成形材料的制造装置和树脂制齿轮的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及成形材料的制造装置和使用由该制造装置制造的成形材料来制造树 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)和特开2011 -152729号公报(专利文献3)中公开了：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。在这些公报记载的方法中，将浆料装入收纳有金属制衬套的筒状模具 内，以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，使用成形模具，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，作为具有过滤功能的底部件，使用一张金属网。但是，如果反复进 行过滤和压缩，则存在对金属网施加的应力大，金属网变形，必须要频繁地更换金属网的问 题。另外，为了提高底部件的金属网的强度而将多片金属网重叠，或将多片金属网重叠并进 行烧结时，会产生排水时间变长的问题。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:特开2009 -154338号公报 [0007] 专利文献2:特开2009 - 250364号公报 [0008] 专利文献3:特开2011 -152729号公报
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于，提供一种能够在不延长排水时间的同时大幅降低底部件的更 换频率的成形材料的制造装置。
[0010] 用于解决课题的技术方案
[0011] 本发明的成形材料的制造装置包括:具有向上方向开口的开口部的筒状模具;在 成形时配置于筒状模具内的上压缩模;在成形时配置于筒状模具内的具有多个排水路径的 下压缩模;和底部件，其配置于下压缩模的多个排水路径之上，具有过滤功能。而且，在将上 压缩模置于待机位置的状态下，向筒状模具内投放了使短纤维分散于分散剂中而得到的浆 料或使短纤维和粉末状树脂分散于分散剂中而得到的浆料之后，从下压缩模的多个排水路 径排出分散剂，形成短纤维的聚集物或短纤维和粉末状树脂的聚集物，在形成聚集物的期 间或形成聚集物之后，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。本发明中，底部件由波浪金属网和平纹金属网的2层以上的金属网构成，2层以上的金属 网间通过烧结而被固定在一起。而且，在本发明中，在底部件与下压缩模之间配置具有多个 贯通孔并支承底部件的支承板。
[0012] 由波浪金属网和平纹金属网的2层以上的金属网构成，且2层以上的金属网间通过 烧结而被固定在一起的底部件，能够在不使过滤性能大幅降低的同时提高机械强度。而且， 当使用支承板时，能够在不延长排水时间的同时提高底部件的机械强度。此外，支承板的更 换频率相较于底部件的更换频率少很多，因此可以大幅降低维护费用。
[0013] 此外，如果考虑底部件的过滤速度的降低，则优选支承板具有比下压缩模的排水 路径的开口率大且为底部件的开口率以上的开口率。如果构成这种开口率的关系，则支承 板不会对过滤速度的降低带来实质上的影响。
[0014] 优选在下压缩模与支承板的相对的面的至少一个面配置有连接下压缩模的多个 排水路径与支承板的贯通孔的槽。如果配置这种槽，则能够有效防止支承板的存在成为排 水的障碍。
[0015] 在制造环状的成形材料的情况下，本发明的成形材料的制造装置中，投放含有分 散剂和短纤维的浆料或者含有分散剂、短纤维和粉末状树脂的浆料，连续地进行过滤、脱水 和压缩，形成被压缩于金属制衬套的外周部的外侧位置的由短纤维的聚集物构成的环状的 成形材料。在该情况下，筒状模具在压缩动作时，限制短纤维的聚集物或短纤维和粉末状树 脂的聚集物向金属制衬套的径向外侧扩展。而且，配置于该筒状模具的内部的一对衬套支 承用模具，从轴线方向的两侧夹持金属制衬套的比其外周部靠内侧的部分，且在压缩动作 时限制短纤维的聚集物或短纤维和粉末状树脂的聚集物向金属制衬套的径向内侧扩展。而 且，上压缩模和下压缩模位于筒状模具与一对衬套支承用模具之间，在压缩动作时从轴线 方向两侧夹住短纤维的聚集物或短纤维和粉末状树脂的聚集物来进行压缩。其它的结构可 以与上述的基本结构相同。
[0016] 优选从成形模具排出分散剂或分散剂和水，在成形模具内形成使短纤维聚集而得 到的聚集物或者使短纤维和粉末状树脂聚集而得到的聚集物的排出工序，在减压气氛下进 行。将这种向模具投放浆料，在模具内进行排水的方法称作过滤脱水法。过滤脱水法是指将 含有短纤维的浆料放入硅锭的容器内，一边过滤容器内的浆料一边脱水，由此形成短纤维 或短纤维和粉末状树脂聚集而成的聚集物的方法。如果通过这样的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成为剥离的原因的 边界部。
[0017] 而且，在利用上压缩模和下压缩模进行的压缩工序中，在排出工序之中或排出工 序之后，在筒状模具内使上压缩模与下压缩模相对地接近，压缩聚集物而形成成形材料。压 缩工序优选以施加压力5~25MPa进行。而且，在浆料中含有粉末状树脂的情况下，压缩工序 优选以比粉末状树脂的熔融温度低的温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，因此能够减少作业工序。
[0018] 此外，作为短纤维，可使用各种材质和种类短纤维。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的微细纤维及/ 或纸浆状纤维的情况。
[0019] 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。这是因为，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。
[0020] 另外，也可以在将短纤维、粉末状树脂和水混合而成的混合液中添加一种以上的 静电引力凝聚式高分子凝聚剂(polymer flocculating agent)来调节衆料。在这种情况 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。
[0021] 此外，作为一种以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 flocculating 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。当形成这种絮凝物时，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烯类高分 子水溶液作为阳离子性高分子凝聚剂，且使用阴离子性丙烯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。
[0022 ]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，使粉末状树脂熔融而 生成熔融树脂，将该熔融树脂浸渍在由短纤维构成的增强纤维层中之后，使熔融树脂固化 而形成树脂成形体。而且，在成形步骤之后，通过进行对树脂成形体的外周部进行切齿加工 的切齿加工步骤，能够制造树脂制齿轮。
【附图说明】
[0023]图I(A)和(B)是表示本发明的实施方式所使用的过滤脱水压缩装置的动作的概要 步骤图的一部分。
[0024]图2是由本发明的实施方式制造的树脂制齿轮的纵剖面图。
[0025] 图3是表示图2所示的树脂制齿轮的金属制衬套的图，（A)表示俯视图，（B)表示纵 剖面图。
[0026] 图4(A)是概要地表示波浪金属网的图，（B)是概要地表示平纹金属网的图。
[0027] 图5(A)是表示将筒状模具、中空下压缩模和衬套支承台组合在一起的状态的俯视 图，（B)是支承板的俯视图，（C)是图5(B)的剖面图。
[0028] 图6(A)~(D)是表示本发明的实施方式所使用的过滤脱水压缩装置的动作的概要 步骤图的一部分。
[0029] 图7(A)表示的是与衬套一体化而成的成形材料的纵剖面图，（B)表示的是过滤脱 水压缩装置的纵剖面图。
[0030] 图8是表示本发明的一实施例即树脂制齿轮的制作步骤的概要步骤图。
【具体实施方式】
[0031] 下面，在对本发明的成形材料的制造方法进行说明之前，先对该制造方法中使用 的过滤脱水压缩装置的一例进行说明。
[0032] <过滤脱水压缩装置>
[0033] 如图I(A)所示，本发明的成形材料的制造方法中使用的成形材料的制造装置10的 过滤脱水压缩装置13例如使用包括基座1、中空下压缩模2、筒状模具3、中空上压缩模4的成 形模具。中空下压缩模2在其内部包括衬套支承台5和下弹性体6。另外，筒状模具3在其内部 包括浆料扩散部件7。此外，中空上压缩模4包括按压部件8和上弹性体9。而且，制造装置10 包括:为了使筒状模具3在成形位置与取出位置之间位移而驱动活塞15的第一驱动装置16; 用于使中空下压缩模2相对于中空上压缩模4在待机位置与上升位置之间位移的驱动未图 示的活塞的第二驱动装置19;后述的第三驱动装置18;对第一驱动装置16、第二驱动装