JP2017040255A - 連続繊維成型品 - Google Patents
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Abstract
【課題】連続繊維成型品に対する、および連続繊維成型品の製造に対するもっと単純な選択肢、ならびにこの連続繊維成型品を用いた消音器の製作方法を提供する。【解決手段】連続繊維と、無機バインダーの被覆とを含み、被覆が連続繊維を包囲する消音器用の連続繊維成型品である。連続成型品１０が消音器システムの空洞１４を部分的に充填している。空洞１４は、絶縁されるべきシステム１２と外壁１６の間に示されている。空洞１４は連続成型品１０で完全に充填されていない。空洞１４は違う態様で充填され得る。参照符号１８は排ガスの導入管と排出管を示している。【選択図】図３
Description
本発明は、無機バインダーを有し、熱音響的に作用する連続ガラス繊維成型品の形成と、その製造方法に関する。出願の主な分野は、乗用車・商用車産業や、他の関連分野の消音器部門を含む。
自動車部門における、充填材を消音器に充填するさまざまな技術が、先行技術を例示的に説明するのに役立つ。
ａ）緩い連続繊維を消音器に直接充填する
消音器に直接充填する場合、緩い連続繊維ガラス繊維は、圧縮空気を用いて、ノズルを通じて消音器に吹き入れられる。繊維材料の成形は、システムの個々の制約によって、特にその空洞により生じる。しかしながら、消音器に直接充填することには以下の欠点がある。
・システム内で材料の分布が不均一になり得る。
・それに伴って、絶縁効果、特に防音効果が変動する可能性がある。
・いわゆるホットスポットが生じる可能性があり、これは望ましくない。
・材料の望ましくない凝結挙動がシステム内で起こり得る。
・複雑な形状は、困難を伴わずには実現され得ない。
・充填度は、一般的に重量のみによって制御され得るが、充填密度は制御が難しい。
・繊維が突出する可能性があり、これにより溶接が困難になりかねない。
消音器に直接充填する場合、緩い連続繊維ガラス繊維は、圧縮空気を用いて、ノズルを通じて消音器に吹き入れられる。繊維材料の成形は、システムの個々の制約によって、特にその空洞により生じる。しかしながら、消音器に直接充填することには以下の欠点がある。
・システム内で材料の分布が不均一になり得る。
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・いわゆるホットスポットが生じる可能性があり、これは望ましくない。
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・複雑な形状は、困難を伴わずには実現され得ない。
・充填度は、一般的に重量のみによって制御され得るが、充填密度は制御が難しい。
・繊維が突出する可能性があり、これにより溶接が困難になりかねない。
ホットスポットは、周辺領域の場所と比べて、それぞれ絶縁材料がない、もしくは不十分である、または絶縁特性がない、もしくは不十分であることが原因で、意図せずしてその周辺領域の場所より温度が高い、構成要素上の場所であると理解される。
以下のモデルは、凝結挙動という用語を説明するのに適している。空洞の容積が絶縁材料の容積に相当するよう、絶縁材料が均一に充填されている円形の空洞を想像してほしい。例えば振動などにより凝結挙動が激しい場合、絶縁材料が圧縮され、または局所的に堆積する結果、空洞の容積が絶縁材料の容積より大きくなる。これは絶縁凝結とも言う。
ｂ）ＰＰまたはＰＥバッグ／ソックスへの導入
プラスチックバッグまたはプラスチックソックスを介して連続繊維を消音器に導入すると、これらのバッグまたはソックスの制約により繊維の成形が生じる。次いで、繊維は、消音器の意図された位置に挿入または圧入される。さらに繊維は、装着補助具として管の周囲に巻きつけられ、消音器に挿入され得る。この場合、プラスチックバッグまたはプラスチックソックスは、取付補助具として使用され得る。しかしながら、プラスチックバッグまたはプラスチックソックスを介した連続繊維の消音器への導入には以下の欠点がある。
・稼働中に消音器が熱くなる。このため、消音器の稼働中に、プラスチックの燃焼により排気が増加する可能性がある。そのような消音器は、自社の車両に装備しようと考える自動車メーカーの承認を得られないことが多い。
・この方法により複雑な形状を得るのは、一般的に実現するのが非常に難しい。
・一般的に組立補助具がさらに必要である。
・望ましくない凝結挙動が起こり得る。
・プラスチックバッグまたはプラスチックソックスの位置決めが難しい。
プラスチックバッグまたはプラスチックソックスを介して連続繊維を消音器に導入すると、これらのバッグまたはソックスの制約により繊維の成形が生じる。次いで、繊維は、消音器の意図された位置に挿入または圧入される。さらに繊維は、装着補助具として管の周囲に巻きつけられ、消音器に挿入され得る。この場合、プラスチックバッグまたはプラスチックソックスは、取付補助具として使用され得る。しかしながら、プラスチックバッグまたはプラスチックソックスを介した連続繊維の消音器への導入には以下の欠点がある。
・稼働中に消音器が熱くなる。このため、消音器の稼働中に、プラスチックの燃焼により排気が増加する可能性がある。そのような消音器は、自社の車両に装備しようと考える自動車メーカーの承認を得られないことが多い。
・この方法により複雑な形状を得るのは、一般的に実現するのが非常に難しい。
・一般的に組立補助具がさらに必要である。
・望ましくない凝結挙動が起こり得る。
・プラスチックバッグまたはプラスチックソックスの位置決めが難しい。
ｃ）有機バインダーを用いた連続繊維成型品
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、デンプンなどの有機バインダーを用いた連続繊維成型品では、繊維は、有機バインダーを湿らせ、硬化させることにより成形される。成形後、部品は消音器に挿入される。この方法には以下の欠点がある。
・稼働中に消音器が熱くなる。このため、消音器の稼働中に、有機物、例えばフェノール樹脂の燃焼により排気が増加する可能性がある。そのような消音器は自動車メーカーの承認を得られないことが多い。
・製造工程において硬化時間が長くなる。
・有機材料は、一般的に連続成型品全体に存在する。
・吹き出し（ブローアウト）保護が必要かもしれない。
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、デンプンなどの有機バインダーを用いた連続繊維成型品では、繊維は、有機バインダーを湿らせ、硬化させることにより成形される。成形後、部品は消音器に挿入される。この方法には以下の欠点がある。
・稼働中に消音器が熱くなる。このため、消音器の稼働中に、有機物、例えばフェノール樹脂の燃焼により排気が増加する可能性がある。そのような消音器は自動車メーカーの承認を得られないことが多い。
・製造工程において硬化時間が長くなる。
・有機材料は、一般的に連続成型品全体に存在する。
・吹き出し（ブローアウト）保護が必要かもしれない。
吹き出し予防とは、次のように理解される。一部消音器内に伸びている排気管に打ち抜き穴があり、これにより、挿入された繊維が環境中に吹き出てしまう。吹き出しを防ぐために、この穴を開けた管はスチールウールで覆われ、排ガスが一方向に通ることができ、繊維が反対方向に流れることを止められ得る。
ｄ）機械的に安定化させた連続繊維マット
第１の選択肢：連続繊維は、縫製工程のある時点で機械的に安定化させられ、それにより、柔軟なエンドレス成型品が形成される。
第１の選択肢：連続繊維は、縫製工程のある時点で機械的に安定化させられ、それにより、柔軟なエンドレス成型品が形成される。
第２の選択肢：テクスチャード加工されたエンドレス繊維が二次元構造に導入され、次いで、例えばいわゆるニードリングによって機械的に安定化させられる。
ニードリングは、不織布の製造において、小さな返しのついた多数の小さな個々の針を突き刺すことによる結合のことと理解される。
しかしながら、いずれの方法にも以下の欠点がある。
・繊維が外側に突出する可能性があり、これが問題となる場合がある。
・このように一般的に安定化されたマットは、本質的には安定していない。
・複雑な形状を最適に充填するのが非常に難しいことが多い。
・繊維が外側に突出する可能性があり、これが問題となる場合がある。
・このように一般的に安定化されたマットは、本質的には安定していない。
・複雑な形状を最適に充填するのが非常に難しいことが多い。
先行技術の問題を鑑みると、本発明の目的は、連続繊維成型品に対する、および連続繊維成型品の製造に対するもっと単純な選択肢、ならびにこの連続繊維成型品を用いた消音器の製作方法を提供することと、それにより、上述した先行技術の欠点を減らす、あるいは回避することである。
この目的は、請求項１に従った連続繊維成型品と、請求項７に従った連続繊維成型品の製造方法と、請求項１２に従った消音器の製作方法と、請求項１５に従ってそれぞれ製作された消音器とによって満足される。
従来の無機バインダーに伴う問題は、これまで、連続繊維への結合力が十分でないという理由により、塗布する場合には使用され得ないこと、あるいは、ゾルゲル系の場合に問題となるのは、系の塩基度が高いために繊維が化学的に攻撃され、繊維が破壊される可能性があることであった。水ガラスとシリカゾルをベースとするゾルゲル系の使用がたびたび試みられてきたが、この場合、常に繊維が損傷された。発明者は、その塩基度が低いためこの作用が生じないゾルゲルバインダー系を確立してきた。シリカゾルと水ガラスをベースとする従来のゾルゲル系より低いｐＨ値を有し、それにより化学塩基度も低いバインダーの組成が見つかっている。
本発明は、連続繊維と、無機バインダーから成る被覆とを含み、被覆が連続繊維を包囲する消音器用の連続繊維成型品を提供する。
本発明は、繊維を化学的に攻撃せず、かつ、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ＰＰバッグ、ＰＥバッグ、またはＰＥ／ＰＰソックスといった有機添加剤を添加せず、かつ、ニードリング、縫製、または織物工程といった機械的安定化を用いない、無機バインダーを有し熱音響的に作用する連続ガラス繊維成型品の形成に関する。出願の主な分野は、乗用車・商用車産業や、他の関連分野の消音器部門を含む。ここでは、先行技術から知られる有利な特性は取り入れられ、不利な特性は実質的に排除される。
無機鉱物系バインダーは、化学的にも機械的にも繊維に影響を及ぼさず、かつ、有機バインダー、またはＰＰ／ＰＥバッグ／ソックスといった有機補助構造の燃焼によるさらなる排出物を確実に生じさせない。したがって、既存の排出基準による制約が回避され得る。
連続成型品は、外被により本質的に安定しており、一方でそれと同時に、繊維芯材により自己減衰する。
事実上無限長のフィラメントは連続繊維と称される。これは、いくつかの個々のフィラメントから成る束（マルチフィラメントまたはマルチ糸）を含むことができる。
ここでは、連続繊維は開かれた繊維（オープンファイバー）または効果テクスチャード加工された繊維（エフェクトテクスチャードファイバー）であり得る。これは、Ｅガラス繊維またはＥＣＲガラス繊維などのガラス繊維であり得る。しかしながら、バサルト繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、シリカ繊維、炭素繊維、またはケブラー繊維などの種類の繊維を使用することもできる。さらに、連続繊維はマットまたはスクリムとして付与され得る。
連続成型品は、一般的にＥガラス繊維またはＥＣＲガラス繊維から作られた、開かれた連続繊維または効果テクスチャード加工された連続繊維から成る、コロイド鉱物の被覆で包囲された連続成型品である。これは、ナノテクノロジーに基づく開放気孔の無機外層が、連続成型品にその安定性をもたらし、一方でそれと同時に、音響的に開放された表面を有することを意味する。ここでは、包囲された連続繊維は、被覆の内部で未処理のまま、特に定められた密度で存在できる。これにより、完璧な熱的および音響的動作が確保され得る。
標準的な繊維ストランド、つまり（ガラス溶融槽で製造後の）粗糸は、実質的に平行に、または組み合わせて配置されたフィラメントの束またはストランド、いわゆる連続繊維を含む。各繊維ストランドのフィラメントの数は、一般的に１０００フィラメント（１Ｋに相当）である。繊維ストランドを開くことにより、個々のフィラメントが視認可能となる。標準的な繊維ストランドとは対照的に、テクスチャード加工されたガラスストランドは、わずかにねじれている。効果テクスチャード加工されたガラス繊維ストランドでは、テクスチャード加工されたガラス繊維ストランドとは対照的に、ストランドの相互結合が失われることなく、ガラスフィラメントが極度に渦巻状になっている。これは、そのようなストランドが絡み合ったときに、渦巻状のフィラメントによってすでにわずかな結合が形成されるという効果を持つ。
無機バインダーは、コロイド鉱物、特に、水ガラスとシリカゾルをベースとするゾルゲルから構成され得る。
使用されるゾルゲルの化学的性質は、さまざまな種類の水ガラスとさまざまな種類のシリカゾルの相互作用に基づく可能性がある。さらに、ゾルゲル工程の可溶性前駆体、すなわち出発物質は、例えばケイ酸ナトリウム（水ガラス）や、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2などのガラス形成化合物の可溶性酸化物またはアルコキシド、すなわちアルコラート、およびホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）または水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの水酸化物である。しかしながら、純粋なＳｉＯ2については、例えばケイ酸エステルが用いられる。ゾルゲルの化学的性質から生成され得るさらなる生成物には、エーロゲル、キセロゲル、粉末、繊維など多くのものがある。ゾルゲル工程という用語は、コロイド分散液から非金属無機材料またはハイブリッド高分子材料を製造する方法の一般用語と理解され得る。
水ガラスは、ナトリウム、および／または、カリウム、および／または、リチウム水ガラスであってよく、シリカゾルの粒径は７〜４０ｎｍであり得る。
１つまたは複数のケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、またはリチウム水ガラスが、水ガラスとして使用され得る。シリカゾル粒子の粒径、すなわち実質的にこれらの粒子の直径は７〜４０ｎｍであり得る。この範囲は、特に２つの範囲に分けられ得る。すなわち、第１に直径が約７〜２０ｎｍの大きさである粒子、または直径が約３０〜４０ｎｍの大きさである粒子である。第１の範囲の直径を有する粒子と、第２の範囲の直径を有する粒子との混合は可能である。一般的にそれぞれ異なり、重複しない２つの範囲の直径を有する混合という観点での粒子選定の利点は、シリカゾルのバイモーダル改質にある。すなわち、２種類の粒径の相互作用が、最適な表面改質をもたらすことができる。
ゾルゲルの水ガラス含有量は、２５〜７５％、一般的に３５〜６５％、特に４５〜５５％になり得る。ゾルゲルのシリカゾル含有量は、同様に、２５〜７５％、一般的に３５〜６５％、特に４５〜５５％になり得る。ここでは、ゾルゲルは水と混合され得る。すなわち、一定量の水が添加され得る。ここでは、水は淡水、および／または蒸留水、もしくは両方の混合物であり得る。水とゾルゲルとの混合は、０〜１：６、一般的に１：２、特に１：１の混合比でなされ得る。それにより、ゾルゲルの適切な希釈が実現され得る。
水ガラスとシリカゾルに対するこれらの仕様は、それぞれの原料の質量百分率と理解され得る。
従来の無機バインダーに伴う１つの問題は、これまで、連続繊維への結合力が十分でないという理由により、塗布する場合には使用され得ないこと、あるいは、ゾルゲル系の場合に問題となるのは、系の塩基度が高いために、繊維が化学的に攻撃、あるいは破壊されるリスクを抱えていることであった。水ガラスとシリカゾルをベースとするゾルゲル系の使用がたびたび試みられてきたが、この場合、常に繊維が損傷された。発明者は、その塩基度が低いことによりこの作用が生じないゾルゲルバインダー系を確立してきた。シリカゾルと水ガラスをベースとする従来のゾルゲル系より低いｐＨ値を有し、それにより化学塩基度も低いバインダーの組成が見つかっている。
ゾルゲルのｐＨ値に、８≦ｐＨ≦９が適用できる。
このｐＨ値であれば、アルカリ性としても知られる十分に低い塩基度が得られ、それにより、繊維はとりわけ良好に保護され得る。
本発明は、供給量において所定の密度を特に有する連続繊維を提供し；無機バインダーを提供し；無機バインダーを連続繊維に塗布することにより、連続繊維が、被覆のような方法で包囲され；熱を加えることによって無機バインダーを硬化させることを含む、連続繊維成型品の製造方法をさらに提供する。
硬化は、複雑な形状でも工具内で実施できる。工具は、形成された連続繊維成型品を取り外すために、硬化後に除去され得る。
連続繊維はここでも、開かれた繊維または効果テクスチャード加工された繊維であり得る。これは、ここでは、Ｅガラス繊維またはＥＣＲガラス繊維などのガラス繊維でもあり得る。しかしながら、バサルト繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、シリカ繊維、炭素繊維、またはケプラー繊維などの種類の繊維を使用することもできる。さらに、連続繊維はマットまたはスクリムとして付与され得る。
方法は、切断刃を有する工具を用いて所定の型に従って切断することによって、連続繊維成型品を形成することをさらに含むことができ、このとき工具は、一般的に、熱を供給することによって加熱される。
所定の型は、ここでは、連続繊維成型品の成形と称される。成形シェルという意味における型は、工具として使用され得る。工具は、例えば、２つのハーフから成る加熱された型、パンチおよびダイであり得る。繊維の端部は、それを用いて、分離され、同時に閉鎖され得る。非常に複雑な構成要素は、例えば内部形状について、そのような成形工具を用いて実現され得る。
連続成型品は、所望の形状をもたらすために作られた、挟み切る刃、すなわち切断刃を有する加熱された工具を用いて製造され得る。
切断時に、定められた端部が創出され得る。それにより、成型品の高度な取付精度が実現され、その結果、消音器に溶接する際に、形状または適合に関する問題が回避され得る。
すでに言及したように、連続成型品は、外被により本質的に安定しており、一方でそれと同時に、繊維芯材により自己減衰性である。それにより、例えば、成型品を取り付けるためのある程度の変形が、成型品を破壊または損傷することなく実行され得ると同時に、取り付け後に初期状態が回復される。この特性により、最適な取り付けが可能になる。
例えば、連続繊維成型品は、幾何学的形状、特に、球状または楕円形状に成型され得る。
この際、球状はまだ比較的単純な形状である。しかしながら、例えば非常に複雑な三次元形状も製造され得る。その結果として得られる連続エンドレス成型品は、好ましくは、アンダーカットを有するべきではない。そうでなければ、例えば、アンダーカットが付与されなくなるまで、十分な数の部分に分けられる必要があるだろう。
方法では、少なくとも１００℃、好ましくは２５０〜４００℃で熱を供給することによって硬化が行われ得る。
硬化工程の温度としては、一般的に最高７５０℃が可能であり、連続繊維の温度限度は極めて重要である。硬化の温度は、一般的に２５０〜４００℃である。
方法では、無機バインダーは、コロイド鉱物、特に、水ガラスとシリカゾルをベースとするゾルゲルを含むことができる。
ゾルゲルは、上記のとおり、ここでは特に、水ガラスとシリカゾルをベースとし得る。上記参照。
鉱物バインダーは一般的に外部から塗布され、繊維体の外側に微細コロイド分散液として塗布されるのみであることから、実質的な硬化時間は、一般的に必要とされない。したがって、連続繊維成型品は、迅速に製造され得る。
方法では、ゾルゲルの水ガラス含有量は、２５〜７５％、一般的に３５〜６５％、特に４５〜５５％になり得る。ゾルゲルのシリカゾル含有量は、２５〜７５％、一般的に３５〜６５％、特に４５〜５５％になり得る。さらに、ゾルゲルは水と混合され得る。したがって、一定量の水が添加され得る。ここでは、水は淡水、および／または蒸留水、もしくは両方の混合物であり得る。水とゾルゲルとの混合は、０〜１：６、一般的に１：２、特に１：１の混合比でなされ得る。
方法では、ゾルゲルのｐＨ値は一般的に８〜９の範囲であり得る。
本発明は消音器の製作方法も提供する。この方法は、第１の被覆シェルを提供し；第２の被覆シェル、または高温ガスを直接運ぶ構成要素を提供し；上述した連続繊維成型品を提供し；第１の被覆シェルと第２の被覆シェルとの間、または第１の被覆シェルと高温ガスを直接運ぶ構成要素との間に連続繊維成型品を導入することを含む。
１つまたは複数の連続繊維成型品が、消音器の製作に使用され得る。これらは、高温消音器であり得る。ここでは、隙間は、例えば、被覆シェル間、または第１の被覆シェルと高温ガスを直接運ぶ構成要素との間に設けられる空間を示すとされる。連続繊維成型品はこの隙間に導入され得る。ここでは、あらかじめ作られ、適切に成形された１つまたはいくつかの連続繊維成型品が導入され得る。あるいは、袋状の構造であれば、隙間は、複数の連続繊維成型品、例えば球状の連続繊維成型品によって充填され得る。
定められた密度を有する非常に複雑な形状が、製作工程で製造され得る。これは、ホットスポットの形成、つまり望ましくない凝結挙動と不均一な分散を防ぐ。これが、継続的に優れた吸音挙動と断熱挙動をもたらす。任意の一般的な充填レベルが、狭い公差で実現され得る。
方法では、連続繊維成型品の導入が、第１の被覆シェルと第２の被覆シェルとの間、または第１の被覆シェルと高温ガスを直接運ぶ構成要素との間への、挿入、および／または、鋳造、および／または、吹き込み（ブローイング）、および／または、押し込み（プッシング）を含むことができる。
したがって、連続繊維成型品は、とりわけ簡単な方法で消音器に導入され得る。特に、要素の包装は必要ない。
本発明は、上述の方法に従って製作される消音器をさらに提供する。
以下に、本発明の実施形態が、図面を参照しながら詳述される。説明される実施形態は、すべての態様において、単なる例示と見なされ、説明される特徴の非限定的かつ多様な組み合わせが本発明に含まれる。
図１は、さまざまな種類の繊維ストランドを示す。上から下までの違いは以下の通りである。
・ガラス溶融槽から製造された後の標準的な繊維ストランド１で、粗糸とも称される。
・開かれた繊維ストランド２（オープンファイバーストランド２）。繊維ストランド１は、適切な方法で開くことにより、個々のフィラメントが視認可能になる。ここでは、ストランドの量は、繊維ストランド２が得られるよう増やされている。
・テクスチャード加工されたガラスストランド３：この種のガラスストランドは、標準的な開かれていない繊維ストランドのような均一性がないが、代わりにわずかにねじれている。
・効果テクスチャード加工されたガラス繊維ストランド４（エフェクトテクスチャードグラスファイバー）：この種のガラスストランドは、ガラスフィラメント内に極度の渦巻きがある一方で、ストランドの相互結合がなおも維持されている。そのため、これは、そのようなストランドが絡み合ったときに、渦巻状のフィラメントによってすでにわずかな結合が形成されるという効果を持つ。
・ガラス溶融槽から製造された後の標準的な繊維ストランド１で、粗糸とも称される。
・開かれた繊維ストランド２（オープンファイバーストランド２）。繊維ストランド１は、適切な方法で開くことにより、個々のフィラメントが視認可能になる。ここでは、ストランドの量は、繊維ストランド２が得られるよう増やされている。
・テクスチャード加工されたガラスストランド３：この種のガラスストランドは、標準的な開かれていない繊維ストランドのような均一性がないが、代わりにわずかにねじれている。
・効果テクスチャード加工されたガラス繊維ストランド４（エフェクトテクスチャードグラスファイバー）：この種のガラスストランドは、ガラスフィラメント内に極度の渦巻きがある一方で、ストランドの相互結合がなおも維持されている。そのため、これは、そのようなストランドが絡み合ったときに、渦巻状のフィラメントによってすでにわずかな結合が形成されるという効果を持つ。
図２は、消音器など絶縁されるべきシステムの部品１２の上にある成型品１０の部分概略図である。ここでは、連続成型品１０は絶縁されるべきシステムの形状に従って形成されており、この図は成型品１０の一部のみを示している。
図３は、連続成型品１０が消音器システムの空洞１４を部分的に充填している、さらなる部分概略図を示す。この例では、空洞１４は、絶縁されるべきシステム１２と外壁１６の間に示されている。この図では、空洞は連続成型品１０で完全に充填されているわけではない。適用上の理由から、空洞１４は違う態様で充填され得ることが理解される。参照番号１８は、排ガスの導入管と排出管を示す。
連続成型品１０は本発明による連続成型品である。連続繊維、例えば図１で概要を示した効果テクスチャード加工されたフィラメントは、ここでは、保護被覆として無機バインダーが付与されており、この保護被覆は繊維を包囲し、硬化状態では成形され、保護的である。被覆は、ここでは、コロイド鉱物、特に、水ガラスとシリカゾルをベースとするゾルゲルを有することができる。使用されるゾルゲルの化学的性質は、さまざまな種類の水ガラスとさまざまな種類のシリカゾルの相互作用に基づく可能性がある。ゾルゲル工程の可溶性前駆体、すなわち出発物質は、例えばケイ酸ナトリウム（水ガラス）や、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2などのガラス形成化合物の可溶性酸化物またはアルコキシド、すなわちアルコラート、およびホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）または水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの水酸化物である。しかしながら、純粋なＳｉＯ2については、例えばケイ酸エステルが用いられる。ゾルゲルの化学的性質から生成され得るさらなる生成物には、エーロゲル、キセロゲル、粉末、繊維など多くのものがある。ゾルゲル工程という用語は、コロイド分散液から非金属無機材料またはハイブリッド高分子材料を製造する方法の一般用語と理解され得る。この例に挙げた水ガラスは、ナトリウム、および／または、カリウム、および／または、リチウム水ガラスであってよく、シリカゾルの粒径は７〜４０ｎｍであり得る。シリカゾル粒子の粒径、すなわち基本的にこれらの粒子の直径は、特に２つの範囲に分けられ得る。すなわち、第１に直径が約７〜２０ｎｍの大きさである粒子、または直径が約３０〜４０ｎｍの大きさである粒子である。第１の範囲の直径を有する粒子と、第２の範囲の直径を有する粒子との混合は可能である。ゾルゲルの水ガラス含有量は、２５〜７５％、一般的に３５〜６５％、特に４５〜５５％になり得、かつ、ゾルゲルのシリカゾル含有量は、２５〜７５％、一般的に３５〜６５％、特に３５〜５５％になり得る。ここでは、ゾルゲルは水と混合され得る。したがって、一定量の水が添加され得る。ここでは、水は淡水、および／または、蒸留水、もしくは両方の混合物であり得る。水とゾルゲルとの混合は、０〜１：６、一般的に１：２、特に１：１の混合比でなされ得る。この場合、水ガラスとシリカゾルに対するこれらの仕様は、それぞれの原料の質量百分率と理解され得る。
従来の無機バインダーに伴う１つの問題は、これまで、連続繊維への結合力が十分でないという理由により、塗布する場合には使用され得ないこと、あるいは、ゾルゲル系の場合に問題となるのは、系の塩基度が高いために、繊維が化学的に攻撃、あるいは破壊されるリスクを抱えていることであった。水ガラスとシリカゾルをベースとするゾルゲル系の使用がたびたび試みられてきたが、この場合、常に繊維が損傷された。発明者は、その塩基度が低いためこの作用が生じないゾルゲルバインダー系を確立してきた。シリカゾルと水ガラスをベースとする従来のゾルゲル系より低いｐＨ値を有し、それにより化学塩基度も低いバインダーの組成が見いだされている。ゾルゲルのｐＨ値に、特に８≦ｐＨ≦９が適用できる。このｐＨ値であれば、アルカリ性としても知られる十分に低い塩基度が得られ、それにより、繊維はとりわけ良好に保護され得る。
図１〜３は、純粋に図面の都合により、連続繊維成型品の材料を黒色で示しているが、これは一般的に明るい白っぽい色の材料である。次の図４は、材料を黒色で図示せずに、得られた形状のみ対象としている。
図４は、三次元形状にされた連続成型品３０の概略図を示す。この例は、連続繊維成型品のより複雑な形状を示しており、連続繊維成型品は端部３４と開口部３２の両方を含む。連続繊維成型品３０の形状は、適用に従って実現される。示した型は本質的に安定しており、１つの部品として絶縁されるべきシステムに挿入され得る。それにより、連続繊維成型品３０は、簡単な方法で挿入可能であり、絶縁されるべきシステムにおいて場合によっては交換可能である。
Claims (15)
- 消音機用の連続繊維成型品（１０、３０）であって、
連続繊維と、
前記連続繊維を包囲する無機バインダーの被覆と、から構成される、
連続繊維成型品（１０、３０）。 - 前記連続繊維は、開かれたガラス繊維または効果テクスチャード加工されたガラス繊維であって、
前記ガラス繊維は、Ｅガラス繊維またはＥＣＲガラス繊維であり、
前記連続繊維は、マットまたはスクリムとして付与される、
請求項１に記載の連続繊維成型品（１０、３０）。 - 前記無機バインダーは、コロイド鉱物、特に、水ガラスとシリカゾルをベースとするゾルゲルから構成される、
請求項１に記載の連続繊維成型品（１０、３０）。 - 前記水ガラスは、ナトリウム、および／または、カリウム、および／または、リチウム水ガラスであり、かつ、シリカゾルの粒径が７〜４０ｎｍである、
請求項３に記載の連続繊維成型品（１０、３０）。 - 前記ゾルゲルの水ガラス含有量は、２５〜７５％、一般的に３５〜６５％、特に４５〜５５％であり、かつ、前記ゾルゲルのシリカゾル含有量は、２５〜７５％、一般的に３５〜６５％、特に４５〜５５％であり、
前記ゾルゲルは、淡水、および／または、蒸留水、もしくは両方の混合物から成る水の一部と混合されており、
前記水と前記ゾルゲルとの混合は、０〜１：６、一般的に１：２、特に１：１の混合比でなされる、
請求項３または４に記載の連続繊維成型品（１０、３０）。 - 前記ゾルゲルのｐＨ値に、８≦ｐＨ≦９が適用される、
請求項３〜５のいずれか一項に記載の連続繊維成型品（１０、３０）。 - 供給量において所定の密度を特に有する連続繊維を提供し、
無機バインダーを提供し、
前記無機バインダーを前記連続繊維に塗布することにより、前記連続繊維が、被覆のような方法で包囲され、
熱を加えることによって前記無機バインダーを硬化させる、ことを含む、連続繊維成型品（１０、３０）の製造方法。 - 切断刃を有する工具を用いて所定の形状に従って切断することによって、前記連続繊維成型品（１０、３０）を形成する方法であって、
前記工具が、一般的に、熱を供給することによって加熱される、
請求項７に記載の方法。 - 少なくとも１００℃、好ましくは２５０〜４００℃の熱を供給することによって硬化が行われる、
請求項７または８に記載の方法。 - 前記無機バインダーは、コロイド鉱物、特に、水ガラスとシリカゾルをベースとするゾルゲルである、
請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ゾルゲルの水ガラス含有量は、２５〜７５％、一般的に３５〜６５％、特に４５〜５５％であり、かつ、前記ゾルゲルのシリカゾル含有量は、２５〜７５％、一般的に３５〜６５％、特に４５〜５５％であり、
前記ゾルゲルは、淡水、および／または、蒸留水、もしくは両方の混合物から成る一定量の水と混合され、
前記水と前記ゾルゲルとの混合は、０〜１：６、一般的に１：２、特に１：１の混合比でなされる、
請求項１０に記載の方法。 - 前記ゾルゲルのｐＨ値に、８≦ｐＨ≦９が適用される、
請求項１０または１１に記載の方法。 - 第１の被覆シェルを提供し、
第２の被覆シェル、または高温ガスを直接運ぶ構成要素を提供し、
請求項７に従う連続繊維成型品（１０、３０）を提供し、
前記第１の被覆シェルと前記第２の被覆シェルとの間、または前記第１の被覆シェルと高温ガスを直接運ぶ前記構成要素との間に前記連続繊維成型品（１０、３０）を導入する、
消音器の製作方法。 - 前記連続繊維成型品（１０、３０）の導入は、前記第１の被覆シェルと前記第２の被覆シェルとの間、または前記第１の被覆シェルと高温ガスを直接運ぶ前記構成要素との間への、挿入、および／または、鋳造、および／または、吹き込み、および／または押し込み、を含む、
請求項１３に記載の方法。 - 請求項１３または１４に記載する方法に従って製作される消音器。
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