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JP2018184570A - 発泡ダクト - Google Patents

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JP2018184570A
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Abstract

【課題】クッション性に優れた発泡ダクトを提供する。【解決手段】本発明によれば、筒部を有する発泡ダクトであって、前記筒部は、周方向気泡変形率が０．３０以下であり、且つ気泡異方性が０．６〜１．６である、発泡ダクトが提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、発泡ダクトに関する。
自動車のダッシュボードには、空調装置からの空気を通風させるためダクト（「インパネダクト」と称される。）が設けられる。このようなダクトには、断熱性や静音性を考慮して発泡成形体で構成される発泡ダクトが用いられることがある（特許文献１）。発泡ダクトは、発泡ブロー成形などによって形成される。
特開２０１５−１２４３８０号公報
ところで、自動車が正面から歩行者に衝突した場合、その際の衝撃によって、歩行者の頭部がダッシュボードに衝突する場合がある。この際に頭部への衝撃を緩和するために発泡ダクトがクッション性を有することが望まれる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、クッション性に優れた発泡ダクトを提供するものである。
本発明によれば、筒部を有する発泡ダクトであって、前記筒部は、周方向気泡変形率が０．３０以下であり、且つ気泡異方性が０．６〜１．６である、発泡ダクトが提供される。
本発明者は鋭意検討を行ったところ、発泡ダクトの周方向気泡変形率及び気泡異方性を特定の範囲内にすることによってクッション性を高めることができることを見出し、本発明の完成に到った。
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記筒部の発泡倍率は、１．５〜３．５倍である。
好ましくは、前記筒部の平均肉厚は、１．０〜２．０ｍｍである。
好ましくは、前記筒部のブロー比は、０．３〜１．０である。
好ましくは、前記筒部の厚み方向の平均気泡径は、１００μｍ以下である。
好ましくは、前記筒部を構成する樹脂は、ＨＤＰＥとＬＤＰＥを含み、前記ＨＤＰＥと前記ＬＤＰＥの質量比は、３５：６５〜７０：３０である。
本発明の一実施形態の発泡ダクトの製造に利用可能な成形機１の一例を示す。 発泡ダクト７を製造するための発泡成形体１０を示す斜視図である。 発泡ダクト７の斜視図である。 発泡ダクト７の横断面図（図３中のＡ−Ａ断面図）である。 図５Ａは、図４中の領域Ｘの拡大図であり、多数の気泡によって壁面が構成されている状態を示している。図５Ｂは、図５Ａから厚み二等分線Ｑ上にある５つの気泡ｂを抜き出して示した拡大図である。 発泡ダクト７の縦断面図（図３中のＢ−Ｂ断面図）である。
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。
１．成形機１の構成
最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態の発泡ダクトの製造に利用可能な成形機１について説明する。成形機１は、樹脂供給装置２と、ヘッド１８と、分割金型１９を備える。樹脂供給装置２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とヘッド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，押出機１３＞
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１１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（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、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、ＨＤＰＥとＬＤＰＥを含むことが好ましく、ＨＤＰＥとＬＤＰＥの質量比が３５：６５〜７０：３０であることが好ましい。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内に配置されるスクリューの数は、１本でもよく、２本以上であってもよい。
＜インジェクタ１６＞
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。
＜アキュームレータ１７、ヘッド１８＞
原料樹脂と発泡剤が溶融混練されてなる溶融樹脂１１ａ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内に溶融樹脂１１ａが貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａ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を通じて溶融樹脂１１ａをヘッド１８内に設けられたダイスリットから押し出して垂下させて発泡パリソン２３を形成する。発泡パリソン２３の形状は、特に限定されず、筒状であってもよく、シート状であってもよい。
＜分割金型１９＞
発泡パリソン２３は、一対の分割金型１９間に導かれる。分割金型１９を用いて発泡パリソン２３の成形を行うことによって、図２に示すような発泡成形体１０が得られる。分割金型１９を用いた成形の方法は特に限定されず、分割金型１９のキャビティ内にエアーを吹き込んで成形を行うブロー成形であってもよく、分割金型１９のキャビティの内面からキャビティ内を減圧して発泡パリソン２３の成形を行う真空成形であってもよく、その組み合わせであってもよい。
図２は、発泡ダクトを製造するための発泡成形体１０を示す。発泡成形体１０は、袋部３，４を有する。袋部４は、筒部６から立ち上がるように設けられている。袋部３は、筒部６の両端に設けられている。図２では、発泡成形体１０は分岐構造を有していないが、袋部３を分岐させて、袋部３の数を３つ、４つ又はそれ以上としてもよい。
２．発泡ダクト
発泡ダクト７は、発泡成形体１０から袋部３，４を切除することによって形成することができる。図３に示すように、袋部３，４の位置に開口部３ａ，４ａが形成される。つまり、発泡ダクト７は、筒部６に開口部３ａ，４ａが設けられた形状を有する。空調機からのエアーは、開口部４ａを通じて発泡ダクト７内に流入し、開口部３ａを通じて排出される。本実施形態では、発泡ダクト７は、ダッシュボード内に配置されるインパネダクトであるが、別の部位に配置されるダクトであってもよい。また、開口部４ａが設けられる、開口部３ａの一方から流入したエアーが開口部３ａの他方から排出されるように機能するダクトであってもよい。発泡ダクト７（筒部６）は、独立気泡構造を有する。独立気泡構造とは、複数の独立した気泡セルを有する構造であり、少なくとも独立気泡率が７０％以上のものを意味する。
筒部６は、周方向気泡変形率が０．３０以下である。周方向気泡変形率は、図４〜図５に示すように、筒部６の横断面において、厚み二等分線Ｑ上にある気泡ｂの、（厚み方向平均気泡径ｔ／周方向平均気泡径ｃ）によって定義される。厚み方向平均気泡径ｔ及び周方向平均気泡径ｃは、それぞれ、厚み二等分線Ｑ上にある５つの気泡についての厚み方向気泡径及び周方向気泡径の平均値である。気泡ｂ１についての厚み方向気泡径ｔ１及び周方向気泡径ｃ１は、図５Ｂに示すように、測定することができる。気泡ｂ２〜ｂ５についての厚み方向気泡径ｔ２〜ｔ５及び周方向気泡径ｃ２〜ｃ５も同様に測定することができる。厚み方向平均気泡径ｔは、ｔ１〜ｔ５を算術平均することによって算出され、周方向平均気泡径ｃは、ｃ１〜ｃ５を算術平均することによって算出される。周方向気泡変形率は、例えば０．０５〜０．３０であり、具体的には例えば、０．０５、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０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。
筒部６は、長手方向気泡変形率が０．３０以下であることが好ましい。長手方向気泡変形率は、図６に示すように、筒部６の縦断面において、厚み二等分線Ｑ上にある気泡ｂの、（厚み方向平均気泡径ｔ／長手方向平均気泡径ｌ）によって定義される。長手方向平均気泡径ｌは、厚み二等分線Ｑ上にある５つの気泡について長手方向気泡径ｌ１〜ｌ５を測定し、ｌ１〜ｌ５を算術平均することによって算出される。長手方向気泡変形率は、例えば０．０５〜０．３０であり、具体的には例えば、０．０５、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０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。
筒部６は、気泡異方性が０．６〜１．６である。気泡異方性は、（長手方向気泡変形率）／（周方向気泡変形率）によって定義される。気泡異方性は、（周方向平均気泡径ｃ）／（長手方向平均気泡径ｌ）によって算出することもできる。気泡異方性は、具体的には例えば、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６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。
厚み方向平均気泡径ｔは、１００μｍ以下が好ましく、例えば５０〜１００μｍであり、具体的には例えば、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００μｍ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。周方向平均気泡径ｃは、例えば２００〜６００μｍであり、２５０〜５５０μｍが好ましく、具体的には例えば、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００μｍ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。長手方向平均気泡径ｌは、例えば２００〜６００μｍであり、２５０〜５５０μｍが好ましく、具体的には例えば、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００μｍ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。
筒部６の発泡倍率は、１．５〜３．５倍が好ましく、具体的には例えば、１．５、２、２．５、３、３．５倍であり、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。
筒部６の平均肉厚は、１．０〜２．０ｍｍが好ましく、具体的には例えば、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０ｍｍ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。
筒部６のブロー比は、０．３〜１．０が好ましく、具体的には例えば、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０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。ブロー比は、以下の方法で算出する。まず、図４に示すように、筒部６の横断面において、対向するパーティングラインＰＬの最外点同士を直線Ｗで連結する。次に、前記横断面内で、直線Ｗから最も離れた点Ｔと直線Ｗを直線Ｖで連結する。次に、ブロー比＝（直線Ｖの長さ）／（直線Ｗの長さ）の式に従ってブロー比を算出する。
筒部６を構成する樹脂は、ＨＤＰＥとＬＤＰＥを含む。筒部６を構成する樹脂には、ＨＤＰＥとＬＤＰＥ以外の樹脂が含まれていてもよい。筒部６を構成する全樹脂に対するＨＤＰＥとＬＤＰＥの質量比は、０．８以上が好ましく、０．９以上がさらに好ましく、１がさらに好ましい。ＨＤＰＥとＬＤＰＥの質量比は、３５：６５〜７０：３０であることが好ましく、４０：６０〜６０：４０であることがさらに好ましい。
図１に示す成形機１を用いて、表１に示す実施例・比較例の発泡成形体１０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、原料樹脂には、ＬＤＰＥ（グレード：Ｇ２０１−Ｆ，住友化学製）と、ＨＤＰＥ（グレード：Ｂ４７０，旭化成ケミカルズ製）とを質量比１：１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。発泡パリソン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。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。発泡剤の注入量、溶融樹脂１１ａの押出速度及びヘッド１８のダイスリットの隙間は、発泡倍率、平均肉厚及び平均気泡径が表１に示す値になるように設定した。
以上の条件で形成された発泡パリソン２３を分割金型１９の間に配置し、ブロー成形を行って図２に示す発泡成形体１０を作製した。分割金型１９は、ブロー比が表１に示す値になるものを用いた。
発泡成形体１０から、周方向に長い試験片Ａ（２５ｍｍ×５０ｍｍ）と、長手方向（発泡パリソンの流れ方向）に長い試験片Ｂ（２５ｍｍ×５０ｍｍ）と、を切り出した。試験片Ａに現れる横断面を拡大倍率５０倍で撮影し、厚み二等分線Ｑ上にある５つの気泡のそれぞれについて厚み方向気泡径及び周方向気泡径を測定し、算術平均によって厚み方向平均気泡径及び周方向平均気泡径を算出した。また、試験片Ｂに現れる縦断面を拡大倍率５０倍で撮影し、厚み二等分線Ｑ上にある５つの気泡のそれぞれについて厚み方向気泡径及び周方向気泡径を測定し、算術平均によって厚み方向平均気泡径及び長手方向平均気泡径を算出した。得られた値を表１に示す。厚み方向平均気泡径については、横断面で得られた値と縦断面で得られた値を算術平均したものを表１に示した。
＜曲げ試験＞
３点曲げ試験にて、試験片Ａを用いて周方向の最大曲げ強度を測定し、試験片Ｂを用いて長手方向の最大曲げ強度を測定した。最大曲げ強度が１．０〜４．５Ｎの範囲に入るものを○、この範囲から外れるものを×とした。試験条件は、常温、支点間距離３０ｍｍ、曲げ速度２．０ｍｍ／分とした。得られた結果を表１に示す。
＜クッション性評価＞
周方向及び長手方向の両方の曲げ試験の結果が○であるもののクッション性を○と評価し、少なくとも一方の曲げ試験の結果が×であるもののクッション性を×と評価した。
＜考察＞
表１に示すように、周方向気泡変形率が０．３０以下であり、且つ気泡異方性が０．６〜１．６である全ての実施例では、クッション性が良好であった。一方、周方向気泡変形率が０．３０超であるか、又は気泡異方性が０．６〜１．６の範囲外である全ての比較例では、周方向と長手方向の一方又は両方において、曲げ強度が高くなりすぎたために、物体の衝突時に曲げ変形が起こりにくく、クッション性が悪かった。
１ ：成形機
２ ：樹脂供給装置
３ ：袋部
３ａ ：開口部
４ ：袋部
４ａ ：開口部
６ ：筒部
７ ：発泡ダクト
１０ ：発泡成形体
１１ ：原料樹脂
１１ａ：溶融樹脂
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 ：ヘッド
１９ ：分割金型
２３ ：発泡パリソン
２５ ：連結管
２７ ：連結管

Claims (6)

  1. 筒部を有する発泡ダクトであって、
    前記筒部は、周方向気泡変形率が０．３０以下であり、且つ気泡異方性が０．６〜１．６である、発泡ダクト。
  2. 前記筒部の発泡倍率は、１．５〜３．５倍である、請求項１に記載の発泡ダクト。
  3. 前記筒部の平均肉厚は、１．０〜２．０ｍｍである、請求項１又は請求項２に記載の発泡ダクト。
  4. 前記筒部のブロー比は、０．３〜１．０である、請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の発泡ダクト。
  5. 前記筒部の厚み方向の平均気泡径は、１００μｍ以下である、請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の発泡ダクト。
  6. 前記筒部を構成する樹脂は、ＨＤＰＥとＬＤＰＥを含み、前記ＨＤＰＥと前記ＬＤＰＥの質量比は、３５：６５〜７０：３０である、請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の発泡ダクト。
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