JP6978671B2 - 構造体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
好ましくは、前記記載の構造体であって、前記幅広空間の厚さをStとすると、St/Ft≧0.1である、構造体である。
好ましくは、前記記載の構造体であって、前記幅広空間に対して厚さ方向に隣接する気泡の平均幅をNwとすると、Sw/Nw≧4である、構造体である。
好ましくは、前記記載の構造体であって、前記幅広空間の厚さをStとし、前記幅広空間に対して厚さ方向に隣接する気泡の平均厚さをNtとすると、St/Nt≧2である、構造体である。
好ましくは、前記記載の構造体であって、前記発泡成形体は、幅方向に隣接する複数の前記幅広空間を備える、構造体である。
好ましくは、前記記載の構造体であって、互いに隣接する3つの幅広空間についてのSw/Ftの平均値をAv(Sw/Ft)とすると、Av(Sw/Ft)≧0.5である、構造体である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記表皮シートは、前記発泡樹脂シートと第1金型の間に配置され、前記膨張工程は、第1吸引工程と、金型近接工程と、第2吸引工程をこの順に備え、第1吸引工程では、第1金型により前記発泡樹脂シートを減圧吸引して前記発泡樹脂シート及び前記表皮シートを第1金型の内面に沿った形状に賦形し、前記金型近接工程では、前記隙間が第1及び第2金型の間に設けられるように第1及び第2金型を近接させ、第2吸引工程では、第1及び第2金型により前記発泡樹脂シートを減圧吸引することによって前記発泡樹脂シートを膨張させる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記隙間は、前記発泡樹脂シートの厚さの2〜10倍である、方法である。
図1〜図3に示すように、本発明の一実施形態の構造体1は、発泡成形体2と表皮シート3を備える。
図4〜図7を用いて、本発明の一実施形態の構造体1の製造方法の実施に利用可能な発泡成形機10について説明する。発泡成形機10は、樹脂供給装置20と、Tダイ18と、金型21,22を備える。樹脂供給装置20は、ホッパー12と、押出機13と、インジェクタ16と、アキュームレータ17を備える。押出機13とアキュームレータ17は、連結管25を介して連結される。アキュームレータ17とTダイ18は、連結管27を介して連結される。
以下、各構成について詳細に説明する。
ホッパー12は、原料樹脂11を押出機13のシリンダ13a内に投入するために用いられる。原料樹脂11の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂11は、ホッパー12からシリンダ13a内に投入された後、シリンダ13a内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ13a内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ13aの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ13a内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。
シリンダ13aには、シリンダ13a内に発泡剤を注入するためのインジェクタ16が設けられる。インジェクタ16から注入される発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、及びその混合物が挙げられるが、物理発泡剤が好ましい。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、およびブタン、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、さらにはそれらの超臨界流体を用いることができる。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以上とすることにより得られる。化学発泡剤としては、酸(例:クエン酸又はその塩)と塩基(例:重曹)との化学反応により炭酸ガスを発生させるものが挙げられる。化学発泡剤は、インジェクタ16から注入する代わりに、ホッパー12から投入してもよい。
原料樹脂と発泡剤が溶融混練されてなる発泡樹脂は、シリンダ13aの樹脂押出口から押し出され、連結管25を通じてアキュームレータ17内に注入される。アキュームレータ17は、シリンダ17aとその内部で摺動可能なピストン17bを備えており、シリンダ17a内に発泡樹脂が貯留可能になっている。そして、シリンダ17a内に発泡樹脂が所定量貯留された後にピストン17bを移動させることによって、連結管27を通じて発泡樹脂をTダイ18内に設けられたスリットから押し出して垂下させて発泡樹脂シート23を形成する。
発泡樹脂シート23は、第1及び第2金型21,22間に導かれる。図4〜図7に示すように、金型21には、多数の減圧吸引孔21aが設けられており、発泡樹脂シート23を減圧吸引して金型21の内面21bに沿った形状に賦形することが可能になっている。内面21bは、凸部21cを有する形状になっており、凸部21cを取り囲むようにピンチオフ部21dが設けられている。金型22には、多数の減圧吸引孔22aが設けられており、発泡樹脂シート23を減圧吸引して金型22の内面22bに沿った形状に賦形することが可能になっている。内面22bは、凸部21cが入り込む形状の凹部22cを有する形状になっており、凹部22cを取り囲むようにピンチオフ部22dが設けられている。なお、金型22の内面22bが凸部を有する形状で、金型21の内面21bが凸部に入り込む凹部を有する形状であってもよい。
ここで、図5〜図7を用いて、本発明の一実施形態の構造体1の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、配置工程と膨張工程を備える。以下、詳細に説明する。
この工程では、図5に示すように、溶融状態の発泡樹脂をTダイ18のスリットから押し出して垂下させて形成した発泡樹脂シート23と多孔性の表皮シート3を金型21,22間に配置する。本実施形態では、Tダイ18から押し出された発泡樹脂シート23をそのまま使用するダイレクト真空成形が行われるので、発泡樹脂シート23は、成形前に室温にまで冷却されて固化されることがなく、固化された発泡樹脂シート23が成形前に加熱されることもない。また、本実施形態の発泡樹脂シート23は、スリットから押し出された直後は全体がほぼ均一の温度であり、垂下されている間に大気によって表面から徐々に冷却されるものである。そして、発泡樹脂シート23の厚さ方向の中央に向かうほど大気による冷却の影響を受けにくくなるので、本実施形態の発泡樹脂シート23は、厚さ方向の中央に向かうほど温度が上昇して粘度が低くなるという性質を有する。発泡樹脂シート23の肉厚は、特に限定されないが、例えば、0.5〜5mmであり、好ましくは、1〜3mmである。この肉厚は、具体的には例えば、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
この工程では、図6〜図7に示すように、発泡樹脂シート23と樹脂シート3の合計厚さよりも大きい隙間Gが金型21,22の間に設けられるように金型21,22を近づけた状態で金型21,22の両方によって発泡樹脂シート23を減圧吸引することによって、発泡樹脂シート23を厚さが1.5倍以上になるように膨張させる。
膨張工程の後,金型21,22を開いて,バリ23bのついた構造体1を取り出し,バリ23bを切除して,図1に示す構造体1が得られる。
本発明の構造体1は,吸音性が高いので,そのような物性が好適である種々の用途に利用可能である。
・上記実施形態では、発泡成形体2の片面に表皮シート3が一体成形されているが、発泡成形体2の両面に表皮シート3を一体成形してもよい。また、発泡成形体2の一方の面に表皮シート3を一体成形して、発泡成形体2の他方の面に表皮シート3を後貼りしてもよい。
・上記実施形態では、Tダイから発泡樹脂シート23を押し出しているが、筒状の発泡パリソンを開環してシート状にすることによって発泡樹脂シート23を形成してもよい。
以下の方法で吸音率測定のためのサンプルを準備した。
図4に示す発泡成形機10を用いて,構造体1を作製した。押出機13のシリンダ13aの内径は50mmであり,L/D=34であった。原料樹脂には,ポリプロピレン系樹脂A(ポレアリス社(Borealis AG)製,商品名「Daploy WB140」)と,ポリプロピレン系樹脂B(日本ポリプロ株式会社製,商品名「ノバテックPP・BC4BSW」)を質量比60:40で混合し,樹脂100質量部に対して,核剤として20wt%の炭酸水素ナトリウム系発泡剤を含むLDPEベースマスターバッチ(大日精化工業株式会社製,商品名「ファインセルマスターP0217K」)を1.0重量部,および着色剤として40wt%のカーボンブラックを含むLLDPEベースマスターバッチ1.0重量部を添加したものを用いた。発泡樹脂シート23の温度が190〜200℃になるように各部位の温度制御を行った。スクリューの回転数は,60rpmとし,押出量は,20kg/hrとした。発泡剤は,N2ガスを用い,インジェクタ16を介して注入した。注入量は,0.4[wt.%](N2注入量/樹脂押出量)とした。発泡樹脂シート23は,厚さが3mmになるようにTダイ18のリップのクリアランスと押出量の制御を行った。発泡樹脂シート23の発泡倍率は4.5倍であった。
表皮シート3を一体成形させない点以外は、サンプル1と同様の方法で発泡成形体2を製造し、発泡成形体2に表皮シート3を後貼りしたものをサンプル2とした。
表皮シート3を一体成形させない点以外は、サンプル1と同様の方法で発泡成形体2を製造し、この発泡成形体2をそのままサンプル3とした。
表皮シート3のみをそのままサンプル4とした。
発泡成形体2の厚さが3.8mmになるように発泡樹脂シート23を膨張させた点以外は、サンプル1と同様の方法で構造体1を製造してサンプル5とした。サンプル1と同様の方法で撮影した断面写真を図11に示す。図11に示すように、サンプル5には、Sw/Ft≧0.5となる幅広空間は存在していなかった。
表皮シート3を一体成形させない点以外は、サンプル5と同様の方法で発泡成形体2を製造し、発泡成形体2に表皮シート3を後貼りしたものをサンプル6とした。
表皮シート3を一体成形させない点以外は、サンプル5と同様の方法で発泡成形体2を製造し、この発泡成形体2をそのままサンプル7とした。
次に、図12を用いて、吸音率の測定装置について説明する。本実施形態では、細管34にサンプル37を設置し、スピーカ35から音を出力する。そして、出力音と反射音の音圧をマイク36で測定し、出力音と反射音の音圧の減衰から吸音率を計測する。
次に、図13〜図14を用いて、吸音率の測定結果について説明する。本実施形態では、ISO10534−2に準拠し、細管34はφ29mmである。スピーカ35の出力音を100〜6000Hzまで変化させ、各周波数の音について吸音率を測定した。サンプル1〜4についての測定結果を図13に示し、サンプル5〜7についての測定結果を図14に示す。
2 :発泡成形体
2a :気泡
2b :幅広空間
3 :表皮シート
10 :発泡成形機
11 :原料樹脂
12 :ホッパー
13 :押出機
13a :シリンダ
16 :インジェクタ
17 :アキュームレータ
17a :シリンダ
17b :ピストン
18 :Tダイ
20 :樹脂供給装置
21 :第1金型
21a:減圧吸引孔
21b:内面
21c:凸部
21d:ピンチオフ部
22 :第2金型
22a:減圧吸引孔
22b:内面
22c:凹部
22d:ピンチオフ部
23 :発泡樹脂シート
23a:部位
23b:バリ
25 :連結管
27 :連結管
30 :ダクト
31 :ダクト半体
31a:接合面
32 :ダクト半体
32a:接合面
33 :ヒンジ部
34 :細管
35 :スピーカ
36 :マイク
Claims (8)
- 発泡成形体と、多孔性の表皮シートを有する構造体であって、
前記表皮シートは、前記発泡成形体に一体成形されており、
前記発泡成形体は、内部に幅広空間を備え、
前記幅広空間の厚さが最大の位置での前記発泡成形体の厚さをFt、前記幅広空間の幅をSwとすると、Sw/Ft≧0.5であり、
前記幅広空間の厚さをStとし、前記幅広空間に対して厚さ方向に隣接する気泡の平均厚さをNtとすると、St/Nt≧2である、構造体。 - 請求項1に記載の構造体であって、
前記幅広空間の厚さをStとすると、St/Ft≧0.1である、構造体。 - 請求項1又は請求項2に記載の構造体であって、
前記幅広空間に対して厚さ方向に隣接する気泡の平均幅をNwとすると、Sw/Nw≧4である、構造体。 - 請求項1〜請求項3の何れか1つに記載の構造体であって、
前記発泡成形体は、幅方向に隣接する複数の前記幅広空間を備える、構造体。 - 請求項4に記載の構造体であって、
互いに隣接する3つの幅広空間についてのSw/Ftの平均値をAv(Sw/Ft)とすると、Av(Sw/Ft)≧0.5である、構造体。 - 発泡成形体と、多孔性の表皮シートを有する構造体の製造方法であって、
配置工程と、膨張工程を備え、
前記配置工程では、発泡樹脂シートと多孔性の表皮シートを第1及び第2金型間に配置し、
前記膨張工程では、前記発泡樹脂シートと前記表皮シートの合計厚さよりも大きい隙間が第1及び第2金型の間に設けられるように第1及び第2金型を近づけた状態で第1及び第2金型の両方によって前記発泡樹脂シートを減圧吸引することによって、前記発泡樹脂シートを厚さが1.5倍以上になるように膨張させる、方法。 - 請求項6に記載の方法であって、
前記表皮シートは、前記発泡樹脂シートと第1金型の間に配置され、
前記膨張工程は、第1吸引工程と、金型近接工程と、第2吸引工程をこの順に備え、
第1吸引工程では、第1金型により前記発泡樹脂シートを減圧吸引して前記発泡樹脂シート及び前記表皮シートを第1金型の内面に沿った形状に賦形し、
前記金型近接工程では、前記隙間が第1及び第2金型の間に設けられるように第1及び第2金型を近接させ、
第2吸引工程では、第1及び第2金型により前記発泡樹脂シートを減圧吸引することによって前記発泡樹脂シートを膨張させる、方法。 - 請求項6又は請求項7に記載の方法であって、
前記隙間は、前記発泡樹脂シートの厚さの2〜10倍である、方法。
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