WO2015194318A1 - プラスチック焼結体の製造方法、金型、及びプラスチック焼結体 - Google Patents

プラスチック焼結体の製造方法、金型、及びプラスチック焼結体 Download PDF

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慧 芹澤
幸二 野口
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a plastic sintered body in which plastic powder is sintered in a mold, a mold used in the manufacturing method, and a plastic sintered body.
  • plastic sintered bodies used as filters, silencers, etc. are filled with plastic powder in the mold cavity, heated to a temperature around the melting point of the plastic powder, and adjacent plastic powder. This is a porous body formed by fusing particles together and then cooling the mold. This plastic sintered body has continuous voids that allow gas or liquid to pass therethrough.
  • FIG. 4 is a view showing a conventional manufacturing method of the two-layer plastic sintered body 100.
  • the two-layered plastic sintered body 100 shown in FIG. 4 includes first to second sintering steps.
  • a cylindrical first plastic sintered body 104 is formed. And in this 1st plastic sintered compact 104, the connected fine space
  • the first plastic sintered body 104 is accommodated in the second mold 105, and the first plastic sintered body 104 is radially outside.
  • a cylindrical cavity 106 of the second mold 105 formed on the side is filled with a second plastic powder having a particle size different from that of the first plastic powder, and a lid (not shown) is formed in the opening 107 of the cavity 106.
  • the second mold 105 is placed in a heating furnace heated before and after the melting point of the second plastic powder, and the entire second mold 105 is heated in the heating furnace for 20 to 30 minutes.
  • the second plastic powder in 106 is sintered.
  • a cylindrical second plastic sintered body 108 is integrally formed on the outer peripheral side of the first plastic sintered body 104 without a gap.
  • a two-layer plastic sintered body 100 is formed (see FIG. 4C).
  • gaps having different sizes are formed between the first plastic sintered body 104 and the second plastic sintered body 108 (see Patent Document 1).
  • an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a plastic sintered body, a mold, and a plastic sintered body that can reduce mold costs and manufacturing man-hours and can simplify the manufacturing operation.
  • the present invention relates to a method for producing a plastic sintered body 1 in which a large number of connected fine voids are formed by heating and sintering a plastic powder 5 filled in a cavity 7 of a mold 6. .
  • the first compressed portion is formed by sintering the first portion of the plastic powder 5 filled in the cavity 7 in the first compressed state.
  • the second compressed portion is formed by sintering the second portion of the plastic powder 5 filled in the cavity 7 in the second compressed state.
  • gap of the said 2nd compression part was made smaller than the said space
  • the plastic sintered body can be manufactured continuously in a single mold, it is possible to reduce mold costs and manufacturing man-hours. Further, according to the present invention, since only one kind of plastic powder is sintered in the mold, two kinds of porous portions having different void sizes are formed. Compared with the conventional example in which different plastic powders must be sorted and used, the manufacturing operation is simplified.
  • FIG. 1A is a front view of the plastic sintered body
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line A1-A1 of FIG. 1A
  • FIG. It is a rear view of a plastic sintered compact
  • FIG.1 (d) is a figure which expands and shows the B1 part of FIG.1 (b).
  • FIG. 2 (a) is a side view of the filter with the upstream chamber broken away
  • FIG. 2 (b) is a front view of the filter
  • FIG. 2 (c) is a line A2-A2 in FIG. 2 (a). It is sectional drawing cut
  • FIG. 3 (a) is a view showing a mold structure before the plastic powder is filled into the cavity
  • FIG. 3 (b) is a view after the plastic powder is filled into the cavity of the mold and within the cavity. It is a figure which shows the state before heating and pressurizing
  • FIG.3 (c) is a figure which shows the state which is heating and pressurizing the plastic powder with which it filled in the cavity of the metal mold
  • FIG. 4 (a) is a diagram for explaining a first sintering step of a conventional plastic sintered body
  • FIG. 4 (b) is a diagram for explaining a second sintering step of a conventional plastic sintered body
  • FIG.4 (c) is a figure which shows the conventional plastic sintered compact.
  • FIG. 1 is a view showing a plastic sintered body 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • 1A is a front view of the plastic sintered body 1
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the plastic sintered body 1 cut along the line A1-A1 of FIG. 1A.
  • 1 (c) is a back view of the plastic sintered body 1
  • FIG. 1 (d) is an enlarged view of a portion B1 in FIG. 1 (b).
  • the plastic sintered body 1 includes an inner cylinder 2 and an outer cylinder 3 that are concentrically arranged with a radial interval therebetween, and one end of the inner cylinder 2 and the outer cylinder 3 is closed by a bottom plate 4. It has a peeled structure.
  • This plastic sintered body 1 is obtained by sintering one type of plastic powder 5 selected from polyethylene, polypropylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyamide, etc. by heating and pressing in a mold 6. As shown in FIG. 3, the shape of the cavity 7 of the mold 6 is a transferred shape.
  • the bottom plate 4 of the plastic sintered body 1 has a first bottom plate portion 4 a that is a bottom plate portion of the inner cylinder 2 and a second bottom plate portion 4 b that is a bottom plate portion between the inner cylinder 2 and the outer cylinder 3. is doing.
  • the first bottom plate portion 4a and the second bottom plate portion 4b are connected via a connection portion 4c (a portion surrounded by a two-dot chain line in FIG. 1D).
  • the outer cylinder 3 and the second bottom plate portion 4b (first portion) of the plastic sintered body 1 are not pressurized from the outside, and the plastic powder 5 itself filled in the cavity 7 is heated.
  • the porous portion (first compressed portion) is formed by sintering at an internal pressure (first compressed state) acting by thermal expansion.
  • This porous portion allows fluids (gas and liquid) to pass through fine voids connected between the particles of the plastic powder 5.
  • the inner cylinder 2 and the connecting portion 4c (second portion) are in a state of being pressurized from the outside (second compressed state) in addition to the internal pressure similar to the first compressed state described above. It is a sintered porous portion (second compressed portion), and the size of fine voids connected between the particles of the plastic powder 5 is larger than that of the outer cylinder 3 and the second bottom plate portion 4b (first portion). Although it is small, fluid (gas and liquid) can pass through.
  • the first bottom plate portion 4a (third portion) is sintered in a state in which the first bottom plate portion 4a (third portion) is pressurized at a pressure larger than the pressure from the outside in the second compressed state (third compressed state).
  • the particles of the plastic powder 5 are fused to each other, and a fine gap connected between the particles of the plastic powder 5 is not formed, and a fluid blocking region that does not allow permeation of fluid (gas and liquid) is formed.
  • the case where the connected fine gap is not formed includes the case where the fine gap is not formed and the case where the fine gap not connected is formed.
  • the opening between the inner cylinder 2 and the outer cylinder 3 is closed by a hollow disk-shaped lid member 8, and the lid member 8 The opening is connected to the downstream conduit 12.
  • the plastic sintered body 1 used as the filter is formed when the fluid on the upstream side 10 passes through the outer cylinder 3 and the second bottom plate portion 4b and flows into the space 13 between the outer cylinder 3 and the inner cylinder 2.
  • the comparatively large foreign matter (foreign matter that can be captured in the gap between the outer cylinder 3 and the second bottom plate portion 4b) mixed in the fluid can be filtered by the outer cylinder 3 and the second bottom plate portion 4b.
  • the plastic sintered body 1 used as the filter is formed when the fluid that has flowed into the space 13 between the outer cylinder 3 and the inner cylinder 2 passes through the inner cylinder 2 and flows into the inner cylinder 2.
  • relatively small foreign matters foreign matters that are smaller than the gap connected to the outer cylinder 3 and the second bottom plate portion 4b and can be captured in the gap connected to the inner cylinder 2 mixed in the fluid.
  • the relatively small foreign matter filtered out by the gap opening on the outer cylinder 3 side in the inner cylinder 2 is stored in a space 13 between the inner cylinder 2 and the outer cylinder 3.
  • the plastic sintered body 1 according to the present embodiment when used as a filter, the foreign matter in the fluid is divided into two stages according to the size (the outer cylinder 3 and the second bottom plate portion 4b, the inner cylinder 2). ).
  • the filtered foreign matter when used as a filter, the filtered foreign matter can be stored in the space 13 between the outer cylinder 3 and the inner cylinder 2. It is possible to prevent clogging for a long period of time, which is caused by clogging the fine gaps connected to the cylinder 2 with foreign matter filtered off. Therefore, the plastic sintered body 1 according to the present embodiment can maintain desired filter performance for a long period of time when used as a filter.
  • the conventional two-layer plastic sintered body 100 shown in FIG. 4 when used as a filter, a space is formed between the first plastic sintered body 104 and the second plastic sintered body 108. Therefore, there is not enough space to accommodate foreign substances in the fluid (gas or liquid) filtered at the boundary between the first plastic sintered body 104 and the second plastic sintered body 108. As a result, the conventional plastic sintered body 100 may be clogged at an early stage when used as a filter.
  • the pressure in the first compressed state in the present invention is not limited to the internal pressure acting by the thermal expansion at the time of heating of the plastic powder 5 itself filled in the cavity 7, but the second pressure In the range where the gap of the compressed portion is smaller than the gap of the first compressed portion, the external pressure may be used as in the second and third compressed states. By doing in this way, the freedom degree of the magnitude
  • the third compressed portion in the present invention is not limited to a form in which fine voids connected between the particles of the plastic powder 5 are not formed (a form in which the fluid is blocked). May be made smaller than the voids of the second compression portion to form fine voids connected between the particles of the plastic powder 5.
  • the gap of the third compression portion it is possible to form a filter having a capacity equivalent to the filter performance by the gap of the first compression portion and the gap of the second compression portion. It is possible to provide a filter having a longer life than the filter in the above-described embodiment.
  • the gap in the third compression portion may be equal to the gap in the second compression portion.
  • the filter performance of the third compression portion can be made equivalent to the filter performance of the second compression portion, so that it is possible to provide a filter having a larger filter surface area than the filter in the above-described embodiment. it can.
  • the one type of plastic powder 5 in the present invention is not limited to a single material and a powder having a single particle size.
  • it is a single material having two or more particle sizes. It is possible to use a mixture of a plurality of powders having a homogeneous mixing.
  • the powder having a single particle size is the plastic powder 5 having a variation in particle size within a predetermined dimension value.
  • the one type of plastic powder 5 in the present invention is a powder having a single particle diameter made of a plurality of materials, and those obtained by homogeneously mixing them can be used.
  • the one type of plastic powder 5 in the present invention may be a plurality of materials, which are a homogeneous mixture of powders having two or more particle sizes.
  • FIG. 3 is a diagram showing a method for manufacturing the plastic sintered body 1 and the mold 6 according to the present embodiment.
  • 3A is a diagram showing a state (first manufacturing process) before the plastic powder 5 is filled in the cavity 7 of the mold 6.
  • FIG. 3B shows a state (second manufacturing process) after the plastic powder 5 is filled in the cavity 7 of the mold 6 and before the plastic powder 5 in the cavity 7 is heated and pressurized.
  • FIG. 3C is a view showing a state (third manufacturing process) in which the plastic powder 5 filled in the cavity 7 of the mold 6 is heated and pressurized.
  • the mold 6 used for manufacturing the plastic sintered body 1 includes a first mold 14, a second mold 15, a pressure movable mold 16, and a filling hole sealing material 17. ing.
  • the first cavity portion 7 ⁇ / b> A of the cavity 7 is formed at the abutting portion of the first mold 14 and the second mold 15, and the second cavity portion 7 ⁇ / b> B of the cavity 7 is formed in the second mold 15.
  • the third cavity portion 7 ⁇ / b> C of the cavity 7 is formed in the engaging portion between the second mold 15 and the movable pressure mold 16.
  • type 16 are heated by the heater as the heating means 18, so that the plastic powder 5 in the cavity 7 can be heated to the temperature which can be sintered. It has become.
  • the pressurizing movable die 16 is slidably engaged with the movable die engaging hole 20 of the second die 15 and is connected to the pressurizing means 21 to change the capacity of the cavity 7 to thereby change the cavity.
  • the plastic powder 5 in 7 can be compressed.
  • the filling hole sealing material 17 is removed from the filling hole 22 of the mold 6 when the plastic powder 5 is filled into the cavity 7 of the mold 6, and the plastic powder 5 is filled into the cavity 7 of the mold 6.
  • the first cavity portion 7 A mainly forms the bottom plate 4 of the plastic sintered body 1
  • the second cavity portion 7 B forms the outer cylinder 3 of the plastic sintered body 1
  • the third cavity portion 7 C is plastic.
  • An inner cylinder 2 of the sintered body 1 is formed.
  • the filling hole sealing material 17 is filled into the filling hole 22. Engaging and sealing the filling hole 22 with the filling hole sealing material 17 prevents the plastic powder 5 filled in the cavity 7 from leaking out of the mold 6.
  • the first mold 14, the second mold 15, and the pressure movable mold 16 exceed the melting point of the plastic powder 5 by the heater as the heating means 18. Heat to desired temperature. Then, the first mold 14, the second mold 15, and the pressure movable mold 16 rise to a desired temperature, and after heating for a certain time, the pressure movable mold 16 is moved into the movable mold engagement hole 20 by the pressure means 21. A predetermined amount (compression amount L2 of the plastic powder 5) is pushed into the plastic mold 5, and the plastic powder 5 between the front end surface 16a (first pressing portion) of the pressurizing movable mold 16 and the first mold side cavity inner surface 14a is pressed.
  • the distal end surface 16a of the movable mold 16 is compressed by L2, and the plastic powder 5 in the third cavity portion 7C is compressed by L2 by the flange end surface 24 (second pressing portion) of the pressure movable mold 16.
  • the energization to the heater as the heating means 18 is cut off, and when the first mold 14, the second mold 15, and the pressure movable mold 16 are cooled for a certain time, the plastic powder 5 in the cavity 7 is discharged.
  • the plastic sintered body 1 shown in FIG. 1 is formed by sintering. When the plastic sintered body 1 in the cavity 7 is further cooled, the first mold 14 is separated from the second mold 15, and the plastic sintered body 1 is taken out from the cavity 7 of the mold 6.
  • the plastic sintered body 1 manufactured as described above has a compressibility ⁇ 1 of the plastic powder 5 between the front end surface 16a (first pressing portion) of the pressure movable mold 16 and the first mold side cavity inner surface 14a.
  • the first bottom plate portion 4a of the plastic sintered body 1 (the third portion which is located between the front end surface 16a (first pressing portion) of the pressure movable mold 16 and the first mold side cavity inner surface 14a). Part) is sintered in a state of being directly pressurized by the pressurizing movable mold 16 (third compressed state), so that the particles of plastic powder are not allowed to permeate the fluid (gas and liquid). They are fused together to form a fluid blocking region (third compressed portion) that does not allow permeation of fluid (gas and liquid). Further, the outer cylinder 3 and the second bottom plate portion 4b (first portion) of the plastic sintered body 1 are not directly pressurized by the pressurizing movable mold 16, and the plastic filled in the cavity 7 is filled.
  • the plastic sintered body 1 includes the connecting portion 4c between the first bottom plate portion 4a and the second bottom plate portion 4b, the inner cylinder 2 (the flange end surface 24 (second pressing portion) of the pressure movable mold 16 and the first mold side).
  • the second portion which is a portion located between the cavity inner surface 14a), is formed by sintering in a state of being directly pressurized by the pressurizing movable die 16 (second compressed state). It is a porous part (second porous part and is a second compressed part), and the size of the fine voids connected between the particles of the plastic powder 5 is larger than that of the outer cylinder 3 and the second bottom plate part 4b. Although it is small, fluid (gas and liquid) can pass through. Therefore, when the plastic sintered body 1 manufactured by the method for manufacturing the plastic sintered body 1 according to the present embodiment is used as a filter, foreign matter in the fluid is filtered in two stages according to the size. Is possible.
  • the manufacturing operation of the plastic sintered body 1 can be continuously performed in the single mold 6. Costs and manufacturing man-hours can be reduced.
  • two types of porous portions having different void sizes can be obtained by simply sintering one type of plastic powder 5 in the mold 6. Since it is formed, the manufacturing operation is simplified as compared with the conventional example in which plastic powders 5 having different particle sizes must be sorted and used for each sintering step.
  • plastic sintered body 1 which concerns on the said 1st thru
  • the plastic cylinder 1 which concerns on the said 1st Embodiment illustrated the aspect in which the inner cylinder 2 and the outer cylinder 3 were formed in a cylindrical shape, it is not restricted to this, A double-sided width shape, polygonal shape (for example, , Square, hexagon), etc.
  • the plastic sintered compact 1 which concerns on the said 2nd Embodiment illustrated the aspect in which an inner cylinder was formed in a cylindrical shape, it is not restricted to this, A double-sided width shape, a polygonal shape, etc. may be sufficient.

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Abstract

金型６のキャビティ７内に充填したプラスチック粉末５を加熱すると共に、キャビティ７内に充填したプラスチック粉末５の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成する。また、キャビティ７内に充填したプラスチック粉末５の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成する。そして、第１の圧縮部分には、多数の連結した微細な空隙を形成し、第２の圧縮部分には、第１の圧縮部分の空隙よりも小さい多数の連結した微細な空隙を形成する。このようなプラスチック焼結体１の製造作業を単一の金型６内において連続して行う。また、１種類のプラスチック粉末５を金型６内で焼結するだけで、空隙の大きさが異なる２種類の多孔質部分を形成する。

Description

プラスチック焼結体の製造方法、金型、及びプラスチック焼結体
　この発明は、プラスチック粉末を金型内で焼結するプラスチック焼結体の製造方法、この製造方法に用いられる金型、及びプラスチック焼結体に関するものである。
　従来から、フィルタや消音体等として使用されているプラスチック焼結体は、プラスチック粉末を金型のキャビティ内に充填して、金型をプラスチック粉末の融点前後の温度に加熱し、隣り合うプラスチック粉末の粒子同士を融着させた後、金型を冷却して形作られる多孔質体である。このプラスチック焼結体は、気体又は液体を透過させる連続的空隙を有している。
　図４は、２層のプラスチック焼結体１００の従来の製造方法を示す図である。この図４に示す２層のプラスチック焼結体１００は、第１乃至第２の焼結工程からなっている。まず、第１の焼結工程は、図４（ａ）に示すように、第１金型１０１の円筒状のキャビティ１０２内に第１のプラスチック粉末を充填し、キャビティ１０２の開口部１０３に蓋（図示せず）をして、第１金型１０１を第１のプラスチック粉末の融点前後に加熱した加熱炉に入れ、第１金型１０１の全体を加熱炉内で２０～３０分間加熱することにより、キャビティ１０２内の第１のプラスチック粉末を焼結する。その結果、円筒状の第１プラスチック焼結体１０４が形作られる。そして、この第１プラスチック焼結体１０４において、第１のプラスチック粉末の粒子間には、連結した微細な空隙が形成されている。
　また、第２の焼結工程は、図４（ｂ）に示すように、第２金型１０５内に第１プラスチック焼結体１０４を収容し、この第１プラスチック焼結体１０４の径方向外方側に形作られる第２金型１０５の円筒状のキャビティ１０６内に、第１のプラスチック粉末の粒度と異なる粒度の第２のプラスチック粉末を充填し、キャビティ１０６の開口部１０７に蓋（図示せず）をして、第２金型１０５を第２のプラスチック粉末の融点前後に加熱した加熱炉に入れ、第２金型１０５の全体を加熱炉内で２０～３０分間加熱することにより、キャビティ１０６内の第２のプラスチック粉末を焼結する。その結果、第１プラスチック焼結体１０４の外周側に円筒状の第２プラスチック焼結体１０８が隙間無く一体に形成され、これら第１プラスチック焼結体１０４と第２プラスチック焼結体１０８とからなる２層のプラスチック焼結体１００が形作られる（図４（ｃ）参照）。そして、この２層のプラスチック焼結体１００は、第１プラスチック焼結体１０４と第２プラスチック焼結体１０８とで異なる大きさの空隙が形成されている（特許文献１参照）。
特開２００８－２２１６１１号公報
　しかしながら、図４に示した従来の２層のプラスチック焼結体１００の製造方法によれば、焼結工程に応じた金型（第１金型１０１、第２金型１０５）が複数必要となり、また、複数の焼結工程毎に加熱炉に出し入れする必要があったため、金型費用が嵩むと共に、製造工数が多くかかっていた。また、図４に示した従来のプラスチック焼結体１００の製造方法によれば、粒度の異なる複数のプラスチック粉末を用意し、各焼結工程毎に粒度の異なるプラスチック粉末を仕分けて使用しなければならず、作業が繁雑になっていた。
　そこで、本発明は、金型費用及び製造工数を削減でき、製造作業を簡素化できるプラスチック焼結体の製造方法、金型、及びプラスチック焼結体の提供を目的とする。
　本発明は、金型６のキャビティ７内に充填したプラスチック粉末５を加熱して焼結することにより、多数の連結した微細な空隙が形成されたプラスチック焼結体１の製造方法に関するものである。この発明に係るプラスチック焼結体１の製造方法は、前記キャビティ７内に充填した前記プラスチック粉末５の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成する。また、前記キャビティ７内に充填した前記プラスチック粉末５の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成する。そして、前記第２の圧縮部分の前記空隙を、前記第１の圧縮部分の前記空隙よりも小さくした。
　本発明によれば、プラスチック焼結体の製造作業を単一の金型内において連続して行うことができるため、金型費用及び製造工数を削減することが可能になる。また、本発明によれば、１種類のプラスチック粉末を金型内で焼結するだけで、空隙の大きさが異なる２種類の多孔質部分が形成されるため、各焼結工程毎に粒度の異なるプラスチック粉末を仕分けて使用しなければならない従来例と比較し、製造作業が簡素化する。
本発明の第１実施形態に係るプラスチック焼結体を示す図である。図１（ａ）がプラスチック焼結体の正面図であり、図１（ｂ）が図１（ａ）のＡ１－Ａ１線に沿って切断して示す断面図であり、図１（ｃ）がプラスチック焼結体の背面図であり、図１（ｄ）が図１（ｂ）のＢ１部を拡大して示す図である。 本発明の第１実施形態に係るプラスチック焼結体をフィルタとして使用する構成を示す図である。図２（ａ）が上流室を破断して示すフィルタの側面図であり、図２（ｂ）がフィルタの正面図であり、図２（ｃ）が図２（ａ）のＡ２－Ａ２線に沿って切断して示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るプラスチック焼結体の製造方法及び金型を示す図である。図３（ａ）がプラスチック粉末をキャビティ内に充填する前の金型構造を示す図であり、図３（ｂ）がプラスチック粉末を金型のキャビティ内に充填した後で且つキャビティ内のプラスチック粉末を加熱及び加圧する前の状態を示す図であり、図３（ｃ）が金型のキャビティ内に充填したプラスチック粉末を加熱及び加圧している状態を示す図である。 従来のプラスチック焼結体の製造方法及びその製造方法によって製造されたプラスチック焼結体を説明する図である。図４（ａ）が従来のプラスチック焼結体の第１焼結工程を説明する図であり、図４（ｂ）が従来のプラスチック焼結体の第２焼結工程を説明する図であり、図４（ｃ）が従来のプラスチック焼結体を示す図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
　［第１実施形態］
　　（プラスチック焼結体）
　図１は、本発明の第１実施形態に係るプラスチック焼結体１を示す図である。なお、図１（ａ）がプラスチック焼結体１の正面図であり、図１（ｂ）が図１（ａ）のＡ１－Ａ１線に沿って切断して示すプラスチック焼結体１の断面図であり、図１（ｃ）がプラスチック焼結体１の裏面図であり、図１（ｄ）が図１（ｂ）のＢ１部を拡大して示す図である。
　図１に示すように、プラスチック焼結体１は、内筒２と外筒３が径方向に間隔を開けて同心状に配置され、これら内筒２と外筒３の一端が底板４で塞がれた構造になっている。このプラスチック焼結体１は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド等から選択される１種類のプラスチック粉末５を金型６内で加熱・加圧して焼結されたものであり、図３に示すように、金型６のキャビティ７の形状が転写された形状になっている。そして、このプラスチック焼結体１の底板４は、内筒２の底板部分である第１底板部分４ａと、内筒２と外筒３の間の底板部分である第２底板部分４ｂとを有している。また、第１底板部分４ａと第２底板部分４ｂとは、接続部分４ｃ（図１（ｄ）中の２点鎖線で囲まれた部分）を介して接続されている。そして、このプラスチック焼結体１の外筒３及び第２底板部分４ｂ（第１の部分）は、外部から加圧されることなく、キャビティ７内に充填されたプラスチック粉末５自体の加熱時の熱膨張によって作用する内部的な圧力（第１の圧縮状態）で焼結され、多孔質部分（第１の圧縮部分）が形成されている。この多孔質部分は、プラスチック粉末５の粒子間の連結した微細な空隙を、流体（気体及び液体）が透過できるようになっている。また、内筒２及び接続部分４ｃ（第２の部分）は、上述の第１の圧縮状態と同様の内部的な圧力に加えて外部からも加圧された状態（第２の圧縮状態）で焼結された多孔質部分（第２の圧縮部分）であり、プラスチック粉末５の粒子間の連結した微細な空隙の大きさが外筒３及び第２底板部分４ｂ（第１の部分）よりも小さくなっているものの、流体（気体及び液体）が透過できるようになっている。さらに、第１底板部分４ａ（第３の部分）は、上述の第２の圧縮状態における外部からの圧力よりも大きい圧力で加圧された状態（第３の圧縮状態）で焼結されることにより、プラスチック粉末５の粒子同士が融着し、プラスチック粉末５の粒子間には連結した微細な空隙が形成されておらず、流体（気体及び液体）の透過を許さない流体遮断領域になっている（第３の圧縮部分）。ここで、連結した微細な空隙が形成されない場合には、微細な空隙が形成されない場合と連結しない微細な空隙が形成される場合とが含まれる。
　図２に示すように、プラスチック焼結体１は、フィルタとして使用される場合、内筒２と外筒３の間の開口部が中空円板状の蓋部材８によって閉じられ、蓋部材８の開口部が下流側導管１２に接続される。このフィルタとして使用されるプラスチック焼結体１は、上流側１０の流体が外筒３及び第２底板部分４ｂを透過して外筒３と内筒２の間のスペース１３内に流入する際に、流体中に混入している比較的大きな異物（外筒３及び第２底板部分４ｂの連結した空隙で捕捉可能な異物）を外筒３及び第２底板部分４ｂで濾過することができる。また、このフィルタとして使用されるプラスチック焼結体１は、外筒３と内筒２の間のスペース１３内に流入した流体が内筒２を透過して内筒２の内側に流入する際に、流体に混入している比較的小さな異物（外筒３及び第２底板部分４ｂの連結した空隙よりも小さく且つ内筒２の連結した空隙で捕捉可能な異物）を濾過することができる。そして、内筒２における外筒３側の空隙開口部によって濾し取られた比較的小さな異物は、内筒２と外筒３の間のスペース１３内に貯留される。
　以上のように、本実施形態に係るプラスチック焼結体１は、フィルタとして使用される場合、流体中の異物を大きさに応じて２段階（外筒３及び第２底板部分４ｂ、内筒２）で濾し取ることができる。しかも、本実施形態に係るプラスチック焼結体１は、フィルタとして使用される場合、外筒３と内筒２の間のスペース１３内に濾し取った異物を貯留しておくことができるため、内筒２の連結した微細な空隙が濾し取った異物によって塞がれて生じる目詰まりを長期間防止することができる。したがって、本実施形態に係るプラスチック焼結体１は、フィルタとして使用される場合、所望のフィルタ性能を長期間維持することができる。一方、図４に示した従来の２層のプラスチック焼結体１００は、フィルタとして使用されると、第１プラスチック焼結体１０４と第２プラスチック焼結体１０８との間に空間が形成されていないため、第１プラスチック焼結体１０４と第２プラスチック焼結体１０８の境界部分で濾し取った流体（気体又は液体）中の異物を収容しておく十分なスペースがない。その結果、従来のプラスチック焼結体１００は、フィルタとして使用されると、早期に目詰まりを生じる虞がある。
　なお、本発明における第１の圧縮状態における圧力は、キャビティ７内に充填されたプラスチック粉末５自体の加熱時の熱膨張によって作用する内部的な圧力だけに限定されるものでなく、第２の圧縮部分の空隙が第１の圧縮部分の空隙よりも小さくなる範囲において、第２及び第３の圧縮状態と同様に、外部からの圧力を用いてもよい。このようにすることで、第１の圧縮状態の空隙の大きさの自由度を大きくすることができ、本発明を適用したフィルタのバリエーションを豊富にすることができる。
　また、本発明における第３の圧縮部分は、プラスチック粉末５の粒子間に連結した微細な空隙が形成されない形態（流体を遮断する形態）に限定されるものでなく、第３の圧縮部分の空隙を第２の圧縮部分の空隙よりも小さくし、プラスチック粉末５の粒子間に連結した微細な空隙を形成するようにしてもよい。このようにすれば、第３の圧縮部分の空隙を調整することで、第１の圧縮部分の空隙及び第２の圧縮部分の空隙によるフィルタ性能と同等の能力を有するフィルタを形成することができ、上述の実施形態におけるフィルタよりも長寿命なフィルタを提供することができる。
　また、本発明において、第３の圧縮部分の空隙を第２の圧縮部分の空隙と等しくしてもよい。このようにすれば、第３の圧縮部分のフィルタ性能を第２の圧縮部分のフィルタ性能と同等にすることができるので、上述の実施形態におけるフィルタよりもフィルタ表面積の大きいフィルタを提供することができる。
　また、本発明における１種類のプラスチック粉末５は、単一の材料、且つ、単一の粒径の粉末に限定されるものでなく、例えば、単一の材料であって、二以上の粒径を有する複数の粉末を均質に混合したものを用いることができる。ここで、単一の粒径の粉末とは、粒径のばらつきが所定寸法値内のプラスチック粉末５である。
　また、本発明における１種類のプラスチック粉末５は、複数の材料による単一粒径の粉末であって、それらを均質に混合したものを用いることができる。
　また、本発明における１種類のプラスチック粉末５は、複数の材料であって、二以上の粒径を有する粉末を均質に混合したものを用いることができる。
　　（プラスチック焼結体の製造方法及び金型）
　図３は、本実施形態に係るプラスチック焼結体１の製造方法及び金型６を示す図である。なお、図３（ａ）は、プラスチック粉末５を金型６のキャビティ７内に充填する前の状態（第１製造工程）を示す図である。また、図３（ｂ）は、プラスチック粉末５を金型６のキャビティ７内に充填した後であって、キャビティ７内のプラスチック粉末５を加熱及び加圧する前の状態（第２製造工程）を示す図である。また、図３（ｃ）は、金型６のキャビティ７内に充填したプラスチック粉末５を加熱及び加圧している状態（第３製造工程）を示す図である。
　図３に示すように、プラスチック焼結体１の製造に使用される金型６は、第１金型１４、第２金型１５、加圧可動型１６、及び充填穴封止材１７を備えている。この金型６は、第１金型１４と第２金型１５の突き合わせ部にキャビティ７の第１キャビティ部７Ａが形成され、第２金型１５にキャビティ７の第２キャビティ部７Ｂが形成され、第２金型１５と加圧可動型１６との係合部にキャビティ７の第３キャビティ部７Ｃが形成されている。そして、第１金型１４、第２金型１５、及び加圧可動型１６は、加熱手段１８としてのヒータによって加熱され、キャビティ７内のプラスチック粉末５を焼結可能な温度に加熱できるようになっている。また、加圧可動型１６は、第２金型１５の可動型係合穴２０にスライド移動可能に係合されると共に、加圧手段２１に接続され、キャビティ７の容量を変えることにより、キャビティ７内のプラスチック粉末５を圧縮できるようになっている。また、充填穴封止材１７は、金型６のキャビティ７内にプラスチック粉末５を充填する際に金型６の充填穴２２から取り外され、金型６のキャビティ７内にプラスチック粉末５を充填した後に金型６の充填穴２２に係合され、金型６に図示しない固定手段によって着脱可能に固定される。また、キャビティ７は、第１キャビティ部７Ａが主にプラスチック焼結体１の底板４を形作り、第２キャビティ部７Ｂがプラスチック焼結体１の外筒３を形作り、第３キャビティ部７Ｃがプラスチック焼結体１の内筒２を形作るようになっている。
　まず、図３（ａ）に示す第１製造工程において、金型６の充填穴封止材１７は、プラスチック粉末５をキャビティ７内に充填する前に、充填穴２２から取り外される。また、金型６の加圧可動型１６は、第１キャビティ部７Ａの隙間寸法（Ｌ１）に対し、第１キャビティ部７Ａ及び第３キャビティ部７Ｃに充填されたプラスチック粉末５の圧縮量をＬ２とした場合、先端面１６ａが第１金型側キャビティ内面１４ａからＬ３（Ｌ３＝Ｌ１＋Ｌ２）だけ離れた位置（退避位置）に保持されている。
　次に、図３（ｂ）に示す第２製造工程において、金型６の充填穴２２から１種類のプラスチック粉末５をキャビティ７内に充填した後、充填穴封止材１７を充填穴２２に係合し、充填穴２２を充填穴封止材１７で密封することにより、キャビティ７内に充填されたプラスチック粉末５が金型６から漏出するのを防止する。
　次に、図３（ｃ）に示す第３製造工程において、第１金型１４、第２金型１５、及び加圧可動型１６は、加熱手段１８としてのヒータによってプラスチック粉末５の融点を超える所望温度まで加熱される。そして、第１金型１４、第２金型１５、及び加圧可動型１６が所望温度まで上昇し、一定時間加熱後、加圧可動型１６が加圧手段２１によって可動型係合穴２０内に所定量（プラスチック粉末５の圧縮量Ｌ２）だけ押し込まれ、加圧可動型１６の先端面１６ａ（第１押圧部）と第１金型側キャビティ内面１４ａとの間のプラスチック粉末５が加圧可動型１６の先端面１６ａによってＬ２だけ圧縮され、第３キャビティ部７Ｃ内のプラスチック粉末５が加圧可動型１６のフランジ端面２４（第２押圧部）によってＬ２だけ圧縮される。圧縮完了後、加熱手段１８としてのヒータへの通電が遮断され、第１金型１４、第２金型１５、及び加圧可動型１６が一定時間冷却されるとキャビティ７内のプラスチック粉末５が焼結され、図１に示したプラスチック焼結体１が形成される。キャビティ７内のプラスチック焼結体１がさらに冷却されると、第１金型１４が第２金型１５から分離され、プラスチック焼結体１が金型６のキャビティ７内から取り出される。
　以上のようにして製造されたプラスチック焼結体１は、加圧可動型１６の先端面１６ａ（第１押圧部）と第１金型側キャビティ内面１４ａとの間のプラスチック粉末５の圧縮率α１（α１＝Ｌ２／Ｌ３）が加圧可動型１６のフランジ端面２４（第２押圧部）と第１金型側キャビティ内面１４ａとの間のプラスチック粉末５の圧縮率α２（加圧可動型１６のフランジ端面２４から第１金型側キャビティ内面１４ａまでの寸法をＬ４とすると、α２＝Ｌ２／Ｌ４）よりも大きくなっている（α１＞α２）。その結果、プラスチック焼結体１の第１底板部分４ａ（加圧可動型１６の先端面１６ａ（第１押圧部）と第１金型側キャビティ内面１４ａとの間に位置した部分である第３の部分）は、加圧可動型１６によって直接的に加圧された状態（第３の圧縮状態）で焼結されるため、流体（気体及び液体）の透過を許さないようにプラスチック粉末の粒子同士が融着し、流体（気体及び液体）の透過を許さない流体遮断領域（第３の圧縮部分）になっている。また、プラスチック焼結体１の外筒３及び第２底板部分４ｂ（第１の部分）は、加圧可動型１６によって直接的に加圧されることがなく、キャビティ７内に充填されたプラスチック粉末５自体の加熱時の熱膨張によって作用する内部的な圧力（第１の圧縮状態）で焼結されることによって形成された多孔質部分（第１の多孔質部分であって、第１の圧縮部分）であり、プラスチック粉末５の粒子間の連結した微細な空隙の大きさが他部よりも大きく、流体（気体及び液体）が透過できるようになっている。また、プラスチック焼結体１は、第１底板部分４ａと第２底板部分４ｂの接続部分４ｃ及び内筒２（加圧可動型１６のフランジ端面２４（第２押圧部）と第１金型側キャビティ内面１４ａとの間に位置した部分である第２の部分）は、加圧可動型１６によって直接的に加圧された状態（第２の圧縮状態）で焼結されることによって形成された多孔質部分（第２の多孔質部分であって、第２の圧縮部分）であり、プラスチック粉末５の粒子間の連結した微細な空隙の大きさが外筒３及び第２底板部分４ｂよりも小さくなっているものの、流体（気体及び液体）が透過できるようになっている。したがって、本実施形態に係るプラスチック焼結体１の製造方法によって製造されたプラスチック焼結体１は、フィルタとして使用された場合、流体中の異物をその大きさに応じて２段階で濾し取ることが可能になる。
　以上のように、本実施形態に係るプラスチック焼結体１の製造方法によれば、プラスチック焼結体１の製造作業を単一の金型６内において連続して行うことができるため、金型費用及び製造工数を削減することが可能になる。また、本実施形態に係るプラスチック焼結体１の製造方法によれば、１種類のプラスチック粉末５を金型６内で焼結するだけで、空隙の大きさが異なる２種類の多孔質部分が形成されるため、各焼結工程毎に粒度の異なるプラスチック粉末５を仕分けて使用しなければならない従来例と比較し、製造作業が簡素化する。
　［その他の実施形態］
　なお、上記第１乃至第２実施形態に係るプラスチック焼結体１は、フィルタとして使用する態様を例示したが、これに限られず、消音器として使用することも可能である。
　また、上記第１実施形態に係るプラスチック焼結体１は、内筒２及び外筒３が円筒形状に形成される態様を例示したが、これに限られず、二面幅形状、多角形状（例えば、四角形、六角形）等でもよい。また、上記第２実施形態に係るプラスチック焼結体１は、内筒が円筒形状に形成される態様を例示したが、これに限られず、二面幅形状、多角形状等でもよい。
　１……プラスチック焼結体、５……プラスチック粉末、６……金型、７……キャビティ

Claims (9)

  1. 　金型のキャビティ内に充填したプラスチック粉末を加熱して焼結することにより、多数の連結した微細な空隙が形成されたプラスチック焼結体の製造方法において、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成し、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成し、
    　前記第２の圧縮部分の前記空隙を、前記第１の圧縮部分の前記空隙よりも小さくした、
    　ことを特徴とするプラスチック焼結体の製造方法。
  2. 　金型のキャビティ内に充填したプラスチック粉末を加熱して焼結することにより、多数の連結した微細な空隙が形成されたプラスチック焼結体の製造方法において、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成し、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成し、
      前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第３の部分を第３の圧縮状態で焼結することにより第３の圧縮部分を形成し、
    　前記第２の圧縮部分の前記空隙を、前記第１の圧縮部分の前記空隙よりも小さくし、
    　前記第３の圧縮部分の前記空隙を、前記第２の圧縮部分の前記空隙よりも小さいか又は等しくした、
    　ことを特徴とするプラスチック焼結体の製造方法。
  3.   金型のキャビティ内に充填したプラスチック粉末を加熱して焼結するプラスチック焼結体の製造方法において、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成し、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成し、
      前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第３の部分を第３の圧縮状態で焼結することにより第３の圧縮部分を形成し、
    　前記第１の圧縮部分には、多数の連結された微細な第１の空隙を形成し、
    　前記第２の圧縮部分には、多数の連結された微細な第２の空隙で且つ前記第１の空隙よりも小さい第２の空隙を形成し、
    　前記第３の圧縮部分には、連結されない微細な空隙を形成するか又は空隙を形成しない、
    　ことを特徴とするプラスチック焼結体の製造方法。
  4. 　キャビティ内に充填したプラスチック粉末を加熱して焼結することにより、多数の連結した微細な空隙が形成されたプラスチック焼結体を製造する金型において、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成し、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成し、
    　前記第２の圧縮部分の前記空隙を、前記第１の圧縮部分の前記空隙よりも小さくする、
    　ことを特徴とする金型。
  5. 　キャビティ内に充填したプラスチック粉末を加熱して焼結することにより、多数の連結した微細な空隙が形成されたプラスチック焼結体を製造する金型において、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成し、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成し、
      前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第３の部分を第３の圧縮状態で焼結することにより第３の圧縮部分を形成し、
    　前記第２の圧縮部分の前記空隙を、前記第１の圧縮部分の前記空隙よりも小さくし、
    　前記第３の圧縮部分の前記空隙を、前記第２の圧縮部分の前記空隙よりも小さいか又は等しくする、
    　ことを特徴とする金型。
  6.   キャビティ内に充填したプラスチック粉末を加熱して焼結することにより、プラスチック焼結体を製造する金型において、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成し、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成し、
      前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第３の部分を第３の圧縮状態で焼結することにより第３の圧縮部分を形成し、
    　前記第１の圧縮部分には、多数の連結された微細な第１の空隙を形成し、
    　前記第２の圧縮部分には、多数の連結された微細な第２の空隙で且つ前記第１の空隙よりも小さい第２の空隙を形成し、
    　前記第３の圧縮部分は、連結されない微細な空隙を形成するか又は空隙を形成しない、
    　ことを特徴とする金型。
  7. 　金型のキャビティ内に充填したプラスチック粉末を加熱して焼結することにより、多数の連結した微細な空隙が形成されたプラスチック焼結体において、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成し、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成し、
    　前記第２の圧縮部分の前記空隙を、前記第１の圧縮部分の前記空隙よりも小さくした、
    　ことを特徴とするプラスチック焼結体。
  8. 　金型のキャビティ内に充填したプラスチック粉末を加熱して焼結することにより、多数の連結した微細な空隙が形成されたプラスチック焼結体において、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成し、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成し、
      前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第３の部分を第３の圧縮状態で焼結することにより第３の圧縮部分を形成し、
    　前記第２の圧縮部分の前記空隙を、前記第１の圧縮部分の前記空隙よりも小さくし、
    　前記第３の圧縮部分の前記空隙を、前記第２の圧縮部分の前記空隙よりも小さいか又は等しくした、
    　ことを特徴とするプラスチック焼結体。
  9. 　金型のキャビティ内に充填したプラスチック粉末を加熱して焼結することにより形成するプラスチック焼結体において、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第１の部分を第１の圧縮状態で焼結することにより第１の圧縮部分を形成し、
    　前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第２の部分を第２の圧縮状態で焼結することにより第２の圧縮部分を形成し、
      前記キャビティ内に充填した前記プラスチック粉末の第３の部分を第３の圧縮状態で焼結することにより第３の圧縮部分を形成し、
    　前記第１の圧縮部分には、多数の連結された微細な第１の空隙を形成し、
    　前記第２の圧縮部分には、多数の連結された微細な第２の空隙で且つ前記第１の空隙よりも小さい第２の空隙を形成し、
    　前記第３の圧縮部分には、連結されない微細な空隙を形成するか又は空隙を形成しない、
    　ことを特徴とするプラスチック焼結体。
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