JP6174462B2 - 発泡ブロー成形品 - Google Patents
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Description
このような空調ダクトには、軽量性、断熱性が求められるので、一般に発泡させた樹脂の成形品が用いられる。
例えば、吸音・消音効果を持たせるために、内面を破泡させた中空成形品(例えば、特許文献1参照)、表面硬度及び気泡変形率を特定したダクト(例えば、特許文献2参照)、空調ダクトの外表面に結露が発生することを防止するために、表面粗さを特定した発泡体ダクト(例えば、特許文献3参照)、多層構造とした車両用空気ダクト(例えば、特許文献4参照)が開示されている。
例えば、車両のルーフサイドの空調ダクトにおいて、側面衝突から搭乗者を保護するためのカーテンエアバッグが加圧ガスの勢いにより展開された場合、展開の際の衝撃によって、ルーフサイドの空調ダクトが飛散割れするおそれがある。
第1実施形態として、本発明の発泡成形体が、車両用軽量空調ダクトである場合について説明する。特に、当該車両用軽量空調ダクトがルーフサイドダクトである場合について説明する。
なお、本発明は、車両用軽量空調ダクトに限らず、例えば、ドアパネル、インストルメントパネル、車両用デッキボードなどの自動車用内装部品、住宅用内装壁材、電子機器のハウジング、車両用以外の気体や液体を供給するダクトなど、他の発泡成形体に適用することができる。
図1の(a)は、本実施形態に係る車両用軽量空調ダクトをルーフサイドダクトして用いた場合を示す斜視図であり、(b)は、(a)のX−X’線矢視断面図である。
図1の(a)及び(b)に示すように、本実施形態に係る車両用軽量空調ダクト(以下「ルーフサイドダクト」という。)1は、エアコンユニットより供給される空調エアを所望の部位へ通風させるためのものである。
ルーフサイドダクト1は、平板上の横断ダクト3に支持されている。
横断ダクト3の一端には、空調エアを供給するためのエア供給口2が設けられており、該エア供給口から供給された空調エアは、横断ダクトの図示しない内部を流通して、ルーフサイドダクト1の中空部分に流入される。
そして、流入した空調エアは、ルーフサイドダクト1に設けられたエア排出口5から排出される。
また、壁部1aの厚み方向における気泡セルの平均気泡径は300μm未満であることが好ましい。この場合、機械的強度がより高まるという利点がある。なお、平均気泡径は、100μm未満であることが更に好ましい。
発泡倍率が2.0倍未満であると、発泡倍率が上記範囲内にある場合と比較して、軽量化が不十分なものとなり、断熱性の効果も低く、結露が発生する虞がある。
−10℃における引張破壊伸びが40%未満であると、引張り破壊伸びが上記範囲内にある場合と比較して、飛散割れが生じる場合がある。
常温時における引張弾性率が1000kg/cm2未満であると、引張弾性率が上記範囲内にある場合と比較して、ルーフサイドダクト1が変形する場合がある。
図2に示すように、ルーフサイドダクト1は、車両の内装天井材6と車体パネル4との間に、カーテンエアバッグ7と並べて配置される。
そして、カーテンエアバック7が加圧ガスにより展開された際、カーテンエアバック7の背後に配置されるルーフサイドダクト1にカーテンエアバック7の展開による衝撃が伝わることになる。
係る混合樹脂には、発泡用ポリプロピレン系樹脂と、水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーと、が含まれる。
これらの中でも、ポリプロピレン樹脂が長鎖分岐構造を有するプロピレン単独重合体を有するものであることが好ましく、これに加え、エチレン−プロピレンブロック共重合体であることがより好ましい。
この場合、溶融張力が高くなり、より高い発泡倍率が得られる。
なお、長鎖分岐構造を有するプロピレン単独重合体は、0.9以下の重量平均分岐指数を有するプロピレン単独重合体であることが好ましい。また、重量平均分岐指数g’は、V1/V2で表され、V1が分岐ポリオレフィンの極限粘度数、V2が分岐ポリオレフィンと同じ重量平均分子量を有する線状ポリオレフィンの極限粘度数を示す。
スチレン含有量が15wt%未満、又は、25wt%を超えると、スチレン含有量が上記範囲内にある場合と比較して、耐衝撃強度が低下する傾向にある。
MFRが1.0g/10分未満であると、MFRが上記範囲内にある場合と比較して、低温時の耐衝撃性が得られない場合がある。
このような配合割合とすることにより、軽量を維持しつつ、高発泡のものとすることができ、かつ耐衝撃性を改善するとともに車両用軽量空調ダクトとしての剛性も維持することができる。
係るポリオレフィン系重合体としては、エチレン系重合体が挙げられ、具体的には低密度のエチレン−α−オレフィン、直鎖状超低密度ポリエチレン、エチレン系エラストマー又はプロピレン系エラストマー等が挙げられる。
また、これらの重合は、低温時の耐衝撃性の観点から、メタロセン系触媒を用いることが好ましい。
より具体的には、上記エチレン−α−オレフィンは、エチレンと、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、4−メチル−1−ペンテン又は4−メチル−1−ヘキセンとを共重合して得られるものがより好ましく、エチレンと、1−ブテン、1−ヘキセン又は1−オクテンとを共重合して得られるものが更に好ましい。
上記ポリオレフィン系重合体は、混合樹脂に対して、20wt%以下の範囲で配合される。この場合、発泡用ポリプロピレン系樹脂が60〜95wt%、水素添加スチレン系エラストマーが5〜40wt%、ポリオレフィン系重合体が0〜20wt%となる。
係る発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系発泡剤、又は、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系発泡剤が挙げられる。
これらの中でも、発泡剤は、空気、炭酸ガス又は窒素ガスを用いることが好ましい。この場合、有体物の混入が防げるので、耐久性等の低下が抑制される。
なお、超臨界流体が窒素ガスの場合、条件は、臨界温度−149.1℃、臨界圧力3.4MPa以上とすればよく、超臨界流体が炭酸ガスの場合、条件は、臨界温度31℃、臨界圧力7.4MPa以上とすればよい。
図3は、本実施形態に係る車両用軽量空調ダクトをブロー成形する際の態様を示す断面図である。
そして、図3に示す押出ヘッド8のダイスリットより、押出速度700kg/時以上で円筒状のパリソン9として分割金型10同士の間に押し出す。
その後、分割金型10同士を型締めしてパリソン9を挟み込んで、パリソン9内に0.05〜0.15MPaの範囲でエアを吹き込み、ルーフサイドダクト1を形成する。
第2実施形態として、本発明の車両用軽量空調ダクトがフロア内に配置される空調ダクトである場合について説明する。
図4は、本実施形態に係る車両用軽量空調ダクトを空調用フロアダクトに用いた場合を示す斜視図である。
図4に示すように、本実施形態に係る車両用軽量空調ダクト(以下「フロアダクト」という。)11は、エアコンユニットより供給される空調エアを所望の部位へ通風させるためのものである。
PP1:
長鎖分岐構造を有するプロピレン単独重合体(サンアロマー株式会社製、商品名:PF814、230℃におけるメルトテンション200mN)
PP2:
結晶性エチレン−プロピレンブロック共重合体(日本ポリプロ株式会社製、商品名:ノバテックPP EC9)
PP3:
プロピレン単独重合体(ボレアリス社製、商品名:Daploy WB130)
PP4:
プロピレン単独重合体(ボレアリス社製、商品名:Daploy WB135)
PP5:
結晶性エチレン−プロピレンブロック共重合体(日本ポリプロ株式会社製、商品名:ニューフォーマー FB3312)
TPE1:
スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名:タフテックH1062)
TPE2:
スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(株式会社クラレ製、商品名:セプトンS2063)
TPE3:
水添スチレン−ブタジエンゴム(JSR株式会社製、商品名:ダイナロンP1320P)
TPE4:
スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(株式会社クラレ製、商品名:セプトンS2007)
TPE5:
スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(株式会社クラレ製、商品名:セプトンS2004)
TPE6:
スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名:タフテックH1221)
TPE7:
スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名:タフテックH1053)
PE1:
メタロセン系触媒により重合された直鎖状超低密度ポリエチレンであるエチレン−ヘキセン−1共重合体(住友化学株式会社製、エクセレンCX2001、密度0.898g/cm3)
PE2:
エチレン−ブテン−1共重合体(三井化学株式会社製、タフマーA4090、密度0.893g/cm3)
PP1を70wt%、PP2を10wt%、TPE1を20wt%、混合し、混合樹脂とした。
そして、この混合樹脂に、発泡剤として超臨界状態の窒素、核剤として60wt%タルクマスターバッチ1.5重量部および着色剤として40wt%カーボンブラックマスターバッチ1.5重量部を添加して発泡させ発泡樹脂とした。これを、押出機で混練した後にマンドレルとダイ外筒の間の円筒状空間であるダイ内アキュムレーターに貯留し、リング状ピストンを用いて円筒状のパリソンとして分割金型に押出し、型締め後パリソン内に0.1MPaの圧力でエアを吹き込むことにより、ブロー成形されたサンプルを得た。
PP1を60wt%、PP2を10wt%、TPE1を30wt%、混合し、混合樹脂とした。
その後の工程は、実施例1と同様の方法によりブロー成形されたサンプルを得た。
PP1を70wt%、TPE1を20wt%、PE1を10wt%、混合し、混合樹脂とした。
その後の工程は、実施例1と同様の方法によりブロー成形されたサンプルを得た。
PP3を70wt%、PP5を10wt%、TPE1を20wt%、混合し、混合樹脂とした。
その後の工程は、実施例1と同様の方法によりブロー成形されたサンプルを得た。
PP1を45wt%、PP2を10wt%、TPE1を45wt%、混合し、混合樹脂とした。
その後の工程は、実施例1と同様の方法によりブロー成形されたサンプルを得た。
PP1を70wt%、PP2を30wt%、混合し、混合樹脂とした。
その後の工程は、実施例1と同様の方法によりブロー成形されたサンプルを得た。
PP1を70wt%、PP2を10wt%、PE1を20wt%、混合し、混合樹脂とした。
その後の工程は、実施例1と同様の方法によりブロー成形されたサンプルを得た。
PP1を70wt%、PP2を10wt%、PE2を20wt%、混合し、混合樹脂とした。
その後の工程は、実施例1と同様の方法によりブロー成形されたサンプルを得た。
PP1を70wt%、PP2を10wt%、TPE2を20wt%、混合し、混合樹脂とした。
その後の工程は、実施例1と同様の方法によりブロー成形されたサンプルを得た。
PP1を70wt%、PP2を10wt%、TPE3を20wt%、混合し、混合樹脂とした。
その後の工程は、実施例1と同様の方法によりブロー成形されたサンプルを得た。
PP1を70wt%、PP2を10wt%、TPE4を20wt%、混合し、混合樹脂とした。
その後の工程は、実施例1と同様の方法によりブロー成形されたサンプルを得た。
1.引張破壊伸び
サンプルの壁部を切り出し、−10℃で保管後に、JIS K−7113に準じて2号形試験片とし、引張速度50mm/分で測定した。
2.引張弾性率
サンプルの壁部を切り出し、常温(23℃)で、JIS K−7113に準じて2号形試験片とし、引張速度50mm/分で測定した。
3.発泡倍率
実施例1〜5及び比較例1〜6で用いた混合樹脂の密度を、対応するサンプルの壁部の見かけ密度で割ることにより、発泡倍率を算出した。
4.アイゾット衝撃強度
サンプルの壁部を切り出し、−20℃で保管後に、80×10(長さmm×幅mm)の試験片として切り出し、厚さが4mmとなるように切り出した試験片を重ねてこれを用いてJIS K−7110(ノッチ付き)に準じて測定した。
得られた結果を表2に示す。
表2に示す「スチレン含有量(wt%)」の欄は混合する水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーのスチレン含有量を示している。なお、比較例1〜3のサンプルについては水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーを混合していない。
また、実施例1を基準として水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーの添加量を10wt%増やしたもの(実施例2)に比べ、エチレン系重合体を10wt%添加したもの(実施例3)の方が低温時の引張破壊伸度を飛躍的に向上させることがわかった。これは、水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーは低温時の耐衝撃性を向上させることに貢献するものの、添加量が高くなると発泡時における成形性を阻害して発泡倍率の低下及び部分的な薄肉、気泡セルのばらつきなどが生じるためと考えられる。
図5及び図6は、混合した水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーのスチレン含有量と、混合樹脂のアイゾット衝撃強度との関係を示す図である。
PP3を70wt%、PP5を10wt%、SEBS(TPE6、TPE1、TPE7)を20wt%、混合した混合樹脂を用いて成形されたサンプル。
なお、SEBSとして、TPE6(スチレン含有量12wt%)を用いたものをサンプルB1、TPE1(スチレン含有量18wt%)を用いたものをサンプルB2、TPE7(スチレン含有量29wt%)を用いたものをサンプルB3とした。
(2)スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(以下、SEPSという)を混合したサンプル3種類(サンプルP1〜P3)
PP3を70wt%、PP5を10wt%、SEPS(TPE2、TPE5、TPE4)を20wt%、混合した混合樹脂を用いて成形されたサンプル。
なお、SEPSとして、TPE2(スチレン含有量13wt%)を用いたものをサンプルP1、TPE5(スチレン含有量18wt%)を用いたものをサンプルP2、TPE4(スチレン含有量30wt%)を用いたものをサンプルP3とした。
(3)水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーを混合しないサンプル1種類(サンプルN1)
PP3を70wt%、PP5を30wt%、混合した混合樹脂を用いて成形されたサンプル。
PP3を30wt%、PP5を55wt%、SEBS(TPE6、TPE1、TPE7)を15wt%、混合した混合樹脂を用いて成形されたサンプル。
なお、SEBSとして、TPE6(スチレン含有量12wt%)を用いたものをサンプルB4、TPE1(スチレン含有量18wt%)を用いたものをサンプルB5、TPE7(スチレン含有量29wt%)を用いたものをサンプルB6とした。
(5)SEPSを混合したサンプル3種類(サンプルP4〜P6)
PP3を30wt%、PP5を55wt%、SEPS(TPE2、TPE5、TPE4)を15wt%、混合した混合樹脂を用いて成形されたサンプル。
なお、SEPSとして、TPE2(スチレン含有量13wt%)を用いたものをサンプルP4、TPE5(スチレン含有量18wt%)を用いたものをサンプルP5、TPE4(スチレン含有量30wt%)を用いたものをサンプルP6とした。
(6)水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーを混合しないサンプル1種類(サンプルN2)
PP3を30wt%、PP5を70wt%、混合した混合樹脂を用いて成形されたサンプル。
原料をブレンドし、押出機にて、発泡させずにシート状に押し出す。当該シートをプレスジグで25秒間冷却して固化する。固化して得られたシート(厚さ約4mm)から、80×10(長さ×幅mm)の試験片を切り出し、長手方向(80mmの方向)の中間位置に2mm深さのノッチを入れ、アイゾット衝撃試験片とする。
上記アイゾット試験片を−20℃の恒温槽で15時間放置し、常温下に取り出し直後、アイゾット衝撃試験機により、衝撃強度を測定した。
特に、スチレン含有量が15〜25%の範囲内のSEBS又はSEPSを混合したサンプルB2、B5、P2、P5のアイゾット衝撃強度は顕著に増加している。
また、上記車両用空調ダクトは、機械的強度等の各種物性を低下させることなく車両の軽量化に貢献するものである。
1a 壁部
1b X−X’線矢視断面図
2 エア供給口
3 横断ダクト
4 車体パネル
5 エア排出口
6 内装天井材
7 カーテンエアバッグ
8 押出ヘッド
9 パリソン
10 分割金型
11 フロアダクト(車両用軽量空調ダクト)
12 閉鎖部
Claims (4)
- 発泡用ポリプロピレン系樹脂と、水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーと、を含む混合樹脂をブロー成形して得られ、
前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーは、スチレン含有量が10〜25wt%であり、230℃におけるMFRが3.5〜7.0g/10分であり、
前記混合樹脂は、メルトテンションが30〜350mNであり、かつ、メルトフローレイトが1〜10g/10分である、
ことを特徴とする車両用空調ダクトに用いられる発泡ブロー成形品。 - 前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーのスチレン含有量が15〜25wt%であることを特徴とする請求項1記載の発泡ブロー成形品。
- 前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーは、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体であることを特徴とする請求項1又は2記載の発泡ブロー成形品。
- 前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーのスチレン含有量が17〜19wt%であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の発泡ブロー成形品。
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