【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状樹脂を成形空間に注入し加熱硬化させる樹脂成形型に関する。
また、この成形型の成形空間に補強繊維基材を配置して樹脂成形体を製造する方法に関する。この樹脂成形体は、自動車部品等として用いる歯車に適したものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記樹脂製歯車は、歯の噛み合い時の騒音発生を抑えるために金属製歯車と噛み合う相手歯車として用いられ、耐摩耗性と高強度が要求される。
【０００３】
従来、樹脂製歯車として、リング状の補強繊維基材に樹脂を含浸した樹脂成形体に歯を加工したものが提案されている。例えば、特許文献１に開示される次のような技術である。
補強繊維を束ねた糸を織った、又は編んだ筒状体を準備する。この筒状体を端部から軸方向に巻き上げてリング状の補強繊維基材とする。そして、リング状の補強繊維基材とその中央に位置する金属製ブッシュとを成形型に収容する。成形型はリング状の補強繊維基材の厚み方向に開閉動作するものであり、型締めの動作によりリング状の補強繊維基材を圧縮し、これにより径方向に広がったリング状の補強繊維基材を金属製ブッシュの周囲に圧接してその形状になじませる。次に、液状樹脂を、全区間に亘って一様な断面積をもったランナーを通過させて、型締めした成形型に注入し、リング状の補強繊維基材に浸透させた液状樹脂を加熱硬化して金属製ブッシュをインサートとする円板を成形する。そして、成形した円板の周囲に切削加工により歯を形成する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１５６１２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、型締めした成形型内を真空状態にし、ランナーを通して注入した液状樹脂を補強繊維基材に浸透させるが、この方法では液状樹脂を基材内部までむらなく浸透させることが難しく、その結果、肉眼で確認できるほどの大きさのボイド、カスレが樹脂成形体内部に発生することがある。液状樹脂を注入した直後にエアにより強制的に樹脂を加圧し、前記不具合の解消を図ることを試みても、十分な解決策にはなっていない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、補強繊維基材を配置した成形空間に液状樹脂を注入し樹脂成形体を製造するに当り、成形型の構造を改良して、エア加圧を必須としなくとも、ボイド、カスレのない樹脂成形体の製造を可能とすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
図３に示すように、補強繊維基材２と必要に応じてインサート物（樹脂製歯車製造の場合は、ブッシュ３）を成形型１内に配置し、型締めした成形空間を脱気し減圧状態にした後、大気圧又は積極的なエア加圧により液状樹脂を成形空間に注入し、補強繊維基材２に浸透させるが、液状樹脂が補強繊維基材２に浸透する速度には限界がある。成形空間の残存空気は、インサート物に空間があると当該空間にほとんど集まるが、注入した液状樹脂の流れのバラツキの影響で補強繊維基材１の内部に空気が取り残されると、製造した成形体内部にボイド、カスレとして残る。補強繊維基材２内部の空気の取り残されは、液状樹脂の注入速度と基材への浸透速度が大きく関係している。
図４に示すように、一様な断面積のランナー１３からリングゲート１４を経て成形空間に注入した液状樹脂は、先ず成形型１に接する補強繊維基材２の表面部分に浸透してから基材内部に到達する。この結果、行き場を失った残留空気は補強繊維基材２の内部に取り残されたままとなり、硬化した樹脂成形体にボイド、カスレとして現れる（図４において、補強繊維基材２中に描いた斜線が液状樹脂の浸透状況を示している）。この現象は、液状樹脂の注入速度が補強繊維基材２への浸透速度を越えると顕著になってくる。
【０００８】
上記のような不都合を回避するために、本発明に係る樹脂成形型は、ランナーに相対的に断面積の小さい絞りランナーの区間を設ける。そして、当該絞りランナーをゲートに開口させたことを特徴とする。前記ランナーとゲートは、例えば、成形型のパーティングライン面に配置し、前記ゲートは成形空間上方周囲に位置するリングゲートとする。
【０００９】
液状樹脂の注入速度は、速すぎると補強繊維基材への浸透が追いつかず浸透不十分のまま樹脂が硬化するために樹脂成形体にボイド、カスレが発生するが、逆に、液状樹脂の注入速度が遅すぎる場合にも最初に注入した液状樹脂と最後に注入した液状樹脂の間で硬化反応の進行にずれを生じ、樹脂成形体にカスレが発生することになる。このため、液状樹脂の適切な注入速度の設定が必要となってくる。本発明においては、相対的に断面積の小さい絞りランナーの区間が、液状樹脂の注入速度が速くなりすぎないように制御している。しかし、ランナーの全区間の断面積を一様に小さくしたのでは本発明の課題を解決することはできず、絞りランナー区間へ続く相対的に断面積の大きいランナー区間を後方に配置することが、課題解決のために必要となる。液状樹脂は、相対的に断面積の大きいランナーに貯溜された後、補強繊維基材への浸透速度に合うように、絞りランナーの区間で適切な注入速度に制限される。前記相対的に断面積の大きいランナー区間は、樹脂が浸透するまでの時間に余裕をもたせる作用をしている。ランナーの全区間の断面積を一様にする限りは、その断面積を如何様に設定しようとも本発明の課題を解決することはできない。
【００１０】
【発明実施の形態】
本発明の実施形態について、図１、図２を参照しながら説明する。
図１（ｂ）は、成形型１の成形空間にリング状の補強繊維基材２とブッシュ３を配置し、型締めした状態を示している。この状態で脱気した後に液状樹脂を注入する。
本発明では、樹脂注入口１２から供給した液状樹脂の成形空間への注入速度を調整するため、リングゲート１４には、相対的に断面積の小さい絞りランナー１３’を開口させ、絞りランナー１３’の区間へ続く相対的に断面積の大きいランナー１３の区間を後方に配置する。成形方法は殊更特別なものではなく、補強繊維基材２とブッシュ３を成形型に配置し、型締め、脱気後、樹脂注入口１２から液状樹脂を注入する。注入された液状樹脂は、相対的に断面積の大きいランナー１３に貯溜された後、補強繊維基材２への浸透速度に合うように、絞りランナー１３’の区間で適切な注入速度に制限される。 注入速度自体はランナーの断面積を一定にしても調節可能であるが、リングゲート１４への樹脂の供給分布にばらつきが発生してカスレの原因となる。従って、リングゲート１４に絞りランナー１３’を配置することが重要である。
【００１１】
この結果、液状樹脂の補強繊維基材２への浸透状態は、図４に示した状態から図２に示した状態へ変えることができる。すなわち、液状樹脂は、補強繊維基材２の上方から下方へ順次浸透し、補強繊維基材２内部に空気が取り残されることが極めて少なくなる。図２において、補強繊維基材２中に描いた斜線が、補強繊維基材２の上方から下方へ液状樹脂が浸透していく状況を示している。
【００１２】
図１、図２に示した成形型１は、さらに詳細には、ランナーとゲートを成形型１のパーティングライン１１面に配置してある。パーティングライン１１面に配置した絞りランナー１３’は、幅を狭くする及び／又は深さを浅くすることにより形成することができる。絞りランナー１３’が開口するリングゲート１４は、成形空間の上方に位置し、上方が広くなったコップ形状である。絞りランナー１３’から勢いよくリングゲート１４に入った液状樹脂は、リングゲート１４全周を均一に満たし、リングゲート１４の下方周囲から成形空間に注入される。
【００１３】
【実施例】
メタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維を質量比で５０／５０の割合で配合して集積し形成した帯状のフェルトを筒状に重ね巻きし、さらに筒状の軸方向に蛇腹状に折畳み、外径９０ｍｍ、内径５５ｍｍ、厚み２０ｍｍのリング状の補強繊維基材を準備する。
中央に金属製ブッシュに嵌め込んだ上記リング状の補強繊維基材を、上述した発明の実施の形態の成形型に配置し、型締め、脱気を行なった後に液状樹脂（架橋ポリアミノアミド前駆体）を注入する。注入に際してエア加圧は行なわない。
そして、加熱硬化させる。
【００１４】
成形型のランナー１３と絞りランナー１３’を表１に示すとおりの各仕様として成形を行ない、製造した樹脂成形体の断面観察を行なって、内部のボイド、カスレの有無を調査した。その結果を表１に併せて示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】
表１から明らかなように、補強繊維基材を配置した成形型に液状樹脂を注入し加熱硬化させるに当たり、本発明に係る樹脂成形型を用いることにより、成形体内部のボイド、カスレの発生率を大幅に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の樹脂成形型を示し、パーティングライン面からみた平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。
【図２】図１に示した樹脂成形型を用いた樹脂成形体の成形時における液状樹脂の浸透状況を模式的に示した説明図である。
【図３】従来の樹脂成形型を示し、パーティングライン面からみた平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。
【図４】図３に示した樹脂成形型を用いた樹脂成形体の成形時における液状樹脂の浸透状況を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
１：成形型
１１：パーティングライン
１２：樹脂注入口
１３：ランナー
１３’：絞りランナー
１４：リングゲート
２：補強繊維基材
３：ブッシュ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin mold in which a liquid resin is injected into a molding space and cured by heating.
Further, the present invention relates to a method for producing a resin molded product by disposing a reinforcing fiber base in a molding space of the molding die. This resin molded body is suitable for a gear used as an automobile part or the like.
[0002]
[Prior art]
The resin gear is used as a mating gear that meshes with a metal gear in order to suppress noise generation when teeth mesh with each other, and is required to have wear resistance and high strength.
[0003]
BACKGROUND ART Conventionally, as a resin gear, there has been proposed a gear formed by processing a tooth into a resin molded body in which a ring-shaped reinforcing fiber base material is impregnated with a resin. For example, there is the following technology disclosed in Patent Document 1.
A tubular body woven or knitted with a yarn bundled with reinforcing fibers is prepared. This cylindrical body is rolled up from the end in the axial direction to form a ring-shaped reinforcing fiber base material. Then, the ring-shaped reinforcing fiber base and the metal bush located at the center thereof are accommodated in a molding die. The molding die opens and closes in the thickness direction of the ring-shaped reinforcing fiber base material, and compresses the ring-shaped reinforcing fiber base material by the clamping operation, thereby expanding the ring-shaped reinforcing fiber base material in the radial direction. The material is pressed against the periphery of the metal bush to conform to its shape. Next, the liquid resin is passed through a runner having a uniform cross-sectional area over the entire section, injected into a closed mold, and heated to infiltrate the ring-shaped reinforcing fiber base material. It is cured to form a disk with a metal bush as an insert. Then, teeth are formed around the formed disk by cutting.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-156124
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional technology, the inside of the mold is vacuumed, and the liquid resin injected through the runner is allowed to permeate the reinforcing fiber base material.However, in this method, it is difficult to uniformly permeate the liquid resin to the inside of the base material, As a result, voids and blemishes having a size that can be confirmed with the naked eye may be generated inside the resin molded body. Even if the resin is forcibly pressurized with air immediately after the injection of the liquid resin, an attempt to solve the above-mentioned problem has not been a sufficient solution.
[0006]
The problem to be solved by the present invention is to improve the structure of a molding die to inject a liquid resin into a molding space in which a reinforcing fiber base is arranged, to improve a structure of a molding die, and to eliminate the need for air pressurization. In both cases, it is possible to manufacture a resin molded body free from voids and debris.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 3, the reinforcing fiber base material 2 and an insert (a bush 3 in the case of manufacturing a resin gear) are arranged in the molding die 1 as required, and the molding space that has been clamped is evacuated and depressurized. After being in the state, the liquid resin is injected into the molding space by atmospheric pressure or active air pressurization and is allowed to permeate the reinforcing fiber base material 2. However, the speed at which the liquid resin permeates the reinforcing fiber base material 2 is limited. is there. The residual air in the molding space is mostly collected in the space when there is a space in the insert, but when air is left inside the reinforcing fiber base material 1 due to the variation of the flow of the injected liquid resin, the produced molded body is Voids and blemishes remain inside. The amount of air left inside the reinforcing fiber base 2 is greatly related to the injection speed of the liquid resin and the permeation speed to the base.
As shown in FIG. 4, the liquid resin injected into the molding space from the runner 13 having a uniform cross-sectional area through the ring gate 14 first penetrates into the surface portion of the reinforcing fiber base 2 in contact with the molding die 1, Reach inside the material. As a result, the residual air that has lost its place is left inside the reinforcing fiber base material 2 and appears as voids and debris in the cured resin molded body (in FIG. 4, the hatched line drawn in the reinforcing fiber base material 2). Indicates the permeation state of the liquid resin). This phenomenon becomes remarkable when the injection speed of the liquid resin exceeds the penetration speed into the reinforcing fiber base material 2.
[0008]
In order to avoid the above-mentioned inconvenience, the resin molding die according to the present invention is provided with a section of a drawing runner having a relatively small cross-sectional area relative to the runner. The aperture runner is opened to the gate. The runner and the gate are arranged, for example, on a parting line surface of a mold, and the gate is a ring gate located above and around the molding space.
[0009]
If the injection speed of the liquid resin is too high, the penetration into the reinforcing fiber base material cannot catch up, and the resin is hardened with insufficient permeation. If the speed is too slow, the progress of the curing reaction will be shifted between the first injected liquid resin and the last injected liquid resin, and the resin molded article will be blurred. Therefore, it is necessary to set an appropriate injection speed of the liquid resin. In the present invention, the section of the throttle runner having a relatively small cross-sectional area is controlled so that the injection speed of the liquid resin does not become too high. However, it is not possible to solve the problem of the present invention by uniformly reducing the cross-sectional area of all sections of the runner, and it is necessary to arrange a runner section having a relatively large cross-sectional area following the throttle runner section behind. Is needed to solve the problem. After the liquid resin is stored in a runner having a relatively large cross-sectional area, the injection speed is limited to an appropriate injection speed in the section of the squeezing runner so as to match the penetration speed into the reinforcing fiber base material. The runner section having a relatively large cross-sectional area has a function of allowing time until the resin permeates. As long as the cross-sectional area of the entire section of the runner is made uniform, the subject of the present invention cannot be solved no matter how the cross-sectional area is set.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1B shows a state in which a ring-shaped reinforcing fiber base 2 and a bush 3 are arranged in a molding space of a molding die 1 and the mold is clamped. After degassing in this state, a liquid resin is injected.
In the present invention, in order to adjust the injection speed of the liquid resin supplied from the resin injection port 12 into the molding space, an aperture runner 13 'having a relatively small sectional area is opened in the ring gate 14, and the aperture runner 13' is opened. The section of the runner 13 having a relatively large cross-sectional area following the section is arranged rearward. The molding method is not particularly special. The reinforcing fiber base material 2 and the bush 3 are arranged in a molding die, the mold is closed, and after degassing, a liquid resin is injected from the resin injection port 12. After the injected liquid resin is stored in the runner 13 having a relatively large cross-sectional area, the injection speed is limited to an appropriate injection speed in the section of the squeezing runner 13 ′ so as to match the penetration speed into the reinforcing fiber base material 2. You. Although the injection speed itself can be adjusted even if the cross-sectional area of the runner is constant, the distribution of the resin supplied to the ring gate 14 varies, which causes a blur. Therefore, it is important to arrange the aperture runner 13 ′ on the ring gate 14.
[0011]
As a result, the state of penetration of the liquid resin into the reinforcing fiber base material 2 can be changed from the state shown in FIG. 4 to the state shown in FIG. That is, the liquid resin permeates sequentially from above to below the reinforcing fiber base material 2, and the amount of air left inside the reinforcing fiber base material 2 is extremely reduced. In FIG. 2, a hatched line drawn in the reinforcing fiber base 2 indicates a situation where the liquid resin permeates from above the reinforcing fiber base 2 to below.
[0012]
More specifically, the mold 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a runner and a gate arranged on the parting line 11 of the mold 1. The aperture runner 13 'arranged on the parting line 11 can be formed by reducing the width and / or the depth. The ring gate 14 in which the aperture runner 13 'is open is located above the molding space and has a cup shape in which the upper portion is widened. The liquid resin vigorously entering the ring gate 14 from the drawing runner 13 ′ uniformly fills the entire circumference of the ring gate 14, and is injected into the molding space from below the ring gate 14.
[0013]
【Example】
A belt-like felt formed by mixing and mixing meta-aramid fibers and para-aramid fibers at a mass ratio of 50/50 is rolled up in a tubular shape, and further folded in a bellows shape in the cylindrical axial direction. A ring-shaped reinforcing fiber base material having a diameter of 90 mm, an inner diameter of 55 mm, and a thickness of 20 mm is prepared.
The above-mentioned ring-shaped reinforcing fiber base material fitted into a metal bush at the center is arranged in the mold of the above-described embodiment of the invention, and after clamping and degassing, the liquid resin (crosslinked polyaminoamide precursor) is formed. Inject). No air pressure is applied during injection.
Then, it is cured by heating.
[0014]
The molding runner 13 and the drawing runner 13 'were molded according to the respective specifications shown in Table 1, and the cross section of the manufactured resin molded product was observed to examine the presence or absence of internal voids and burrs. The results are shown in Table 1.
[0015]
[Table 1]
[0016]
【The invention's effect】
As is clear from Table 1, when the liquid resin is injected into the mold in which the reinforcing fiber base is arranged and heated and cured, the resin mold according to the present invention is used, so that the rate of occurrence of voids and debris inside the molded body is obtained. Can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) of a resin molding die according to an embodiment of the present invention, as viewed from a parting line surface.
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a state of penetration of a liquid resin during molding of a resin molded body using the resin molding die shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) showing a conventional resin molding die as viewed from a parting line surface.
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a state of penetration of a liquid resin during molding of a resin molded body using the resin molding die shown in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
1: Mold 11: Parting line 12: Resin injection port 13: Runner 13 ': Draw runner 14: Ring gate 2: Reinforcement fiber base material 3: Bush
