JP2012515095A - 中空品を製造するためのロストコアプロセス - Google Patents

Abstract

本発明は、ロストコアプロセスを用いて中空品を製造する分野に関し、特に、ポリマー製消音器用途に関する。

Description

発明の分野
本発明は、ロストコアプロセスを用いて中空品を製造する分野に関し、特にポリマー製消音器用途に関する。

発明の背景
中空体には工業用および家庭用品における数多くの用途がある。例えばこれらは、インテークマニホールド、インテークマニホールドモジュール、ダクトおよび接続パイプ、フィルタ管、消音器のレゾネータ等において自動車の空気導入に用いられる場合が多い。これらの物体は、ブロー成形技法、ロストコア技法、または射出成形技法のいずれかで形成された熱可塑性材料から作製することができる。

従来のロストコア成形プロセスは、固体の中子を最終的な完成部品の内周輪郭を画定する所要の形状に賦形することを含む数段のステップを含む。この中子は、金型の内部空洞に低融点合金、氷、ロウ、またはゲルから選択することができる溶湯を充填して、この材料を固化させることによって形成される。次いで、賦形された中子は中子金型から突き出され、成形ステーションに移送され、ここで、熱可塑性または熱硬化性材料で外側を成形されてプラスチック物品に所望される形状が形成され、オーバーモールドされた集合体が形成される。

次いで、このオーバーモールドされた集合体は、成形ステーションから突き出されて中子溶融ステーションに移動し、ここで固体中子は、その融点を超えるがオーバーモールドされた材料の融点を超えない温度で溶融され、したがってオーバーモールドされた集合体から溶融した中子材料が排出され、最終的な完成部品が残る。

Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｗｏｒｌｄ（１９９１年９月）、４９（１０）、ｐ．２９に記載されているように、水は氷から形成される固体中子を作製するための安価な原料であるが、氷の中子に付随する固有の問題が幾つか存在する。水中に溶解している場合がある酸素等の気体が氷中子に影響を及ぼすと表面に亀裂が現れる可能性があり、それによって最終的な成形体の表面外観が悪くなる。さらに、凍結ステップの際に体積膨張が起こるため、賦形された氷中子を成形ステーションに移送する前に金型から取り出すのが困難である。さらに、固体中子を作製するための凍結および溶融に長時間を要することから、水／氷を使用したロストコア技法を用いる中空部品の製造に必要なサイクルタイムは長くなる。さらに、水のモル融解熱は比較的高く、これは、中子の溶融に必要なエネルギー消費が非常に高いことを意味する。

中空体を作製するためのロストコア法が依然として必要とされている。

上述の問題点は、内部空洞を有する中空品を製造するための方法であって、
（ａ）中空品の内部空洞に所望される大きさおよび形状を有する、中子材料から作製された溶融性を有する固体中子を提供するステップと、
（ｂ）この溶融性中子を室温では固体である溶湯で被覆するステップと、
（ｃ）この溶湯を固化させるステップと、
（ｄ）この溶融性固体中子を液化させることによって液体状態の中子材料を得るステップと、
（ｅ）この中子材料を除去するステップと
を含み、この溶融性固体中子が、濃度が４または約４質量モル濃度〜６０または約６０質量モル濃度の酢酸ナトリウム水溶液である方法によって解決できることが見出された。

第２の態様においては、本発明は、本発明の方法を用いて消音器の筐体を製造する方法を提供する。

第３の態様においては、本発明は、ポリマー製消音器筐体を提供する。

第４の態様においては、本発明は、本発明の方法により作製されたポリマー製消音器筐体を提供する。

第４の態様においては、本発明は、消音器を提供する。

本明細書全体を通して用いられる「約」および「〜または約〜（ａｔ ｏｒ ａｂｏｕｔ）」という句は、対象とする量または値が、指定した値であってもよいし、あるいはほぼ等しい他の何らかの値であってもよいことを意味することを意図している。この句の意図は、類似の値を用いても本発明に従い同等の結果または効果が促進されることを伝えることにある。

中空品は、最終用途に従い設計された大きさおよび形状の内部空洞を有することを特徴とする。

質量モル濃度（ｍｏｌａｌ）とは、溶媒１ｋｇ当たりの酢酸ナトリウムのモル数、すなわち水１ｋｇ当たりの酢酸ナトリウムのモル数を意味する。

本発明による中空品の製造方法は、最初に溶融性を有する固体中子を提供するステップを含む。溶融性固体中子は、中空品の内部空洞の大きさおよび形状を有することを特徴とする。溶融性固体中子は、濃度が４または約４質量モル濃度〜６０または約６０質量モル濃度、好ましくは２０または約２０質量モル濃度〜５０または約５０質量モル濃度、より好ましくは４０または約４０質量モル濃度〜４５または約４５質量モル濃度の酢酸ナトリウム水溶液である中子材料から作製されている。

酢酸ナトリウムの水溶液は、溶融性固体中子を形成および提供するように固化される。溶融性固体中子の大きさおよび形状は、当該技術分野において周知の任意の方法、例えば、彫刻、切削、または金型の使用等によって達成してもよい。好ましくは、溶融性固体中子の大きさおよび形状は、中空品の内周輪郭を画定する空洞を有する金型を用いて達成してもよい。特定の設計の溶融性固体中子を得るために金型が使用される場合、この種の金型は、１００℃または約１００℃またはそれを超える温度に耐える任意の材料から作製されていてもよい。この種の金型の製造に使用することができる材料の例としては、これらに限定されるものではないが、熱可塑性物質、熱硬化性物質、または金属が挙げられる。

溶融性固体中子は、好ましくは、所望の寸法の金型すなわち中空品の内周輪郭を画定する空洞を有する金型内に液体状態の酢酸ナトリウム水溶液を装入し、酢酸ナトリウム水溶液を固化させることによって得られる。

酢酸ナトリウム水溶液の金型内への装入は、注湯、注型、または射出、例えば低圧射出等によって実施してもよい。好ましくは、酢酸ナトリウム水溶液は、注型によって金型に装入または充填され、注型は、６０℃〜１００℃、好ましくは８０℃〜１００℃の温度で実施してもよく、大気圧未満、低圧すなわち５バールもしくは５バール未満の圧力下、または真空下で行ってもよい。

酢酸ナトリウム水溶液の固化は、種、例えば酢酸ナトリウムの粉塵（ｄｕｓｔ ｓｐｅｃｋ）や結晶等を溶液に加えことによるかまたは白雲状の結晶が析出を開始するように湾曲された金属細片を加えることによって実施してもよいし、あるいは以下に記載する素材、装置（ｄｅｖｉｃｅ）、および／または構造体を存在させることによって自然に開始させてもよい。酢酸ナトリウム水溶液に種を加えると即座に成長核が形成され、数秒以内に容積全体が酢酸ナトリウムの固体結晶で満たされる。

本発明の他の実施形態によれば、中空品に任意の機能を付与することを目的として、中空品の内部空洞に、素材、装置、および／または構造体を封入してもよい。付加される機能は、これらに限定されるものではないが、吸音、制振、音響処理、化学処理、媒体の浄化、温度管理、または環境の濾過、測定、もしくは分析に使用される任意の種類の機構を含む幾つかの形態であってもよい。このために、液体酢酸ナトリウム水溶液を加える前に金型内に装置および／または構造体を配置することによって溶融性固体中子の内部に素材、装置、および／または構造体を付与してもよい。この素材、装置、および／または構造体は、溶融性固体中子内に任意に分配されていてもよいし（そうすれば中空品の空洞内に任意に分布することになるであろう）、あるいは支持体を用いることによって中空品の特定の部分に固定してもよい。素材、装置、および／または構造体の例としては、これらに限定されるものではないが、石炭；炭素；天然繊維；ガラス繊維；発泡体；発泡金属；格子；プラスチック、金属、もしくはセラミック製の任意の内部構造；または金属、プラスチック、セラミック等の任意の材料で作製された任意の種類の感知器、検出器、もしくは注入器の機構が挙げられる。中空品に任意の機能が付与されることに加え、上述したように、例えば、ガラス繊維等の素材、装置、および／または構造体が存在することによって、酢酸ナトリウム水溶液が固化する起点となる。

本発明の他の実施形態によれば、溶融性固体中子に少なくとも１つのインサートが付与されていてもよい。少なくとも１つのインサートを存在させるには、これが溶融性固体中子の少なくとも一方の側から突出することになるように、金型の外側に延在するように金型内に配置する。この少なくとも１つのインサートが金型内の予め定められた位置に保持され、そして液体酢酸ナトリウム水溶液が加えられる。少なくとも１つのインサートが存在することによって、溶融性固体中子を、溶融性固体中子の作製に用いられる金型内、およびこの溶湯を用いて溶融性固体中子を被覆するための金型内の所望の位置に配置することが可能になるだけでなく、溶融性固体中子の取扱いもより容易になる。最終的な中空品は、最終用途に応じてこの少なくとも１つのインサートを有していてもいなくてもよい。被覆された物品から溶融性中子を除去し、こうして最終的な完成中空品を得たら、この少なくとも１つのインサートを除去してもよいし、あるいは中空品と一体化された構成部材としてもよい。少なくとも１つのインサートは、例えば、セラミック、熱可塑性物質、熱硬化性物質、金属等の任意の材料から作製されていてもよい。好ましくは、この少なくとも１つのインサートは、液化した中子材料を系外に排出するための手段を提供するための複数の小孔または穴を含む。

溶融性固体中子は、室温または２５℃未満の温度のいずれかで保管してもよいし、あるいはそのまま本発明による方法の次のステップで使用してもよい。

本発明による中空品を製造する方法は、溶融性固体中子を溶湯で被覆するステップをさらに含む。溶湯は室温で固体である任意の材料であってもよく、最終用途に応じて選択されるであろう。溶湯は、好ましくは、金属、セラミック、ゴム、熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、およびこれらの混合物から選択される。ゴムの例としては、フッ素ゴム、ポリアクリル酸エステル、シリコーン、フルオロシリコーン、ニトリルブタジエンゴム、水素化ニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、またはエチレンプロピレンジエンゴムがある。熱可塑性物質の例としては、ポリアミド、ポリフタルアミド、ポリエステル、サーモトロピック液晶ポリマー、ポリアセタール、およびポリオレフィンがある。熱可塑性エラストマーの例としては、熱可塑性ポリオレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、熱可塑性ポリエーテルまたはポリエステルポリウレタン（ＴＰＵ）、架橋型熱可塑性エラストマー（ＴＰＶ）、熱可塑性ポリアミドブロック共重合体（ＴＰＡ）、熱可塑性コポリエステルエラストマー（ＴＰＣ）、およびこれらの混合物がある。好ましくは、溶湯は、熱可塑性物質およびゴムから、より好ましくは熱可塑性物質から選択される。

被覆は塗工プロセスによるかまたは成形プロセスによって作製してもよい。塗工プロセスの例としては、これらに限定されるものではないが、浸漬法、キャスト法、カーテン塗工法、およびスプレー塗工法が挙げられ、このような方法は単独または組み合わせて用いてもよい。好ましくは、被覆ステップは、例えば、射出成形、ブロー成形、回転成形等の成形プロセスにより達成され、射出成形が好ましい。被覆ステップが好ましくは成形プロセスによって達成され、溶融性固体中子が予め金型内で賦形されている場合は、この溶融性固体中子を最初に脱型し、次いで、溶湯による被覆が行われる成形ステーションに配置する。万一脱型ステップが非常に難しい場合は、溶融性固体中子の表面をわずかに溶融させるように金型をわずかに加熱することによって脱型がより容易になる場合がある。成形ステーションは、中空品の外面形状を画定する空洞を有する金型を備えている。溶融性固体中子を成形ステーションに配置した後、次いで溶湯を成形ステーションに導入し、溶融性固体中子を溶湯で被覆する。少なくとも１つのインサートが溶融性固体中子に追加されている場合、溶融性固体中子に溶湯を直接射出することに替えて、少なくとも１つのインサート上に射出することが好ましい場合もある。

本発明による中空品の製造方法は、溶融性固体中子を被覆するために用いられる溶湯を、被覆された溶融性固体中子が形成されるように固化させるステップをさらに含む。最終用途および溶湯の性質に応じて、固化は、結晶化、降温、または加硫および後硬化によって実施してもよい。

本発明による中空品の製造方法は、溶融性固体中子を液化することによって中子材料を液体状態にするステップをさらに含む。溶融性固体中子の液化は、溶融させるかまたは例えば水等の溶媒を用いて溶解させることによって実施してもよい。被覆された溶融性固体中子を溶融によって液化させる場合、このステップは、６０℃〜１２０℃、好ましくは８０℃〜１００℃の温度環境下で中子を保持することによって実施してもよく、環境は空気または液浴であってもよい。

本発明による中空品の製造方法は、中子材料を除去するステップをさらに含む。中子材料の除去は、液化した材料を系の開口部を通じて排出することによって実施される。このような開口部は中空品の表面に作製してもよいし、あるいはこのプロセスの際に既に存在するものであってもよい（例えば、多孔質であるかまたは複数の貫通孔を有するかのいずれかである、１またはそれ以上のインサートを用いることなどによる）。溶融性固体中子を液化させて中子材料を除去することによって中空品が得られる。

本発明による中空品の製造方法は、例えば、この物品の内部空洞に液体または水を通過させることなどによって中空品の空洞を洗浄するステップをさらに含んでいてもよい。

この中空品は、所望に応じて、例えば、編組紐（ｂｒａｉｄｉｎｇ）、強化層、熱遮蔽体、またはより軟質のカバー層を追加することなどによって、外側に化粧仕上げまたは機能仕上げによるさらなる処理を施してもよい。編組紐は、例えば、ポリアミド、アラミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、または金属繊維を用いた単繊維の編組紐およびこれらの材料の織布であってもよい。熱遮蔽体は、例えば、アルミニウム箔等の金属箔であってもよい。より軟質のカバー層は、例えば、ゴムまたは熱可塑性エラストマーから作製された層であってもよい。

本発明によるロストコア法によって製造することができる中空品の例としては、これらに限定されるものではないが、ダクト、吸気マニホールド、フィルタ、レゾネータ、混合装置、または消音器の筐体が挙げられる。

本発明は、ポリマー製消音器筐体の製造に特に有用であり、ポリマー製消音器筐体の製造に用いられるプロセスは本発明のプロセスを説明するための一例である。消音器筐体は、音および振動を減衰させる実質的に閉鎖された区画を形成している。「ポリマー製消音器筐体」とは、高分子材料から作製された筐体を有する消音器を意味し、これは、熱可塑性物質、熱硬化性物質、または不融性ポリマーすなわち架橋はしていないが分解温度に到達するまでは液状にならないポリマー等の任意の種類のポリマーであってもよい。

消音器（サイレンサーとも呼ばれる）は、内燃および他の種類の機関の排気システムの一部として、主としてこれらの機関から排気ガスと一緒に排出される騒音を低減することを目的として使用されている（おそらくジェットおよびロケットエンジンを除く）。この消音システムの典型的な使用形態は、自動車、トラック、雪上車、オートバイ、ボート、スクーター、鉄道車両用エンジン、発電機、ゴルフカート、トラクターおよび他の電動式農機、芝刈り機および他の動力式造園器具等に搭載されるものである。実際は、内燃機関用のあらゆる用途に消音器（機構）も含まれている。排気ガスが高温であり、このガスが腐食性を有することから、従来、消音器には金属、特にスチールが使用されてきた。現在、自動車分野においては、金属構造を熱可塑性ポリマー製のより軽量のものに置き換えることが広く望まれている。さらに最近では、消音器の筐体に耐高温性に優れたポリマーを用いた消音器を使用することが提案されている。例えば、米国特許第５，３２１，２１４号明細書、米国特許第５，３４０，９５２号明細書、および米国特許第５，０５２，５１３号明細書、米国特許第６，５４３，５７７号明細書、および欧州特許第４４６，０６４号明細書を参照されたい。

本発明によるポリマー製消音器筐体の製造方法は、最初に溶融性固体中子を提供するステップを含む。溶融性固体の形状および大きさは、ポリマー製消音器筐体の内周輪郭を画定する空洞を有する第１金型を用いることによって達成される。溶融性固体中子は、濃度が４または約４質量モル濃度〜６０または約６０質量モル濃度、好ましくは２０または約２０質量モル濃度〜５０または約５０質量モル濃度、より好ましくは４０または約４０質量モル濃度〜４５または約４５質量モル濃度の酢酸ナトリウム水溶液である中子材料から作製される。

ポリマー製消音器筐体が本発明の方法に従い製造される場合、少なくとも１つのインサートは、成形ステーションにおいて溶融性中子の配置および固定に使用されるだけでなく、好ましくは、最終中空品、例えば消音器と一体的な機能性を有する構成部材となる。消音器筐体の製造に使用される少なくとも１つのインサートは、好ましくは排気管から構成される。排気管の一体化は、第１金型内のポリマー製消音器筐体が作製される中空空間内に、排気管を、この管がポリマー製消音器筐体から突出し、かつ溶湯によって一部が被覆されてもよいように配置することによって実施される。排気管は、液化した中子が後に系外に排出されることになるように複数の穴を有していてもよい。排気管が穴を有することにより、液化した中子を除去する手段が提供されることに加えて、消音器の吸音性が改善される。これらの特徴の一方または両方を備えた数種の周知のポリマーが存在する。例えば、米国特許第５，３４０，９５２号明細書、米国特許第６，５４３，５７７号明細書、および欧州特許出願第４４６，０６４号明細書を参照されたい（これらをすべて本明細書の一部を構成するものとして参照によりここに援用する）。

本発明による消音器は、排気管およびポリマー製消音器筐体の間に実質的に閉鎖された区画である「遮音空間（ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｇａｐ）」を有する。「遮音空間」とは、空気および場合により他の物質で満たされた容積を意味する。上述したように、ポリマー製消音器筐体の製造中に、機能体、すなわち素材、装置、および／または構造体を中空体の空洞すなわち遮音空間内に導入してもよい。付加される機能は、これらに限定されるものではないが、吸音、制振、音響処理、化学処理、媒体の浄化、温度管理、または環境の濾過、測定、もしくは分析に使用される任意の種類の機構等の幾つかの種類のものであってもよい。好ましくは、ポリマー製消音器筐体の空洞は、発泡体、ガラス繊維、ガラスメッシュ、岩綿、または他のセラミック繊維等の遮音材で一部または全部が充填されている。これらの構成部材は多くの場合吸音を大いに助けるだけでなく、これらは排気管からの熱に対する消音器筐体の断熱性を改善する役割も果たす場合があり、したがって、遮音材が存在することが好ましい。

液体状態にある酢酸ナトリウム水溶液を第１金型内に例えば注湯、注型、または射出により装入することによって溶融性固体中子を製造する前に、ブッシングを導入してもよい。ブッシングは排気管に対し消音器筐体を定位置に保持するものである。排気管および消音器筐体の間に境界を形成することにより、排気管外面に直接装着される（そのことによって多くの場合ポリマーの溶融および／または分解が起こるであろう）筐体がブッシングを追加することによって保護される。ブッシングは典型的には排気管と接触しているので、これらは耐熱性熱可塑性物質、金属、セラミック等の高熱性を有する材料から作製すべきである。好ましくは、ブッシングは、耐熱性熱可塑性物質、より好ましくはフッ素ポリマー、よりさらに好ましくはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から作製されている。

本発明によるポリマー製消音器筐体の製造方法は、第１金型に酢酸ナトリウム水溶液を充填し、この溶液を固化させることによって溶融性固体中子を形成するステップをさらに含む。この金型は、正確に配置された排気管および場合により機能体すなわち素材、装置、および／または構造体を含む。固化の際に排気管および機能体が溶融性固体中子に埋設される。

本発明によるポリマー製消音器筐体を製造する方法は、溶融性固体中子を提供した後に、この溶融性固体中子を脱型するステップをさらに含む。

溶融性固体中子を脱型した後、室温または２５℃以下の温度で保管してもよいし、あるいはポリマー製消音器筐体の外面形状を画定する空洞を有する第２金型を備える成形ステーションにそのまま配置し、この溶融性固体中子が次いで溶湯で被覆されるようにしてもよい。好ましくは、ポリマー製消音器筐体の製造に用いられる被覆ステップは、例えば、射出成形、ブロー成形、回転成形等の成形プロセスによって実施され、射出成形が好ましい。上述したことであるが、溶融性固体中子に少なくとも１つのインサートが追加され、かつ／またはブッシングが追加される場合、溶湯を溶融性固体中子に直接射出することに替えて、少なくとも１つのインサートおよび／またはブッシング上に射出することが好ましい場合もある。

溶融性固体中子の被覆に使用されるポリマーは、加熱され得る温度に耐えるのに十分な耐熱性を有するべきである。通常、排気系統のこの区間で最も高温になる部分は最初の装着アダプタと接する排気管となり、その部分のポリマーは排気管が高温になった場合に生じる温度に耐えられることが必要である。エンジンおよび自動車の製造業者は、通常、あらゆる特定のエンジンおよび排気系統構造に関する仕様または基準を有しており、その消音器入口部分の排気管の温度が分かるかまたは特定されるであろう。ポリマー製筐体を有する消音器は周知である。このポリマー製筐体に有用な材料としては、例えば、ポリアミド、サーモトロピック液晶ポリマー、高融点ポリエステル、ポリ（アリーレンスルフィド）、ポリケトン、ポリ（エーテルケトン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）等の熱可塑性物質、フッ素ゴム、ポリアクリル酸エステル、シリコーン、フルオロシリコーン、ニトリルブタジエンゴム、水素化ニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム等のゴム、エポキシ、メラミン、フェノール（熱硬化性）樹脂等の熱硬化性樹脂、およびポリイミド、ポリ（ｐ−フェニレン）、および式

（式中、Ｘは、ＮＨ、Ｎ−フェニル、Ｏ（酸素）、またはＳ（硫黄）であり、Ａｒは、ｐ−フェニレン、４，４’−ビフェニレン、または１，４−ナフチレンである）の繰り返し基からほとんどまたは全部が構成されるポリマー等の不融性ポリマーが挙げられる。周知のように、このような筐体は、例えば排気ガスに直接接触し、かつ／または熱伝導によって加熱されることにより曝露され得るより高い温度に耐えられることが必要である。

好ましくは、溶融性固体中子の被覆に使用されるポリマー溶湯は、熱可塑性物質およびゴム、より好ましくは熱可塑性物質から選択される。好ましくは、１種またはそれ以上の熱可塑性物質は、ポリアミド（ナイロン）、例えば、全脂肪族ポリアミドや半芳香族ポリアミド等；ポリエステル、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（トリメチレンテレフタレート）（ＰＴＴ）、ポリ（１，４−ブチレンテレフタレート）（ＰＢＴ）、ポリ（エチレン２，６−ナフトエート）（ＰＥＮ）、ポリ（１，４−シクロヘキシルジメチレンテレフタレート）（ＰＣＴ）等；およびこれらの混合物から選択され、より好ましくは、１種またはそれ以上の熱可塑性物質は、ポリアミドから、よりさらに好ましくは、半芳香族ポリアミドから選択される。半芳香族ポリアミドは、芳香族基を含む単量体から誘導された単独重合体、共重合体、三元共重合体、またはより多元の共重合体である。有用な半芳香族ポリアミドとしては、１，６−ヘキサンジアミンと、テレフタル酸および／またはイソフタル酸と、場合によりアジピン酸とのコポリアミド、ならびに以下の１種またはそれ以上の単量体：Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）_mＮＨ₂（式中、ｍは、４〜１４）、ＨＯ₂Ｃ（ＣＨ₂）_yＣＯ₂Ｈ（式中、ｙは、２〜１４）、２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、イソフタル酸、テレフタル酸、１，３−ジアミノベンゼン、１，４−ジアミノベンゼン、および４，４’−ビ安息香酸から全部または一部が誘導されたポリアミドが挙げられる。

上述したように、本発明によるポリマー製消音器の筐体の製造方法は、被覆された溶融性固体中子が形成されるように、溶融性固体中子の被覆に使用される溶湯を固化させるステップ、溶融性固体中子を液化させるステップ、中子材料を除去するステップ、および場合によりポリマー製消音器筐体の内部空洞を洗浄するステップをさらに含む。

溶融性固体中子を液化して中子材料を除去することによってポリマー製消音器筐体が得られる。

他の態様においては、本発明は、ポリマー製消音器筐体を提供する。上述したように、ポリマー製消音器筐体は、好ましくは、例えば、ポリアミド、サーモトロピック液晶ポリマー、高融点ポリエステル、ポリ（アリーレンスルフィド）、ポリケトン、ポリ（エーテルケトン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）等の熱可塑性物質、フッ素ゴム、ポリアクリル酸エステル、シリコーン、フルオロシリコーン、ニトリルブタジエンゴム、水素化ニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム等のゴム、エポキシ、メラミン、フェノール（熱硬化性）樹脂等の熱硬化性樹脂、およびポリイミド、ポリ（ｐ−フェニレン）等の不融性ポリマーから作製されている。本発明によるポリマー製消音器筐体は一体成形されており、かつ／または溶接継ぎ目、接着継ぎ目または機械的な継ぎ目を有しない。

水／氷から作製される溶融性固体中子と比較すると、酢酸ナトリウム水溶液から作製された溶融性固体中子を使用することによって、ロストコア法により作製される中空品の製造の時間および費用効果が高くなる。固体中子の作製に要する固化および溶融時間が大幅に短縮されることから、中空品の製造に必要なサイクルタイムが大幅に短縮される。溶融性固体中子の溶融に必要なエネルギーがより少ない（すなわち、氷は約０℃で融解し、５０℃を超える温度で融解する酢酸ナトリウム水溶液よりはるかに多量の熱を吸収する）ことから、製造プロセス全体の費用が削減される。中子表面に亀裂が現れず、かつ体積膨張が認められないことから、脱型ステップがより容易になるため、溶融性固体中子の製造中に生じる欠陥および廃棄物が低減される。

本発明により製造されるポリマー製消音器筐体はワンショットプロセスで実施されるが、一方、従来のポリマー製消音器筐体は、筐体の半割体の対をフランジ部で互いに結合させて組み立てることによって製造される。通常、筐体の半割体の対は、例えばリベット打ちまたはネジ締めなどで部品を継ぎ合わせる機械的手段によるか、または例えば接着によって部品を接合するなどの接着法によるか、または溶接によって組み立てられ、この種の組立を行うと、ポリマー製消音器筐体の一体性に関し非常に好ましくない弱い接着点（継ぎ目）が生じるであろう。本発明の方法は、このようなさらなる組立ステップを必要とせず、したがって、製造の歩留まりを向上させるだけでなく、一体成形品であり、かつ／または溶接継ぎ目、接着継ぎ目、もしくは機械的継ぎ目のないポリマー製消音器筐体が得られる。したがって、本発明により製造されたポリマー製消音器筐体は、従来技術により作製されたポリマー製消音器筐体よりもはるかに丈夫である。

他の態様においては、本発明は、上述したポリマー製消音器筐体、排気管、およびブッシングを備える消音器を提供する。

本発明をより詳細に説明するために以下の実施例を提供する。この実施例では、本発明の実施に現時点で好ましい形態であると考えられているものを説明するが、これは本発明を例示するものであって本発明を制限することを意図するものではない。

以下の手順を用いて本発明による直径８０ｍｍ、長さ１８０ｍｍのポリマー製消音器筐体を備える消音器を作製した。

酢酸ナトリウム三水和物を９５℃の水に溶解することにより濃度が４４質量モル濃度の酢酸ナトリウム水溶液（水１５０ｍＬ中酢酸ナトリウム三水和物９００ｇ）を調製した。

スチール製排気管をインサートとして使用し、排気管にブッシングを装着した。排気管は直径約５ｍｍの複数の貫通孔を有するものとした。この排気管集合体を金型内に配置した。最初に、排気管の周囲に機能体として作用するガラスメッシュおよび布（３００グラム）を金型に詰めた。金型を密閉して垂直配置で回転させた。酢酸ナトリウム水溶液が金型から流出しないように排気管の底部に栓を設けた。酢酸ナトリウム水溶液を約９５℃で金型に注湯し、この集合体を室温に冷却して酢酸ナトリウム水溶液を固化させることにより、溶融性固体中子が形成されるようにした。

密閉した金型を局所的に炎で加熱して溶融性固体中子を取り出し、室温または４℃の冷蔵庫のいずれかで保管した。

射出成形ステーションを約２００℃まで加熱し、溶融性固体中子を射出成形ステーションの金型に移送した。溶融性固体中子の周囲を金型で密閉した。ポリ（１，４−ブチレンテレフタレート）（ＰＢＴ）の射出成形を、２７０℃、速度６０ｍｍ／ｓで開始し、次いで速度を１５６ｍｍ／ｓとした。成形サイクルタイムは約３０秒であった。

こうして得られたＰＢＴで被覆された溶融性固体中子を射出成形ステーションから取り出した。被覆された溶融性固体中子をオーブンで液化した後、熱水に入れた。

Claims (20)

1. 内部空洞を有する中空品の製造方法であって、
   （ａ）中子材料から作製され、前記中空品の前記内部空洞に所望される大きさおよび形状を有する溶融性固体中子を提供するステップと、
   （ｂ）前記溶融性固体中子を室温で固体である溶湯で被覆するステップと、
   （ｃ）前記溶湯を固化させるステップと、
   （ｄ）前記溶融性固体中子を液化させることによって液体状態の中子材料を得るステップと、
   （ｅ）前記中子材料を除去するステップと
   を含み、前記溶融性固体中子が、濃度が４または約４質量モル濃度〜６０または約６０質量モル濃度の酢酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする方法。
2. ステップ（ａ）が、濃度が４または約４質量モル濃度〜６０または約６０質量モル濃度の液体酢酸ナトリウム水溶液を所望の寸法の金型に装入し、前記溶液を固化させることによって実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記溶湯が、金属、セラミック、ゴム、熱可塑性物質、およびこれらの混合物から選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記溶湯が、熱可塑性物質およびゴムから選択されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記溶湯が、熱可塑性物質から選択されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ステップ（ｂ）が、射出成形によって実施されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. ステップ（ａ）の前に、
   前記溶融性固体中子材料内に、前記中空品の前記空洞内に封入することが所望される装置および／または構造体を提供するステップ
   をさらに含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記溶融性固体中子が、前記中子を金型内の所望の位置に配置することを可能にする１またはそれ以上のインサートと一緒に提供されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. ステップ（ｄ）が、前記溶融性固体中子を溶融させることによって実施されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. ステップ（ｄ）が、前記溶融性固体中子を溶媒に溶解させることによって実施されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記中空品が、ダクト、吸気マニホールド、フィルタ、レゾネータ、混合装置、または消音器筐体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記中空品が、ポリマー製消音器筐体であり、前記方法が、
    （ｉ）前記ポリマー製消音器筐体の内周輪郭を画定する空洞を有する第１金型を提供するステップと、
    （ｉｉ）前記第１金型内にインサートを提供し、前記インサートが前記第１金型の外側に延在するように配置するステップと、
    （ｉｉｉ）前記第１金型に、濃度が約４または約４質量モル濃度〜６０または約６０質量モル濃度のナトリウム水溶液を充填し、前記水溶液を固化させることにより溶融性固体中子を形成するステップと、
    （ｉｖ）前記溶融性固体中子を脱型するステップと、
    （ｖ）前記ポリマー製消音器筐体の外面形状を画定する金型空洞を有する第２金型を提供するステップと、
    （ｖｉ）前記溶融性中子を前記第２金型内に配置するステップと、
    （ｖｉｉ）前記溶融性固体中子をポリマー溶湯で被覆することにより前記ポリマー製消音器筐体を形成するステップと、
    （ｉｖ）前記ポリマー製消音器筐体を突き出すステップと、
    （ｖ）前記溶融性固体中子を液化させることにより液体状態の中子材料を得るステップと、
    （ｖｉ）前記溶融性中子を除去するステップと
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. ステップ（ｉｉ）で使用される前記インサートが排気管であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. ステップ（ｉｉｉ）の前に、機能体を提供するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
15. ステップ（ｉｉ）で使用される前記インサートが排気管であり、かつ前記方法が、ステップ（ｉｉｉ）の前に前記排気管上にブッシングを提供するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記ポリマー溶湯が、熱可塑性物質およびゴムから選択されることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記ポリマー溶湯が、熱可塑性物質から選択されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 一体成形品であり、および／または溶接継ぎ目、接着継ぎ目、もしくは機械的継ぎ目を有しない、ポリマー製消音器筐体。
19. 請求項１１から１７のいずれか一項に記載の方法により作製される、請求項１８に記載のポリマー製消音器筐体。
20. ｉ）請求項１８または１９のいずれか一項に記載のポリマー製消音器筐体、
    ｉｉ）排気管、および
    ｉｉｉ）ブッシング
    を備えることを特徴とする消音器。