(57)【要約】【解決手段】  この発明は、成形デバイス製造のための基体への樹脂材料被覆の適用方法を提供する。この方法は、金型の上に樹脂材料を取り付けること、溶融基体を樹脂質層を溶融するように添加すること、および金型（４０）を満たすことを含む。金型は冷却され、樹脂質層を含んだ表面を有する成形デバイスが成形される。樹脂質層は高分子シート（１２）、金型表面に吹き付けられた粒子の層（６８）あるいは金型表面に静電的に堆積させられた粒子の層（４２）である。
2005512841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部層の少なくとも一部に覆い重なり、かつそこに完全に取り付けられる樹脂に富む層を有する成形デバイスを製造する方法であって：
樹脂に富む材料の層を金型内に取り付ける工程であって、前記樹脂に富む材料は融点を持ち、かつ前記金型は内部表面およびそこで規定される少なくとも一つの外形を有する；
多量の注入成形可能な基体を前記金型に導入する工程であり、前記金型はそこに取り付けられた樹脂に富む材料の前記層を有し、前記注入成形可能な基体は前記樹脂に富む材料の融点を越えた温度の実質的に溶融状態で前記金型に導入され、多量の注入成形可能基体は前記金型に取り付けられた前記樹脂に富む材料を溶融するのに十分な熱を有し、前記注入成形可能な基体は、前記樹脂に富む材料が前記金型と前記注入成形可能な基体の間に挿入され、かつ前記金型に導入される前記注入成形可能材料が、前記金型と前記成形可能な基体との間に挿入され、前記樹脂に富む材料とそこに直接に隣接する注入成形可能な基体との間の実質的に均一に接触を成し遂げる方法で、前記金型の内部表面およびそこに位置する外形との接触を強いるように接触される工程；
前記樹脂に富む材料および前記注入される成形可能な基体を実質的に前記基体が固体状になる温度まで冷却する工程、
を含む方法。
【請求項２】
前記樹脂質材料の層は高分子シートである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記樹脂質材料のシートの膜厚は、０.０２５までである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記樹脂質材料の層の適用方法は、
金型に静電気を帯電させる、および、
負帯電した樹脂質材料粒子を前記粒子が前記金型の表面に攻撃し分配するように前記金型に吹き付ける、
ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記高分子材料の粒子が１０ミクロンから１００ミクロンの大きさである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記金型に施した電位が４０ｋＶから１２０ｋＶである請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記樹脂質材料層の適用は；
粒子をホットガス気流に前記粒子が前記ガス気流に溶けるかあるいは溶融状態にあるような温度で注入すること；および、
溶融した粒子の前記ホットガス気流を前記金型の表面に向けること；
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
高分子材料の前記粒子は、１０ミクロンから６０ミクロンの大きさである請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記樹脂質材料のシートは、アセタール高分子、フッ化炭素／アセタール混合物、高分子エラストマーおよびエチレン高分子のうち少なくとも一つを含む高分子からなる請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記樹脂質材料のシートは高密度ポリエチレンを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記注入成形可能な材料は、ポリアミド、アセタール樹脂、注入成形可能な熱可塑性エラストマーおよびポリエーテルイミドのうち少なくとも一つを含む溶融処理可能な高分子からなる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記注入可能な材料は補強添加剤をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記補強添加剤量は前記注入可能材料の３０重量％までである請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記溶融基体材料材は、約２００℃から約３００℃の溶融温度を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
下部サポート材料との関係で結合される下地中に樹脂質材料の表皮を含む外部接触表面を有する、成形デバイスを作る方法で；
樹脂に富む材料の層を金型に取り付け、前記樹脂に富む材料は融点を持ち、かつ前記金型は内部表面と少なくとも一つのそこで規定された外形を有する；
実質的に溶融状態の注入成形可能な材料を前記樹脂に富む材料の融点を超える温度で前記金型の前記内部に導入し、前記注入成形可能な材料は両方の前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能な材料が同時に溶解されるように前記樹脂に富む材料を溶かすのに充分な熱を供し、かつ前記樹脂質材料を前記金型の前記内部表面とそこに位置する外形との接触を強いる；
前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能材料を、前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能材料を固化させるように冷却し、前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能な材料の間に実質的に永続的な結合を作り、それによって樹脂に富む表皮を有する成形デバイスを形成する；
を含む方法。
【請求項１６】
前記樹脂質層は、高分子シート、前記金型表面に吹き付けられた粒子層、あるいは金型表面に静電的に堆積され粒子層である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
樹脂質材料の前記シートは、アセタール樹脂、フッ化炭素／アセタール混合物、ポリエーテルエラストマー、ポリエーテルイミドのうちの少なくとも一つを含む高分子からなる請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記注入成形可能な材料は、ポリアミド、アセタール樹脂、注入成形用熱可塑性エラストマー、ポリエーテルイミドのうちの少なくとも一つを含む溶融処理可能な高分子である請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記注入可能な材料は、補強添加剤をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
樹脂質材料からなる表皮を有する成形デバイスを作る方法であって、
金型に樹脂に富む材料の層を取り付け、前記樹脂質材料は融点を持ち、かつ前記金型は内部表面とそこで規定された少なくとも一つの外形を有する；
多量の注入成形可能な基体を前記金型に導入し、前記注入成形可能な基体は前記樹脂質材料の融点を超える温度で実質的に溶融している状態であり、多量の前記注入成形可能な基体は前記金型に取り付けられる前記樹脂に富む材料を溶融するのに充分な熱を有し、多量の前記注入成形可能な基体は前記金型に、前記樹脂に富む材料は前記金型と前記注入成形可能な基体の間にあるように、前記樹脂に富む材料を溶かすための熱が前記樹脂に富む材料を通して前記溶けた基体から運ばれるように、かつ前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能な材料が同時に溶融するように導入される；
前記樹脂に富む材料とそこに直接隣接する前記注入成形可能な基体との間で実質的に均一な接触を成し遂げる方法で前記樹脂質材料を前記金型の前記内部表面およびそこに位置した外形との接触を強いる；
前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能な基体を前記基体が実質的に固体状態の温度まで冷却し、それによって前記金型を通して前記熱は運ばれ、前記樹脂質材料と前記注入成形可能な材料の間に本質的に永続的な結合を作り、それによって樹脂に富む表皮を有する成形デバイスを形成する、
ことを含む方法。
【請求項２１】
前記樹脂質層は、高分子シート、前記金型表面に吹き付けられた粒子層、あるいは前記金型の表面に静電的に堆積した粒子の層である請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記樹脂質材料の前記シートは、アセタール樹脂、フッ化炭素／アセタール混合物、ポリエーテルエラストマー、ポリエーテルイミドおよびエチレン高分子のうち少なくとも一つを含む高分子からなる請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記注入成形可能な材料は、ポリアミド、アセタール樹脂、注入成形用熱可塑性エラストマーおよびポリイミドのうち少なくとも一つを含む溶融処理可能な高分子であることを特徴とする請求項２０の方法。
【請求項２４】
前記注入用材料は、補強添加剤さらに含む請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磨耗を受けやすい複雑な構造を有する表面を有する、ギアおよび様々な他の部品を補強する方法に関する。特に、この発明は、潤滑性の増加および／または使用範囲の拡張を提供するために、選択された磨耗表面に適用された樹脂に富む表皮を有する部品を製造する方法に関する。この発明はまた、樹脂に富む表皮が製造部品の磨耗表面の上に覆い被さるように完全に取り付けられる樹脂に富む表皮を有すギアのような作動部品の製造方法に関する。この現在の発明はまた、その上完全に接合した樹脂に富むコーティングを有するギアのような、補強された材料からなる部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自走車両のようなデバイスにおいて、多数のサブアセンブリーは、関連する自走車両の有用な寿命を含む期間を伸ばす不全のない機能を提供するために、丈夫な磨耗表面を有する可動部品の使用を必要とする。乗り物全体の重量を減らすため、自動車サブアセンブリー中にできるだけ軽い可動部品を有することが望ましい。それ故に、曝される磨耗表面を持つ多くの可動部品は可能な限り高分子材料から製造されている。
【０００３】
高分子部品は欠点を有す。アセタールのような材料は良好な潤滑性と耐磨耗を表すが、ギア等のような複雑な部品に使用することには適していない。アセタールのような高分子から製造した部品は、負荷から開放された時、クリープや歪みを示す。加えて、アセタールのような高分子材料は、サブアセンブリー環境中で起こりうる負荷ストレス下で、ずれを生じる。わずかな量のクリープやずれですら、ギアやその他の部品の機能性を損なうということがわかる。部品の構造での小さなずれあるいは変形ですら関係するサブアセンブリーへの有害な結果に対する普通受け入れられる耐久性を越えて逸脱させてしまう。
【０００４】
この問題を緩和するために、徹底的な抵抗力あるいは多元臨界を有する部品が、充填されるかあるいは補強される高分子材料から製造される。補強された高分子は一般的に、ガラス、炭素等のような適切な繊維質あるいは粒子状の補強材料を含む。ガラス繊維等のような適切な材料で補強されたアセタールや他の高分子の使用が提案されてきた。不運なことに、補強はこのような部品に固有な全ての問題を扱うことができず、使用時に付加的な問題を生じさせる。
【０００５】
補強された高分子は製造された部品の表面における摩擦係数の増加を示す。ウォームギア等の部品において、摩擦係数の増加は増加される表面磨耗と部品の早発的機能不全に直結する。従って構成材料が高分子部分と接合するものとの間の接点での潤滑な磨耗表面を提供するものであることが非常に好ましい。
【０００６】
試みは向上した潤滑性によって特徴付けられる臨界接触表面を有する補強高分子材料からなる部品を構成するようになされている。不運なことに、そうやって構築された部材はずれ分離および／または壊食に制限されない多くの欠陥現象のために、早まった表面磨耗に陥りやすい。結局、基礎的な補強を受けた材料は、そこに付随した全ての問題に曝される。
【０００７】
従って、補強された高分子材料から有益に構築されることができる本体を有する部品を提供することが望ましい。連添う部品が本発明の高分子部品に接触するときに起きる過度の磨耗から潤滑性および適切な保護を提供するように、そのような部品が補強材料に完全に接続する磨耗表面の外側に適切な潤滑性を有することが望ましい。必要な部品の分離された領域にこの補強潤滑表面が位置していることが望ましい。高分子部品の製品は、必要または要望に応じて、不規則さを覆う潤滑高分子被覆の実質的に均一の層を有す、多くの不規則構造の表面を有すこともまた望ましい。最後に、それによってその部品が無駄なく予想通りに作られる方法が提供されることもまた望ましい。
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、成形デバイスの製造法において、樹脂に富む材料の層を基体に集積する部品を製造する方法を提供する。このような成形デバイスあるいは部品はメカニカルサブアセンブリーのような様々な高磨耗環境の中での使用に適している。
【０００９】
本発明の方法において、樹脂に富む材料のフィルムは金型に取り付けられる。それから、多量の基体は溶融状態、好ましくは前記樹脂に富む材料の融点を超えた温度で金型に導入される。多量の溶融基体はゲートあるいはオリフィスに注入する圧力下で金型に導入される。導入された多量のものは樹脂に富むフィルムを溶かし、かつ溶融した樹脂に富む材料を充分に金型の内部表面に対して変形できるほど、基体が長く溶解状態を維持できるほどに十分な熱を有する。溶融基体の導入は、局所的に樹脂質材料を金型の内部表面と導入される溶融基体との間に挿入するという方法で実行される。材料はそれから冷却されることで成形デバイスに固着されることが可能である。成形基体との外形を作られた完全な関係で製品デバイスは比較的均一の樹脂に富む層を有する。
【００１０】
樹脂に富む材料はいくらかの適切な方法により金型に位置することができる。もし望まれるあるいは要求されるならば、樹脂に富む材料は金型にシートとして取り付けられることができる。樹脂に富む材料は、基体材料の金型への導入前に融点および／または変形点より低い温度に予熱されることができる。選択的に樹脂に富む材料は、適切な堆積方法によって金型の内部表面との予備的接触において堆積により取り付けられることができる。適切な方法の例は、適切な帯電高分子粒子が成形表面に静電的に付着する静電的堆積を含む。樹脂に富む高分子材料の溶融あるいは準溶融粒子を金型の表面に表面を材料が最初に付着し表面で固着できる充分な温度を保ちつつ吹き付けることで、樹脂質材料を成形装置に取り付けることはこの発明の範囲内である。樹脂質材料が導入された基体材料と完全な結合を作ることを成し遂げる方法により、粒子を溶解（あるいは再溶解）させるのに充分な温度で、金型は溶融基体に満たされることができる。達成された結合のレベルは、漸次金型の表面に最初に付着したものよりも強くなり、基体と結合する高分子材料のように基体に固着する。
【００１１】
本発明の目的、特徴、および長所は以下の記述によってより明白になり、図が本発明の大筋の一部を通した部分的観点である以下の図面を参照すること。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、臨界領域および、増大された磨耗抵抗および／または潤滑性の正確な領域での補強を持つ成形基体を供給する新規な方法を提供する。こうして作られた部品は、例えばギアスプロケットに使用される。
【００１３】
この発明は、比較的薄い樹脂に富むフィルム材料が金型の内部表面と成形工程中に導入された注入用材料との間に挿入された時に、丈夫で実質的に永続的な結合が樹脂に富むフィルムと注入成形可能な材料との間に作られることが可能という意外な発見を予測する。さらに本発明は、挿入されたフィルムの樹脂質材料は、成形部品の外部表面に覆い重なる高分子を十分に付加する方法で注入成形可能な材料を導入する間および後において金型に存在する熱および圧力に耐える、という発見を予測する。
【００１４】
従来は、適切な結合は樹脂に富む材料からなるフィルムと金型に導入される注入成形可能な材料との間に得られないと信じられていた。注入方法は注入された材料から生成され、かつ樹脂に富む材料の薄膜によって経験される局所化した過剰の熱のため、樹脂に富む材料の許容しがたい分解をもたらすと広く信じられていた。樹脂に富む材料はまた、注入成形可能な材料の関連する金型の孔への導入のため、ふさわしくない分解力を受けることが信じられていた。製品フィルムは折り返しのくずれになるか、あるいは樹脂に富むフィルム上への注入成形可能な材料の侵入を立証する。
【００１５】
非常に予想外のことだが、本発明の注入成形条件において、樹脂に富む材料からなる実質的に均一な層はそうやって処理された表面が不均一または不規則な幾何構造をもつとしても、製品成形部品の表面に付加されることができることが分かっている。さらに、基礎をなす成形可能材料とそこに付加される高分子層との間の結合あるいは接合は、実質的に永続的で均一であり、かつ表層剥離または剪断変形に対し高い抵抗力を有すことが知られている。最後に、本発明の方法により調製される部品は、部品の幾何構造の表面で不規則性あるいは複雑性にもかかわらず、実質的に均一の深さを有することを特徴とする高分子層を示すことが知られている。
【００１６】
本発明の方法において、成形部品の本体に選択される基体材料は適切な注入可能で成形可能な材料である。ここで用いられる用語「基体」は注入成形法で処理できる材料と定義され、溶融あるいは準溶融状態で金型に導入されることができ、かつ全体としての部品に対して基礎をなす本体として統一体としての部品に役に立つことができると知られている。基体材料は、適切な耐変形性および寸法安定性を有することができるか、あるいは適切な耐変形性および寸法安定性を供するような適切な補強材料を含むことができる。選択した材料は、本発明の方法の条件下で適した金型に導入することにおいて、そこに位置する樹脂に富む材料の適切なフィルムを金型内部表面の外形に対して変形でき、かつ導入された基体材料に付着できる状態に変化させるものである。
【００１７】
ここで用いられる用語「樹脂に富む材料」は、いろいろな材料、高分子あるいは他のものに適用され、磨耗表面として使用に適し、かつ製品部品に良好な潤滑性を供する。樹脂に富む材料は、シート、あるいは連続であるが溶融した集まりを成形する粒子の層の形態である。高分子材料は、基体材料に採用されている材料と類似あるいは同じものであるが、ファイバーなどのような一般的に補強添加剤に典型的に欠けている。
【００１８】
ここで用いられる用語「基体材料」は、部品の本体部分に用いられることができる注入成形可能な材料と定義される。材料は薄いフィルムで供される樹脂に富む材料と化学的に類似してもよく、すなわち材料はガラスなどのような補強添加剤をもつ高分子材料でよい。選択的に、材料は成形可能な金属、他の高分子材料などのような異種の材料でもよい。
【００１９】
本発明の方法において、選択した基体材料は注入成形工程中で取り付けられた樹脂に富むフィルムの化学的かつ寸法的結合性を維持する十分な範囲の融点を有すものである。この融点の範囲は層に供される樹脂質材料、金型自身においておよびそこを通って得られる熱の変換量、および成形条件下での注入成形可能な材料の熱変換の能力に大きく依存する。一般的に、本発明の方法に首尾よく供されることができる溶融基体の融点は、約２００℃から約３００℃の間にあり、この融点は１６０℃から１８０℃の間にあることが好ましい。適切な材料は、２０５℃から２２５℃の間の温度で一般的に処理されることができ、２１５℃から２２５℃であることがより好ましいものである。
【００２０】
本発明の方法およびデバイスにおいて、選択した樹脂に富む材料の融点と溶融基体材料の融点は、この２種の材料の差が０℃から５０℃の間、より好ましくは０℃から１００℃の間であるように、過度に異ならなせるべきではない。それら規定された範囲内での融点の相違は本発明の成形方法中に、この２種類の材料の好結果の集積を達成する。
【００２１】
本発明の方法において、樹脂に富む表皮／補強上張りを作る樹脂に富む材料は、基体材料の導入に先立ち金型に取り付けられる。好ましくは、樹脂に富む材料が金型の内面で規定された外形の上あるいは近傍に位置して取り付けられる。残りの外形は最終成形部品の増加した磨耗あるいは摩擦領域をもたらす箇所である。
【００２２】
本発明の方法において樹脂に富む材料は、樹脂に富むフィルムが金型の内面と、溶融基体が金型の内壁に導入されるところのオリフィスとの間に挿入されるように金型に設置される。
【００２３】
取り付けられた樹脂に富む材料は、樹脂に富む材料の所望の取り付けを可能にし促進するいくつかの方法で存在してもよい。樹脂に富む材料は薄いフィルムとして内壁金型表面の内側あるいは上方に取り付けられてもよい。選択的に樹脂に富む材料は所望の位置あるいは複数位置に金型の内部表面に付着する粒子材料として取り付けられてもよい。
【００２４】
樹脂に富む材料がフィルムとして取り付けられる場合には、用いられたフィルムは金型の内部空洞に手動あるいは自動的に配向され、かつ位置する適切な寸法シートであってよい。粒子材料が用いられる場合には、適切な粒子堆積方法の手段により樹脂に富む材料が金型の表面に導入され、かつ設置されることができる。
【００２５】
一旦、樹脂に富む材料が取り付けられると、基体材料が金型内壁に添加される。基体材料は、樹脂に富む材料が基体によって溶融し必要に応じて金型の内壁に対して変形するようにある速度で、温度でおよび容積で添加される。本発明の方法において、基体材料は樹脂に富むフィルムの融点を超えた温度の金型に添加される。導入された基体材料は、基体材料を樹脂に富む材料の融点をまだ超える副次的な低温度に冷却させるように、かつ樹脂を樹脂に富む材料の融点を越える樹脂に富む材料の温度に昇温し、かつ成形部品の固化が始まる前に樹脂に富む材料の融解の潜熱を超えるのに十分な熱を樹脂に富む材料に付与するために導入時に十分な初期熱を含む。一旦、樹脂に富む材料の基体材料との接触および融合が起きると、樹脂に富む材料と基体材料は金型の表面を通しての熱移動によって冷却される。
【００２６】
本発明の方法において、用いられる基体材料は溶融状態で導入される。ここで用いられる用語材料の「溶解した状態」は、基体材料が金型に導入される時に流体あるいは流動性材料であるように基体の融点を超えた温度と定義される。「流体」および「流動性」によって、基体材料が適切な注入成形方法により金型空洞に導入できることを意味する。
【００２７】
導入された基体材料への集積および／または結合のための樹脂に富むフィルムの溶融は、基体の導入によって起きるかまたは引き起こされる。本発明の方法において、樹脂に富む材料は樹脂に富む材料に熱移動される速度が樹脂に富む材料によって吸収される多量の熱が基体材料の融点で基体材料の潜熱を超える点で共に生じる金型本体を通して樹脂に富む材料の外に伝導される熱の速度を超える時に、樹脂に富む材料は溶融する。
【００２８】
本発明により誘導される熱移動現象はエネルギーとして表現でき、かつ以下のエネルギー式で決めることができる；
【数１】
2005512841.tif 000003
【００２９】
ここで材料の特性は、Pe；ぺクレ数で説明され、S；ソース用語で説明される溶融の潜熱、およびT、t、およびuはそれぞれ温度、時間、速度の無次元値である。従って、所定の材料特性に基づき処理時間および温度を決定できる。
【００３０】
本発明の方法において、溶融基体を通して導入される熱は金型に樹脂に富む材料を通して熱移動する速度により調節される。熱移送は、非常に意外ではあるが、樹脂に富む材料の目に見える熱分解がないくらい迅速な速度で起きることがわかっている。いくつかの理論をつなぎ合わせることなしに、樹脂に富む材料と導入される基体材料との間の接触は実質的に均一な方法で前記基体に上張りし付着する樹脂に富む表皮が作られるように、十分に速い、と仮定されている。「実質的に均一な方法」によって、基体に挿入される樹脂に富む表皮は基礎となる基体をさらす全ての斑点や穴を実質的に有することなく、実質的に均一な外面を有するということが示される。さらに、挿入される樹脂に富む表皮は実質的に均一な厚さを有すことを特徴とする。ここで用いられる用語「実質的に均一な厚さ」は、製品部品の所望寿命の間に十分な潤滑性および／または保護を供する厚さと定義される。
【００３１】
本発明の方法において、溶融した基体材料から得られる熱は、金型から除く前の樹脂に富む材料から得られる熱よりも大きくなければならない。算術に基づき表現すると、溶融基体からの熱は、[溶融基体材料の質量]×[具体的な熱]×[溶融基体材料の温度変化]と、同値である。この値は、[樹脂に富む材料の質量]×[樹脂に富む材料の具体的な熱]×[ 樹脂に富む材料の温度変化]＋[ 樹脂に富む材料からなる層の質量]×[ 樹脂に富む材料からなる層の融合の潜熱]と同値な、樹脂に富む材料から得られる熱よりも、製品部品が金型から取り除かれる前おいて、大きくなければならない。
【００３２】
一般的にいうと、本発明の方法に用いられる溶融基体材料の熱量は、樹脂に富んだ材料を溶融するのに必要なエネルギーよりも大きい。最小限での好ましい具体例において、二つの材料が互いに接触するので、金型に導入される溶融基体材料の外部領域が樹脂に富む材料を十分に溶融可能な熱量を有す。
【００３３】
熱が樹脂に富む材料から出て金型に移動する前に樹脂に富む材料の温度がそれ自身の融点を超える十分な熱が樹脂に富む材料により保持されるほど、樹脂に富む材料の熱伝導性は十分に低い。さらに、本発明の方法において、溶融基体材料の温度は樹脂に富む材料の融点を超える。溶融基体材料は樹脂に富む材料が溶融するまで目的の融点を超えて存続するのに十分な熱を維持する。いくつかの理論に縛られることなく、これらの要因の均整が樹脂に富む材料と導入される基体とが二つの層の界面で混合することを容認すると信じられている。分子あるいは近分子レベルにおけるこの混合は、互いに関連した二つの層の結合を促進させるというやり方で、両材料が段階的に存在することを特徴とする界面領域をもたらす。この領域は、機械的結合処理、機械的結合処理あるいはこれら二つの結合現象に特徴付けられてもよい。続く実質的に同時に二つの材料の再固化を伴う二つの材料の溶融方法は本発明に特有な付着領域を作ることもまた理論付けられる。
【００３４】
選択した基体材料は、丈夫さ、強度および重量の必要な品質を、上述の式Ｉで定義されるパラメーターを満足する適格品を加えた製品部品に提供するであろう。注入温度および熱移動が容認可能な規定範囲内であるような必要な特性を提供する本発明の方法に従い、樹脂に富む高分子表皮を有す部品を成形する基体材料として金属あるいは金属混合物材料が使われることは、本発明の方法の範囲内である。一般的にいうと、本発明の基体材料として供される金属あるいは金属混合物は比較的低温で、好ましくは約４００℃未満で溶融すべきである。本発明の方法においで基体材料として用いられる好ましい材料は、熱可塑性樹脂および熱可塑性樹脂混合物のような適切な注入成形可能な高分子材料である。
【００３５】
選ばれた基体材料は、金属、金属混合物、高分子材料のどれであっても、金型によって作られる空間に容易かつ迅速に流れ込むことができるものであろう。流入速度および金型充填速度は、導入工程が完成した上で、導入基体材料と金型表面との間に適切に位置する樹脂に富む材料を挿入し両方に接触させるであろう。一般的に基体材料が金型に導入される速度は、樹脂に富む層と金型の内面の間に導入される基体材料の過度の浸透なしに、適切に位置する樹脂に富む材料を金型の内面との実質的に密接に連続した接触をさせるように変形することを容認するものである。
【００３６】
基体材料は、ある速度および材料が注入されることで乱れやずれなどを引き起こさないある方法で、導入されることが好ましい。いくつかの理論に縛られることなく、過度に迅速な導入速度は樹脂質層と金型表面との間に溶融基体材料の望ましくない浸透を引き起こすことが知られている。これは、製品において樹脂質層の不均一あるいは不適切な被覆をもたらす。同様に、あまりに遅い導入速度は成形された製品成形部品において物理的に乏しい特性をもたらす。これは、封入が基体材料と金型の表面との間で起きる前に樹脂に富む層を溶融し流れ出させる溶融基体との接触の前に、金型上の樹脂に富む層に熱が部分的移動することによるものである。流動速度はそれゆえに、樹脂に富む層と溶融した基体材料が接触する前に樹脂に富む層を最初に溶融させる溶融基体材料との間にあるいくらかのギャップを横切る熱移動の速度で決められる下限によって制限される。流動速度は樹脂に富んだ層と溶融した基体材料が過度に混入することをもたらすであろう上限によって制限される。下限は、溶融した基体材料から発せられた熱から樹脂に富んだ材料の層を融点まで加熱するのにかかる時間によって決定される。溶融基体材料の注入速度の上限は、乱れの始まりを明らかにする流動速度として決定される。
【００３７】
本発明の方法において、注入中のこの溶融した基体材料のレイノルド数の計算を注入の最高速度を決定するために使うことができる。レイノルド数は付着力に対する慣性力の比である。慣性力が十分大きいときは、材料は乱流混合の兆しを経験する。乱流混合は、高いずれ領域で、流体の混合速度を特に増加させる。一般に、乱れの兆しはレイノルド数が２０００を超える。この値は、注入ポートの幾何構造と、溶融基体材料が金型に入る膨張現象と同様である特別な表面特性とを含む、様々な条件に強く依存する。この所定の流体に対する最大流動速度は、本発明の方法全体の一部として今詳細に議論される図１の方法制御により立証される。
【００３８】
概略的に図１で示された本発明の方法において、樹脂に富む層は初期工程１００で金型に取り付けられる。樹脂に富む材料の層は、所望の金型に位置するフィルムあるいはシートでよく、あるいは静電的堆積などの堆積方法、ホットメルトスプレー法などの方法のような適切な堆積手順により金型の内部表面あるいは内部表面の所望領域に樹脂に富む材料の粒子あるいはプラズマ材料をスプレー処理することにより成形される層であってよい。粒子は、静電的方法あるいはホットメルト粒子のスプレーのいずれかの方法で冷えた金型表面に堆積してもよい。本発明の取り付け工程の後、樹脂に富む材料の層は付加的に樹脂に富む材料の融点より低い温度に予熱される１０２。これは、次の工程中に樹脂に富む材料の成形適正を向上させることができ、次の基体材料の導入中に、金型の内部表面の外形との所望の一致が起きることを保証することができる。いくつかの理論に縛られることなく、予熱工程がまた二つの材料間によりばらつきがなく均一な結合をもたらすとも信じられる。
【００３９】
本発明の方法において、付加的予熱工程が、金型が開放、閉鎖どちらの状態であっても達成されることが熟考された。しかしながら、溶融基体材料の導入前に金型は閉鎖している。溶融基体材料は、適切な一つあるいはそれ以上のオリフィス（示していない）を通して金型に導入される１０４。基体材料が導入されるところのオリフィス（複数のオリフィス）は、金型によって規定された内部空洞に取り付けられた樹脂に富む材料が金型の内部表面と溶融基体材料が導入される経路のオリフィスとの間に挿入されるように、金型内部空洞に配置される。この方法において、溶融基体材料の導入は樹脂に富む材料を金型の内部表面との圧縮した接触を強いるように実行する。
【００４０】
取り付けられた樹脂に富む材料は、そうやって作られる部品の所望の外部磨耗表面と関係での被覆において樹脂に富む実質的に均一な層を提供する方法で、金型に配置される。金型での導入速度と最初の溶融基体流動速度は、導入される溶融基体材料がクリープしないあるいは樹脂に富む層と金型表面との間に流入しないような速度である。いくつかの特別な理論に縛られることなく、用いられた樹脂に富む材料の比較的薄い性質と結合される導入で好ましい流動速度は、例えば実質的に均一な欠点のない磨耗表面を有した部品を製造するように、樹脂質層と金型表面の間に流動する溶融処理可能な熱可塑性材料と溶融基体の侵入を防ぐ働きをもつ。
【００４１】
本発明の方法によって溶融基体材料は金型空洞に注入することで導入される。注入は当業者に知られているような適切な注入装置によって成し遂げられる。
【００４２】
溶融基体材料は金型の空洞に基体材料の表面上の表皮としての樹脂に富む材料の集積をなすのに適した速度で導入される。本発明の方法では溶融基体流速をモニターすることで、注入速度を調整する１０６。望ましくは、本発明の方法は、二つの材料間の付着性を調節する基体の流速を調節し改善する付加的な準工程を含むことができる。注入の速度は、実質的に直接的な方法で基体から樹脂に富む材料に放射する内部熱放出の結果として、熱を樹脂に富む材料に伝達し通過させることを受け入れるものであることが好ましい。熱放射は、およそ２００度から始まる処理温度の広い範囲を通して本発明の方法の要素として働く。一般的に注入速度は、所望の目標を達成しながら注入効率を極大化するものである。典型的に注入速度は、好ましい範囲の上限にて１．５インチ毎秒から２．０インチ毎秒の速度である。
【００４３】
本発明は、注入速度が層と基体間の結合の生成と付加される樹脂に富んだ層の品質の機能性を操作しもたらす、という発見を予見することを理解すべきである。所望の標準的な状態以下の注入速度により、溶融基体材料が溶融基体材料と効果的に接触する前に樹脂に富む層に移動する熱が非常に高くなる。有効な最小限以下の注入速度において、金型空洞に存在するガスを通して伝導する熱は、成形工程中に樹脂に富む材料の層に到り伝導する熱をもたらす要因となる。したがって、ガスを通しての熱伝導は成形および結合工程に与える内部熱放出の影響程度に到達あるいはそれを超える大きな要因になる。
【００４４】
もし注入速度が非常に迅速でありすぎるならば、注入は乱流流れが引き起こされる樹脂に富む材料の層および溶融した基体材料の材料特性により決定される。乱流流れは乱流領域において大きなずれを起こし、乱流混合を生成する。典型的に、高いずれ領域は樹脂に富む材料が位置する金型装置の内壁領域に近接する領域に位置する。樹脂に富む層がすでに溶融あるいは準溶融状態で乱流混合を受けやすいのであれば、樹脂に富む材料の層は導入基体材料と混合する。これは十分な薄くすることの領域を持つ平坦でない樹脂に富む層をもたらす。選択的に、高い乱れは完全な結合を生成するのに必要と信じられている冷却と固着を徹底して実質的に妨害する領域が成形されることを防ぐことができる。これらの理由のために、本発明の方法は乱流流れの開始とガスを通しての熱伝達の生成との中間点への注入速度の調節を管理する付加的な反復準工程を含むことができる。
【００４５】
金型が溶融基体材料で満たされた後、成形デバイスは冷却がなされる１０８。成形デバイスが実質上固体状態のとき、デバイスは金型から取り外される１１０。本発明の目的のため、金型から取り外す行為に対して成形されたデバイスの外部層が形と一体性を維持できるほどに十分に堅く丈夫であれば、デバイスは実質的に固体である。急速な冷却１１２が所望であれば、取り除かれた成形デバイスは急冷される１１４か、あるいは他の次の冷却および工程実行処置（示していない）をなすことができる。
【００４６】
本発明の大部分で選ばれた溶融基体材料は、用いられる部品の重量の減少を伴っても寸法安定性および耐久性を提供する。適切な高分子基体材料はポリアミド、アセタール樹脂、注入成形用熱可塑性エラストマー、ポリエーテルイミド、およびそれらの混合物を含む群の中から選ばれることが好ましい。基体材料は、ガラス、炭素繊維、金属繊維などの補強添加剤を含んでよい。補強添加剤の量は一般的に製品の適用により決定される。しかし補強添加剤をおよそ３０重量％まで、好ましくは５重量％から３０重量％内の量、最も好ましくは５重量％から２０重量％内の量を含む材料が本発明の方法で用いられることが適切である。潤滑性などの他の有効な特性を供する添加剤を提供することは本発明の範囲に含まれる。このような材料はまた強度などを増加させる有利性を供する。適切な材料は、テフロン（デュポン社製商品）、ケブラー、シリコンベースポリマーなどのような材料を含む。
【００４７】
本発明の方法に用いられる溶融基体材料は熱可塑性高分子材料であることが好ましい一方、他の材料や合成物もまた本発明の発想しうる範囲内で選ばれた注入成形可能な材料として用いられてもよいことが理解される。このような材料は、式Ｉで定義される熱移動パラメーターが一致すれば、本発明の範囲に含まれると考えられる。
【００４８】
本発明の方法において溶融基体材料の注入に導入されるようなレベルの熱に曝されるとき、関連する部品の外部表面の重要な領域を覆う樹脂に富む高分子の表皮をもたらす樹脂に富む層は変形が可能な適切な高分子材料からなる。樹脂に富む表皮は、適した熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂材料またはそのような材料の混合物からなる。材料は、溶融あるいは準溶融状態を経てかつ物理的または性能の特徴の明らかな損失なしに再凝固する能力を有すこれらの材料として、熱可塑性高分子材料からなることが好ましい。適切な熱可塑性樹脂材料は、アセタール樹脂、フルオロカーボン／アセタール混合物、エチレン高分子、ポリエーテルエラストマーが含まれる。樹脂質層が、熱硬化性樹脂単独またはすでに規定した熱可塑性樹脂材料との組合せのいずれかから少なくとも部分的になることは範囲内である。本発明の方法に用いられることができる熱硬化性樹脂材料は、溶融基体の導入により引き起こされる温度上昇に曝されるときに少なくともいくらかの可塑性の増加を示すことが好ましい。このような熱硬化性樹脂が使われたとき、可能な限り減少した架橋部位を有する高分子が用いられることが好ましい。適切な材料は、溶融あるいは準溶融した注入成形可能な材料の導入から誘導された熱で付加的熱触媒架橋をする能力を有するものである。
【００４９】
樹脂に富む表皮に用いられる材料は高分子材料でよいが注入法には典型的に適していない。したがって、高密度ポルフィリンのような、高密度レオフィリンのような材料が成形部品の注入にうまく統合されてもよい。
【００５０】
本発明の方法での樹脂に富む材料の層は、製品成形部品の表面に強固に結合する機能的な樹脂に富む表皮をもたらすのに十分な初期の厚さを有する。一般的に樹脂に富む層は樹脂に富む下地を付加するのに十分な初期の厚さを有するが、加熱による柔らかな溶融状態への速やかな遷移を迅速にすることを許容するのには十分薄い。成し遂げられる柔らかな溶融状態は、溶融基体と接触することで変形し、金型空洞の対応する内部表面と一致することを樹脂に富む材料の層になすものである。変形方法において、樹脂に富む材料が膨張し金型の内部表面と接触するので、いくらかの薄くすることを経験してもよい。したがって樹脂に富む材料の層の初期の厚さは膨張に対し十分な寸法安定性および深さを有す材料である。普通、０．００５インチから０．０２５インチの厚さ、好ましくは０．０５インチから０．０１５インチの厚さが所望される。
【００５１】
本発明の方法の予期せぬ結果は、均一的な方法で樹脂に富む材料の層の膨張あるいは薄くすることが変形しながら起きることである。これは製品成形部品の関連する本体との関係の集積被覆において実質的に均一な高分子表皮をもたらす。この深さでの均一性はかなり予測外であった。均一性は、ギア表面などのような複雑あるいは不規則な幾何構造を有す被成形部品にとって有利でありそれが所望される。従来、高分子被覆のタイプの適用は不均一な厚さをもたらした。このような成形部品は普通、ギアの歯と薄くなった領域あるいは昇温エリアの空隙との間のくぼみに大きな厚さを有する部位を有す。これは部分磨耗などに不利な影響を与える。さらに、このような不均一性は部品を耐性から逸脱させる。
【００５２】
本発明の成形方法で樹脂フィルムシートを使うことは、所望できない表面不均一性をもたらすと信じられていた。驚くべきことに、樹脂に富む高分子表皮のより均一な下地は初期に予測されたものよりも本発明の方法で得られる。いくつかの理論に縛られることなく、この均一性は、樹脂に富む表皮の迅速な溶融、金型表面の上で樹脂に富む層および溶融基体が膨張すること、および基体を樹脂に富む材料に固着させるように次に迅速かつ同時に冷却することによるものであると信じられている。
【００５３】
本発明の方法は、実質的に相違である材料、すなわち非常に異なる融点を有す材料からなる樹脂に富む表皮を有す部品を配合するのに使用することができることもわかる。従来、部品の本体に用いられる注入成形材料は二つが成形方法中に十分結合されるべきであったなら、金型に挿入される高分子材料に対し同様な溶融処理温度を有していなくてはいけないことが広く含まれていた。極度の非類似は十分に処理されることができなかった。溶融基体の注入温度が高分子シートと比べてあまりに高いなら、高分子シートが機能性のない材料に変形および／または酸化されることが広く信じられていた。全く予期しないことだったが、この本発明の方法においてこの現象が起きることはなかった。いくつかの理論をつなぎ合わせることなしに、金型空洞への溶融基体の迅速な導入は、最初に存在される酸素が樹脂に富む材料上で十分に非常に有害な酸化影響なしで迅速に消費する場面を作ると信じられている。これは、材料冷却および結合集積を増加する再固着として金型空洞に実質的な非酸素雰囲気を作る。
【００５４】
樹脂質層が露出される極度に過度な熱の間隔は過渡的な程度である。溶融基体が金型空洞に導入されるとすぐに、多量の成形および周囲成形成分は溶融基体中の過度の潜熱のための熱シンクとして働く。過度の熱は樹脂に富むフィルムの分解温度以下の温度に急速に基体を冷却することを供すように金型と介在している樹脂に富む材料を通して迅速に伝えられる。この方法において、本発明の方法は、非適合可能処理温度を持ついくつかの材料を成形処理する手段を提供する。増大される温度調整は、冷却チューブ、または熱除去を促進する外部フィンのような金型に取り付けられる冷却システムを提供されることができる。この手段によって、熱除去の速度は樹脂質層および溶融基体いずれかの絶縁の特別な結合に対して減速させられることができ、かつ金型の加熱も提供されることができる。
【００５５】
本発明の方法において樹脂に富んだ材料の層は真っ直ぐなシートストックから誘導される。実質的に円筒状の表面を有すギアやその他の部品の適用において、部品の外部を覆う単一層として介在する材料のチューブを供することも可能である。このようなチューブ状材料の使用は次に詳細に記述する。
【００５６】
本発明の方法で用いられる樹脂に富む材料の層は通常、０．００５インチから０.０２５インチの厚さを有し、０．００５インチから０．０１５インチの厚さがより好ましい。樹脂に富むフィルムの厚さは特別な適用から適用に変化し得ることが理解されるべきである。厚さの選択に影響を与える要因は、高分子材料の物理的特性、効果的に処理されかつ熱的および物理的平衡の安定した状態をそれが挿入されると共に処理されるところの金型により維持する能力を含むが、それらによって制限は受けない。厚さの選択はまた、ギアの歯あるいは他の成形幾何構造のような成形不均一性に樹脂に富む層の予想された膨張速度によって影響を受ける。つまり、樹脂に富むフィルムは形成可能な溶融状態に入ることができ、かつ過度の熱を金型本体に効果的に運ぶことができ、それにより熱分解の可能性を最小限にする。樹脂に富む層はまた内部金型表面に対して形成することができる。金型表面に対して形成される樹脂に富む材料の層の厚さは、金型表面などの幾何構造のような要因に特に依存するパラメーターの範囲内で変化することができる。
【００５７】
本発明の方法において、成形可能な樹脂に富む材料の層は製品部品に所望の幾何構造を提供する立体配置を有する金型に取り付けられる。該当金型は、成形部品の本体を構成する溶融基体材料を注入させることができるいくつかの所望の立体配置を有してよい。金型は適切な寸法および寸法精度を有する製品成形部品が製造できるものであることが好ましい。全型は、成形処理中にそこに導入される溶融基体材料から熱の迅速除去のための熱移動媒体として働くための適切な量もまた有する。一般的に、金型は溶融あるいは準溶融の熱可塑性樹脂材料の迅速な導入をなす少なくとも一つの注入開口あるいはポートを有する二つの部品あるいは多部品の金型である。
【００５８】
二つの部品あるいは多部品の金型はまた、金型の内部表面に関する所望の樹脂に富む材料の層の適切な配置をなすように形成される。金型は、熱可塑性樹脂成形材料の導入による樹脂に富む層の変形を促進するように、溶融基体材料の適切な導入および／または樹脂に富む材料の試験準備を促進するために中間温度に金型が加熱されることが可能であることは、本発明の範囲内である。
【００５９】
金型が予熱されるならば、溶融基体材料の導入を促進するために十分高い温度に昇温されるが、その温度は迅速な方法で導入される溶融基体材料からの十分な潜熱を移動させるる十分な低い温度でも維持される。一般的に、金型はおよそ周囲または室温と樹脂に富む材料の層に用いられる材料の融点以下の温度との間の温度を維持する。典型的には、金型の温度はその下限での周囲と樹脂に富む材料が溶融する温度より低い１００℃以下の温度の間にある。好ましくは、金型の温度は約５５℃から樹脂に富む材料の層が溶融する温度より５０℃低い温度の間に維持される。いくつかの理論をつなぎ合わせることなしに、成形温度と導入された溶融基体が導入される温度との温度差は溶融基体から金型の本体に熱の非常に迅速な移動をなす、と信じられる。この温度差は金型に取り付けられる樹脂に富む材料がシート、フィルム、あるいは粒子堆積物の形態であるときに、特に有効である。
【００６０】
取り付け工程中に顆粒状あるいは粒子の形の樹脂に富む材料を用いることも本発明の範囲に含まれる。このような例では、金型は顆粒材料の一時的な付着を次に議論する方法で部分的あるいは完全な溶融を通して金型空洞の内壁になしかつ促進する加熱装置とともに形成されてよい。
【００６１】
本発明の方法において、基体材料から樹脂に富む材料の層を通る熱移動は、樹脂に富む層が樹脂に富む材料の熱分解を成し遂げるのに必要な間隔よりも短い間隙で昇温をなすことを供するために、十分迅速である。この手段において樹脂質層中の材料と下の基体材料の層との間の融合が達成できる。この予期しない特徴は従来相容れないと信じられていた関連した下の基体材料とともに樹脂に富む材料の成分の使用をなす。成形本体に用いられる補強された高分子材料のような溶融基体材料との接触がなされたとしても、材料は既に分解するあるいはひどく分解されると信じられた樹脂に富んだ材料の層として用いられることができる。
【００６２】
いくつかの理論をつなぎ合わせることなしに、樹脂に富む材料の層は融点を超える初期急速温度上昇を受けることが信じられている。樹脂に富むフィルム中の材料は短い接触時間が原因での明らかな分解をせずに上昇した温度を耐える。この耐性は、金型の閉鎖環境への溶融基体の注入が過渡的な非酸素環境を作るので、さらに増強される。成形装置のまわりの比較的大きな重量は、溶融基体の導入により起きる非常な温度上昇のための熱シンクを提供する。熱は迅速に樹脂に富む材料の層を通過し導入された基体材料との接触を開始するようにその材料を溶融する。短い時間および金型からの空気の置換は、樹脂に富む材料の分解を防ぐか、または最小限にする。
【００６３】
樹脂に富む層が体験する迅速な加熱行動が樹脂に富む層と導入した溶融基体との間の境界面で証明される高分子母材の独特な機械的／化学的現象を引き起こす、ということがさらに仮定される。この境界面の明らかな機械的および／または化学的特性はたやすくは明らかにされない。理論的には、急速な温度上昇は基体に存在する成分を持つ樹脂材料に存在する官能基の反応性を過渡的な増加を引き起こすことができるということが信じられる。この理論は、基体がガラスのような補強材料を持つか持たない熱可塑性樹脂材料であるときに、特に強制力を有す。基体が金属、金属合金などのようなさらに化学的に不活性な材料である例において、境界面は性質上、より機械的である結合特徴性を有することが理論付けられる。しかし、本質的にさらに不活性な基体の場合でさえ、急速な温度上昇の行動は樹脂質層と基体がともに溶融状態であるときの表面混合のために樹脂質層の増加された付着性に寄与するということが信じられている。
【００６４】
導入した溶融基体材料は、形成性および樹脂に富む層の増加された延伸特性を一時的に増加させることに寄与し、その樹脂に富む材料の層は成形部材の表面上の樹脂に富む材料のより均一分布に直結することが信じられている。これは、表皮がギアの歯のような複雑な表面構造の領域を覆うような場合でさえ起きる。この被覆および厚さの不均一性は他の方法では達成できない。
【００６５】
さらに本発明の方法を例証し説明するために、方法が製造される樹脂に富む表皮を有する皮が被せられたギアスプロケットを製造するのに用いられる方法を示す図２を挙げて参照する。
【００６６】
樹脂に富む材料のリング１２は、内部空洞１６の内部表面１８と溶融基体材料が導入されるところの入口２０の間にリング１２を挿入する方法で適切な金型本体１４の内部空洞１６に設置される。入口２０は注入成形の分野で知られている成形装置で用いられるいくつかの適切なゲート入口であってもよい。一般的に、一つあるいは複数の入口は、導入に伴う注入可能材料の入口および流れを保証さえすれば、金型空洞１６に対し中央に設置する。
【００６７】
リング１２は、所望の厚さのリング構造を製造するための適切な手法で、押し出しあるいは他の分離処理方法によって製造されてもよい。好ましくは、樹脂に富む材料のリング１２は製造されるべきギアスプロケットのルート径と実質同等の外径を有する。処理中のリング１２の膨張は、様々なギア歯２２に一致するに必要な量に制限される。
【００６８】
本発明の方法で明らかにするように、高分子シート材料のリング１２は一般的に用いられる約０．００１インチから約０．０２５インチの間の厚さ、好ましくは約０．００２インチから約０．０１インチの間の厚さを持ち、本発明の方法によって成形され形作られることが可能である適切な厚みを有する。選択した材料は、この後述べる処理条件で速やかに変形し成形するものである。選んだ材料は、一般的に良好な延伸性および／または膨張特性を有する。選択した樹脂に富む材料は外形とギア歯２２の構造とを一致させるように変形する十分な延伸特性を有する。適切な材料はシート材料に穴や空隙が発達せずに、薄くなることによって変形を維持する、好ましくは、３０％と３５０％の間の膨張特性を有する樹脂に富む材料が本発明の方法で用いられ、３０％と２５０％の間の膨張または延伸を持つことが最も好ましい。
【００６９】
好ましくは磨耗と潤滑性を増強する特性を有する樹脂に富む材料である。このような材料は、アセタール樹脂、フルオロカーボン／アセタール混合物、ポリエステルエラストマー、ＨＤＰＥのような材料を含むエチレンポリマーの少なくとも一つを含む群からのものを備える。本発明の皮張りされたギアを製造する方法に用いることができる材料は、前述の材料を含むことができる。
【００７０】
例えば、１．８１の膨張率、１７５℃の融点、１３４．６Ｊ／ｇｍという溶融熱値、０．０２３１Ｊ／ｓｅｃ  ｃｍ２ｄｅｌｔａ  Ｃの熱伝導率（Ｋ）を有するアセタール樹脂は高分子材料の最終深さが０．２５ミリメートルとなるように用いられることで初期の高分子シートはおよそ０．５ミリメートルの厚さを有すべきである。規定される面積は７４６．１ｍｍ３の容積（７．８×９．５×１０＝容積）を持つ７８．５ｍｍ２である。高分子フィルムの合計質量は１．０５２ｇｍ（１．４１ｇｍ／ｃｍ２×０．７４６１）と計算された。
【００７１】
室温（２５℃）から１７５℃の潜融点までリングの温度を昇温させるのに必要な熱量は、１．４６５４Ｊ／ｇｍ×１．０５２ｇｍ×１５０あるいは３２１．１Ｊとして計算される。リングの溶融熱は１３４．６×１．０５２または１４１．６Ｊと計算された。加えて、リングを１８５℃に加熱するのに必要なエネルギー量は、２．３４Ｊ／ｇｍ℃×１．０５２ｇｍ×１０または２４．６６Ｊである。リングを所望の変形および延伸温度に加熱するのに必要な合計エネルギーは３９７．５Ｊ（＝２３１．２＋１４１．６＋２４．６６）である。
【００７２】
規定したような状況では、材料は、１１．９８ｄｅｇｒｅｅ／ｓｅｃ（０．０２３１×１５０×（５）−１×１６０／１０００）という熱移動率（Ｋ  ｄｅｌｔａ  Ｔ  ｄｅｌｔａ  ｔ）／ｃｍを有する。金型に導入される有効な熱は、３７３Ｊという有効熱のための合計の計算値として１．７１６６ｇ／ｃｍ毎ｄｅｇｒｅｅ  Ｃ×１．６２×４．７１×１５０℃（固体で１．１０３０５Ｊ／ｇｍ毎℃、溶けている状態で１．７１６６Ｊ／ｇｍ毎℃の比熱を有するガラス製の補強された注入材料に基づいて）で計算される。
【００７３】
関連するギア金型の計算された容積の量は６，７２１．１２ｃｃ（ここでＤ１＝５０．０４、Ｄ２＝４０．０４、Ｈ＝９．５である）である。この容積を満たすために必要な材料の量は、１０．８９ｇｍ（１．６２×６．７２１１２に基づく）である。注入可能材料の有効熱の計算値は１．７１６６×Ｊ／ｇｍ  ｄｅｇｒｅｅＣ×１０．８９×（２１５−１８５）、５６０．７Ｊまたは高分子リング１２を溶融するのに必要なものより非常に多い。
【００７４】
本発明の方法のこの適用における熱移動は、アセタール樹脂に対し１４９ミリ秒の溶融時間をもたらす１４５５．０Ｊ／ｓｅｃで計算される。
【００７５】
本発明の方法は、図３に示される樹脂に富む材料のストライプを持つワイパー部品３０のような他の成形部品を製造するために首尾よく用いられてもよい。樹脂に富む材料のストライプは、二つのコーナーエッジ３２、３２´を強化し、かつ保護するために施されている。集積的に配設された材料ストライプ３４、３４´は、所定の位置での磨耗および摩擦を減少させるために主要本体構成３６に結合されている。主要本体の構成材料は、いくつかの適切な注入可能材料であってよい。ポリアミド、アセタール樹脂、注入成形可能熱可塑性エラストマーおよびポリエステルイミドのうち少なくとも一つを含む群から選んだ注入可能材料が好ましい。注入可能高分子材料は強化材料の適切なレベルを含む。好ましい実施では、注入可能高分子材料は３０重量％までの適切な補強材料を含んでよい。適切な強化材料は、グラスカーボンファイバー、ＫＥＶＬＡＲ、ＴＥＦＬＯＮ、シリコン材料および金属ファイバーを含む群からの少なくとも一つで、かつ約５重量％から約２０％の範囲を持つ金属ファイバーが好ましい。具体的に、好ましい強化材料はガラスで、かつ好ましい樹脂に富む材料はアセタール樹脂である。
【００７６】
本発明の方法はまた、様々な方法によって金型に取り付けられた樹脂に富む材料の使用を首尾よく用いられてもよい。図４に示されるように、ギアの樹脂に富む表皮として最終的に使用する樹脂に富む材料の層は金型への静電的帯電の適用および金型に樹脂材料の帯電した粒子を堆積させることを通して取り付けることができる。
【００７７】
図４で示されるようにギア金型４０は電気的に分離されかつ帯電される。樹脂に富む材料の小さい粒子４２は帯電され、かつ注入口４４を経由し金型に供給する。静電力は帯電した粒子を金型表面に引きつける。注入口はギア金型上への粒子の撒布を促進するために軸方向に移動し回転する。処理は樹脂材料層にとって所望の厚みが達成されるまで続行される。樹脂に富む材料の厚さあるいは深さは、その部品が設置されたところでの最終的な使用により典型的に決定される。具体的には、樹脂に富む層の深さあるいは厚さは０．００５インチと０．０１５インチの間であることが好ましい。
【００７８】
一般的に本発明の方法で堆積された粒子は、手作業および加工することの考慮によって主として制約される最小外径を持つ約１００ミクロンのわずかな外径までである。具体的に粒子の大きさは１０ミクロンより大きいのではないかと想像される。好ましくは、用いられる粒子は２０から６０ミクロンの粒子サイズを有し、２０から３０ミクロンの粒子サイズを有することがより好ましい。
【００７９】
金型の表面への高分子粒子の堆積を首尾よく達成するために、金型は次の成形操作の間に適用される粒子の付着を示す方法で静電的に帯電される。好ましい実施では約４０キロボルトから約１２０キロボルトの範囲で金型に施した電位は適切な付着を達成することができ、６０キロボルトから１００キロボルトの電位を持つことが好ましい。
【００８０】
金型はそれから閉鎖し、溶融基体材料が注入口４６を経由し金型に注入される。粒子はトラップされ、かつ注入された基体が金型の表面上を流れるように溶融される。金型は冷却されるので、内部を含む材料は固着する。樹脂に富む粒子材料は、溶融基体として導入された材料と結合を形成し、ギアの関連した表面に樹脂材料の薄い表皮を形成する。
【００８１】
図５で示されるように樹脂に富む材料の層が粒子の吹き付けで処理されることも本発明の範囲である。この取り付け方法において樹脂に富む材料粒子８６のプラズマスプレーは金型４０の表面６８に施される。粒子は以前に列挙された外径範囲の中にある。ここで記述しているようなプラズマスプレー法において、粒子性材料は昇温された温度上昇で施される。好ましくは粒子性材料の温度は金型表面に粒子の付着をなすであろう温度である。温度の上限は具体的には蒸発のしきい値あるいは実質的熱分解温度よりも低い。好ましくは、粒子は用いられる粒子の高分子材料の融点に等しいかまたは近い温度で施される。
【００８２】
プラズマスプレー適用方法において、スプレーは金型を所望の厚さに被覆するように、軸方向に移動され、かつ回転され、樹脂に富む材料の層を作る。金型は、処理される粒子が金型に付着し金型の表面に定着を伴って固着するように、処理されたプラズマ粒子の融点以下の温度に維持される。
【００８３】
高分子材料の所望の厚みが達成されたとき、スプレーノズルは取り除かれ金型は閉じられる。溶融基体材料は、次に樹脂に富む材料の融点を超えた温度で注入され、溶融基体が金型表面上の樹脂に富む材料と接触するときに樹脂に富む材料の層を再溶融させる。この後、溶融基体および樹脂質層は両者が固体を成形デバイスに固着するまで冷却され続ける。
【００８４】
ホットスプレー技術の他の観点は、予熱された流動化された土台の使用であるが、ホットガス気流８２に溶融していない粒子８４が注入される。ホットガス気流８２は十分な温度を持ち、および金型表面に粒子を運ぶので粒子を溶かすのに十分な熱を含む。粒子を運ぶためのホットキャリアーガスは、所定の適用と材料に適するように注入されるべき粒子の溶融する温度に近い温度を有することが好ましい。温度は、温度上限が実質的な蒸発および粒子中での高分子材料の多量の熱分解を防ぐ一つであるならば、粒子の溶融温度範囲を越えてもよい。「十分な熱分解」により、熱分解の程度は、確かな状況で、容認できると熟考される。しかし、起きる熱的高分子分解の量は、最終的な使用の適用での高分子材料の性能に対し明らかな不利な影響を及ぼさない量である。
【００８５】
プラズマスプレーの処理法の好ましい変更において、ホットガスは実質的に、適用される高分子材料と反応を起こさない、適切なガス状の材料である。適切なガス状材料は、窒素、アルゴン、ヘリウムなどを含むが、それらにより限定はされない。ガス処理媒体として酸素のようなガス状材料を採用することも本発明の範囲内である。
【００８６】
正確な具体例の観点で本発明は記述されてきた一方、それ上述の記述に制限されるがむしろ以下の請求項中で明らかにされる範囲のみであるということを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】成形デバイスの表面に接合される樹脂表皮を有すデバイスの成形のための処理フローダイアグラム。
【図２】熱可塑性樹脂を持つギアの注入成形用の金型およびアセタールリングの分解透視図。
【図３】高分子基体組み立て部品に接続されている高分子材料のストライプを有する本発明の方法で製造されたワイパーブレード組み立て部品の透視図。
【図４】静電的処理による金型表面への樹脂材料の設置に適応される金型の透視図。
【図５】ホットメルト粒子のスプレー適用による金型表面への樹脂材料の適用を導入した概略図。
【図１】
2005512841.tif 000004
【図２】
2005512841.tif 000005
【図３】
2005512841.tif 000006
【図４】
2005512841.tif 000007
【図５】
2005512841.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月7日(2004.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部層の少なくとも一部に覆い重なり、かつそこに完全に取り付けられる樹脂に富む層を有する成形デバイスを製造する方法であって：
樹脂に富む材料の層を金型内に取り付ける工程であって、前記樹脂に富む材料は融点を持ち、かつ前記金型は内部表面およびそこで規定される少なくとも一つの外形を有する；
多量の注入成形可能な基体を前記金型に導入する工程であり、前記金型はそこに取り付けられた樹脂に富む材料の前記層を有し、前記注入成形可能な基体は前記樹脂に富む材料の融点を越えた温度の実質的に溶融状態で前記金型に導入され、多量の注入成形可能基体は前記金型に取り付けられた前記樹脂に富む材料を溶融するのに十分な熱を有し、前記注入成形可能な基体は、前記樹脂に富む材料が前記金型と前記注入成形可能な基体の間に挿入され、かつ前記金型に導入される前記注入成形可能材料が、前記金型と前記成形可能な基体との間に挿入され、前記樹脂に富む材料とそこに直接に隣接する注入成形可能な基体との間の実質的に均一に接触を成し遂げる方法で、前記金型の内部表面およびそこに位置する外形との接触を強いるように接触される工程；
前記樹脂に富む材料および前記注入される成形可能な基体を実質的に前記基体が固体状になる温度まで冷却する工程、
を含む方法。
【請求項２】
前記樹脂に富む材料の層は高分子シートである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高分子シートの膜厚は、０.０２５までである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記樹脂に富む材料の層の適用方法は、
金型に静電気を帯電させる、および、
負帯電した樹脂に富む材料の粒子を前記粒子が前記金型の表面に攻撃し分配するように前記金型に吹き付ける、
ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記樹脂に富む材料の粒子が１０ミクロンから１００ミクロンの大きさである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記金型に施した電位が４０ｋＶから１２０ｋＶである請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記樹脂に富む材料の層の適用は；
高分子材料の粒子をホットガス気流に前記粒子が前記ガス気流に溶けるかあるいは溶融状態にあるような温度で注入すること；および、
溶融した粒子の前記ホットガス気流を前記金型の表面に向けること；
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
高分子材料の前記粒子は、１０ミクロンから６０ミクロンの大きさである請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記樹脂に富む材料の層は、アセタール高分子、フッ化炭素／アセタール混合物、高分子エラストマーおよびエチレン高分子のうち少なくとも一つを含む高分子からなる請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記樹脂に富む材料の層は高密度ポリエチレンを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記注入成形可能な基体は、ポリアミド、アセタール樹脂、注入成形可能な熱可塑性エラストマーおよびポリエーテルイミドのうち少なくとも一つを含む溶融処理可能な高分子からなる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記注入可能な基体は補強添加剤をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記補強添加剤量は前記注入可能な基体の３０重量％までである請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基体は、約２００℃から約３００℃の溶融温度を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
下部サポート材料との関係で結合される下地中に樹脂質材料の表皮を含む外部接触表面を有する、成形デバイスを作る方法で；
樹脂に富む材料の層を金型に取り付け、前記樹脂に富む材料は融点を持ち、かつ前記金型は内部表面と少なくとも一つのそこで規定された外形を有する；
実質的に溶融状態の注入成形可能な材料を前記樹脂に富む材料の融点を超える温度で前記金型の前記内部に導入し、前記注入成形可能な材料は両方の前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能な材料が同時に溶解されるように前記樹脂に富む材料を溶かすのに充分な熱を供し、かつ前記樹脂質材料を前記金型の前記内部表面とそこに位置する外形との接触を強いる；
前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能材料を、前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能材料を固化させるように冷却し、前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能な材料の間に実質的に永続的な結合を作り、それによって樹脂に富む表皮を有する成形デバイスを形成する；
を含む方法。
【請求項１６】
前記層は、高分子シート、前記金型表面に吹き付けられた粒子層、あるいは金型表面に静電的に堆積され粒子層である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
樹脂に富む材料の前記層は、アセタール樹脂、フッ化炭素／アセタール混合物、ポリエーテルエラストマー、ポリエーテルイミドのうちの少なくとも一つを含む高分子からなる請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記注入成形可能な材料は、ポリアミド、アセタール樹脂、注入成形用熱可塑性エラストマー、およびポリエーテルイミドのうちの少なくとも一つを含む溶融処理可能な高分子である請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記注入可能な材料は、補強添加剤をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
樹脂質材料からなる表皮を有する成形デバイスを作る方法であって、
金型に樹脂に富む材料の層を取り付け、前記樹脂に富む材料は融点を持ち、かつ前記金型は内部表面とそこで規定された少なくとも一つの外形を有する；
多量の注入成形可能な基体を前記金型に導入し、前記注入成形可能な基体は前記樹脂に富む材料の融点を超える温度で実質的に溶融している状態であり、多量の前記注入成形可能な基体は前記金型に取り付けられる前記樹脂に富む材料を溶融するのに充分な熱を有し、多量の前記注入成形可能な基体は前記金型に、前記樹脂に富む材料は前記金型と前記注入成形可能な基体の間にあるように、前記樹脂に富む材料を溶かすための熱が前記樹脂に富む材料を通して前記溶けた基体から運ばれるように、かつ前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能な材料が同時に溶融するように導入される；
前記樹脂に富む材料とそこに直接隣接する前記注入成形可能な基体との間で実質的に均一な接触を成し遂げる方法で前記樹脂に富む材料を前記金型の前記内部表面およびそこに位置した外形との接触を強いる；
前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能な基体を前記基体が実質的に固体状態の温度まで冷却し、それによって前記金型を通して前記熱は運ばれ、前記樹脂に富む材料と前記注入成形可能な材料の間に本質的に永続的な結合を作り、それによって樹脂に富む表皮を有する成形デバイスを形成する、
ことを含む方法。
【請求項２１】
前記層は、高分子シート、前記金型表面に吹き付けられた粒子層、あるいは前記金型の表面に静電的に堆積した粒子の層である請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
樹脂に富む材料の前記層は、アセタール樹脂、フッ化炭素／アセタール混合物、ポリエーテルエラストマー、ポリエーテルイミドおよびエチレン高分子のうち少なくとも一つを含む高分子からなる請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記注入成形可能な基体は、ポリアミド、アセタール樹脂、注入成形用熱可塑性エラストマーおよびポリイミドのうち少なくとも一つを含む溶融処理可能な高分子であることを特徴とする請求項２０の方法。
【請求項２４】
前記注入形成可能な基体は、補強添加剤さらに含む請求項２３記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の方法において、樹脂に富む材料のフィルムは金型に取り付けられる。それから、多量の基体は溶融状態、好ましくは前記樹脂に富む材料の融点を超えた温度で金型に導入される。多量の溶融基体はそれからゲートあるいはオリフィスに注入する圧力下で金型に導入される。導入された多量のものは樹脂に富むフィルムを溶かし、かつ溶融した樹脂に富む材料を充分に金型の内部表面に対して変形できるほど、基体が長く溶解状態を維持できるほどに十分な熱を有する。溶融基体の導入は、局所的に樹脂質材料を金型の内部表面と導入される溶融基体との間に挿入するという方法で実行される。材料はそれから冷却されることで成形デバイスに固着されることが可能である。製品デバイスは、成形基体に関係して完全に結合する比較的均一の樹脂に富む層を外形に有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
従来は、適切な結合は樹脂に富む材料からなるフィルムと金型に導入される注入成形可能な材料との間に得られないと信じられていた。注入方法は注入された材料から生成され、かつ樹脂に富む材料の薄膜によって経験される局所化した過剰の熱のため、樹脂に富む材料の許容しがたい分解をもたらすと広く信じられていた。樹脂に富む材料はまた、注入成形可能な材料の関連する金型の孔への導入のため、ふさわしくない分解力を受けることが信じられていた。製品フィルムはくずれるかまたは折り返しされるか、あるいは樹脂に富むフィルム上への注入成形可能な材料の侵入を立証する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の注入成形条件において、樹脂に富む材料からなる実質的に均一な層はそうやって処理された表面が不均一または不規則な幾何構造をもつとしても、製品成形部品の表面に付加されることができることはかなり予想外であると分かっている。さらに、基礎をなす成形可能材料とそこに付加される高分子層との間の結合あるいは接合は、実質的に永続的で均一であり、かつ表層剥離または剪断変形に対し高い抵抗力を有すことが知られている。最後に、本発明の方法により調製される部品は、部品の幾何構造の表面で不規則性あるいは複雑性にもかかわらず、実質的に均一の深さを有することを特徴とする高分子層を示すことが知られている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の方法において、選択した基体材料は注入成形工程中で取り付けられた樹脂に富むフィルムの化学的かつ寸法的結合性を維持する十分な範囲の融点を有すものである。この融点の範囲は層に供される樹脂質材料、金型自身においておよびそこを通って得られる熱の変換量、および成形条件下での注入成形可能な材料の熱変換の能力に大きく依存する。一般的に、本発明の方法に首尾よく供されることができる溶融基体の融点は、約２００℃から約３００℃の間にある。適切な材料は、２０５℃から２２５℃の間の温度で一般的に処理されることができ、２１５℃から２２５℃であることがより好ましいものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
取り付けられるべき樹脂に富む材料は、樹脂に富む材料の所望の取り付けを可能にし促進するいくつかの方法で存在してもよい。樹脂に富む材料は薄いフィルムとして内壁金型表面の内側あるいは上方に取り付けられてもよい。選択的に樹脂に富む材料は所望の位置あるいは複数位置に金型の内部表面に付着する粒子材料として取り付けられてもよい。
樹脂に富む材料がフィルムとして取り付けられる場合には、用いられたフィルムは金型の内部空洞に手動あるいは自動的に配向され、かつ位置する適切な寸法シートであってよい。粒子材料が用いられる場合には、適切な粒子堆積方法の手段により樹脂に富む材料が金型の表面に導入され、かつ設置されることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本発明により誘導される熱移動現象はエネルギーとして表現でき、かつ以下のエネルギー式で決めることができる；
【数１】
2005512841.tif 000009
ここで材料の特性は、Pe；ぺクレ数で説明され、S；ソース用語で説明される溶融の潜熱、およびT、t、およびuはそれぞれ温度、時間、速度の無次元値である。従って、所定の材料特性に基づき処理時間および温度を決定できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
熱が樹脂に富む材料から出て金型に移動する前に樹脂に富む材料の温度がそれ自身の融点を超える十分な熱が樹脂に富む材料により保持されるほど、樹脂に富む材料の熱伝導性は十分に低い。さらに、本発明の方法において、溶融基体材料の温度は樹脂に富む材料の融点を超える。溶融基体材料は樹脂に富む材料が溶融するまで目的の融点を超えて存続するのに十分な熱を維持する。いくつかの理論に縛られることなく、これらの要因の均整が樹脂に富む材料と導入される基体とが二つの層の界面で混合することを容認すると信じられている。分子あるいは近分子レベルにおけるこの混合は、互いに関連した二つの層の結合を促進させるというやり方で、両材料が段階的に存在することを特徴とする界面領域をもたらす。この領域は、機械的結合処理、化学的結合処理あるいはこれら二つの結合現象に特徴付けられてもよい。続く実質的に同時に二つの材料の再固化を伴う二つの材料の溶融方法は本発明に特有な付着領域を作ることもまた理論付けられる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
概略的に図１で示された本発明の方法において、樹脂に富む層は初期工程１００で金型に取り付けられる。樹脂に富む材料の層は、所望の金型に位置するフィルムあるいはシートでよく、あるいは静電的堆積などの堆積方法、ホットメルトスプレー法などの方法のような適切な堆積手順により金型の内部表面あるいは内部表面の所望領域に樹脂に富む材料の粒子あるいはプラズマ材料をスプレー処理することにより成形される層であってよい。粒子は、静電的方法あるいはホットメルト粒子のスプレーのいずれかの方法で冷えた金型表面に堆積してもよい。本発明の取り付け工程の後、樹脂に富む材料の層は付加的に樹脂に富む材料の融点より低い温度に予熱される１０２。これは、次の工程中に樹脂に富む材料の成形適正を向上させることができ、次の基体材料の導入中に、金型の内部表面の外形との所望の一致が起きることを保証することができる。いくつかの理論に縛られることなく、予熱工程がまた二つの材料間により良好で、よりばらつきがなく均一な結合をもたらすとも信じられる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
もし注入速度が非常に迅速でありすぎるならば、注入は乱流流れが引き起こされる樹脂に富む材料の層および溶融した基体材料の材料特性により決定される。乱流流れは乱流領域において大きなずれを起こし、乱流混合を生成する。典型的に、高いずれ領域は樹脂に富む材料が位置する金型装置の内壁領域に近接する領域に位置する。樹脂に富む層がすでに溶融あるいは準溶融状態で乱流混合を受けやすいのであれば、樹脂に富む材料の層は導入基体材料と混合する。これは十分な薄くすることの領域を持つ平坦でない樹脂に富む層をもたらす。選択的に、高い乱れは完全な結合を生成するのに必要と信じられている冷却と固着を徹底して実質的に妨害する領域が成形されることを防ぐことができる。これらの理由のために、本発明の方法は乱流流れの初期化とガスを通しての熱伝達の生成との中間点への注入速度の調節を管理する付加的な反復準工程を含むことができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
本発明の方法において溶融基体材料の注入に導入されるようなレベルの熱に曝されるとき、関連する部品の外部表面の重要な領域を覆う樹脂に富む高分子の表皮をもたらす樹脂に富む層は変形が可能な適切な高分子材料からなる。樹脂に富む表皮は、適した熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂材料またはそのような材料の混合物からなる。材料は、溶融あるいは準溶融状態を経てかつ物理的または性能の特徴の明らかな損失なしに再凝固する能力を有すこれらの材料として、熱可塑性高分子材料からなることが好ましい。適切な熱可塑性樹脂材料は、アセタール樹脂、フルオロカーボン／アセタール混合物、エチレン高分子、およびポリエーテルエラストマーが含む群からのものを含む。樹脂質層が、熱硬化性樹脂単独またはすでに規定した熱可塑性樹脂材料との組合せのいずれかから少なくとも部分的になることは範囲内である。本発明の方法に用いられることができる熱硬化性樹脂材料は、溶融基体の導入により引き起こされる温度上昇に曝されるときに少なくともいくらかの可塑性の増加を示すことが好ましい。このような熱硬化性樹脂が使われたとき、可能な限り減少した架橋部位を有する高分子が用いられることが好ましい。適切な材料は、溶融あるいは準溶融した注入成形可能な材料の導入から誘導された熱で付加的熱触媒架橋をする能力を有するものである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
本発明の方法は、実質的に相違である材料、すなわち非常に異なる融点を有す材料からなる樹脂に富む表皮を有す部品を配合するのに使用することができることもわかる。従来、部品の本体に用いられる注入成形材料は二つが成形方法中に十分結合されるべきであったなら、金型に挿入される高分子材料に対し同様な溶融処理温度を有していなくてはいけないことが広く含まれていた。極度の非類似は十分に処理されることができなかった。溶融基体の注入温度が高分子シートと比べてあまりに高いなら、高分子シートが機能性のない材料に変形および／または酸化されることが広く信じられていた。全く予期しないことだったが、この本発明の方法においてこの現象が起きることはなかった。いくつかの理論をつなぎ合わせることなしに、金型空洞への溶融基体の迅速な導入は、最初に存在される酸素が樹脂に富む材料上で十分に非常に有害な酸化影響なしで迅速に消費する場面を作ると信じられている。これは、材料冷却および再固着として金型空洞に実質的な非酸素雰囲気を作るり、結合集積を増加する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
樹脂質層が露出される極度に過度な熱の間隔は過渡的な程度である。溶融基体が金型空洞に導入されるとすぐに、多量の成形および周囲成形成分は溶融基体中の過度の潜熱のための熱シンクとして働く。過度の熱は樹脂に富むフィルムの分解温度以下の温度に急速に基体を冷却することを供すように金型と介在している樹脂に富む材料を通して迅速に伝えられる。この方法において、本発明の方法は、非適合可能処理温度を持ついくつかの材料を成形処理する手段を提供する。増大される温度調整は、冷却チューブ、または熱除去を促進する外部フィンのような金型に取り付けられる冷却システムを提供されることができる。この手段によって、熱除去の速度は樹脂質層と溶融基体との特別な結合のために減速させられることができる。金型の絶縁あるいは加熱のいずれかも提供されることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
導入した溶融基体材料は、形成性および樹脂に富む層の増加された延伸特性を一時的に増加させることに寄与することが信じられており、それは成形部材の表面上の樹脂に富む材料のより均一分布に直結する。これは、表皮がギアの歯のような複雑な表面構造の領域を覆うような場合でさえ起きる。この被覆および厚さの不均一性は他の方法では達成できない。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
本発明の方法で明らかにするように、高分子シート材料のリング１２は一般的に用いられる約０．００１インチから約０．０２５インチの間の厚さｔ、好ましくは約０．００２インチから約０．０１インチの間の厚さｔを持ち、本発明の方法によって成形され形作られることが可能である適切な厚みを有する。選択した材料は、この後述べる処理条件で速やかに変形し成形するものである。選んだ材料は、一般的に良好な延伸性および／または膨張特性を有する。選択した樹脂に富む材料は外形とギア歯２２の構造とを一致させるように変形する十分な延伸特性を有する。適切な材料はシート材料に穴や空隙が発達せずに、薄くなることによって変形を維持する、好ましくは、３０％と３５０％の間の膨張特性を有する樹脂に富む材料が本発明の方法で用いられ、３０％と２５０％の間の膨張または延伸を持つことが最も好ましい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
例えば、１．８１の膨張率および１７５℃の融点を持つアセタール樹脂に付随して、１３４．６Ｊ／ｇｍという溶融熱値および０．０２３１Ｊ／ｓｅｃ  ｃｍ２ｄｅｌｔａ  Ｃの熱伝導率（Ｋ）は供される。高分子材料の最終深さが０．２５ミリメートルになることを成し遂げるために、初期の高分子シートはおよそ０．５ミリメートルの厚さを有すべきである。規定される面積は７４６．１ｍｍ３の容積（７．８×９．５×１０＝容積）を持つ７８．５ｍｍ２である。高分子フィルムの合計質量は１．０５２ｇｍ（１．４１ｇｍ／ｃｍ２×０．７４６１）と計算された。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
関連するギア金型の計算された容積の量は６，７２１．１２ｃｃ（ここでＤ１＝５０．０４、Ｄ２＝４０．０４、Ｈ＝９．５である）である。この容積を満たすために必要な材料の量は、１０．８９ｇｍ（１．６２×６．７２１１２に基づく）である。注入可能材料の有効熱の計算値は１．７１６６×Ｊ／ｇｍ  ｄｅｇｒｅｅＣ×１０．８９×（２１５−１８５）または５６０．７Ｊであり、高分子リング１２を溶融するのに必要なものより非常に多い。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
本発明の方法は、図３に示される樹脂に富む材料のストライプを持つワイパー部品３０のような他の成形部品を製造するために首尾よく用いられてもよい。樹脂に富む材料のストライプは、二つのコーナーエッジ３２、３２´を強化し、かつ保護するために施されている。集積的に配設された材料ストライプ３４、３４´は、所定の位置での磨耗および摩擦を減少させるために主要本体構成３６に結合されている。主要本体の構成材料は、いくつかの適切な注入可能材料であってよい。ポリアミド、アセタール樹脂、注入成形可能熱可塑性エラストマーおよびポリエステルイミドのうち少なくとも一つを含む群から選んだ注入可能材料が好ましい。注入可能高分子材料は強化材料の適切なレベルを含む。好ましい実施では、注入可能高分子材料は３０重量％までの適切な補強材料を含んでよい。適切な強化材料はガラスまたは炭素のファイバー、ＫＥＶＬＡＲ、ＴＥＦＬＯＮ、シリコン材料および金属ファイバーを含む群からの少なくとも一つで、かつ約５重量％から約２０％の範囲を持つ金属ファイバーが好ましい。具体的に、好ましい強化材料はガラスで、かつ好ましい樹脂に富む材料はアセタール樹脂である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
ホットスプレー技術の他の観点は、予熱された流動化された土台の使用であるが、ホットガス気流８２に溶融していない粒子８４がノズル７０によって放出される経路８９に沿って注入される。ホットガス気流８２は、金型４０を横切る覆い８０を通して金型４０の表面に粒子を運ぶので、粒子を溶かすのに十分な温度および十分な熱を含む。粒子を運ぶためのホットキャリアーガスは、所定の適用と材料に適するように注入されるべき粒子の溶融する温度に近い温度を有することが好ましい。温度は、温度上限が実質的な蒸発および粒子中での高分子材料の多量の熱分解を防ぐ一つであるならば、粒子の溶融温度範囲を越えてもよい。「十分な熱分解」により、熱分解の程度は、確かな状況で、容認できると熟考される。しかし、起きる熱的高分子分解の量は、最終的な使用の適用での高分子材料の性能に対し明らかな不利な影響を及ぼさない量である。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
【図１】成形デバイスの表面に接合される樹脂表皮を有すデバイスの成形のための処理フローダイアグラム。
【図２】熱可塑性樹脂を持つギアの注入成形用の金型およびアセタールリングの分解透視図。
【図３】高分子材料のストライプが高分子基体組み立て部品に接続されている、本発明の方法で製造されたワイパーブレード組み立て部品の透視図。
【図４】静電的処理による金型表面への樹脂材料の設置に適応される金型の透視図。
【図５】ホットメルト粒子のスプレー適用による金型表面への樹脂材料の適用を導入した概略図。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2005512841.tif 000010
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2005512841.tif 000011
【国際調査報告】
2005512841.tif 000012
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