KR20200002806A - 발포 덕트 - Google Patents
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Abstract
쿠션성이 뛰어난 발포 덕트를 제공한다.
본 발명에 의하면, 통부를 갖는 발포 덕트이며, 상기 통부는 둘레 방향 기포 변형률이 0.30 이하이며, 또한 기포 이방성이 0.6 ~ 1.6인 발포 덕트가 제공된다.
본 발명에 의하면, 통부를 갖는 발포 덕트이며, 상기 통부는 둘레 방향 기포 변형률이 0.30 이하이며, 또한 기포 이방성이 0.6 ~ 1.6인 발포 덕트가 제공된다.
Description
본 발명은 발포 덕트에 관한 것이다.
자동차의 대시 보드(dashboard)에는 에어컨에서의 공기를 환기시키기 위한 덕트("계기판 덕트"로 일컬어지는)가 설치된다. 이러한 덕트는 단열성과 저소음성을 고려하여 발포 성형체로 구성된 발포 덕트가 사용될 수 있다(특허문헌 1). 발포 덕트는 발포 블로우 성형 등에 의해 형성된다.
그런데 자동차가 정면에서 보행자와 충돌한 경우, 그 때의 충격에 의해 보행자의 머리가 대시 보드에 충돌하는 경우가 있다. 이 때, 머리에의 충격을 완화하기 위해 발포 덕트가 쿠션성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 쿠션성이 뛰어난 발포 덕트를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 통부를 갖는 발포 덕트이며, 상기 통부는 둘레 방향 기포 변형률이 0.30 이하이며, 또한 기포 이방(異方)성이 0.6 ~ 1.6인 발포 덕트가 제공된다.
본 발명자들은 예의 검토를 실시한 결과, 발포 덕트의 둘레 방향 기포 변형률 및 기포 이방성을 특정 범위 내로 하여 쿠션성을 향상시킬 수 있는 것을 발견하고, 본 발명의 완성에 이르렀다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 형태를 예시한다. 다음에 나타내는 실시 형태는 서로 조합 가능하다.
바람직하게는, 상기 통부의 발포 배율은 1.5 ~ 3.5배이다.
바람직하게는, 상기 통부의 평균 두께는 1.0 ~ 2.0mm이다.
바람직하게는, 상기 통부의 블로우 비율은 0.3 ~ 1.0이다.
바람직하게는, 상기 통부의 두께 방향의 평균 기포직경은 100μm 이하이다.
바람직하게는, 상기 통부를 구성하는 수지는 HDPE와 LDPE를 포함하고, 상기 HDPE와 상기 LDPE의 질량비는 35 : 65 ~ 70 : 30이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 발포 덕트의 제조에 이용 가능한 성형기(1)의 일례를 나타낸다.
도 2는 발포 덕트(7)를 제조하기 위한 발포 성형체(10)를 나타내는 사시도이다.
도 3은 발포 덕트(7)의 사시도이다.
도 4는 발포 덕트(7)의 횡단면도(도 3의 A-A 단면도)이다.
도 5에서, 도 5A는 도 4 중의 영역 X의 확대도이고 다수의 기포에 의해 벽면이 구성되어 있는 상태를 나타내고 있다. 도 5B는 도 5A에서 두께 이등분선 Q에 있는 5개의 기포b를 추출하여 나타낸 확대도이다.
도 6은 발포 덕트(7)의 종단면도(도 3에 B-B 단면도)이다.
도 2는 발포 덕트(7)를 제조하기 위한 발포 성형체(10)를 나타내는 사시도이다.
도 3은 발포 덕트(7)의 사시도이다.
도 4는 발포 덕트(7)의 횡단면도(도 3의 A-A 단면도)이다.
도 5에서, 도 5A는 도 4 중의 영역 X의 확대도이고 다수의 기포에 의해 벽면이 구성되어 있는 상태를 나타내고 있다. 도 5B는 도 5A에서 두께 이등분선 Q에 있는 5개의 기포b를 추출하여 나타낸 확대도이다.
도 6은 발포 덕트(7)의 종단면도(도 3에 B-B 단면도)이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 다음에 나타내는 실시 형태 중에서 나타내는 각종 특징 사항은 서로 조합 가능하다. 또한 각 특징 사항에 대해 독립적으로 발명이 성립한다.
1. 성형기(1)의 구성
먼저, 도 1 ~ 도 4를 이용하여 본 발명의 일 실시 형태의 발포 덕트의 제조에 이용 가능한 성형기(1)에 대해 설명한다. 성형기(1)는 수지 공급 장치(2), 헤드(18), 분할 금형(19)을 구비한다. 수지 공급 장치(2)는 호퍼(12), 압출기(13), 주입기(16), 어큐뮬레이터(17)를 구비한다. 압출기(13)와 어큐뮬레이터(17)는 연결관(25)을 통해 연결된다. 어큐뮬레이터(17)와 헤드(18)는 연결관(27)을 통해 연결된다.
이하, 각 구성에 대해 상세하게 설명한다.
<호퍼(12), 압출기(13) >
호퍼(12)는 원료 수지(11)를 압출기(13)의 실린더(13a)에 투입하기 위해 사용된다. 원료 수지(11)의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로 펠렛(Pellet)이다. 원료 수지(11)는 예를 들어 폴리올레핀 등의 열가소성수지이며, 폴리올레핀으로는 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 원료 수지(11)는 HDPE와 LDPE를 포함하는 것이 바람직하고, HDPE와 LDPE의 질량비가 35 : 65 ~ 70 : 30 인 것이 바람직하다. 원료 수지(11)는 호퍼(12)로부터 실린더(13a)에 투입된 후 실린더(13a) 내에서 가열됨으로써 용융된 용융수지가 된다. 또한, 실린더(13a) 내에 배치된 스크류의 회전에 의해 실린더(13a)의 선단을 향해 반송된다. 스크류는 실린더(13a) 내에 배치되어 그 회전에 의해 용융수지를 혼련(混練)하면서 반송한다. 스크류의 기단에는 기어장치가 설치되어 있어, 기어장치에 의해 스크류가 회전구동된다. 실린더(13a) 내에 배치되는 스크류의 수는 1개이어도 되고, 2개 이상이어도 된다.
<주입기(16)>
실린더(13a)에는 실린더(13a) 내에 발포제를 주입하는 주입기(16)가 설치된다. 주입기(16)로부터 주입되는 발포제는 물리발포제, 화학발포제 및 그 혼합물을 들 수 있지만, 물리발포제가 바람직하다. 물리발포제로는 공기, 탄산가스, 질소가스, 물 등의 무기계 물리발포제 및 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등의 유기계 물리발포제, 또한 그것들의 초임계(超臨界) 유체를 이용할 수 있다. 초임계 유체로는 이산화탄소, 질소 등을 이용하여 만드는 것이 바람직하고, 질소이면 임계온도 -149.1℃, 임계압력 3.4MPa 이상, 이산화탄소이면 임계온도 31℃, 임계압력 7.4MPa 이상으로 하여 얻을 수 있다. 화학발포제로는 산(예: 구연산 또는 그염)과 염기(예: 중조)와의 화학반응에 의해 탄산가스를 발생시키는 것을 들 수 있다. 화학발포제는 주입기(16)로부터 주입하는 대신 호퍼(12)로부터 투입하여도 된다.
<어큐뮬레이터(17), 헤드(18)>
원료 수지와 발포제를 용융 혼련하여 이루어지는 용융수지(11a)는 실린더(13a)의 수지 압출구로 배출되어 연결관(25)을 통해 어큐뮬레이터(17) 내에 주입된다. 어큐뮬레이터(17)는 실린더(17a)와 그 내부에서 슬라이딩 가능한 피스톤(17b)을 구비하고, 실린더(17a) 내에 용융수지(11a)가 저장 가능하게 되어 있다. 그리고 실린더(17a) 내에 용융수지(11a)가 소정량 저류된 후에 피스톤(17b)을 이동시킴으로써, 연결관(27)을 통해 용융수지(11a)를 헤드(18) 내에 설치된 다이 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 발포파리손(23)을 형성한다. 발포파리손(23)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 통 형상이어도 되고, 시트 형상이어도 된다.
<분할 금형(19)>
발포 파리손(23)은 한 쌍의 분할 금형(19) 사이에 인도된다. 분할금형(19)을 사용하여 발포 파리손(23)의 성형을 실시함으로써 도 2에 나타낸 바와 같이 발포 성형체(10)가 얻어진다. 분할금형(19)을 사용한 성형 방법은 특별히 한정되지 않고, 분할금형(19)의 캐비티 내부에 공기를 불어넣어 성형하는 블로우 성형이어도 되고, 분할금형(19)의 캐비티의 내면으로부터 캐비티 내부를 감압하여 발포 파리손(23)의 성형을 실시하는 진공 성형이어도 되고, 그 조합이어도 된다.
도 2는 발포 덕트를 제조하기 위한 발포 성형체(10)를 나타낸다. 발포 성형체(10)는 주머니부(3, 4)를 가진다. 주머니부(4)는 통부(6)에서 상승하도록 형성되어 있다. 주머니부(3)는 통부(6)의 양단에 설치되어 있다. 도 2는 발포 성형체(10)는 분기 구조를 가지고 있지 않지만, 주머니부(3)를 분기시켜 주머니부(3)의 수를 3 개, 4 개 또는 그 이상으로 할 수 있다.
2. 발포 덕트
발포 덕트(7)는 발포 성형체(10)에서 주머니부(3, 4)를 절제함으로써 형성할 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 주머니부(3, 4)의 위치에 개구부(3a, 4a)가 형성된다. 즉, 발포 덕트(7)는 통부(6)에 개구부(3a, 4a)가 설치된 형상을 갖는다. 공조기로부터의 공기는 개구부(4a)를 통해 발포 덕트(7) 내에 유입되고 개구부(3a)를 통해 배출된다. 본 실시 형태에서, 발포 덕트(7)는 대시 보드 내에 배치된 계기판 덕트이지만, 다른 부위에 배치되는 덕트이어도 된다. 또한 개구부(4a)가 설치되는 개구부(3a)의 한쪽으로부터 유입된 공기가 개구부(3a)의 다른 한 쪽에서 배출되도록 기능하는 덕트이어도 된다. 발포 덕트(7)(통부(6))는 독립 기포 구조를 갖는다. 독립 기포 구조는 여러 개의 독립된 기포 셀을 갖는 구조이며 적어도 독립 기포률이 70% 이상인 것을 의미한다.
통부(6)는 둘레 방향 기포 변형률이 0.30 이하이다. 둘레 방향 기포 변형률은 도 4 ~ 도 5에 나타낸 바와 같이, 통부(6)의 횡단면에서 두께 이등분선 Q 위에 있는 기포 b의 (두께 방향 평균기포직경t / 둘레 방향 평균기포직경c)에 의해 정의된다. 두께 방향 평균기포직경 t 및 둘레 방향 평균기포직경 c는 각각 두께 이등분선 Q 위에 있는 5개의 기포에 대한 두께 방향 기포직경 및 둘레 방향 기포직경의 평균치이다. 기포 b1에 대한 두께 방향 기포직경 t1 및 둘레 방향 기포직경 c1은 도 5B에 나타낸 바와 같이 측정할 수 있다. 기포 b2 ~ b5에 대한 두께 방향 기포직경 t2 ~ t5 및 둘레 방향 기포직경 c2 ~ c5도 동일하게 측정할 수 있다. 두께 방향 평균기포직경 t는 t1 ~ t5를 산술 평균하여 산출되고, 둘레 방향 평균기포직경 c는 c1 ~ c5를 산술 평균하여 산출된다. 둘레 방향 기포 변형률은, 예를 들어 0.05 ~ 0.30이며, 구체적으로는 예를 들어, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다.
통부(6)는 길이 방향 기포 변형률이 0.30 이하인 것이 바람직하다. 길이 방향 기포 변형률은 도 6에 나타낸 바와 같이, 통부(6)의 종단면에서 두께 이등분선 Q 위에 있는 기포 b의 (두께 방향 평균기포직경 t / 길이 방향 평균기포직경 l)에 의해 정의된다. 길이 방향 평균기포직경 l은 두께 이등분선 Q 위에 있는 5개의 기포에 대해 길이 방향 기포 직경 l1 ~ l5를 측정하고 l1 ~ l5를 산술 평균하여 산출된다. 길이 방향 기포 변형률은 예를 들어 0.05 ~ 0.30이며, 구체적으로는 예를 들어, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다.
통부(6)는 기포 이방성이 0.6 ~ 1.6이다. 기포 이방성은 (길이 방향 기포 변형률) / (둘레 방향 기포 변형율)에 의해 정의된다. 기포 이방성은 (둘레 방향 평균기포직경 c) / (길이 방향 평균기포직경 l)에 의해 산출할 수 있다. 기포 이방성은 구체적으로 예를 들면, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1. 5, 1.6이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다.
두께 방향 평균기포직경 t는 100μm 이하가 바람직하며, 예를 들면 50 ~ 100μm이며, 구체적으로는 예를 들어, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100μm이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다. 둘레 방향 평균기포직경 c는, 예를 들어 200 ~ 600μm이며, 250 ~ 550μm가 바람직하며, 구체적으로는 예를 들어, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600μm이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다. 길이 방향 평균기포직경 l은 예를 들어 200 ~ 600μm이며, 250 ~ 550μm가 바람직하며, 구체적으로는 예를 들어, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600μm이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다.
통부(6)의 발포 배율은 1.5 ~ 3.5배가 바람직하며, 구체적으로는 예를 들어, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5배이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다.
통부(6)의 평균 두께는 1.0 ~ 2.0mm가 바람직하며, 구체적으로는 예를 들어, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0mm이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다.
통부(6)의 블로우 비율은 0.3 ~ 1.0가 바람직하며, 구체적으로는 예를 들어, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다. 블로우 비율은 다음과 같이 산출한다. 먼저, 도 4에 나타낸 바와 같이, 통부(6)의 횡단면에 대향하는 분할선(parting line) PL의 최외점(最外点) 끼리를 직선 W로 연결한다. 다음으로, 상기 횡단면 내에서 직선 W에서 가장 떨어진 점 T와 직선 W를 직선 V로 연결한다. 다음으로 블로우 비율 = (직선 V의 길이) / (직선 W의 길이)의 공식에 따라 블로우 비율을 산출한다.
통부(6)를 구성하는 수지는 HDPE와 LDPE를 포함한다. 통부(6)를 구성하는 수지는 HDPE와 LDPE 이외의 수지를 포함하여도 된다. 통부(6)를 구성하는 모든 수지에 대한 HDPE와 LDPE의 질량비는 0.8 이상이 바람직하고, 0.9 이상이 더욱 바람직하고, 1이 보다 바람직하다. HDPE와 LDPE의 질량비는 35 : 65 ~ 70 : 30 인 것이 바람직하고, 40 : 60 ~ 60 : 40 인 것이 더욱 바람직하다.
[실시예]
도 1에 나타낸 성형기(1)를 사용하여 표 1에 나타낸 실시예 · 비교예의 발포 성형체(10)를 제작하였다. 압출기(13)의 실린더(13a)의 내경은 50mm이고, L/D=34이었다. 원료 수지에는 LDPE(등급: G201-F, 스미토모화학회사 제조)와 HDPE(등급: B470, 아사히카세케미컬즈 제조)를 질량비 1 : 1로 혼합하여 수지 100 질량부에 대해 핵제로서 20wt%의 탄산수소나트륨계 발포제를 포함하는 LDPE 베이스 마스터 배치(대일정화공업주식회사 제조, 상품명"파인셀마스터 P0217K")를 1.0 질량부, 및 착색제로서 40wt%의 카본블랙을 포함하는 LLDPE 베이스 마스터 배치 1.0 질량부를 첨가한 것을 사용하였다. 발포 파리손(23)의 온도가 190 ~ 200℃가 되도록 각 부위의 온도 제어를 실시했다. 발포제는 N2 가스를 사용하여 주입기(16)를 통해 주입했다. 발포제의 주입량, 용융 수지(11a)의 압출 속도 및 헤드(18)의 다이 슬릿의 간격은 발포 배율, 평균 두께 및 평균기포직경이 표 1에 나타내는 값이 되도록 설정했다.
이상의 조건으로 형성된 발포 파리손(23)을 분할금형(19)의 사이에 배치하고, 블로우 성형을 실시하여, 도 2에 나타낸 발포 성형체(10)를 제작하였다. 분할금형(19)은 블로우 비율이 표 1에 나타내는 값이 되는 것을 사용했다.
발포 성형체(10)에서 둘레 방향으로 긴 시험편 A (25mmХ50mm)와 길이 방향(발포 파리손의 흐름 방향)으로 긴 시험편 B (25mm Х 50mm)를 잘라냈다. 시험편 A에 나타낸 횡단면을 확대 배율 50배에서 촬영하여 두께 이등분선 Q 위에 있는 5개의 기포 각각에 대해 두께 방향 기포 직경 및 원주 방향 기포 직경을 측정하여 산술 평균하여 두께 방향 평균 기포 직경 및 둘레 방향 평균기포직경을 산출했다. 또한 시험편 B에 나타나는 종단면 확대 배율 50배에서 촬영하고 두께 이등분선 Q 위에 있는 5개의 기포 각각에 대해 두께 방향 기포 직경 및 둘레 방향 기포 직경을 측정하여 산술 평균하여 두께 방향 평균기포직경 및 길이 방향 평균기포직경을 산출했다. 얻어진 값을 표 1에 나타냈다. 두께 방향 평균기포직경은 횡단면에서 얻은 값과 종단면에서 얻은 값을 산술 평균한 것을 표 1에 나타냈다.
<굽힘 시험>
3점 굽힘 시험에서 시험편 A를 사용하여 둘레 방향의 최대굴곡강도를 측정하고 시험편 B를 사용하여 길이 방향의 최대굴곡강도를 측정했다. 최대굴곡강도가 1.0 ~ 4.5N의 범위에 들어가는 것을 ○, 이 범위에서 벗어나는 것을 Х로 했다. 시험 조건은 상온, 지점 간 거리 30mm, 굴곡 속도 2.0mm/분으로 하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
<쿠션성 평가>
둘레 방향 및 길이 방향 모두의 굽힘 시험의 결과가 ○인 것의 쿠션성을 ○로 평가하고, 적어도 하나의 굽힘 시험의 결과가 Х인 것의 쿠션성을 Х로 평가했다.
<고찰>
표 1에 나타낸 바와 같이, 둘레 방향 기포 변형률이 0.30 이하이며, 또한 기포 이방성이 0.6 ~ 1.6 인 모든 실시예는 쿠션성이 양호했다. 한편, 둘레 방향 기포 변형률이 0.30 이상이거나 또는 기포 이방성이 0.6 ~ 1.6의 범위 외인 모든 비교예에서는 둘레 방향과 길이 방향의 한 쪽 또는 모두에서 굽힘 강도가 지나치게 높기 때문에 물체의 충돌시 굽힘 변형이 일어나기 어렵고 쿠션성이 떨어졌다.
1: 성형기
2: 수지 공급 장치
3: 주머니부
3a: 개구부
4: 주머니부
4a: 개구부
6: 통부
7: 발포 덕트
10: 발포 성형체
11: 원료 수지
11a: 용융 수지
12: 호퍼
13: 압출기
13a: 실린더
16: 주입기
17: 어큐뮬레이터
17a: 실린더
17b: 피스톤
18: 헤드
19: 분할 금형
23: 발포 파리손
25: 연결관
27: 연결관
2: 수지 공급 장치
3: 주머니부
3a: 개구부
4: 주머니부
4a: 개구부
6: 통부
7: 발포 덕트
10: 발포 성형체
11: 원료 수지
11a: 용융 수지
12: 호퍼
13: 압출기
13a: 실린더
16: 주입기
17: 어큐뮬레이터
17a: 실린더
17b: 피스톤
18: 헤드
19: 분할 금형
23: 발포 파리손
25: 연결관
27: 연결관
Claims (6)
- 통부를 갖는 발포 덕트이며,
상기 통부는 둘레 방향 기포 변형률이 0.30 이하이며, 또한 기포 이방성이 0.6 ~ 1.6 인 발포 덕트. - 제1항에 있어서,
상기 통부의 발포 배율은 1.5 ~ 3.5배인 발포 덕트. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 통부의 평균 두께는 1.0 ~ 2.0mm인 발포 덕트. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통부의 블로우 비율은 0.3 ~ 1.0인 발포 덕트. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통부의 두께 방향의 평균기포 직경은 100μm 이하인 발포 덕트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통부를 구성하는 수지는 HDPE와 LDPE를 포함하고, 상기 HDPE와 상기 LDPE의 질량비는 35 : 65 ~ 70 : 30인 발포 덕트.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
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