JP5994713B2 - 車両用部品 - Google Patents
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Description
車両から発せられる騒音の具体例として、エンジンの吸気脈動音があり、この吸気脈動音は、車室内及び車室外への騒音となっている。この吸気脈動音を低減する対策としては、レゾネータや吸気管に絞り部を設けるという方法が知られている。
また、上記のような車両用部品の構成材料は、1面側から他面側への断面方向における通水性を有さないことが好ましいとされている。
繊維質多孔基材が、厚さt1である部位と、2≦t2/t1≦10となる厚さt2の部位と、を備える場合には、幅広い周波数域の音を低減することができる。
繊維質多孔基材が、基材層側から表面層側へ貫通された貫通孔を有する場合には、効果的に騒音を低減することができる。
以下、本発明の車両用部品について図を参照しつつ説明する。
本発明の車両用部品は、基材層11及び表面層12を有する繊維質多孔基材10Aを含む構造物である。繊維質多孔基材10Aの簡易的な断面構造は、図3に示され、基材層11と、基材層11の表面に積層された表面層12と、を備える。そして、繊維質多孔基材10Aは、表面層12側から基材層11側に、及び、基材層11側から表面層12側に、通気性を有することができる。基材層11は、複数本のガラス繊維111と、ガラス繊維111同士を接合している第1の熱可塑性樹脂組成物(以下、「第1樹脂」ともいう。)からなる部分(接合部)112と、樹脂からなる殻壁を有し、この殻壁内にガスを含む発泡体113とを含む。また、表面層12は、複数本の樹脂繊維121と、樹脂繊維121同士を接合している第2の熱可塑性樹脂組成物(以下、「第2樹脂」ともいう。)からなる部分(接合部)122と、を含む。上記第1樹脂及び第2樹脂は、充填剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、難燃剤、滑剤、安定剤、耐候剤、帯電防止剤、撥水剤、撥油剤、抗菌剤、防腐剤、着色剤等の添加剤を含んでもよい。
上記繊維質多孔基材10Aの好ましい態様は、以下の通りである。
(1)基材層11及び表面層12が、第1樹脂、第2樹脂又は他の接着剤により接合されている。
(2)基材層11における、隣り合うガラス繊維111同士の間の空隙、及び、ガラス繊維111と接合部112との間の空隙、並びに、表面層12における、隣り合う樹脂繊維121同士の間の空隙、及び、樹脂繊維121と接合部122との間の空隙、が非直線的に連続して、表面層12の表面側から基材層11の表面側に向かって気体が透過する連通孔が形成されている。
これらの構成を有することにより、繊維質多孔基材10Aは剛性に優れる。そして、連通孔が形成されていても、非直線的であるので、水等の液体が、繊維質多孔基材10Aの基材層11又は表面層12から他方側に通過することがない。これにより、基材層11の表面、及び、表面層12の表面において、耐水性を得ることができる。特に、水が、表面層12側から基材層11側にしみ込みにくい性質を得ることができる。
また、ポリプロピレン系樹脂としては、プロピレン単独重合体、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体等が挙げられる(但し、全構成単位のうちの50%以上がプロピレンに由来する単位である)。
上記発泡体113は、好ましくは、低沸点炭化水素等の、熱膨張性発泡剤を熱可塑性樹脂からなる殻壁内に封入した微粒子である発泡性粒子が、発泡開始温度以上の温度に加熱されて、膨脹した熱膨張性発泡剤が殻壁を押し広げ、殻壁が軟化されて形成された膨張体である。そして、基材層11の内部において、体膨張された状態でガラス繊維111同士の間に介在する。
このように、発泡体113を含有する基材層11においては、ガラス繊維111の割合を低減することができ、基材層11又は本発明の車両用部品の軽量化を図るとともに高剛性を得ることができる。
第1樹脂に含まれる熱可塑性樹脂、第2樹脂に含まれる熱可塑性樹脂及び第3樹脂に含まれる熱可塑性樹脂が各々融点を有する場合においては、各々融点は限定されないものの、第3樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点は、第2樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点より、好ましくは20℃以上、より好ましくは50℃以上高い。尚、第3樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点の上限は、好ましくは(第2樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点+160)℃である。また、第3樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点は、第1樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点より、好ましくは20℃以上、より好ましくは50℃以上高い。尚、第3樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点の上限は、好ましくは(第1樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点+160)℃である。
表面層12における第2樹脂の含有量は、特に限定されないが、表面層12全体を100質量%とした場合に、30〜70質量%であり、より好ましくは35〜65質量%である。
上記t1及びt2の値は、特に限定されないが、例えば、t2は、1mm以上30mm以下が好ましく、2mm以上20mm以下がより好ましく、特に6mm以上20mm以下とすることができる。
具体例として、騒音レベルの音が、直線状のダクト内を通過する場合、ダクト中央部の管壁の厚さを増加させると、騒音低減に特に効果が得られると考えられる。従って、ダクトの両開口端部における管壁の厚さを上記t1とし、且つ、ダクトの長さを三等分した中央領域(この範囲)における、管壁の厚さを上記t2に設定することが好ましい。
また、本発明の車両用部品10を構成する繊維質多孔基材10Aは、基材層11側から表面層12側へ貫通された貫通孔を有することができる。上記のように、好ましい態様の繊維質多孔基材10Aには、ガラス繊維111同士の間、及び、樹脂繊維121同士の間に形成された空隙が複雑に連続する通気孔が備わっているが、上記好ましい通気度を得るために、この通気孔とは別に、繊維質多孔基材10Aの基材層11側から表面層12側へ形成された貫通孔を有することができる。このような貫通孔を有することにより、騒音の低減を図ることができる。この貫通孔による通気度を、例えば、2cc/cm2/sec以上10cc/cm2/sec以下、特に好ましくは2cc/cm2/sec以上6cc/cm2/sec以下とすることができる。
更に、アンダーカバーには、エンジンアンダーカバー、フロアアンダーカバー、リアアンダーカバー等が含まれる。
図4に示されるアンダーカバーは、車体50下面と路面との間に位置するように、車体50下面に配設される部品である。エンジンアンダーカバー41は、主としてエンジン下部を覆う部分である。このエンジンアンダーカバー41は、フロントバンパー51下部や、トランスミッション52下部等も併せて覆うことができる。フロアアンダーカバー42a及び42bは、主として乗車空間下部を覆う部分であり、高温となる排気管53等を避けて、左右に一対を設けることができる。リアアンダーカバー43は、主としてリアバンパー54下部を覆う部分である。
尚、上記のように、繊維質多孔基材10Aは、表面層12が防水層として機能する程度に緻密でありながら通気性を維持することができるものである。例えば、図1に示されるエンジンの吸気系部品10において、エアクリーナハウジング33よりも下流側(エンジン本体に近い側)であって、吸音直管部35等の、清浄な空気が流れるダクト部を構成する場合等、吸気系部品10の外部から異物を可能な限り取り込まないことが好ましい場合がある。このような場合には、吸音直管部35等のダクト部の外表面を樹脂コーテイングすることによって防塵することができる。また、吸音直管部35等のダクト部の外部に防塵カバーを被せる等の手段によって防塵対策を施すこともできる。
本車両用部品の製造方法は、特に限定されないが、下記方法により目的とする特性を有する車両用部品を低コストで得ることができる。
好ましい製造方法は、複数本のガラス繊維111と、第1樹脂からなる物体(粒子状、繊維状等)と、が含まれた基材層用不織布11X、及び、第3樹脂からなる樹脂繊維121と、第3樹脂に含まれる熱可塑性樹脂より融点が低い熱可塑性樹脂を含む第2樹脂からなる物体(粒子状、繊維状等)と、が含まれた表面層用不織布12X、を重ね合わせて不織布積層物20を形成する積層物形成工程PR1と、第1樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点、及び、第2樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点より高く、且つ、第3樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点より低い温度で不織布積層物20をプレスする加熱プレス工程PR2と、加熱プレス工程PR2により得られた積層体21を、更に非加熱プレスする第1非加熱プレス工程PR3と、第1非加熱プレス工程PR3により得られた積層体22を加熱する加熱工程PR4と、加熱工程PR4により得られた積層体23を、製品形状に非加熱プレスする第2非加熱プレス工程PR5と、を備える(図5参照)。
樹脂繊維121及び第2樹脂体を構成する第2樹脂の詳細は、前述の通りである。樹脂繊維121は、第2樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点より50℃以上高い熱可塑性樹脂を含む第3樹脂からなることが好ましい。尚、得られる車両用部品の製造前後において、樹脂繊維121が変性する等の不具合は発生しない。また、表面層用不織布12Xは、その全体を100質量%とした場合に、樹脂繊維121及び第2樹脂体、を、それぞれ、30〜70質量%及び30〜70質量%、より好ましくは35〜65質量%及び35〜65質量%含有することができる。
第1樹脂体及び第2樹脂体は、互いに異なる熱可塑性樹脂を含んでもよいが、基材層11及び表面層12の接合をより強固なものとするために、第1樹脂体及び第2樹脂体が同一の熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。
上記基材層用不織布11Xが、ガラス繊維111及び第1樹脂体からなる場合、ガラス繊維111及び第1樹脂体の割合は、両者の合計を100質量%とした場合に、それぞれ、30〜70質量%及び30〜70質量%、より好ましくは40〜60質量%及び40〜60質量%である。
また、発泡体113を含む基材層11を形成する場合には、更に発泡性粒子を含む基材層用不織布11Xを用いることが好ましい。好ましい発泡性粒子は、前述のように、加熱により軟化する熱可塑性樹脂からなる殻壁を有し、その内部に、加熱により体積膨張する発泡剤(低沸点の炭化水素等)が含まれている樹脂粒子である。そして、発泡開始温度が、第1樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点、及び、第2樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点の両方より高く、上記表面層用不織布12Xに含まれる樹脂繊維121を構成する第3樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点より低い樹脂粒子が特に好ましい。この発泡開始温度の下限温度は、好ましくは200℃、より好ましくは210℃であり、上限は、通常230℃である。
上記基材層用不織布11Xが、ガラス繊維111、発泡性粒子及び第1樹脂体からなる場合、ガラス繊維111及び第1樹脂体の割合は、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、30〜70質量%及び30〜70質量%、より好ましくは40〜60質量%及び40〜60質量%である。また、発泡性粒子の割合は、ガラス繊維111及び第1樹脂体の合計100質量部に対して、好ましくは3〜20質量部、より好ましくは4〜10質量部である。
図5では、表面層用不織布12X及び基材層用不織布11Xを上下の位置関係としたが、この配置に限定されない。
上記加熱プレス工程PR2は、第1樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点、及び、第2樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点より高く、且つ、第3樹脂に含まれる熱可塑性樹脂(樹脂繊維121を構成する樹脂)の融点より低い温度で、不織布積層物20を、加熱プレスする工程である。即ち、この工程は、第1樹脂体と第2樹脂体とを溶融させながら加熱加圧する工程である。これにより、基材層用不織布11X内の第1樹脂体は溶融して、溶融樹脂が圧縮された基材層用不織布11X内で流動されて拡がり、ガラス繊維111同士を接合する。更に、表面層用不織布12X内では、第2樹脂体が溶融して、溶融樹脂が圧縮された表面層用不織布12X内で流動されて拡がり、樹脂繊維121同士を接合する。このとき、加圧されているので、基材層用不織布11X及び表面層用不織布12Xは、溶融した第1樹脂及び/又は溶融した第2樹脂により接合される。そして、一般的には、ガラス繊維111よりも樹脂繊維121の方が柔軟であることから、表面層用不織布12Xの方が緻密化されやすいものの、得られる積層体21の1面側から他面側への断面方向の通気性が維持される。図5において、表面層用不織布12X及び基材層用不織布11Xを上下に配置したので、加熱プレス工程PR2により、溶融した第2樹脂が基材層用不織布11X側に流れ込み、主として第2樹脂により、基材層用不織布11Xと表面層用不織布12Xとが接合される。基材層用不織布11X及び表面層用不織布12Xを上下に配置した場合には、主として第1樹脂により、基材層用不織布11Xと表面層用不織布12Xとが接合される。
尚、図5に示される積層体21は、板状を呈しているが、例えば、凹部又は凸部を有する金型を用い、第1樹脂及び第2樹脂の両方が溶融し、樹脂繊維121が溶融しない温度でプレスすることにより、自在に、所望の形状に賦形された積層体21とすることができる。
尚、図5に示される車両用部品10は、均一厚さの形態を呈しているが、部分的に厚さの異なる部位を有するキャビティの利用や、プレス時の圧縮度合いを選択することにより、特定の部位に所望の厚さを付与することができる。
加熱プレス工程PR2では、第1樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点、及び、第2樹脂に含まれる熱可塑性樹脂の融点より高く、第3樹脂に含まれる熱可塑性樹脂(樹脂繊維121を構成する樹脂)の融点より低く、且つ、発泡性粒子の発泡開始温度より低い温度で、発泡性粒子を含む基材層用不織布11Xを備える不織布積層物20が、圧縮される。即ち、この工程は、発泡性粒子を変化させずに、第1樹脂体及び第2樹脂体のみを溶融させながら加熱加圧し、積層体21を得る工程である。これにより、基材層用不織布11X内の第1樹脂体は溶融して、溶融樹脂が圧縮された基材層用不織布11X内で流動されて拡がり、ガラス繊維111同士を接合し、ガラス繊維111と発泡性粒子とを接合する。更に、表面層用不織布12X内では、第2樹脂体が溶融して、溶融樹脂が圧縮された表面層用不織布12X内で流動されて拡がり、樹脂繊維121同士を接合する。このとき、加圧されているので、基材層用不織布11X及び表面層用不織布12Xは、溶融した第1樹脂及び/又は溶融した第2樹脂により接合される(図3における接合部112’及び122’参照)。そして、表面層12が緻密化されるものの、得られる積層体21の1面側から他面側への断面方向の通気性が維持される。
この第2非加熱プレス工程PR5では、発泡体113を含む基材層11と表面層12とを有する積層体23が冷間プレスに供されても、基材層11内で発泡体113が反発し、所望の厚みを維持することができる。このために、それ自体が厚みと優れた剛性を有する繊維質多孔基材とすることができる。
同じ厚さの繊維質多孔基材を製造した場合、発泡性粒子を含む基材層用不織布11Xを用いたときと、発泡性粒子を含まない基材層用不織布11Xを用いたときとを比べると、前者の方法による製品の方がより軽くなる。
実施例1では、一定厚さの板体を製造した。また、実施例2では、図1に示すような、自動車の吸気系部品10を構成する吸気口部31、継手部32、エアクリーナハウジング33、継手部34、吸音直管部35及び継手部36と、これらの形成に用いられる半割形状成形体とを製造した。そして、実施例3では、図4に示すような、自動車の車体の下面側に配設されるアンダーカバーであって、エンジン用アンダーカバー41、フロア用アンダーカバー42a及び42b、並びに、リア用アンダーカバー43を製造した。
1−1.基材層用不織布11X
この基材層用不織布11Xは、下記のガラス繊維シートを2枚用いて、これらのシートを、各シートに含まれるガラス繊維同士の配向方向が、互いに略直交となるように重ね合わせた、厚さ約5mmのシートである。
ガラス繊維シート(1枚)は、ガラス繊維、並びに、複数本のガラス繊維の間に挟持された、ポリプロピレン樹脂(第1樹脂用の樹脂)からなる樹脂粒子及び発泡開始温度が190℃の発泡性粒子、により構成される、目付1100g/m2のシートである。
基材層用不織布11Xの全体100質量%に対して、ガラス繊維が41.5質量%、樹脂粒子が51質量%、発泡性粒子が7.5質量%含有されている。
1−2.表面層用不織布12X
この表面層用不織布12Xは、ポリエチレンテレフタレート樹脂(第2樹脂用の樹脂)からなる高融点樹脂繊維(樹脂繊維121用)と、ポリプロピレン樹脂からなる低融点樹脂繊維(高融点樹脂繊維同士を接合する第3樹脂からなる樹脂繊維)とが混合されたものであり、目付300g/m2、厚さ約1mmのシートである。
表面層用不織布12Xの全体100質量%に対して、高融点樹脂繊維が50質量%、低融点樹脂繊維が50質量%含有されている。
(1)積層物形成工程(PR1)
基材層用不織布11Xと表面層用不織布12Xとを重ね合わせて不織布積層物20を得た。
上記(1)で得られた不織布積層物20を、熱盤プレスを用いて、温度190℃、圧力5kg/cm2で30秒間加熱加圧して、基材層用不織布11X及び表面層用不織布12Xが接合されたシート状の積層体21(厚さ約2mm)を得た。
上記(2)で得られた積層体21を、冷間プレスを用いて、温度210℃、圧力5kg/cm2で30秒間圧縮してシート状の積層体22(厚さ約5mm)を得た。
上記(3)で得られた積層体22を、温度210℃の熱風恒温槽に入れて、発泡性粒子を発泡させてなる積層体23(厚さ約15mm)を得た。
上記(4)で得られた積層体23を、冷間プレスを用いて圧縮し、厚さが8.5mmの板体(繊維質多孔基材からなる車両用部品)を得た。
その後、得られた板体(車両用部品)について、下記(A)及び(B)の評価を行った。
JIS K7161に準じて、SHIMADZU社製精密万能試験機「オートグラフ」にて測定部位幅が10mmであるダンベル形状の板体の引張り強度の測定を行った。尚、上記のように、2枚のガラス繊維シートを用いて基材層を形成させたため、引張り強度の測定は、引張る方向を90度変えて行った。その結果、いずれの方向においても、ポリプロピレン製の板体の引張り強度に対して1.27〜1.28倍の引張り強度が得られた。このことから、構造部材として機能する高い機械的特性を備えていることが分かった。
サイズが50mm×200mm×8.5mmの試験片を、支点間距離を100mmとした支持台に配置し、試験片の長さ方向の中央部を押圧して水平位置から30mm下方へ押し下げたときの最大曲げ荷重を測定した。その結果、ポリプロピレン製の板体の最大曲げ荷重に対して2.25倍の曲げ剛性が得られた。このことから、構造部材として機能する高い機械的特性を備えていることが分かった。
実施例1における(1)〜(4)の工程を行った後、(5)第2非加熱プレス工程(PR5)として、図5に示す要領で、製品(吸気口部31、継手部32、エアクリーナハウジング33、継手部34、吸音直管部35及び継手部36)用の半割形状体のキャビティを備えた冷間プレスを用いて圧縮し、外表面が表面層からなり、肉厚部の厚さが8.5mmである半割形状成形体2種を製造した。「半割形状成形体2種」とは、相互の対向縁で接合して上記製品(繊維質多孔基材からなる車両用部品)とする2つの部材である。
(C)耐水性
大気中、25℃の条件下に載置した筒体(直径60mm及び長さ300mm)の外表面に、連続的に水を吹きかけた。5分後、筒体の内表面を観察したところ、基材層に濡れは認められなかった。
(D)音圧レベルの測定(1)
排気量1.8Lの4気筒エンジンのスロットルボディに、上記吸気系部品10の継手部36を接続し、試験機(T1)を作製した。
製造条件を変えて、表面層側から基材層側への通気度が1〜25cc/cm2/secの範囲にある6種類の吸音直管部35を製造した。そして、上記(D)と同様に吸気系部品10を準備した。尚、他の吸気口部31、継手部32、エアクリーナハウジング33、継手部34及び継手部36における通気度は4cc/cm2/secである。
上記(D)におけるエンジンのスロットルボディに代えてスピーカを継手部36に接続した試験機(T2)を作製した。
実施例1における(1)〜(5)と同様にして、図4に示すアンダーカバー、即ち、(1)エンジンアンダーカバー41、(2)左右2つのフロアアンダーカバー42a及び42b、(3)リアアンダーカバー43を得た。
11:基材層、11X:基材層用不織布、111:ガラス繊維、113:発泡体、112及び112’:第1樹脂からなる部分(接合部)、115:ガラス繊維群(ガラス繊維シート)、
12:表面層、12X:表面層用不織布、121:樹脂繊維、122及び122’:第2樹脂からなる部分(接合部)、
20:不織布積層物、21:加熱プレスされた積層体、22:非加熱プレスされた積層体、23:加熱された積層体、
31:吸気口部、32:継手部、33:エアクリーナハウジング、34:継手部、35:吸音直管部、36:継手部、
41:エンジンアンダーカバー、42a及び42b:フロアアンダーカバー、43:リアアンダーカバー、
50:車体、51:フロントバンパー、52:トランスミッション、53:排気管、54:リアバンパー、
PR1:積層物形成工程、PR2:加熱プレス工程、PR3:第1非加熱プレス工程、PR4:加熱工程、PR5:第2非加熱プレス工程。
Claims (3)
- 繊維質多孔基材を含む車両用部品であって、
前記繊維質多孔基材は、基材層と、前記基材層の表面に積層された表面層と、を備え、
前記基材層は、複数本のガラス繊維と、前記ガラス繊維同士を接合している第1の熱可塑性樹脂と、樹脂からなる殻壁を有し、この殻壁内にガスを含む発泡体と、を含み、前記ガラス繊維の割合は、前記ガラス繊維及び前記第1熱可塑性樹脂の合計100質量%に対して、30〜70質量%であり、
前記表面層は、複数本の樹脂繊維と、前記樹脂繊維同士を接合している第2の熱可塑性樹脂と、を含み、前記樹脂繊維の割合は、前記樹脂繊維及び前記第2熱可塑性樹脂の合計100質量%に対して、30〜70質量%であることを特徴とする車両用部品。 - 前記繊維質多孔基材が、厚さt1である部位と、2≦t2/t1≦10となる厚さt2の部位と、を備える請求項1に記載の車両用部品。
- 前記車両用部品が、送気ダクト、フィルターケース、アンダーカバー、又は、エンジンカバーである請求項1又は2に記載の車両用部品。
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