成形材料的制造裝置和樹脂制齒輪的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及成形材料的制造裝置和使用由該制造裝置制造的成形材料來制造樹 脂制齒輪的制造方法。
【背景技術】
[0002] 日本特開2009 -154338號公報（專利文獻1)、特開2009 - 250364號公報（專利文獻 2)和特開2011 -152729號公報(專利文獻3)中公開了：使用將由短纖維構成的增強纖維和 水等分散劑混合而得到的漿料，在襯套的外周部形成增強用纖維基材(成形材料)的樹脂制 旋轉體的制造方法。在這些公報記載的方法中，將漿料裝入收納有金屬制襯套的筒狀模具 內，以增強纖維不漏出的方式，通過具有過濾功能的底部件，從漿料中進行脫水，使增強纖 維聚集在襯套的周圍而制作聚集物，然后，壓縮聚集物，形成增強用纖維基材(成形材料）。 為了壓縮聚集物，使用成形模具，該成形模具至少包括:具有向上方向開口的開口部的筒狀 模具;和在成形時配置在筒狀模具內的下壓縮模和上壓縮模。
[0003] 在現有技術中，作為具有過濾功能的底部件，使用一張金屬網。但是，如果反復進 行過濾和壓縮，則存在對金屬網施加的應力大，金屬網變形，必須要頻繁地更換金屬網的問 題。另外，為了提高底部件的金屬網的強度而將多片金屬網重疊，或將多片金屬網重疊并進 行燒結時，會產生排水時間變長的問題。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:特開2009 -154338號公報 [0007] 專利文獻2:特開2009 - 250364號公報 [0008] 專利文獻3:特開2011 -152729號公報
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于，提供一種能夠在不延長排水時間的同時大幅降低底部件的更 換頻率的成形材料的制造裝置。
[0010] 用于解決課題的技術方案
[0011] 本發明的成形材料的制造裝置包括:具有向上方向開口的開口部的筒狀模具;在 成形時配置于筒狀模具內的上壓縮模;在成形時配置于筒狀模具內的具有多個排水路徑的 下壓縮模;和底部件，其配置于下壓縮模的多個排水路徑之上，具有過濾功能。而且，在將上 壓縮模置于待機位置的狀態下，向筒狀模具內投放了使短纖維分散于分散劑中而得到的漿 料或使短纖維和粉末狀樹脂分散于分散劑中而得到的漿料之后，從下壓縮模的多個排水路 徑排出分散劑，形成短纖維的聚集物或短纖維和粉末狀樹脂的聚集物，在形成聚集物的期 間或形成聚集物之后，使上壓縮模與下壓縮模相對地接近來壓縮聚集物，從而形成成形材 料。本發明中，底部件由波浪金屬網和平紋金屬網的2層以上的金屬網構成，2層以上的金屬 網間通過燒結而被固定在一起。而且，在本發明中，在底部件與下壓縮模之間配置具有多個 貫通孔并支承底部件的支承板。
[0012] 由波浪金屬網和平紋金屬網的2層以上的金屬網構成，且2層以上的金屬網間通過 燒結而被固定在一起的底部件，能夠在不使過濾性能大幅降低的同時提高機械強度。而且， 當使用支承板時，能夠在不延長排水時間的同時提高底部件的機械強度。此外，支承板的更 換頻率相較于底部件的更換頻率少很多，因此可以大幅降低維護費用。
[0013] 此外，如果考慮底部件的過濾速度的降低，則優選支承板具有比下壓縮模的排水 路徑的開口率大且為底部件的開口率以上的開口率。如果構成這種開口率的關系，則支承 板不會對過濾速度的降低帶來實質上的影響。
[0014] 優選在下壓縮模與支承板的相對的面的至少一個面配置有連接下壓縮模的多個 排水路徑與支承板的貫通孔的槽。如果配置這種槽，則能夠有效防止支承板的存在成為排 水的障礙。
[0015] 在制造環狀的成形材料的情況下，本發明的成形材料的制造裝置中，投放含有分 散劑和短纖維的漿料或者含有分散劑、短纖維和粉末狀樹脂的漿料，連續地進行過濾、脫水 和壓縮，形成被壓縮于金屬制襯套的外周部的外側位置的由短纖維的聚集物構成的環狀的 成形材料。在該情況下，筒狀模具在壓縮動作時，限制短纖維的聚集物或短纖維和粉末狀樹 脂的聚集物向金屬制襯套的徑向外側擴展。而且，配置于該筒狀模具的內部的一對襯套支 承用模具，從軸線方向的兩側夾持金屬制襯套的比其外周部靠內側的部分，且在壓縮動作 時限制短纖維的聚集物或短纖維和粉末狀樹脂的聚集物向金屬制襯套的徑向內側擴展。而 且，上壓縮模和下壓縮模位于筒狀模具與一對襯套支承用模具之間，在壓縮動作時從軸線 方向兩側夾住短纖維的聚集物或短纖維和粉末狀樹脂的聚集物來進行壓縮。其它的結構可 以與上述的基本結構相同。
[0016] 優選從成形模具排出分散劑或分散劑和水，在成形模具內形成使短纖維聚集而得 到的聚集物或者使短纖維和粉末狀樹脂聚集而得到的聚集物的排出工序，在減壓氣氛下進 行。將這種向模具投放漿料，在模具內進行排水的方法稱作過濾脫水法。過濾脫水法是指將 含有短纖維的漿料放入硅錠的容器內，一邊過濾容器內的漿料一邊脫水，由此形成短纖維 或短纖維和粉末狀樹脂聚集而成的聚集物的方法。如果通過這樣的方法來制造短纖維的聚 集物或短纖維和粉末狀樹脂的聚集物，則不會在成形材料的中央部形成成為剝離的原因的 邊界部。
[0017] 而且，在利用上壓縮模和下壓縮模進行的壓縮工序中，在排出工序之中或排出工 序之后，在筒狀模具內使上壓縮模與下壓縮模相對地接近，壓縮聚集物而形成成形材料。壓 縮工序優選以施加壓力5~25MPa進行。而且，在漿料中含有粉末狀樹脂的情況下，壓縮工序 優選以比粉末狀樹脂的熔融溫度低的溫度一邊加熱一邊進行。在利用同一裝置對短纖維和 粉末狀樹脂的聚集物連續進行到壓縮的情況下，不需要對蓬松度高且強度弱(模易崩潰)的 聚集物進行處理的作業，因此能夠減少作業工序。
[0018] 此外，作為短纖維，可使用各種材質和種類短纖維。在本技術方案中，"短纖維"按 照字面來說包含不僅含有長度短的纖維，也含有對纖維進行了纖維化處理的微細纖維及/ 或紙漿狀纖維的情況。
[0019] 另外，作為粉末狀樹脂，可使用熱固性樹脂、熱塑性樹脂等各種材質的粉末狀樹 月旨。粉末狀樹脂的顆粒形狀為任意，但優選使用粒狀的樹脂。另外，粒徑因短纖維的纖維徑 而不同，但優選能夠在短纖維的聚集物的間隙中均勻地分布那樣的粒徑。這是因為，在粒徑 大的情況下，會打亂短纖維的聚集物的纖維取向，或者在進行加熱加壓成形而形成樹脂成 形體時，會成為成形體內部的短纖維和樹脂不均勻分布的原因。
[0020] 另外，也可以在將短纖維、粉末狀樹脂和水混合而成的混合液中添加一種以上的 靜電引力凝聚式高分子凝聚劑(polymer flocculating agent)來調節衆料。在這種情況 下，作為漿料擴散部件，優選使用在漿料擴散部件的前端部具有向上方向凸出的曲面的部 件。當添加靜電引力凝聚式高分子凝聚劑時，高分子凝聚劑不僅發揮凝聚功能，而且也作為 穩定劑(fixing agent)發揮功能，短纖維彼此穩定，并且短纖維和粉末狀樹脂穩定。其結果 是，在從漿料中進行脫水時，能夠增大殘留在聚集物中的短纖維和粉末狀樹脂的量。即，能 夠提高短纖維和粉末狀樹脂的穩定率。
[0021] 此外，作為一種以上的靜電引力凝聚式高分子凝聚劑，優選在混合液中添加陽離 子性高分子凝聚劑（cationic polymer flocculating agent)，然后再添加陰離子性高分 子凝聚劑(anionic polymer flocculating agent)。當在混合液中添加陽離子性高分子凝 聚劑時，就會形成一部分短纖維和一部分粉末狀樹脂聚集而形成的許多稱為絮凝物的聚集 物。當其后添加陰離子性高分子凝聚劑時，絮凝物彼此就會聚集而形成更大的絮凝物，且形 成許多尺寸大的絮凝物。當形成這種絮凝物時，脫水性就會提高。其結果是，能夠在短時間 進行脫水，并且短纖維和粉末狀樹脂的穩定率提高。特別是當使用陽離子性苯乙烯類高分 子水溶液作為陽離子性高分子凝聚劑，且使用陰離子性丙烯酸類高分子水溶液作為陰離子 性高分子凝聚劑時，能夠得到較高的脫水性。
[0022 ]此外，對利用本發明的制造方法制造的成形材料進一步進行成形步驟，能夠制造 樹脂制旋轉體，在該成形步驟中，對上述成形材料一邊加熱一邊加壓，使粉末狀樹脂熔融而 生成熔融樹脂，將該熔融樹脂浸漬在由短纖維構成的增強纖維層中之后，使熔融樹脂固化 而形成樹脂成形體。而且，在成形步驟之后，通過進行對樹脂成形體的外周部進行切齒加工 的切齒加工步驟，能夠制造樹脂制齒輪。
【附圖說明】
[0023]圖I(A)和(B)是表示本發明的實施方式所使用的過濾脫水壓縮裝置的動作的概要 步驟圖的一部分。
[0024]圖2是由本發明的實施方式制造的樹脂制齒輪的縱剖面圖。
[0025] 圖3是表示圖2所示的樹脂制齒輪的金屬制襯套的圖，（A)表示俯視圖，（B)表示縱 剖面圖。
[0026] 圖4(A)是概要地表示波浪金屬網的圖，（B)是概要地表示平紋金屬網的圖。
[0027] 圖5(A)是表示將筒狀模具、中空下壓縮模和襯套支承臺組合在一起的狀態的俯視 圖，（B)是支承板的俯視圖，（C)是圖5(B)的剖面圖。
[0028] 圖6(A)~(D)是表示本發明的實施方式所使用的過濾脫水壓縮裝置的動作的概要 步驟圖的一部分。
[0029] 圖7(A)表示的是與襯套一體化而成的成形材料的縱剖面圖，（B)表示的是過濾脫 水壓縮裝置的縱剖面圖。
[0030] 圖8是表示本發明的一實施例即樹脂制齒輪的制作步驟的概要步驟圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面，在對本發明的成形材料的制造方法進行說明之前，先對該制造方法中使用 的過濾脫水壓縮裝置的一例進行說明。
[0032] <過濾脫水壓縮裝置>
[0033] 如圖I(A)所示，本發明的成形材料的制造方法中使用的成形材料的制造裝置10的 過濾脫水壓縮裝置13例如使用包括基座1、中空下壓縮模2、筒狀模具3、中空上壓縮模4的成 形模具。中空下壓縮模2在其內部包括襯套支承臺5和下彈性體6。另外，筒狀模具3在其內部 包括漿料擴散部件7。此外，中空上壓縮模4包括按壓部件8和上彈性體9。而且，制造裝置10 包括:為了使筒狀模具3在成形位置與取出位置之間位移而驅動活塞15的第一驅動裝置16; 用于使中空下壓縮模2相對于中空上壓縮模4在待機位置與上升位置之間位移的驅動未圖 示的活塞的第二驅動裝置19;后述的第三驅動裝置18;對第一驅動裝置16、第二驅動裝