(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバーモールドされているインサート（１００）を形成するための方法であって、
モールド（３０６）であって、前記モールド（３０６）内に配置されたテーパ状インサート（１０４、３０２）と圧縮要素（１０６、３０４）とを有するモールド（３０６）を用意するステップであって、
テーパ状インサート（１０４、３０２）は、金属又は金属合金と、テーパ状インサート（１０４、３０２）の遠位表面（１１８、３１０）に向かって大きくなる幅を有するテーパとを含み、
圧縮要素（１０６、３０４）は、テーパ状インサート（１０４、３０２）の遠位表面（１１８、３１０）に隣接して配置される、ステップと、
モールドに第１の高分子組成物（１０２、３１２）を第１の温度で充填して、ハウジング（１０２、３１２）を形成するステップと、
ハウジング（１０２、３１２）を冷却するステップと
を含み、
冷却するステップは、ハウジング（１０２、３１２）とテーパ状インサート（１０４、３０２）の遠位表面（１１８、３１０）との間の圧縮要素（１０６、３０４）を圧縮し、
第１の温度は、高分子組成物の軟化温度を超え、圧縮要素（１０６、３０４）の軟化温度における摂氏温度の値は、第１の高分子組成物（１０２、３１２）の軟化温度における摂氏温度の値の約４０％〜約１６０％であり、
オーバーモールドされているインサートは、ハウジング（１０２、３１２）の第１端部にある開口部から、且つテーパ状インサート（１０４、３０２）内に延びるチャネル（１０８、３２２）を含む、方法。
【請求項２】
圧縮の方向における圧縮要素（１０６、３０４）の寸法は、冷却前の同じ寸法に比して約０．１％〜約１０％低減される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ハウジング（１０２、３１２）の軸方向又は周方向残留応力の大きさは、室温で、テーパ状インサート（１０４、３０２）の長軸に垂直な方向におけるテーパ状インサート（１０４、３０２）の最大外径と実質的に同様の外径を有する円錐形インサートから形成される対応するオーバーモールドされているインサートのハウジングの各軸方向又は周方向残留応力に比して約５０％〜約９９．５％であり、軸方向又は周方向残留応力は、テーパ状インサート（１０４、３０２）の外部表面（１１０、３０８）において、及びテーパ状インサート（１０４、３０２）とハウジング（１０２、３１２）との境界面において測定される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
テーパ状インサート（１０４、４００、７００）は、テーパに沿って円錐形の外部表面（１１０、４１０、７１０）を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
圧縮要素（１０６、３０４）は、金属又は金属合金を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
圧縮要素（１０６、３０４）は、第２の高分子組成物を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
第１の高分子組成物（１０２、３１２）は、ポリスルホン又はポリフェニルスルホンを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ハウジング（１０２、３１２）は、管、マニホールド、インペラ、管継手、バルブカバー又は配管器具を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
チャネルは、ハウジング、テーパ状インサート（１０４、３０２）及び圧縮要素（１０６、３０４）を通して延びる（１０８、３２２）、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ハウジング（１０２、３１２）の第１端部にある開口部は、テーパ状インサート（１０４、３０２）の遠位表面（１１８、３１０）に隣接して配置される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
モールド（３０６）を充填するステップは、高分子組成物（１０２、３１２）をモールド（３０６）内にブロー成形、押出又は射出成形することを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
第１の高分子組成物（１０２、３１２）を含むハウジング（１０２、３１２）と、
テーパを有するテーパ状インサート（１０４、３０２）であって、テーパは、テーパ状インサート（１０４、３０２）の遠位表面（１１８、３１０）に向かって大きくなる幅を有し、テーパ状インサート（１０４、３０２）は、金属又は金属合金を含む、テーパ状インサート（１０４、３０２）と、
金属、金属合金又は第２の高分子組成物を含み、ハウジング（１０２、３１２）とテーパ状インサート（１０４、３０２）の遠位表面（１１８、３１０）との間に配置された圧縮要素（１０６、３０４）と、
ハウジング（１０２、３１２）の開口部を通して、且つテーパ状インサート（１０４、３０２）内に延びるチャネル（１０８、３２２）と
を含み、
圧縮要素（１０４、３０４）の軟化温度における摂氏温度の値は、第１の高分子組成物（１０２、３１２）の軟化温度における摂氏温度の値の約４０％〜約１６０％である、オーバーモールドされているインサート（１００）。
【請求項１３】
ハウジング（１０２、３１２）の軸方向又は周方向残留応力の大きさは、室温で、テーパ状インサート（１０４、３０２）の長軸に垂直な方向におけるテーパ状インサート（１０４、３０２）の最大外径と実質的に同様の外径を有する円錐形インサートを有する対応するオーバーモールドされているインサートのハウジングの各軸方向又は周方向残留応力に比して約５０％〜約９９．５％であり、軸方向又は周方向残留応力は、テーパ状インサート（１０４、３０２）の外部表面（１１０、３０８）において、及びテーパ状インサート（１０４、３０２）とハウジング（１０２、３１２）との境界面において測定される、請求項１２に記載のオーバーモールドされているインサート。
【請求項１４】
チャネル（１０８、３２２）は、ハウジング（１０２、３１２）、テーパ状インサート（１０４、３０２）及び圧縮要素（１０６、３０４）を通して延びる、請求項１２又は１３に記載のオーバーモールドされているインサート。
【請求項１５】
第１の高分子組成物（１０２、３１２）は、ポリスルホン又はポリフェニルスルホンを含む、請求項１３又は１４に記載のオーバーモールドされているインサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年１１月２１日に出願された欧州特許出願第１４１９４２２１．９号に対する優先権を主張するものであり、この出願の全内容はあらゆる目的において参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、低減された残留内部応力を有するオーバーモールドインサート及びそれを形成するための方法に関する。特に、本発明は、オーバーモールドインサートの残留内部応力を連携して低減するテーパ状インサートと圧縮要素とを有するオーバーモールドインサートに関する。
【背景技術】
【０００３】
オーバーモールドインサートは、一般に、インサートの周りにプラスチックハウジング型を必要とする。いくつかの実施形態では、インサートはプラスチック型と別の物品との間に取付箇所を提供することができる。例えば、配管用途では、プラスチック管又は継手は、ねじ山を含むインサート上で成形され得る。ねじ切りされた端部を有する供給路又は排出路又は配管器具をインサートにねじ山を介して接続し、供給路又は排出路とプラスチック管との間に流体の流れを提供することができる。付加的な例として、例えばツール又は調理器具（例えば、平鍋又は平鍋）に係合するためのねじ山を含むプラスチックハンドルが金属インサート上で成形され得る。
【発明の概要】
【０００４】
第１の態様において、本発明は、オーバーモールドインサートを形成するための方法に関する。方法は、モールドであって、モールド内に配置されたテーパ状インサートと圧縮要素とを有するモールドを用意するステップを含む。テーパ状インサートは、金属又は金属合金と、テーパ状インサートの遠位端に向かって大きくなる幅を有するテーパとを含む。圧縮要素は、テーパ状インサートの遠位端に隣接して配置される。方法は、モールドに第１の高分子組成物を第１の温度で充填して、ハウジングを形成するステップと、ハウジングを冷却するステップとを更に含む。冷却するステップは、ハウジングとテーパ状インサートの遠位端との間の圧縮要素を圧縮する。第１の温度は、高分子組成物の軟化温度を超え、圧縮要素の軟化温度は、第１の高分子組成物の軟化温度の約４０％〜約１６０％である。オーバーモールドインサートは、ハウジングの第１端部にある開口部から、且つテーパ状インサート内に延びるチャネルを含む。
【０００５】
第２の態様において、本発明は、第１の高分子組成物を有するハウジングと、テーパを有するテーパ状インサートであって、テーパが、テーパ状インサート（１０４、３０２）の遠位端に向かって大きくなる幅を有し、テーパ状インサートが、金属又は金属合金を含む、テーパ状インサートとを含むオーバーモールドインサートに関する。オーバーモールドインサートは、金属、金属合金又は第２の高分子組成物を有し、ハウジングとテーパ状インサートの遠位端との間に配置された圧縮要素を更に含み、また、ハウジングの開口部を通して、且つテーパ状インサート内に延びるチャネルを含む。圧縮要素の軟化温度は、第１の高分子組成物の軟化温度の約４０％〜約１６０％である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１（ａ）】オーバーモールドインサートを有する部分の斜視概略図である。
【図１（ｂ）】ハウジングの一部分を取り外した図１（ａ）の部分の斜視概略図である。
【図１（ｃ）】図１（ａ）の管の側断面概略図である。
【図２（ａ）】オーバーモールドインサートを有するマニホールドの斜視概略図である。
【図２（ｂ）】図２（ａ）のマニホールドの斜視概略図である。
【図２（ｃ）】図２（ａ）のマニホールドの側断面概略図である。
【図２（ａ）】インサートと圧縮要素とを有するモールドの断面概略図である。
【図２（ｂ）】高分子の冷却中の高分子組成物によるインサートの圧縮を示す図２（ａ）のモールドの断面概略図である。
【図２（ｃ）】高分子組成物の冷却中のインサートの動きを示す図２（ｂ）のモールドの断面概略図である。
【図３（ａ）】テーパ状インサートと圧縮要素とを有するモールドの側断面概略図である。
【図３（ｂ）】高分子組成物が充填されており、冷却中にテーパ状インサートにかかる力を示す、図３（ａ）のモールドの側断面概略図である。
【図３（ｃ）】冷却中のインサートの相対運動を示す図３（ｂ）のモールドの側断面概略図である。
【図３（ｄ）】図３（ａ）〜図３（ｃ）のモールドから取り出されたオーバーモールドインサートの概略図である。
【図４（ａ）】円錐形の外表面を有するテーパ状インサートの斜視概略図である。
【図４（ｂ）】図４（ａ）のテーパ状インサートの側断面概略図である。
【図５（ａ）】切頭角錐形外部表面を有するテーパ状インサートの斜視概略図である。
【図５（ｂ）】図５（ａ）のテーパ状インサートの近位概略図である。
【図６】外部表面を形成する面の２つが平行であり、外部表面を形成する他の２つの面がテーパ状である切頭角錐形外部表面を有するテーパ状インサートの近位概略図である。
【図７（ａ）】その長さの一部分のみがテーパ状になっているテーパ状インサートの斜視概略図である。
【図７（ｂ）】図７（ａ）のテーパ状インサートの側断面概略図である。
【図８】締付要素を含むモールドの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示は、残留内部応力を驚くほど低減したオーバーモールドインサート及びそれを作製するための方法に関する。本明細書の記載によるインサートは、ハウジングと、ハウジング内に配置されたテーパ状インサートと、テーパ状インサートの遠位表面に隣接する圧縮要素とを含む。本明細書で使用する場合、テーパ状インサートの遠位表面は、テーパが開始する箇所に最も近いインサートの端部（テーパ状部分の幅がより広い）を意味し、インサートの近位表面は、テーパが終端する箇所に最も近いインサートの端部（テーパ状部分の幅がより狭い）を意味し、幅は、テーパ状インサートの、その長軸に垂直な方向における範囲を意味する。オーバーモールドインサートは、ハウジング及びテーパ状インサートの少なくとも一部分を通して延びるチャネルを更に含む。チャネルは、別の物品がテーパ状インサートを介してオーバーモールドインサートに結合することを可能にする。いくつかの実施形態では、チャネルはハウジング及びテーパ状インサートを通して延び得る。このような実施形態では、チャネルは、別の物品がオーバーモールドインサートに結合すること及び／又はオーバーモールドインサートを通じて流体流通路を提供することを可能にし得る。驚くべきことに、テーパ状インサートは圧縮要素とともに、大幅に低減された残留内部応力を有するオーバーモールドインサートを提供し得ることを見出した。特に、オーバーモールドインサートの製作時、圧縮要素は、テーパ状インサートの遠位表面とハウジングとの間で圧縮され、これにより、存在するはずの残留応力のかなりの部分が消失する。
【０００８】
ハウジング（１０２、３１２）の軸方向又は周方向残留応力の大きさは、室温で、テーパ状インサート（１０４、３０２）の長軸に垂直な方向におけるテーパ状インサート（１０４、３０２）の最大外径と実質的に同様の外径を有する円錐形インサートを有する対応するオーバーモールドインサートのハウジングの各軸方向又は周方向残留応力に比して約５０％〜約９９．５％であり、軸方向又は周方向残留応力は、テーパ状インサート（１０４、３０２）の外部表面（１１０、３０８）において、及びテーパ状インサート（１０４、３０２）とハウジング（１０２、３１２）との境界面において測定される、請求項１２に記載のオーバーモールドインサート。
【０００９】
オーバーモールドインサート
ここで本明細書によるオーバーモールドインサートの特定の実施形態を参照する。当業者であれば、実施形態は例示であり、限定を意図するものではないことを理解するであろう。
【００１０】
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本明細書によるオーバーモールドインサートの一実施形態の概略図である。図１（ａ）は、オーバーモールドインサートを有する部分の斜視概略図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に類似するものであり、ハウジングの一部分が取り外されている。図１（ｃ）は、図１（ａ）の一部の断面概略図である。図１（ａ）〜図１（ｃ）を参照すると、オーバーモールドインサート１００は、ハウジング１０２と、インサート１０４と、圧縮要素１０６とを含む。ハウジング１０２はチャネル１０８を有する。チャネル１０８は図１（ａ）及び図１（ｃ）に破線で示され、ハウジング１０２と、インサート１０４と、圧縮要素１０６とを通る。チャネル１０８は、オーバーモールドインサート１００の外部領域からオーバーモールドインサート１００を通る通路を提供する。インサート１０４は、テーパ状外部表面１１０と、任意の締め具１１２とを含む。任意の締め具１１２は、別の物品とオーバーモールドインサート１００との間に接続境界面を提供する。インサート１０４の近位開口部１１４又は遠位開口部１１６を通じて、任意の締め具１１２によりオーバーモールドインサート１００に他の物品（例えば、対応する締め具を有する管又は配管器具を接続することができる。いくつかの実施形態では、インサート１０４は、インサート１０４の内部表面の長さ又はその一部分に沿ってねじ山を含み得る。圧縮要素１０６は、インサート１０４の遠位表面１１８とハウジング１０２との間で圧縮される。任意の締め具１１２がある場合、任意の締め具１１２は、ねじ山又はラッチ式締め具を含み得るが、これらに限定されない。
【００１１】
概して、ハウジングは、管、マニホールド、インペラ、管継手（例えば管コネクタ）、バルブカバー又は他の配管器具、ハンドル（例えば、ツール又は商業用又は家庭用調理器具及び調理道具用）、調理器具カバー（例えば、商業用又は家庭用調理器具用）、又はオーバーモールドインサートが使用される他の物品を含むが、これらに限定されない構造を形成し得る。いくつかの実施形態では、ハウジングはハウジングの所期の用途設定に適した高分子組成物を含み得るか、又は本質的にこのような高分子組成物からなる。例えば、高分子組成物はその所期の用途設定においてハウジングにかかる熱負荷、化学的負荷及び／又は機械的負荷を基準に選択され得る。概して、高分子組成物は、所期の用途設定における使用時にハウジングにかかる熱負荷、化学的負荷及び機械的負荷に関し、所期の用途設定において望ましい強度及び安定性を提供するように選択される。例えば、配管用途を含むがこれに限定されない用途において、高分子組成物は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン又はポリフェニルスルホンを含み得るが、これらに限定されない。望ましいポリスルホン及びポリフェニルスルホン組成物は、Ｓｏｌｖａｙ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ＬＬＣ（Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ，ＧＡ）からそれぞれ市販されているＵｄｅｌ（登録商標）、Ｖｅｒａｄｅｌ（登録商標）、Ａｃｕｄｅｌ（登録商標）及びＲａｄｅｌ（登録商標）である。ポリスルホン及びポリフェニルスルホン組成物は約１８０℃〜約２２０℃の軟化温度を有し得る。以下で説明するように、圧縮要素組成物は、少なくとも部分的に高分子組成物の軟化温度に基づいて選択され得る。
【００１２】
本明細書で使用する場合、「軟化温度」は、記載される高分子組成物の組成に応じたガラス転移温度又は溶融温度を意味する。当業者であれば、非結晶性高分子組成物がガラス転移温度を有し、溶融温度を有さず、半結晶性高分子組成物がガラス転移温度と溶融温度との両方を有し、結晶性高分子組成物が溶融温度を有し、ガラス転移温度を有しないことを理解するであろう。同様に、非結晶性高分子組成物の軟化温度は、高分子組成物のガラス転移温度を意味し、半結晶性高分子組成物の軟化温度は、ガラス温度及び溶融温度のうちの高い方を意味し、結晶性高分子組成物の軟化温度は組成物の溶融温度を意味する。
【００１３】
テーパ状インサートは、オーバーモールドインサートと別の物品との間の境界面を提供することができる。本明細書中に記載されるテーパ状インサートは、テーパ状インサートの少なくとも一部分に延びるチャネルを含む。いくつかの実施形態では、チャネルは、また、テーパ状インサートの長さを通して延び得る（例えばチャネル１０８）。インサートを通して延びるチャネルは、別の物品又はその一部分をハウジングの外部領域からチャネル内に受け入れることができる。例えば、チャネルはシャフト（例えば、ポンプのシャフト、スクリュー又はボルト）を受け入れることができ、オーバーモールドインサートはシャフトとともに回転することができるか、又はシャフトをインサート内で回転させることができる。いくつかのこのような実施形態では、インサートはブッシュ、ベアリング、スリーブ等とされ得るが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、オーバーモールドインサート１００は、テーパ状インサートの内部表面上に、インサートの長さ又はその一部分に沿ってねじ山、ラッチ又はスナップを含むが、これらに限定されない締め具を更に含み得る。対応する締め具（例えば、ねじ切りされた端部又はラッチ若しくはスナップを有する端部）を有する別の物品をテーパ状インサート内に延びるチャネル内に挿入することができ、締め具によりインサートに取り付けることができる。締め具は接続の堅固さを確保するのに役立ち得る。概して、オーバーモールドインサートとハウジングに結合された他の物品との間の境界面（例えば、インサート）は、機械的負荷及び／又は熱負荷の増加に曝される可能性があるため、テーパ状インサート及び他の物品の対応する境界面は金属である。インサートは、例えば、アルミニウム、銅、鉄、鋼、亜鉛、黄銅、低鉛黄銅、ステンレス鋼若しくは任意の合金若しくはこれらの組み合わせを含み得るか、又はこれらから本質的になり得る。
【００１４】
いくつかの実施形態では、テーパ状インサートは機械的なガスケットを有し得る。機械的なガスケットは、テーパ状インサートの外部表面（例えば、インサート１０４の外部表面１１０）の周りに、及びテーパ状インサートの外部表面とハウジングとの間に配置される。例えば、ガスケットは、エチレンプロピレンジエンモノマー（「ＥＰＤＭ」）又はＶｉｔｏｎ（登録商標）（ＤｕＰｏｎｔにより市販されている）などのフルオロエラストマーから作製することができ、ハウジング内における円錐形インサートの固定に役立つとともに、インサートと高分子との間の境界面における流体透過を回避するのに役立つ。いくつかの実施形態では、機械的なガスケットはＯリングを含み得るがこれに限定されない。概して、Ｏリングは円環面を形成することができ、及びエラストマーを含む。
【００１５】
圧縮要素は、テーパ状インサートの遠位表面とハウジングとの間で圧縮される。製作時、圧縮要素はテーパ状インサートの遠位表面とハウジングとの間で圧縮される。以下で詳述するように、製作時における圧縮要素の圧縮により、圧縮可能要素及び／又はテーパ状インサートなしで形成されたオーバーモールドインサート中に存在するはずであったかなりの量のハウジングの残留内部応力を消失させることができる。残留内部応力は、オーバーモールドインサートの形成後、ハウジング内に残る応力を意味する。特に、形成中、ハウジングによってテーパ状インサートに作用する圧縮力の一部は、それらを用いて圧縮可能要素に対して仕事を行う（例えば、圧縮可能要素を圧縮するために）ことによって消失させる。この結果は、圧縮要素のないオーバーモールドインサートに比して極めて低い残留内部応力を有するハウジングを有するオーバーモールドインサートであり得る。いくつかの実施形態では、残留内部応力を低下させるための、高分子の冷却により推進される圧縮要素の圧縮に加えて又はその代わりに、以下で更に詳細に説明するように、圧縮要素は、脱型（例えば、モールドからのオーバーモールドインサートの取出し）後、インサートに外力を作用させ、インサートを圧縮方向に長手方向に移動させることにより更に圧縮され得る。
【００１６】
チャネルは、オーバーモールドインサートを通して部分的に延び得るか、又はオーバーモールドインサートを通して延び得る。いくつかの実施形態では、チャネルは連続的であり得るとともに、ハウジングの一部分及びテーパ状インサートの一部分を通して延び得る。このような実施形態では、上述のように、チャネルは、テーパ状インサートの遠位端又は近位端のいずれかからチャネル内に別の物品を受け入れることができ、この物品をテーパ状インサートに結合することができる。例えば、このような実施形態では、ハウジングはハンドルを形成することができ、ツール、調理器具又は調理道具のシャフトをチャネル内に受け入れ、インサートの内部表面又はその一部分に沿うねじ山に結合させることができる。他の実施形態では、チャネルは連続的であり得るとともに、ハウジング、テーパ状インサート及び圧縮要素を通して延びる。このような実施形態では、通路は流体流路を形成することができ、更に、別の物品をチャネル内に受け入れることができる。テーパ状インサートがインサートの内部表面上に締結要素を含む実施形態では、対応する締め具を有する別の物品を締結要素によってインサートに結合させることができる。同様に、流体が他の物品へと又は他の物品から、且つオーバーモールドインサートを通して流れることができる。例えば、チャネル１０８は流体流通路であり得る。
【００１７】
本明細書によるオーバーモールドインサートは、テーパ状インサート及び圧縮要素を組み込まない対応するオーバーモールドインサートに比して極めて低い残留内部応力を有し得る。いくつかの実施形態では、高分子ハウジングの軸方向残留応力の大きさは約０．０１メガパスカル（「ＭＰａ」）〜約１２ＭＰａ、又は約０．１ＭＰａ〜約１０ＭＰａ、又は約０．１ＭＰａ〜約５ＭＰａ、又は約０．１ＭＰａ〜約２．５ＭＰａ、又は約０．０５〜約１ＭＰａとすることができ、軸方向残留応力は、ハウジングの外部表面上において、室温で、テーパ状インサートから径方向に離れて測定される。いくつかの実施形態では、高分子ハウジングの周方向残留応力の大きさは約０．０１メガパスカル（「ＭＰａ」）〜約１２ＭＰａ、又は約０．１ＭＰａ〜約１０ＭＰａ、又は約０．１ＭＰａ〜約５ＭＰａ、又は約０．１ＭＰａ〜約２．５ＭＰａ、又は約０．０５〜約１ＭＰａとすることができ、周方向応力はハウジングの外部表面上において、室温で、テーパ状インサートから径方向に離れて測定される。実施例で説明するように、残留内部応力は（ｉ）ＡＳＴＭ  Ｅ８３７規格による穿孔法、又は（ｉｉ）ＡＳＴＭ  Ｄ７４７４規格による化学法を使用して測定され得る。この両方は当技術分野において良く知られている。いくつかの実施形態では、オーバーモールドインサートは、テーパに沿う円錐形の外部表面を有するテーパ状インサートと、オーバーモールドインサート、円錐形インサート及び圧縮要素を通して延びるチャネルとを含み得る。このような実施形態では、室温で、ハウジングの外部表面上において、テーパ状インサートから径方向に離れて測定される高分子ハウジングの軸方向及び／又は周方向残留応力の大きさを、インサートの長さに垂直な方向におけるテーパ状インサートの最大外径と実質的に同様の外径を有する円錐形インサートを有する対応するインサートに比して約５０％〜約９９．５％、又は約７５％〜約９９．５％、又は約８５％〜９９．５％、又は約９０％〜９９．５％低減することができる。当業者であれば、明示的に特許請求される範囲内において、軸方向残留応力、周方向残留応力並びに軸方向残留応力及び周方向残留応力の相対的な低減の更なる範囲が企図され且つ本開示の範囲内であることを理解するであろう。本明細書で使用する場合、室温は約２０℃〜約２６℃の温度範囲を意味する。
【００１８】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、オーバーモールドインサートを有するマニホールドの概略図である。図２（ａ）は、オーバーモールドインサートを有するマニホールドの斜視概略図である。図２（ｂ）は、ハウジングの一部分を取り外した図２（ａ）のマニホールドの斜視概略図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のマニホールドの側断面概略図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照すると、オーバーモールドインサート２００は、ハウジング２０２と、インサート２０４と、圧縮要素２０６とを含む。ハウジング２０２はガス又は液体マニホールドを形成し、図２（ａ）及び図２（ｃ）に破線で示されるチャネル２０８は、ハウジング２０２、インサート２０４及び圧縮要素２０６を通して延びる。チャネル２０８は流体フローチャネルであり、流体（例えば、ガス又は液体）が、オーバーモールドインサート２００の外部領域へと、及びオーバーモールドインサート２００の外部領域からオーバーモールドインサート２００を通して流れることを可能にする。インサート２０４は、テーパ状外部表面２１０と、ねじ山２１２とを含む。ねじ山２１２は、別の物品とオーバーモールドインサート２００との間に接続境界面を提供する。いくつかの実施形態では、インサート２０４は、インサート２０４の外部表面の長さ又はその一部分に沿ってねじ山を含み得る。オーバーモールドインサート２００は１つのインサートを有して示されているが、他の実施形態では、マニホールドは同様にチャネル２０８に沿って及びチャネル２０８と流体連通して配置される複数のオーバーモールドインサートを含み得る。
【００１９】
オーバーモールドインサートの製作
本明細書中に記載される、低減された残留内部応力を有するオーバーモールドインサートを形成するための方法は、テーパ状インサート上のハウジングと、テーパ状インサートに隣接して配置された圧縮要素とを形成するステップを含む。ハウジングは、ハウジング組成物の軟化温度で又はこれを超える温度で形成され、オーバーモールドインサートをその後冷却して最終固体部品が形成される。ハウジングの冷却によりテーパ状インサートとハウジングとの間の圧縮要素を圧縮する。以下で説明するように、適切な組成物を有するテーパ状インサート及び圧縮要素の組み込み、並びに製作方法における相対的な位置決めにより、オーバーモールドインサートの残留内部応力を大幅に低減することができる。いくつかの実施形態では、製作時、インサートは、オーバーモールドインサートを冷却する際にハウジングがインサートを超えて収縮することによる圧縮力に曝される可能性がある。このような実施形態では、圧縮力の少なくとも一部を、それらを用いて圧縮要素に対して仕事を行うことにより消失させることができる。特に、ハウジングによってテーパ状インサートに作用する圧縮力に応答して、テーパ状インサートはハウジングに対して移動することができ、この２つの間の圧縮要素を圧縮することができ、これにより、圧縮要素がない場合に発生していたはずの残留応力の少なくとも一部を消失させる。いくつかの実施形態では、圧縮要素の圧縮はテーパ状インサートに対する外力の印加により促進され得る。図３（ａ）は、テーパ状インサートと圧縮要素とを有するモールドの側断面概略図である。
【００２０】
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、オーバーモールドインサートの製作方法の一実施形態の概略図である。図３（ａ）は、インサートと圧縮要素とを有するモールドの側断面概略図である。図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、それぞれ、冷却中の、テーパ状インサートにかかる力及びテーパ状インサートの動きの動きを示す図３（ａ）のモールドの側断面概略図である。図３（ｄ）は、図３（ａ）〜図３（ｃ）のモールドから取り出されたオーバーモールドインサートの断面概略図である。図３（ａ）〜図３（ｂ）を参照すると、インサート３０２及び圧縮要素３０４はモールド３０６内に配置される。インサート３０２はテーパ状外部表面３０８（例えば円錐形の）を有する。圧縮要素３０４はインサート３０２の遠位表面３１０に隣接して配置される。図３（ｂ）を参照すると、高分子組成物３１２は加工を容易にするためにその軟化温度に等しい又はその軟化温度を超える加工温度まで加熱され、モールド３０６に充填される。高分子組成物３１２はオーバーモールドインサート３００のハウジングを形成する。モールド３０６は、オーバーモールドインサート３００の外部表面３２４の所望の形状に対応する内部表面を有する。高分子組成物３１２は、その加工温度からより低い温度に冷却されるにつれてインサート３０２を超えて収縮し、図３（ｂ）の矢印３１４によって示されるように、インサート３０２を径方向内側に圧縮する。テーパ状外部表面３０６により、インサート３０２はインサート３０２の長軸３１６に沿って相対的に動く。インサート３０２の相対運動は図３（ｂ）の矢印３１８及び図３（ｃ）の破線外形３２０によって示される。特に、破線外形３２０は、高分子組成物の冷却時の幾分前の時間におけるインサート３０２の元の位置を示す。圧縮要素３０４はインサート３０２の動きにより圧縮される。図３（ｄ）は、モールド３０６から取り外したオーバーモールドインサート３００を示す。図３（ｄ）の破線３２２は、モールド３０６によってオーバーモールドインサート３００内に形成されたチャネルの境界を示す。
【００２１】
図３（ａ）〜図３（ｄ）に概略的に示すように、インサートの相対運動と圧縮要素の付随的な圧縮とは、それにより形成されるオーバーモールド要素の残留内部応力を大幅に低減することができる。インサートの望ましい相対運動は、適切なインサート形状、圧縮要素の適切な配置及び適切な圧縮要素組成物の選択によって実現することができる。インサートの外部形状は、オーバーモールドインサートの冷却中、インサートがハウジングに対して動き、ハウジングとインサートとの間の圧縮要素を圧縮するように選択される。概して、望ましいインサートはその長さ又はその一部分に沿って連続的にテーパ状になる外部表面を有し得る。本明細書で使用する場合、インサートの長さは、そのインサートの長軸に沿った、インサートの近位端と遠位端との間の寸法を意味し、インサートの幅は、そのインサートの長軸に垂直な寸法を意味する。加えて、本明細書で使用する場合、インサートの遠位端は、テーパが開始する箇所に最も近いインサートの端部（テーパ状部分の断面範囲がより大きい）を意味し、インサートの近位端は、テーパが終端する箇所に最も近いインサートの端部（テーパ状部分の断面範囲がより小さい）を意味する。いくつかの実施形態では、テーパは遠位端において開始し、インサートの長さ又はその一部分に沿って延びることができる。更に、インサートの長さに垂直な平面内に対称軸を有する断面を有するテーパ状部分を有するインサートが特に望ましいものであり得る。特に、このような形状は長さに沿った、圧縮要素に向かう方向におけるインサートの相対運動の維持を促進することができる。本明細書における目的のインサートでは、インサートの外部表面は、インサートの長さ又はその一部分に沿って連続的にテーパ状になる楕円形（例えば、切頭涙滴形）、円錐形（例えば円錐台形）又は多面体（例えば、切頭角柱、平行六面体又は角錐）を形成することができるが、これらに限定されない。
【００２２】
図４（ａ）〜図７（ｂ）は、本明細書によるインサートの実施形態の概略図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、インサート４００のそれぞれ斜視概略図及び側面概略図であり、インサート４００は、その長さに沿って延び、遠位表面４０６及び近位表面４０８それぞれに開口部４０２及び開口部４０４を有するチャネル（破線により示される）を有する。インサート４００は、その長さに沿って円錐形の外部表面４１０を有する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、インサート５００のそれぞれ予想概略図及び近位概略図であり、インサート５００は、その長さに沿って延び、遠位表面５０６及び近位表面５０８それぞれに開口部５０２及び開口部５０４を有するチャネル（破線により示される）を有する。インサート５００は切頭角錐形外部表面５１０を有する。図６は、インサート６００の近位図であり、インサート６００は、その長さに沿って延び、近位表面（図示せず）に開口部、遠位表面６０４に開口部６０２を有するチャネルを有する。インサート６００は切頭角錐形外部表面６０６を有し、外部表面６０６を形成する面のうちの２つが平行であり、外部表面６０６を形成する他の２つの面がテーパ状である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、インサート７００のそれぞれ斜視概略図及び側面概略図であり、インサート７００は、その長さに沿って延び、遠位表面７０６及び近位表面７０８それぞれに開口部７０２及び開口部７０４を有するチャネル（破線により示される）を有する。インサート７００は、その長さの一部分のみに沿ってテーパ状である。特に、外部表面７１０はインサート７００の遠位部の全体にわたり円錐形であり、インサート７００の近位部の全体にわたり円筒形である。明確化のために図４（ａ）〜図７（ｂ）には図示しないものの、上で詳細に記載したように、図中のインサートは、内部表面（例えば、チャネルを画定する表面）又はインサートの長さ若しくはその一部分に沿う外部表面上のねじ山を含み得る。同様に、図４（ａ）〜図７（ｂ）に示すインサートがインサートの長さを通して延びるチャネルを有する一方、上で詳細に記載したように、他のこのような実施形態では、チャネルはインサートの長さの一部分を通してのみ連続的に延びることができる。
【００２３】
上で述べたように、低減された残留内部応力を有するオーバーモールドインサートの製作は、部分的に圧縮要素とインサートとの適切な相対的な位置決めによって実現され得る。概して、圧縮要素の相対位置は、ハウジング組成物が冷却される際に圧縮要素がハウジングとインサートとの間で圧縮されるように選択される。いくつかの実施形態では、モールドに高分子ハウジング組成物が充填されると、高分子ハウジング組成物が圧縮要素とモールドの内部表面との間の空間に充填され、圧縮要素とインサートの遠位表面との間の領域には充填されない（例えば、溶融高分子組成物が圧縮要素とインサートの遠位表面との間の領域の周りに流れる）ように、圧縮要素はインサートの遠位端とモールドの内部表面との間に配置され得る。いくつかの実施形態では、圧縮要素はインサートの遠位表面に隣接し、モールドの内部表面から離間して配置され得る。このような構成では、モールドの充填時、高分子ハウジング組成物は圧縮要素とモールドの内部表面との間の領域に充填されるが、圧縮要素とインサートの遠位表面との間には流れない。冷却時、モールド内における及び／又はモールドから取り出された状態におけるインサートのその長さに沿った相対運動により、例えば、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように圧縮要素を圧縮することができる。１つのこのような実施形態では、圧縮要素をテーパ状インサートの遠位表面に接触させることができる。他のこのような実施形態では、インサートの遠位表面と圧縮要素との間の領域内に配置される、インサートの遠位表面と圧縮要素との間の領域内における高分子ハウジング組成物の流れを妨げる構造があってもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、圧縮要素はインサートの遠位表面と同様の形状にされ得る。例えば、インサートの遠位表面が円形の実施形態（例えば、円錐形インサート）では、インサートの遠位表面に隣接する圧縮可能要素の表面は円形であり得る（開放又は閉鎖）（例えば、圧縮可能要素は円環面又は開放若しくは閉鎖円筒を形成することができる）（例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）を参照）。別の例として、インサートの遠位表面が矩形又は台形の実施形態では、インサートの遠位表面に隣接する圧縮可能要素の表面はそれぞれ矩形又は台形（開放又は閉鎖）であり得る（例えば、圧縮可能要素は開放若しくは閉鎖切頭角柱、平行六面体又は角錐を形成することができる）。本明細書で使用する場合、開放形状は、それを通した開口を有する形状を意味し、閉鎖形状は、それを通した開口を有しない形状を意味する。例えば、開円は輪であり、閉円は円板である。いくつかの実施形態では、上及び下で詳細に記載するように、インサートはチャネルを含み得る。このチャネルは、遠位表面及び／又は近位表面に、物品（例えば、管、他の配管取付具又はオーバーモールドインサートが取り付けられる他の物品）を受け入れるための、及び／又はインサート内の流体の流れを容易にするための開口部を有する。遠位表面に開口部がある実施形態では、圧縮要素は開口部が塞がれないような形状とされ得る。いくつかのこのような実施形態では、圧縮要素はそれを通したチャネルを含み得る。
【００２５】
上では１つの圧縮要素を参照したが、いくつかの実施形態では、複数の圧縮要素も使用できることが望ましい。例えば、複数の圧縮要素は、圧縮要素がインサートの遠位表面に隣接しインサートの長軸に沿って積み重ねられる積み重ね構成で使用され得る。このような実施形態では、オーバーモールドインサートの冷却中、圧縮要素の積み重ねは、集合的にハウジング組成物とインサートとの間で圧縮される。複数の圧縮要素が実装される他の実施形態では、複数の圧縮要素がインサートの遠位表面に隣接して配置され得る。この場合、例えば、各圧縮要素はテーパ状インサートの遠位表面の異なる部分に接している。
【００２６】
加えて、オーバーモールドインサートの所望の低減された残留内部応力の達成には、少なくとも部分的に圧縮要素組成物の適切な選択を必要とする。特に、圧縮要素組成物はオーバーモールドインサートの製作温度に関して選択され得る。オーバーモールドインサートの製作温度は、少なくとも部分的に高分子ハウジングの組成物に依存する。特に、高分子ハウジング組成物は、オーバーモールドインサートの所期の用途設定におけるその使用温度を超える軟化温度を有する。製作時、高分子ハウジング組成物をその軟化温度を超える加工温度まで加熱し、選択した充填方法に対する所望の粘性を得、モールドへの組成物の望ましい流れを可能にする。加えて、モールドは、概して、高分子ハウジング組成物の充填時、高分子ハウジング組成物の衝撃冷却及び／又は急速凝固を防止するために高温に維持される。この高温は、概して、高分子ハウジング組成物の軟化温度よりも低いが、高分子ハウジング組成物が徐々に冷却すること及び衝撃冷却を回避することを可能にするために高分子ハウジングの軟化温度に十分に近い。
【００２７】
したがって、圧縮要素の組成物が圧縮時のインサートの相対運動によって適度に圧縮され得るように、圧縮要素の組成物は冷却の少なくとも初期部分の間は柔らかいままであるように選択される。加えて、モールドへのハウジング組成物の充填時に圧縮要素の組成物が不必要に押し潰されたり排出されたりしないように、圧縮要素の組成物は、同じ時間部分の間、望ましくは剛性のままであるように選択される。例えば、圧縮要素は、選択された範囲内において、ハウジング組成物の軟化温度に近いより低い軟化温度を有し得る。いくつかの実施形態では、圧縮要素組成物は、高分子ハウジング組成物の軟化温度に対して約−１００℃〜約１００℃、約−５０℃〜約５０℃、又は約−２０℃〜約２０℃の範囲内の軟化温度を有し得る。いくつかの実施形態では、圧縮要素は、高分子ハウジングの軟化温度の約４０％〜約１６０％、約７０％〜約１３０％、又は約８０％〜約１１５％の軟化温度を有し得る。スルホンポリマーを含むハウジング組成物では、圧縮要素組成物は、約１５０℃〜２８０℃又は約１８０℃〜２４０℃の範囲内の軟化温度を有し得る。当業者であれば、明示的に開示される範囲内において更なる軟化温度範囲が企図され且つ本開示の範囲内であることを理解するであろう。
【００２８】
更なる又は別の実施形態では、圧縮要素の組成物は、オーバーモールドハウジングの製作時、圧縮要素がその平衡寸法に対する選択量を圧縮の方向に沿って圧縮するように選択され得る。本明細書で使用する場合、平衡寸法は、室温における、加熱された高分子ハウジング組成物がモールドに充填される前のモールド内の圧縮要素の寸法を意味する。いくつかのこのような実施形態では、圧縮要素の組成物は、圧縮要素が、製作時、圧縮の方向に沿って、その平衡寸法に対して少なくとも約０．１％、少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約５０％、約０．１％〜約５０％、約０．１％〜約２５％、約０．５％〜約１０％、約０．５％〜約５％、約０．１％〜約２％又は約０．５％〜約１％圧縮するように選択され得る。当業者であれば、明示的に開示される範囲内において更なる圧縮範囲が企図され且つ本開示の範囲内であることを理解するであろう。
【００２９】
いくつかの実施形態では、圧縮要素は、金属、金属合金若しくは高分子組成物を有し得るか、又は金属、金属合金若しくは高分子組成物から本質的になり得る。金属及び金属合金には、アルミニウム、銅、鉄、鉛、錫、鋼、亜鉛、黄銅、低鉛黄銅、ステンレス鋼又は任意の合金又はこれらの組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。望ましい高分子組成物は、ポリアミド、ポリオレフィン、部分加硫材料、ポリエステル又はこれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。特定の圧縮要素組成物に関わらず、圧縮要素は上記の範囲内の軟化温度を有する。当業者であれば、本明細書に基づいて他の適切な圧縮要素組成物をどのように選択するかを知っているであろう。
【００３０】
上で説明したように、本明細書中に記載されるオーバーモールドインサートはモールドに高分子ハウジング組成物を充填し、オーバーモールドインサートを冷却することにより製作される。モールドは、オーバーモールドインサートの所望の外部表面に対応する内部表面を有するように選択され得る。例えば、配管用途では、モールドの内部表面は管、継手又はマニホールドに対応し得る。他の用途では、モールドの内部表面は、ツール又は調理器具（例えば、ポット、平鍋及び道具）を含むが、これらに限定されない物品のハンドルに対応し得る。同様に、上でも説明したように、モールドは、ハウジングを通して部分的に及びインサート内に部分的に延びるか、又はハウジング及びインサートを通して延びる連続的なチャネルを形成するための内部構造を有し得る。
【００３１】
当技術分野で既知の方法によってモールドに高分子ハウジング組成物を充填することができ、当業者であれば、本開示に基づいて適切な既知の方法をどのように選択するかを知っているであろう。例えば、高分子ハウジング組成物はモールド内に射出成形、ブロー成形、押出、熱成形又は圧縮成形され得る。概して、上で説明したように、特定の方法に関わらず、モールドに充填して最終部品を形成するために使用される特定の方法に適した所望の粘性を得るために、高分子ハウジング組成物はその軟化温度を超えて加熱される。
【００３２】
オーバーモールドインサートは、モールド内部で、モールドから取り出されたときに、又はその両方において、高分子ハウジング組成物の加工温度から、高分子ハウジング組成物の軟化温度を下回るより低い温度へと（例えば、室温へと）冷却され得る。図３（ａ）〜図３（ｄ）を参照すると、オーバーモールドインサートはモールド内において冷却を開始することができる。いくつかの実施形態では、オーバーモールドインサートはモールドから取り出された後に冷却を継続することができる。このような実施形態では、オーバーモールドインサートがモールドから取り出された後、インサートは高分子ハウジングに対して動き続けることができ、圧縮要素はこの２つの間で圧縮され続けることができる。
【００３３】
上で述べたように、いくつかの実施形態では、テーパ状インサートに外力を印加することによりオーバーモールドインサートのハウジングの残留応力を更に低減することができる。このような実施形態では、圧縮要素の温度が依然としてその軟化温度を超えている間、テーパ状インサートに、その長さに沿って及び圧縮要素の方向に外力を印加し、圧縮要素を更に圧縮することができる。このような実施形態では、高分子ハウジングの収縮によりテーパ状インサートにかかる力を部分的に更に消失させることができ、高分子ハウジングの残留内部応力を更に低減することができる。特に、ハウジングの収縮によりテーパ状インサートにかかる力によってテーパ状インサートがハウジングに対してもはや望ましく動かなくなると、テーパ状インサートに外力を印加して圧縮要素を更に圧縮することができる。１つのこのような実施形態では、テーパ状インサート内にチャネルを形成するモールドの部分は、テーパ状インサートの内部表面又はその一部分に位置する締結要素に締結され得る締結要素を含み得る。圧縮要素が依然としてその軟化温度を超えている間、締結要素を有するモールドの部分を、テーパ状のインサートの長さに沿って、圧縮要素に向かう方向に動かすことができ、それに応じて、圧縮要素を更に圧縮することができる。１つのこのような実施形態は図８に概略的に示される。
【００３４】
図８は、締付要素を含むモールドの側断面図である。モールド８００は、本体８０２と締付要素８０４とを含む。本体８０２に高分子組成物８０６が充填される。締付要素８０４は圧縮要素８０８及びテーパ状インサート８１０を通して延びる。圧縮要素８０８はその軟化温度を超える温度にある。テーパ状インサート８１０はその内部表面に沿ってねじ山（図示せず）を含み、このねじ山は、締付要素８０４の外部表面に沿う溝（図示せず）に嵌合する。締付要素８０４は、それぞれ、長軸８１４の周りの矢印８１２又は長軸８１４に沿う矢印８１３で示される方向に回すことができるか、又は引き抜くことができる。圧縮要素を回すこと又は引くことにより、テーパ状インサートが矢印８１６で示される方向に動く。テーパ状インサート８１０の相対運動により圧縮要素８０８を圧縮することができ、低減された残留応力を有するオーバーモールドインサートを生成することができる。
【実施例】
【００３５】
この実施例は、低減された残留応力を有するオーバーモールドインサート、及び対応する形成方法を実証するものである。
【００３６】
形成を実証するために、４つのオーバーモールドインサート試料を形成した（４つの試料はそれぞれ、以下に記載するような異なる方法の応力試験を容易にするために複製で製作した）。各試料を形成するために、黄銅インサート及び圧縮要素を含むモールドに、Ｓｏｌｖａｙ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ＵＳＡ，ＬＬＣ（Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ，ＧＡ）から商品名Ｒａｄｅｌ（登録商標）で市販されている加熱ポリフェニルスルホン組成物を充填した。圧縮要素は、Ｓｏｌｖａｙ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ＵＳＡ，ＬＬＣ（Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ，ＧＡ，ＵＳＡ）から商品名ＩＸＥＦ（登録商標）ＰＡＲＡ１０２２で市販されているポリアクリルアミドＭＸＤ６から作製した。ＭＸＤ６は、ｍ−キシレンジアミン（ＭＸＤ）とアジピン酸との重縮合反応から得られる。試料１のインサートは円筒形の外部表面（テーパなし）を有していた。試料２〜４のインサートは、インサートの長軸に沿って４度のテーパを有する円錐形の外部表面を有していた。試料２〜４のインサートは、その長軸に沿って約１７ｍｍの長さを有していた。モールドに充填するために、ポリフェニルスルホン組成物を約３８５〜３９０℃まで加熱し、組成物を可塑化させ（例えば、モールドへの組成物の導入を容易にするため）、続いて、モールドに注入した。注入中、溶融ポリフェニルスルホン組成物の衝撃冷却を防止するためにモールドを約１６０℃の温度に維持した。モールド内における冷却時間後、オーバーモールドインサートをモールドから取り出し、オーバーモールドインサートを引き続き室温まで冷却させた。室温に到達後、高分子組成物（例えば、高分子ハウジング組成物）の残留応力を以下に記載されるように測定した。
【００３７】
試料２〜４の製作に使用したモールドは、本体部分と、最終的に形成される試料内にチャネルを形成する締付要素とを有していた。図８は、試料２〜４の製作に使用したモールドを示す。締付要素は、試料２〜４のテーパ状インサートの内部表面に沿うねじ山に嵌合するねじ山を含んでいた。試料３及び試料４では、モールド内における初期冷却時間後、及び圧縮要素が依然としてその軟化温度を超えている間、締付要素を回転させ、モールド内の圧縮要素を更に圧縮した。試料３及び試料４の製作時、締付要素をそれぞれ半回転及び全回転させた。試料２の製作時、回転要素を回転させず、それに対応して、インサートに外力を印加して圧縮要素を更に圧縮する効果を実証するために制御を与えた。
【００３８】
円錐形インサートを含む試料（試料２〜４）の低減された残留応力を実証するために、試料の残留応力を、穿孔法（ＡＳＴＭ  Ｅ８３７規格による）及び化学法（ＡＳＴＭ  Ｄ７４７４による）を使用して測定した。穿孔法に関して、高分子ハウジング組成物の残留内部応力をインサートとハウジングとの間の境界面において軸方向に（インサートの長軸に沿って）及び周方向に（インサートの周縁において）測定した。各試料について、ハウジングの軸方向応力及び周方向応力を試験するために、ひずみゲージロゼットをハウジングの外部表面に、インサートから径方向に離して固定した。ひずみゲージロゼットは電圧源に接続した。その後、穴を開け（試料１では約２ｍｍ、試料２〜４では約４ｍｍ）、生じたひずみを測定した（穿孔中に除去された残留内部応力を反映する）。特に、ロゼットのひずみはロゼットの変形を生じさせ、ロゼット全体の電圧を変化させた。電圧計を用いて電圧の変化を測定し、対応する除去残留応力を算出した。この結果を以下の表１に示す。当業者であれば、残留内部応力がインサートとハウジングとの間の境界面において測定されることから、軸方向及び周方向応力測定値は表１に報告される厚みに対して事実上不変であることを理解するであろう。
【００３９】
0006688298.tif 000002
【００４０】
円錐形インサートを含む試料は、円筒形インサートを有する試料に比して大幅に低減された残留応力を有していた。表１を参照すると、試料４〜２の高分子ハウジングの軸方向残留応力の大きさは、試料１に比してそれぞれ約９４％〜約９７％と大幅に低減された。更に、試料２〜４の高分子ハウジングの周方向残留応力の大きさは、試料１に比してそれぞれ約９８％〜約９９％低減された。試料２〜４に関して、インサートに外力を印加し圧縮要素を更に圧縮して内部応力の更に一層の低減をもたらした。特に、試料３及び試料４は試料２に比して、軸方向残留応力においてそれぞれ約１４％及び１１７％の低減、及び周方向残留応力においてそれぞれ約１６％及び６８％の低減を示した。
【００４１】
化学法に関して、試料を１００：０〜５０：５０体積％のメチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）：メタノール（「ＭｅＯＨ」）からなる４つの溶液に順次曝した。特に、各試料において、試料をまずＭＥＫ：ＭｅＯＨの５０：５０溶液に１分間浸し、その後、水洗した。次いで、ひびが入った領域又はクレーズが入った領域に関して試料を目視検査した。クラッキング又はクレージングが存在していた場合、高分子ハウジングの残留内部応力はしきい値（メガパスカル（「ＭＰａ」）で報告される）よりも大きかった。しきい値は溶液中のＭＥＫの濃度に基づくものであり、高分子ハウジングの構造的完全性の破壊が生じる最小応力レベルを反映したものであった。クラッキング又はクレージングが存在しなかった場合、高分子ハウジングの残留内部応力はしきい値以下であった。その後、この工程を残りの３つの溶液に対して繰り返した。概して、クラッキング又はクレージングを生じさせるために必要なＭＥＫの濃度が高いほど高分子ハウジングの残留内部応力は低い。この結果を表２に示す。「圧力」と付された行は、上述のしきい値を示す。例えば、表２の試料２を参照すると、高分子ハウジングの残留内部応力は約１１．５ＭＰａ超であるものの約１４ＭＰａ以下であった。加えて、表２では、「Ｎ／Ａ」は、試料が該当の条件で試験されなかったことを示す。
【００４２】
0006688298.tif 000003
【００４３】
表２を参照すると、表１に報告した穿孔法を使用して測定したものと同じく、円錐形インサートを有する試料（試料２〜４）は円筒形インサートを有する試料（試料１）に比して低い残留内部応力を有する。化学法は完成高分子ハウジングの残留内部応力レベルを示す一方、穿孔法は上述のようにより局所的であることに留意されたい。したがって、化学法は小さい欠陥の存在により敏感となり得る。したがって、穿孔法に比してより高い内部残留応力測定値となる場合がある。
【００４４】
上記実施形態は例示を意図するものであり、限定ではない。更なる実施形態は本発明の概念の範囲内である。加えて、本発明を特定の実施形態を参照して記載してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく形態及び細部に変更をなし得ることを理解するであろう。上記文献の参照による任意の組み込みは、本明細書中における明確な開示に反する対象が組み込まれないように限定される。
【００４５】
参照によって本明細書に組み込まれる任意の特許、特許出願及び刊行物の開示が、用語を不明瞭にし得るほど本出願の記載と矛盾する場合、本明細書が優先される。
【図１（ａ）】
0006688298.tif 000004
【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
0006688298.tif 000006
【図２（ａ）】
0006688298.tif 000007
【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
0006688298.tif 000009
【図３（ａ）】
0006688298.tif 000010
【図３（ｂ）】
0006688298.tif 000011
【図３（ｃ）】
0006688298.tif 000012
【図３（ｄ）】
0006688298.tif 000013
【図４（ａ）】
0006688298.tif 000014
【図４（ｂ）】
0006688298.tif 000015
【図５（ａ）】
0006688298.tif 000016
【図５（ｂ）】
0006688298.tif 000017
【図６】
0006688298.tif 000018
【図７（ａ）】
0006688298.tif 000019
【図７（ｂ）】
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【図８】
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