成形材料的制造方法、成形材料制造裝置和樹脂制齒輪的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及成形材料的制造方法及該制造方法中使用的制造裝置W及樹脂制齒 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)及特開2011-152729號公報(專利文獻3)公開有: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。在運些公報記載的方法中，將漿料裝入到收納有金屬制襯套的筒狀模具 內，W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，使用具有成形模具的模裝置，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，在壓縮了聚集物之后，使上壓縮模上升，然后使筒狀模具移動，W 取出成形材料。但是，由于增強纖維的材質、分散劑的組成、壓縮率、溫度等條件的差異，有 時會在成形材料中出現裂紋。在現有技術中，為了不出現運種裂紋，通常進行維持最佳條件 的作業。進行運種作業成為提高制造效率的障礙。
[0004] 現有技術文獻 [000引專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本特開2009-154338號公報
[0007] 專利文獻2:日本特開2009-250364號公報 [000引專利文獻3:日本特開2011-152729號公報
【發明內容】
[0009] 本發明的目的在于，提供一種在取出時能夠防止在成形材料中出現裂紋的成形材 料的制造方法。
[0010] 本發明的另一個目的在于，提供一種能夠防止在成形材料中出現裂紋的成形材料 的制造方法中使用的成形材料制造裝置。
[0011] 本發明的再另一個目的在于，提供一種使用由本發明的成形材料的制造方法制造 出的成形材料來制造樹脂制齒輪的方法。
[0012] 用于解決問題的技術方案
[0013] 本發明的成形材料的制造方法中實施W下的制備步驟、投放步驟、排出步驟、壓縮 步驟和取出步驟。在調節步驟中，制備使短纖維分散于分散劑中而得到的漿料或者使短纖 維和粉末狀樹脂分散于分散劑中而得到的漿料。在投放步驟中，在具有至少包括筒狀模具、 下壓縮模和上壓縮模的成形模具的模裝置中，在將上壓縮模置于待機位置的狀態下，向筒 狀模具內投放漿料，其中，筒狀模具具有向上方向開口的開口部，下壓縮模和上壓縮模在成 形時配置在筒狀模具內。此外，成形模具也可W包括漿料擴散部件，該漿料擴散部件配置在 筒狀模具的中央，具有在上方向延伸且與上方向正交的方向的橫截面的面積越向上方向去 越小的形狀的漿料擴散部。在使用運種漿料擴散部件的情況下，從上方向漿料擴散部件投 放漿料。
[0014] 此外，在使用漿料擴散部件的情況下，優選在投放步驟后實施清洗步驟。在該清洗 步驟中，在投放步驟之后，從上方向漿料擴散部件傾注與分散劑相同的分散劑或水，使附著 于漿料擴散部件的短纖維和粉末狀樹脂落下。當實施運種清洗步驟時，由于能夠使殘留在 漿料擴散部件上的漿料或短纖維從漿料擴散部件可靠地落下，因此能夠防止所謂的材料嵌 入的發生。因此，能夠提供無模具損傷且能夠進行連續生產的成形材料的制造方法。沖洗短 纖維和粉末狀樹脂的分散劑或水的量，W達到分散劑或水不會從模具內溢出的程度的方 式，隔開規定的時間間隔地每次少量投放，通過將分散劑或水的傾注次數設為2次W上（多 次），能夠可靠地沖洗殘留在漿料擴散部件的上部的短纖維和粉末狀樹脂。在不使用漿料擴 散部件的情況下，不需要該清洗步驟。
[0015] 在排出步驟中，從所述成形模具內排出分散劑、或者分散劑和水，在成形模具內形 成使短纖維聚集而成的聚集物或者使短纖維和粉末狀樹脂聚集而成的聚集物。排出步驟優 選在減壓氣氛下進行。將向運種模具內投放漿料且在模具內進行排水的方法稱為過濾脫水 法。過濾脫水法是通過將含有短纖維的漿料裝入到規定的容器內，對容器內的漿料一邊過 濾一邊脫水，從而形成使短纖維、或短纖維和粉末狀樹脂聚集而成的聚集物的方法。如果利 用運種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 中央部形成如成為剝離的原因那樣的邊界部。
[0016] 然后，在壓縮步驟中，在排出步驟之中或排出步驟之后，通過在筒狀模具內使上壓 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。壓縮步驟優選在施加壓力5 ~25M化下進行。而且，在漿料中含有粉末狀樹脂的情況下，壓縮步驟優選W比粉末狀樹脂 的烙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，所W可W減少作業步驟。
[0017] 在從成形模內取出聚集物的取出步驟中，在將成形材料保持于上壓縮模與下壓縮 模之間的狀態下，使筒狀模具沿著上壓縮模和下壓縮模滑動后，使上壓縮模與下壓縮模相 對地遠離，從而取出成形材料。本發明的發明者進行研究的結果判明：在成形材料中出現的 裂紋的原因在于筒狀模具與成形材料之間的摩擦阻力。即，判明當該摩擦阻力增大時，如果 如現有技術那樣先使上壓縮模上升然后再使筒狀模具移動，則會因摩擦阻力的存在而在成 形材料的外表面上作用應力，由于該應力而使成形材料中出現裂紋。當如本發明那樣在將 成形材料保持于上壓縮模與下壓縮模之間的狀態下，使筒狀模具沿著上壓縮模和所述下壓 縮模滑動時，即使摩擦阻力增大，也能夠防止在保持于上壓縮模與下壓縮模之間的成形材 料中出現裂紋。因此，根據本發明，能夠提供不會在成形材料中出現裂紋的成形材料的制造 方法。
[0018] 此外，在使筒狀模具滑動之前，也可W在上壓縮模不離開成形材料的范圍內稍微 擴大上壓縮模與下壓縮模之間的距離，或者減弱上壓縮模與下壓縮模之間的施加壓力。運 樣，就能夠降低筒狀模具與成形材料之間的摩擦阻力，能夠得到可w減小筒狀模具的移動 所需要的力的優點。
[0019] 另外，在取出步驟中，也可W使從上方向壓下筒狀模具的動作與向下方向拉動筒 狀模具的動作聯動，從而使筒狀模具滑動。運樣就能夠防止使筒狀模具移動的裝置的大型 化。
[0020] 此外，作為短纖維，可使用多種材質及種類的短纖維。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而得的微細纖 維和/或紙漿狀纖維的情況。
[0021] 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。運是因為，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。
[0022] 另外，也可W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W上的 靜電引力凝聚式高分子凝聚劑(polymer flocculating agent)來調節漿料。在運種情況 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。
[0023] 此外，作為一種W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 floe州lating 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。當形成運種絮凝物時，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締類高分 子水溶液作為陽離子性高分子凝聚劑，且使用陰離子性丙締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。
[0024] 筒狀模具的開口部由在中央設置有向下方延伸的噴嘴的蓋部件封閉。在運種情況 下，設定噴嘴的長度和前端形狀，使得在清洗步驟中將分散劑或水集中地投放在漿料擴散 部件上。運樣，就能夠從噴嘴將分散劑或水高效地噴到漿料擴散部件上，能夠更可靠地使短 纖維和粉末狀樹脂從漿料擴散部件上向下方落下。
[0025] 本發明的成形材料制造裝置包括:成形模具，其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;第一驅動裝置，使 筒狀模具在成形位置與取出位置之間位移;第二驅動裝置，使下壓縮模和上壓縮模中的至 少一者的位置位移，W形成下壓縮模與上壓縮模之間的距離最長的第一位置關系和下壓縮 模與上壓縮模之間的距離最短的第二位置關系；和順序控制裝置，對第一驅動裝置和第二 驅動裝置進行順序控制。而且，順序控制裝置的運行順序按W下方式設定。首先，在向筒狀 模具內投放使短纖維分散于分散劑中而得到的漿料或者使短纖維和粉末狀樹脂分散于分 散劑中而得到的漿料時，控制第一驅動裝置，W將筒狀模具保持在成為下壓縮模位于筒狀 模具內的狀態的成形位置，且控制第二驅動裝置，使得下壓縮模與上壓縮模之間的距離成 為第一位置關系。接著，從成形模具內排出分散劑，在成形模具內形成使短纖維聚集而成的 聚集物或者使短纖維和粉末狀樹脂聚集而成的聚集物時或在形成聚集物之后，為了壓縮聚 集物W形成成形材料，控制第二驅動裝置，使得筒狀模具內的上壓縮模與下壓縮模的位置 關系成為第二位置關系。接著，在上壓縮模與下壓縮模的位置關系成為第二位置關系之后， 控制第一驅動裝置，使筒狀模具位移到能夠使成形材料從筒狀模具露出的取出位置。最后， 在第一驅動裝置使筒狀模具位移到取出位置之后，控制第二驅動裝置，使得上壓縮模與下 壓縮模之間的位置關系成為第一位置關系。根據本發明的制造裝置，能夠W簡單的結構實 施本發明的方法。
[0026] 運行順序優選按W下方式設定:在使筒狀模具從成形位置向取出位置位移之前， 在上壓縮模和下壓縮模不離開成形材料的范圍內擴大處于第二位置關系的上壓縮模與下 壓縮模之間的距離，另外，也優選按W下方式設定:暫時解除上壓縮模和下壓縮模中的一方 的驅動。當運樣設定順序時，能夠降低筒狀模具與成形材料之間的摩擦阻力，能夠得到可W 減小筒狀模具的移動所需的力的優點。
[0027] 另外，優選第一驅動裝置，在筒狀模具從成形位置向取出位置位移時，使從上方向 壓下筒狀模具的動作與向下方向拉動筒狀模具的動作聯動，從而使筒狀模具滑動。當運樣 構成第一驅動裝置時，可W減小由第一驅動裝置產生的力，因此能夠防止第一驅動裝置的 大型化。
[0028] 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，使粉末狀樹脂烙融而 生成烙融樹脂，將該烙融樹脂浸潰在由短纖維構成的增強纖維層中之后，使烙融樹脂固化