(57)【要約】本発明は、強化された熱可塑性樹脂組成物の射出成形を含む、スロットルボディを製造する方法ニ関し、該方法において、成核剤、及び２５〜６０重量％のガラス繊維を含むポリエチレンテレフタレート組成物が強化された熱可塑性樹脂組成物として使用される。本発明に従う方法により得られ得るスロットルボディの利点は、優れた寸法許容差及び寸法安定性、ボディのかなりの重量削減、及び本発明に従うスロットルボディを含む空気取り入れアセンブリを装備された内燃機関の改善された燃料効率を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化された熱可塑性樹脂組成物の射出成形を含む、スロットルボディを製造する方法であって、成核剤、及び２５〜６０重量％のガラス繊維を含むポリエチレンテレフタレート組成物が強化された熱可塑性樹脂組成物として使用されることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
スロットルボディのハウジングが該ポリエチレンテレフタレート組成物から射出成形される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
スロットルボディのハウジング及びバルブエレメントが同じポリエチレンテレフタレート組成物から射出成形される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ポリエチレンテレフタレート組成物が、少なくとも１のポリエチレンテレフタレートホモポリマーを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
ポリエチレンテレフタレート組成物が３０〜４５重量％のガラス繊維を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ポリエチレンテレフタレート組成物が３３〜３８重量％のガラス繊維を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ポリエチレンテレフタレート組成物が１．６０〜１．８５の相対溶液粘度を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ポリエチレンテレフタレート組成物が実質的に可塑剤を含まない、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ポリエチレンテレフタレート組成物が１３５〜１４５℃において加熱された型に射出される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
成核剤及び２５〜６０重量％のガラス繊維を含むポリエチレンテレフタレート組成物から射出成形された少なくともハウジングを含む、内燃機関の空気取り入れアセンブリにおける使用のためのスロットルボディ。
【請求項１１】
請求項１０に従うスロットルボディを含む、内燃機関の空気取り入れアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空気取り入れアセンブリにおける使用のためのスロットルボディを製造する方法に関し、強化された熱可塑性樹脂組成物の射出成形を含む。本発明は、少なくとも、特定の熱可塑性樹脂組成物から製造されたハウジングを含むスロットルボディ及びびそのようなスロットルボディを含む空気取り入れアセンブリにもまた関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような方法は、欧州特許出願公開第０９２６３３６号から公知である。この刊行物において、スロットルボディは高い（例えば４０％より高い）ガラス／鉱物含有量を有する複合熱可塑性物質から製造され、該熱可塑性物質は、連続する１２５℃の高温に絶えることができ、一般的な自動車用の液体に化学的に耐性であり、一般的に非疎水性であり、水吸収率は１．５％未満であり、寸法的に安定であり、好ましくは安価であり、金属より軽い。好ましくはポリブチレンテレフタレート又はポリフェニレンスルフィドが熱可塑性物質として使用される。
【０００３】
従来、空気取り入れアセンブリーの部品として、スロットルボディ及び空気取り入れ多岐管（ｍａｎｉｆｏｌｄ）は、金属、例えばアルミニウム又はスチール、から製造されていた。そのような金属成分は一般的に所望されるよりは重く、高価である。その結果、プラスチック物質が、その潜在能力が費用及び性能の利点を提供することに対して評価されてきた。しかし、プラスチックの空気取り入れ多岐管が広く使用されるようになってきたが、スロットルボディは一般的に未だ、金属で製造されていた。
【０００４】
欧州特許出願公開第０９２６３３６号からの公知の熱可塑性樹脂のスロットルボディの欠点は、その不十分な寸法許容差及び寸法安定性である。寸法許容差及び寸法安定性は、本出願において本質的な性質である。なぜなら、直列に配置されたスロットルボディ間の、寸法における非常に小さな差、又は例えば、使用の間の環境条件の変更の結果としての、スロットルボディの小さな寸法の変化でさえ、エンジン動作の間の空気の流れの正確な計測を妨げたり、スロットルボディと空気取り入れ多岐管又はエアクリーナーへの送風管との間の連結部においてリークを誘発するからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、したがって、これらの欠点を示さない、又は少なくともずっと少ない程度にしか示さないような熱可塑性樹脂のスロットルボディを製造するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は驚いたことに、強化された熱可塑性樹脂組成物として、成核剤及び２５〜６０重量％のガラス繊維を含むポリエチレンテレフタレート組成物からスロットルボディが射出成形される方法で達成される。
【０００７】
本発明に従う方法が前記問題を解決することは驚きである。なぜならポリエチレンテレフタレート組成物は、例えばポリブチレンテレフタレート組成物より射出成形することが困難であることが公知であるからである。
【０００８】
本発明に従う方法のもう１つの利点は、金属からスロットルボディを製造するときより、デザインの自由度を本発明の方法が許すことである。金属から製造された部品に似ているスロットルボディのデザインが使用される場合、本方法はかなりの重量の低減、例えば６０％の重量の低減を許容する。もう１つの利点は、非常に良好で滑らかな表面外観を有する部品が成形され得ることである。本発明に従う方法により得られるスロットルボディの驚くべき、そして重要な利点は、空気取り入れアセンブリが本発明に従うスロットルボディを含む乗用車においてかなりの燃料消費の低減が可能であることである。
【０００９】
米国特許第５６９２４７０号からもまた、プラスチックで製造されたスロットルボディが公知であるが、該公報において、プラスチックの使用に関連した寸法問題は、スロットルボディのバルブ系統に別のデザインを施与することにより克服され得ることが教示されている。加えて、この刊行物は、ポリエチレンテレフタレート組成物の使用については黙している。
【００１０】
本発明の効果は、少なくとも、ポリエチレンテレフタレート組成物から成形されたハウジングを含むスロットルボディ、及び例えば他の材料、例えば金属、から製造された空気取り入れ多岐管への空気流を選択的に制御するためのバルブエレメント及びシャフトのようなスロットルボディの他の成分により既に得られている。より好ましくは、スロットルボディのハウジング及びバルブエレメントは、ポリエチレンテレフタレート組成物から製造され、最も好ましくは、所望により潤滑剤を含んでいてもよい、同じポリエチレンテレフタレート組成物から製造される。その利点は、より低い製造コスト、部品間の低減された摩損、及び変化する環境条件下でのより正確な作動を含む。バタフライタイプのバルブが回転可能な状態で据え付けられた従来のハウジングを含めて、種々のタイプのスロットルハウジングボディ及びバルブエレメントが使用され得る。ポリエチレンテレフタレート組成物を使用することの利点は、相対的に薄い成形部品がそれでもなお高い強度及び硬度を示すことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に従う方法において使用されるポリエチレンテレフタレート組成物は、マトリックスポリマーとしてポリエチレンテレフタレートポリマー、即ちテレフタル酸又はそのエステルに基づくポリエステル、及び主要モノマーとしてエチレングリコールを含む。ポリエチレンテレフタレートは、コモノマーとして、少量の他の２塩基酸、例えばイソフタル酸、又は他のジオール、例えばジエチレングリコールをもまた含み得る。好ましくは、該組成物は少なくともポリエチレンテレフタレートホモポリマーを含む。ポリエチレンテレフタレートホモポリマーは本明細書において、５モル％未満のモノマーをテレフタル酸又はそのエステル及びエチレングリコール以外に含むと理解される。そのようなホモポリマーの利点は、高い融点及びより良好な結晶挙動である。より好ましくは、ポリエチレンテレフタレートは、４モル％未満の、さらにより好ましくは３モル％未満、最も好ましくは２モル％未満のコモノマーを含む。好ましくは、組成物中の少なくとも５０重量％、最も好ましくは少なくとも７５重量％のポリエチレンテレフタレートはホモポリマーである。該組成物は、５モル％より多い他のモノマーを含むポリエチレンテレフタレートコポリマー、例えばボトルを製造するために使用されるタイプのポリマー、をさらに含み得る。そのようなポリマーは、新品グレードとして使用され得るが、再利用グレード、すなわち、使用後の製品、例えばソフトドリンクのボトル、から回収された物質としてもまた使用され得る。
【００１２】
本発明に従う方法において使用されるポリエチレンテレフタレート組成物における成核剤としては、任意の公知の成核剤が使用され得る。好ましくは無機の添加剤、例えばミクロタルカム、又はカルボン酸金属塩、特に安息香酸ナトリウムのようなカルボン酸のアルカリ金属塩が使用される。より好ましくは安息香酸ナトリウムが０．０５〜０．５重量％(ポリエチレンテレフタレートに基づく)の量で使用される。
【００１３】
本発明に従う方法において使用されるポリエチレンテレフタレート組成物における強化剤としての使用のために適するガラス繊維は、機械的性質と加工性との最適のバランスのために、５〜２０μｍ、好ましくは８〜１５μｍ、最も好ましくは９〜１１μｍの繊維直径を一般的に有する。ガラス繊維は、その表面の上に熱可塑性樹脂と相溶性のあるサイジングを有し、一般的にエポキシ又はアミノ官能性化合物を含む。好ましくは、該サイジングはエポキシ官能性化合物を含む。その利点は、ポリエチレンテレフタレートにおける良好な分散性及びポリエチレンテレフタレート組成物の改善された長期的な機械的性質、特に疲労挙動である。
【００１４】
本発明に従う方法の好ましい実施態様において、ポリエチレンテレフタレート組成物は２８〜５０重量％のガラス繊維を含み、より好ましくは３０〜４５重量％、さらにより好ましくは、３３〜３８重量％のガラス繊維を含む。この利点は、高い強度と硬度とのバランスのとれた妥協、低い比密度及びポリエチレンテレフタレート組成物の容易な加工挙動である。
【００１５】
本発明に従う方法の特定の実施態様において、ポリエチレンテレフタレート組成物は２５〜６０重量％の平均ガラス含有量を有し、この平均ガラス含有量は、ポリエチレンテレフタレート組成物の異なるロットの間及び１のロットからとられたサンプル間で、０．６％未満の標準偏差を示し、その結果、これらの組成物から成形された異なる部品においてもまた同じである。製造される典型的なロットサイズは、約５０００〜２５０００ｋｇである。好ましくは標準偏差は０．５％未満、より好ましくは０．４％未満、最も好ましくは０．３％未満である。発明者らは、そのような狭い分布をガラス繊維含有量において有するポリエチレンテレフタレート組成物が使用される方法において、非常に良好な性能がスロットルボディの寸法許容性において得られることを見出した。ほとんど変化しないガラス繊維含有量は、組成物の一定でかつ再現性のある相対密度及びそれから成形される生成部を可能にすることに加えて、おそらく、溶融粘度のほとんど変動しない組成物をもたらし、その結果、非常に安定な射出成形方法、すなわち、圧力、温度などにおいてほとんど変動しない方法をもたらす。これは成形工程の間におけるポリエチレンテレフタレート組成物の分解を最小にするために有利であるばかりでなく、結晶性、密度、得られる成形された部品の寸法及び残留応力を制御するためにも有利である。
【００１６】
一般的に、ポリエチレンテレフタレート組成物におけるポリエチレンテレフタレートは、１．５０〜２．００、好ましくは１．５５〜１．９０、より好ましくは１．６０〜１．８５、最も好ましくは１．６５〜１．８０の相対溶液粘度（ＲＳＶ，２５℃において１２５グラムの７／１０（ｍ／ｍ）のトリクロロフェノール／フェノール混合物における１グラムポリマーの溶液上で測定される：ＩＳＯ１６２８−５に基づく方法）を有する。一般的に、より高いＲＳＶは、成形された組成物の改善された強度及び強さをもたらすが、より低いＲＳＶは組成物の溶融流動及び結晶化速度を促進する。本発明のＲＳＣ範囲では、衝撃改質剤又は流動促進剤を添加する必要なしに、性能の最適条件が達成される。これらのＲＳＶ値に到達するために、ポリエチレンテレフタレート組成物は、例えば該組成物を粒状の形において、不活性雰囲気において、数時間の間、約１０℃まででその溶融点より下の高められた温度に暴露することにより、組成物の種々の成分を混合した後、固体状態でポスト濃縮（ｐｏｓｔ−ｃｏｎｄｅｎｓｅ）されてもよいかもしれない。そのような固体状態のポスト濃縮のもう１つの利点は、組成物の加工挙動、又はそれから成形された部品の性質に影響を与えるかもしれない、組成物中に存在する任意の揮発分が実質的に除かれることである。
【００１７】
本発明に従う方法において使用されるポリエチレンテレフタレート組成物は好ましくは実質的に可塑剤を含まない、即ちそれは好ましくは、ガラス転移温度を低下させ、そのために溶融物からの結晶化が起きるところの温度範囲を低下させる添加剤を含まない。これの利点は、高められた温度における連続的な使用の間にもまた射出成形された部品の性質が可塑剤の損失のために変わらないだろうということである。
【００１８】
可塑剤が存在しないことの結果として、高い結晶性及び優れた寸法安定性を有する成形された部品を得るために、ポリエチレンテレフタレート組成物は好ましくは約１７０℃までの相対的に高い温度に保たれた型に射出成形される。実際的及び技術的な考慮のために、より低い型の温度が好まれるだろう。本発明に従う方法において、型は従って好ましくは１１０〜１７０℃の温度において加熱され、より好ましくは１２５〜１６０℃、さらにより好ましくは１３０〜１５０℃、最も好ましくは１３５〜１４５℃において加熱される。
【００１９】
本発明に従う方法において使用されるポリエチレンテレフタレート組成物は、０〜２０重量％の他の繊維状又は粒状鉱物フィラーをもまた含み得る。好ましくはフィラー粒子、例えばタルカム又はカオリンが使用される。なぜならそれらは該組成物の性質において異方性を望ましくなく高めることなく該組成物の硬度に貢献するからである。
【００２０】
本発明に従う方法において使用されるポリエチレンテレフタレート組成物は、少量の通常の添加剤、例えば安定化剤及び抗酸化剤、顔料、加工助剤例えば離型剤、粘度改質剤例えば鎖延長剤、衝撃改質剤、潤滑剤などをもまた含み得る。適する衝撃改質剤の例は、反応基、例えばエポキシ基を備えたゴム状のオレフィン性コポリマー；オレフィンと（メタ）アクリレートとのコポリマー、例えばエチレン／アクリル酸コポリマー、これは部分的に中和されていてもよい；又はポリエステルエラストマー、例えばポリエーテルエステルブロックコポリマーを含む。潤滑剤又は摩損及び摩擦を低減する剤の適する例は、フッ素化炭化水素、例えばポリ（テトラフルオロエチレン）、グラファイト、又はモリブデンジスルフィドである。
【００２１】
本発明に従う方法において使用されるポリエチレンテレフタレート組成物は種々の成分を当業者に周知の方法を用いて混合することにより製造され得る。適する混合のための装置は、２軸スクリュー配合押出機を含み、該押出機に、種々の成分が別々に計量して供給されるか又は予備混合される。溶融混合物はストランドに押出され、粒状化される。粒状物は、乾燥後そのまま使用されるか、又はその粘度を増大させるために固相において追加のポスト濃縮工程を受けてもよい。
【００２２】
本発明に従う方法の最も好ましい実施態様において、成核剤として０．０５〜０．５重量％の安息香酸ナトリウム（ポリエチレンテレフタレートに基づく）、３５重量％のガラス繊維を含みＲＳＶが１．６０〜１．８５である、ポリエチレンテレフタレート組成物が１３５〜１４５℃に保たれた型に射出成形される。利点は、−４０〜１００℃以上の温度範囲において非常に良好な寸法許容差及び寸法安定性、高い機械的強度及び硬度、優れた疲労挙動、及び非常に良好な化学的及び摩損耐性を示すスロットルボディが得られることである。
【００２３】
本発明は、成核剤及び２５〜６０重量％のガラス繊維を含むポリエチレンテレフタレート組成物から射出成形されたハウジングを少なくとも１含む、内燃機関の空気取り入れアセンブリにおける使用のためのスロットルボディにもまた関する。この新しいスロットルボディは上に述べたような有利な性質を示す。好ましくは、該スロットルボディの主要成分、少なくともハウジング及びバルブエレメント、は前記組成物から射出される。
【００２４】
本発明は、本発明に従う方法により得られる得るハウジングを少なくとも１つ含む、内燃機関の空気取り入れアセンブリにおける使用のためのスロットルボディにもまた関する。本発明に従う方法に従う前記ポリエチレンテレフタレート組成物の射出成形は、成形された生成物が性能において非常に高い粘凋度を示すという利点を有する。より好ましくはスロットルボディの主要成分、即ち少なくともスロットルボディのハウジング及びバルブエレメントは本発明に従う方法により得られ得る。
【００２５】
本発明は、本発明に従うスロットルボディを含む内燃機関の空気取り入れアセンブリにもまた関する。その利点は、スロットルボディのより低い重量のために、送風管、スロットルボディ及び空気取り入れ多岐管のよりバランスのとれたアセンブリである。加えて、前記空気取り入れアセンブリを装備された車は改善された燃料効率を示すことが見出された。及び空気取り入れ多岐管もまた熱可塑性樹脂組成物で出来ている。送風管はポリアミド、例えばポリアミド６（ＰＡ６），ＰＡ６６，又はＰＡ４６組成物、又は、例えば切断されたポリエーテルエステルブロック―コポリマーに基づくブロックコポリエステル組成物から製造される。空気取り入れ多岐管は、一般的に、ガラス繊維で強化されたポリアミド例えばＰＡ６，ＰＡ６６，又はＰＡ４６組成物から製造される。そのような全熱可塑性樹脂空気取り入れアセンブリは車における使用の間、より少ない振動を示し、それにより改善された空気の流れをもたらすことが見出された。
【００２６】
本発明は、以下の実施例を参照して、今、さらに説明される。
【実施例】
【００２７】
通常はアルミニウムで製造される従来のスロットルボディのハウジングのデザインは、ポリエチレンテレフタレート組成物の使用に合わせるために少し改良された。そのようなポリエチレンテレフタレート組成物の金属に比べてより低い熱伝導を考慮して、例えば冷却チャンネルは省略され得た。射出成形するための道具が製造され、射出成形機に設置され、１４０℃の一定の温度において加熱された。シリンダーの温度を２８５−２８０−２８０−２８５℃（ホッパーからノズルへ）に設定して、３５重量％の直径１０μｍのガラス繊維及び標準のエポキシ化合物含有のサイジング系、ＤＳＭ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＰｌａｓｔｉｃｓからのＡｒｎｉｔｅ  ＴＭ  ＡＶ２  ３７０／Ｂ、これは予め０．０３重量％未満の水分含有量まで乾燥された、で強化された成核されたポリエチレンテレフタレート組成物、０．１５重量％の安息香酸ナトリウム（ポリエチレンテレフタレートに基づく）、が加工された。ＲＳＶは、（２５℃において１２５グラムの７／１０（ｍ／ｍ）のトリクロロフェノール／フェノール混合物における１グラムポリマーの溶液上で測定されたところ）１．７３に達した。次いで、他の成分がこのようにして得られたハウジングに設置された。この熱可塑性樹脂スロットルボディは、元の金属ボディが４６０グラムであったのに対し、１９０グラムになった。約６０％の重量削減は、このように使用された組成物の特定の性質に合わせてハウジングデザインを最適化することなく、既に得られた。
【００２８】
得られたスロットルボディは、乗用車の送風管と空気取り入れ多岐管との間に装備され、標準のテスト手順に付された。とりわけ、空気取り入れ多岐管における空気圧は、本発明に従うスロットルボディなしの従来のアセンブリでの対照実験では２６．８ＭＰａであったのに対し、約２６．２ＭＰａであった。本試験において１リットルの燃料での平均走行距離は１９．０ｋｍ/Ｌであったが、本発明に従うスロットルボディなしの従来のアセンブリでの対照実験では、平均走行距離は１７．０ｋｍ／Ｌであった。これは、スロットルボディのデザイン及びその構成成分、例えばハウジングの、特定の材料及び使用されたポリエチレンテレフタレート組成物の加工特性への最適化なしでさえ、ほとんど１０％の燃料消費の削減が実現されたことを意味する。
【国際公開パンフレット】
2004524473.tif 000002
2004524473.tif 000003
2004524473.tif 000004
2004524473.tif 000005
2004524473.tif 000006
2004524473.tif 000007
2004524473.tif 000008
2004524473.tif 000009
2004524473.tif 000010
【国際調査報告】
2004524473.tif 000011
2004524473.tif 000012