成形材料的制造方法、成形材料制造装置和树脂制齿轮的制造方法

成形材料的制造方法、成形材料制造装置和树脂制齿轮的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及成形材料的制造方法及该制造方法中使用的制造装置W及树脂制齿 轮的制造方法。
【背景技术】
[0002] 日本特开2009-154338号公报(专利文献1)、特开2009-250364号公报(专利文献 2)及特开2011-152729号公报(专利文献3)公开有:使用将由短纤维构成的增强纤维和水 等分散剂混合而得到的浆料，在衬套的外周部形成增强用纤维基材(成形材料)的树脂制旋 转体的制造方法。在运些公报记载的方法中，将浆料装入到收纳有金属制衬套的筒状模具 内，W增强纤维不漏出的方式，通过具有过滤功能的底部件，从浆料中进行脱水，使增强纤 维聚集在衬套的周围而制作聚集物，然后，压缩聚集物，形成增强用纤维基材(成形材料）。 为了压缩聚集物，使用具有成形模具的模装置，该成形模具至少包括:具有向上方向开口的 开口部的筒状模具;和在成形时配置在筒状模具内的下压缩模和上压缩模。
[0003] 在现有技术中，在压缩了聚集物之后，使上压缩模上升，然后使筒状模具移动，W 取出成形材料。但是，由于增强纤维的材质、分散剂的组成、压缩率、溫度等条件的差异，有 时会在成形材料中出现裂纹。在现有技术中，为了不出现运种裂纹，通常进行维持最佳条件 的作业。进行运种作业成为提高制造效率的障碍。
[0004] 现有技术文献 [000引专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2009-154338号公报
[0007] 专利文献2:日本特开2009-250364号公报 [000引专利文献3:日本特开2011-152729号公报

【发明内容】

[0009] 本发明的目的在于，提供一种在取出时能够防止在成形材料中出现裂纹的成形材 料的制造方法。
[0010] 本发明的另一个目的在于，提供一种能够防止在成形材料中出现裂纹的成形材料 的制造方法中使用的成形材料制造装置。
[0011] 本发明的再另一个目的在于，提供一种使用由本发明的成形材料的制造方法制造 出的成形材料来制造树脂制齿轮的方法。
[0012] 用于解决问题的技术方案
[0013] 本发明的成形材料的制造方法中实施W下的制备步骤、投放步骤、排出步骤、压缩 步骤和取出步骤。在调节步骤中，制备使短纤维分散于分散剂中而得到的浆料或者使短纤 维和粉末状树脂分散于分散剂中而得到的浆料。在投放步骤中，在具有至少包括筒状模具、 下压缩模和上压缩模的成形模具的模装置中，在将上压缩模置于待机位置的状态下，向筒 状模具内投放浆料，其中，筒状模具具有向上方向开口的开口部，下压缩模和上压缩模在成 形时配置在筒状模具内。此外，成形模具也可W包括浆料扩散部件，该浆料扩散部件配置在 筒状模具的中央，具有在上方向延伸且与上方向正交的方向的横截面的面积越向上方向去 越小的形状的浆料扩散部。在使用运种浆料扩散部件的情况下，从上方向浆料扩散部件投 放浆料。
[0014] 此外，在使用浆料扩散部件的情况下，优选在投放步骤后实施清洗步骤。在该清洗 步骤中，在投放步骤之后，从上方向浆料扩散部件倾注与分散剂相同的分散剂或水，使附着 于浆料扩散部件的短纤维和粉末状树脂落下。当实施运种清洗步骤时，由于能够使残留在 浆料扩散部件上的浆料或短纤维从浆料扩散部件可靠地落下，因此能够防止所谓的材料嵌 入的发生。因此，能够提供无模具损伤且能够进行连续生产的成形材料的制造方法。冲洗短 纤维和粉末状树脂的分散剂或水的量，W达到分散剂或水不会从模具内溢出的程度的方 式，隔开规定的时间间隔地每次少量投放，通过将分散剂或水的倾注次数设为2次W上（多 次），能够可靠地冲洗残留在浆料扩散部件的上部的短纤维和粉末状树脂。在不使用浆料扩 散部件的情况下，不需要该清洗步骤。
[0015] 在排出步骤中，从所述成形模具内排出分散剂、或者分散剂和水，在成形模具内形 成使短纤维聚集而成的聚集物或者使短纤维和粉末状树脂聚集而成的聚集物。排出步骤优 选在减压气氛下进行。将向运种模具内投放浆料且在模具内进行排水的方法称为过滤脱水 法。过滤脱水法是通过将含有短纤维的浆料装入到规定的容器内，对容器内的浆料一边过 滤一边脱水，从而形成使短纤维、或短纤维和粉末状树脂聚集而成的聚集物的方法。如果利 用运种方法来制造短纤维的聚集物或短纤维和粉末状树脂的聚集物，则不会在成形材料的 中央部形成如成为剥离的原因那样的边界部。
[0016] 然后，在压缩步骤中，在排出步骤之中或排出步骤之后，通过在筒状模具内使上压 缩模与下压缩模相对地接近来压缩聚集物，从而形成成形材料。压缩步骤优选在施加压力5 ~25M化下进行。而且，在浆料中含有粉末状树脂的情况下，压缩步骤优选W比粉末状树脂 的烙融溫度低的溫度一边加热一边进行。在利用同一装置对短纤维和粉末状树脂的聚集物 连续进行到压缩的情况下，不需要对蓬松度高且强度弱(模易崩溃)的聚集物进行处理的作 业，所W可W减少作业步骤。
[0017] 在从成形模内取出聚集物的取出步骤中，在将成形材料保持于上压缩模与下压缩 模之间的状态下，使筒状模具沿着上压缩模和下压缩模滑动后，使上压缩模与下压缩模相 对地远离，从而取出成形材料。本发明的发明者进行研究的结果判明：在成形材料中出现的 裂纹的原因在于筒状模具与成形材料之间的摩擦阻力。即，判明当该摩擦阻力增大时，如果 如现有技术那样先使上压缩模上升然后再使筒状模具移动，则会因摩擦阻力的存在而在成 形材料的外表面上作用应力，由于该应力而使成形材料中出现裂纹。当如本发明那样在将 成形材料保持于上压缩模与下压缩模之间的状态下，使筒状模具沿着上压缩模和所述下压 缩模滑动时，即使摩擦阻力增大，也能够防止在保持于上压缩模与下压缩模之间的成形材 料中出现裂纹。因此，根据本发明，能够提供不会在成形材料中出现裂纹的成形材料的制造 方法。
[0018] 此外，在使筒状模具滑动之前，也可W在上压缩模不离开成形材料的范围内稍微 扩大上压缩模与下压缩模之间的距离，或者减弱上压缩模与下压缩模之间的施加压力。运 样，就能够降低筒状模具与成形材料之间的摩擦阻力，能够得到可w减小筒状模具的移动 所需要的力的优点。
[0019] 另外，在取出步骤中，也可W使从上方向压下筒状模具的动作与向下方向拉动筒 状模具的动作联动，从而使筒状模具滑动。运样就能够防止使筒状模具移动的装置的大型 化。
[0020] 此外，作为短纤维，可使用多种材质及种类的短纤维。在本技术方案中，"短纤维" 按照字面来说包含不仅含有长度短的纤维，也含有对纤维进行了纤维化处理而得的微细纤 维和/或纸浆状纤维的情况。
[0021] 另外，作为粉末状树脂，可使用热固性树脂、热塑性树脂等各种材质的粉末状树 月旨。粉末状树脂的颗粒形状为任意，但优选使用粒状的树脂。另外，粒径因短纤维的纤维径 而不同，但优选能够在短纤维的聚集物的间隙中均匀地分布那样的粒径。运是因为，在粒径 大的情况下，会打乱短纤维的聚集物的纤维取向，或者在进行加热加压成形而形成树脂成 形体时，会成为成形体内部的短纤维和树脂不均匀分布的原因。
[0022] 另外，也可W在将短纤维、粉末状树脂和水混合而成的混合液中添加一种W上的 静电引力凝聚式高分子凝聚剂(polymer flocculating agent)来调节浆料。在运种情况 下，作为浆料扩散部件，优选使用在浆料扩散部件的前端部具有向上方向凸出的曲面的部 件。当添加静电引力凝聚式高分子凝聚剂时，高分子凝聚剂不仅发挥凝聚功能，而且也作为 稳定剂(fixing agent)发挥功能，短纤维彼此稳定，并且短纤维和粉末状树脂稳定。其结果 是，在从浆料中进行脱水时，能够增大残留在聚集物中的短纤维和粉末状树脂的量。即，能 够提高短纤维和粉末状树脂的稳定率。
[0023] 此外，作为一种W上的静电引力凝聚式高分子凝聚剂，优选在混合液中添加阳离 子性高分子凝聚剂（cationic polymer floe州lating agent),然后再添加阴离子性高分 子凝聚剂(anionic polymer flocculating agent)。当在混合液中添加阳离子性高分子凝 聚剂时，就会形成一部分短纤维和一部分粉末状树脂聚集而形成的许多称为絮凝物的聚集 物。当其后添加阴离子性高分子凝聚剂时，絮凝物彼此就会聚集而形成更大的絮凝物，且形 成许多尺寸大的絮凝物。当形成运种絮凝物时，脱水性就会提高。其结果是，能够在短时间 进行脱水，并且短纤维和粉末状树脂的稳定率提高。特别是当使用阳离子性苯乙締类高分 子水溶液作为阳离子性高分子凝聚剂，且使用阴离子性丙締酸类高分子水溶液作为阴离子 性高分子凝聚剂时，能够得到较高的脱水性。
[0024] 筒状模具的开口部由在中央设置有向下方延伸的喷嘴的盖部件封闭。在运种情况 下，设定喷嘴的长度和前端形状，使得在清洗步骤中将分散剂或水集中地投放在浆料扩散 部件上。运样，就能够从喷嘴将分散剂或水高效地喷到浆料扩散部件上，能够更可靠地使短 纤维和粉末状树脂从浆料扩散部件上向下方落下。
[0025] 本发明的成形材料制造装置包括:成形模具，其至少包括具有向上方向开口的开 口部的筒状模具，和在成形时配置在筒状模具内的下压缩模和上压缩模;第一驱动装置，使 筒状模具在成形位置与取出位置之间位移;第二驱动装置，使下压缩模和上压缩模中的至 少一者的位置位移，W形成下压缩模与上压缩模之间的距离最长的第一位置关系和下压缩 模与上压缩模之间的距离最短的第二位置关系；和顺序控制装置，对第一驱动装置和第二 驱动装置进行顺序控制。而且，顺序控制装置的运行顺序按W下方式设定。首先，在向筒状 模具内投放使短纤维分散于分散剂中而得到的浆料或者使短纤维和粉末状树脂分散于分 散剂中而得到的浆料时，控制第一驱动装置，W将筒状模具保持在成为下压缩模位于筒状 模具内的状态的成形位置，且控制第二驱动装置，使得下压缩模与上压缩模之间的距离成 为第一位置关系。接着，从成形模具内排出分散剂，在成形模具内形成使短纤维聚集而成的 聚集物或者使短纤维和粉末状树脂聚集而成的聚集物时或在形成聚集物之后，为了压缩聚 集物W形成成形材料，控制第二驱动装置，使得筒状模具内的上压缩模与下压缩模的位置 关系成为第二位置关系。接着，在上压缩模与下压缩模的位置关系成为第二位置关系之后， 控制第一驱动装置，使筒状模具位移到能够使成形材料从筒状模具露出的取出位置。最后， 在第一驱动装置使筒状模具位移到取出位置之后，控制第二驱动装置，使得上压缩模与下 压缩模之间的位置关系成为第一位置关系。根据本发明的制造装置，能够W简单的结构实 施本发明的方法。
[0026] 运行顺序优选按W下方式设定:在使筒状模具从成形位置向取出位置位移之前， 在上压缩模和下压缩模不离开成形材料的范围内扩大处于第二位置关系的上压缩模与下 压缩模之间的距离，另外，也优选按W下方式设定:暂时解除上压缩模和下压缩模中的一方 的驱动。当运样设定顺序时，能够降低筒状模具与成形材料之间的摩擦阻力，能够得到可W 减小筒状模具的移动所需的力的优点。
[0027] 另外，优选第一驱动装置，在筒状模具从成形位置向取出位置位移时，使从上方向 压下筒状模具的动作与向下方向拉动筒状模具的动作联动，从而使筒状模具滑动。当运样 构成第一驱动装置时，可W减小由第一驱动装置产生的力，因此能够防止第一驱动装置的 大型化。
[0028] 此外，对利用本发明的制造方法制造的成形材料进一步进行成形步骤，能够制造 树脂制旋转体，在该成形步骤中，对上述成形材料一边加热一边加压，使粉末状树脂烙融而 生成烙融树脂，将该烙融树脂浸溃在由短纤维构成的增强纤维层中之后，使烙融树脂固化