JP2001105430A - プリプレグの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成形が容易で、軽量にして且つ機械強度及び耐
摩耗性に優れるとともに、厚さ対応の自由度が高く、複
雑な形状をもった合成樹脂製の機械部材を簡単に製造で
きるプリプレグの製造方法を提供すること。 【解決手段】熱硬化性樹脂と補強繊維とを主成分とする
抄造シート７をプレス抜き金型５０を使用して１次プレ
ス加圧して打ち抜き、得られる成形体の複数枚を前記プ
レス抜き金型の下型２０に備えた空間２３内に積み重
ね、これを２次プレス加圧して仮締めする工程を有し、
この工程を所望する所定回数繰り返すところに構成特徴
がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱硬化樹脂製の機
械部材を製造するために使用するプリプレグの製造方法
に関するものである。より詳しくは、成形が容易で、プ
リプレグの厚さに対して自体対応でき、軽量にして且つ
機械強度及び耐摩耗性に優れるとともに、複雑な形状を
もった合成樹脂製の機械部材を簡単に製造できるプリプ
レグの製造方法に関するものである。

【０００２】ところで、この明細書において、最終品と
して製造される熱硬化性プラスチックの機械部材とは、
スペーサー、インシュレータ、ガスケット、スラストワ
ッシャ、ギヤー、ボビン、ピストン部材、シリンダー部
材、プーリー、ポンプ部材、軸受け、その他これらに類
するものをすべて含む広い意味の概念である。但し、以
下では便宜上主としてギヤーを例に挙げて説明する。

【０００３】

【従来の技術】従来のかかるプリプレグの製造方法とし
ては、 熱硬化性樹脂と補強繊維とを主成分とする抄造シート
をプレス抜き金型を使用して単発的にプレス抜きした複
数枚の成形体を、前記金型内に積み重ねながらストック
しておき、最終打ち抜き時の圧力によって、互いに隣接
する成形体のそれぞれを、当該成形体の中に含まれる前
記補強繊維を絡ませることにより、これらを一体化する
ことにより所定のプリプレグを製造する方法（例えば特
開平１１−２０７７３９号公報）と、 熱硬化性樹脂と補強繊維を必須成分としてこれらを液
中に分散させ、抄造した抄造シートをプレス抜き金型を
使用して所定形状に打ち抜いて成形体を得、この成形体
を所定厚になるように所定枚数（２０〜４０枚）重ねる
ことによりプリプレグを製造する方法（例えば特公平７
−２０６８１号公報等）、 熱硬化性樹脂粉末と補強繊維とカーボン粉末を必須成
分としてこれらを液中に分散させて抄造し、得られる抄
造シートを所定の厚さになるように重ねて多層シート状
の成形材料とし、これをトムソン刃で重ね打ち抜き加工
を施すことにより所定のプリプレグを製造する方法（例
えば特開平５−７８５００号公報等）、が公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たの方法によると、成形体を所定枚積み重ねる際に、
縦・横方向、表裏面を変えて積み重ねすると、これらの
歪みが互いに打ち消しできるものの、当該成形体のそれ
ぞれを一枚一枚揃えて積み重ねる作業には膨大な工数を
要するため、誠に作業効率が悪いという問題があった。

【０００５】上述したの方法は、抄造シートを所定の
厚さになるように重ねて多層シート状の成形材料とし、
これをトムソン刃で重ね打ち抜き加工（所謂板取り加
工）を施すため、打ち抜いた個々の成形体を一枚一枚揃
えて積み重ねる必要がなくその工数が大幅に低減できる
ものの、成形品の厚さが５ｍｍ程度以上になるとトムソ
ン抜きは困難になることに加えて、トムソン刃加工に限
界があるため、精密或いは複雑な形状に加工できない等
の問題があった。

【０００６】上述したの方法は、打ち抜いた個々の成
形体を一枚一枚揃えて積み重ねる必要がなくその工数が
大幅に低減できるものの、プレス抜き金型内に収容でき
る成形体の枚数に限界があり、また、最終打ち抜き圧力
にて単発プレス抜きした成形体の複数枚を一体化するこ
とにも限界があり、結果的には、最終成型品の厚さが１
２ｍｍ程度のものしか製造できず、その厚さが１５ｍｍ
〜２５ｍｍの一般的なギヤーが製造できないという問題
があった。

【０００７】本発明はこのような実状に鑑み鋭意創案さ
れたものであって、その目的とするところは、成形が容
易で、軽量にして且つ機械強度及び耐摩耗性に優れると
ともに、厚さ対応の自由度が高く、複雑な形状をもった
合成樹脂製の機械部材を簡単に製造できる方法を提供せ
んとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのために本発明が採用
した手段の要旨とするところは、叙上の特許請求の範囲
に記載の通りである。

【０００９】このような構成を採用した請求項１又は２
に記載のプリプレグの製造方法によると、従来のように
抄造シートを皺がよらないよう一枚一枚積み重ねるとか
折り畳む作業、あるいは打ち抜きした個々の成形体を皺
がよらないよう一枚一枚揃えて積み重ねる必要がなく、
また、特に、成形体の複数を２次プレスして仮締めする
工程を有し、この工程を繰り返すように構成されている
から、プリプレグの厚さに対して自在に対応でき、上記
の方法では製造できなかった厚いプリプレグでも簡単
に成形できる。

【００１０】また、プレス金型を用いてプレス抜きする
から、例えば細い穴を成形できるとか、全体形状を複雑
な形状に加工できる。また、プリプレグの連続生産が可
能でその生産性の向上が図れるとともに、人件費の低減
が図れ、しかも、寸法精度に優れた最終機械部材を廉価
に製造できるし、抄造シートを別途製造してこれを例え
ば巻き取って保管すると必要に応じて様々な形状のプリ
プレグに簡単に成形することができる。

【００１１】また、補強繊維が従来の混合混練の場合の
ように外力で折れることもないから、初期の繊維長をそ
のまま保持させることができる。

【００１２】さらにまた、打抜き屑が発生しても、この
打抜き屑を液中に浸漬してほぐし再度抄造することがで
きる。

【００１３】つぎに、このような構成を採用した請求項
３に記載のプリプレグの製造方法によると、熱硬化性樹
脂の種類、又は熱硬化性樹脂若しくは補強繊維の含有量
が異なる抄造シートを使用する構成が採用されているか
ら、請求項１乃至２に記載のプリプレグの製造方法で得
られる作用に加えて、さらに、機械強度等が異なる多層
構造を有した機械部材を成形できるプリプレグが製造で
きるようになる。

【００１４】つぎに、このような構成を採用した請求項
４に記載の製造方法によると、叙上の請求項１〜３に記
載のプリプレグの製造方法で得られるそれぞれの作用に
加えて、有害な有機溶媒を使用しないから、抄造シー
ト、プリプレグ、曳いては樹脂製の機械部材を安全に製
造できるという作用が得られる。

【００１５】つぎに、このような構成を採用した請求項
５に記載のプリプレグの製造方法によると、抄造シート
を抄造し直ちにこの抄造シートをプレス抜きして前記成
形体を得る抄造シートに滑り剤（摺動剤、滑動剤）が主
成分として含まれているため、請求項１〜４に記載のプ
リプレグの製造方法で得られるそれぞれの作用に加え
て、さらに、優れた摺動性や滑動性を有する最終機械部
材を成形できるプリプイレグが製造できるようになる。

【００１６】つぎに、請求項６に記載のプリプレグの製
造方法によると、抄造シートを抄造し直ちにこの抄造シ
ートをプレス抜きして前記成形体を得る構成が採用され
ているから、請求項１〜５に記載のプリプレグの製造方
法で得られるそれぞれの作用に加えて、さらに、プリプ
レグの連続生産が可能でその生産性の向上が図れるとと
もに、人件費の低減が図れ、しかも、寸法精度に優れた
最終機械部材を廉価に製造できるようになる。

【００１７】つぎに、請求項７に記載のプリプレグの製
造方法によると、前記抄造シートとして、巻取った若し
くは定尺カットされた抄造済みの抄造シートを使用する
構成が採用されているから、請求項１〜５に記載のプリ
プレグの製造方法で得られるそれぞれの作用に加えて、
さらに、抄造シートを別途作成して保管することがで
き、必要に応じてこれを当該プリプレグに成形できる。
すなわち、最終品たる機械部材の生産調製が容易にでき
るようになる。

【００１８】つぎに、請求項８記載のプリプレグの製造
方法によると、請求項１〜７のいずれかに記載のプリプ
レグの製造方法で得られるそれぞれの作用に加えて、プ
リプレグ、曳いては最終機械部材の生産効率の向上がさ
らに図れるようになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施例
に基づいて詳細に説明する。

【００２０】ところで、本発明を実施するにあたり、抄
造シート１０は、熱硬化性樹脂と補強繊維と主成分とす
るものであって、必要に応じて滑り剤等を分散させ、長
尺シート状に抄造される。

【００２１】熱硬化性樹脂は、溶媒に分散させることが
できれば特に限定するものではないが、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂若しくはジアリルフタレート樹脂のご
とき、水に対して分散できる熱硬化性樹脂であると、抄
造シート１０を抄造するときに水を溶媒として使用で
き、取扱い並びに安全性等に優れるから、好適である
（特には、請求項４に記載の発明に相当するものであ
る。）。抄造シートを抄造する場合、溶媒に有機溶媒を
使用してもよいが、安全性等に問題があるので、できる
限り避けることが好ましい。なお、熱硬化性樹脂として
フェノール樹脂を使用する場合を例にして説明すると、
その粉末の粒径は１〜１００μｍが適当である。

【００２２】補強繊維としては、ガラス繊維、ガラスパ
ウダー、アラミド繊維、アラミドパルプ等が例示でき、
これらの単独、或いは２種以上の混合物として使用され
る。

【００２３】滑り剤は、抄造するときに分散させること
ができれば特に限定するものではなく、例えばカーボン
粉末を使用する場合には、カーボン粉末の粒径は１〜５
０μｍが適当である。なお、カーボン粉末に代えて、カ
ーボン繊維、ふっ素樹脂粉末、ふっ素樹脂チップ、モリ
ブデン粉末、又はチタン酸カリウムウイスカのごとき他
の滑り剤を使用しても構わない。

【００２４】滑り剤を含有する抄造シートがプリプレグ
の表面に配置されると、その表面に優れた摺動性や滑動
性を有する最終機械部材が当然のこと成形できるように
なる。また、上述した抄造シートには、他の充填材や添
加剤を適宜配合することもできる。これらの実施の態様
は、特には、請求項５に記載の発明に相当するものであ
る。

【００２５】次に、本発明の製造方法を実施する際に使
用する成型機１００を簡単に説明する。図１は、この成
型機１００を概略的に示す正面図である。

【００２６】図において、この成型機１００は、上下動
する打ち抜きプレート３０を介装して固定盤１に組み付
けた凸型の上型１０と、油圧ポンプ（図示しない）にて
昇降自在に組み付けられた可動盤５に固着した凹型の下
型２０とからなる金型５０を有している。

【００２７】上型１０は、所定の寸法形状となるように
ワイヤカット放電加工してなる凸刃１１ａを有し、打ち
抜きプレート３０に付勢されて一定のストローク幅で上
下方向に往復動する凸刃体１１と、その下面が前記凸刃
１１ａの面よりも僅かに下方となるように配置されたス
トリッパープレート１２と、該ストリッパープレート１
２の上下の往復動を可能とするバネ体１３とを含み構成
されている。

【００２８】下型２０は、前記凸刃１１ａと相対応する
位置にこの凸刃１１ａと同一寸法形状に穿設された嵌合
空間２１ａを有する凹刃体２１と、下方からこの嵌合空
間２１ａに嵌挿されるタブレット押し出し部材２２とを
含み構成されている。前記嵌合空間２１ａのうち、タブ
レット押し出し部材２２の上端面より上方に形成される
空間２３は、成形体４０の複数枚を積み重ねながらスト
ックするとともに、成形体４０の複数枚を２次プレス加
圧してなる仮締め素形体４３をストックするストックル
ームともなる。

【００２９】ところで、この金型５０は、抜き刃として
はその加工に限界のあるトムソン刃を使用するものでは
なく、例えばワイヤーカット放電加工してなる凹凸プレ
ス抜き金型を使用するものであり、最終機械部材を複雑
な形状に加工できるし、例えば細穴でも穿設することが
できる。

【００３０】ついで、このように構成された成型機１０
０の動作とともに本発明の製造方法を説明する。

【００３１】まず、図２に示すように、可動盤５を打ち
抜き位置に移動させ、ついで、抄造直後の抄造シート７
を金型に導いて位置決めし、打ち抜きシリンダー３１を
作動させて上型１０を上下方向に往復動させると、抄造
シート７を凸刃１１ａと同一の寸法形状に打ち抜くこと
ができ（１次プレス加圧）、所定形状の成形体４０が形
成される（図３）。この動作を繰り返して抄造シート７
を所望する回数打ち抜き、逐次下型２０の嵌合空間２１
ａ内に積み重ねる（図４）。成形体４０が所望する厚さ
相当になったら、下型２０の嵌合空間２１ａ内に上型１
０の凸刃１１ａを嵌挿させたまま、可動盤５を上方に移
動させる。すると、嵌合空間２１ａ内にある成形体４０
の複数枚全体に、より大きなプレス圧（２次プレス）を
負荷することができ、これにより、互いに隣接する成形
体４０中の補強繊維が複雑に絡み合わせて仮締めした素
形体４３が得られる（図５）。

【００３２】ついで、可動盤５を打ち抜き位置にまで移
動させ、そして、叙上の操作を繰り返すと（図６）、前
記仮締めした素形体４３を自身の厚さ相当生長させるこ
とができ、最終的には所望する厚さを持ったプリプレグ
（タブレット）６０が形成される（図７）。

【００３３】最後に、可動盤５をタブレット取出位置ま
で下降させ、タブレット取出用シリンダー２５を動作さ
せてタブレット押し出し部材２２を上方に移動させる
と、図８に示すように、下型２０の空間２３内にあるプ
リプレグ（タブレット）６０を上方に押し出しでき、取
り出せる。

【００３４】つぎに、可動盤５を打ち抜き位置に移動さ
せ、上述した一連の操作を繰り返すと、プリプレグ（タ
ブレット）６０が連続製造できる。

【００３５】このようにして得られたプリプレグ６０を
所定の型枠内に移して加熱加圧処理を施すと、所定の寸
法形状を有するギヤーが製造できる。

【００３６】ところで、上述した製造方法は、本発明の
代表的な実施態様として述べたものであってこれに限定
されるものではなく、本発明を実施する場合には、本発
明の趣旨から逸脱しない範囲内で、適宜設計変更して実
施できる。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明になるプリプ
レグの製造方法によると、次にのべる格別顕著な作用効
果が得られる。

【００３８】(1) 抄造シートを皺がよらないよう一枚一
枚積み重ねるとか折り畳む作業、あるいは打ち抜きした
個々の成形体を皺がよらないよう一枚一枚揃えて積み重
ねる必要がなく、その工数を大幅に低減できる。

【００３９】(2) プレス金型を用いてプレス抜きするか
ら、例えば細い穴を成形でき、全体形状を複雑な形状に
加工できる。

【００４０】(3) また、プリプレグの連続生産が可能で
その生産性の向上が図れるとともに、人件費の低減が図
れ、しかも、寸法精度に優れた最終機械部材を廉価に製
造できる。

【００４１】(4) 抄造シートを別途に製造してこれを例
えば巻き取って保管すると、必要に応じて、これを様々
な形状のプリプレグに成形することができるようにな
る。

【００４２】(5) 打抜き屑が発生してもこの打抜き屑を
液中に浸漬してほぐし、再度抄造ことができるから、資
源の節約となる。

【００４３】(6) 補強繊維が外力で折れることもないか
ら、初期の繊維長をそのまま保持させることができるの
で、強度の低下がなく、補強繊維が配向して成形品の強
度に方向性ができない。

【００４４】(7)プレス抜き金型内で複数の成形体を仮
締めしながら行うので、プリプレグの厚さに対して自由
に対応できる。

【００４５】つぎに、請求項３に記載のプリプレグの製
造方法によると、請求項１乃至２に記載のプリプレグの
製造方法で得られる作用効果に加えて、さらに、機械強
度等が異なる多層構造を有した機械部材を成形できるプ
リプレグが製造できる。

【００４６】請求項４に記載の製造方法によると、叙上
の請求項１〜３に記載のプリプレグの製造方法で得られ
るそれぞれの作用効果に加えて、有害な有機溶媒を使用
しないから、抄造シート、プリプレグ、曳いては樹脂製
の機械部材を安全に製造できる。

【００４７】請求項５に記載のプリプレグの製造方法に
よると、請求項１〜４に記載のプリプレグの製造方法で
得られるそれぞれの作用効果に加えて、さらに、優れた
摺動性や滑動性を有する最終機械部材が成形できるプリ
プイレグを簡単に成形できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明となる製造方法を実施する際
に使用する一成型機を概略的に示す正面図である。

【図２】 図２は、図１の成型機を使用して抄造シート
をプレス抜きする様子を模式的に示す正面図である。

【図３】 図３は、抄造シートをプレス抜きしている他
の様子を模式的に示す要部断面図である。

【図４】 図４は、プレス抜きして得られる成形体を積
層している様子を模式的に示す要部断面図である。

【図５】 図５は、図１の成型機を使用して複数の成形
体を２次プレスして、素形体を形成している様子を模式
的に示す要部断面図である。

【図６】 図６は、図５で得られた素形体の上に、プレ
ス抜きした成形体を積層している様子を模式的に示す要
部断正面図である。

【図７】 図７は、複数の素形体をプレスしてプリプレ
グ（タブレット）を形成している様子を模式的に示す要
部断正面図である。

【図８】 図８は、図７に示したプリプレグ（タブレッ
ト）を下型から取り出している様子を模式的に示す断面
図である。

【符号の説明】

１…固定盤 ５…可動盤 ７…抄造シート １０…上型 １１…凸刃体 １１ａ…凸刃 １２…ストリッパープレート １３…バネ体 ２０…下型 ２１…凹刃体 ２１ａ…嵌合空間 ２２…タブレット押し出し部材 ２３…空間 ２５…タブレット取出用シリンダー ３０…打ち抜きプレート ２１…凹刃体 ２１ａ…嵌合空間 ２２…タブレット押し出し部材 ２３…空間 ４０…成形体 ４３…素形体 ５０…金型 ６０…プリプレグ（タブレット） １００…上型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 3/24 Ｃ０８Ｋ 3/24 7/02 7/02 Ｃ０８Ｌ 27/12 Ｃ０８Ｌ 27/12 31/08 31/08 61/06 61/06 63/00 63/00 Ｚ // Ｂ２９Ｋ 701:10 Ｂ２９Ｋ 701:10 Ｆターム(参考） 4F072 AA07 AB06 AB09 AB10 AD07 AD08 AD13 AD23 AE11 AF01 AF02 AG03 AG17 AH03 AL16 4J002 BD123 BF051 CC031 CD001 CL062 DA017 DA117 DE187 DL006 FA042 FA046 FD173 FD177

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂と補強繊維とを主成分とす
   る抄造シートをプレス抜き金型を使用して１次プレス加
   圧して打ち抜き、得られる成形体の複数枚を前記プレス
   抜き金型内に積み重ね、これを２次プレス加圧して仮締
   めする工程を有し、この工程を所望する所定回数繰り返
   すことを特徴とするプリプレグの製造方法。
2. 【請求項２】 前記プリプレグの製造方法において、 前記抄造シートを移送しながら当該抄造シートをプレス
   抜きして複数枚の前記成形体を成形する工程をさらに含
   むことを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記プリプレグの製造方法において、 前記抄造シートとして、前記熱硬化性樹脂若しくは前記
   補強繊維のいずれか一方又はその両方の含有割合が互い
   に相違する複数枚を使用することを特徴とする請求項１
   又は２に記載のプリプレグの製造方法。
4. 【請求項４】 前記プリプレグの製造方法において、 前記熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
   ジアリルフタレート樹脂に代表される水分散可能な樹脂
   であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   のプリプレグの製造方法。
5. 【請求項５】 前記プリプレグの製造方法において、 前記抄造シートに、カーボン粉末、カーボン繊維、ふっ
   素樹脂粉末、ふっ素樹脂チップ、モリブデン粉末、又は
   チタン酸カリウムウイスカのうちのいずれかが、滑り剤
   としてさらに含まれていることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
6. 【請求項６】 前記プリプレグの製造方法において、 前記抄造シートを抄造し直ちにこの抄造シートをプレス
   抜きして前記成形体を成形することを特徴とする請求項
   １〜５のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
7. 【請求項７】 前記プリプレグの製造方法において、 前記抄造シートとして、巻取った若しくは定尺カットさ
   れた抄造済みの抄造シートを使用することを特徴とする
   請求項１〜５のいずれかに記載のプリプレグの製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記プリプレグの製造方法において、 前記抄造シートが、複数枚の抄造シートからなる積層体
   であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載
   のプリプレグの製造方法。