(57)【要約】【課題】難燃性及び撥水撥油性を両立させつつ、通気性を確保できる。【解決手段】インレットダクトのダクト部材は、合成樹脂からなり、通気性を有する不織布により形成された基材（ＰＥＴ）と、基材（ＰＥＴ）の表面に付着された難燃剤６１と、基材（ＰＥＴ）の表面に対して化学結合により結合された撥水撥油剤６２とを有している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂からなり、通気性を有する多孔質材料により形成された基材と、
前記基材の表面に付着された難燃剤と、
前記基材の表面に対して化学結合により結合された撥水撥油剤と、を有する、
通気材。
【請求項２】
前記基材が繊維構造体である、
請求項１に記載の通気材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の通気材を有する、
内燃機関の吸気系部品。
【請求項４】
合成樹脂からなり、通気性を有する多孔質材料により形成された基材を有する通気材の難燃及び撥水撥油処理方法であって、
前記基材の表面に対して難燃剤を付着させる難燃処理工程と、
前記基材の表面に対して活性エネルギーを供給することにより同表面に水酸基を形成する活性化処理工程と、
前記水酸基に対して撥水撥油剤を反応させることにより前記基材の表面に対して前記撥水撥油剤を化学結合させる撥水撥油処理工程と、を備える、
通気材の難燃及び撥水撥油処理方法。
【請求項５】
前記基材の表面に対して結合された前記撥水撥油剤をキュアリングさせることのできる最低温度以上であり、前記基材の融点以下である温度範囲内にて前記基材を熱プレスすることにより所定の形状に成形する熱プレス工程を備える、
請求項４に記載の通気材の難燃及び撥水撥油処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通気材、内燃機関の吸気系部品、及び通気材の難燃及び撥水撥油処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の吸気騒音を低減する目的から、不織布などの通気性を有する多孔質材料により形成された管壁を有する吸気ダクトが開発されている。こうした吸気ダクトにおいては、雨水などが管壁に付着して管壁内部へ浸透すると、管壁の通気度が低下して吸気騒音を低減する効果が損なわれる。そこで例えば特許文献１では、管壁の外表面に撥水層を設け、管壁内部への水分の浸透を抑制するようにしている。撥水層を設ける方法としては、アクリル樹脂エマルジョンやアクリル共重合樹脂エマルジョンなどのベースレジンに対してフッ素やシリコンなどの撥水物質が添加されたものを、管壁の外表面に塗布して含浸させる方法が一般的である。
【０００３】
また、吸気ダクトなどの吸気系部品においては、内燃機関のバックファイアや、タバコの火などによる着火を抑制するために、ハロゲン系やリン系の難燃剤を付着させる処理が施されているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９０２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、撥水層を設けるために用いられるアクリル樹脂エマルジョンやアクリル共重合樹脂エマルジョンなどのアクリル剤は燃えやすい。そのため、撥水性を付加することによって難燃性が損なわれるという背反が生じる。
【０００６】
これに対して、難燃剤の使用量を増やすことで難燃性を確保することが考えられる。しかしながら、この場合には、増量された難燃剤によって管壁が目詰まりしやすくなり、管壁の通気性が損なわれるという新たな背反が生じる。
【０００７】
なお、こうした問題は、内燃機関の吸気ダクトに限定されるものではなく、エアクリーナのフィルタエレメントなどの他の吸気系部品においても同様にして生じるものである。また、例えば車両のシートの表皮材や内装材、衣服などの吸気系部品以外の通気材においても同様にして生じるものである。
【０００８】
本発明の目的は、難燃性及び撥水撥油性を両立させつつ、通気性を確保できる通気材、内燃機関の吸気系部品、及び通気材の難燃及び撥水撥油処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための通気材は、合成樹脂からなり、通気性を有する多孔質材料により形成された基材と、前記基材の表面に付着された難燃剤と、前記基材の表面に対して化学結合により結合された撥水撥油剤と、を有する。
【００１０】
同構成によれば、通気材の基材の表面には、難燃剤が付着されており、且つ撥水撥油剤が化学結合により結合されている。すなわち、燃えやすいアクリル剤を用いることなく、難燃性及び撥水撥油性の双方が付加されている。このため、難燃剤の使用量を低減することができ、難燃剤によって基材が目詰まりすることを抑制できる。したがって、難燃性及び撥水撥油性を両立させつつ、通気性を確保できる。
【００１１】
また、上記目的を達成するための内燃機関の吸気系部品は、上記通気材を有する。
インレットダクトや、吸気通路に設けられて蒸発燃料を吸着する吸着材を保持する保持シート、エアクリーナのフィルタエレメントなどの内燃機関の吸気系部品においては、バックファイアによって溶けたり、雨や水などによって濡れることで通気性が損なわれたりするおそれがある。
【００１２】
この点、上記通気材を内燃機関の吸気系部品に対して適用すれば、難燃性及び撥水撥油性を両立させつつ、通気性を確保できる。
また、上記目的を達成するための通気材の難燃及び撥水撥油処理方法は、合成樹脂からなり、通気性を有する多孔質材料により形成された基材の表面に対して難燃剤を付着させる難燃処理工程と、前記基材の表面に対して活性エネルギーを供給することにより同表面に水酸基を形成する活性化処理工程と、前記水酸基に対して撥水撥油剤を反応させることにより前記基材の表面に対して前記撥水撥油剤を化学結合させる撥水撥油処理工程と、を備える。
【００１３】
同方法によれば、難燃処理工程において、通気材の基材の表面に対して難燃剤が付着される。また、活性化処理工程において、例えばプラズマや紫外線などにより基材の表面に対して活性エネルギーを供給することにより同表面に水酸基が形成される。また、撥水撥油処理工程において、上記水酸基に対して撥水撥油剤を反応させることにより基材の表面に対して撥水撥油剤が化学結合により結合される。すなわち、燃えやすいアクリル剤を用いることなく、難燃性及び撥水撥油性の双方を付加することができる。このため、難燃剤の使用量を低減することができ、難燃剤によって基材が目詰まりすることを抑制できる。したがって、難燃性及び撥水撥油性を両立させつつ、通気性を確保できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、難燃性及び撥水撥油性を両立させつつ、通気性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】内燃機関の吸気系部品の一実施形態について、インレットダクトを示す斜視図。
【図２】同実施形態のインレットダクトを示す縦断面図。
【図３】同実施形態の第１半割体を内側から示す斜視図。
【図４】同実施形態の第１半割体を示す横断面図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、同実施形態におけるダクト部材の半割体を製造する工程を順に示す模式図。
【図６】各工程における反応を模式的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図６を参照して、通気材及び通気材の難燃及び撥水撥油処理方法を、内燃機関のインレットダクト１０のダクト部材２０及びダクト部材２０の難燃及び撥水撥油処理方法として具体化した一実施形態について説明する。
【００１７】
まず、図１〜図４を参照して、インレットダクト１０の概略構成について説明する。なお、以降において、インレットダクト１０内における吸気の流れ方向の上流側及び下流側をそれぞれ単に上流側及び下流側と称する。
【００１８】
図１及び図２に示すように、インレットダクト１０は、合成樹脂からなる不織布基材を熱プレスすることにより形成されたダクト部材２０、硬質の合成樹脂からなり、ダクト部材２０の上流側の端部２４に接続された上流側接続部材１２、及び硬質の合成樹脂からなり、ダクト部材２０の下流側の端部２５に接続された下流側接続部材１４を備えている。インレットダクト１０は、図示しないエアクリーナのインレットに下流側接続部材１４が接続されることによって吸気通路の一部を構成する。
【００１９】
＜ダクト部材２０＞
図１及び図２に示すように、ダクト部材２０は、本体部２２と、本体部２２の軸線方向の両側に位置する端部２４，２５とを有している。ダクト部材２０は、半割筒状をなす第１半割体３０と、半割円筒状をなす第２半割体４０とを互いに接合することにより形成されている。
【００２０】
図２〜図４に示すように、第１半割体３０には、本体部２２の一部（下部）が外周側に向けて膨出された収容部３４が設けられている。収容部３４の内部には、内燃機関の燃焼室や吸気ポートなどから上流側に向けて移動する蒸発燃料を吸着する吸着材５０が収容されている。
【００２１】
各半割体３０，４０の周方向の両端には、外周側にそれぞれ突出する一対の接合部３２，４２が軸線方向全体にわたって形成されている。
第１半割体３０の接合部３２と第２半割体４０の接合部４２とが接合されることにより、ダクト部材２０が形成されている。
【００２２】
各半割体３０，４０を構成する不織布基材は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる芯部と、同ＰＥＴ繊維よりも融点の低い変性ＰＥＴからなる鞘部（いずれも図示略）とを有する周知の芯鞘型の複合繊維により構成されている。変性ＰＥＴがＰＥＴ同士を結合するバインダとして機能する。
【００２３】
変性ＰＥＴの配合割合は、３０〜７０％であることが好ましい。本実施形態では、変性ＰＥＴの配合割合が５０％とされている。
なお、こうした複合繊維としては他に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる芯部と、同ＰＥＴ繊維よりも融点の低いＰＰ（ポリプロピレン）からなる鞘部（いずれも図示略）とを有するものであってもよい。
【００２４】
不織布基材の目付け量は、５００〜１５００ｇ／ｍ２であることが好ましい。本実施形態では、不織布基材の目付け量が８００ｇ／ｍ２とされている。
各半割体３０，４０は、例えば３０ｍｍ〜１００ｍｍの厚さの不織布基材を熱プレスすることにより成形されている。
【００２５】
本体部２２の通気度（ＪＩＳＬ１０９６，Ａ法（フラジール形法））は、３ｃｍ３／ｃｍ２・ｓとされている。また、本体部２２の板厚としては、０．５〜３．０ｍｍであることが好ましい。本実施形態では、本体部２２の板厚が１．５ｍｍとされている。
【００２６】
ダクト部材２０の各端部２４，２５は、本体部２２よりも拡径されている。
各端部２４，２５及び各半割体３０，４０の接合部３２，４２は、本体部２２よりも高い圧縮率にて熱プレス成形されている。
【００２７】
図４に示すように、収容部３４は、平面視略矩形状の底壁部３４ａと、底壁部３４ａの周縁において屈曲して立ち上がる立壁部３４ｂと、立壁部３４ｂの上端において屈曲して外側に向けて延在する固定部３４ｃと、固定部３４ｃの周縁において屈曲して立ち上がるとともに本体部２２に連なる側壁部３４ｄとを有している。
【００２８】
ここで、底壁部３４ａ全体が本体部２２と同等の圧縮率にて熱プレス成形されている。一方、立壁部３４ｂ、固定部３４ｃ、及び側壁部３４ｄは、いずれも本体部２２よりも高い圧縮率にて熱プレス成形されている。
【００２９】
吸着材５０としては、例えば活性炭粒子が好ましい。吸着材５０は、一対のガラス繊維ネット５４により挟まれた状態で、一対の保持シート５２により挟まれることにより保持されている。
【００３０】
保持シート５２は、例えば変性ＰＥＴからなる不織布基材により構成されている。
なお、保持シート５２を構成する不織布基材は、例えばＰＥＴからなる芯部と、同ＰＥＴ繊維よりも融点の低い変性ＰＥＴ、またはＰＰからなる鞘部（いずれも図示略）とを有する周知の芯鞘型の複合繊維により構成されるものであってもよい。
【００３１】
保持シート５２を構成する不織布基材の目付け量は、３０〜１５０ｇ／ｍ２であることが好ましい。本実施形態では、不織布基材の目付け量が６０ｇ／ｍ２とされている。
保持シート５２の板厚としては、０．１〜１．５ｍｍであることが好ましい。本実施形態では、保持シート５２の板厚が０．３ｍｍとされている。
【００３２】
収容部３４の底壁部３４ａ上に、吸着材５０及び一対のガラス繊維ネット５４を内包した一対の保持シート５２が載置されるとともに、保持シート５２の縁部が固定部３４ｃ上に載置される。この状態において、保持シート５２の縁部が固定部３４ｃに対して超音波溶着により固定されている。
【００３３】
＜上流側接続部材１２＞
図１及び図２に示すように、上流側接続部材１２は、インレットダクト１０の入口１６を構成する。上流側接続部材１２は、ダクト部材２０の端部２４に接続される円筒状の接続部１２ａ、接続部１２ａの外周面に突設された円環状のフランジ部１２ｂ、及び接続部１２ａの上流側に連なるとともに上流側ほど外周側に位置するように反り返った形状のファンネル部１２ｃを有している。
【００３４】
ダクト部材２０の端部２４が接続部１２ａに外挿されるとともにフランジ部１２ｂに突き当てられている。接続部１２ａの外面と端部２４の内面とは接着剤を介して接合されている。
【００３５】
＜下流側接続部材１４＞
図１及び図２に示すように、下流側接続部材１４は、インレットダクト１０の出口１８を構成する。下流側接続部材１４は、ダクト部材２０の端部２５に接続される円筒状の第１接続部１４ａ、及び第１接続部１４ａの外周面に突設された円環状の第１フランジ部１４ｂを有している。また、下流側接続部材１４は、第１接続部１４ａの下流側に連なるとともに第１接続部１４ａよりも拡径された円筒状の第２接続部１４ｃ、及び第２接続部１４ｃの外周面に突設された円環状の第２フランジ部１４ｄを有している。
【００３６】
ダクト部材２０の端部２５が第１接続部１４ａに外挿されるとともに第１フランジ部１４ｂに突き当てられている。第１接続部１４ａの外面と端部２５の内面とは接着剤を介して接合されている。
【００３７】
本実施形態のダクト部材２０の各半割体３０（４０）は、上述したＰＥＴ及び変性ＰＥＴ（以下、単にＰＥＴと総称する。）からなる不織布基材３１（４１）と、不織布基材の表面に付着された難燃剤６１と、不織布基材の表面に対して化学結合により結合された撥水撥油剤６２とを有している。
【００３８】
難燃剤６１としては、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）やデカブロモジフェニルエーテル（Ｄｅｃａ−ＢＤＥ）、臭化アンモニウムなどのハロゲン系のものや、リン酸カルバメート、リン酸グアニジン、リン酸エステル、ポリリン酸アンモニウムなどのリン系のものが好ましい。
【００３９】
撥水撥油剤６２としては、パーフルオロアルキル基（Ｒｆ基）などのフッ素系分子が好ましい。
次に、図５及び図６を参照して、ダクト部材２０の各半割体３０，４０を製造する各工程、及び各工程における反応について説明する。
【００４０】
図５（ａ）に示すように、帯状の不織布基材（以下、基材３１（４１））を搬送するとともに、難燃剤６１が溶けている溶液７１内を通過させる。これにより、図６に示すように、基材３１（４１）（ＰＥＴ）の表面に対して難燃剤６１が付着する（難燃処理工程）。
【００４１】
続いて、図５（ａ）に示すように、乾燥装置７２内を通過させることにより、上記溶液７１を蒸発させて基材３１（４１）を乾燥させる（乾燥処理工程）。
続いて、プラズマ発生装置７３内を通過させることにより、基材３１（４１）の表面に対して活性エネルギーが供給されて、下記の反応式（ａ）〜（ｃ）に示す反応が進行する。
【００４２】
すなわち、反応式（ａ）に示すように、基材３１（４１）の近傍に存在する空気中の酸素が励起されて酸素ラジカル（Ｏ・）が発生する。
次に、反応式（ｂ）に示すように、基材３１（４１）（ＣｍＨｎ）に対して酸素ラジカルが反応して基材３１（４１）のラジカルが生成される。
【００４３】
次に、反応式（ｃ）に示すように、基材３１（４１）のラジカルと空気中の水分が反応して基材３１（４１）の表面に水酸基が形成される。
（ａ）Ｏ２  →  ２Ｏ・
（ｂ）ＣｍＨｎ  ＋  Ｏ・  →  ＯＨ・  ＋  Ｃｍ・Ｈｎ−１
（ｃ）Ｈ２Ｏ  ＋  Ｃｍ・Ｈｎ−１  →  ＣｍＨｎＯＨ
このようにして、図６に示すように、基材３１（４１）の表面に水酸基（ＯＨ）が形成される（活性化処理工程）。
【００４４】
活性化処理工程において、難燃剤６１が気化すると、下記の反応式（ｄ）に示す反応が発生して水酸基ラジカル（ＯＨ・）が消失することとなる。
（ｄ）ＨＢｒ  ＋  ＯＨ・  →  Ｈ２Ｏ  ＋  Ｂｒ
そこで、本実施形態では、活性化処理工程における雰囲気温度を２００度以下にすることにより、難燃剤６１の気化を阻止し、基材３１（４１）の表面に水酸基を確実に形成するようにしている。
【００４５】
続いて、図５（ａ）に示すように、蒸着装置７４内を通過させる。これにより、図６に示すように、水酸基と撥水撥油剤６２とが反応することで、基材３１（４１）の表面に撥水撥油剤６２が化学結合により結合される（撥水撥油処理工程）。
【００４６】
続いて、図５（ｂ）に示すように、成形型７５によって１８０度〜２４０度にて熱プレスすることにより、基材３１（４１）が所定の半割筒状に成形される（熱プレス工程）。上記温度範囲は、撥水撥油剤６２をキュアリングさせることのできる最低温度（この場合１８０度）以上であり、基材３１（４１）（ＰＥＴ）の融点である２５０度以下である。これにより、基材３１（４１）が熱プレスされて所定の半割筒状に成形されると同時に基材３１（４１）の表面に結合された撥水撥油剤６２のキュアリングが行われる。すなわち、図６に示すように、撥水撥油剤６２が整列することにより撥水性が高められる（キュア処理工程）。
【００４７】
そして、図５（ｃ）に示すように、成形型７５から半割体３０（４０）を取り出す。
次に、本実施形態の作用について説明する。
ダクト部材２０の基材３１（４１）の表面には、難燃剤６１が付着されており、且つ撥水撥油剤６２が化学結合により結合されている。すなわち、燃えやすいアクリル剤を用いることなく、難燃性及び撥水撥油性の双方が付加されている。このため、難燃剤６１の使用量を低減することができ、難燃剤６１によって基材３１（４１）が目詰まりすることを抑制できる。
【００４８】
以上説明した本実施形態に係る通気材、内燃機関の吸気系部品、及び通気材の難燃及び撥水撥油処理方法によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）インレットダクト１０のダクト部材２０は、合成樹脂からなり、通気性を有する多孔質材料により形成された基材３１（４１）と、基材３１（４１）の表面に付着された難燃剤６１と、基材３１（４１）の表面に対して化学結合により結合された撥水撥油剤６２とを有している。
【００４９】
こうした構成によれば、上記作用を奏することから、難燃性及び撥水撥油性を両立させつつ、通気性を確保できる。
（２）ダクト部材２０の難燃及び撥水撥油処理方法は、合成樹脂からなり、通気性を有する多孔質材料により形成された基材３１（４１）の表面に対して難燃剤６１を付着させる難燃処理工程、及び基材３１（４１）の表面に対して活性エネルギーを供給することにより同表面に水酸基を形成する活性化処理工程を備えている。また、ダクト部材２０の難燃及び撥水撥油処理方法は、水酸基に対して撥水撥油剤６２を反応させることにより基材３１（４１）の表面に対して撥水撥油剤６２を化学結合させる撥水撥油処理工程を備えている。
【００５０】
こうした方法によれば、難燃処理工程において、ダクト部材２０の基材３１（４１）の表面に対して難燃剤６１が付着される。また、活性化処理工程において、基材３１（４１）の表面に対して活性エネルギーを供給することにより同表面に水酸基が形成される。また、撥水撥油処理工程において、上記水酸基に対して撥水撥油剤６２を反応させることにより基材３１（４１）の表面に対して撥水撥油剤６２が化学結合により結合される。すなわち、燃えやすいアクリル剤を用いることなく、難燃性及び撥水撥油性の双方を付加することができる。したがって、上記効果（１）を奏することができる。
【００５１】
（３）ダクト部材２０の難燃及び撥水撥油処理方法は、基材３１（４１）の表面に対して結合された撥水撥油剤６２をキュアリングさせることのできる最低温度以上であり、基材３１（４１）の融点以下である温度範囲内にて基材３１（４１）を熱プレスすることにより所定の形状に成形する熱プレス工程を備える。
【００５２】
こうした方法によれば、熱プレス工程において、基材３１（４１）を熱プレスして所定の形状に成形すると同時に基材３１（４１）の表面に結合された撥水撥油剤６２のキュアリングを行うことができる。したがって、キュア処理工程と、熱プレス工程とを別々に行う場合に比べて、ダクト部材２０の製造に要する工程数を削減することができる。
【００５３】
＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・上記実施形態の難燃処理工程では、基材３１（４１）を、難燃剤６１が溶けている溶液７１中を通過させる、所謂ディッピングを行うようにしたが、これに代えて、スプレーによって基材３１（４１）の表面に対して難燃剤６１を吹き付けることにより付着させてもよい。
【００５４】
・プラズマ発生装置７３に代えて、紫外線を照射することにより基材３１（４１）の表面に活性エネルギーを供給してもよい。
・上記実施形態の保持シート５２や、内燃機関のエアクリーナのフィルタエレメントに対して、本発明を適用することもできる。
【００５５】
・車両のシートの表皮材や、車両の内装材などの基材を構成する繊維構造体に対して、本発明を適用することもできる。
・衣服など車両部品以外の繊維構造体や、合成樹材などの多孔質材料により形成された基材を有する通気材に対して、本発明を適用することもできる。
【００５６】
・熱プレス工程が不要な通気材においては、熱プレス工程に代えて、基材をキュアリングさせることのできる最低温度以上に加熱すればよい。この場合であっても、撥水撥油剤６２を整列させることで撥水性を高めることができる（キュア処理工程）。
【００５７】
・ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などのＰＥＴ以外のポリエステルからなる基材に対して本発明を適用することもできる。また、ＰＡ６（ナイロン６）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの合成樹脂からなる基材に対して本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００５８】
１０…インレットダクト、１２…上流側接続部材、１２ａ…接続部、１２ｂ…フランジ部、１２ｃ…ファンネル部、１４…下流側接続部材、１４ａ…第１接続部、１４ｂ…第１フランジ部、１４ｃ…第２接続部、１４ｄ…第２フランジ部、１６…入口、１８…出口、２０…ダクト部材（通気材、繊維構造体）、２２…本体部、２４，２５…端部、３０…第１半割体（通気材、繊維構造体）、３１…基材、３２…接合部、３４…収容部、３４ａ…底壁部、３４ｂ…立壁部、３４ｃ…固定部、３４ｄ…側壁部、４０…第２半割体（通気材、繊維構造体）、４１…基材、４２…接合部、５０…吸着材、５２…保持シート、５４…ガラス繊維ネット、６１…難燃剤、６２…撥水撥油剤、７１…溶液、７２…乾燥装置、７３…プラズマ発生装置、７４…蒸着装置、７５…成形型。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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