JP4822670B2

JP4822670B2 - 発泡体ダクト

Info

Publication number: JP4822670B2
Application number: JP2004052672A
Authority: JP
Inventors: 武彦鷲見; 澄雄長井; 輝雄玉田; 正明小野寺
Original assignee: Kyoraku Co Ltd
Current assignee: Kyoraku Co Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005241157A

Description

本発明は、軽量で断熱性に勝れた発泡体ダクトに関するものである。

自動車の空調装置等に用いられる軽量で断熱性を有する発泡体ダクトの従来例について説明する。

特許文献１に開示された発泡体ダクトは、ポリオレフィン系樹脂に対して発泡剤として物理発泡剤を添加した発泡ブロー成形によって成形されたものであって、物理発泡剤には、炭酸ガス、窒素ガス、空気等の無機系物理発泡剤や、プロパン、フロン、ブタン等の有機系物理発泡剤を用いている（特許文献１参照）。

しかし、特許文献１に開示された発泡体ダクトは、断熱性が不充分であるばかりでなく表面粗さも大きい。そのため、空調装置の冷却媒体の流路に用いた場合、外表面に結露が生じ易く、冷却媒体の流動抵抗も大きい。

また、発泡体ダクトの最小肉厚が０．５ｍｍより薄い場合、発泡ブロー成形時にこの最小肉厚の部分にピンホールが発生して発泡ブロー成形ができなくなるため、発泡体ダクトの肉厚を全体的に厚くする必要があり、軽量化に限界がある。

特許文献２に開示された発明は、ＡＢＳの表面品質について、ブロー成形での表面不良に起因して、外観性能が劣化する問題を解決すべき課題としている。

外観改善のために、フェノール系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤、チオエーテル酸化防止剤等、防止剤を添加している。しかし、実施例においても表面粗さの平均値は１〜３μｍと非常に小さく、発泡ブロー成形における気泡に起因する表面粗さ（平均値が４５μｍ）の記載はない。また、ＡＢＳは、成形温度が高温（２７０℃）であるために、酸化防止剤を配合して樹脂の劣化を防止するものであり、ＰＰについての記載はない。ＰＰは成形温度が２００℃とＡＢＳに比べ低いので、樹脂の劣化による表面品質の悪化は問題にならない。

特許文献３には、超微孔質発泡材料については、発泡剤として超臨界状態にある二酸化炭素を発泡すべき材料に供給して超微孔質発泡材料を製造することが記載されている。しかし、平均気泡径が２μｍ未満（気泡の９乗個／材料ｃｍ³、全容積の２０〜９０％が気孔画分）と小さく、もっと気泡径の大きい１００〜５００μｍを製造することについては、記載されていない。また、発泡ブロー成形についても記載されていない。

特許文献４には、微孔性フォームの押し出しについて、超臨界状態の発泡剤と核剤を発泡すべき材料に供給することで、平均気泡径が５０〜１００μｍの製品が得られる旨記載されている。

しかし、発泡すべき材料のメルトテンションの決定と、平均気泡径が１００μｍ以上の記載はない。

特許文献５には、発泡ブロー用ポリプロピレンに関し、樹脂の２３０℃におけるメルトテンションが０．０４９Ｎ以上で、発泡倍率が３以上の発泡ブロー成形品および製造方法が開示されている。

しかし、樹脂の２３０℃でのメルトテンションが０．０２９〜０．０４９Ｎであり、超臨界状態の発泡剤と核剤を配合した発泡ブロー製品の記載はない。
特開平１０−１８１３３４号公報特開平７−３２４５４号公報特許第２６２５５７６号公報特表２００１−５２７１０６号公報ＷＯ９９／２８１１１号公報

本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、軽量で断熱性に勝れた結露が生じ難い発泡体ダクトを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため、本発明の発泡体ダクトは、熱可塑性樹脂に発泡剤として超臨界流体を添加した発泡ブロー成形によって成形された平均肉厚が５ｍｍ未満の発泡体ダクトは、発泡セル径の小さい発泡セルが均一に分布しており、外表面における表面粗さがＲｔ４５μｍ以下で、発泡倍率が２．５〜５倍の範囲以内であり、前記発泡ダクトの断面において、前記発泡セルは楕円形状であって、当該発泡セルの平均的な楕円形状の長径の長さが１００μｍ〜５００μｍであり、核剤が２．５〜７重量％添加されており、結露率が０．０１０ｇ／ｃｍ ^２以下であることを特徴とするものである。

さらに、熱可塑性樹脂は、２３０℃におけるメルトテンションが０．０２９Ｎ〜０．０４９Ｎの範囲以内のポリプロピレンでもよい。

本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。

発泡体ダクトの全体にわたり、発泡セル径が小さい発泡セルが薄肉部を含めて均一に分布するとともに発泡倍率が大きく、軽量で断熱性に勝れている。加えて、外表面の表面粗さＲｔが４５μｍ以下であり、外気温度に比べて低温の冷却媒体が流れる自動車の空調装置等に用いた場合、結露量が著しく低減する。

図１は、本発明の一実施の形態による発泡体ダクトの模式斜視図である。

本実施の形態による発泡体ダクト１は、断面形状が矩形状であって三次元的に屈曲する屈曲部を有している。中央部１ａの一端側に連設された一端側屈曲部１ｂが中央部１ａを基準にして円弧状に屈曲（図示Ｘ軸側）しており、その反中央部側には中央部１ａよりもわずかに高い段差２ａが生じる断面形状の拡大した膨出部２が連設されている。中央部１ａの他端側に連設された他端側屈曲部１ｃは中央部１ａを基準にしてＬ字状に屈曲（図示Ｚ軸側へ屈曲したのち図示Ｙ軸側へ屈曲）しており、その反中央部側には一対の突条部３ａ、３ｂが所定の間隔をおいて外面に形成された接続部３が連設されているとともに、接続部３の反中央部側には閉鎖部４が連設されている。

なお、発泡体ダクト１は、パーティングライン５の全部分にバリが発生する総バリタイプに限らず、膨出部２および閉鎖部４におけるパーティングライン５の部分にのみバリが生じるタイプの吹込金型を用いて発泡ブロー成形することができる。

発泡体ダクトを上記特許文献１に開示された発泡ブロー成形方法によって成形すると、発泡セル径が１５００μｍ以上の大きなものとなるとともに発泡セルの分布も不均一になり、発泡倍率が２倍ぐらいの小さいものとなってしまう。このため、断熱性が不充分で表面粗さも荒くなり、空調装置に用いると結露が生じ易い。また、発泡セル径が大きいため、発泡体ダクトの最小肉厚が０．５ｍｍ以下になると、最小肉厚の部分にピンホールが発生して成形不良となってしまう。

そこで、繰り返し実験を行った結果、発泡押出成形において注目されている超臨界流体を発泡剤とする押出機を用い、熱可塑性樹脂に発泡剤として超臨界流体を添加した溶融パリソンを成形し、このパリソンを吹込金型で発泡ブロー成形することにより、発泡体ダクトの外表面における表面粗さＲｔ（最大高さ）が４５μｍ以下で、発泡倍率が２．５〜５倍の範囲以内の断熱性に勝れた発泡体ダクトが得られた。

超臨界流体としては、毒性や可燃性もなく、容易に超臨界圧力および超臨界温度の超臨界状態にすることができる、不活性ガスである炭酸ガス、窒素ガスを用いるとよい。因みに、二酸化炭素（ＣＯ₂）は、臨界温度３１℃、臨界圧力７．４ＭＰａ以上で超臨界流体となる。

また、核剤の添加量を２．５〜７重量％の範囲以内にすることにより、発泡セル径が５００μｍ以下（発泡セル径の小さい）の発泡セルが均一に分布し、発泡倍率を増大させることができることが判明した。

熱可塑性樹脂としては、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン等を用いることができる。核剤としては、タルク、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウム等の公知のものを用いることができる。

次に、本発明の他の実施の形態による発泡体ダクトについて説明する。

一般的に冷却された空気や清浄な空気を供給する空調用ダクトにあっては、ダクト周辺の壁面に沿わせたり、周辺位置を避けて空気の供給通路を設ける必要があるため、その供給通路が曲がりくねった形状であることが少なくない。それにしたがって空調用ダクトは、全体として曲がりくねった形状を複数の分割したダクトにて構成し、それぞれ接続して一つのダクトとして構成するのが一般的である。特に空気の供給通路が三次元方向に曲折した空調用ダクトにあっては、一体に成形することが困難なため、ダクトの分割構造を採用するのが一般的であった。すなわち、ブロー成形にて三次元方向に曲折した空調用ダクトを製造する場合、管状のパリソンを金型キャビティの適正位置に配置することが困難であり、それによってブロー成形されたダクトの壁面において、ブロー比の高い部分と低い部分のギャップがはげしくなり、薄肉部の発生、さらにはピンホールの発生をきたす問題がある。

したがって、上記のようなブロー比のギャップがはげしい場合は、ピンホール防止のため、ブロー成形の設定肉厚を全体的に厚くすることが行われていた。特に発泡性樹脂をブロー成形する場合は、非発泡の樹脂の場合と比べ、パリソンの伸びが低下するためピンホール防止を目的とした厚肉の設定肉厚を余儀なくされた。

上記問題を改善する手段を以下に説明する。

すなわち、本実施の形態による発泡体ダクトは、内部の空気供給通路の軸線が三次元方向に曲折した発泡性樹脂にて一体にブロー成形した空調用の発泡体ダクトであって、ブロー成形時にパリソンが挟まれて分割形式の金型ピンチオフにて成形されるパーティングライン５を三次元方向に曲折し、前記空調用の発泡体ダクトは、平均肉厚が０．５〜１．５ｍｍであり、発泡セル径の小さい発泡セルが均一に分布しており、外表面における表面粗さがＲｔ４５μｍ以下で、発泡倍率が２．５〜５倍の範囲以内である。

本実施の形態による発泡体ダクトは、軽量で断熱性に優れ、さらに肉厚均一性、軽量性、経済性に優れる。以下に構成と効果の関係について説明する。

（１）ブロー成形時パリソンが挟まれて分割形式の金型ピンチオフにて成形されるパーティングライン５を設けることは、パリソンのブロー比を調節抑制するためである。

（２）上記パーティングライン５を三次元方向に曲折することにより、パリソンが空気の供給通路に沿って適正に配置され、パリソンがパーティングライン５を起点として膨脹するため、ダクト壁面の肉厚均一性を確保することができる。

（３）内部の空気供給通路の軸線が三次元方向に曲折した一体にブロー成形した空調用の発泡体ダクトは、従来の多くの分割ダクトを組立てる構成に比べ、製造工程が削減される。

（４）平均肉厚が０．５〜１．５ｍｍの比較的薄肉であっても肉厚均一性が確保されるので、断熱性を維持することができる。

（５）発泡セル径の小さい発泡セルが均一に分布しており、外表面における表面粗さがＲｔ４５μｍ以下で、発泡倍率が２．５〜５倍の範囲以内であるので、従来の発泡体ダクトに比べ結露性に優れる。

なお、上記構成の空調用の発泡体ダクトを製造するに際しては、熱可塑性樹脂に発泡剤として超臨界流体を添加した発砲ブロー成形が好ましいが、発泡剤として超臨界流体を添加しない発泡ブロー成形であっても適用可能である。

また、パーティングラインは全長に亘ってパリソンが挟まれる必要はなく、肉厚均一性の問題となる箇所を中心として実質的にパリソンが挟まれればよい。

ポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製ニューフォーマーＦＢ３３１２）を成形材料とし、シリンダにガス供給口を有するスクリュ式押出機を備えた発泡ブロー成形機（株式会社日本製鋼所製Ｐ−５０−Ｌ／Ｄ３４）を用い、ガス供給口より二酸化炭素（ＣＯ₂）の超臨界流体を添加し、図１に示したものと同様の形状の三次元的に屈曲した屈曲部を有する発泡体ダクトのサンプルを下記の成形条件で発泡倍率を変化させて発泡ブロー成形した。

記
成形条件
パリソンの外径：１２０ｍｍ
ダイの出口における樹脂温度：１７２℃
パリソンの肉厚：５ｍｍ
発泡体ダクトの最も薄い部分の肉厚０．３ｍｍ

結露率は、発泡体ダクト内を０℃の冷水で満たし、温度４０℃、湿度９０％の恒温槽に１０分間放置したのち、発泡体ダクトの外表面に結露した水および滴下した水を布に染み込ませてその重量変化（結露量）を計測し、計測された結露量（ｇ）を発泡体ダクトの表面の単位面積（ｃｍ²）当りに換算した値である。

発泡セルの発泡セル径の測定は、ミクロトーム（ＬＥＩＣＡ社製ＲＭ２１４５）で発泡体ダクトを切断し、切断断面をＣＣＤカメラ（キーエンスＶＨ−６３００）で撮影した。そして、発泡セルの平均的な楕円形状の長径の長さを発泡セル径とした。

図２は、本発明の発泡体ダクトの切断面における発泡セルの倍率１００の写真である。発泡セル径は５００μｍ以下である。

図３は比較例の発泡体ダクトの切断面における発泡セルの倍率１００の写真である。発泡セル径は１５００μｍ以上である。

発泡体ダクトの各サンプルの表面粗さは、表面粗さ測定機（株式会社東京精密製サーフコム４７０Ａ）を用いて計測したＲｔ（最大高さ）を示す。発泡体ダクトの表面粗さの測定部位は、パリソンの押し出し方向後方側に比べて外表面の表面粗さが粗くなる前方側に対応する部位（図１に示した他端側屈曲部１ｃ）とした。

（比較例１）
二酸化炭素の超臨界流体を発泡剤として添加するかわりに炭酸ガスを発泡剤として添加した以外は、実施例１と同様に発泡体ダクトのサンプルを発泡ブロー成形し、実施例１と同様に結露量を測定した。

その結果を表１に示す。

核剤を添加した以外は〔実施例１〕と同様に発泡体ダクトのサンプルを発泡ブロー成形した。

（比較例２）
核剤を添加した以外は（比較例１）と同様に発泡体ダクトのサンプルを発泡ブロー成形した。

その結果を表２に示す。

ポリプロピレンを成形材料とし、２３０℃におけるメルトテンションを変化させた以外は、実施例１と同様に発泡体ダクトのサンプルを発泡ブロー成形した。

（比較例３）
ポリプロピレンを成形材料とした以外は比較例１と同様に発泡体ダクトのサンプルを発泡ブロー成形した。

その結果を表３に示す。

表１〜３のそれぞれのサンプル１〜６、サンプル７〜１０の各データから明らかなように、本発明に係る発泡体ダクトは、その外表面における表面粗さがＲｔ４５μｍ以下で、発泡倍率が２．５〜５倍の範囲以内であることが必要条件である。表面粗さがＲｔ４５μｍより大きくなると結露が生じ易くなる。

一実施の形態による発泡体ダクトの模式斜視図である。本発明に係る発泡体ダクトを切断した断面をＣＣＤカメラで撮影した倍率１００の写真である。従来例に係る発泡体ダクトを切断した断面をＣＣＤカメラで撮影した倍率１００の写真である。

符号の説明

１発泡体ダクト
１ａ中央部
１ｂ一端側屈曲部
１ｃ他端側屈曲部
２膨出部
３接続部
４閉鎖部
５パーティングライン

Claims

熱可塑性樹脂に発泡剤として超臨界流体を添加した発泡ブロー成形によって成形された平均肉厚が５ｍｍ未満の発泡体ダクトであって、
前記発泡体ダクトは、発泡セル径の小さい発泡セルが均一に分布しており、外表面における表面粗さがＲｔ４５μｍ以下で、発泡倍率が２．５〜５倍の範囲以内であり、
前記発泡ダクトの断面において、前記発泡セルは楕円形状であって、当該発泡セルの平均的な楕円形状の長径の長さが１００μｍ〜５００μｍであり、
核剤が２．５〜７重量％添加されており、結露率が０．０１０ｇ／ｃｍ ^２以下である
ことを特徴とする発泡体ダクト。
熱可塑性樹脂は、２３０℃におけるメルトテンションが０．０２９Ｎ〜０．０４９Ｎの範囲以内のポリプロピレンであることを特徴とする請求項１記載の発泡体ダクト。
ブロー成形時に、パリソンが挟まれて分割形式の金型ピンチオフにて成形されるパーティングラインが、三次元的に屈曲することを特徴とする請求項１または請求項２記載の発泡体ダクト。