JP4456085B2 - 蛇腹ダクトの成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性を有して中空状に形成された蛇腹ダクトの成形方法に関する。

一般に、蛇腹ダクトは、可撓性を有して中空状に形成される蛇腹部材と蛇腹部材の両端に配置されるフランジ部材とを有して構成されている。蛇腹部材は、通常、ゴム成形品として形成されることが多いものの、近年の環境負荷物質低減及び室内空間に使用される材料の発生ガスや臭気規制に伴い素材をゴム成形品以外で形成する要望が高まっている。

この蛇腹部材を成形する場合には、中子インロー型よる成形方法が一般的に行われている。

中子インロー型による成形方法は、型内に中子を挿入して型と中子との間にゴム材を充填して蛇腹形状にするものである。この場合、成形された蛇腹製品を型から取り出すには、型内に空気を導入して蛇腹製品を広げることによって、取り出せるようにしていた。しかし、蛇腹部材は、通常、連続的に形成された複数の山部と谷部を有して形成されている。この場合、山部と谷部との高さの差が小さいものについては、外径と内径を規制した金型で対応できるものの、山谷の高さの差が大きいものについては、アンダーカットによる製品破れなどが生じて従来の成形型では対応することができなかった。

また、蛇腹部材をブロー成形で形成することもある。ブロー成形の場合、山部と谷部との肉厚が不均一になるとともに、樹脂材の硬度がＪＩＳ Ａ型硬度計でショアー７０°以上のものが推奨されるために、柔軟性を期待することができないという問題があった。

一方、この蛇腹部材とフランジ部材で構成される蛇腹ダクトを一体的に形成する場合、従来では、超音波溶着等によって行われることが多かった。

超音波溶着は、例えば、特許文献１によって知られている。

しかし、超音波による溶着方法は、一般的に超音波特有の溶着ムラが発生することと、溶着強度にバラツキがあることから、必要以上の接合形状が必要となりデザイン的にも大きく影響を及ぼすこととなっていた。又、残留応力も大きいことから割れや変形を防止するためのアニール処理が必要となる。さらに、部品を順に組みつけていくことから組付作業に時間がかかり、部品の中間管理も必要となってコストアップに繋がることとなっていた。

一方、樹脂部材を成形するとともに複合部材を一括して組みつけられる工法が、特許文献２に示すように、周知のＤＳＩ工法として知られている。この工法は、中空の樹脂成形品を成形する際に、型内で複数の部品を配置して一体的に成形することによって、複合部品が樹脂成形品と一体的に組みつけられて成形できることから、廉価なコストで複合部品を形成することができることとなっていた。
特開平８−２０７６６２号公報（３頁、図１参照） 特開昭６２−０８７３１５号公報（３〜５頁、図１参照）

本発明は、上述の課題を解決するものであり、ＤＳＩ工法を利用して蛇腹部材の山部と谷部とを均一に形成するとともに、軟質の蛇腹部材の両端に硬質部材を装着してコストのかからないように効率よく成形できる蛇腹部材の成形方法を提供するものである。

本発明に係る蛇腹ダクトの成形方法は、上記の目的を達成するために、以下のように構成するものである。すなわち、
エラストマーで形成された中空状の蛇腹部材と、前記蛇腹部材の両端に配設されて前記エラストマーに接着可能で前記エラストマーより硬質の樹脂材料で形成された中空状のフランジ部と、を備える蛇腹ダクトの成形方法であって、前記蛇腹部材と前記フランジ部とは、それぞれ軸方向に２分割した固定型と可動型を有する成形型において、前記エラストマーと前記硬質の樹脂材料を前記固定型のそれぞれの射出口から注入して位置をずらした前記固定型及び前記可動型のそれぞれのキャビティに充填することにより一次成形され、一次成形後に前記可動型が前記固定型に対して接近移動して、２分割された前記固定型と前記可動型の各キャビティ内で成形された一次成形品を接着して二次成形されることを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１に係るものであって、それぞれ２分割された前記蛇腹部材におけるキャビティは、それぞれの壁部に埋設されて前記蛇腹部材の形状に合わせた内周面を有するベース壁部と、前記蛇腹部材の形状に合わせた外周面を有する中子との間に形成されていることを特徴としている。

請求項３記載の発明では、前記２分割された前記フランジ部におけるキャビティは、前記蛇腹部材のキャビティに隣接可能に配設されるとともに段付き円柱状に形成されて移動可能な移動枠部の小径部の周りに形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、蛇腹ダクトは、蛇腹部材をエラストマーで形成していることから、樹脂材の硬度をＪＩＳ Ａ型硬度計でショアー７０°以下にすることができ、柔軟性を有する蛇腹ダクトを提供することが可能となる。

また、この蛇腹ダクトを成形する場合、蛇腹部材は一次成形時に少なくとも軸心に沿って二分割に成形したものを、二次成形で一体的に形成する。これによって、複雑な蛇腹状の中空部材を容易に成形することができるとともに、蛇腹の山部と谷部との肉厚を均一化することができる。

さらに、この蛇腹ダクトは、例えば、複合部材を一括して成形できるＤＳＩ工法を利用することによって蛇腹部材と硬質部材とを成形型内で一括して組付する。つまり、複雑な形状の蛇腹部材を二分割してそれぞれ成形した後、二分割された成形品をその接合部で合わせて接着する。この際、硬質部材を蛇腹部材に接続できるように配置して一体的に成形することとなる。これによって、各部材を組付ける組付作業を省略できるとともに、部品の中間管理を必要としないことから、廉価な費用で成形できることとなる。しかも一つの金型で成形できることから、製造コストを大幅に削減することができる。

実施形態の蛇腹ダクトは、軟質性で中空状の蛇腹部材と硬質性の材料とを一体的に成形するものとし、以下、図面に基づいて説明する。さらに、蛇腹ダクトを成形する際には、周知のＤＳＩ工法で成形するものとする。

図１は、実施形態の蛇腹ダクト１０の正面断面図を示すものであり、中空状の蛇腹状の蛇腹部材１１と、蛇腹部材１１の一端に配置された中空状の第１のフランジ部１２と、蛇腹部材１１の他端に配置された中空状の第２のフランジ部１３と、を有して構成されている。

蛇腹部材１１は、その軸方向（軸心又は略軸心を含む）に沿って２分割したものを接着して一体化した中空部品として形成するとともに、軟質の樹脂材で可撓性を有して形成されている。つまり、蛇腹部材１１は、蛇腹部材１１を現状の被取付部位に適宜に装着するために、屈曲させたり変形させたりする必要が生じても装着できるもので形成する。材質の硬度は、ＪＩＳ Ａ型硬度計で測定されたショアー７０°以下であって、分割成形された溶着部分の肉厚が１．０以上であるものを使用する。例えば、樹脂製の熱可塑性エラストマーで形成することが望ましい。

一方、第１のフランジ部１２及び第２のフランジ部１３は硬質部材として、被フランジ部材に装着するとともに蛇腹部材１１と一体化できる材料で形成する。この第１のフランジ部１２及び第２のフランジ部１３も蛇腹部材１１と同様、軸方向（軸心又は略軸心を含む）に沿って２分割したものを接着して一体的に形成する。また、材料は、硬質性で強度の高い樹脂材又は金属製で形成されている。例えば、ポリプロピレン製の材料（ＰＰ−Ｔ２０）、又はポリアミド製の材料（ＰＡ６）で形成することが望ましい。

次に、本形態の蛇腹ダクト１０の成形方法について図２〜５に基づいて説明する。この成形方法は周知のＤＳＩ工法によって行われる。

図２に示すように、この工法による金型１は、固定型３と可動型５とを有している。パーティングラインＰを間にして対峙する位置にある固定型３と可動型５には、蛇腹部材１１を構成するための第１のキャビティ３１と第２のキャビティ５１がそれぞれ中央部においてパーティングラインＰを間にして分割された状態で形成されている。第１のキャビティ３１は、固定型３内で固定壁部３２で囲まれて固定した位置にあり、第２のキャビティ５１は、移動壁部５２によって可動型５の空間部５３内をパーティングラインＰに沿って移動可能に配置されている。

固定型３における第１のキャビティ３１は、ベース壁部３３と中子３４で挟まれ、ベース壁部３３は固定壁部３２に埋設されている。さらに中子３４両側部は移動コア３５によって囲まれている。移動コア３５は、後述の移動枠部が走行するために、必要に応じて移動して図２に示す位置を空間にすることができる。また、固定壁部３２には第１のキャビティ３１に樹脂剤を挿入するランナー３６と樹脂剤を注入するノズル３７が形成されている。さらに、ランナー３６と平行に配置されて第１のキャビティ３１に樹脂剤を充填する充填ランナー３８が形成されている。充填ランナー３８は、可動型５に形成されるとともにランナー３６に連通する後述のゲート５８に連通されている。

又、固定型３と可動型５には、硬質部材を構成するための第３のキャビティ４１、第４のキャビティ４２と第５のキャビティ６１、第６のキャビティ６２がそれぞれ両端部付近にパーティングラインＰに沿って分割された状態で形成されている。

第３のキャビティ４１、第４のキャビティ４２は、それぞれ断面矩形の半円環状に形成され、その下辺と外側の側辺の周りを囲うように空間部４３、４４が形成されている。第３のキャビティ４１、第４のキャビティ４２には、ノズル３９に連通して固定壁部３２内を挿通するランナー４０が接続されている。

可動型５における第２のキャビティ５１は、ベース壁部５４と中子５５で挟まれ、ベース壁部５４は移動壁部５２に埋設されている。前述のように、第２のキャビティ５１は移動壁部５２によって、第１のキャビティ３１に対してパーティングラインＰに沿って対向する位置から離隔する方向（図２中、左右方向）に移動される。移動壁部５２は可動型５の固定壁部５６に摺動可能に支持されている摺動ロッド５７に連結され、図示しない駆動部によって移動される。

移動壁部５２の移動は、第１のキャビティ３１と第２のキャビティ５１とが対向する位置と第１のキャビティ３１と第２のキャビティ５１とが略１個分ずれた位置との間で行われる。そして、第１のキャビティ３１と第２のキャビティ５１とが略１個分ずれた位置において固定型３におけるランナー３６対向する移動壁部５２には、固定型３と可動型５が合わせられたときにランナー３６と連通するゲート５８が形成されている。そして第２のキャビティ５１と隣接する移動壁部５２との間に、ゲート５８から第２のキャビティ５１に連通する充填ランナー５９が形成されている。

第５のキャビティ６１、第６のキャビティ６２は、断面矩形の半円環状に形成され、その下辺と外側の側辺の周りを囲うように移動枠部６３、６４が形成されている。移動枠部６３、６４は、断面十字の段付き円柱状に形成され、可動型５における固定型３と対向する面よりその半分が固定型３に向かって突出している。この突出部位は、固定型３における空間部４３、４４に侵入可能に形成されている。移動枠部６３、６４は、可動型５における第２のキャビティ５１が移動する際、それぞれ、固定壁部５６に摺動可能に支持された摺動ロッド６５、６６によって、第３のキャビティ４１、第４のキャビティ４２及び第５のキャビティ６１、第６のキャビティ６２が第１のキャビティ３１及び第２のキャビティ５１に隣接する位置に移動するように、図示しない駆動部によって駆動されている。

なお、可動型５における移動壁部５２において、固定型３側端面から深さ方向の略半分は、固定型３における移動コア３５と同様、移動コア５２１を構成して、残り半分の固定コア５２２に対して着脱可能に構成されている。そのため、移動枠部６３、６４の第２のキャビティ５１側への移動の際、可動型５から脱着してその部位を空間部にして移動枠部６３、６４の移動を可能としている。

次に、上記のように構成された金型１において、図３に示すように、可動型５を固定型３に接近させて、両型３、５を当接させると、第１のキャビティ３１と第２のキャビティ５１はずれた位置にあり、固定型３におけるランナー３６が可動型５のゲート５８に連通される。又、第３のキャビティ４１と第５のキャビティ６１とは対向する位置にあり、第４のキャビティ４２と第６のキャビティ６２も対向する位置にある。この際、第３のキャビティ４１と第５のキャビティ６１とは連通され、第４のキャビティ４２と第６のキャビティ６２も連通される。

この状態においては、固定型３における移動コア３５は脱着されずに、中子３４を挟んだ位置にあり、また、可動型５における移動コア５２１は脱着されずに中子５５を挟んだ位置にある。

この状態で、ノズル３７から熱可塑性エラストマーを注入し、ノズル３９から硬質の樹脂剤を注入する。すると、熱可塑性エラストマーはランナー３６を通ってゲート５８に入り、一方では、固定型３の充填ランナー３８を通って第１のキャビティ３１に充填され、他方では、可動型５の充填ランナー５９を通って第２のキャビティに５１に充填される。

一方、硬質の樹脂剤は、ランナー４０を通って第３のキャビティ４１及び第４のキャビティ４２に充填される。第３のキャビティ４２は第５のキャビティ６１と連通され、第４のキャビティ４２は第６のキャビティ６２に連通されていることから第５のキャビティ６１、第６のキャビティ６２も同時に充填される。

次に、図４に示すように、可動型５を固定型３から離隔（図４中、上下方向）する。これによって、蛇腹部品１１は、第１キャビティ３１と第２キャビティ５１内に形成される分割された分割品として成形され、フランジ部品１２、１３は、移動枠部６３、６４に支持されて１成形品として可動型５側とともに移動される。この状態において、固定型３における移動コア３５を移動させて固定型３より脱着し、可動型５における移動コア５２１を移動させて可動型５より脱着する。

そして、可動型５における移動壁部５２を空間部５３内で移動（図４中、左右方向させ、第１のキャビティ３１と第２のキャビティ５１とを対向させる。同時に移動枠部６３、６４を移動壁部５２の両側面に隣接するように移動させる。

次に、図５に示すように、可動型５を固定型３に向かって移動（図５中、上下方向）させると、固定型３に装填されている中子３４と可動型５に装填されている中子５５とが合わせられるとともに、固定型３の充填ランナー３８と可動型５の充填ランナー５９とが連通することとなる。そして、固定型３側のノズル３７から接着剤（蛇腹部材１１と同一の樹脂製材料あるいは蛇腹部材１１とフランジ部材１２、１３の性質を有する樹脂製材料）を注入すると、蛇腹部材１１とフランジ部材１２、１３とが一体的に結合される。これによって蛇腹ダクト１０が一体成形される
次に、所定時間後、可動型５を固定型３から離隔することによって、蛇腹ダクト１０を取り出すとともに、中子３４、５５を取り除くことによって、製品としての蛇腹ダクト１０が形成される。

上述のように、エラストマーで形成された蛇腹部材１１と硬質部材で形成された一対のフランジ部１２、１３をＤＳＩ工法によって、一体成形すれば１金型で短時間で行うことができることから、廉価な蛇腹ダクト１０を提供することができる。

そしてこのように形成された蛇腹ダクト１０は、蛇腹部材がエラストマーから形成されていることから、図６に示すように、蛇腹部材１１を自由に屈曲させて使用することができる。例えば、家庭用の空気調和機あるいは車両の空気調和機の通気ダクト部として利用すれば、狭い空間部を有効利用することができ、装置をコンパクトにするとともに、通気ダクト部によって衝撃を緩和することができ、事故防止として利用することも可能となる。

なお、フランジ部の形状は、装着する装置に合わせて形成することができ、例えば、図６に示すような形状のフランジ部１２Ａ、１３Ａであっても、上記形態の成形方法で行うことができる。

本発明の一形態の蛇腹ダクトを示す断面図である。 図１の蛇腹ダクトの成形方法の第１工程を示す断面図である。 図１の蛇腹ダクトの成形方法の第２工程を示す断面図である。 図１の蛇腹ダクトの成形方法の第３工程を示す断面図である。 図１の蛇腹ダクトの成形方法の第４工程を示す断面図である。 別の形態の蛇腹ダクトを示す正面図である

符号の説明

１、金型
３、固定型
５、可動型
１０、蛇腹ダクト
１１、通気ダクト部
１２、第１のフランジ部
１３、第２のフランジ部
３１、第１のキャビティ
４１、第３のキャビティ
４２、第４のキャビティ
５１、第２のキャビティ
６１、第５のキャビティ
６２、第６のキャビティ

Claims (3)

1. エラストマーで形成された中空状の蛇腹部材と、前記蛇腹部材の両端に配設されて前記エラストマーに接着可能で前記エラストマーより硬質の樹脂材料で形成された中空状のフランジ部と、を備える蛇腹ダクトの成形方法であって、
   前記蛇腹部材と前記フランジ部とは、それぞれ軸方向に２分割した固定型と可動型を有する成形型において、前記エラストマーと前記硬質の樹脂材料を前記固定型のそれぞれの射出口から注入して位置をずらした前記固定型及び前記可動型のそれぞれのキャビティに充填することにより一次成形され、一次成形後に前記可動型が前記固定型に対して接近移動して、２分割された前記固定型と前記可動型の各キャビティ内で成形された一次成形品を接着して二次成形されることを特徴とする蛇腹ダクトの成形方法。
2. それぞれ２分割された前記蛇腹部材におけるキャビティは、それぞれの壁部に埋設されて前記蛇腹部材の形状に合わせた内周面を有するベース壁部と、前記蛇腹部材の形状に合わせた外周面を有する中子との間に形成されていることを特徴とする請求項１記載の蛇腹ダクトの成形方法。
3. 前記２分割された前記フランジ部におけるキャビティは、前記蛇腹部材のキャビティに隣接可能に配設されるとともに段付き円柱状に形成されて移動可能な移動枠部の小径部の周りに形成されていることを特徴とする請求項２記載の蛇腹ダクトの成形方法。

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