JP2008519707A - フレーム成形方法および制限型 - Google Patents

Abstract

本発明は、フレームを成形する方法に関する。少なくとも１つの平らな薄板状のエレメント（２，３，４，５，６）が内部に配置され、少なくともエレメントの端部を囲む限界鋳型（１００）が準備される。少なくとも１つのエレメントを回転（４０）させ、限界鋳型に導入された成形材料を少なくとも１つのエレメントの端部領域（７）に導いて固めさせ、少なくとも１つのエレメントを少なくとも部分的に完全に囲むフレームを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの薄板状（scheibenfoermig）のエレメント、例えばフィルター体の周囲を密閉して（Begrenzungsform）縁取り、囲む方法に関する。さらに、この方法に用いる制限型に関する。

工業技術上において、平らな薄板状のエレメントの周囲を完全に縁取り、または複数の平らな薄板状のエレメントを互いに接合することがしばしば必要となる。このような接合のための可能性として、フレームを用いて全ての端部を接合することが挙げられる。この接合は、特定の薄板状のエレメント、例えばフィルター体で必要となる。フィルター体は、ろ過装置に用いられ、特定の物質を分離する実際のろ過プロセスに効果を及ぼすエレメントである。多くの場合、複数のフィルター体が個別のフィルター装置で用いられる。フィルター体は、多層に構成されている。通常、相対的に目の粗い排水繊維が中央に配置され、相対的に目の細かい少なくとも１層のフィルター膜が周囲を覆っている。このため、端部領域における溶接の機械的な圧力により、細かな膜材料に折り目が付き、結果的に、特に逆流工程中にフィルター体が破損に至る場合がある。射出成形法は、例えば細かい目の精密ろ過膜フィルター、金属膜、高分子膜に使用できない。つまり、毛管作用により合成樹脂材料または接合材料が膜内に混入して膜が詰まるため、かなりの部分のフィルター面が失われ、またはフィルター繊維が完全に詰まってしまう。

このような問題は、フィルター体の製造に限らず、透過性または網状の繊維からなる複数の層の端部で、種類の異なる薄板状のエレメントをサンドイッチ状に形成する場合にも生じる。一例として、燃料電池の製造、より詳しくは、電解質としての膜と両電極とが互いに接合される、固体高分子型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）および直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）の製造が挙げられる。この場合には、常に、密閉性に関する大きな問題が生じる。

よって、本発明の課題は、少なくとも１つの平らな薄板状のエレメントの周囲を密閉するフレームを成形可能な方法を提供することにある。特に、１つの薄板状のエレメントを形成するために少なくとも２つの薄板状のエレメントを互いに接合可能とし、この場合に材料を損傷せずに、耐久性を伴うように接合することにある。さらに、本方法により、広範な種類の材料の接合を可能とし、この場合に個別のエレメントを密閉して接合することにある。

本課題は、請求項１に記載の成形方法および請求項１１に記載の制限型を利用することにより解決される。好ましい実施形態は、従属項として特許請求の範囲に記載されている。

本発明によれば、少なくとも１つの平らな薄板状のエレメントの周囲を密閉するフレームを成形する成形方法が提供される。好ましい実施形態によれば、少なくとも２つの薄板状のエレメントの端部がフレームにより密閉して接合される。このために、少なくとも１つのエレメントが内部に配置される制限型が準備される。平らな薄板状のエレメントは、制限型の内部に置かれる（eingelegen/eingestellen）ことが可能である。制限型は、少なくともエレメントの端部を囲む。好ましい実施形態によれば、制限型とエレメントの端部との間には、所定の間隔が確保される。少なくとも１つのエレメントが回転され、それによって制限型に導入される、またはすでに導入された成形材料がエレメントの端部領域に集積して固まる。これによって、フレームが製造される。薄板状のエレメントの配置に応じて、一作業工程（円形のエレメントが置かれた場合）、または複数の作業工程を経て、完全なフレームが製造される。

本発明の方法によれば、全側面を密閉するフレームが少なくとも１つの平らな薄板状のエレメントの周囲に成形される。本発明により製造された製造物も、平らな薄板状となる。フレームを設けるエレメントとの関連において「平ら」という概念は、エレメントを積上げた高さ寸法がその直径寸法よりはるかに小さい／エレメントを積上げた高さ寸法がフレームの高さ寸法より小さいことを意味している。以下に、その一例を挙げる。また、「薄板（ディスク）状」とは、例えば、高さ寸法が直径寸法より小さい円柱のように、薄板状と称されるエレメントの高さ寸法が直径寸法よりはるかに小さいことを意味している。この場合、薄板状のエレメントはいかなる形状を有するものでもよく、本発明による方法では、円形のエレメントにフレームを設けることが好ましい。これにより、薄板状のエレメントは常に平らなエレメントとなる。

本発明によれば、制限型は、開かれた形状（offene Form）を有することが好ましい。制限型は、回転軸に向けて開放されている。この理由からも、本方法は、閉じられて密閉された形状を必要とする射出成形法とは本質的に異なるものである。さらに、射出成形法では、合成樹脂が加圧状態で導入されるが、本発明による成形方法では、その必要性がない。

よって、本発明による方法は回転成形方法に関するものである。フレームを設けられるエレメントは回転される。この場合に、回転は水平方向でも垂直方向でも行われる。これにより、導入された成形材料に遠心力が作用し、成形材料は薄板状のエレメントの端部領域に集積する。発生した遠心力は、特に毛管作用を妨げる。さもなければ、毛管作用によって成形材料は、エレメントに、例えば膜に吸収され、薄板状のエレメントの中心方向に移動することになる。よって、成形材料はエレメントの端部領域にのみ堆積する。本発明による方法では、フレームの内側の端部を定義することができる。これにより、例えばフィルター膜は詰まることなく、定義された厚さのフレームにより、その周囲に内側の端部が形成される。この場合に、フレームは外側から内側に向けて成形される。成形材料は、まず、最も外側の領域に堆積し、その後にエレメントの中心方向に向けて進入する。これにより、非常に制限されて密閉された閉環状のフレームを製造することが可能となる。

フレームの厚さは、成形材料の分量および回転速度によって容易に調整可能である。例えば、発明者等の試みによれば、直径３１２ｍｍ、厚さ４ｍｍの薄板状のエレメントには、５００〜４０００ｒｐｍの回転速度がもっとも適していることが判明した。当業者であれば、適切なトライアルを通じて、薄板状のエレメントの直径および全体の厚さ、および適切な成形型に適した成形材料の分量および回転速度を容易に見出すことができる。

本発明による方法には様々な利点がある。

＊ 薄板状のエレメントの大きさにかかわらずに、密閉するフレームを設けることが可能である。当業者は、適切な制限型を製造し、成形材料の分量および適切な回転速度を確定するのみでよい。さらに、溝を伴う（profiliert）エレメント、例えば溝を伴うフィルター体の周囲にも、完全に密閉するフレームを成形することが可能である。

＊ 一般的に高価な道具および機械を用いる射出成形法とは異なり、本方法を実施するための（成形）道具、制限型および装置に要する経済的コストは比較的廉価である。

＊ さらに基本的に、輪郭を伴う（profiliert）平らな全ての材料、例えば、特殊な鋼板や特殊な鋼繊維、ガラス繊維補強樹脂、セラミック、合成材料、被覆層、特に極めて薄い被覆層を伴う材料、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリサルフォンおよび他の合成樹脂を互いに接合することが可能である。例えばテフロン（登録商標）など、それ自体の接合が困難な材料も本方法では接合可能である。好ましい実施形態では、テフロン（登録商標）製のエレメントの端部領域に、例えば、端部領域に孔を開けてミシン目がつけられる。これにより、ミシン目に成形材料を導入することで、機械的な接合が実現される。

＊ 端部成形方法および端部接合方法は、材料に対する損傷を極力抑える方法である。圧力かぶりおよび材料の脆弱化が全く生じない。つまり、エレメントの使用に際して、破損し得る箇所が始めから生じないのである。合成樹脂の高温射出成形法の場合にしばしば生じる、収縮やスプルー（Angusszapfen）も生じない。局部処理により密閉性に関する問題が頻繁に生じる溶接法の場合とは異なり、本発明による方法では、密閉性に関する問題は始めから生じないのみならず、本方法により解消される。さらに、環状物の押し付けにより成形されるフレームおよび接続では、端部領域の様々な変形が、例えば一方の側面で部分的に生じる。エレメントの端部には圧力が加えられないので、エレメントの変形または他の破損が生じない。

＊ 従来技術では、フィルター膜に対して機械的な強い圧力を加えずに、フィルター体などの「平らな」フレームを設けることは困難であった。例えば、溶接されたか、または個別の層が合成樹脂環により接合されたかにかかわらず、層に圧力が加えられれば常に材料の破損が生じる。しかし、本発明による方法では、こうして、非常に平らであるのみならず、つまり、外側のフィルター膜層に実質的に端部を伴わないのみならず、材料の破損を全く生じることなしにフレームが設けられる。平らに成形されたフレームとは、フィルター材料の表面、つまり、最も外側の膜の外面が、フレームの表面のレベル(Ebene)と可能な限り同一のレベルにあり、互いのレベルが並行してわずかにずれていることを意味している。よって、フレームの断面の高さは、フィルター材料の断面の高さに実質的に相当する。

＊ さらに、完成したフレームは、非常に均質で空洞の部分を有しない。また、端部領域にある成形材料がエレメントに浸透するので、接合も良好に行われる。よって、フレームは、例えば溶接されたエレメントに比べて耐久性に優れるので、個別の層が分離することなく、フィルター体の逆流工程も問題なく行うことが可能である。一方、成形材料は、端部領域にのみ限定されて堆積し、毛管作用によりエレメントの中央部の方向に導かれることはない。これにより、フィルター体では、フィルター面が最大限に利用される。

＊ さらに、透過性の排水繊維およびスペーサ繊維（スペーサ）も、目が詰まることなしに、端部領域で接合することが可能である。フレームにより、エレメントは同時に密閉される。複数のエレメントを接合する場合には、個別の層が互いに密閉される。このことは、特にフィルター体では、非常に重要である。膜に浸透したろ液は、ろ過されていない懸濁液と混合されてはならない。したがって、フィルター体の個別の領域を互いに分離することが重要である。これは、端部領域の密閉により可能となる。

＊ 本発明による方法の好ましい実施形態では、薄板状のエレメントに、一工程で完全な、特に密閉するフレームを設けることができる。さらに、エレメントは、同時に接合されて密閉され、さらに、ノズル、電子部品などの部分でさえも統合することができる。このため、従来技術による特定の方法では不可欠とされる追加的な作業工程が省略される。

＊ 公知の射出成形法とは異なり、本発明による方法では、エア溜り、スジまたは収縮キャビティなどの接合欠陥が実質的に生じない。制限型の回転により、フレームは外側から内側に向けて成形されるので、本発明により成形された端部接合は常に高い密閉性を伴う。射出成形法とは異なり、回転の工程では、成形材料は、均質な状態を保ち、部分冷却が生じない。

本発明の方法により、円形または多角形の薄板状のエレメントのみならず、その他の、特に三角形、長方形など、直線からなる側面を伴う幾何学形状を有するエレメントに、フレームを設けることが可能である。これらのエレメントは、複数の作業工程を経て、完全なフレームにより囲まれる。この場合の一可能性として、エレメントの直径よりも大きな直径を伴う制限型を用いて、側面毎にフレームを成形することが挙げられる。この場合に成形材料は、回転を利用してエレメントの端部領域に導かれる。成形材料は、制限型の回転軸から最も離れた側面に集積し、そこで凝固することで、フレームを成形する。エレメントを回転させることで、フレームが成形されていない隣接する側面が環状路に入り、再び制限型を回転させると、成形材料が当該側面に集積し、そこでフレームを成形する。このような基本的な方法により、つまり、薄板状のエレメントの少なくとも１つの側面を囲む制限型を準備し、成形材料を遠心力でエレメントの端部領域に導き、成形材料が端部領域で集積して冷却した後にフレームを成形することで、様々な幾何学形状を有する薄板状のエレメントに完全なフレームを設けることができる。さらに、この方法により、複数のエレメントを同時に処理することができる。また、様々な大きさおよび幾何学形状を有するエレメントを同時に処理できるという利点がある。代替的な方法として、四角形および多角形のエレメントを制限型に置くことが考えられる。成形材料の導入および回転により、フレームが成形される。例えば、個別の長方形のエレメントが、薄板の平面に対して並行に延びる中心軸の周りを回転する場合には、２つの側面に同時にフレームが設けられる。しかし、複数のエレメントが制限型の内部に制限型の回転軸の周りに垂直に配置されることも可能である。この場合にフレームは、一方の側面にのみ成形される。

「成形材料」としては、フレームを製造可能な全ての材料を用いることが可能である。合成樹脂、特に熱可塑性または熱硬化性の樹脂を用いることが好ましい。これらは、凝固して個体の塊を形成する。材料は、完成したエレメントに必要とされる要求および条件を満たす性質を伴う必要がある。例えばフィルター体の場合、耐化学性、耐熱性、またはろ過対象となる食品などの物質との適応性などが挙げられる。成形材料は、有機的または無機的な材料からなり、物質的に凝固するか、または、化学的もしくは赤外線、紫外線などの光の作用により凝固することが可能である。例えば、ワックスまたは他のシーリング材料、同様に、鉛、錫またはアルミニウムなどの金属および他の接合材料も、成形材料として用いることが可能である。

成形材料は、制限型の内部に導入される。成形材料は、液状体または、後に液状化する粒状体等の固形物であってもよい。液状体からなる成形材料は、エレメントが回転している間に導入、例えば注入されることが好ましい。これは、後にフレームが成形される領域で良好に行われる。しかし、基本的には、端部から離れたエレメントの中央の領域に成形材料を導入することも可能である。複数のエレメントを接合する場合には、液状体の成形材料は、まず、最上部のエレメントに塗られ、その後にエレメントが回転されることで、フレームが成形される。粒状体の成形材料は、回転が開始する前に制限型の内部に導入されることが好ましい。その後、エレメントが回転されて、粒状体が端部領域に達する。熱作用により粒状体が溶けてフレームが成形される。

本発明による方法により、センサーまたは他の電子部品が組込まれたフレームも製造可能である。このために、部品は、薄板状のエレメントと同様に、後に成形されるように、制限型の内部に配置される。一作業工程で、フレームが成形され、同時に部品が組込まれる。同様にして、この方法により、例えば、磁石、金属エレメント、コイルなど他のあらゆる部品をフレームに組込むことができる。

制限型に適切な溝を施すと、フレームに溝が施される。例えば流体力学上の利点を有するフレームをフィルター体の周囲に成形することが可能である。一例としては、いわゆる案内羽根、つまり、特にクロスフローろ過方式の場合にフィルター体上の流体の挙動に有利な影響を与える、フレームの突出および溝が挙げられる。

薄板状のエレメントに圧縮力を加えた状態で、フレームを設けることも可能である。例えば、フィルター体の１つまたは複数の層、例えば、金属繊維、ガラス繊維織物、紐、棒、支柱などに圧縮力を加えることができる。これらは、例えば、テニスのラケットまたは自転車の車輪と同様な効果を及ぼす。鉄製の補強材料には、例えば、５０〜３００Ｎ／ｍｍ^２の圧縮力を加えることができる。フレームが成形されると、圧縮力が維持されてフィルター体が非常に堅固となる。発生する応力は、フレームに伝達される。これにより、非常に薄くて堅固なフィルター体または他の薄板状のエレメントを製造することができる。

本発明による制限型は、一緒に制限型を形成する上部および下部を有する。例えば、柔軟性を伴う成形型または恒久的な成形型の場合には、上部および下部を一体化して設けることもできる。制限型の内部には環状路が形成されている。環状路は環状・円形（循環した形式）または部分的に形成することもできる。制限型は、フレームを設けるエレメントが内部に組込まれて制限型により囲まれるように、寸法が定められている。そして、特にエレメントの端部領域には、所定の間隔が残されて環状路が形成されることが好ましい。環状路にはフレームを成形する成形材料を導入することが可能である。また、エレメントを覆い、回転中に所定の場所に留まりずれないように固定する、蓋を設けることが好ましい。これにより、均一かつ等質なフレームが確実に成形される。

制限型の下部は連続的な形状、つまり床面のような形状で形成されることが好ましい。しかし、本発明による方法を実施するためには、制限型が環状であれば、つまり、上部および下部がエレメントの端部領域にのみ設けられ、中央部が開いていれば十分である。さらに、制限型には、余分な成形材料を導出可能とするために、環状路に１つまたは複数の孔を有することが好ましい。これにより、フレームの厚さは、フレームを設けるエレメントの厚さ、および導入された成形材料の分量にかかわらずに、常に同一に保たれる。

制限型は、恒久的な成形型、つまり、本方法を実施した後に一体化されてフレームの一部となる成形型であってもよい。このような制限型は、フレームを設けるエレメントの周囲に置かれる合成樹脂環の形式で実現することができる。導入された成形材料は、制限型をエレメントに接続する。

本発明による方法のために、２つの形式の制限型が提供される。第１の形式では、制限型は、上下または前後に重ねられた１または複数のエレメントを囲むように設計されている。これは、例えば特に、成形型の内部に置かれる（eingelegen）円状のエレメント、または成形型の内部に置かれる（eingestellen）多角形状のエレメントに適している。第２の形式は、特に多角形のエレメントのフレーム製造に使用されるが、制限型の直径は、フレームを設けるエレメントの直径より大きい。この制限型も、環状路を有する。このような制限型には、接合されるべき複数の個別の層からなり得る複数のエレメントを並べて置くことができる。この場合には、第１の形式の制限型の内部に個々のエレメントが置かれるのと同様に、エレメントの１つの側面が、制限型の端部と所定の距離で離れて、環状路の中に置かれる。回転プロセスによって、フレームは、環状路内にある側面の周囲にのみ成形される。この変形例では、制限型の直径は、エレメントの直径よりもはるかに、例えば５倍〜１０倍も大きい。このため、フレームに軽い湾曲が生じる、つまり、側面の中央部が端部より少し薄くなるが、制限型の直径が個別のエレメントの直径よりもはるかに大きいので、湾曲はわずかなものである。よって、制限型の直径は、フレームの成形後にフレームの最も薄い部分と最も厚い部分との厚さの差が５０％程度となるように設定されることが好ましい。これにより、エレメントの各側面にフレームが個別に成形される。この制限型は、特に、角を伴う幾何学形状、特に三角形、長方形、および少ない数の角を伴う多角形のエレメントのフレームの成形に非常に適している。これらの形状の場合にも、制限型の直径はフレームを設ける最も大きなエレメントの直径より約２倍大きい。この場合に、エレメントは成形型に挿入され、制限型の回転軸の周りに配置される。

制限型は、適切ないかなる材料により、特に金属または合成樹脂、シリコンのような柔軟性を伴う材料により製造することが可能である。当業者であれば、意図する目的に特に適切な材料を容易に知ることができるであろう。

以下では、図を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明して記述する。

図１〜図４を合わせて参照すれば、本発明による方法、本発明による制限型の構造が明確となる。一例として、フィルター体１における薄板状のエレメントの製造を紹介する。

制限型１００は上部１０４および下部１０５からなる。これらは、互いにボルト１０３で接続されて制限型１００を形成する。さらに、挿入されたエレメント２、３、４、５、６を中央で覆う蓋１０１が設けられている。必要に応じて、蓋１０１は上部１０４および／または下部１０５に固定することも可能である。基本的に、蓋１０１は省略しても構わないが、蓋を設けた方が有利であることが実証されている。つまり、蓋によってある程度の圧力が加わり、挿入されたエレメント２〜６が互いに密着して保持されるので、回転中も相対的なずれを伴うことなしに、正確に重なった状態で保たれる。柔軟性を伴う、または恒久的な制限型の場合に、上部１０４および下部１０５は、基本的に一体化して設計されることも可能である。上部および下部は、後のフレーム１０の形状および寸法を形作り、定義する環状路１０６を形成する。成形材料を導入するために、注入路１０２が設けられるが、図１〜４の実施形態では循環する形式で（環状で）設計されている。注入路１０２も省略して構わない、または成形材料を導入する１つもしくは複数の孔を設けることもできる。エレメント２〜６の保護のために、制限型１００とエレメント２〜６との間にゴム板１０７、１０８を設けることができる。ゴム製の板の代わりに、シリコンまたはフェルトなど、用途に適したいかなる材料の板を用いることも可能である。以下で説明するように、ゴム板１０７、１０８を用いない方が有利なこともある。

薄板状のエレメント、例えばフィルター体１ａ（図３）のフレームおよび接合のために、必要なエレメント２ａ〜６ａがゴム板１０７の上に重ねて置かれる。上のゴム板１０８が載置された後、蓋１０１がその上に載置されると、図２Ａに示す状態となる。制限型１００は、図１の矢印４０で示すように回転される。もちろん、左向きにも右向きにも回転する。制限型１００およびエレメント２ａ〜６ａが回転している間に、図２Ａの矢印３０で示すように、液状の成形材料が注入口１０２から導入される。図２Ｂに示すように、回転によって成形材料は環状路１０６に堆積することが明らかである。成形材料は、遠心力により環状路１０６の内部に導かれて配置される。成形材料が凝固した後に、エレメント２ａ〜６ａの端部領域７の周囲にフレーム１０が成形される。その後に、フィルター体１ａを制限型１００から外すことができる。

注入路１０２は、図２に示すように、蓋１０１の端部１０９および上部１０４の端部１１０により形成される。少なくとも端部１０９は傾斜していることが好ましい。この傾斜により、成形材料は、導入に際して制限型１００の内部にはね返り、回転に際して生じる遠心力も加わって、環状路１０６の方向に向けて容易に運ばれる。端部１１０も傾斜していることが好ましい。これにより、尖った角部および端部がなくなり、成形材料が正しい方向に導かれ、（成形材料が付着して）汚れる箇所が減少する。このように制限型１００を設計すれば、制限型の汚れが比較的目立たなくなることが分かる。端部１０９、１１０を傾斜させることにより、回転によって生じる遠心力と相まって、成形材料が最適な状態で環状路１０６の内部に導かれるので、成形材料がエレメント２〜６の他の領域に付着することがない。作用する遠心力は、成形材料がエレメント２〜６および制限型１００の他の部分に付着することを本質的に妨げる。成形材料は、フレーム１０を成形すべき場所、つまり、フィルター体１ａの端部領域７に集積する。

図２の断面図より、成形材料の分量および環状路１０６の形状がフレーム１０の厚さを決定することが明らかである。環状路１０６の形状が後のフレーム１０の形状を定義する。フレーム１０ａの高さＨは、環状路１０６の高さｈによって決定される。ここで、高さｈは、フレームを設ける個別のエレメントまたは上下に重ねられたエレメント２〜６の高さＤと少なくとも同一である。図１〜図３の実施形態では、ｈ＞Ｄであることが好ましい。フレーム１０ａの奥行きＴは、所定の環状路１０６に対する、成形材料の分量によって決定される。Ｔは、環状路１０６の頂点ａから、フレーム１０の端部Ｘまでの距離に相当する。成形材料の分量が紹介する例より少ない場合、端部Ｘはさらに頂点ａの方向に向けて形成される。つまり、Ｔは短くなる。成形材料の分量が多い場合、端部Ｘはフィルター体１ａの中心に向けてシフトする。つまり、Ｔは長くなる。当業者であれば、成形材料の分量を最適に調整することが容易であるので、十分な厚さを伴うフレームや、エレメント２〜６の最適な接合を達成することができる。この場合に同時に、例えば可能な限り大きなフィルター面を確保することができる。図２の実施形態では、成形材料の分量の調整は孔１１１により容易になる。孔１１１は、制限型１００の下部１０５に設けられているが、上部に設けることも可能であり、成形材料の導出に利用される。導入された成形材料が孔１１１に達すると、余分な成形材料は孔１１１を通って排出される。これにより、常に同一の厚さのフレームを成形することが容易となる。

図１〜図２の実施形態で製造され、図３に示すように、離型されたフィルター体１ａは、図３に示す５つのエレメント２ａ〜６ａからなる。真ん中のエレメント６ａはスペーサ繊維、またはスペーサと呼ばれ、後にフィルター体１ａの使用に際して、ろ過流出路にろ液を供給する。また、本来のフィルター膜から離隔している。スペーサ繊維は、目の粗い排出繊維からなるエレメント５ａまたは６ａに囲まれている。最後に、フィルター体は、本来のフィルター膜であるエレメント２ａ、３ａにより外側から密閉されている。フィルターの孔の大きさがろ過能力を決定する。図１〜図３の実施形態では、エレメント２ａ〜６ａは少なくとも限りなく同一の直径を有している。エレメントの端部はそれぞれ上下に重なっている（符号７参照）。

しかし、図４に示すさらなる実施形態では、個別のエレメントの直径の大きさが様々であることも可能である。フィルター体１ｂは、３つのエレメント２ｂ、３ｂおよび６ｂからなる。中央のエレメント６ｂの直径は、その周囲を囲むエレメント２ｂおよび３ｂの直径より小さい。端部領域８および９は、エレメント６ｂの端部領域１２より大きい。端部領域８および９は、図４に示すように、統合する（zusammengebrachen）ことも可能である。これにより、比較的平らなフレーム１０ｂを、段差１１ｂを設けずに、またはわずかな段差１１ｂを設けて、成形することが可能である。これに対して、フレーム１０ａの段差１１ａは比較的大きい（図３参照）。このさらなる実施形態は、特に、非常に平らなフィルター体１ｂを提供する場合に非常に適している。しかし、フレームまたは薄板状のエレメントの直径が同一である場合でも（図１〜３参照）、非常に平らなフレームが製造される。ゴム板１０７、１０８が省略されると、エレメント２〜６は下部１０５および蓋１０１に直接置かれることになるので、段差１１ａが形成されない。

図５は、さらなる制限型１２０を模式的に示している。制限型は、基本的に制限型１００と同じように組立てられている。しかし、環状路１２６の頂点から測定した直径Ｆは、薄板状のエレメント２０の直径ｆよりもはるかに大きい。図示するように、複数の薄板状のエレメント２０が並んで制限型１２０の内部に置かれている。この場合に、各薄板状のエレメント２０の側面２１は、その頂点まで所定の間隔をおいて、環状路１２６の内部に挿入されている。回転４０により成形材料は遠心力で環状路１２６の内部に運ばれ、フレームが側面２１に成形される。次に、側面２２が環状路１２６の内部に入れられ、そこでフレームが成形される。側面２３、２４も同様に処理され、循環した（環状の）フレームが成形されるように、全ての側面２１〜２４にフレームが成形される。制限型１２０も、同様にエレメント２０を覆う蓋１２１を有する。蓋１２１と制限型１２０の上部との間にも注入路が形成される。

図６および図７は、制限型２００のさらなる実施形態を示している。この成形型は、制限型１００と異なり２つの部分からなる。制限型２００は、上部２０４および下部２０５からなり、中央に配置されたボルト２０３で互いに接続され、制限型２００を形成している。中央に配置されたボルト２０３により、端部領域に配置された複数のボルトとは異なり（図１の符号１０３参照）、制限型が非常に早く閉じられるという利点を有している。つまり、フレームを設けたエレメントの製造時間が短縮される。さらに、中央に配置されたボルト２０３により、後にフィルター装置の組立てに際して、フィルター装置に薄板状のエレメントを取付ける場合に有利となる。上部２０４および下部２０５は、後のフレーム１０ｃの形状および寸法を形作り、定義する環状路２０６を形成する。成形材料を導入するために注入路２０２が設けられる。図６および図７の実施形態では、注入路２０２は孔である。この孔は、図７に示すように、特別に形成される。注入路２０２は傾斜して延びるように設けられることが好ましい。図７の点線が示すように、注入路の軸Ａは、同様に図７に点線で示された平面（レベル）Ｅ、つまり、上部２０４および下部２０５が形成する、エレメント２、３および６が置かれる受入部の平面Ｅの垂線からずれて、特に２５°〜７５°の角度でずれている。傾斜した孔により、成形材料は制限型２００の回転（矢印４０）に際して環状路２０６に導かれる。この場合に、特に、外縁２１３に最も近い、注入路２０２の表面２１０が傾斜して形成されていることが重要である（図２も参照）。注入路２０２は、成形材料の導入に好都合な形状であればいかなる形状であっても構わない。

図６および図７の実施形態では、制限型２０２の注入路２０２はそれ自体が孔である。制限型２００の回転中に成形材料を導入するために、漏斗２０２を載置することも可能であり、例えば、ねじを使って固定することも可能である。この漏斗２２０の大きさは、周囲の接合を成形するために必要とされる成形材料が、漏斗２２０に一度のみ充填されて一度に導入できるように、寸法を測って決定されることが好ましい。漏斗２０２の代わりに、カートリッジを付け、注入路２０２に載置することも可能である。さらに、成形材料として２種類の材料を使用する場合には、２つの漏斗２０２またはカートリッジを同時に載置し、制限型の回転中に２種類の材料を混ぜるようにしてもよい。この場合、早期の凝固が妨げられ、使用者が手動で混ぜる必要がないという利点がある。さらに、特にカートリッジを使用すると、仕上げ（Konfektionierung）も容易になる。図６および図７の実施形態では、図１および図２の実施形態とは異なり、１つの孔、または場合に応じて複数の孔が環状路に設けられていることが重要である。よって、漏斗を載置する代わりに、事実上ただ１つの孔、または場合に応じて幾つかの限られた孔が環状路に設けられている、図１の注入路１０２と同様の循環する流路を、制限型２００の上部２０４に設けることも可能である。注入路２０２は、環状路２０６の領域に形成される。これにより、成形材料はフレーム１０ｃが成形される、エレメント２、３および６の周囲の領域に達する。

薄板状のエレメント、例えばフィルター体１ｃ（図８）のフレームおよび接合のために必要なエレメント、図６および図７の実施形態におけるエレメント２、３および６は、上下に重ねられて制限型２００の内部に置かれる。ボルト２０３で成形型が閉じられた後に、制限型２００は回転される。制限型２００およびエレメント２、３および６が回転している間、成形材料は注入路２０２から導入され、回転により環状路２０６に堆積する。成形材料が凝固した後に、フレーム１０ｃがエレメント２〜６の端部領域７の周囲に成形される。その後に、フィルター体１ｃを制限型２００から取り外すことができる。

図７および図８の断面図より、成形材料の分量および環状路２０６の形状がフレーム１０ｃの厚さを決定することが明らかである。フレーム１０ｃの高さＨ’は、環状路２０６の高さｈ’によって決定される。ここで、高さｈ’は、個別のフレームまたはフレームを設ける上下に重ねたエレメント２、３および６の高さに実質的に相当する。図６〜図８に示す実施形態では、ｈ＝Ｄであることが好ましい。図８に示すように、フレームは非常に平らである。つまり、フレームを設けるフィルター体１ｃの表面とフレーム１０ｃとの間には、実質的に段差１１ｃが存在しない。よって、フレーム１０ｃはフレームを設けるエレメントの表面を覆わない。これにより、全高が抑制され、フィルター体の機能上における陰影部分の形成（Schattenbildung）が回避される。フレーム１０ｃの奥行きＴは、図１〜図３で説明したように、所定の環状路２０６に対する成形材料の分量により決定される。

本発明による方法および本発明による制限型は、あらゆる種類の薄板状のエレメントのフレームに適している。実施形態では、利用可能な分野として、フィルター体の製造について説明した。しかし、任意の他の薄板状のエレメントを接合し、フレームを設けることも可能である。一例として、燃料電池の接合および充填が挙げられる。また、例えば、個別のろ過スクリーンの周囲にフレームを設けることも可能である。さらに、例えば、多段スクリーンおよび多段フィルターを製造することも可能である。この場合に、複数のスクリーンまたはフィルターは、互いに所定の間隔をおいて、上下に重ねられて制限型の内部に置かれる。遠心分離により、成形材料は壁の形状でフレームを成形する。フレーム成形の前に、壁の内部にノズルおよび／または導管および排管を入れることが可能であるが、これらはフレームの成形と同時に一緒に成形される。

本発明による方法の基本原理は、例えばシール／防水弁として利用するためのフレーム自体の製造にも適している。製造には、前述のとおり制限型が準備される。この場合に、環状路には、シールに必要とされる溝または他の構造が形成される。しかし、この場合には、薄板状のエレメントは置かれず、前述のようにして、成形材料のみが制限型の内部に導入される。遠心分離により、成形材料が端部領域に集積して、そこで凝固させることができる。これにより、シールが容易に製造される。

本発明による制限型を示す平面図である。 図１に示す制限型の断面II−IIを示す部分断面図（成形材料の導入前（Ａ）、フレームの成形後（Ｂ））である。 フレームで完全に囲まれた薄板状のエレメントを示す部分断面図である。 フレームで完全に囲まれた薄板状のエレメントを示す部分断面図である。 本発明のさらなる実施形態による制限型を模式的に示す平面図である。 さらなる実施形態による制限型を示す平面図である。 図６に示す断面VII−VIIを示す部分断面図である。 図６および図７の制限型を利用して製造された、さらなるフレームで囲まれた薄板状のエレメントを示す部分断面図である。

Claims (18)

1. 少なくとも１つの平らな薄板状のエレメントの周囲に全側面を密閉するフレームを成形する成形方法において、
   前記少なくとも１つの平らな薄板状のエレメント（２、３、４、５、６、２０）が内部に配置され、前記エレメントの少なくとも端部を囲む制限型（１００、１２０、２００）を準備する工程と、
   前記少なくとも１つのエレメントを回転（４０）させ、前記制限型に導入された成形材料を前記少なくとも１つのエレメントの端部領域（７、８、９、１２）に導いて固めさせる工程と、
   前記少なくとも１つのエレメントの全側面を完全に密閉する前記フレーム（１０）を平らな薄板状に製造する工程と、
   を含むことを特徴とする、フレームを成形する成形方法。
2. 少なくとも２つのエレメントが前記制限型の内部に重ねて配置され、製造された前記フレームが前記エレメントを接合することを特徴とする、請求項１に記載の成形方法。
3. 前記少なくとも１つのエレメントの端部領域には、前記エレメントが回転している間に、前記成形材料が導入されることを特徴とする、請求項１または２に記載の成形方法。
4. 前記成形材料が液状体として導入されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の成形方法。
5. 前記成形材料が粒状体として導入され、前記回転中の熱作用により前記粒状体が溶けて前記フレームが成形されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の成形方法。
6. 少なくとも２つのエレメントが、互いに接合されてフィルター体を形成するフィルター膜および／またはスペーサ繊維であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の成形方法。
7. 少なくとも１つの薄板状のエレメントが、前記フレームの成形前に圧縮力を加えられ、圧縮力を加えられた状態で前記フレームが成形されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の成形方法。
8. 電子部品、特にセンサー、または他の部品、特に磁石が、前記制限型の内部における前記フレームに挿入されるべき場所に、前記少なくとも１つの薄板状のエレメントと共に配置されて、前記フレームに挿入されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の成形方法。
9. 前記少なくとも１つの薄板状のエレメントが前記制限型の内部に置かれることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の成形方法。
10. 少なくとも１つの薄板状のエレメント、特に方形のエレメント（２０）の周囲にフレームを成形する方法において、
    前記エレメント（２０）の直径（ｆ）より大きな直径（Ｆ）を伴う制限型（１２０）を準備する第１の工程と、
    少なくとも１つの薄板状のエレメント、特に複数の薄板状のエレメントを、前記エレメントの各々の側面（２１）が前記制限型の環状路（１２６）内にあり、前記制限型が前記側面（２１）を囲むように、前記制限型の内部に並べて配置する第２の工程と、
    前記制限型に導入された成形材料が、前記環状路内にある前記エレメントの各々の前記側面（２１）の領域に導かれるように、前記制限型の回転により前記少なくとも１つのエレメント（４０）を回転させる第３の工程と、
    前記成形材料を固めさせ、前記少なくとも１つのエレメントの前記側面（２１）を完全に囲む前記フレーム（１０）を製造する第４の工程と、
    前記少なくとも１つのエレメントを回転させ、前記第２の工程に従って次の側面（２２）を前記環状路内に配置する第５の工程と、
    前記エレメントの各々が前記フレームにより完全に囲まれるまで、前記第３、４および５の工程を繰返す第６の工程と、
    を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の成形方法。
11. 少なくとも１つの薄板状のエレメント（２、３、４、５、６、２０）を収容可能な、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法で用いるための制限型（１００、１２０、２００）において、
    互いに接続されて前記制限型（１００、１２０、２００）を形成する上部（１０４、２０４）および下部（１０５、２０５）を有し、
    前記上部および前記下部には、成形材料を導入可能とし、前記少なくとも１つのエレメントの周囲に前記フレーム（１０）を成形可能とする環状路（１０６、１２６、２０６）が設けられていることを特徴とする、制限型。
12. 前記少なくとも１つの収容されたエレメントの上に載置可能な蓋（１０１、１２１）が設けられ、前記蓋の端部（１０９）と前記上部の端部（１１０）との間には、前記成形材料を導入可能とする注入路（１０２）が設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載の制限型。
13. 前記蓋の端部（１０９）および／または前記上部の端部（１１０）が傾斜していることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の制限型。
14. 余分な成形材料を導出可能な少なくとも１つの孔（１１１）が前記環状路の領域に設けられていることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載の制限型。
15. 前記注入路（２０２）が前記上部（２０４）に設けられた少なくとも１つの孔であることを特徴とする、請求項１１に記載の制限型。
16. 前記注入路（１０２、２０２）が、前記制限型（１００、２００）の１つの平面（Ｅ）に向けて、前記平面の垂線から外れた角度、特に２５°〜７５°で延びていることを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれかに記載の制限型。
17. 前記制限型（２００）の外縁（２１３）の方向にある前記注入路（２０２）の表面（２１０）が傾斜し、前記表面が前記制限型の中央部の方向に傾斜していることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の制限型。
18. 前記注入路（２０２）が前記環状路（２０６）の領域に設けられていることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれかに記載の制限型。

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