JP6212834B2 - 管状発泡成形体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車ダクト等として用いられる管状発泡成形体に関するものであり、特に、異音発生対策を施した新規な管状発泡成形体に関する。
例えば自動車用ダクトの分野においては、管本体における開口部近傍に、他の管状部材と接続するためのフランジ部が設けられた発泡成形体が広く用いられている。
特に、エアコンからの空気を通風させるためのダクトでは、管状の発泡成形体を用いることにより、断熱性に優れ、軽量なダクトを実現することができる。さらに、こうしたダクトでは、製造時の発泡倍率を上げて発泡体内部の気泡を多くすることにより、断熱性、軽量さをさらに向上させることができるため、より効果的である。
特に、エアコンからの空気を通風させるためのダクトでは、管状の発泡成形体を用いることにより、断熱性に優れ、軽量なダクトを実現することができる。さらに、こうしたダクトでは、製造時の発泡倍率を上げて発泡体内部の気泡を多くすることにより、断熱性、軽量さをさらに向上させることができるため、より効果的である。
こうした発泡成形体の製造方法としては、溶融樹脂を分割金型で型締めして成形する方法が広く知られている。近年では、成形技術の向上に伴い、管状発泡体の発泡倍率を向上させた量産化が可能となりつつある。
また、本出願人により先に出願されている技術として、発泡樹脂による樹脂シートと、未発泡樹脂による樹脂シートとを分割金型で型締めすることにより、管状部分および板状部分を有する成形品を製造するものがある（例えば、特許文献１参照）。
ところで、前述のようにダクト（管状部分）にフランジ部（板状部分）を設ける場合、パーティングラインから発泡パリソンを延長し、この延長された２枚の発泡パリソンを押し潰すことにより、いわゆるコンプレッション部として前記フランジ部を形成することになる。
この時、断熱性や軽量性を高めるために、発泡パリソンの発泡倍率を高めると、コンプレッションにより発泡気泡の集合体が発生し、さらには、この気泡が成長して薄膜の風船形状を構成する場合がある。この風船形状部が送風路に露出する形で形成されると、送風時に異音が発生するという現象が起こる。
したがって、品質管理上、前記異音発生の有無を検出することが必要になるが、例えば屈曲した経路を有するダクトにおいて、一般通風経路の中央部等に前記フランジ部を有している場合、前記異音発生の検出は、検査作業者の耳による判断に頼らざるを得ず、検出作業に多大な時間を要することになる。このことは効率の低下を招き、生産性の低下を招くことになる。また、作業自体も、作業者の勘等に頼ることになり、検出漏れが避けられない。検出漏れが発生すると、製品の信頼性を大きく損なうことになる。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、気泡の成長により風船形状が構成された場合にも異音発生を抑えることができ、製造に際して、異音検査工程を大幅に簡略化することが可能な管状発泡成形体を提供することを目的とする。
前述の目的を達成するために、本発明の管状発泡成形体は、管本体と、前記管本体の外側に連接された板状部分とを有する管状発泡成形体であって、前記板状部分はコンプレッション部として形成されており、前記板状部分の少なくとも一部において、板状部分形成位置における管本体の管壁が外方に向かって膨出するように成形され、管本体の主流部空間の一部を拡大する形で凹部が形成されていることを特徴とする。また、本発明の管状発泡成形体の製造方法は、ブロー成形により管状発泡成形体を成形する管状発泡成形体の製造方法であって、発泡パリソンを重ねて押し潰すことによりコンプレッション部である板状部分を管本体の外側に連接する形で形成するとともに、板状部分形成位置における管本体の管壁が外方に向かって膨出するように成形し、管本体の主流部空間の一部を拡大する形で凹部を形成することを特徴とする。
板状部分形成位置において、管本体の管壁が外方に向かって後退するように凹部を形成しておくことで、仮に前記風船形状部が形成されたとしても、風船形状部が前記凹部内に収容される形となり、管状発泡成形体の送風路に露出することがない。したがって、風船形状部が送風によってばたつくことがなくなり、異音の発生が抑えられる。また、風船形状部が形成されるか否かによらず異音が発生することがないので、異音検出の必要がなく、検出作業が省略可能である。
本発明によれば、送風時にも異音が発生することのない管状発泡成形体を提供することが可能である。また、本発明によれば、製造過程において、風船形状部が形成されたとしても異音の発生を抑えることができるので、検出作業を省略することができ、製造工程の効率化を図り生産性を向上することが可能である。
以下、本発明を適用した管状発泡成形体（発泡ダクト）の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本実施形態の発泡ダクトは、自動車用ダクトであり、エアコンユニットから供給される冷暖風を所望の部位へ流通させるための軽量な管状発泡成形体である。係る発泡ダクトは、例えば発泡剤を混合させた熱可塑性樹脂を分割金型で型締めし、ブロー成形することで成形される。
本実施形態の発泡ダクトは、自動車用ダクトであり、エアコンユニットから供給される冷暖風を所望の部位へ流通させるための軽量な管状発泡成形体である。係る発泡ダクトは、例えば発泡剤を混合させた熱可塑性樹脂を分割金型で型締めし、ブロー成形することで成形される。
ここで、前記熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレン系樹脂等を挙げることができ、１〜２０質量％のポリオレフィン系重合体や５〜４０質量％の水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーを混合させたブレンド樹脂等を用いることもできる。
前記ポリプロピレン系樹脂としては、２３０℃におけるメルトテンションが３０〜３５０ｍＮの範囲内のポリプロピレンが好ましい。特に、ポリプロピレン系樹脂は、長鎖分岐構造を有するプロピレン単独重合体であることが好ましく、エチレン−プロピレンブロック共重合体を添加することが更に好ましい。
また、ポリプロピレン系樹脂にブレンドされる水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、耐衝撃性を改善すると共に管状発泡成形体としての剛性を維持するために、ポリプロピレン系樹脂に対して５〜４０質量％、好ましくは、１５〜３０質量％の範囲で添加することが好ましい。
具体的には、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエンランダム共重合体などの水素添加ポリマーを用いる。また、水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、スチレン含有量が３０質量％未満、好ましくは、２０質量％未満であり、２３０℃におけるＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ−７２１０に準じて試験温度２３０℃、試験荷重２．１６ｋｇにて測定）は１０ｇ／１０分以下、好ましくは、５．０ｇ／１０分以下で、かつ、１．０ｇ／１０分以上である。
ポリプロピレン系樹脂にブレンドされるポリオレフィン系重合体としては、低密度のエチレン−α−オレフィンが好ましく、１〜２０質量％の範囲で配合することが好ましい。低密度のエチレン−α−オレフィンは、密度０．９１ｇ／ｃｍ３以下のものを用いることが好ましく、エチレンと炭素原子数３〜２０のα−オレフィンとを共重合して得られるエチレン−α−オレフィン共重合体が好適であり、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、４−メチル−１−ヘキセン等があり、特に、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン等が好適である。また、炭素原子数３〜２０のα−オレフィンは単独で用いたり、２種以上を併用したりすることも可能である。エチレン−α−オレフィン共重合体中のエチレンに基づく単量体単位の含有量は、エチレン−α−オレフィン共重合体に対して、５０〜９９質量％の範囲であることが好ましい。また、α−オレフィンに基づく単量体単位の含有量は、エチレン−α−オレフィン共重合体に対して、１〜５０質量％の範囲であることが好ましい。特に、メタロセン系触媒を用いて重合された直鎖状超低密度ポリエチレン又はエチレン系エラストマー、プロピレン系エラストマーを用いることが好ましい。
発泡剤としては、物理発泡剤、化学発泡剤及びその混合物が挙げられる。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、及び、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物理発泡剤、更には、それらの超臨界流体を適用することができる。超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素などを用いて作ることが好ましく、窒素であれば臨界温度−１４９．１℃、臨界圧力３．４ＭＰａ以上、二酸化炭素であれば臨界温度３１℃、臨界圧力７．４ＭＰａ以上とすることで作ることができる。
ブロー成形により形成される発泡ダクトの発泡倍率は、例えば２．５倍以上であり、複数の気泡セルを有する独立気泡構造（独立気泡率が７０％以上）により構成される。本発明は、発泡倍率の高い管状発泡成形体の成形において効果的であり、係る観点から、発泡倍率３倍以上とする場合に効果が高い。厚み方向における気泡セルの平均気泡径は例えば３００μｍ未満、好ましくは、１００μｍ未満である。
また、ブロー成形により形成される発泡ダクトは、−１０℃における引張破壊伸びが４０％以上で、かつ、常温時における引張弾性率が１０００ｋｇ／ｃｍ２以上であることが好ましい。さらに、−１０℃における引張破壊伸びが１００％以上であることが好ましい。なお、前記発泡倍率や引張破壊伸び、引張弾性率の各用語の定義は下記の通りである。
・発泡倍率：熱可塑性樹脂の密度を、ブロー成形により得られた発泡ダクトの管本体における見かけ密度で割った値である。
・引張破壊伸び：ブロー成形により得られた発泡ダクトの管本体を切り出し、−１０℃で保管後に、ＪＩＳ Ｋ−７１１３に準じて２号形試験片として引張速度を５０ｍｍ／分で測定を行った値である。
・引張弾性率：ブロー成形により得られた発泡ダクトの管本体を切り出し、常温（２３℃）で、ＪＩＳ Ｋ−７１１３に準じて２号形試験片として引張速度を５０ｍｍ／分で測定を行った値である。
・引張破壊伸び：ブロー成形により得られた発泡ダクトの管本体を切り出し、−１０℃で保管後に、ＪＩＳ Ｋ−７１１３に準じて２号形試験片として引張速度を５０ｍｍ／分で測定を行った値である。
・引張弾性率：ブロー成形により得られた発泡ダクトの管本体を切り出し、常温（２３℃）で、ＪＩＳ Ｋ−７１１３に準じて２号形試験片として引張速度を５０ｍｍ／分で測定を行った値である。
図１及び図２は、前述のような材料を用いてブロー成形される発泡ダクト１の形状例を示すものである。本例の発泡ダクト１においては、エアコンユニット（図示せず）に接続するための供給口３が管部２の底面側中央に開設され、管部２が分岐した複数のダクト部（ここでは４本のダクト部）４，５，６，７の開放端には、それぞれ嵌め合い部４ａ，５ａ，６ａ，７ａが設けられている。各ダクト部４，５，６，７は、流体を流通させる流路を有するよう筒状に構成され、前記供給口３を介してエアコンユニットから導入される冷暖風を流通させられるようになっている。したがって、本実施形態の発泡ダクト１においては、前記管部２及びダクト部４，５，６，７が管本体に相当し、内部空間が冷暖風の主流部となる。
また、本実施形態の発泡ダクト１においては、ダクト自体の構造的補強、及び他の部位材に対して取り付けの際の補強等を目的として、管本体であるダクト部４，５，６，７の複数箇所に、フランジ部８（板状部分）が管本体（ダクト部４，５，６，７）の外側に連接する形で設けられている。これらフランジ部８は、２枚の発泡パリソンを重ねて押し潰したコンプレッション部として形成されるものである。
本実施形態の場合、前記フランジ部８は、ダクト部４，５の分岐部分やダクト部６，７の分岐部分、さらには、各ダクト部４，５，６，７の中途部や先端近傍位置において、補強や取り付け固定に必要な位置に形成されている。各フランジ部８には、必要に応じて固定用孔（図示は省略する）が穿設されており、これら固定用孔にボルト等を通し、ナットで締め付けることにより、他の管状部材や車体に設けられた支持部等に固定する。
以上の構成を有する発泡ダクト１においては、前記板状部分であるフランジ部８の形成の際に、いわゆる風船形状の構造（風船形状部）が形成されることがある。フランジ部８は、発泡ダクト１のブロー成形の際にコンプレッション部として形成されるため、発泡パリソン内の気泡が押し潰され、金型の押圧力が加わらない部分（管本体の内壁に臨む部分）に押し出され、熱可塑性樹脂が風船状に膨らんで、薄肉状の風船形状部が形成される。
図３は、例えばダクト部４のフランジ部８において、前記風船形状部が形成された状態を示すものである。発泡パリソンを押し潰してフランジ部８を形成すると、発泡パリソン内の気泡が金型の圧力が加わらないダクト部４の内壁方向に逃げ、薄肉状の風船形状部９が形成される。形成された風船形状部９は、図３に示す通り、ダクト部４の主流部内に形成される形になる。したがって、主流部に冷暖風が流れると、送風によって風船形状部９がばたつき、異音を発生する。
そこで、本実施形態の発泡ダクト１では、板状部分であるフランジ部８の形成位置において、管本体の管壁が外方に向かって後退するように凹部を形成し、この中に前記風船形状部９を収容するようにすることで、異音の発生を抑制することとする。以下、前記凹部の形成について説明する。
図４及び図５は、ダクト部４のフランジ部８形成部分を示すものである。本実施形態の発泡ダクト１においては、これら図４，図５に示すように、フランジ部８の管本体であるダクト部４との連接部分を外側に向かって膨出するように成形することで膨出部１０を形成し、ダクト部４の主流部空間の一部を拡大する形で凹部１１を形成する。これにより、フランジ部８の基端部が管本体の管壁から後退することになる。
前記凹部１１を形成することで、図６に示すように、前述の風船形状部９が形成された場合、当該風船形状部９は凹部１１内に収容されることになる。凹部１１内は、ダクト部４の主流部に比べて流速が遅く、この中に風船形状部９を収容することで、異音の発生を大幅に抑えることが可能である。
形成される凹部１１の開口幅Ｗは１ｍｍ以下であることが好ましい。開口幅Ｗを小さくすることで、風船形状部９が凹部１１の壁面で押さえ付けられ、ばたつきが効果的に抑制される。図７は、凹部１１内に風船形状部９が収容された状態を模式的に示すものである。凹部１１の開口幅Ｗが風船形状部９の外形寸法よりも大きい場合、図７（ａ）に示すように凹部１１内で風船形状部９が僅かにばたつく可能性がある。これに対して、凹部１１の開口幅Ｗを風船形状部９の外形寸法よりも小さくすれば、図７（ｂ）に示すように、風船形状部９が凹部１１の内壁によって押さえ付けられる形になり、ばたつきが解消される。奥行き寸法（深さ）Ｄに関しては、風船形状部９を収容し得る深さであればよく、１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。
前述の凹部１１は、全てのフランジ部８において形成しても良いが、一部のフランジ部においてのみ形成するようにしても良い。例えば、本実施形態の発泡ダクト１の場合、ダクト部４，５の分岐部分及びダクト部６，７の分岐部分において、横方向に伸びるダクト部４，６の断面積が小さく絞られ、流速が上昇する傾向にある。そこで、ダクト部４，５の分岐部分及びダクト部６，７の分岐部分に形成されるフランジ部８についてのみ、前記対策（凹部１１の形成）を施すようにしてもよい。なお、前記の通り断面積が小さく絞られ流速が上昇するダクト部４，６の分岐部分において異音の発生が顕著であることから、このような部分にフランジ部（板状部分）を形成しないことも有効な異音対策となる。
（第２の実施形態）
本実施形態の発泡ダクトは、前記凹部１１の形成に加えて、板状部分であるフランジ部８に堰き止め凹部を形成することで、異音の発生をさらに抑制するものである。なお、本実施形態の発泡ダクトにおいて、先の第１の実施形態と同一の部材については、第１の実施形態と同一の符号を付し、その説明は省略する。
本実施形態の発泡ダクトは、前記凹部１１の形成に加えて、板状部分であるフランジ部８に堰き止め凹部を形成することで、異音の発生をさらに抑制するものである。なお、本実施形態の発泡ダクトにおいて、先の第１の実施形態と同一の部材については、第１の実施形態と同一の符号を付し、その説明は省略する。
図８は、本実施形態の発泡ダクト１を示すものであり、各フランジ部８には、ダクト部４，５，６，７との連接部分に沿って、その表面に堰き止め凹部２１が形成されている。図９は、ダクト部４を例にして、前記堰き止め凹部２１の形成状態を示すものである。堰き止め凹部２１は、フランジ部８とダクト部４の境界部分に沿う形で所定の深さの凹溝として形成されている。
前記堰き止め凹部２１は、発泡パリソンを押し潰してフランジ部８を形成する際に、気泡の移動を堰き止めるダムの働きをするものである。すなわち、発泡パリソンに含まれる気泡は、押し潰しによって圧力が加わらない方向（図中、矢印方向）に移動しようとするが、その移動は、前記堰き止め凹部２１を形成するための金型部分で遮断され、これを越えてダクト部４方向に移動することはできない。その結果、風船形状部９の形成が抑制され、異音発生が防止される。
前記堰き止め凹部２１は、フランジ部８のダクト部４との境界部分近傍位置に形成すれば良いが、その形成位置はなるべくダクト部との境界に近いことが好ましい。堰き止め凹部２１の最も好ましい形態としては、図１０に示すように、ダクト部４との境界線がそのまま堰き止め凹部２１として形成されている形態である。このような形態とすることで、堰き止め凹部２１よりもダクト部４に近いフランジ部８がなくなり、気泡の移動をより効果的に抑えることができる。
以上、本発明を適用した実施形態についてを説明してきたが、本発明が前述の実施形態に限られるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
１ 発泡ダクト
２ 管部
３ 開口部
４，５，６，７ ダクト部
８ フランジ部
９ 風船形状部
１０ 膨出部
１１ 凹部
２１ 堰き止め凹部
２ 管部
３ 開口部
４，５，６，７ ダクト部
８ フランジ部
９ 風船形状部
１０ 膨出部
１１ 凹部
２１ 堰き止め凹部
Claims (8)
- 管本体と、前記管本体の外側に連接された板状部分とを有する管状発泡成形体であって、
前記板状部分はコンプレッション部として形成されており、
前記板状部分の少なくとも一部において、板状部分形成位置における管本体の管壁が外方に向かって膨出するように成形され、管本体の主流部空間の一部を拡大する形で凹部が形成されていることを特徴とする管状発泡成形体。 - 前記凹部は、前記板状部分形成位置に風船形状部が形成された場合に、当該風船形状部を収容するための凹部であることを特徴とする請求項１記載の管状発泡成形体。
- 前記板状部分形成位置に風船形状部が形成されており、当該風船形状部が前記凹部に収容されていることを特徴とする請求項１記載の管状発泡成形体。
- 前記凹部の開口幅が１ｍｍ以下であり、奥行き寸法が１ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の管状発泡成形体。
- 前記板状部分における前記管本体との連接部近傍に堰き止め凹部が形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の管状発泡成形体。
- 前記堰き止め凹部が、凹溝であることを特徴とする請求項５記載の管状発泡成形体。
- 前記堰き止め凹部は、前記管本体との境界に沿う形状として形成されたことを特徴とする請求項５または６記載の管状発泡成形体。
- ブロー成形により管状発泡成形体を成形する管状発泡成形体の製造方法であって、
発泡パリソンを重ねて押し潰すことによりコンプレッション部である板状部分を管本体の外側に連接する形で形成するとともに、
板状部分形成位置における管本体の管壁が外方に向かって膨出するように成形し、管本体の主流部空間の一部を拡大する形で凹部を形成することを特徴とする管状発泡成形体の製造方法。
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