JP2018167401A - 樹脂部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 熱硬化性樹脂と強化繊維とを液中に分散させてシート状樹脂Ｓを抄造し、該シート状樹脂Ｓを複数枚積層させてタブレット４を作成し、さらに当該タブレット４を加熱圧縮することで樹脂部材（樹脂リング２）を成形する樹脂部材の製造方法に関する。上記タブレット４を作製（ｂ）した後、当該タブレット４におけるシート状樹脂の積層方向に向けて形成するとともに、当該タブレットの表面または裏面の少なくともいずれか一方に開口するエア抜き穴５を穿設し（ｄ）、その後上記エア抜き穴５の穿設されたタブレット４を加熱圧縮（ｅ）して上記樹脂リング２を得る。【効果】 ガス溜まりの発生を抑え、もって亀裂の発生を防止することができる。【選択図】 図２

Description

本発明は樹脂部材の製造方法に関し、詳しくは抄造により製造したシート状樹脂を複数枚積層させてタブレットを作成し、該タブレットを加熱圧縮して成形する樹脂部材の製造方法に関する。

従来、抄造により製造したシート状樹脂を複数枚積層させてタブレットを作成し、その後該タブレットを加熱圧縮して樹脂部材を成形する、樹脂部材の製造方法が知られている（特許文献１〜３）。

特開平１１−２２７０６１号公報 特開２００９−１５４３３８号公報 登録第５６４８３７７号公報

しかしながら、上記タブレットは上記シート状樹脂とシート状樹脂とを積層させたものであるため、上記タブレットを加熱圧縮して樹脂部材を成形する際に発生するガスが上記シート状樹脂とシート状樹脂との境界にガス溜まりを形成することがある。
このようなガス溜まりが形成された樹脂部材を使用すると上記ガス溜まりを始点として、上記シート状樹脂とシート状樹脂との境界に沿って亀裂が生じることがあった。
このような問題に鑑み、本発明は上記ガス溜まりによる樹脂部材の破損を防止することが可能な樹脂部材の製造方法を提供するものである。

すなわち請求項１の発明にかかる樹脂部材の製造方法は、熱硬化性樹脂と強化繊維とを液中に分散させてシート状樹脂を抄造し、該シート状樹脂を複数枚積層させてタブレットを作成し、さらに当該タブレットを加熱圧縮することで樹脂部材を成形する樹脂部材の製造方法において、
上記タブレットを作製した後、当該タブレットにおけるシート状樹脂の積層方向に向けて形成するとともに、当該タブレットの表面または裏面の少なくともいずれか一方に開口するエア抜き穴を穿設し、
その後、上記エア抜き穴の穿設されたタブレットを加熱圧縮して上記樹脂部材を得ることを特徴としている。

上記請求項１の発明によれば、シート状樹脂を積層させたタブレットにエア抜き穴を穿設することで、当該タブレットを加熱圧縮する際に生じるガスを上記エア抜き穴より排出することができる。
つまり、加熱圧縮された樹脂部材の内部に上記ガスによるガス溜まりが形成されるのを可及的に防止することができ、当該ガス溜まりより生じる亀裂による樹脂部材の破損を防止することができる。

本実施例にかかる樹脂歯車の斜視図 樹脂歯車の製造方法を説明する図 エア抜き穴の穿設されたタブレットの断面図 樹脂歯車の断面図

以下図示実施例について説明すると、図１はエンジンのバランサーシャフトギア等に用いる樹脂歯車１を示し、上記樹脂歯車１は、樹脂部材としてのリング状の樹脂リング２と、上記樹脂リング２の内周面２ａに嵌合した金属ブッシュ３とから構成され、上記樹脂リング２の外周には軸方向に対して傾斜するように形成されたはす歯状の歯部２ｂが等間隔に形成されている。
上記金属ブッシュ３は、焼結合金や炭素系鋼からなり、当該金属ブッシュ３の外周面には周り止め手段としての突起３ａが形成され、上記樹脂リング２と金属ブッシュ３とが相互に回転しないように結合されるものとなっている。

次に、図２を用いて上記樹脂歯車１の製造方法を説明する。
図２（ａ）は、シート状樹脂Ｓを抄造により製造するとともに、該シート状樹脂Ｓを歯車形状に切断する工程を示している。
最初に、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂粉末と強化繊維としてのアラミド繊維とアラミドパルプとをそれぞれ水に分散させ、これを抄造することで長方形のシート状樹脂Ｓを製造し、これを加圧プレス機に投入して脱水を行う。
ここで得られたシート状樹脂Ｓからは、複数枚の歯車形状を得ることが可能であり、上記長方形のシート状樹脂Ｓを抜きプレス機に投入することで、複数の歯車型のシート状樹脂Ｓａを得ることができ、このとき各シート状樹脂Ｓａには上記内周面２ａを構成する円形の孔Ｓｂも穿設しておく。
その後、得られた上記歯車形状のシート状樹脂Ｓａからは、乾燥等の手段により水分を除去し、またこのとき発生する残材については、リサイクルにより再度上記シート状樹脂Ｓを抄造する際に用いることができる。

図２（ｂ）は上記歯車形状のシート状樹脂Ｓａを複数枚積層させ、タブレット４を成形する工程を示している。
本実施例では４枚のシート状樹脂Ｓを積層させるようになっており、このとき各シート状樹脂Ｓにおける歯の位置を一致させた状態で積層させ、これを内周および外周の形状を拘束する金型へ投入する。
続いて、積層させたシート状樹脂Ｓをフェノール樹脂が軟化する温度で加熱しながら軸方向、すなわち積層方向に圧縮すると、上記シート状樹脂Ｓに含まれるアラミド繊維が圧縮により水平方向を向くとともに、フェノール粉末が一部軟化して隣接するシート状樹脂Ｓ同士が接着し、外周に平歯状の歯部４ａが形成されるとともに円形の内周面４ｂの形成された平歯歯車状のタブレット４が得られる。
このタブレット４は、軸方向の厚みは上記金属ブッシュ３の軸方向の厚みより厚く形成されているが、直径方向の寸法は成形後の樹脂歯車１とほとんど変わらず、特に上記内周面２ａの径は上記金属ブッシュ３の外周面と同径となっている。

図２（ｃ）は上記タブレット４に対して仮架橋を行うプレキュアを行う工程を示している。
プレキュア工程では、得られたタブレット４を乾燥炉６に投入して加熱し、これによりタブレット４に含まれる樹脂の一部分だけを架橋反応させる。なおプレキュア工程については、これを後述するエア抜き穴の穿設工程の後に行うことも可能である。

図２（ｄ）は上記タブレット４にエア抜き穴５を穿設する工程を示している。
図３は上記タブレット４の断面図を示しており、上記図２（ｂ）に示す工程で説明したように、タブレット４は上記シート状樹脂Ｓとシート状樹脂Ｓとを積層させたものであるため、シート状樹脂Ｓとシート状樹脂Ｓとは接着されているものの、これらの間には境界Ｂが形成されている。
後工程において、タブレット４を加熱圧縮して上記樹脂リング２を成形するが、その際、加熱により溶けた樹脂から発生したガスが上記境界Ｂに入り込んでしまい、図４に示すように、成形された樹脂リング２の内部に上記ガスによるガス溜まりＰが形成されてしまう場合がある。
このようなガス溜まりＰが形成されてしまうと、樹脂歯車１を使用することで上記ガス溜まりを始点とする亀裂が発生してしまい、樹脂歯車１が破損する場合がある。
そこで本工程ではタブレット４にエア抜き穴５を設けて、上記タブレット４を加熱圧縮する際に発生するガスをエア抜き穴５から排出し、上記ガス溜まりＰの形成を阻止するものである。

上記エア抜き穴５は、タブレット４におけるシート状樹脂Ｓの積層方向に向けて形成されることで上記境界Ｂと交差しており、また本実施例では当該タブレット４の表面および裏面に開口部が形成されるよう、表面から裏面にかけて貫通して設けられている。
またエア抜き穴５を穿設する位置は、完成した樹脂歯車１において、上記金属ブッシュ３の突起３ａの先端部と、樹脂リング２の歯部２ｂの基部との中間が考えられるが、成形する樹脂リング２の厚さや積層させるシート状樹脂Ｓの枚数などの条件に応じて適宜変更可能である。
また本実施例では、エア抜き穴５をタブレット４の表面から裏面へと貫通するように設けているが、表面もしくは裏面のいずれか一方に開口するように設けてもよい。

ここで、上記エア抜き穴５の穿設されたタブレット４を加熱圧縮すると、タブレット４自体の変形やタブレット４中の溶けた樹脂によって、上記エア抜き穴５が縮小するが、その後当該エア抜き穴５の開口部が残存するか否かについては、穿設するエア抜き穴５の径を異ならせることで選択することができ、またエア抜き穴５の径は、成形する樹脂リング２の厚さや積層させるシート状樹脂Ｓの枚数によって適宜変更することができる。
加熱圧縮をした後の樹脂リング２に当該エア抜き穴５を残存させる場合、大径のエア抜き穴５を穿設すればよく、この場合、タブレット４から樹脂リング２へと成形が完了するまでの間、成形途中のタブレット４の内部で発生するガスをエア抜き穴５を介して外部に排出させ続けることができるため、当該ガスを確実に外部に排出することが可能となる。
他方、加熱圧縮をした後の樹脂リング２に当該エア抜き穴５を残存させない場合、小径のエア抜き穴５を穿設すればよく、成形後の樹脂リング２にエア抜き穴５による開口部が形成されないことから、得られた製品の見栄えをよくすることができる。

図２（ｅ）は、成形装置１１に上記タブレット４を加熱圧縮し、樹脂リング２と金属ブッシュ３とを結合する加熱圧縮工程を示している。
上記成形装置は上記特許文献３に記載されているため詳細な説明は省略するが、成形空間の形成された下型１２と、下型１２の内部に設けられて上記金属ブッシュ３を保持する金属ブッシュホルダ１３と、上記タブレット４４を上方より押圧して上記下型１２に圧入する上型１４とを備え、また上記タブレット４を加熱するための図示しないヒーターを備えている。
上記下型１２には樹脂歯車１の歯部２ｂがはす歯状となるよう斜めの空間が形成されており、また金属ブッシュ３は予め上記金属ブッシュホルダ１３によって上記下型１２によって形成される空間に載置されている。
上記タブレット４は図示しないヒーターにより加熱され、タブレット４が所定温度まで加熱されて当該タブレット４に含まれるフェノール粉末が一旦軟化すると、上記上型１４を下降させて、軟化したタブレット４を下型１２に圧入する。
加熱されたタブレット４が金属ブッシュ３の上方より圧入されると、下型１２では軟化したタブレット４の樹脂が上記金属ブッシュ３に形成された突起３ａを回り込み、また平歯状だったタブレット４の歯部２ｂがはす歯状に成形される。
このようにしてタブレット４が圧縮されて上記下型１２に圧入されると、この下型１２に充填されたタブレット４の樹脂は架橋反応により固化して上記樹脂リング２となり、該樹脂リング２の内周面２ａに金属ブッシュ３が結合した樹脂歯車１が得られることとなる。

そして図４（ｆ）は、上記工程によって得られた樹脂歯車１を仕上げする仕上げ工程を示している。
仕上げ工程では、上記得られた樹脂歯車１を再度加熱してアニールを行うとともに、樹脂歯車１の軸方向表面および裏面や上記歯部２ｂ等の仕上げ加工を行う。
上記表面および裏面を仕上げ加工する際、上記タブレット４に穿設したエア抜き穴５の径によっては、上記加熱圧縮工程の際に開口部だけが樹脂によって塞がれたエア抜き穴５の残存部分が開口する場合がある。

本実施例における樹脂歯車１の製造方法によれば、図２（ｄ）に示すエア抜き穴５の穿設工程を行うことで、図２（ｅ）に示す加熱圧縮工程においてタブレット４を加熱圧縮して樹脂リング２とする際に、当該樹脂リング２の内部にガス溜まりＰが形成されてしまうのを防止することができる。
上記ガス溜まりＰは、タブレット４を製造した際におけるシート状樹脂Ｓとシート状樹脂Ｓとの境界Ｂに形成されやすく、その後樹脂歯車１を使用した場合に、当該ガス溜まりＰを始点として上記境界Ｂに沿って生じる亀裂の原因となる。本発明では、上記エア抜き穴５を穿設することで、上記ガス溜まりＰの発生を防止し、もって上記亀裂の発生を防止することができる。

なお、上記実施例では樹脂部材として樹脂歯車１を構成する樹脂リング２を挙げたが、シート状樹脂Ｓを積層させてタブレット４を作製し、その後当該タブレット４を加熱圧縮して製造する樹脂部材を製造する場合には、上記実施例と同様、上記エア抜き穴５を穿設する工程を設けることで、上記ガス溜まりＰによる亀裂の発生を防止することができる。

１ 樹脂歯車 ２ 樹脂リング
３ 金属ブッシュ ４ タブレット
５ エア抜き穴 Ｂ 境界
Ｐ ガス溜まり Ｓ シート状樹脂

Claims (4)

1. 熱硬化性樹脂と強化繊維とを液中に分散させてシート状樹脂を抄造し、該シート状樹脂を複数枚積層させてタブレットを作成し、さらに当該タブレットを加熱圧縮することで樹脂部材を成形する樹脂部材の製造方法において、
   上記タブレットを作製した後、当該タブレットにおけるシート状樹脂の積層方向に向けて形成するとともに、当該タブレットの表面または裏面の少なくともいずれか一方に開口するエア抜き穴を穿設し、
   その後、上記エア抜き穴の穿設されたタブレットを加熱圧縮して上記樹脂部材を得ることを特徴とする樹脂部材の製造方法。
2. 上記エア抜き穴を穿設する際、上記タブレットを加熱圧縮した後の樹脂部材に当該エア抜き穴が残存するような径で当該エア抜き穴を穿設することを特徴とする請求項１に記載の樹脂部材の製造方法。
3. 上記エア抜き穴を穿設する際、上記タブレットを加熱圧縮した後の樹脂部材に当該エア抜き穴が残存しないような径で当該エア抜き穴を穿設することを特徴とする請求項１に記載の樹脂部材の製造方法。
4. 上記エア抜き穴を穿設する前に、上記タブレットを仮架橋するプレキュア工程を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の樹脂部材の製造方法。

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