JP2000061955A - 低融点金属中子の溶出方法及びその溶出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチック成型品の中空部内の低融点金属
中子を能率良く溶出することができ、この低融点金属中
子を構成する金属がプラスチック成型品の中空部の内壁
面に残留するのを皆無にすることができる低融点金属中
子の溶出方法及びその溶出装置を提供する。 【構成】 離型不可能な形状の中空部３を有しかつ低融
点金属中子４が中空部３に充填されたプラスチック成型
品（例えば、インテークマニホールド２）をエチレング
リコール液５中に浸漬し、エチレングリコール液５中で
高周波誘導加熱により低融点金属中子４を溶解せしめ、
溶解状態の低融点金属をプラスチック成型品２の開口部
２ａから溶出させるに際し、低融点金属中子４の溶解開
始時点から溶出完了時点までの期間中にプラスチック成
型品２に機械的振動を付与しながらプラスチック成型品
２の開口部から溶解状態の低融点金属を溶出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、離型不可能な形状
の中空部を有しかつ低融点金属中子が前記中空部に充填
されたプラスチック成型品をエチレングリコール液中に
浸漬し、前記エチレングリコール液中で高周波誘導加熱
により前記プラスチック成型品の中空部内の低融点金属
中子を溶解せしめ、溶解状態の低融点金属を前記プラス
チック成型品に形成された開口部から溶出させるように
した低融点金属中子の溶出方法及びその溶出装置に関す
るものである。なお、本願明細書において、「離型不可
能な形状の中空部」とは、プラスチック成型に際してプ
ラスチック成型品の中空部内に充填される低融点金属中
子を、プラスチック成型完了後に固体状態のままプラス
チック成型品の中空部から離脱させることができないよ
うな形状（例えば、曲がりくねった形状や屈曲した形状
等）を有する中空部をいうものとする。

【０００２】

【従来の技術】従来において、プラスチック成型品の離
型不可能な形状の中空部内に充填された低融点金属中子
を高周波誘導加熱により溶解せしめてプラスチック成型
品の外部へ溶出するに際しては、次のような方法を採用
している。すなわち、従来では、所要温度に加熱したエ
チレングリコール液中に高周波誘導加熱コイルを配置
し、プラスチック成型品をエチレングリコール液中に浸
漬させると共に高周波誘導加熱コイル内にプラスチック
成型品を設置し、この状態の下で高周波誘導加熱コイル
にてプラスチック成型品の中空部内の低融点金属中子を
高周波誘導加熱して溶解せしめ、溶解金属のプラスチッ
ク成型品の中空部内における溶解金属の膨張による圧力
及び重力による自然落下により、プラスチック成型品に
形成されている開口部からプラスチック成型品の外部に
溶出するようにしている。

【０００３】この種のプラスチック成型品としては自動
車用のインテークマニホールドが一例として挙げられ
る。図３に示すように、自動車用のインテークマニホー
ルド２は、その内部に複数本の中空部（吸気管部若しく
はパイプ部）３を有するものであって、これらの中空部
３はインテークマニホールド２のプラスチック成型時に
インテークマニホールド本体２ａと同時に成型されるよ
うになっている。ところで、前記中空部３は、通常、図
３及び図４に示す如く複雑な形状に曲げられており、い
わゆる離型不可能な形状の中空部３となされている。従
って、インテークマニホールド２のプラスチック成型に
際しては、中空部３内に充填された中子をこの中空部３
内から離脱させることができないので、これらの中空部
３に低融点金属中子４を図４に示す如く充填してインテ
ークマニホールド２の外形を分割金型にて成型した後
に、固体状態の低融点金属中子４が中空部３内に充填さ
れているインテークマニホールド２を分割金型から取り
出して加熱することにより、低融点金属中子４のみを溶
解させて中空部３ひいてはインテークマニホールド２の
外部へ溶出させるようにしている。なお、低融点金属中
子４はインテークマニホールドの構成材料（プラスチッ
ク）の融点よりも低い融点を有する金属から成るもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の高周波誘導加熱による低融点金属中子の溶出
方法及びこの方法を実施する装置にあっては、次のよう
な問題点がある。まず、離型不可能な中空部を有するプ
ラスチック成型品は複雑形状のものが多い。例えば、プ
ラスチック成型品から成るインテークマニホールド２等
のように、低融点金属中子４と接する中空部（吸気管
部）３の内壁面３ａは、図３及び図４に示す如く、円筒
面等の単純形状ではなく、曲がりくねった形状や屈曲し
た形状等の複雑形状を有するものが多い。このような複
雑形状の中空部を有するプラスチック成型品の場合にあ
っては、溶解状態の低融点金属が流れにくい小寸法の隅
部等が存在し、加熱温度が不均一になり易いため、プラ
スチック成型品の中空部の外部へ溶融金属が溶出せず、
プラスチック成型品の中空部内に微量の溶解金属が残留
することがある。また、中子金属（低融点金属中子を構
成する金属）の残留を防ぐため高周波誘導加熱を長時間
に亘って継続的に施行するようにしているのが実状であ
るが、この場合には残留金属が高周波誘導加熱作用にて
過熱され、これに起因してプラスチック成型品の中空部
の内壁面部分に材質劣化（熱劣化）を引き起こすという
不具合を生ずるおそれがある。

【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的は、プラスチック成型品の
中空部内の低融点金属中子を能率良く溶出することがで
き、この低融点金属中子を構成する低融点金属がプラス
チック成型品の中空部の内壁面に残留するのを皆無にす
ることができ、しかもプラスチック成型品の中空部の内
壁面部分に材質劣化を生じるようなことのない低融点金
属中子の溶出方法及びその溶出装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、離型不可能な形状の中空部を有しか
つ低融点金属中子が前記中空部に充填されたプラスチッ
ク成型品をエチレングリコール液中に浸漬し、前記エチ
レングリコール液中で高周波誘導加熱により前記プラス
チック成型品の中空部内の低融点金属中子を溶解せし
め、溶解状態の低融点金属を前記プラスチック成型品に
形成された開口部から溶出させるようにした低融点金属
中子の溶出方法において、前記低融点金属中子の溶解開
始時点から溶出完了時点までの期間中に前記プラスチッ
ク成型品に機械的振動を付与しながら前記プラスチック
成型品の開口部から前記溶解状態の低融点金属を溶出さ
せるようにしている。また、本発明では、前記プラスチ
ック成型品に付与する機械的振動の方向を、前記プラス
チック成型品の中空部の形状に応じて、前記プラスチッ
ク成型品に対して前後方向、左右方向、又は上下方向、
或いはそれらを組み合わせた方向に設定するようにして
いる。また、本発明では、離型不可能な形状の中空部を
有しかつ低融点金属中子が前記中空部に充填されたプラ
スチック成型品をエチレングリコール液中に浸漬し、前
記エチレングリコール液中で高周波誘導加熱により前記
プラスチック成型品の中空部内の低融点金属中子を溶解
せしめ、溶解状態の低融点金属を前記プラスチック成型
品に形成された開口部から溶出させるようにした低融点
金属中子の溶出方法において、前記エチレングリコール
液を貯溜する熱浴槽の外部に振動機を配設し、フレキシ
ブルな耐熱性非金属材料から成る振動伝達部材を介して
前記振動機から前記プラスチック成型品に機械的振動を
付与するように構成している。また、本発明では、前記
プラスチック成型品に当接する前記振動伝達部材の先端
部分に耐熱性軟質材料から成る当接部材を設けるように
している。また、本発明では、前記プラスチック成型品
を前記エチレングリコール液中に固定するための固定治
具に機械的振動を付与する振動機を設け、前記固定治具
により固定されたプラスチック成型品を前記振動機にて
機械的に振動させるようにしている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施態様につい
て図１〜図４を参照して説明する。なお、以下に述べる
本発明の一実施態様は、プラスチック成形品である自動
車用インテークマニホールド（自動車用プラスチック製
インテークマニホールド）の中空部から低融点金属中子
を溶出する例である。

【０００８】図１は、本発明の一実施形態に係る高周波
誘導加熱式溶出装置１を示すものであって、この溶出装
置１は、インテークマニホールド２（離型不可能な形状
の中空部を有するプラスチック成型品）のプラスチック
成型に際してその中空部３内に充填され低融点金属中子
４（図３及び図４参照）をエチレングリコール液中で高
周波誘導加熱して前記中空部３から溶出させるための装
置である。

【０００９】図１に示すように、本実施形態の溶出装置
１は、所要温度に加熱されたエチレングリコール液５を
貯溜するエチレングリコール熱浴槽６と、このエチレン
グリコール熱浴槽６内のエチレングリコール液５中にお
いてインテークマニホールド２を高周波誘導加熱する高
周波誘導加熱コイル７と、エチレングリコール液５中に
浸漬された高周波誘導加熱コイル７に高周波電流を供給
する高周波電源８と、加熱対象（ワーク）であるインテ
ークマニホールド２を前記高周波誘導加熱コイル７によ
って取り囲まれた所定位置に載置固定するワーク載置固
定治具９と、このワーク載置固定治具９に載置固定され
たインテークマニホールド２に機械的振動を付与する機
械的振動付与装置１０と、エチレングリコール液５を所
要温度に加熱する図外のエチレングリコール液加熱用ヒ
ーターと、インテークマニホールド２が載置固定される
ワーク載置固定治具９を昇降移動する図外のワーク昇降
機構とをそれぞれ具備している。

【００１０】上述の高周波誘導加熱コイル７は、内部
（中空部）に冷却液が通される銅管にて構成されてお
り、インテークマニホールド２の中空部３内に充填され
た低融点金属中子４を高周波誘導加熱作用にて加熱溶解
する複数巻きの加熱部（本体部）７ａと、この加熱部７
ａに高周波電源８から高周波電流を供給するためのリー
ド部７ｂとをそれぞれ備えている。

【００１１】また、上述の機械的振動付与装置１０は、
振動を発生するための振動機１０ａと振動を伝達するた
めの振動伝達部材１０ｂとより構成されている。さらに
具体的に述べると、振動機１０ａはエチレングリコール
熱浴槽６の壁部１１の外壁面１１ａに固定配置される一
方、フレキシブルな耐熱性非金属材料から成る振動伝達
部材１０ｂが前記壁部１１に貫通配置され、その先端部
に配設された耐熱性軟質材料から成る当接部材１２が図
２に示す如くワーク載置固定治具９上のインテークマニ
ホールド２の外壁面に当接配置されている。かくして、
振動機１０ａにて発生された振動が振動伝達部材１０ｂ
及び当接部材１２を順次に介してワーク載置固定治具９
上のインテークマニホールド２に機械的振動が直接的に
付与されるように構成されている。なお、インテークマ
ニホールド２に付与される機械的振動の方向は、ワーク
となるインテークマニホールド２の形状に応じて、イン
テークマニホールド２に対して前後方向、左右方向、又
は上下方向、或いはそれらを組み合わせた方向に設定し
得るようになっている。

【００１２】このような構成の溶出装置１を用いてイン
テークマニホールド２の中空部３内の低融点金属中子４
を高周波誘導加熱により溶解溶出する際の操作手順及び
作用は、以下の通りである。

【００１３】（１） まず、中空部３に低融点金属中子
４が充填されたインテークマニホールド２を、エチレン
グリコール熱浴槽６の上方位置においてワーク載置固定
治具９上に載置固定する。 （２） 次いで、図外のワーク昇降機構を作動させるこ
とにより、ワーク載置固定治具９と一緒にインテークマ
ニホールド２を下降移動せしめ、所定の加熱位置、すな
わち、所要温度に加熱されたエチレングリコール液５中
であってかつエチレングリコール液５中に浸漬されてい
る高周波誘導加熱コイル７内の所定位置（高周波誘導加
熱コイル７の加熱部７ａによって取り囲まれた位置）に
インテークマニホールド２を配置する。 （３） この状態の下で、高周波電源８から高周波誘導
加熱コイル７のリード部７ｂを介して加熱部７ａに所要
周波数の高周波電流を供給し、これにより低融点金属中
子４の高周波誘導加熱を開始する。 （４） これに伴って低融点金属中子４が昇温されて溶
解温度の直下の温度（溶解温度に達しない範囲であって
かつこれに近い温度）に達した時点で、機械的振動付与
装置１０の振動機１０ａを作動させることにより、振動
機１０ａから発生される振動をフレキシブルな振動伝達
部材１０ｂ及びその先端の耐熱性軟質材料から成る当接
部材１２を介してインテークマニホールド２に付与す
る。 （５） この後に低融点金属中子４が所要温度まで高周
波誘導加熱されて溶解し始めると、溶解された低融点金
属が、インテークマニホールド２の中空部３の下端開口
を通り、さらにインテークマニホールド２の下端側複数
箇所に形成されている図外の開口部（吸気管の端部開
口）から溶出され始める。 （６） このような状態の下で、前記機械的振動の付与
が低融点金属中子４の溶解開始時点から溶出完了時点ま
での期間中に亘り継続的に行われ、インテークマニホー
ルド２の中空部３内の溶解金属はワーク（インテークマ
ニホールド２）に付与された機械的振動により、インテ
ークマニホールド２の中空部３の外部に迅速にかつ確実
に溶出される。 （７） インテークマニホールド２の中空部３内の低融
点金属中子４が全て溶解されて溶出完了されるのに応じ
て、高周波誘導加熱コイル７への通電、並びに、機械的
振動の付与を停止する。 （８） しかる後に、インテークマニホールド２を図外
の昇降機構によりワーク載置固定治具９と一緒にエチレ
ングリコール熱浴槽６の上方の所定位置まで上昇移動せ
しめ、その所定位置においてインテークマニホールド２
をワーク載置固定治具９から取外し、溶出完了品として
次工程に移送する。

【００１４】このような溶出装置１を用いた低融点金属
中子４の溶出方法によれば、低融点金属中子４の高周波
誘導加熱の際に低融点金属中子４の溶解開始時点から溶
出完了時点までの期間中に、インテークマニホールド２
に機械的振動を付与しながら、インテークマニホールド
２の下端側の開口部（図示せず）より溶解状態の低融点
金属を溶出するようにしているので、インテークマニホ
ールド２の中空部３内に溶融金属が残留するのを確実に
防止することができる。しかも、溶出作業を迅速に完了
させることができるので、低融点金属中子４の溶出時間
の短縮化を図ることができると共に、溶解状態の低融点
金属により中空部３の内壁面３ａが過熱されるような不
具合を回避することができ、ひいては過熱によるインテ
ークマニホールド２の材質劣化（熱劣化）の発生を防止
することができる。また、耐熱性軟質材料から成る当接
部材１２を介して機械的振動をインテークマニホールド
２に付与するようにしているので、インテークマニホー
ルド２にソフトな機械的振動を付与することができてイ
ンテークマニホールド２が外傷を受けるのを防止できる
と共に、フレキシブルな耐熱性非金属材料から成る振動
伝達部材１０ｂの耐久性の向上を図ることができる

【００１５】以下に、本発明に係る具体的な実施例を示
す。実施例 （１） 加熱対象となるワーク ： インテークマニホ
ールド （ａ） 材質： インテークマニホールドの材質； ナイロン（ＰＡ６６ＧＦ３３）（融点２６５〜２７０
℃） 低融点金属中子の材質； Ｓｎ−Ｂｉ系合金（溶解開始温度１３８．５℃） （ｂ） 重量： 低融点金属中子の重量 ６０Ｋｇ （ｃ） 寸法： インテークマニホールドの寸法； ５５０×３５０×２６０ｍｍ （２） 高周波誘導加熱条件 （ａ） 周波数 ： １０ｋＨｚ （ｂ） 出力 ： ２２０ｋＷ （ｃ） 加熱時間 ： ７０ｓｅｃ （３） エチレングリコール液（溶出液） （ａ） 種類 ： ルトロン（ＢＡＳＦ社製） （ｂ） 液温 ： １８０℃ （４） ワーク振動条件 （ａ） 振動数 ： １５０００ｖ．ｐ．ｍ （ｂ） 振幅 ： １．２ｍｍ

【００１６】この条件にて既述の溶出手順に従って低融
点金属中子４の溶出を行なったところ、インテークマニ
ホールド２中空部３内の低融点金属中子４は前記中空部
３の内壁面３ａに全く残留することなく、しかも過熱に
よる材質劣化もなく、その全部が完全に（１００％）溶
出されていることが確認された。

【００１７】以上、本発明の一実施形態について述べた
が、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、
本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可
能である。例えば、既述の実施形態ではインテークマニ
ホールド２に直接的に機械的振動を与えるようにしてい
るが、ワーク載置固定治具９等に機械的振動を与えてイ
ンテークマニホールド２を間接的に振動させるようにし
ても良い。また、既述の実施形態では円筒面に沿って巻
線を巻回した加熱部７ａを有する高周波誘導加熱コイル
７を用いるようにしたが、インテークマニホールド２の
中空部３内に充填された低融点金属中子４を均一に加熱
溶解すべくインテークマニホールド２及び低融点金属中
子４の形状に沿ってインテークマニホールド２の外面よ
り一定の空隙をもって複数の巻数で巻回された加熱部７
ａを有する高周波誘導加熱コイル７を用いることも可能
である。また、本発明は、インテークマニホールド２の
他にも、離型不可能な形状の中空部を有する各種のプラ
スチック成型品についても適用可能であるとは言う迄も
ない。さらに、図３に示す如き中空部３の形状以外の離
型不可能な形状の中空部を有するプラスチック成型品に
対しても本発明を適用可能であることは言う迄もない。

【００１８】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明は、低融点金属
中子の溶解開始時点から溶出完了時点までの期間中にプ
ラスチック成型品に機械的振動を付与しながらプラスチ
ック成型品の開口部から溶解状態の低融点金属を溶出さ
せるようにしたものであるから、プラスチック成型品へ
の機械的振動の付与により、インテークマニホールドの
中空部内から溶融金属を効果的に溶出することができ、
インテークマニホールドの中空部内に溶融金属が残留す
るのを皆無にすることができる。しかも、溶出作業を迅
速に完了させることができるので、低融点金属中子の溶
出時間の短縮化を図ることができると共に、過熱による
インテークマニホールドの材質劣化を防止することがで
きる。

【００１９】また、請求項２に記載の本発明は、プラス
チック成型品に付与する機械的振動の方向を、プラスチ
ック成型品の中空部の形状に応じて、プラスチック成型
品に対して前後方向、左右方向、又は上下方向、或いは
それらを組み合わせた方向に設定するようにしたもので
あるから、機械的振動の方向を適宜に選択することによ
り、いかなる複雑形状のプラスチック成型品の低融点金
属中子の溶出にも対応することができる。

【００２０】また、請求項３に記載の本発明は、エチレ
ングリコール液を貯溜する熱浴槽の外部に振動機を配設
し、フレキシブルな耐熱性非金属材料から成る振動伝達
部材を介して振動機からプラスチック成型品に機械的振
動を付与するように構成したものであるから、プラスチ
ック成型品の外壁部を損傷することなく機械的振動をプ
ラスチック成型品に適宜に付与することが可能となる。

【００２１】また、請求項４に記載の本発明は、プラス
チック成型品に当接する振動伝達部材の先端部分に耐熱
性軟質材料から成る当接部材を設けるようにしたもので
あるから、耐熱性軟質材料から成る当接部材の存在によ
りプラスチック成型品にソフトな機械的振動を付与する
ことができてプラスチック成型品が外傷を受けるのを防
止できると共に、フレキシブルな耐熱性非金属材料から
成る振動伝達部材の耐久性の向上を図ることができる。

【００２２】また、請求項５に記載の本発明は、プラス
チック成型品をエチレングリコール液中に固定するため
の固定治具に機械的振動を付与する振動機を設け、固定
治具により固定されたプラスチック成型品を振動機にて
機械的に振動させるようにしたものであるから、ワーク
であるプラスチック成型品に対して安定した状態の下で
低融点金属中子の溶出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る低融点金属中子の溶
出装置を示す断面図である。

【図２】離型不可能な形状の中空部を有するプラスチッ
ク成型品の一例であるインテークマニホールドの斜視図
である。

【図３】プラスチック成形品から成る樹脂製の自動車用
インテークマニホールドの斜視図である。

【図４】図３におけるＸ−Ｘ線断面図である。

【符号の説明】

１ 溶出装置 ２ インテークマニホールド（プラスチック成型品） ３ 中空部 ３ａ 内壁面 ４ 低融点金属中子 ５ エチレングリコール液 ６ エチレングリコール熱浴槽 ７ 高周波誘導加熱コイル ７ａ 加熱部（本体部） ７ｂ リード部 ８ 高周波電源 ９ ワーク載置固定治具 １０ 機械的振動付与装置 １０ａ 振動機 １０ｂ 振動伝達部材 １１ 壁部 １１ａ 外壁面 １２ 当接部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F202 AK11 CA11 CB01 CK33 CK81 CN20 4K045 AA00 BA03 CA00 RB05 4K063 FA31

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 離型不可能な形状の中空部を有しかつ低
   融点金属中子が前記中空部に充填されたプラスチック成
   型品をエチレングリコール液中に浸漬し、前記エチレン
   グリコール液中で高周波誘導加熱により前記プラスチッ
   ク成型品の中空部内の低融点金属中子を溶解せしめ、溶
   解状態の低融点金属を前記プラスチック成型品に形成さ
   れた開口部から溶出させるようにした低融点金属中子の
   溶出方法において、前記低融点金属中子の溶解開始時点
   から溶出完了時点までの期間中に前記プラスチック成型
   品に機械的振動を付与しながら前記プラスチック成型品
   の開口部から前記溶解状態の低融点金属を溶出させるよ
   うにしたことを特徴とする低融点金属中子の溶出方法。
2. 【請求項２】 前記プラスチック成型品に付与する機械
   的振動の方向を、前記プラスチック成型品の中空部の形
   状に応じて、前記プラスチック成型品に対して前後方
   向、左右方向、又は上下方向、或いはそれらを組み合わ
   せた方向に設定するようにしたことを特徴とする請求項
   １に記載の低融点金属中子の溶出方法。
3. 【請求項３】 離型不可能な形状の中空部を有しかつ低
   融点金属中子が前記中空部に充填されたプラスチック成
   型品をエチレングリコール液中に浸漬し、前記エチレン
   グリコール液中で高周波誘導加熱により前記プラスチッ
   ク成型品の中空部内の低融点金属中子を溶解せしめ、溶
   解状態の低融点金属を前記プラスチック成型品に形成さ
   れた開口部から溶出させるようにした低融点金属中子の
   溶出方法において、前記エチレングリコール液を貯溜す
   る熱浴槽の外部に振動機を配設し、フレキシブルな耐熱
   性非金属材料から成る振動伝達部材を介して前記振動機
   から前記プラスチック成型品に機械的振動を付与するよ
   うに構成したことを特徴とする低融点金属中子の溶出装
   置。
4. 【請求項４】 前記プラスチック成型品に当接する前記
   振動伝達部材の先端部分に耐熱性軟質材料から成る当接
   部材を設けるようにしたことを特徴とする請求項３に記
   載の低融点金属中子の溶出装置。
5. 【請求項５】 前記プラスチック成型品を前記エチレン
   グリコール液中に固定するための固定治具に機械的振動
   を付与する振動機を設け、前記固定治具により固定され
   たプラスチック成型品を前記振動機にて機械的に振動さ
   せるようにしたことを特徴とする請求項３項に記載の低
   融点金属中子の溶出装置。