成型材料的制造方法和該制造方法中使用的成型模具以及樹脂制旋轉(zhuǎn)體的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及成型材料的制造方法和使用通過上述制造方法制造的成型材料的樹 脂制旋轉(zhuǎn)體的制造方法以及用于該制造方法的成型模具。
【背景技術(shù)】
[0002] 在日本特開2009 - 154338號公報（專利文獻(xiàn)1)、日本特開2009 - 250364號公 報（專利文獻(xiàn)2)和特開2011 - 152729號公報（專利文獻(xiàn)3)中公開了使用混合由短纖 維構(gòu)成的增強(qiáng)纖維和水而成的漿料，在套筒的外周部形成增強(qiáng)用纖維基材（成型材料）的 樹脂制旋轉(zhuǎn)體的制造方法。這些公報所記載的方法中，將漿料放入收納有金屬制套筒的筒 狀模具內(nèi)，以增強(qiáng)纖維不漏出的方式從漿料進(jìn)行脫水，使增強(qiáng)纖維集合于套筒周圍，來制作 集合物，然后壓縮該集合物，形成增強(qiáng)用纖維基材（成型材料）。特別是日本特開2011 - 152729號公報（專利文獻(xiàn)3)所記載的方法中，在筒狀模具的中央配置有漿料擴(kuò)散部件。該 漿料擴(kuò)散部件在上端部具備圓錐狀的漿料擴(kuò)散部。因此，在成型模具內(nèi)，通過從上方向漿料 擴(kuò)散部投入漿料，能夠期待無明顯偏差地向筒狀模具內(nèi)投入漿料。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2009 - 154338號公報
[0006] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009 - 250364號公報
[0007] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2011 - 152729號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明所要解決的課題
[0009] 如專利文獻(xiàn)3所記載的方法，在漿料的粘度低或短纖維的長度短的情況下，漿料 擴(kuò)散部能夠充分發(fā)揮效果。但是，當(dāng)漿料的粘度變高或短纖維的長度變長時，在漿料擴(kuò)散部 上殘存包含短纖維的漿料的可能性高。在漿料擴(kuò)散部上殘存有短纖維的情況下，存在每個 產(chǎn)品的短纖維量不均的問題。另外，還存在如下問題，在壓縮纖維集合物時，引起在模具部 件的間隙咬入短纖維這樣的材料咬入，使模具破損，不能進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。
[0010] 本發(fā)明的目的在于：提供一種成型材料的制造方法，能夠無模具損傷地進(jìn)行連續(xù) 生產(chǎn)。
[0011] 本發(fā)明的另一目的在于：提供各個產(chǎn)品的短纖維和粉末狀樹脂的量的不均少，能 夠無模具損傷地進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的成型材料的制造方法以及用于該制造方法的成型模具。
[0012] 又一目的在于，提供一種將成型材料一邊加熱一邊加壓，使粉末狀樹脂熔融、固化 的樹脂制旋轉(zhuǎn)體的制造方法以及通過該制造方法制造的樹脂制旋轉(zhuǎn)體。
[0013] 用于解決課題的方案
[0014] 本發(fā)明的成型材料的制造方法實(shí)施以下的調(diào)制工序、投入工序、清洗工序、排出工 序和壓縮工序。在調(diào)制工序中，調(diào)制在分散介質(zhì)中分散有短纖維和粉末狀樹脂的漿料。在 投入工序中，在包括具有向上方開口的開口部的筒狀模具、和配置于筒狀模具的中央、具備 沿上方延伸且與上方正交的方向的橫截面的面積隨著向上方而變小的形狀的漿料擴(kuò)散部 的漿料擴(kuò)散部件的成型模具內(nèi)，從上方將漿料投入漿料擴(kuò)散部。
[0015] 而且，在清洗工序中，在投入工序之后，從上方將與分散介質(zhì)相同的分散介質(zhì)或水 注入漿料擴(kuò)散部，使附著于漿料擴(kuò)散部的短纖維和粉末狀樹脂脫落。當(dāng)實(shí)施這種清洗工序 時，能夠使殘留于漿料擴(kuò)散部上的漿料或短纖維從漿料擴(kuò)散部可靠地脫落，因此，能夠防止 所謂的材料咬入的發(fā)生。因此，能夠提供可以無模具損傷地進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的成型材料的制 造方法。就沖洗短纖維和粉末狀樹脂的分散介質(zhì)或水的量而言，以分散介質(zhì)或水不會從模 具內(nèi)溢出的程度每次少量并隔開規(guī)定的時間間隔進(jìn)行投入，將分散介質(zhì)或水的注入次數(shù)設(shè) 為兩次以上（多次），由此，能夠可靠地沖洗殘存于漿料擴(kuò)散部件7的上部的短纖維和粉末 狀樹脂。而且，將分散介質(zhì)或水注入兩次以上時的規(guī)定的時間間隔制定為先注入的分散介 質(zhì)或水的液面降低至在模具內(nèi)集聚的短纖維和粉末狀樹脂的集合物的上表面以下所需要 的時間間隔。
[0016] 在排出工序中，從成型模具排出分散介質(zhì)或分散介質(zhì)和水，在成型模具內(nèi)形成集 合短纖維和粉末狀樹脂而成的集合物。排出工序優(yōu)選在減壓氣氛下進(jìn)行。將向模具投入漿 料且在模具內(nèi)進(jìn)行排水的方法稱為過濾脫水法。過濾脫水法是將包含短纖維的漿料放入規(guī) 定的容器中，一邊過濾容器內(nèi)的漿料一邊脫水，由此形成由短纖維和粉末狀樹脂集合而成 的集合物的方法。如果通過這種方法制造短纖維和粉末狀樹脂的集合物，則不會在成型材 料的中央部形成成為剝離原因的分界部。而且，在壓縮工序中，在排出工序之間或排出工序 之后，壓縮集合物而形成成型材料。壓縮工序優(yōu)選在加壓力5~25MPa下進(jìn)行。而且，壓縮 工序優(yōu)選在比粉末狀樹脂的熔融溫度低的溫度下一邊施加熱量一邊進(jìn)行。在使用同一裝置 將短纖維和粉末狀樹脂的集合物連續(xù)進(jìn)行直到壓縮的情況下，不需要處理體積大強(qiáng)度弱的 (易于型走樣）集合物的作業(yè)，因此，也可以減少作業(yè)工序。
[0017] 此外，作為短纖維，可以使用各種材質(zhì)和種類的纖維。在本發(fā)明請求保護(hù)的范圍 中，"短纖維"不僅包含如文字那樣長度短的纖維，而且還包含對纖維進(jìn)行了原纖化處理而 得到的微細(xì)纖維和/或紙漿狀纖維的情況。
[0018] 作為粉末狀樹脂，可以使用熱固化性樹脂、熱塑性樹脂等各種材質(zhì)的樹脂。粉末狀 樹脂的顆粒形狀為任意形狀，但優(yōu)選使用粒狀的樹脂。另外，粒徑根據(jù)短纖維的纖維徑不同 而各異，但優(yōu)選能夠均勻地分布于短纖維的集合物的間隙那樣的粒徑。這是由于，在粒徑大 的情況下，使短纖維的集合物的纖維取向雜亂，或者在進(jìn)行加熱加壓成型而形成樹脂成型 體時，成為成型體內(nèi)部的短纖維和樹脂未均勻地分布的原因。
[0019] 另外，也可以向混合有短纖維、粉末狀樹脂和水的混合液中添加1種以上的靜電 引力凝聚型的高分子凝聚劑（polymer flocculating agent)，調(diào)制衆(zhòng)料。在該情況下，作 為漿料擴(kuò)散部件，優(yōu)選使用在漿料擴(kuò)散部的前端部具有向上方凸的彎曲面的部件。當(dāng)添加 靜電引力凝聚型的高分子凝聚劑時，高分子凝聚劑不僅發(fā)揮凝聚功能，而且也作為固定劑 (fixing agent)發(fā)揮作用，將短纖維彼此進(jìn)行固定，并且將短纖維和粉末狀樹脂進(jìn)行固定。 其結(jié)果，可以增加在集合物中殘存的短纖維和粉末狀樹脂的量。即可以提高短纖維和粉末 狀樹脂的固定率。此外，根據(jù)本發(fā)明，在使用具備在前端部具有彎曲面的漿料擴(kuò)散部的漿料 擴(kuò)散部件的基礎(chǔ)上，實(shí)施清洗工序，因此，通過添加高分子凝聚劑調(diào)制漿料，即使?jié){料的粘 度增加，也不會在漿料擴(kuò)散部上殘留短纖維和粉末狀樹脂。
[0020] 此外，設(shè)于成型模具內(nèi)的漿料擴(kuò)散部件的漿料擴(kuò)散部前端的彎曲面的曲率半徑優(yōu) 選為10mm以上20mm以下。當(dāng)曲率半徑比該范圍小時，成為一部分短纖維和一部分粉末狀 樹脂集聚而形成的多個稱為凝聚體的集合物刺入漿料擴(kuò)散部的前端部的狀態(tài)的可能性高。 另外，當(dāng)曲率半徑比該范圍大時，易于在漿料擴(kuò)散部上堆積凝聚體。
[0021] 此外，作為1種以上的靜電引力凝聚型的高分子凝聚劑，優(yōu)選向混合液中添加陽 離子性高分子凝聚劑（cationic polymer flocculating agent)之后，添加陰離子性高分 子凝聚劑（anionic polymer flocculating agent)。當(dāng)向混合液中添加陽離子性高分子凝 聚劑時，形成一部分短纖維和一部分粉末狀樹脂集聚而成的多個稱為凝聚體的集合物。然 后添加陰離子性高分子凝聚劑時，凝聚體彼此集合，形成更大的凝聚體，形成多個尺寸較大 的凝聚體。當(dāng)形成這種凝聚體時，脫水性提高。其結(jié)果，在較短的時間內(nèi)能夠進(jìn)行脫水，并 且提高短纖維和粉末狀樹脂的固定率。特別是使用陽離子性苯乙烯系高分子水溶液作為 陽離子性高分子凝聚劑，使用陰離子性丙烯酸系高分子水溶液作為陰離子性高分子凝聚劑 時，可以得到較高的脫水性。
[0022] 此外，作為1種以上的靜電引力凝聚型的高分子凝聚劑，也可以使用兩性高分子 凝聚劑（amphoteric polymer flocculating agent)。兩性高分子凝聚劑是發(fā)揮混合液中 的短纖維及粉末狀粒子的中和效果（陽離子）、通過高分子鏈的相互纏繞（高分子量體）的 生成和通過陰離子和陽離子的電荷的靜電引力增強(qiáng)相互纏繞（高分子量體）的作用的凝聚 劑。
[0023] 筒狀模具的開口部也可以利用在中央具備向下方延伸的噴嘴的蓋部件堵塞。在該 情況下，噴嘴以在清洗工序中將分散介質(zhì)或水集中投入漿料擴(kuò)散部上的方式制定長度和前 端形狀。根據(jù)這樣，可以從噴嘴將分散介質(zhì)或水有效地送至漿料擴(kuò)散部上，可以更可靠地使 短纖維和粉末狀樹脂從漿料擴(kuò)散部上向下方脫落。
[0024] 此外，還可以進(jìn)行如下成型工序來制造樹脂制旋轉(zhuǎn)體，在該成型工序中，將通過本 發(fā)明的制造方法制造的成型材料一邊加熱一邊加壓，使粉末狀樹脂熔融，使所生成的熔融 樹脂含浸于由短纖維構(gòu)成的增強(qiáng)纖維層后，使熔融樹脂固化，形成樹脂成型體。而且，在成 型工序之后，對樹脂成型體的外周部進(jìn)行切齒加工工序，由此能夠制造樹脂制齒輪。
【附圖說明】
[0025] 圖1(A)~（D)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的過濾脫水壓縮裝置的動作的概 略工序圖。
[0026] 圖2 (A)和（B)是表示漿料擴(kuò)散部的變形例的圖。
[0027] 圖3是本發(fā)明實(shí)施方式中制造的樹脂制齒輪的縱剖視圖。
[0028] 圖4是表示圖3所示的樹脂制齒輪的金屬制套筒的圖，⑷表示俯視圖，（B)表示 縱剖視圖。
[0029] 圖5 (A)表示與套筒一體化的成型材料的縱剖視圖，（B)表示過濾脫水壓縮裝置的 縱剖視圖。
[0030] 圖6是表示作為本發(fā)明的一個實(shí)施例的樹脂制齒輪的制作工序的概略工序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下，在說明本發(fā)明的成型材料的制造方法之前，對該制造方法所使用的過濾脫 水壓縮裝置的一例進(jìn)行說明。
[0032] <過濾脫水壓縮裝置>
[0033] 本發(fā)明的成型材料的制造方法所使用的過濾脫水壓縮裝置13例如圖1所示，使用 具備底座1、中空下壓縮模2、筒狀模具3、中空上壓縮模4的成型模具。中空下壓縮模2在 其內(nèi)部具備套筒支撐臺5和下彈性體6。另外，筒狀模具3在其內(nèi)部具備漿料擴(kuò)散部件7。 另外，中空上壓縮模4具備按下部件8和上彈性體9。
[0034] 以下，詳細(xì)地說明各個部件。
[0035] (底座）
[0036] 底座1支撐過濾脫水壓縮裝置整體，在其上表面直接載置中空下壓縮模2,只要是 負(fù)載引起的應(yīng)變少，且可以水平載置的底座，就沒有特別限制。
[0037] 底座1的材質(zhì)沒有特別限定，可以使用不銹鋼、碳鋼、錯、鋁合金、鎂合金等，但從 耐腐蝕性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使用不銹鋼。
[0038] 底座1的大小沒有特別限制。
[0039] (中空下壓縮模）