KR101361746B1

KR101361746B1 - 발포 성형체

Info

Publication number: KR101361746B1
Application number: KR1020130015277A
Authority: KR
Inventors: 류이치 이시다
Original assignee: 교라꾸 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2014-02-21
Also published as: US8808818B2; US20130216747A1; CN103256443B; EP2628990A1; CN103256443A; EP2628990B1; JP2013166896A; KR20130094745A; JP5878034B2

Abstract

본 발명은, 개구단(開口端)이 형성된 관형부(管形部)를 구비한 발포 성형체(成形體)에 있어서, 성형 시에 형성되는 파팅 라인(parting line) 근방의 개구단으로부터 갈라짐이나 균열이 쉽게 생기지 않는다. 개구단(120a)이 형성된 관형부(100a)를 구비한 발포 성형체[발포 덕트(1)]로서, 성형 시에 형성된 파팅 라인 PL이 개구단(120a)에 달하고 있고, 적어도 개구단(120a) 근방에 있어서 파팅 라인 PL을 사이에 두고 한쪽의 두께가 계단형으로 융기되어 있는 융기부(隆起部)(111a, 112a) 등이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

발포 성형체{MOLDED FOAM}

본 발명은, 발포 수지를 사용한 발포 성형체(成形體)에 관한 것이다.

예를 들면, 자동차 등의 공조(空調) 장치에서는, 공기를 통풍시키기 위한 관형(管形)의 공조용 덕트(duct)가 사용되고 있다. 공조용 덕트로서, 열가소성 수지를 발포제에 의해 발포시킨 발포 수지를 사용한 발포 성형체(이하, 「발포 덕트」라고 함)가 알려져 있다. 발포 덕트는, 높은 단열성과 경량화를 동시에 실현할 수 있으므로, 수요가 확대되고 있다.

이러한 발포 덕트의 제조 방법으로서는, 용융 수지를 분할 금형으로 형 체결하고, 내부에 공기를 불어넣어 팽창시키는 블로우(blow) 성형 방법이 널리 알려져 있다. 최근에는, 성형 기술의 향상에 따라, 발포 배율을 향상시킨 발포 덕트의 양산화가 가능해지고 있다.

또한, 본 출원인에 의해 먼저 출원되어 있는 기술로서, 발포제로서 초임계(超臨界) 유체(流體)를 첨가한 발포 블로우 성형에 의해 성형되어, 외표면에서의 표면 거칠기, 발포 배율을 소정 범위 내로 하도록 한 발포 덕트가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

일본공개특허 제2005―241157호 공보

전술한 발포 덕트는, 공기를 다른 부재에 흐르게 하는 기능상, 적어도 일부가 관형이며, 또한 그 끝이 개구되는 관형부에 의해 형성되어 있다. 이러한 형상의 발포 덕트를 종래의 분할 금형을 사용한 블로우 성형 방법으로 제조하면, 성형 후의 발포 덕트에는 필연적으로, 관을 따라 개구된 끝[개구단(開口端)]까지 연장되는 2개의 성형 시의 파팅 라인(parting line)이 형성된다. 개구단에 다른 부재가 결합된 상태에서는 개구단의 강도는 문제가 되지 않지만, 예를 들면, 수송 시 등의 낙하 충격 등에 의해 파팅 라인으로부터 갈라짐이나 균열이 발생하기 쉬운 문제가 있었다.

따라서, 발명의 일측면에서는, 개구단이 형성된 관형부를 구비한 발포 성형체에 있어서, 성형 시에 형성되는 파팅 라인 근방의 개구단으로부터 갈라짐이나 균열이 쉽게 생기지 않게 하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은, 개구단이 형성된 관형부를 구비한 발포 성형체로서, 성형 시에 형성된 파팅 라인이 상기 개구단에 달하고 있고, 적어도 상기 개구단 근방에 있어서 상기 파팅 라인을 사이에 두고 한쪽의 두께가 계단형으로 융기(隆起)되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 개구단이 형성된 관형부를 구비한 발포 성형체에 있어서, 성형 시에 형성되는 파팅 라인 근방의 개구단으로부터 갈라짐이나 균열이 쉽게 생기지 않도록 할 수 있다.

도 1은 실시형태의 발포 덕트의 평면도이다.
도 2는 실시형태의 발포 덕트의 관형부의 부분 사시도이다.
도 3은 실시형태의 발포 덕트의 관형부에 대하여 개구단면과 평행한 방향으로부터 본 도면이다.
도 4는 도 3에서의 A―A 단면도이다.
도 5는 실시형태의 발포 덕트의 작용을 설명하는 도면이다.
도 6은 제조 방법에 있어서의 제1 공정을 나타낸 도면이다.
도 7은 제조 방법에 있어서의 제2 공정을 금형 측면으로부터 나타낸 도면이다.
도 8은 제조 방법에 있어서의 제2 공정을 분할 금형의 맞닿은 면으로부터 나타낸 도면이다.
도 9는 다른 제조 방법의 예를 나타낸 도면이다.

본 발명에 관한 발포 덕트의 일실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

＜발포 덕트(1)의 구성예＞

먼저, 도 1 ~ 도 3을 참조하면서, 본 실시형태의 발포 덕트(1)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태의 발포 덕트(1) 전체의 평면도이다. 도 2는 본 실시형태의 발포 덕트(1)의 관형부(100a)의 일부를 나타낸 부분 사시도이다. 도 3은 도 2에 나타낸 관형부(100a)에 대하여 개구단면과 평행한 방향으로서, 또한 파팅 라인 PL이 좌우의 끝에 위치하는 방향으로부터 본 도면이다. 도 4는 도 3에서의 A―A 단면도이다.

본 실시형태의 발포 덕트(1)는, 공조 유닛으로부터 공급되는 냉난풍을 원하는 부위로 유통시키기 위한 경량의 발포 덕트이며, 발포제를 혼합시킨 열가소성 수지를 분할 금형으로 형 체결하고, 블로우 성형함으로써 성형된다.

발포 덕트(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 공조 유닛의 다른 공조용 부재(도시하지 않음)에 접속하기 위해 개구되어 있는 공급구(105)와, 공급구(105)의 개구부로부터 각각 분기(分岐)하는 관형부(100a~100d)를 구비하고 있다. 관형부(100a~100d)의 각각은, 공급구(105)로부터 입수된 냉난풍을 유통시키기 위한 유로(流路)인 관 본체(101a~101d)를 구비한다. 관형부(100a~100d)의 단부(도 1에서는 하류측의 단부)에는 각각 관 본체(101a~101d)와 연이어 접촉되어, 끼워맞춤부(102a~102d)와 테이퍼부(103a~103d)가 형성되어 있다. 끼워맞춤부(102a~102d)는, 각각 레지스터(공조의 분출구) 등의 다른 공조용 부재(도시하지 않음)와 끼워맞추어지기 위해 형성되어 있다. 각각의 관형부는, 예를 들면, 발포 배율 2.5배 이상에서 복수의 기포 셀을 가지는 독립 기포 구조(예를 들면, 독립 기포율이 70% 이상)로 구성된다. 관 본체의 두께 방향에서의 기포 셀의 평균 기포 직경은, 예를 들면, 300㎛ 미만, 바람직하게는, 100㎛ 미만이다.

공급구(105)로부터 공급되는 유체(냉난풍)의 유로는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 유로 A, B―1, B―2, C의 4개로 나누어진다. 공급구(105)로부터의 유체가, 유로 A에서는 관형부(100a)의 개구단으로부터, 유로 B―1에서는 관형부(100b)의 개구단으로부터, 유로 B―2에서는 관형부(100c)의 개구단으로부터, 유로 C에서는 관형부(100d)의 개구단으로부터, 각각 유출되도록 발포 덕트(1)는 구성된다.

관형부(100a~100d)의 각각의 구성은 마찬가지이므로, 이하에서는, 관형부(100a)에 대하여 설명하고, 다른 관형부에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 테이퍼부(103a)는, 도시하지 않은 공조용 관형 부재를 각각 끼워맞춤부(102a)에 도입하기 쉽게 하기 위해, 끼워맞춤부(102a)로부터 개구단(120a)을 향해 내경(內徑)이 넓어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 끼워맞춤부(102a)의 내경은, 예를 들면 50㎜ ~ 150㎜ 정도이다.

관형부(100a)의 하류측의 단부의 외형에 주목하면, 끼워맞춤부(102a)는, 공급구(105)의 개구부로부터 연통되는 관 본체(101a)로부터 확경(擴徑)되어 형성되어 있고, 테이퍼부(103a)는, 끼워맞춤부(102a)로부터 더 확경되어 형성되어 있다. 내경에 대해서도 마찬가지로, 관 본체(101a), 끼워맞춤부(102a)의 순으로 확경되어 형성되어 있다. 말하자면 관형부(100a)의 하류측의 단부는 개구단을 향해 나팔형으로 형성되어 있다. 이로써, 본 실시형태의 발포 덕트(1)와 다른 공조용 부재와의 끼워맞춤이 용이해진다. 또한, 끼워맞춤부(102a)의 하단[관 본체(101a)와 연이어 접하는 개소(箇所)])이, 다른 공조용 부재를 삽입할 때의 스토퍼로서 기능하므로, 관형부(101a)와 다른 공조용 부재를 간극없이 끼워맞출 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 성형 시에 형성되는 2개의 파팅 라인 PL이, 관 본체(101a)가 연장되는 방향을 따라 개구단(120a)에 달하고 있다(도 2에서는 1개의 파팅 라인 PL만이 보여짐). 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 적어도 개구단(120a) 근방에 있어서 파팅 라인 PL을 사이에 두고 한쪽에 2개소의 융기부(111a, 112a)가 형성되어 있다. 융기부(111a, 112a)는, 2개의 파팅 라인 중 한쪽의 파팅 라인에 대하여 형성되고, 융기부(113a)는, 2개의 파팅 라인 중 다른 쪽의 파팅 라인에 대하여 형성된다.

융기부(111a)는, 끼워맞춤부(102a)로부터 테이퍼부(103a)에 걸쳐 융기되어 있고, 융기부(112a, 113a)는, 관 본체(101a)로부터 끼워맞춤부(102a)에 걸쳐 융기되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 융기부는 파팅 라인 PL을 사이에 두고 한쪽의 두께가 계단형으로 융기된 형상으로 형성되어 있다. 도 2에 있어서, 융기부(111a)는, 끼워맞춤부(102a)의 외주면 상의 라인(1110a)으로부터 융기되어 있고, 융기부(112a)는, 관 본체(101a)의 외주면 상의 라인(1120a)으로부터 융기되어 있다. 관형부(100a)에 있어서, 라인(1110a, 1120a)의 위치는, 각각 끼워맞춤부(102a) 및 관 본체(101a)의 외주면 상에서 적절히 설정하여 이루어진다. 각 융기부의 높이는, 예를 들면 1㎜ ~ 5㎜ 정도이며, 발포 덕트의 평균 두께(예를 들면, 1㎜ ~ 5㎜)와 거의 같은 정도이거나, 약간 크게(평균 두께에 대하여, 예를 들면, ―1㎜ ~ ＋3㎜)로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 융기부(111a)는, 파팅 라인 PL을 사이에 두고 한쪽으로 융기되어 있으므로, 블로우 성형으로 제작한 경우에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 파팅 라인 PL 근방에서의 끼워맞춤부(102a)의 내주측에 대해서도 단차(段差)가 형성되게 된다. 도시하지 않지만, 파팅 라인 PL 근방에서의 관 본체(101a)의 내주측에 대해서도 마찬가지로 단차가 형성되게 된다. 이 내주측의 단차는, 대략 각 융기부의 높이와 같은 정도(즉, 1㎜ ~ 5㎜ 정도)이다. 내주측의 단차에 의해, 개구단(120a) 근방에 있어서 끼워맞춤부(102a)의 진원도(眞圓度)는 약간 저하되지만, 통상, 가요성(可撓性)의 쿠션을 끼워맞춤부(102a)의 내주측에 장착한 상태로 공조용 관형 부재와 끼워맞추기 때문에, 1㎜ ~ 5㎜ 정도의 단차는, 장착 강도나 유량 손실 등의 문제가 되지 않는다.

본 실시형태의 발포 덕트(1)는, 폴리프로필렌계 수지로 이루어지고, 바람직하게는, 1wt% ~ 20wt%의 폴리에틸렌계 수지 및/또는 5wt% ~ 40wt%의 수소 첨가 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 혼합시킨 블렌딩 수지로 구성하고, ―10℃에서의 인장(引張) 파괴 신장이 40% 이상이며, 또한 상온 시에서의 인장 탄성률(彈性率)이 1000kg/㎠ 이상인 것이 바람직하다. 또한, ―10℃에서의 인장 파괴 신장이 100% 이상인 것이 바람직하다. 그리고, 본 실시형태에서 사용하는 각 용어에 대하여 이하에 정의한다.

발포 배율: 후술하는 본 실시형태의 제조 방법에서 사용한 열가소성 수지의 밀도를, 본 실시형태의 제조 방법에 의해 얻어진 발포 덕트(1)의 관 본체에서의 외관 밀도로 나눈 값을 발포 배율이라고 한다.

인장 파괴 신장: 후술하는 본 실시형태의 제조 방법에 의해 얻어진 발포 덕트(1)의 관 본체를 잘라내고, ―10℃에서 보관 후에, JIS K―7113에 준하여 2호형 시험편으로서 인장 속도를 [50㎜/분]로 측정을 행한 값을 인장 파괴 신장이라고 한다.

인장 탄성률: 후술하는 본 실시형태의 제조 방법에 의해 얻어진 발포 덕트(1)의 관 본체를 잘라내고, 상온(23℃)에서, JIS K―7113에 준해 2호형 시험편으로서 인장 속도를 [50㎜/분]로 측정을 행한 값을 인장 탄성률이라고 한다.

＜발포 덕트(1)의 작용＞

다음에, 도 5를 참조하여 발포 덕트(1)의 작용에 대하여 설명한다.

도 5의 (a)는 도 4와 동일한 도면이며, 파팅 라인 PL 근방에 측면으로부터 힘 F가 가해진 경우가 상정(想定)되어 있다. 도 5의 (b)는, 파팅 라인 PL 근방에 융기부가 존재하지 않는 종래의 발포 덕트에서의 단면도(斷面圖)(본 실시형태의 도 4에 상당하는 도면)이며, 마찬가지로 파팅 라인 PL 근방에 측면으로부터 힘 F가 가해진 경우가 상정되어 있다.

이 때, 종래의 발포 덕트에서는, 힘 F가 직접, 파팅 라인 PL에 가해지게 된다. 그 결과, 예를 들면, 수송(輸送) 시 등에 발포 덕트의 끼워맞춤부에 다른 공조용 부재가 삽입되어 있지 않은 상태에서는, 파팅 라인 PL에 대하여 계속적으로 내측으로 휘게 하는 힘이 가해지는 것에 의해 파팅 라인 PL로부터 갈라짐이나 균열이 발생할 우려가 있다. 이에 대하여, 본 실시형태의 발포 덕트에서는, 파팅 라인 PL 근방에서의 힘 F가 파팅 라인 PL 근방에 형성되어 있는 융기부에 가해지고, 이 융기부가 쿠션의 역할을 하기 때문에, 파팅 라인 PL에 대하여 갈라짐이나 균열을 생기게 하는 입력이 쉽게 생기지 않게 되어 있다. 그리고, 특히 발포 배율이 2배 이상의 발포 덕트에서는 쿠션의 효과가 크고, 또한 엘라스토머 성분(스티렌―부타디엔―스티렌 블록 공중합체 등)을 포함하는 발포 덕트에서는, 더욱 쿠션 효과를 높일 수 있다.

＜발포 덕트(1)의 제조 방법의 예＞

다음에, 도 6 ~ 도 8을 참조하면서, 본 실시형태의 발포 덕트(1)의 제조 방법의 예에 대하여 설명한다. 도 6은 분할 금형의 개방 상태, 도 7은 폐쇄 상태를 금형 측면으로부터 나타내고, 도 8은 폐쇄 상태를 2개의 분할 금형의 맞닿은 면으로부터 분할 금형(12a) 측에 대하여 나타낸 단면도이다.

먼저, 도 6에 나타낸 바와 같이, 발포 패러선(parison)을 환형(環形) 다이스(dice)(11)로부터 압출(壓出)하고, 원통형상의 발포 패러선(13)을 분할 금형(12a, 12b) 사이에 압출한다.

다음에, 분할 금형(12a, 12b)을 형 체결하고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 발포 패러선(13)을 분할 금형(12a, 12b)에 끼워넣는다. 이로써, 발포 패러선(13)을 분할 금형(12a, 12b)에 의해 형성되는 캐비티(10)에 수납시킨다.

그리고, 분할 금형(12a, 12b)에 대해서는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 성형 후에 파팅 라인 PL이 형성되고, 또한 파팅 라인 PL을 사이에 두고 한쪽에 융기부가 형성되도록 하여, 금형의 형상이 결정되어 있다.

다음에, 도 7, 도 8에 나타낸 바와 같이, 분할 금형(12a, 12b)을 형 체결한 상태에서, 분할 금형(12a, 12b)에 형성된 소정의 구멍에 불어넣기 침(14)과 분출침(15)을 관통시켜, 발포 패러선(13)에 동시에 찌른다. 불어넣기 침(14), 분출침(15)의 선단이 발포 패러선(13) 내에 들어가면, 바로 불어넣기 침(14)으로부터 공기 등의 압축 기체를 발포 패러선(13)의 내부에 불어넣고, 발포 패러선(13)의 내부를 경유하여 분출침(15)으로부터 압축 기체를 분출하고, 소정의 블로우압에 의해 블로우 성형을 행한다.

불어넣기 침(14)은, 도 1에 나타낸 발포 덕트(1)의 공급구(105)의 개구부에 상당하는 위치에 찌르고, 압축 기체를 발포 패러선(13)의 내부로 불어넣기 위한 불어넣기 포트를 형성한다. 또한, 분출침(15)은, 도 1에 나타낸 발포 덕트(1)의 관형부(100a~100d)의 개구단의 각각에 상당하는 위치에 찌르고, 압축 기체를 발포 패러선(13)의 내부로부터 외부로 분출하기 위한 분출구를 형성한다.

이로써, 불어넣기 침(14)으로부터 압축 기체를 발포 패러선(13)의 내부에 불어넣고, 발포 패러선(13)의 내부를 경유하여 분출침(15)으로부터 압축 기체를 분출하여, 소정의 블로우압에 의해 블로우 성형을 행할 수 있다.

불어넣기 침(14)은, 전술한 바와 같이 발포 덕트(1)의 공급구(105)의 개구부로부터 찌르기 때문에, 도 7에 나타낸 바와 같이, 분할 금형(12b)에서의 분할 금형(12a)과는 반대측으로부터 분할 금형(12b) 내에 삽입된다.

또한, 분출침(15)은, 전술한 바와 같이 발포 덕트(1)의 관형부(100a~100d)의 개구단의 각각으로부터 찌르기 때문에, 도 8에 나타낸 바와 같이, 분할 금형(12a, 12b)의 맞닿은 면으로부터 분할 금형(12a, 12b) 내에 삽입된다.

블로우압은, 레귤레이터(16), 배압(背壓) 레귤레이터(17)의 차압(差壓)이며, 분할 금형(12a, 12b)을 밀폐한 상태에서 레귤레이터(16), 배압 레귤레이터(17)를 각각 소정의 압력으로 설정하고, 소정의 블로우압에 의해 블로우 성형을 행한다. 예를 들면, 소정 압력의 압축 기체를 소정 시간만큼 불어넣기 침(14)으로부터 발포 패러선(13) 내로 불어넣고, 발포 패러선(13)의 내부의 압력(내압)을 대기압으로부터 소정의 압력 상태로 가압한다.

블로우압은, 0.5kg/㎠ ~ 3.0kg/㎠로 설정하고, 바람직하게는, 0.5kg/㎠ ~ 1.0kg/㎠로 설정한다. 블로우압을 3.0kg/㎠ 이상으로 설정하면, 발포 덕트(1)의 관 본체의 두께가 부서지기 쉬워지거나 발포 배율이 저하되기 쉬워지거나 하게 된다. 또한, 블로우압을 0.5kg/㎠ 이하로 설정하면, 레귤레이터(16), 배압 레귤레이터(17)의 차압의 조정이 어려워져 버리거나, 발포 덕트(1) 내의 통기로의 표면 형상을, 발포 패러선(13)의 내부에 불어넣어진 압축 기체의 유로 방향 FL에 따라 변형시키기 어려워져 버리거나 한다. 그러므로, 블로우압은, 0.5kg/㎠ ~ 3.0kg/㎠로 설정하고, 바람직하게는, 0.5kg/㎠ ~ 1.0kg/㎠로 설정한다.

또한, 소정의 블로우압에 의해 블로우 성형을 행하는 경우에는, 온도 조절 설비를 설치하고, 불어넣기 침(14)으로부터 발포 패러선(13) 내에 공급하는 압축 기체를 소정의 온도로 가열하는 것도 가능하다. 이로써, 발포 패러선(13)의 내부에 공급된 압축 기체가 소정의 온도가 되므로, 발포 패러선(13) 내에 함유되어 있는 발포제를 발포시키기 쉽게 할 수 있다. 그리고, 소정의 온도는, 발포제를 발포시키는 데 적합한 온도로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 온도 조절 설비를 설치하지 않고, 불어넣기 침(14)으로부터 발포 패러선(13) 내로 공급하는 압축 기체를 실온에서 행하는 것도 가능하다. 이로써, 압축 기체의 온도를 조정하기 위한 온도 조절 설비를 설치할 필요가 없기 때문에, 발포 덕트(1)를 저비용으로 제조할 수 있다. 또한, 블로우 성형 후의 발포 덕트(1)를 냉각시키게 되므로, 블로우 성형 시는 실온에서 행함으로써, 블로우 성형 후의 발포 덕트(1)의 냉각 시간의 단축에 기여할 수 있다.

본 실시형태에서는, 불어넣기 침(14)으로부터 압축 기체를 발포 패러선(13) 내로 불어넣음과 동시에, 분할 금형(12a, 12b)의 캐비티(10)로부터 배기를 행하고, 발포 패러선(13)과 캐비티 면(10a, 10b)과의 사이의 간극을 없게 하여, 부압(負壓) 상태로 되게 한다. 이로써, 분할 금형(12a, 12b) 내부의 캐비티(10)에 수납된 발포 패러선(13)의 내외에 있어서 압력차[발포 패러선(13)의 내부가 외부보다 높은 압력]가 설정되고, 발포 패러선(13)은, 캐비티 면(10a, 10b)에 압압(押壓)된다. 이와 같이 하여, 관 본체의 내측에 유체의 유로를 가지는 발포 덕트(1)가 성형된다.

그리고, 전술한 제조 공정에 있어서, 발포 패러선(13)의 내부에 압축 기체를 불어넣는 공정과, 발포 패러선(13)의 외부에 부압을 발생시키는 공정은 동시에 행할 필요는 없고, 서로의 공정을 시간적으로 차이를 두고 행하는 것도 가능하다. 또한, 어느 한쪽의 공정만을 행하고, 발포 패러선(13)을 분할 금형(12a, 12b)의 캐비티 면(10a, 10b)에 가압시켜, 관 본체의 내측에 유체의 유로를 가지는 발포 덕트(1)를 성형하는 것도 가능하다.

발포 패러선(13)에서의 관 본체로 되는 부분에 대해서는, 전술한 바와 같이 불어넣기 침(14)으로부터 공기 등의 압축 기체를 발포 패러선(13)의 내부에 불어넣고, 발포 패러선(13)의 내부를 경유하여 분출침(15)으로부터 압축 기체를 분출하고, 소정의 블로우압에 의해 캐비티 면(10a, 10b)에 가압한 후, 또한 상기 소정의 블로우압에 의해 발포 패러선(13)의 내측을 냉각시킨다.

불어넣기 침(14)으로부터 발포 패러선(13) 내에 냉각을 위해 공급하는 압축 기체의 온도는, 10℃ ~ 30℃로 설정하고, 실온(예를 들면, 23℃)으로 설정하는 것이 바람직하다. 압축 기체의 온도를 실온으로 설정함으로써, 압축 기체의 온도를 조정하기 위한 온도 조절 설비를 설치할 필요가 없기 때문에, 발포 덕트(1)를 저비용으로 제조할 수 있다. 또한, 온도 조절 설비를 설치하고, 불어넣기 침(14)으로부터 발포 패러선(13) 내에 공급하는 압축 기체의 온도를 실온보다 낮게 한 경우에는, 발포 덕트(1)의 냉각 시간을 단축할 수 있다. 그리고, 압축 기체의 온도에도 좌우되지만, 냉각 시간은, 30초 ~ 80초에 행하는 것이 바람직하다.

이로써, 내측에 유체의 유로를 가지고 구성하고, 그 내측의 유로 표면이 완만한 관 본체를 성형할 수 있다.

또한, 유로 역방향과 비교하여, 유로 방향 FL을 향해 유체가 흐르기 쉬운 통기로를 가지는 발포 덕트(1)를 제조할 수 있다. 이 유로 방향 FL은, 발포 덕트(1)의 유로 A, B―1, B―2, C에서의 유체의 유통 방향과 같은 방향으로 되어 있으므로, 각각의 유로에서의 유체의 유통 방향을 향해 유체가 흐르기 쉬운 발포 덕트(1)를 제조할 수 있다.

그리고, 발포 덕트(1)가 충분히 냉각된 후에 형을 개방하여 발포 덕트(1)가 꺼내지지만, 분할 금형(12a, 12b)을 개방하는 방향이, 발포 덕트(1)의 관형부에 형성되는 개구단 근방의 2개의 파팅 라인으로 형성되는 면에 대하여 수직 방향이 아니고, 수직 방향에 대하여 약간 경사져 있는 경우에는, 개구단 근방에 융기부가 형성되어 있는 분만큼 분할 금형에 오목부가 형성되므로, 성형품을 금형으로부터 빼내기 쉽다.

본 실시형태의 발포 덕트(1)를 성형할 때 적용 가능한 폴리프로필렌계 수지로서는, 230℃에서의 용융 장력(melt tension)이 30mN ~ 350mN의 범위 내의 폴리프로필렌이 바람직하다. 특히, 폴리프로필렌계 수지는, 장쇄(長鎖) 분기 구조를 가지는 프로필렌 단독 중합체인 것이 바람직하고, 에틸렌―프로필렌 블록 공중합체를 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.

폴리프로필렌계 수지에 브랜딩되는 수소 첨가 스티렌계 열가소성 엘라스토머로서는, 내충격성을 개선하는 동시에 발포 덕트(1)로서의 강성(剛性)을 유지하기 위해, 폴리프로필렌계 수지에 대하여 5wt% ~ 40wt%, 바람직하게는, 15wt% ~ 30wt%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 스티렌―부타디엔―스티렌 블록 공중합체, 스티렌―이소프렌―스티렌 블록 공중합체, 스티렌―부타디엔 랜덤 공중합체 등의 수소 첨가 폴리머를 사용한다. 또한, 수소 첨가 스티렌계 열가소성 엘라스토머로서는, 스티렌 함유량이 30wt% 미만, 바람직하게는, 20wt% 미만이며, 230℃에서의 MFR(JIS K―7210에 준해 시험 온도 230℃, 시험 하중 2.16kg에 의해 측정)은 10g/10분 이하, 바람직하게는, 5.0g/10분 이하이며, 또한 1.0g/10분 이상이다.

또한, 폴리프로필렌계 수지에 브랜딩되는 폴리올레핀계 중합체로서는, 저밀도의 에틸렌―α―올레핀이 바람직하고, 1wt% ~ 20wt%의 범위로 배합하는 것이 바람직하다. 저밀도의 에틸렌―α―올레핀은, 밀도 0.91g/㎤ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하고, 에틸렌과 탄소 원자수(3~20)의 α―올레핀을 공중합하여 얻어지는 에틸렌―α―올레핀 공중합체가 매우 적합하고, 프로필렌, 1―부텐, 1―펜텐, 1―헥센, 1―헵텐, 1―옥텐, 1―노넨, 1―데센, 1―도데센, 4―메틸―1―펜텐, 4―메틸―1―헥센 등이 있고, 특히, 1―부텐, 1―헥센, 1―옥텐 등이 바람직하다. 또한, 상기한 탄소 원자수(3~20)의 α―올레핀은 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 병용하거나 할 수도 있다. 에틸렌―α―올레핀 공중합체 중의 에틸렌에 기초한 단량체 단위의 함유량은, 에틸렌―α―올레핀 공중합체에 대하여, 50wt% ~ 99wt%의 범위인 것이 바람직하다. 또한, α―올레핀에 기초한 단량체 단위의 함유량은, 에틸렌―α―올레핀 공중합체에 대하여, 1wt% ~ 50wt%의 범위인 것이 바람직하다. 특히, 메타로센계 촉매를 사용하여 중합된 직쇄형 초저밀도 폴리에틸렌 또는 에틸렌계 엘라스토머, 프로필렌계 엘라스토머를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태의 발포 덕트(1)를 성형할 때 적용 가능한 발포제로서는, 물리 발포제, 화학 발포제 및 그 혼합물을 들 수 있다. 물리 발포제로서는, 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 물 등의 무기계 물리 발포제, 및 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등의 유기계 물리 발포제, 또한 이들 초임계 유체를 적용할 수 있다. 초임계 유체로서는, 이산화탄소, 질소 등을 사용하여 만드는 것이 바람직하고, 질소이면 임계 온도 ―149.1℃, 임계 압력 3.4MPa 이상, 이산화탄소이면 임계 온도 31℃, 임계 압력 7.4MPa 이상으로 함으로써 만들 수가 있다.

〔다른 제조 방법의 예〕

다음에, 전술한 실시형태로서의 발포 덕트(1)의 다른 제조 방법에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다.

여기서 설명하는 다른 제조 방법은, 전술한 제조 방법으로 원통형상의 발포 패러선(13)을 분할 금형(12a, 12b) 사이에 압출하여 성형하는 데 대신하여, 도 9에 나타낸 바와 같이, 시트형의 용융 수지를 분할 금형(12a, 12b) 사이에 압출하여 성형하는 것이다.

다른 제조 방법에서 사용하는 성형 장치는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 2대의 압출 장치(50a, 50b)로 전술한 제조 방법의 예와 마찬가지의 분할 금형(12a, 12b)을 가지고 구성된다.

압출 장치(50)[50a, 50b]는, 전술한 제조 방법의 예에서의 발포 패러선(13)과 마찬가지의 재질에서의, 용융 상태의 발포 수지에 의한 용융 수지 시트 P1, P2를, 분할 금형(12a, 12b) 사이에 소정 간격으로 대략 평행하게 수하(垂下)시키도록 배치된다. 용융 수지 시트 P1, P2를 압출하는 T 다이(die)(28a, 28b)의 아래쪽에는 조정 롤러(30a, 30b)가 배치되고, 이 조정 롤러(30a, 30b)에 의해 두께 등의 조정을 행한다. 이와 같이 하여 압출된 용융 수지 시트 P1, P2를, 분할 금형(12a, 12b)에 끼워넣어 형 체결하고, 성형한다.

2대의 압출 장치(50)[50a, 50b]의 구성은 마찬가지이므로, 1개의 압출 장치(50)에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다.

압출 장치(50)는, 호퍼(21)가 부설(付設)된 실린더(22)와, 실린더(22) 내에 설치된 스크루(도시하지 않음)와, 스크루에 연결된 유압 모터(20)와, 실린더(22)와 내부가 연통된 어큐뮬레이터(accumulator)(24)와, 어큐뮬레이터(24) 내에 설치된 플런저(26)와, T 다이(28)와, 한쌍의 조정 롤러(30)를 가지고 구성된다.

호퍼(21)로부터 투입된 수지 펠릿이, 실린더(22) 내에서 유압 모터(20)에 의한 스크루의 회전에 의해 용융, 혼련되어 용융 상태의 수지가 어큐뮬레이터(24)로 이송되어 일정량 저류(貯留)되고, 플런저(26)의 구동에 의해 T 다이(28)를 향해 용융 수지를 보낸다. 이와 같이 하여, T 다이(28) 하단의 압출 슬릿으로부터, 용융 상태의 수지에 의한 연속적인 용융 수지 시트가 압출되고, 간격을 두고 배치된 한쌍의 조정 롤러(30)에 의해 협압(挾壓)되면서 아래쪽을 향해 송출되고, 분할 금형(12a, 12b)의 사이에 수하된다.

또한, T 다이(28)에는, 압출 슬릿의 슬릿 간격을 조정하기 위한 다이 볼트(29)가 설치된다. 슬릿 간격의 조정 기구(機構)는, 이 다이 볼트(29)를 사용한 기계식의 기구에 더하여, 공지의 각종 조정 기구를 그 밖에 구비해도 된다.

이러한 구성에 의해, 2개의 T 다이(28a, 28b)의 압출 슬릿으로부터, 내부에 기포 셀을 가지는 용융 수지 시트 P1, P2가 압출되고, 상하 방향(압출 방향)으로 일정한 두께를 가지는 상태로 조정되어 분할 금형(12a, 12b)의 사이에 수하된다.

이와 같이 하여 용융 수지 시트 P1, P2가 분할 금형(12a, 12b) 사이에 배치되면, 이 분할 금형(12a, 12b)을 수평 방향으로 전진시켜, 분할 금형(12a, 12b)의 외주에 위치하는 도시하지 않은 형틀을, 용융 수지 시트 P1, P2에 밀착시킨다. 이와 같이 하여 분할 금형(12a, 12b) 외주의 형틀에 의해 용융 수지 시트 P1, P2를 유지한 후, 분할 금형(12a, 12b)의 캐비티 면(10a, 10b)에 용융 수지 시트 P1, P2를 진공 흡인함으로써, 용융 수지 시트 P1, P2 각각을 캐비티 면(10a, 10b)을 따른 형상으로 한다.

다음에, 분할 금형(12a, 12b)을 수평 방향으로 전진시켜 형 체결하고, 전술한 제조 방법과 마찬가지로, 불어넣기 침(14)과 분출침(15)을 용융 수지 시트 P1, P2에 찌르고, 불어넣기 침(14)으로부터 공기 등의 압축 기체를 용융 수지 시트 P1, P2의 내부에 불어넣고, 용융 수지 시트 P1, P2의 내부를 경유하여 분출침(15)으로부터 압축 기체를 분출한다. 이와 같이 하여, 발포 덕트(1)의 관 본체로 되는 부분의 내측을 냉각시킨다.

다음에, 분할 금형(12a, 12b)을 수평 방향으로 후퇴시켜, 발포 덕트(1)를 분할 금형(12a, 12b)으로부터 인출한다.

그리고, 한쌍의 분할 금형(12a, 12b) 사이에 수하된 용융 수지 시트 P1, P2는, 드로다운(draw down), 넥인(neck in) 등에 의해 두께의 불균일이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 수지 시트의 두께, 압출 속도, 압출 방향의 두꺼운 부분 분포 등을 개별적으로 조정하는 것이 필요해진다.

이러한 수지 시트의 두께, 압출 속도, 압출 방향의 두꺼운 부분 등의 조정은, 공지의 각종 방법을 이용하여 행해진다.

이상과 같이, 도 9에 나타낸 다른 제조 방법의 예에 의해서도, 도 6 ~ 도 8에서 전술한 제조 방법과 마찬가지로, 본 실시형태에 있어서의 발포 덕트(1)를 바람직하게 제조할 수 있다. 또한, 도 9에 나타낸 다른 제조 방법의 예에서는, 2개의 용융 수지 시트 P1, P2의 재료, 발포 배율, 두께 등을 상이한 것으로 함으로써, 각종 조건에 대응하는 발포 덕트(1)를 성형하는 것도 가능하다. 또한, 덕트 개구단의 내주측의 단차가 큰 경우라도, 상기 단차 형상에 대응한 형상의 공조용 관형 부재와 끼워맞춤으로써, 장착 강도나 유량 손실 등의 문제가 생기지 않는다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 발포 성형체는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 벗어나지 않는 범위에 있어서, 각종 개량이나 변경을 행해도 되는 것은 물론이다.

[산업 상의 이용 가능성]

본 발명에 관한 발포 덕트는, 예를 들면, 자동차, 열차, 선박, 항공기 등의 수송기에서의 공조용 덕트 등의 각종 용도에 사용할 수 있다.

1: 발포 덕트
100a~100d: 관형부
101a~101d: 관 본체
102a~102d: 끼워맞춤부
103a~103d: 테이퍼부
105: 공급구
10: 캐비티
10a, 10b: 캐비티 면
11: 환형 다이스
12a, 12b: 분할 금형
13: 발포 패러선
14: 불어넣기 침
15: 분출침
16: 레귤레이터
17: 배압 레귤레이터
20: 유압 모터
21: 호퍼
22: 실린더
24: 어큐뮬레이터
26: 플런저
28: T 다이
29: 다이 볼트
30: 조정 롤러
50: 압출 장치

Claims

개구단(開口端)이 형성된 관형부(管形部)를 구비한 발포 성형체(成形體)로서,
성형 시에 형성된 파팅 라인(parting line)이 상기 개구단에 달하고 있고, 적어도 상기 개구단 근방에 있어서 상기 파팅 라인을 사이에 두고 한쪽의 두께가 계단형으로 융기(隆起)되어 있는, 발포 성형체.
제1항에 있어서,
상기 관형부는, 상기 개구단을 향해 직경이 커지는 형상인, 발포 성형체.