JP2725722B2 - プラスチック用充填材とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチック基材と充填材（フィラー）と
からなるプラスチック成形材料において、プラスチック
基材に混入されるプラスチック用充填材とその製造方法
に関する。

〔従来の技術〕

既知のように、プラスチック成形品は精密機構部品に
も適用されており、かかる精密機構部品をプラスチック
材料にて成形する場合には、成形品の機械的強度や寸法
精度の向上を図るためにプラスチック基材に充填材を加
えたプラスチック成形材料が一般に用いられている。こ
の充填材（フィラー）の形状としては、ファイバー（直
線）状の物とフレーク（薄片）状の物とが主として使用
されている。ところが、ファイバー状のフィラーは成形
時のフィラー配向に起因する収縮異方性による形状精度
の劣化という難点があり、又フレーク状のフィラーにお
いては収縮異方性は改善されるものの、成形品のウェル
ド部分の強度劣化が生じるという難点がある。

そこで、上記のようなフィラーを添加したプラスチッ
ク成形材料における諸問題を解決するために、２次元的
又は３次元的な方向に線的形状を有するフィラーを添加
したプラスチック成形材料が開発されており、かかる成
形材料は特開昭55−73737号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

４ 上記特開昭55−73737号公報の技術においては、そ
の製造方法が直線状の繊維を交差させてその交点を融着
あるいは接着等することにより充填材を製造する方法で
あるため、工業的に量産する際には生産性に欠ける問題
点があり、しかも製造工程に関する具体的な機構，手段
が開示されていないため、具体的実現性に欠ける欠点が
あった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもの
であって、プラスチック成形品の収縮異方性を改善し、
かつ、ウェルド部分の機械的強度を向上しうるプラスチ
ック用充填材と、その充填材を具体的に安定して高生産
性にて製出しうるようにしたプラスチック用充填材とそ
の製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、プラスチック成形素材に混入するための充
填材において、薄片の両面に針状の突起を突設して形成
したものである。

又、本発明に係る充填材の製造方法は、移動，停止制
御自在のコンベアー上に供給された所定長さの板材の板
面に対して、加熱機能を有する部材を通して供給された
ファイバーの端面を当接させ、前記部材を介して前記板
材を加熱しつつ板材と前記ファイバーとを熱溶着させた
後に前記ファイバーを所定の長さに切断し、切断後の加
工品を回収するものである。

〔作 用〕

上記製造方法によれば、薄片の面に針状の突起を有す
るプラスチック用充填材を安定的かつ高生産性にて製出
しうるものである。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説
明する。

（第１実施例） 第１図は、本発明に係るプラスチック用充填材の１実
施例を製造するための製造装置１の第１実施例を示す側
面図であり、説明の都合上、一部を断面にしてある。な
お、本実施例においては、充填材の素材としてガラスを
用いた場合について例示している。

充填材の製造装置１は、搬送装置であるコンベアー２
と、コンベアー２上の板材３にガラスファイバー４を供
給して溶着するためのファイバー供給，溶着部５と、ガ
ラスファイバー４を溶着した板材３を小片に切断するた
めの切断部６と、切断後の小片（充填材）７を吹き飛ば
して落とすための回収補助装置８と、落下する充填材７
を回収するための回収箱９とより構成してある。

ファイバー供給，溶着部５は、コンベアー２の前部
（図の左方）上方に配設してある。ファイバー供給，溶
着部５は、支軸10を介して回転自在に支承されるととも
にその外周面に一定間隔（ピッチ）でガラスファイバー
４を巻回したドラム11と、ドラム11の下方に配設され、
ドラム11の外周面から垂下するガラスうファイバー４の
位置決め用ガイド溝12を有するとともに、ガイド溝12を
除く外周面で互に接触する同一形状の一対のローラ（図
においては、手前側のローラーを省略してある）13と、
ローラー13のガイド溝12から垂下するガラスファイバー
４のガイド用の孔14,15をそれぞれ有する第1,第２のス
リット部材16,17と、ガラスファイバー４を板材３に溶
着した後にガラスファイバー４を一定の長さを保持して
切断するためのカッター18と、溶着時に第２のスリット
部材17を加熱するための加熱電源19とより構成してあ
る。

一対のローラー13は、図示を省略している駆動モータ
ーを介して回転駆動自在に構成してある。

第１のスリット部材16の孔14は、下方が小径となるテ
ーパー孔に形設してあり、第２のスリット部材17の孔15
の径はテーパー孔14の最小径の孔径（最下部の孔径）と
ほぼ同一寸法に設定してある。又、孔15は、ガラスファ
イバー４の径よりも若干大径に形設してある。又、ロー
ラー13のガイド溝12の中心，テーパー孔14の中心，孔15
の中心は同一垂直線上に設定してある。

カッター18は、ガラスファイバー４の切断刃を有する
一対のカッター部（図においては手前側のカッター部を
省略してある）により構成してあり、このカッター18と
第２のスリット部材17とは、図示を省略している駆動装
置により上下に移動操作しうるようになっている。

切断部６は、コンベアー２の中央部上方に配設してあ
る。切断部６は、その上面にガラスファイバー４を一定
ピッチで溶着した板材３を一定の長さの小片に切断する
ための複数の切断刃25を装備した切断刃支持部材26と、
切断刃25を切断操作方向に進退するためのシリンダー27
とより構成してある。

回収補助装置８は、コンベアー２の後部上方に配設し
てある。回収補助装置８は、先端部に排気孔30を有する
ブロアー31とコンプレッサー32とより構成してあり、ブ
ロアー31とコンプレッサー32とはホース33を介して連通
接続してある。ブロアー31の排気孔30は、コンベアー２
のベルト面の法線がほぼ水平となるようなベルト面位置
に向けて設定してある。

次に、上記装置１を用いてプラスチック用充填材７を
製造する方法について説明する。

まず、コンベアー２上に第２のスリット部材17の孔15
のピッチとほぼ同じ幅の板材３を供給し、板材３がガラ
スファイバー供給，溶着部５の真下位置に達した時点で
コンベアー２を停止制御する。

次に、一対のローラー13を矢印方向に回転し、ガラス
ファイバー４を下方向に送り出す。送り出されたガラス
ファイバー４は、テーパー孔14,孔15を通って板材３上
面まで送り込まれ、ガラスファイバー４の先端が板材３
に当接した時点で送り込みが停止される。

次に、第２のスリット部材17を加熱電源19を介して加
熱しつつ板材３の上面に接触するまで下動せしめる。こ
の加熱された第２のスリット部材17が板材３に接するこ
とにより、板材３と板材３上面に接合しているガラスう
ファイバー４とが互に加熱溶着される。

次に、カッター18を作動させてガラスファイバー４を
一定の長さに切断する。

以上の工程にて、板材３上に所定長さのガラスファイ
バー４が一定ピッチで複数（本実施例では４個）溶着さ
れる。

切断が終了したら、カッター18と第２のスリット部材
17とを切断後の板材３上のガラスファイバー４の上端部
よりも上方位置まで上動せしめる。

ガラスファイバー４を溶着した板材３は、コンベアー
２を介して切断部６の下方位置まで移送されて停止制御
される。板材３が停止すると、シリンダー27を介して切
断刃25を下動せしめて板材３を所定長さの複数の切断片
に切断する。

以上の工程にて、第５図ａにて示すごときフレーク状
薄片3aにガラスファイバー４よりなる突起を突設した充
填材７が製出される。

切断後、コンベアー２を駆動して充填材７を回収箱９
内に落下収容する。この場合、回収補助装置８のブロア
ー31の排出孔30から圧縮空気を吹き付けつつ回収する。

本実施例の充填材７をプラスチック基材に混入して成
形を行えば、ファイバーのように強い方向性を持たない
形状であるため、成形品の収縮は部分的な異方性を持つ
ことがなく、真円度，平行度等の形状精度が良くなる。
又、ウェルド部分の積層も針状の突起で妨げられるの
で、強度の低下しないプラスチック成形品を得ることが
できる。しかも、このような方法，装置による製法は、
複数のファイバー４を同時に板材３に固着させるという
点と、固着，切断，回収の工程が一連のシステムの中で
連続的に行われるため、安定的に、かつ、生産性良く製
造することができる利点がある。

（第２実施例） 第２図に本発明の第２実施例を示す。本実施例も、充
填材としてガラスを用いる場合について例示している。

図において40で示すのは、ステッピングモータ41を介
して回転制御自在に構成されたロータリーテーブルで、
その上面左側には保温炉42が、上面右側には回収箱43が
配設してある。

保温炉42は、断熱シート44を介してロータリーテーブ
ル40上に配設されるとともに、加熱コントローラー45を
介して温度制御自在に構成されている。46で示すのはヒ
ーターである。保温炉42には凹部47が形設してあり、こ
の凹部47には凹形状の下型48が嵌装してある。

保温炉42の上方には、シリンダー本体上の圧縮槽50が
配設してあり、圧縮槽50内には、多孔質セラミックスを
素材とする上型51が摺動自在に嵌装してある。52で示す
のは、気密保持用のＯリングである。上型51は、油圧シ
リンダー53のピストンロッド54の先端部に固設してあ
る。55で示すのはＯリングである。上型51の下面（成形
面）には、充填材の形状と同形状のキャビティー56が複
数形設してあり、各キャビティー56はフレーク状薄片成
形部56aと突起成形部56bとより構成してある。各キャビ
ティー56は、上型に形設した孔（図示省略），シリンダ
ー室状空間部57,孔58,コネクター59,ホース60を介して
コンプレッサー61と接続してあり、コンプレッサー61内
の負圧，正圧切換弁（図示省略）を操作することにより
各キャビティー56内を負圧，正圧に切換え操作しうるよ
うに設定してある。

保温炉42の右側方上方位置には、溶融ガラス65を保有
した溶融炉66が配設してあり、溶融炉66は、斜め方向に
可動自在に構成された油圧シリンダー67のピストンロッ
ド68に固設してある。溶融炉66は、図示を省略している
加熱電源を介して加熱制御されている。溶融炉66の底部
にはノズル状の排出部69を延設してあり、排出口70付近
に配備した排出弁71を介して溶融ガラス65の排出，排出
停止が制御自在の構成となっている。溶融炉66の排出口
70は、溶融炉66が油圧シリンダー67を介して最下端位置
まで下動せしめられた際に、下型48の上部開口部に臨む
ように設定してある。80で示すのは成形後の充填材であ
る。

次に、上記装置１を用いて充填材80を製造する方法に
ついて説明する。

まず、油圧シリンダー67を介して溶融炉66を斜め下方
に移動させ、排出弁71を開作動して溶融ガラス65を下型
48内に流入させる。次に、排出弁71を閉じ、溶融炉66を
右上方向に復元移動せしめる。下型48内の溶融ガラス65
は、下型48が保温炉42を介して保温されているので、溶
融状態が保持される。

次に、上型51を油圧シリンダー53を介してその底面が
下型48面に当接する位置まで下動させる。同時に、圧縮
槽50もその底面が下型48と当接するまで下動する。この
際、下型48内の溶融ガラス65が上型51の各キャビティー
56内に充填される。

次に、下型48を冷却し、溶融ガラス65を冷却固化させ
る。同時に、負圧に切換えられているコンプレッサー61
を介して、冷却固化したガラス成形体を上型51に吸着保
持させる。その後、上型51,圧縮槽50を上動せしめる。

次に、ロータリーテーブル40をステッピングモーター
（ステップモーター）41を介して180゜回転させ、上型5
1の下方に回収箱43を位置させる。そして、コンプレッ
サー61を正圧に切り換え、ホース60,孔58,図示を省略し
ている上型51に形設した孔を経て圧縮空気をキャビティ
ー56内に圧送し、ガラス成形体（充填材）80を離型せし
める。そして、離型された成形体である充填材80を回収
箱43内に収容する。

以上のように本実施例によれば、第５図ｂにて示すご
とき薄片80aに突起80bを突設した充填材80が製出され
る。又、本実施例によれば、第１実施例の効果に加え
て、上型51におけるキャビティー56の形状を第３図a,b
にて示すように形設することにより、第５図b,cにて示
す形状の充填材80を得ることができるので、特に薄片部
の形状の自由度が拡大され、ウェルド部の積層を効果的
に減らしうる効果がある。

（第３実施例） 第４図に、本発明の第３実施例を示す。本実施例の特
徴は、第４図に示すごとく、第２実施例における上型キ
ャビティー56の突起成形部56bを貫通孔として形成する
とともに、下型48における上型キャビティー56の突起成
形部56bに対応する位置に下型キャビティー90を形設し
て構成した点である。又、圧縮槽50には孔（排出口）91
が形設してあり、この孔91は排出弁92を介して開閉自在
になっている。93で示すのはフィルターである。

その他の構成は、第２実施例と同一であるのでその説
明を省略する。

本実施例の製造工程は第２実施例と同様であるが、本
実施例においては、成形時に排出弁92が閉じられて圧縮
槽50内に負圧がかかけられ、上型キャビティー56内に成
形体を保持した状態で上型51を上動させるものである。
又、離型時には、排出弁92が開いて圧縮槽50内に正圧が
かけられることにより上型キャビティー56より上にはみ
出した余剰ガラスの破片が排出口91より排出されると同
時に上型51からガラス成形体が離型される。

本実施例により成形される充填材80の形状は、第５図
ｅに示すような薄片80aの両面に突起80b,80cの付いたも
のとなる。さらに、上型キャビティー56の形状を第３図
ｃに示す孔95を有する形状にすることにより、第５図ｄ
に示すような孔95a明きの薄片80aの両面に突起80b,80c
が付いた充填材80を製造することもできる。

更に、上下型キャビティー56,90の薄片成形部分を平
面ではなく、うねらせた形状に形成することにより、第
５図ｆに示したような形状の充填材80を得ることもでき
る。これは、本実施例の型材質が多孔質セラミックスに
限定されず、例えば金属等の加工性の良いものにも適用
できるので、キャビティー形状の自由度が向上するため
である。

本実施例の効果は、第２実施例と同様であるが、突起
80b,80cが両側に付設され、さらに薄片部80a形状がより
樹脂の流れの影響を受けずに成形できることから、ウェ
ルド部の積層をより減らして、ウェルド部の強度をさら
に向上することができる。

なお、上記３つの実施例においては、充填材の母材を
ガラスとして説明したが、プラスチック基材（熱可塑性
樹脂）の溶融する成形温度では熱軟化しない他の樹脂や
金属を用いることもできるものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、プラスチック成形品の
形状精度とウェルド部分の強度に関して、各小片状の充
填材に設けた針状の突起により成形収縮の局部的な収縮
を防ぎ、ウェルド部では積層を防止するため、高い形状
精度と安定した強度のプラスチック成形品を得ることが
できる。そして、このような優れた機能を有する充填材
を安定的かつ高生産性にて製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る製造装置の第１実施例を示す一
部を断面にした側面図、 第２図は、本発明に係る製造装置の第２実施例を示す断
面説明図、 第３図a,bは、第２図の要部の説明図、 第４図は、本発明に係る製造装置の第３実施例の要部を
示す正断面図、 第３図ｃは、第４図の要部の説明図、 第５図ａ〜ｆは、本発明に係る充填材の説明図である。 ２……コンベアー ３……板材 ４……ファイバー ６……切断部 ７……充填材 ９……回収箱 11……ドラム 13……ローラー 16,17……スリット部材 18……カッター

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチック成形基材に混入するための充
   填材において、薄片の少なくとも片面に針状の突起を突
   設して形成したことを特徴とするプラスチック用充填
   材。
2. 【請求項２】移動、停止制御自在のコンベアー上に供給
   された所定長さの板材の板面に対して、加熱機能を有す
   る部材を通して供給されたファイバーの端面を当接さ
   せ、 前記部材を介して前記板材を加熱しつつ板材と前記ファ
   イバーとを熱溶着させた後に前記ファイバーを所定の長
   さに切断し、 切断後の加工品を回収することを特徴とするプラスチッ
   ク用充填材の製造方法。