(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエアークリーナに設けられる合成樹脂製のケースであって、
ポリプロピレン樹脂４０〜８０重量％と無機充填材２０〜６０重量％とを混合してなるポリプロピレン系樹脂組成物で表面層が構成され、
オレフィン系エラストマーからなる芯材が表面層間に設けられた複数層部分が、肉厚が３mm以上の箇所に形成され、
前記表面層を構成するポリプロピレン系樹脂組成物の２３℃での曲げ弾性率は３００００ｋｇ／ｃｍ2以上で、前記芯材を構成するオレフィン系エラストマーの２３℃での曲げ弾性率は１０００ｋｇ／ｃｍ2以下であることを特徴とするエアークリーナケース。
【請求項２】
芯材を構成せずに表面層のみからなる単層部分が、前記複数層部分の肉厚を１０としたときに、肉厚が６以下となる箇所を含んでいることを特徴とする請求項１記載のエアークリーナケース。
【請求項３】
幅が２.５ｍｍ以下、高さが１０ｍｍ以下のリブが形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のエアークリーナケース。
【請求項４】
前記ポリプロピレン系樹脂組成物に、不飽和カルボン酸変性ポリプロピレン樹脂が添加されていることを特徴とする請求項１または２記載のエアークリーナケース。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に搭載されるエアークリーナのケースに関するもので、特にその優れた音振性、耐熱性、高い剛性を発揮させたものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンに吸入するエアーの浄化をするためのフィルターを収納するエアークリーナケースは、自動車の軽量化やデザインの自由性及び生産コストの低減を目的に合成樹脂により製品化されている。しかし一般の合成樹脂では剛性や耐熱性及び遮音性が十分でないなどの問題があり、合成樹脂に無機充填材を添加することによりこれらの特性を向上させているのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無機充填材を添加した樹脂組成物からなる成形体では、制振特性の低下により吸音性が低下し、また、製品の重量増加を招くなどの問題がある。
【０００４】
そこで、成形体にフィエルトや、ウレタンフォームなどの吸音性に優れた材料を貼りあわせた多層成形体とし、騒音を低下させる方法が用いられている。
しかしこれらの方法は成形体を成形後、吸音材を貼りあわすため、結果的にコストアップとなり易く、また製品形状（厚さ）の大型化、異なる層間での剥離、重量の増加などの問題を有している。
また、芯材を表面層により全面的に被覆した、所謂サンドイッチ構造の成形体であると、一つの成形装置で成形が可能で、また芯材は端部でも露出しないため、端部からの剥離がないなどの利点を有する。
【０００５】
これらとしては、芯材に剛性および弾性率の高い樹脂組成物、表面層に剛性の低い樹脂を用いた例が多いが、表面層の樹脂層の剛性が低いため、全体としても耐熱性や剛性が低く、傷つき易いと言った問題がある。
また、制振を目的とした成形体として表面層に剛性及び弾性率の高い樹脂を用い、芯部に剛性の低い樹脂を用いた例が特開平３−８１１２４号にある。このものは、樹脂として６−ナイロン、６−６ナイロン等を使用しているため、製品重量が重く、且つコストアップとなり、制振効果もさほど高くない等の問題がある。
【０００６】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、表面層と芯材間の剥離が生じることがなく、軽量且つ安価で、また、耐熱性および剛性と、音振特性に優れ、さらにリサイクル性に富んだエアークリーナケースを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のエアークリーナケースは、車両に搭載されるエアークリーナに設けられる合成樹脂製のケースであって、ポリプロピレン樹脂４０〜８０重量％と無機充填材２０〜６０重量％とを混合してなるポリプロピレン系樹脂組成物で表面層が構成され、
オレフィン系エラストマーからなる芯材が表面層間に設けられた複数層部分が、肉厚が３mm以上の箇所に形成され、
前記表面層を構成するポリプロピレン系樹脂組成物の２３℃での曲げ弾性率は３００００ｋｇ／ｃｍ2以上で、前記芯材を構成するオレフィン系エラストマーの２３℃での曲げ弾性率は１０００ｋｇ／ｃｍ2以下であることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、芯材を構成せずに表面層のみからなる単層部分が、前記複数層部分の肉厚を１０としたときに、肉厚が６以下となる箇所を含んでいることを特徴とする請求項１記載のエアークリーナケースである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、幅が２.５ｍｍ以下、高さが１０ｍｍ以下のリブが形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のエアークリーナケースである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、ポリプロピレン系樹脂組成物に、不飽和カルボン酸変性ポリプロピレン樹脂が添加されていることを特徴とする請求項１または２記載のエアークリーナケースである。
【００１１】
以下に本発明を詳説する。
本発明の合成樹脂製のエアークリーナケースは、表面層と芯材とで概略構成されるもので、その表面層はポリプロピレン系樹脂組成物から、芯材はオレフィン系エラストマーからなる。
この表面層に使用されるポリプロピレン系樹脂組成物は、ポリプロピレン樹脂４０〜８０重量％と無機充填材２０〜６０重量％とを混合してなる。
【００１２】
ポリプロピレン樹脂は、結晶性ポリプロピレン樹脂であり、ホモポリプロピレンの他にプロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体及びこれらの混合物が好ましい。
プロピレン−エチレンランダム共重合体の場合には、そのエチレン含量は７重量％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。エチレン含量が７重量％を越えると耐熱性が低下するからである。
同様に、プロピレン−エチレンブロック共重合体の場合には、そのエチレン含量は２５重量％以下が好ましく、２０重量％以下がより好ましい。エチレン含量が２０重量％を越えると耐熱性が低下するからである。
【００１３】
表面層に使用するポリプロピレン系樹脂組成物に含有される無機充填材は、一般の合成樹脂およびゴムの分野において広く用いられているもので良い。酸素および水と反応しない無機化合物で、混練時および成形時において分解しないものが好ましい。
このような無機充填材としては、アルミニュウム、銅、鉄、鉛、ニッケル、マグネシュウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、ケイ素、アンチモン、チタンなどの金属の酸化物、その水和物（水酸化物）、硫酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩のごとき化合物、これらの複塩並びにこれらの混合物を挙げることができる。
【００１４】
これらの無機充填材のうち、粉末状のものはその径が約３０μｍ以下のものが好ましい。１０μｍ以下であればより好ましい。
また、針状粉末にあっては、その径が０.１〜２０μｍのものが好ましく、０.１〜１５μｍであるとより好ましい。また、長さは５〜２００μｍのものが好ましく、７〜１５０μｍのものがより好ましい。
さらに、平板状のものでは、その径が７００μｍ以下のものが好ましく、４００μｍ以下であるとより好ましい。
これらの無機充填材の内、タルク、マイカ、ワラストナイト、チタン酸カリウイスカー、炭酸カルシュウム、マグネシウムオキシサルフェートウイスカーなどが好適である。
また、繊維状充填材ならば、その径が２〜２０μｍのものが好ましく、３〜１５μｍであればより好ましく、長さは１,０００〜１２,０００μｍのものが好ましく、２,０００〜１０,０００μｍのガラス繊維がより好ましい。
【００１５】
ポリプロピレン樹脂に無機充填材を配合する場合、樹脂と無機充填材の界面における接着性を改良し、その結果、耐熱性が向上する充填効果を高める目的で、前記ホモポリプロピレンやプロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体に、α,β−不飽和ジカルボン酸（例えば、マレイン酸）又はその無水物（例えば、無水マレイン酸）をグラフト重合させることによって得られる不飽和カルボン酸変性ポリプロピレン樹脂（以下変性ＰＰという。）をポリプロピレン樹脂と無機充填材の組成物に加えることは効果的である。
【００１６】
表面層に用いるポリプロピレン樹脂と無機充填材あるいはこれらと変性ＰＰの混合物は、ＭＦＲ（ＪＩＳ  Ｋ７２１０  表１，試験条件１４；２３０℃，２.１６ｋｇ荷重で測定）が１.０〜７０g/10minのものが好適である。混合物のＭＦＲが１.０未満では成形性が低下し、７０g/10minを越えると成形物の機械的特性、特に耐衝撃性が低下するからである。
【００１７】
本発明の表面層に用いるポリプロピレン樹脂組成物に使用する無機充填材の組成割合は、ポリプロピレン樹脂及び無機充填材あるいはこれと変性ＰＰの合計量に対し、２０〜６０重量％であり、２０〜５０重量％であればより好ましい。無機充填材の組成割合が２０重量％未満ではエアークリーナケースに必要な剛性が得られないばかりか、音振性も低下し、良くない。
６０重量％を越えると成形物の外観が悪いばかりでなく、耐衝撃性が大きく低下するので好ましくない。
【００１８】
また、ポリプロピレン系樹脂組成物の曲げ弾性率（ASTM D790に準じた試験方法による。２３℃）は３００００kg／cm2以上のものが好ましい。３００００kg／cm2未満であると、エアークリーナケースとしての十分な剛性を保持できないからである。
【００１９】
芯材として用いられるオレフィン系エラストマーとしては、オレフィン系熱可塑性エラストマー（以下、ＴＰＯと略称する）及び、エチレン−α−オレフィン共重合体（以下、ＥＰＭと略称する）、エチレン−ブテン共重合体ゴム（以下、ＥＢＭと略称する）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム（以下、ＥＰＤＭと略称）及びこれらと前記ポリプロピレン樹脂の組成物を使用することが出来る。
このオレフィン系エラストマーとしては、制振効果を高める為に、曲げ弾性率が１０００ｋｇ／ｃｍ2以下のものに限られ、特に８００ｋｇ／ｃｍ2以下が好ましい。
【００２０】
本発明のエアークリーナケースにおいて、表面層並びに芯材の樹脂組成物を製造するには、それぞれの各組成物を均一に混合すればよい。この場合、ポリオレフィン系樹脂の分野において一般に添加されている抗酸化剤、可塑剤、帯電防止剤、着色剤（顔料）などの添加剤をそれぞれの組成物や合成樹脂が有する性質を実質的に損なわない範囲で添加しても良い。
各組成物の混合には、合成樹脂の分野において一般に行われている方法を適用すればよく、混合法としてはタンブラーやリボンブレンダーおよびヘンシェルミキサーのごとき混合機を使ってドライブレンドする方法ならびにスクリュー式押出機、ニーダーおよびバンバリーミキサーのごとき混合機を用いて溶融混練する方法が挙げられる。この際、あらかじめ組成物をドライブレンドし、得られる混合物を更に溶融混練させることによってより均一な組成物を得ることができる。また混合した樹脂組成物は、エアークリーナケースを成形するときの取扱いの点において、ペレット状であることが好ましい。
【００２１】
本発明の音振性に優れたエアークリーナケースは、合成樹脂の分野において一般に実施されている、いわゆるサンドイッチ成形法によって得る事ができる。
サンドイッチ成形方法は、表面層の材料を射出し、続いて芯材の材料を射出し、最後にゲート部へ少量の表面層の材料を射出することによって行われる。
該サンドイッチ成形法については、廣恵章利編“モルダーシリーズ、最新の射出成形技術−その実際と応用−”（昭和６３年、三光出版社発行）第１３７頁乃至第１４４頁に記載されている。
前記の溶融混練する場合でも、サンドイッチ成形する場合でもオレフィン系樹脂が溶融する温度で実施する必要があるが、必要以上に高い温度で実施すると、オレフィン系樹脂が熱分解することがある。溶融混練温度および射出成形温度は表面層および芯材に使われるそれぞれの樹脂の種類、組成割合によって一概に規定することができないが、一般には１８０〜３００℃、好ましくは、１８０〜２８０℃である。
【００２２】
以上のようにして得られるエアークリーナケースは、その全面にわたって、表面層で実質的に被覆されている。表面層の厚さは、製品の肉厚を１００とした場合、２５〜４８となる範囲内にあることが好ましい。
一方、芯材の厚さは、製品の肉厚を１００として、２〜５０くらいの範囲とすることが好ましい。表面層の厚さが２５以下では、成形品の剛性が低下し良くなく、表面層の厚さが４８を越えるときは芯材の厚さが薄くなるので制振性の改善効果が小さいからである。
【００２３】
エアークリーナケースは、その外形状はエアークリーナに応じて適宜決定され、その肉厚は一般的に１０ｍｍ以下が好ましい。
このうち、肉厚が３mm未満の部分は芯材を設けることなく、表面層を構成する樹脂組成物からなる。肉厚が３ｍｍ以下の場合に芯材を設けると、表面層の肉厚が確保出来ないため、製品の剛性が低下するからである。したがって、芯材を設けて複数層部分とする箇所は、肉厚が３mm以上の箇所とする。
また、芯材を構成せず、表面層のみからなる単層部分は、複数層部分の肉厚を１０とすると、６以下の部分である。単層部分の肉厚が複数層部分の０.６倍以上であると、成形時に芯材が入り込み易くなるので好ましくない。
【００２４】
また、エアークリーナケースの表面には、補強目的などにより、適宜リブが形成されてもかまわない。その場合、リブは、その幅が２.５ｍｍ以下、高さが１０ｍｍ以下のものが好ましい。リブの幅が２.５ｍｍ以上であり高さが１０ｍｍ以上であると、リブ中に芯材が入り、表面層の補強効果が低下してしまうからである。
尚、少なくとも幅は０.８mm以上、高さは２.０mm以上あることが望ましい。幅が０.８mm以下若しくは高さが２.０mm以下であると、リブを形成することによる強度向上効果が小さいからである。
【００２５】
一般に、剛性や曲げ弾性率の機械的性質を向上させると、遮音性は向上するのに反して制振性が低下する。また密度の向上もほぼ同じ効果を有している。従って曲げ弾性率を低下させると制振性は向上する。
本発明のエアークリーナケースは、同一系統であるオレフィン系樹脂組成物をもちいるもので、曲げ弾性率の高い樹脂からなる表面層と、曲げ弾性率の低い樹脂からなる芯材とを組み合わせたサンドイッチ構造のオレフィン系樹脂成形体であり、剛性や曲げ弾性率等の機械的性質が優れているにもかかわらず、これと相反する制振性も優れたものである。
【００２６】
本発明のエアークリーナケースであると、剛性、耐熱性が高いポリプロピレン樹脂と無機充填材の組成物で表面層を構成し、音振特性に優れた材料で芯材を構成しているので、全体として、耐熱性および剛性と、音振特性に優れたものとなる。
また、本発明の表面層を構成する材料と、芯材を構成する材料とは接着性が良好で層間で剥離することがない。しかも、その複数層構成を上記成形方法により容易に製造することができる。
しかも、表面層を構成するポリプロピレン系樹脂組成物も、芯材を構成するオレフィン系エラストマーも軽量かつ安価なものである。
また、これらの材料であると、同種のオレフィン系樹脂を用いるので、再生処理時に分別する必要がなく、リサイクル性に富んでいる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１〜３に本発明の適用されるエアークリーナケースを示す。
この図示したエアークリーナケース１０は、エアーフィルタを収納する本体部１１と蓋部１２とを組合せて概略構成され、蓋部１２は、天板部１３と、天板部１３の周囲から垂下した側板部１４と、側板部１４の下部に設けられた取付用フランジ部１５とを有し、さらに側板部１４の下方には、収納されたエアーフィルタを固定するフィルタガイド部１６が形成されている。本体部１１に吸気口１９と、エンジンと連接される排気口２０が形成される。
さらに、天板部１３の全面に７mm間隔で補強リブ１７が形成されている。尚、説明の簡明化のため、補強リブ１７は要部のみ図示した。
【００２８】
この例のエアークリーナケースにおいては、天板部１３の肉厚は５.５ｍｍ、側板部１４の肉厚は４.５ｍｍ、取付用フランジ部１５の肉厚は２.５ｍｍ、フィルタガイド部１６の肉厚は２.５ｍｍであり、補強リブ１７は、幅２ｍｍ、高さ７ｍｍのものである。
そして、このエアークリーナケース１０の表面に露出している箇所は、全てポリプロピレン樹脂と無機充填材とを混合してなるポリプロピレン系樹脂組成物で構成され、図３に示されるように、肉厚が３mm以上の厚いところにだけ、芯材１８が形成されている。
【００２９】
上述した例のエアークリーナケースを表２に示す各材料で製造し、製造した実施例１〜５及び比較例１〜５の各エアークリーナケースについて透過音を測定した。
各エアークリーナケースを製造するにあたって、まず、表１に示す組成物Ａ〜Ｆを調製した。
【表１】
0003540060.tif 000002
【００３０】
［ポリプロピレン樹脂］
表１中に示す各ポリプロピレン樹脂の種類は次の通りである。
・ＰＰ１：ＭＦＲが２０g/10minであるプロピレンホモポリマー
・ＰＰ２：エチレンの共重合割合が９重量％、ＭＦＲが２５g/10minのエチレ ン−プロピレンブロックコポリマー
・ＰＰ３：エチレンの共重合割合が３重量％、ＭＦＲが１８g/10minであるエ チレン−プロピレンランダムコポリマー
【００３１】
［変性ＰＰ］
表１中に示す変性ＰＰは、ＭＦＲが０.３８g/10minであるプロピレンホモポリマー１００重量部と、２,５−ジメチル−２,５−ジ（第三級−ジブチルパーオキシ）ヘキサンを０.０５重量部と、無水マレイン酸を０.３８重量部とをヘンシェルミキサーに添加し、５分間ドライブレンドを行い、得られた混合物をフルフライトスクリューを装備したノンベント式押出機（径４０ｍｍ）に供給し、２２０〜２４０℃の温度範囲で溶融させながら混練を行なって製造したもので、ペレット状とした。
【００３２】
［無機充填材］
表１中に示す無機充填材は、次の通りである。
・マイカ：平均粒径が２３０μｍ、アスペクト比が７０
・タルク：平均粒径が５μｍ、アスペクト比が３
・ウイスカー：マグネシウムオキシサルフェートウイスカーであって、平均繊維径が０.７μｍであり、かつ平均繊維長が４０μｍ
【００３３】
表１に示す各組成物Ａ〜Ｈは、それぞれの種類および配合量が示されているポリプロピレン樹脂及び無機充填材及び変性ＰＰをあらかじめヘンセルミキサーを使って３分間ドライブレンドを行い、得られた各混合物を樹脂温度が２００℃においてベント付二軸押出機（径３０ｍｍ）を用いて溶融混練をおこなって得られたペレット状のものである。
これら各組成物はエアークリーナケースの表面層として使用される。
得られた各組成物のＭＦＲ、曲げ弾性率、損失係数を表１に示す。
曲げ弾性率はＡＳＴＭ  Ｄ７９０に従い、曲げ速度が２.５ｍｍ／分の条件で測定した。
また制振性能（損失係数η）は機械インピーダンス測定装置（エヌエフ回路設計ブロック社製）を用い、サンプルの大きさ１００×１００ｍｍ、同厚さ３ｍｍおよび測定温度が２３℃の条件で共振点における機械インピーダンスを測定し、損失係数を求めた。
【００３４】
［オレフィン系エラストマー］
表２に示す芯材は、以下に示すオレフィン系エラストマーである。
・ＴＰＯ：ＭＦＲが０.９g/10min、エチレン含量６８重量％であるエチレン−プロピレン共重合体ゴム５０重量部に、ＭＦＲが０.７ｇ／分のプロピレンホモポリマー５０重量部及び架橋助剤としてＴＡＩＣ（トリアリルイソシアヌレート）０.５重量部、軟化剤としてサンバー１５０（サンオイル社製、パラフィンオイル）３０重量部をバンバリーミキサーにより１８５℃で５分間混練し、均一に分散した後に、有機過酸化物としてパーカドックス１４（化薬ヌーリー製、１,３−ビス−（ｔ−ブチルペルオキシ−イソプレン）ベンゼン）を１.０重量部加えて、更に１０分間溶融混練を続けた後にサンプルを取り出し、ロールを通し、シートカッターによりペレットを製造した。得られたペレットのＭＦＲは２.０g/10min、曲げ弾性率は６３０ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００３５】
・ＥＰＭ：ＭＦＲが１.０g/10minであり、エチレン含有量５８重量％であるエチレン−プロピレン共重合ゴム
・ＥＰＤＭ：ＭＦＲが０.５g/10minであり、エチレン含量３８重量％、プロピレン含量３０重量％、１,４−ペンタジエン含量３２重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム
【００３６】
成形は、表２に示す表面層及び芯材に使用する材料を、サンドイッチ成形機［東芝機械(株)製ＩＳ３５０ＦＢ−ＳＷ］を使用し、まず表面層の材料を射出し、次いで芯材の材料を射出成形した後、表面層の材料（表面層の約２％）を射出成形し、エアークリーナケースを成形した。
【００３７】
各エアークリーナケース成形品について透過音を測定した。
透過音の測定は、図４に示すように、エアークリーナベンチ２１と騒音計２２を使用して行った。エアークリーナベンチ２１は、騒音発生部２３と騒音発生部２３と接続された音響箱２４を具備するもので、騒音発生部２３は、ノイズゼネレータ（ＮＦ製ＷＧ−７２１）と、1/3オクターブイコライザ（テクニクス社製ＳＨ−８０７５）と、パワーアンプ（ソニー社製Ｎ１１６）で構成される。また、音響箱２４はステンレス製で、内部にスピーカ（Fostex製ＦＥ１２５Ｎ）２６が設置される。
測定は、半無響室内において、音響箱２４とエアークリーナケース１０の排気口２０を接続し、また騒音計２２と接続されたマイクロフォン２５をエアクリーナケース１０と１０cm離間した位置に配置して行った。エアークリーナケース１０の吸気口１９は密閉しておいた。
1/3オクターブ間隔で中心周波数が１００〜５０００Ｈｚの１８周波数帯についてノイズを定常発振させ、音圧レベル差（ｄＢ−Ａ）を測定した。
測定結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
0003540060.tif 000003
【００３９】
表２から実施例１〜５に示す構成のものはいずれも透過音が小さく、遮音性に優れていることがわかる。
これに対し、プロピレンホモポリマー単層からなる比較例１およびポリプロピレン系樹脂組成物単層からなる比較例２のもの、表面層にプロピレンホモポリマー単体を使用した比較例３、表面層のポリプロピレン系樹脂組成物としてポリプロピレン樹脂の配合量が多く且つ曲げ弾性率が小さい比較例Ｅ及び曲げ弾性率の小さい比較例Ｆのものは、透過音が大きく、遮音性が劣っている。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のエアークリーナケースであると、剛性、耐熱性等の機械的特性に優れているにもかかわらず、音振特性も優れている。
また、表面層の樹脂は剛性（曲げ弾性率）が高いので傷がつきにくい。
また、表面層、芯材共にオレフィン系樹脂を使用しているため、表面層と芯材との接着性が良く、また同系統であるためリサイクル性に優れる。
特に、一般に行われている射出成形法によって得られる同種の材料を用いて成形したエアークリーナケースに比べ、、剛性と音振特性のバランスが優れる。
また、安価で軽量なオレフィン系樹脂を使用しているため、加工性が良く生産コストが低いにもかかわらず音振特性も良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本形態例のエアークリーナケースの側面図である。
【図２】同形態例の蓋部の底面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線で分割したものの斜視図である。
【図４】透過音の測定方法を説明図である。
【符号の説明】
１０  エアークリーナケース
１７  リブ
１８  芯材
【図１】
0003540060.tif 000004
【図２】
0003540060.tif 000005
【図３】
0003540060.tif 000006
【図４】
0003540060.tif 000007