いた例である。ここに、ＳＳは、本
発明に用いる前記特定の「ビニル構造のポリイソプレン
ブロックを有するＳＩＳ構造のブロックポリマーを主体
とする熱可塑性エラストマー」とは異なり、下記の通
り、Ｃｉｓ−１，４結合（化３式）又はＴｒａｎｓ−
１，４結合（化４式）のポリイソプレンブロックを有す
るＳＩＳ構造のブロックポリマーを主体とする熱可塑性
エラストマーである。このＳＳには、日本合成ゴム
（株）の「ＳＩＳ５０００」を用いた。

【００３１】

【化３】

【００３２】

【化４】

【００３３】表３及び表４より知られる通り、本発明に
かかる実施例８〜１１は、いずれも高い損失係数を示し
ていることが分かる。一方、ＶＳを添加していない比較
例３〜６は、いずれも損失係数が低いことが分かる。そ
して、比較例３〜５（表４）のようにＶＳの添加がない
場合には、無機充填剤としてのタルク量が増加すると、
損失係数が低下する傾向にあることが分かる。この点に
関して、本発明においては、前記比較例１及び実施例１
〜４、前記比較例２及び実施例５〜７より知られる通
り、ＶＳを添加しているので、タルク量が増加しても、
損失係数は低下しないことが分かる。また、タルク量の
増加と共に機械的強度が高くなることが分かる。

【００３４】また、表３の比較例６より知られる通り、
Ｃｉｓ又はＴｒａｎｓ−１，４結合を有する上記ＳＳと
ＰＰとを用いた場合には、ＶＳとＰＰとを用いた場合
（例えば実施例８〜１１）に比して損失係数がかなり低
いことが分かる。このことは、本発明にかかる、ビニル
構造を有する前記熱可塑性エラストマーは、上記１，４
結合の熱可塑性エラストマーに比して、制振性能の向上
に大きく貢献することを示している。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れず、発明の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化
することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した吸気系合成樹脂部品の実施
例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１エアホース２レゾネータ３エアクリーナ４エアダクト

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 35/10 １０１Ｆ０２Ｍ 35/10 １０１Ｎ 35/12 35/12 Ｂ //(Ｃ０８Ｌ 23/12 53:02） (72)発明者吉田徹愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１番地豊田合成株式会社内 (56)参考文献特開平５−59234（ＪＰ，Ａ) 特開平４−198341（ＪＰ，Ａ) 特開平４−154854（ＪＰ，Ａ) 特開平２−300250（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−205147（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−64844（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−43443（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 23/12 C08K 3/00 F02M 35/024 F02M 35/10 F02M 35/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気系を構成する合成樹脂部
品において、該合成樹脂部品は、ポリプロピレン樹脂５０〜９５重量
％と熱可塑性エラストマー５〜５０重量％とを混合して
なる樹脂成分１００重量部に対して、無機充填剤１０〜
１５０重量部を配合したポリプロピレン樹脂組成物によ
り作製されており、かつ上記熱可塑性エラストマーは、ビニル構造のポリイ
ソプレンブロックを有するスチレン−イソプレン−スチ
レン構造のブロックポリマーを主体とするものであるこ
とを特徴とする内燃機関の吸気系合成樹脂部品。