JP6941266B2 - 発泡ブロー成形体、発泡ブロー成形装置、及び発泡ブロー成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の空調用ダクト等に用いられる発泡ブロー成形体に関するものであり、特に、補強等を目的として部分的にソリッド層を形成した新規な発泡ブロー成形体に関する。さらに、発泡ブロー成形装置、発泡ブロー成形方法に関する。

例えばエアコンからの空気を通風させるための自動車用ダクトの製造方法としては、発泡溶融樹脂を分割金型で型締めして成形する発泡ブロー成形が広く採用されている。発泡ブロー成形では、種々の形態のダクトを簡単に成形することができ、軽量で複雑な形状のダクトを量産することが可能である。

また、前述の発泡ブロー成形においては、機能性と美観等を目的として、機能の異なる樹脂を重ねた多層パリソンから中空成形品をブロー成形することも行われている（例えば、特許文献１や特許文献２等を参照）。

特許文献１には、表皮と発泡層を含む多層発泡ブロー成形方法が開示されており、表皮と発泡層を含む成形体が、基材となる内層、外層の表皮、その中間の発泡層から構成されることが記載されている。

特許文献２には、中空成形法によつてアームレストを製造する方法が開示されており、パリソンの一部を、パリソン基体層と該基体層と異質又は異色の外層とからなる多層とすることが記載されている。

特開平６−２８５９６４３８３２２号公報 特公平３−５９８１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるように、内側に発泡樹脂を用い、外側全体を覆って表皮層として別の樹脂層（非発泡のソリッド層）を設けると、金型内で外層である表皮層に挟まれた状態の発泡樹脂層にブロー圧が加わり、気泡が破泡して成形品の重量が上昇するという問題がある。表皮と発泡層を含む成形体において、発泡層における気泡の破泡は、軽量化の他、断熱性、防音性等においても好ましいものではない。

特許文献２に記載される方法では、基体層が非発泡層で外層が発泡層であるため、このような問題が生ずることはないが、成形体の主体となる基体層が非発泡層であるため軽量化等の点で不利である。また、仮に基体層が発泡層で外層が非発泡層であるとしても、成形性の点で問題が起こる可能性がある。例えば、特許文献２に記載される方法では、外層はパリソンの周方向においては部分的に形成されているが、パリソンの長手方向（押し出し方向）においては連続しており、基体層をこの方向において拘束することになる。これにより、成形性に不都合をきたすおそれがある。

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、発泡層の破泡や拘束による成形不良が発生することがなく、必要な部分に機能が異なる層を付与することが可能な発泡ブロー成形体を提供することを目的とし、さらには、発泡ブロー成形装置、発泡ブロー成形方法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、本発明の発泡ブロー成形装置は、溶融樹脂からなるパリソンを供給するアキュームレータと、パリソンを挟み込んで賦形する一対の金型とを備え、 前記アキュームレータは、溶融発泡樹脂からなるパリソンを供給する主アキュームレータと、前記溶融発泡樹脂からなるパリソンに対して間欠的に溶融樹脂を供給し、溶融した非発泡の樹脂からなる層を島状に付与するサイドアキュームレータとから構成されることを特徴とする。

さらに、本発明の発泡ブロー成形方法は、溶融樹脂からなるパリソンを供給し、当該パリソンを一対の金型で挟み込んで賦形する発泡ブロー成形方法であって、溶融発泡樹脂からなるパリソンを供給するとともに、前記溶融発泡樹脂からなるパリソンに対して間欠的に溶融樹脂を供給し、溶融した非発泡の樹脂からなる層を島状に付与することを特徴とする。

島状のソリッド層は、成形体（パリソン）の長手方向、周方向のいずれにおいても連続して延設されておらず、成形時に円筒状の発泡パリソン（溶融発泡樹脂からなるパリソン）を何ら拘束することがない。したがって、発泡樹脂層におけるブロー圧による破泡や、成形不良等が生ずることがない。また、島状のソリッド層の付与により必要箇所を確実に補強することができる。

本発明によれば、発泡層の破泡や拘束による成形不良が発生することがなく、必要な部分に機能が異なる層（例えば補強層）を付与することが可能である。その結果、軽量で必要な部分に十分な機能を付加した高品質な発泡ブロー成形体を提供することが可能である。

発泡ブロー成形体の一例を示す概略斜視図である。 図１に示す発泡ブロー成形体の断面図であり、（Ａ）は図１のＸ−Ｘ線における断面図、（Ｂ）は図１のＹ−Ｙ線における断面図である。 空調ダクトに適用した一例を示す概略斜視図である。 空調ダクトの補強リブ形成部近傍を拡大して示す図であり、（Ａ）は要部概略斜視図、（Ｂ）はＡ１−Ａ１線における断面図、（Ｃ）はＡ２−Ａ２線における断面図である。 空調ダクトのフランジ部近傍を拡大して示す図であり、（Ａ）は要部概略斜視図、（Ｂ）はＢ１−Ｂ１線における断面図、（Ｃ）はＢ２−Ｂ線における断面図である。 オイルフィラーパイプに適用した一例を示す要部概略斜視図である。 図６に示すオイルフィラーパイプの概略断面図である。 発泡ブロー成形装置の一例を模式的に示す図である。 アキュムレータの構成例を示す図である。 パリソンへのソリッド層の付与状態を模式的に示す図である。

以下、本発明を適用した発泡ブロー成形体、発泡ブロー成形装置、発泡ブロー成形方法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。

図１及び図２は、本発明を適用した発泡ブロー成形体の一例を示すものである。本実施形態の発泡ブロー成形体１は、筒状の発泡成形体本体１１を主体とするものであり、その表面に、島状のソリッド層１２が形成されてなるものである。

ここで、発泡成形体本体１１は、例えば発泡剤を混合させた熱可塑性樹脂をブロー成形することで成形される。使用する熱可塑性樹脂としては、任意であるが、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。特に、発泡性を良くするためには、樹脂材料として長鎖分岐構造のポリオレフィンを加えるのが望ましい。長鎖分岐構造のポリオレフィンの具体例としては、例えば、成分Ａと、成分Ｂと、成分Ｃを含有し、前記成分Ａは、長鎖分岐ホモポリプロピレンであり、前記成分Ｂは、ブロックポリプロピレン（長鎖分岐構造を有してもよいが、その限りではない）であり、前記成分Ｃは、ポリエチレン系エラストマーである、発泡成形用樹脂等である。好ましくは、前記成分Ａ〜Ｃの合計を１００質量部としたとき、前記成分Ａの含有量が２０〜７０質量部であり、前記成分Ｂの含有量が２０〜７０質量部であり、前記成分Ｃの含有量が１〜２０質量部である。また、高密度ポリエチレンと、長鎖分岐構造を有する低密度ポリエチレンを混合した樹脂を用いてもよい。

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、窒素等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成形体本体１１の発泡倍率は任意であり、複数の気泡セルを有する独立気泡構造（独立気泡率が例えば７０％以上）により構成される。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。

前記発泡成形体本体１１に用いられる発泡樹脂の長所は、比重及び熱伝導が低いことである。これら長所を活かし、軽量化や高断熱効果を狙って様々な成形品で採用されている。反面、発泡樹脂は機械的強度が低く、負荷が加わる部位には使用することはできない。

そこで、本実施形態の発泡ブロー成形体１では、前記発泡成形体本体１１において、強度が必要な部分にソリッド層１２を設けている。ソリッド層１２は、非発泡の樹脂からなる樹脂層であり、発泡樹脂に比べて十分な機械的強度を有する。

ソリッド層１２に用いる樹脂材料は任意であるが、発泡成形体本体１１のように長鎖分岐構造のポリオレフィンを加える必要は無く、製造コストの関係上、より安価な長鎖分岐構造を有しないポリオレフィンを用いるのが望ましい。

発泡成形体本体１１とソリッド層１２は、同系統の材料で形成することが好ましい。例えば、発泡成形体本体１１を長鎖分岐ポリプロピレンで形成した場合には、ソリッド層１２をポリプロピレンとすることが望ましい。あるいは、発泡成形体本体１１を長鎖分岐ポリエチレンで形成した場合には、ソリッド層１２をポリエチレンとすることが望ましい。発泡成形体本体１１とソリッド層１２に同系統の材料を使用することで、発泡成形体本体１１とソリッド層１２との接着性が向上し、また、樹脂の融点が同等になるため、成形時における樹脂加熱温度の調整が容易になるとともに、溶融した樹脂が金型で冷却されて固化するタイミングも合わせることができるため、成形品の変形などが抑制される。

ただし、ソリッド層１２を発泡成形体本体１１の表面に連続的に設けると、ソリッド層１２が発泡成形体本体１１を拘束して、発泡を妨げたり、破泡が起こったり、成形性に悪影響を与えるおそれがある。そこで、本実施形態の発泡ブロー成形体１では、ソリッド層１２を島状（ここでは、矩形状）とし、このような問題が起こらないようにしている。なお、ここで島状とは、発泡成形体本体１１の長手方向、周方向のいずれにおいても連続して延設されていない状態を言う。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ソリッド層１２は、発泡成形体本体１１の周方向、長手方向のいずれにおいても所定の寸法で形成されており、連続して延設されていない。

このような構成の発泡ブロー成形体１は、その大部分（発泡成形体本体２）が発泡樹脂層単層で構成されるため、軽量効果が維持される。また、必要な箇所にソリッド層１２が付与されて部分多層構造とされているが、ソリッド層１２が形成されている箇所では、周囲と比べて大幅に機械的強度を向上させることができる。

図３は、本発明を適用したダクト２の一例を示すものである。ダクト２は、図３に示すように、エアーの流路となる管状の成形体２１を主体とするものであり、他のダクト等と連結するための開口部や、吹き出し口となる開口部等の開口部２２を有する。ダクト２の主体となる成形体２１は、軽量化や防音等のために発泡樹脂で形成されるが、外力の影響を受ける部位では強度が不足する。そこで、当該部位にソリッド層を島状に形成し、この部分の強度を高めている。

具体的には、前記ダクト２おいては、強度を向上するためのリブ２３が形成されるとともに、外部取付け用のフランジ部２４が形成されており。これらリブ２３やフランジ部２４が形成される部位は、ダクト２において特に強度が必要な部分である。そこで、本実施形態では、これらリブ２３やフランジ部２４の近傍にソリッド層２５を形成している。

図４は、ダクト２に形成されたリブ２３の近傍を示すものである。リブ２３は、管状の成形体２１の上面を窪ませることで形成され、その先端面が反対側の内壁面に当接することで、機械的強度の向上が図られている。図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ソリッド層２５は、リブ２３の表面、及びその周辺に積層する形で形成されている。

また、図５は、ダクト２に形成されたフランジ部２４を示すものである。フランジ部２４は、図５（Ａ）に示すように、成形体２１を成形する際に発泡樹脂をコンプレッションすることで成形体２１から突出形成されるものであり、これを取り付け固定することでダクト２が固定される。したがって、このフランジ部２４も機械的強度が要求される。そこで、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、フランジ部２４の表面を覆う形でソリッド層２５を形成している。

前記ダクト２では、外力の影響を受ける部位の補強としてソリッド層２５を設けたが、例えばオイルフィラーパイプが有するスクリューキャップ部にソリッド層を設け部分多層構成とすることで、キャップの回転トルクの向上や、螺子部の形状転写性の向上等を実現することもできる。

図６及び図７は、オイルフィラーパイプ２６のスクリューキャップ部近傍を示すものである。オイルフィラーパイプ２６は、パイプ本体２７と、その先端に形成されたスクリューキャップ部２８とから構成される。スクリューキャップ部２８には、螺子山が形成されており、前記の通り、キャップの回転トルクの向上や、螺子部の形状転写性の向上等が要求される。そこで、本実施形態のオイルフィラーパイプ２６では、スクリューキャップ部２８の表面にソリッド層２９を設け、部分多層化している。なお、本形態において、ソリッド層２９はスクリューキャップ部２８の周方向に連続しているが、成形体全体（オイルフィラーパイプ２６全体）で見たときには、島状に形成されていることになる。

その他、フットダクトのように局所的に荷重が掛かる製品においても、ソリッド層を島状に形成することが有用である。

次に、前述の構成を有する発泡ブロー成形体の成形装置及び成形方法について説明する。

ブロー成形等の押し出し樹脂の発泡成形では、樹脂周囲の圧力が急激に低下した瞬間に気泡が成長するため、溶融樹脂の射出直前まで樹脂流路内の圧力を保つ必要がある。そのため、発泡押出成形では、多層化が難しいとされている。

また、シートによる多層発泡成形体が既に多くの分野で採用されているが、当該製法においては、金型のキャビティ外でシートを保持する必要があるため、成形品には必ずシートを横断する外層が設けられることになり、軽量化の効果が十分に得られない。外層配置箇所のバラツキも大きくなる。さらに、シート成形はその製法上、工程内でのリサイクルはできない。

あるいは、例えば、ウレタンをブロー成形体に貼り付ける手法も採られているが、リサイクル時に除去、分別が必要であり、部材や製造タクトの損失に繋がっている。

本発明の発泡ブロー成形体の成形装置及び成形方法では、リングアキュームレータと第２の押出機を併用することにより、部分的にソリッド層を形成する成形を実現した。

図８は、発泡ブロー成形装置の概略構成を示すものであり、基本的には、押出機（アキュームレータ）３１と、これを賦形する一対の金型３２，３３とから構成される。成形に際しては、押出機３１から押し出された溶融樹脂からなるパリソンＰを一対の金型３２，３３で挟み込んで賦形し、これを金型３２，３３から取り出すことで発泡ブロー成形体を得る。

ここで、押出機３１には、図９に示すように、溶融発泡樹脂を供給する主アキュームレータ４０と、側面からソリッド層を形成するための溶融樹脂をパリソンＰに付加するサイドアキュームレータ５０とを備える。

主アキュームレータ４０は、円環状のダイ４１と、その中央に配されるコア４２とを有して構成され、これらダイ４１とコア４２の間の環状スリット４３を溶融樹脂が通過することにより、円環状のパリソンＰが押し出される。ここで、ダイ４１とコア４２の間の環状スリット４３の間隔を調整することで、パリソンの肉厚を調整することができる。

サイドアキュームレータ５０は、ソリッド層を形成するための溶融樹脂を供給するための押出機５１を備え、その投入口５２から投入された樹脂がスクリューを備えたシリンダ５３内で溶融混練され、サイドアキュームレータ５０に供給される。サイドアキュームレータ５０では、ソリッド層形成用の溶融樹脂を間欠的にパリソンＰの表面に付与する。

図１０は、パリソンＰへのソリッド層形成用樹脂Ｓの付与状態を模式的に示すものである。サイドアキュームレータ５０から間欠的にソリッド層形成用樹脂Ｓを供給することで、パリソンＰの周方向、押し出し方向（長手方向）のいずれにおいても連続していない状態で、パリソンＰ表面にソリッド層形成用樹脂Ｓを島状に付与することができる。このように表面に島状のソリッド層形成用樹脂Ｓが付与されたパリソンＰを金型３２，３３で成形することにより、島状のソリッド層が形成された発泡ブロー成形体を成形することができる。

前述の発泡ブロー成形体の成形装置及び成形方法では、機能を付与したい部分のみをピンポイントで多層化することができ、基材である発泡樹脂における破泡や発泡不良等を抑えることができる。また、全体が多層化された成形体に比べ、重量も削減することが可能である。さらに、機能を付与したい部分だけ多層とすることで、全体あるいは周方向や長手方向に連続して多層とした成形体に比べ、製造コストを抑えることができる。

さらにまた、本発明の発泡ブロー成形体の成形装置及び成形方法では、製造工程におけるリサイクルが可能であり、分別が不要といった長所も有している。

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 発泡ブロー成形体
１１ 発泡成形体本体
１２ ソリッド層
２ ダクト
２１ 成形体
２２ 開口部
２３ リブ
２４ フランジ部
２５ ソリッド層
２６ オイルフィラーパイプ
２７ パイプ本体
２８ スクリューキャップ部
２９ ソリッド層
３１ 押出機
４０ 主アキュームレータ
４１ ダイ
４２ コア
４３ 環状スリット
５０ サイドアキュームレータ
５１ 押出機
５２ 投入口
５３ シリンダ
Ｐ パリソン
Ｓ ソリッド層形成用樹脂

Claims (2)

1. 溶融樹脂からなるパリソンを供給するアキュームレータと、パリソンを挟み込んで賦形する一対の金型とを備え、
   前記アキュームレータは、溶融発泡樹脂からなるパリソンを供給する主アキュームレータと、前記溶融発泡樹脂からなるパリソンに対して間欠的に溶融樹脂を供給し、溶融した非発泡の樹脂からなる層を島状に付与するサイドアキュームレータとから構成されることを特徴とする発泡ブロー成形装置。
2. 溶融樹脂からなるパリソンを供給し、当該パリソンを一対の金型で挟み込んで賦形する発泡ブロー成形方法であって、
   溶融発泡樹脂からなるパリソンを供給するとともに、前記溶融発泡樹脂からなるパリソンに対して間欠的に溶融樹脂を供給し、溶融した非発泡の樹脂からなる層を島状に付与することを特徴とする発泡ブロー成形方法。

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