JP5163105B2 - Resin rotating body and manufacturing method thereof, semi-processed product for resin rotating body molding and manufacturing method thereof, and mold for molding fiber base material for reinforcement - Google Patents
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本発明は、樹脂製回転体及びその製造方法に関するものであり、また本発明は樹脂製回転体成形用半加工品及びその製造方法に関するものであり、さらに本発明はこれらの製造方法で用いるのに適した補強用繊維基材成形用金型に関するものである。 The present invention relates to a resin rotator and a method for producing the same, and the present invention relates to a resin-made rotator molding half-processed product and a method for producing the same, and the present invention is used in these production methods. The present invention relates to a reinforcing fiber substrate molding die suitable for the above.
補強用繊維基材を用いた樹脂製回転体は耐久性能に優れ、車輌用品、産業用部品等に用いられる樹脂製歯車などの樹脂製回転体として好適である。樹脂製歯車を成形するための補強用繊維基材として、筒状に織られた又は編まれた筒状体を端部より裏返しながら巻き込みドーナツ状に形成した補強用繊維基材が特許文献1に記載されている。特許文献1には、当該補強用繊維基材に樹脂を含浸して歯部を形成した樹脂製歯車も記載されている。しかしこの従来の技術では、補強用繊維基材と金属製ブッシュに設けた抜け止めとの結合強度を向上させるために、成形金型内で2つの補強用繊維基材を金属製ブッシュを間に介して2段に重ね、金属製ブッシュの抜け止めを図っている(特許文献1の段落[0013]〜[0015])。
A resin rotator using a reinforcing fiber substrate is excellent in durability and is suitable as a resin rotator such as a resin gear used for vehicle articles, industrial parts and the like. As a reinforcing fiber base material for molding a resin gear,
また、熱硬化性樹脂と繊維チョップを主成分とする抄造シートをプレス抜きした抄造紙シート素形体を複数枚積み重ねて、成形金型内で加熱加圧成形する樹脂製歯車の製造法が特許文献2に記載されている。
これら樹脂製歯車は、2つの補強用繊維基材の重ね合わせ界面や抄造シート素形体の積層界面に、繊維の絡み合いが殆どなく、使用用途によっては、積層面で剥離が発生しやすいという心配がある。また、補強用繊維基材と金属製ブッシュとの結合強度が不足する心配がある。これらのことから、使用用途によっては樹脂製歯車の耐久性が不足する心配がある。 These resin gears have little fiber entanglement at the overlapping interface of the two reinforcing fiber bases or the lamination interface of the paper sheet body, and depending on the intended use, there is a concern that peeling may easily occur on the laminated surface. is there. Further, there is a concern that the bonding strength between the reinforcing fiber base and the metal bush is insufficient. For these reasons, depending on the intended use, there is a concern that the durability of the resin gear is insufficient.
これらの問題解決のために、補強繊維に繊維チョップを用いて抄造法による金型で集積体を作ることも提案された。特許文献3には繊維チョップと熱硬化性樹脂の混合スラリーを、透水性金型内で加圧ないしは減圧脱水して集積体を得る製造法が開示されている。しかし、水に分散できる樹脂は流動性が低く、樹脂と繊維界面での濡れが不充分なために実用に耐える耐久性が得られない。また、特許文献4には流体流出口を有する成型金型で繊維の充填、加熱加圧もその金型で行い、さらに樹脂注入もその金型で行って加熱加圧をして繊維強化樹脂複合体を形成する方法が開示されている。しかし、この方法では樹脂製回転体の中央部に金属製ブッシュを配置することが難しい。また、注入した樹脂が金網などからなる成型金型全体に洩れて硬化後に成型物を取り出すことは容易にはできない上に、成型金型は目詰まりするために、回数を重ねての使用ができなくなる難点がある。
In order to solve these problems, it has also been proposed to use a fiber chop as the reinforcing fiber to make an aggregate with a paper mold.
また、従来、金属製ブッシュは、転造法や実開58−69419号公報(特許文献5)にみられるような方法で作られていた。しかし前者は深いアンダーカットにすることがむずかしいことと、凹凸の割付が難しく、後者は厚さ方向の2方向だけのアンダーカットにすることができない上に、釘頭様の状態になって繊維のもぐりこみができにくい構造であって充分な耐久性を発揮させることが難しい。
中央部に金属製ブッシュを配置した樹脂製回転体において、金属製ブッシュの外周部に設けた回り止め部に補強繊維を充填させるために、金属製ブッシュを上下より2つのリング状補強用繊維基材で挟み込み、回り止めに繊維を喰い込ませて充填させる方法は既知の技術である(特許文献1)。しかし、かかる方法では補強用繊維基材の重ね合わせ界面での繊維の絡みがないために、使用用途によっては界面剥離による耐久性能が低下する心配がある。界面剥離の問題は、1個の補強用繊維基材を使用すすることにより解決されるが、金属製ブッシュに設けた回り止め部を挟み込むことができないために、回り止め部に繊維を喰い込ませた樹脂製回転体を作製することができなかった。 In the resin rotating body in which the metal bush is arranged at the center, the metal bush is made up of two ring-shaped reinforcing fiber bases from above and below in order to fill the anti-rotation portion provided on the outer periphery of the metal bush with the reinforcing fiber. A method of sandwiching with a material and filling a fiber with a rotation stopper is a known technique (Patent Document 1). However, in such a method, since there is no entanglement of fibers at the overlapping interface of the reinforcing fiber base material, there is a concern that the durability performance due to interfacial peeling may be lowered depending on the intended use. The problem of interfacial delamination can be solved by using a single reinforcing fiber substrate, but the anti-rotation part provided on the metal bush cannot be sandwiched, so that the fiber is caught in the anti-rotation part. It was not possible to produce a resin rotating body.
本発明の目的は、1つの補強用繊維基材だけを用いた場合であっても、金属製ブッシュの外周部に設けた回り止め部と補強用繊維基材との結合強度を向上させた、信頼性の高い樹脂製回転体、樹脂製回転体成形用半加工品及びこれらの製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to improve the bonding strength between the reinforcing fiber substrate and the detent provided on the outer periphery of the metal bush, even when only one reinforcing fiber substrate is used. An object of the present invention is to provide a highly reliable resin rotating body, a semi-processed product for molding a resin rotating body, and a method for manufacturing the same.
また本発明は、本発明の製造方法に適した補強用繊維基材用金型を提供することにある。 Moreover, this invention is providing the metal mold | die for reinforcing fiber base materials suitable for the manufacturing method of this invention.
上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、次のような手段を採用するものである。 In order to solve the above problems, the following means are adopted as a result of intensive studies.
本発明の樹脂製回転体の製造方法は、外周部に1以上の回り止め部が形成されて軸を中心にして回転する金属製ブッシュを用意するステップと、金属製ブッシュの外周部の外側位置に、この外周部に嵌った状態で配置された補強用繊維基材を形成するステップと、補強用繊維基材に樹脂を含浸させ、樹脂を硬化して樹脂成形体を形成するステップと備えている。そして補強用繊維基材を形成するステップでは、内部に境界面を形成しないように多数の補強繊維により構成され且つ中央部に金属製ブッシュの外周部が嵌る貫通孔を備えた筒状の補強繊維体を形成する。次に補強繊維体を金属製ブッシュの外周部に嵌める。そして金属製ブッシュの外周部に嵌めた補強繊維体を、金属製ブッシュの外周部に向かう方向と軸の軸線方向とに圧縮する。 The method for manufacturing a resin rotating body according to the present invention includes a step of preparing a metal bush having one or more anti-rotation portions formed on the outer peripheral portion and rotating about an axis, and an outer position of the outer peripheral portion of the metal bush. A step of forming a reinforcing fiber base disposed in a state of being fitted to the outer periphery, and a step of impregnating the resin into the reinforcing fiber base and curing the resin to form a resin molded body. Yes. In the step of forming the reinforcing fiber base material, a cylindrical reinforcing fiber having a through hole in which the outer peripheral part of the metal bush is fitted in the central part so as not to form a boundary surface inside. Form the body. Next, the reinforcing fiber body is fitted to the outer periphery of the metal bush. Then, the reinforcing fiber body fitted to the outer peripheral portion of the metal bush is compressed in the direction toward the outer peripheral portion of the metal bush and the axial direction of the shaft.
このようにすると1つの補強繊維体を金属製ブッシュの外周部に向かう方向に圧縮する過程及び軸線方向に圧縮する過程で、補強繊維体の一部すなわち補強繊維により、ブッシュの回り止め部を完全に包むことができる。したがって従来のように、補強用繊維基材の内部に繊維層の境界面を形成することなく、補強用繊維基材と金属製ブッシュの回り止め部との結合強度を向上させることができる。 In this way, in the process of compressing one reinforcing fiber body in the direction toward the outer peripheral part of the metal bush and in the process of compressing in the axial direction, a part of the reinforcing fiber body, that is, the reinforcing fiber, completely prevents the rotation prevention part of the bush. Can be wrapped in. Therefore, as in the prior art, the bonding strength between the reinforcing fiber substrate and the detent portion of the metal bush can be improved without forming a boundary surface of the fiber layer inside the reinforcing fiber substrate.
内部に境界面を有しない補強繊維体としては、補強繊維が筒状に織られた又は編まれて形成された筒状体を、その端部より裏返しながら巻き込みドーナツ状に形成したものを用いることができる。 As the reinforcing fiber body that does not have a boundary surface inside, a tubular body formed by woven or knitted reinforcing fibers in a tubular shape while turning over from its end is used. Can do.
また内部に境界面を有しない補強繊維体は、多数の補強繊維が集まって構成された筒状の補強繊維集積体から構成することができる。この補強繊維集積体は、細長く裁断された補強繊維チョップ(補強繊維)を水中分散させたスラリーを、10メッシュ以上250メッシュ以下の複数の貫通孔を備えた抄造金型を通して吸引しながら補強繊維チョップを集積させてプレート状集積体を形成するステップと、プレート状集積体から筒状の補強繊維集積体を打ち抜くステップとから形成することができる。このような2つのステップにより補強繊維集積体を形成すると、その内部には後に剥離の原因となるような境界層が形成されることはない。 Further, the reinforcing fiber body having no boundary surface inside can be composed of a cylindrical reinforcing fiber assembly formed by collecting a large number of reinforcing fibers. This reinforcing fiber assembly is a reinforcing fiber chop while sucking a slurry obtained by dispersing a thinly cut reinforcing fiber chop (reinforcing fiber) in water through a papermaking mold having a plurality of through holes of 10 to 250 mesh. Are stacked to form a plate-like aggregate, and a step of punching a cylindrical reinforcing fiber aggregate from the plate-like aggregate. When a reinforcing fiber assembly is formed by these two steps, a boundary layer that will cause peeling later is not formed inside.
また筒状の補強繊維集積体は、次のようにして形成してもよい。すなわち内側筒体と、内側筒体と同心的に配置された外側筒体と、内側筒体及び外側筒体の下側端部間を連結する底部材とからなり、内側筒体、外側筒体及び底部材の少なくとも1つの部材に10メッシュ以上250メッシュ以下の複数の貫通孔が形成された抄造金型を用意する。そして補強繊維チョップを水中分散させたスラリーを、抄造金型を通して吸引しながら補強繊維チョップを底部材上に集積させて筒状の補強繊維集積体を形成する。このようにして補強繊維集積体を製造すると、打ち抜き作業が不要なため、製造工程が少なくてもすみ、また打ち抜きのように捨てる材料が多くなる問題が生じることはない。 The cylindrical reinforcing fiber assembly may be formed as follows. That is, it comprises an inner cylinder, an outer cylinder arranged concentrically with the inner cylinder, and a bottom member that connects between the inner cylinder and the lower end of the outer cylinder, and the inner cylinder and the outer cylinder. And a papermaking mold in which a plurality of through holes of 10 mesh or more and 250 mesh or less are formed in at least one member of the bottom member. Then, the reinforcing fiber chop is accumulated on the bottom member while sucking the slurry in which the reinforcing fiber chop is dispersed in water through a papermaking mold to form a cylindrical reinforcing fiber assembly. When the reinforcing fiber assembly is manufactured in this manner, the punching operation is unnecessary, so that the manufacturing process can be reduced and there is no problem that the material to be thrown away increases like punching.
なお上記の製造方法においては、アスペクト比(繊維径に対する繊維長の比)が100から1000の繊維長の短い補強繊維チョップを水中に0.3g/リットル以上20g/リットル以下に分散させたスラリーを用いるのが好ましい。この範囲内の配合比であれば、吸引が容易で、しかも貫通孔の目詰まりを防止することができる。 In the above production method, a slurry in which a reinforcing fiber chop having a short fiber length with an aspect ratio (ratio of fiber length to fiber diameter) of 100 to 1000 is dispersed in water to 0.3 g / liter to 20 g / liter. It is preferable to use it. If the blending ratio is within this range, suction is easy and clogging of the through-holes can be prevented.
なお補強繊維としては、種々の材質のものを用いることができる。しかし補強繊維としては、アラミド繊維をフィブリル化処理した微細繊維を含み、微細繊維のフリーネスが100ml以上400ml以下であって、微細繊維の含有量が補強繊維中の30質量%以下となるものを用いるのが好ましい。このような補強繊維を用いると、圧縮が容易でしかも、補強用繊維基材と回り止め部との間に必要十分な結合強度を得ることができる。 As the reinforcing fiber, various materials can be used. However, the reinforcing fibers include fine fibers obtained by fibrillation of aramid fibers, the fine fibers having a freeness of 100 ml or more and 400 ml or less, and the fine fiber content is 30% by mass or less in the reinforcing fibers. Is preferred. When such a reinforcing fiber is used, compression is easy, and necessary and sufficient bonding strength can be obtained between the reinforcing fiber base and the rotation stopper.
回り止め部は、金属製ブッシュの中央部分から軸の径方向外側に向かって突出する複数の突出部から構成することができる。隣り合う二つの突出部の間には凹部が形成される。そして突出部と凹部とは、周方向に交互に並ぶように配置される。突出部の突出寸法をh1とし、凹部の底部の高さ寸法をh2としたときに、h1>h2である。 The anti-rotation part can be composed of a plurality of protrusions protruding from the central part of the metal bush toward the radially outer side of the shaft. A recess is formed between two adjacent protrusions. The protrusions and the recesses are arranged so as to be alternately arranged in the circumferential direction. When the projecting dimension of the projecting part is h1, and the height dimension of the bottom part of the recessed part is h2, h1> h2.
金属製ブッシュの外周部に設ける1以上の回り止め部の数及び形状は任意である。例えば、1以上の回り止め部は、軸の径方向に突出する複数の突出部から構成することができる。この場合、複数の突出部と凹部とは、突出部の突出寸法と凹部の底部の高さ寸法とが異なるように構成することができる。そして突出部と凹部は、前記周方向に交互に並ぶように配置するのが好ましい。この場合には、突出部の突出寸法をh1とし、凹部の底部の高さ寸法をh2とし、h1>h2であるとしたときには、補強繊維チョップの長さを、0.5×h1mm及び1×h2mmの小さいほうの値以上とし、5×h1mm及び10×h2mmの大きいほうの値以下とするのが好ましい。このような長さの補強繊維チョップを用いると、隣接する突出部の間に補強繊維が入り込んだ状態でも、補強用繊維基材の一部に裂け目が発生することがなく、補強用繊維基材の機械的強度の低下を抑制することができる。 The number and shape of the one or more anti-rotation portions provided on the outer peripheral portion of the metal bush are arbitrary. For example, the one or more anti-rotation portions can be composed of a plurality of protrusions protruding in the radial direction of the shaft. In this case, the plurality of protrusions and the recesses can be configured such that the protrusion dimension of the protrusions and the height dimension of the bottom part of the recesses are different. And it is preferable to arrange | position a protrusion part and a recessed part so that it may line up by turns in the said circumferential direction. In this case, when the projecting dimension of the projecting part is h1, the height of the bottom part of the recessed part is h2, and h1> h2, the length of the reinforcing fiber chop is 0.5 × h1 mm and 1 ×. It is preferable that the value be greater than the smaller value of h2 mm and less than the larger value of 5 × h1 mm and 10 × h2 mm. When a reinforcing fiber chop having such a length is used, even if the reinforcing fiber enters between adjacent protrusions, no fissure occurs in a part of the reinforcing fiber base, and the reinforcing fiber base It is possible to suppress a decrease in mechanical strength.
補強用繊維集積体を圧縮する場合に用いる金型構造は任意である。例えば、一対のセンターピンと、複数の縮径用金型と、一対の圧縮用金型とから、金型構造を構成することができる。一対のセンターピンは、金属製ブッシュを軸線方向両側から挟んで支持する。複数の縮径用金型は、一対のセンターピンにより支持された金属製ブッシュの径方向外側に配置されて補強繊維集積体を外周部に向かう方向に圧縮するためにセンターピンに向かって近づくように動作する。一対の圧縮用金型は、一対のセンターピンの外側に配置され且つ補強繊維集積体を軸線方向に圧縮するために、一対のセンターピンに沿って軸線方向に相対的に近づく動作をする。このような金型構造を用いる場合には、複数の縮径用金型を動作させた後に、一対の圧縮用金型を動作させるのが好ましい。このようにすると補強用繊維集積体を確実に圧縮することができる、しかも外面に凹凸が目立って形成されることのない補強用繊維基材を作ることができる。 The mold structure used when compressing the reinforcing fiber assembly is arbitrary. For example, a mold structure can be configured from a pair of center pins, a plurality of diameter reducing molds, and a pair of compression molds. The pair of center pins support the metal bush sandwiched from both sides in the axial direction. The plurality of diameter reducing molds are arranged radially outside the metal bush supported by the pair of center pins so as to approach the center pin in order to compress the reinforcing fiber assembly in the direction toward the outer peripheral portion. To work. The pair of compression molds are disposed outside the pair of center pins and operate to relatively approach the axial direction along the pair of center pins in order to compress the reinforcing fiber assembly in the axial direction. When such a mold structure is used, it is preferable to operate a pair of compression molds after operating a plurality of diameter reducing molds. By doing so, it is possible to reliably compress the reinforcing fiber assembly, and it is possible to make a reinforcing fiber base that does not have conspicuous irregularities on the outer surface.
本発明の製造方法により製造された樹脂製回転体は、外周部に1以上の回り止め部が形成され、軸を中心にして回転する金属製ブッシュと、金属製ブッシュの外周部の外側の位置に、外周部に嵌った状態で配置された補強用繊維基材と、補強用繊維基材に樹脂が含浸され且つ樹脂が硬化して形成された樹脂成形体とを備えている。そして特に、補強用繊維基材は、内部に境界面を形成しないように多数の補強繊維が集まって構成され且つ中央部に金属製ブッシュの外周部が嵌る貫通孔を備えた筒状の補強繊維集積体が、金属製ブッシュの外周部に嵌った状態で、金属製ブッシュの外周部に向かう方向と軸の軸線方向とに圧縮されて形成されたものである。その結果、補強用繊維基材の内部には、剥離の原因となる境界面が存在していない。 The resin rotating body manufactured by the manufacturing method of the present invention has one or more anti-rotation portions formed on the outer peripheral portion, a metal bush that rotates around the axis, and a position outside the outer peripheral portion of the metal bush. And a reinforcing fiber base disposed in a state of being fitted to the outer periphery, and a resin molded body formed by impregnating the reinforcing fiber base with resin and curing the resin. In particular, the reinforcing fiber base material is a cylindrical reinforcing fiber having a through hole in which a large number of reinforcing fibers are gathered so as not to form a boundary surface inside, and the outer peripheral part of the metal bush is fitted in the central part. The integrated body is formed by being compressed in the direction toward the outer peripheral portion of the metal bush and the axial direction of the shaft in a state of being fitted to the outer peripheral portion of the metal bush. As a result, there is no boundary surface that causes peeling inside the reinforcing fiber base.
上位の概念として捉えれば、補強用繊維基材成形用金型は、径方向中央に金属製ブッシュを配置する構造を有し、補強繊維集積体を所定長さの外径まで径方向に圧縮する金型機構と、次に所定厚さまで軸方向に圧縮する金型機構とを有するものである。 If considered as a superordinate concept, the reinforcing fiber base molding die has a structure in which a metal bush is arranged in the center in the radial direction, and compresses the reinforcing fiber assembly in the radial direction to an outer diameter of a predetermined length. It has a mold mechanism and a mold mechanism that then compresses in the axial direction to a predetermined thickness.
前述のように、金属製ブッシュの外周部には1以上の回り止め部を設けるのが好ましい。この場合回り止め部は、軸の径方向外側に向かって突出する突出部から構成することができる。突出部の軸線方向に測った厚み寸法は、金属製ブッシュの軸線方向に測った厚み寸法よりも小さくするのが好ましい。そして金属製ブッシュの外周部には、複数の突出部が軸の周方向に所定の間隔を開けて設けるのが好ましい。このようにすると隣合う二つの突出部の間に形成される凹部には、補強用繊維基材の一部が嵌り込んでおり、しかも複数の突出部が補強用繊維基材内に完全に埋まった状態になる。その結果、回り止め部と補強用繊維基材との機械的結合強度を十分に高めることができる。 As described above, it is preferable to provide one or more detents on the outer periphery of the metal bush. In this case, the detent portion can be constituted by a protruding portion that protrudes outward in the radial direction of the shaft. The thickness dimension measured in the axial direction of the protrusion is preferably smaller than the thickness dimension measured in the axial direction of the metal bush. A plurality of protrusions are preferably provided on the outer periphery of the metal bush at predetermined intervals in the circumferential direction of the shaft. In this way, a part of the reinforcing fiber base is fitted in the recess formed between the two adjacent protruding parts, and the plurality of protruding parts are completely embedded in the reinforcing fiber base. It becomes a state. As a result, the mechanical bond strength between the rotation stopper and the reinforcing fiber base can be sufficiently increased.
なお樹脂成形体に対する補強繊維の割合は、30体積%以上50体積%以下であることが望ましい。この範囲の値であれば、樹脂成形体に必要とされる機械的強度を、確実に得ることができる。 The ratio of the reinforcing fibers to the resin molded body is desirably 30% by volume or more and 50% by volume or less. If it is the value of this range, the mechanical strength required for a resin molding can be obtained reliably.
なお樹脂成形体に機械加工を施して複数の歯を形成すれば、機械的に強度が高く、しかも、使用時の騒音の発生が少ない歯車を得ることができる。なお本発明の樹脂製回転体を用いて、歯車の他に、プーリ等の回転部品を製造してもよいのは勿論である。 If the resin molded body is machined to form a plurality of teeth, it is possible to obtain a gear having high mechanical strength and less noise during use. Of course, rotating parts such as pulleys may be manufactured in addition to gears using the resin rotating body of the present invention.
なお本発明は、補強用繊維基材に樹脂の含浸を行う前の状態の製品すなわち樹脂製回転体成形用半加工品及びその製造方法としても把握することができる。なぜならば、樹脂の含浸は、専門の工場で行われることが多く、樹脂製回転体成形用半加工品の状態で市場を流通することもあるからである。なお樹脂製回転体成形用半加工品の製造方法は、樹脂の含浸・硬化のステップが実行されない点を除いて、前述の樹脂製回転体の製造方法と同じである。 In addition, this invention can be grasped | ascertained also as the product of the state before impregnating resin to the reinforcing fiber base material, ie, the semi-finished product for resin-made rotary body formation, and its manufacturing method. This is because the impregnation of the resin is often performed in a specialized factory, and may be distributed in the market in the state of a semi-processed product for molding a resin rotating body. The method for manufacturing the resin-made rotating body half-processed product is the same as the method for manufacturing the resin-made rotating body described above, except that the resin impregnation / curing step is not executed.
また、金属製ブッシュは焼結法により製造されたものを用いることができる。また回り止め部として用いる突出部は、軸線方向に沿って測定した頂部の厚み寸法が基部の厚み寸法よりも大きいアンダーカット形状であり、金属製ブッシュの軸線方向に対向する一対の側面の横断面に対する角度が5°以上40°以下であるのが好ましい。 Moreover, what was manufactured by the sintering method can be used for metal bushes. Further, the protrusion used as the rotation stopper has an undercut shape in which the thickness of the top measured along the axial direction is larger than the thickness of the base, and a cross section of a pair of side surfaces facing the axial direction of the metal bush The angle with respect to is preferably 5 ° or more and 40 ° or less.
本発明の一例の補強用繊維基材は、金属製ブッシュの外周面には多数の回り止め部が放射状に突出し、回り止め厚さは金属製ブッシュの厚さより薄く、隣接する回り止め間にできる回り止め凹部にも補強繊維が喰い込んでいる。そのため、補強用繊維基材と金属製ブッシュに設けた回り止め部との結合強度が高い。また成形金型内で補強用繊維基材を重ね合せることがないので、補強用繊維基材の重ね合せ界面がなく、剥離することがない。これらのことから、樹脂製歯車などの樹脂製回転体の耐久性能を大幅に向上することができる。 In the reinforcing fiber base material according to an example of the present invention, a large number of detents protrude radially from the outer peripheral surface of the metal bush, and the detent thickness is smaller than the thickness of the metal bush, and can be formed between adjacent detents. Reinforcing fibers are also biting into the anti-rotation recess. For this reason, the bonding strength between the reinforcing fiber base and the detent provided on the metal bush is high. Further, since the reinforcing fiber base material is not overlapped in the molding die, there is no overlapping interface of the reinforcing fiber base material, and no peeling occurs. From these things, the durable performance of resin-made rotary bodies, such as a resin gear, can be improved significantly.
本発明によれば、内部に境界面を有しない1つの補強繊維体を金属製ブッシュの外周部に向かう方向に圧縮する過程及び軸線方向に圧縮する過程で、補強用繊維体の一部により、金属製ブッシュの回り止め部を完全に包むことができるので、従来のように、補強用繊維基材の内部に繊維層の境界面を形成することなく、補強用繊維基材と金属製ブッシュの回り止め部との結合強度を向上させることができて、樹脂製歯車などの樹脂製回転体の耐久性能を大幅に向上することができる利点が得られる。 According to the present invention, in the process of compressing in the direction toward the outer peripheral portion of the metal bush and the process of compressing in the axial direction one reinforcing fiber body that does not have a boundary surface inside, by a part of the reinforcing fiber body, Since the detent portion of the metal bush can be completely wrapped, the reinforcing fiber base and the metal bush can be formed without forming the boundary surface of the fiber layer inside the reinforcing fiber base as in the prior art. The coupling strength with the rotation preventing portion can be improved, and an advantage that the durability performance of a resin rotating body such as a resin gear can be greatly improved is obtained.
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、模式的に示した本発明の樹脂製回転体の実施の形態の一例の縦断面図である。また図2(A)は金属製ブッシュ2の平面図であり、図2(B)は、図2(A)の縦断面図である。この樹脂製回転体1は、図示しない軸を中心にして回転する金属製ブッシュ2を備えている。金属製ブッシュ2の中央部には、図示しない軸が嵌合される貫通孔3が形成されている。また金属製ブッシュ2の外周部には、複数の回り止め部を構成する突出部4Aが周方向に所定の間隔をあけて一体に形成されている。なお図2(A)においては、理解を容易にするために、金属製ブッシュ2の中央部分2Aと外周部分2Bとに異なるハッチングを施してあるが、金属製ブッシュ2は一体成形品である。なお金属製ブッシュ2に図示しない軸が一体に形成されていてもよい。複数の突出部4Aの軸線方向に測った厚み寸法L2は、金属製ブッシュ2の中央部分2Aを軸線方向に測った厚み寸法L1よりも小さい。本実施の形態で用いる金属製ブッシュ2は焼結法により製造されたものである。そして回り止め部を構成する突出部4Aは、頂部の厚さが厚く基部の厚さが薄いアンダーカット形状である。そして金属製ブッシュ2の仮想中心横断面PSと側面SFと間の角度θが5°以上40°以下のものを用いている。そして図2に示すように、回転方向への負荷に耐える回り止め部の作用を高めるために、回り止め部となる突出部4Aは、金属製ブッシュ2の中央部分2Aから測った高さh1が必要な長さになっている。また隣り合う2つの突出部4Aの間に形成される凹部4Bの、中央部分2Aから測った高さh2は、前述の高さh1よりも低い。このようなアンダーカットの形状を持ち、角度θが5°以上40°以下の突出部4Aと凹部4Bを用いると、図5(E)に明確に示す補強用繊維基材5内に回り止め部としての複数の突出部4A及び複数の凹部4Bが完全に埋まった状態となる。その結果、補強用繊維基材5と金属製ブッシュ2との間の機械的結合の強度を十分なものとすることができる。なお隣り合う二つの突出部4A間に形成される凹部4B内に補強用繊維基材5の一部が入ることによっても、前述の機械的強度は当然にして増加する。なお図1には、補強用繊維基材5が横方向に延びるハッチングにより簡易的に示されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an example of an embodiment of a resin rotating body of the present invention schematically shown. 2A is a plan view of the
本実施の形態では、1つの補強用繊維基材5が、金属製ブッシュ2の外周部の外側の位置に、外周部に嵌った状態で配置されている。そして補強用繊維基材5に樹脂が含浸され且つこの樹脂が硬化して形成されて、樹脂成形体6が形成されている。補強用繊維基材5は、図3に概略的に示すように、多数の補強繊維が集まって構成され且つ中央部に金属製ブッシュ2の外周部が嵌る貫通孔7を備えた筒状の補強繊維集積体8が、金属製ブッシュ2の外周部に嵌った状態で、金属製ブッシュ2の外周部に向かう方向(金属製ブッシュまたは軸の径方向内側方向)と軸の軸線方向とに圧縮されて形成されたものである。本実施の形態では、補強繊維集積体8が、補強繊維体を構成している。
In the present embodiment, one reinforcing
補強用繊維基材5または補強繊維集積体8を形成するために用いる補強繊維の種類は後述するように、種々のものを用いることができる。そして補強繊維の長さは、例えば、図2に示すような金属製ブッシュ2を用いる場合には、次のように定める。すなわち突出部4Aの最大高さ(径方向への突出寸法)をh1、凹部4Bの最小高さまたは底部の高さ(径方向への突出寸法)をh2としたときに、補強繊維の長さは、0.5×h1mmと1×h2mmの小さいほうの値以上であり、5×h1mmと10×h2mmの大きいほうの値以下であるのが好ましい。ここで、突出寸法h1とh2が同じ場合は、回り止めの効果が弱くなる。突出部4Aまたは凹部4Bの底部の突出寸法h1又はh2に対しては、補強繊維が覆いかぶさるのに充分な繊維長さが必要であり、補強繊維の長さが0.5×h1mmと1×h2mmの小さいほうの値以上であることが適当である。また、補強繊維は、長すぎても均一分散を妨げる原因となり、強度の増強に寄与しない不均一な繊維分布になる。そのため補強繊維の長さは、5×h1mmと10×h2mmの大きいほうの値以下が適当である。なお、突出部4Aとして、突出寸法がh1及びh2よりも大きなh3となる突出部(3種類以上の突出寸法の異なる突出部)を組合せて使用してもよいのは勿論である。
As described later, various types of reinforcing fibers can be used for forming the reinforcing
また、金属製ブッシュ2の外周部に設けた回り止めと樹脂部の結合を強固たるものとするためには、回り止めは、軸線方向に沿って測定した頂部の厚み寸法L2が基部の厚み寸法L3よりも大きいアンダーカット形状であり、金属製ブッシュ2の軸線方向に対向する一対の側面SFの中心仮想横断面PSに対する角度θが5°以上40°以下、好ましくは、10°以上35°であるものが効果的である。これは外径方向への抜け阻止に作用するものである。
Further, in order to strengthen the coupling between the rotation stopper provided on the outer peripheral portion of the
上記アンダーカット形状をもった回り止め部を構成する突出部4A及び凹部4Bを備えた金属製ブッシュ2は、焼結法で成型すれば、精度よく設計どおりに作ることができる。突出部4の最適構造は、たとえば外径60mmの樹脂製歯車の場合、突出部(山)の数が30であり、突出部の間に形成される凹部すなわち谷部分の数は29である。なおこれらの数は、樹脂製歯車の径や厚さ、歯の構造に応じて適宜変更されることは当然である。
The
なお円筒状の補強繊維集積体8を得るためには、図4に示すような抄造金型9を用いるのが好ましい。この抄造金型9は、内側筒体10と、内側筒体10と同心的に配置された外側筒体11と、内側筒体10及び外側筒体11の下側端部間を連結する底部材12とからなり、内側筒体10、外側筒体11及び底部材12の少なくとも1つの部材に、10メッシュ以上250メッシュ以下の複数の貫通孔が形成されたものである。この例では、内側筒体10、外側筒体11及び底部材12のすべてに、10メッシュ以上250メッシュ以下の複数の貫通孔が形成されている。なお具体的な内側筒体10、外側筒体11及び底部材12は、濾水性を有する金網によって構成されている。この抄造金型9の内側筒体10外径寸法は、使用する金属製ブッシュ2の突出部4を含む外径寸法と同じか、好ましくはこの外径寸法より大きくしておく。得られた円筒状の補強繊維集積体8の内径が金属製ブッシュ2の外径よりも小さいと、補強繊維集積体8の径方向及び厚み方向の中央位置に金属製ブッシュ2を配置することができない。または金属製ブッシュ2の外周部に設けた回り止め用の突出部4に円筒状の補強繊維集積体8の内径部分の繊維が引っかかり、円筒状の補強繊維集積体8の形状が崩れてしまうためである。抄造金型9は、ポンプPによって室内が負圧状態に吸引されるケース13内にセットされて使用される。
In order to obtain the cylindrical reinforcing
抄造金型9を構成する部材に用いる金網(貫通孔が形成された構造体)のメッシュサイズは250メッシュより大きくなると水と繊維の濾過抵抗が大きくなり、抄造金型9の内部に入れた補強繊維を含むスラリーを、ポンプPで吸引して水分を抄造金型9から排水させても、繊維と水の分離に要する時間が長くなり、製造サイクルが長くなる。またメッシュサイズが10メッシュより小さいと、繊維長が長い補強繊維を使用しても網目の隙間(貫通孔)が大きいために補強繊維の多くが水と共に流出してしまう。そのために、補強繊維集積体8の繊維密度が著しく低下してしまう問題が発生する。よって使用するメッシュサイズは10メッシュ以上250メッシュ以下が好ましい。
When the mesh size of the metal mesh (structure with through-holes) used for the members constituting the papermaking mold 9 becomes larger than 250 mesh, the filtration resistance of water and fibers increases, and the reinforcement put inside the papermaking mold 9 Even if the slurry containing the fibers is sucked by the pump P and the water is drained from the papermaking mold 9, the time required for separating the fibers and water becomes long, and the manufacturing cycle becomes long. On the other hand, if the mesh size is smaller than 10 mesh, even if reinforcing fibers having a long fiber length are used, most of the reinforcing fibers flow out together with water because the mesh gaps (through holes) are large. Therefore, there arises a problem that the fiber density of the reinforcing
使用する補強繊維チョップは、融点、あるいは分解温度が250℃以上の繊維からなるものが好ましい。このような補強繊維チョップを用いて補強繊維集積体8を形成することで、成形時の成形温度や加工温度、実際の使用時にかかる雰囲気温度において、樹脂製回転体内の補強繊維チョップが熱劣化を起こすことなく、耐熱性に優れた樹脂製回転体とすることができる。このような繊維としては、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、超高強力ポリエチレン繊維、ポリケトン繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリイミド繊維、およびポリビニルアルコール系繊維から選ばれた少なくとも1種以上の繊維を使用するのが好ましい。
The reinforcing fiber chop used is preferably made of fibers having a melting point or decomposition temperature of 250 ° C. or higher. By forming the reinforcing
また、補強繊維チョップには、引張強度15cN/dtex以上、引張弾性率350cN/dtex以上の高強度高弾性率繊維を少なくとも20体積%以上含むことが好ましい。このようにして得られる補強繊維集積体8を用いた樹脂製回転体は、使用中にかかる高負荷に耐え得るものとすることができる。
The reinforcing fiber chop preferably contains at least 20% by volume of high-strength and high-modulus fiber having a tensile strength of 15 cN / dtex or more and a tensile modulus of 350 cN / dtex or more. The resin rotating body using the reinforcing
補強繊維チョップのアスペクト比(繊維長/繊維径)は、100より小さいと繊維間の絡みが不足し、金属製ブッシュ2の隣接する突出部4間にできる回り止め凹部への補強繊維チョップの回り込み効果が少なくなり、補強繊維としての機能を満足することができない。またアスペクト比が1000より大きくなると繊維長が長すぎるために繊維の分散不良が発生して、結果的に強度が出にくいことになる。そのため好ましい繊維間の絡み、回り込みと分散性を良好に満足させるアスペクト比は100から1000、さらに好適には100から500が好ましい。
When the aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of the reinforcing fiber chop is smaller than 100, the entanglement between the fibers is insufficient, and the reinforcing fiber chop wraps around the rotation-preventing recess formed between the adjacent protrusions 4 of the
また、抄造後及び金属製ブッシュと一体化した後の補強用繊維基材5を次工程に移動、又は搬送する際に形状を維持するための強度を付与するためには、補強繊維がアラミド繊維をフィブリル化処理した微細繊維を含み、微細繊維のフリーネスが100ml以上400ml以下であって、微細繊維の含有量が補強繊維中の30質量%以下になるように配合することが望ましい。望ましい態様としては、パラアラミド繊維の機械的剪断で繊維軸方向に裂開させたフィブリル化処理したアラミド微細繊維を混合することが好ましい。フリーネスが400mlを超えるとフィブリル化が不充分のため補強用繊維基材の形状を維持するための強度を付与することが困難になる。またフリーネスが100ml未満になると繊維軸方向に裂開させるだけでなく、径方向に剪断されて粉末状態になってしまうために繊維の絡みが悪くなって、補強用繊維基材の形状を維持するための強度を付与する事が困難となる。また濾水性が悪化し、樹脂含浸の妨げるとなる。またフィブリル化処理したアラミド微細繊維が30質量%を超えると繊維間の隙間にフィブリル化した微細繊維が充填され、樹脂注入成形時に、樹脂の樹脂含浸が阻害され、含浸不良などの不具合が生じてしまう。好ましくは適度な強度を付与し、樹脂含浸性を阻害しない5から10質量%のフィブリル化した微細繊維を配合するのが良い。
Further, in order to give strength for maintaining the shape when moving or transporting the reinforcing
上記補強繊維チョップを水中に分散させる際の濃度は、0.3g/リットル以上20g/リットル以下が好ましい。繊維長が短い繊維を使用する場合、繊維同士の絡みが少なく、分散が良いため濃度20g/リットルの高濃度のスラリーで分散させることができる。一方、繊維長が長い繊維を使用する場合、繊維長が長すぎるために濃度0.3g/リットルの低濃度でないと充分分散させることができない。 The concentration when the reinforcing fiber chop is dispersed in water is preferably 0.3 g / liter to 20 g / liter. When fibers having a short fiber length are used, there is little entanglement between the fibers and good dispersion makes it possible to disperse with a high concentration slurry having a concentration of 20 g / liter. On the other hand, when a fiber having a long fiber length is used, the fiber length is too long and cannot be sufficiently dispersed unless the concentration is as low as 0.3 g / liter.
ちなみに、前述の補強繊維がアラミド繊維をフィブリル化処理した微細繊維を含む場合において、金属製ブッシュ2の直径が5cmの場合に使用する補強繊維集積体8の厚み寸法(軸線方向寸法)は、約8cmである。そして後述する圧縮作業により、補強繊維集積体8は約1.5cm程度まで圧縮されて補強用繊維基材5に成形される。
Incidentally, in the case where the above-mentioned reinforcing fibers include fine fibers obtained by fibrillating aramid fibers, the thickness dimension (axial dimension) of the reinforcing
次に、補強用繊維集積体8を圧縮して補強用繊維基材5を備えた樹脂製回転体成形用半加工品を製造する方法の例を図5を用いて説明する。図5(A)は使用する補強用繊維基材成形用金型を横方向に切断した状態で示す断面図であり、(B)乃至(E)は補強用繊維基材成形用金型を縦方向に切断した状態で示す断面図である。この補強用繊維基材成形用金型は、例えば、一対のセンターピン15及び16と、4つの縮径用金型17〜20と、一対の圧縮用金型21及び22とを備えている。一対のセンターピン15及び16は、金属製ブッシュ2を軸線方向両側から挟んで支持する。この例では下側のセンターピン16が固定状態にあり、センターピン16の上に金属製ブッシュ2が配置される。そして上側のセンターピン15が下側のセンターピン16に向かって移動して、一対のセンターピン15及び16の間に金属製ブッシュ2を挟んだ状態にする[図5(C)]。4つの縮径用金型17〜20は、図示しない駆動機構により駆動されて、センターピン15及び16に近づく方向と離れる方向に移動する。すなわち4つの縮径用金型17〜20は、一対のセンターピン15、16により支持された金属製ブッシュ2の径方向外側に配置されて補強繊維集積体8を金属製ブッシュ2の外周部に向かう方向に圧縮するためにセンターピン15,16に向かって近づくように動作する[図5(D)]。一対の圧縮用金型21及び22は、一対のセンターピン15及び16の外側にそれぞれ配置され且つ補強繊維集積体8を軸線方向に圧縮するために、一対のセンターピン15及び16に沿って軸線方向に相対的に近づく動作をする[図5(E)]。このような金型構造を用いる場合には、4つ縮径用金型17〜20を動作させた後に、一対の圧縮用金型21及び22を動作させるのが好ましい。このようにすると補強用繊維集積体8を確実に圧縮することができる、しかも外面に凹凸が目立って形成されることのない補強用繊維基材5を作ることができる。
Next, an example of a method for producing a resin-made rotating body half-processed product provided with the reinforcing
なお、補強用繊維基材5を成形するときに、当該金型を加熱して補強用繊維基材5の成形を行なってもよい。このようにすると、成形後の補強用繊維基材5の形状が保持されるので好ましい。
When the reinforcing
上記の補強用繊維基材成形用金型を用い、補強用繊維基材5を製造する過程を次に説明する。 先ず、図5(B)において、金属製ブッシュ2を下側のセンターピン16の上に配置した後、一体となった補強用繊維集積体8を下側の圧縮用金型22の上に配置する。次に、図5(C)において、上側のセンターピン15を下降させる。そして、図5(D)において、縮径用金型17〜20を径方向中心に向って移動させ、補強用繊維集積体8を所定長さの外径まで径方向に圧縮する。ここで、本例では、縮径用金型17〜20を4分割で記載しているが、縮径用金型17〜20の分割数は特に限定するものではない。また、それぞれ対向する縮径用金型17〜20は、同時に移動させてもよいし、時間差をつけて移動させてもよい。
Next, a process of manufacturing the reinforcing
その後、図5(E)において、上側の圧縮用金型21を下降させるとともに、下側の圧縮用金型22を上昇させ、補強用繊維集積体8を所定厚さまで軸方向に圧縮する。これにより、補強用繊維基材5を金属製ブッシュ2に設けた抜け止め部としての突出部4と一体化させる。このようにして形成した補強用繊維基材5必要に応じて乾燥して樹脂製回転体成形用半加工品を得る。
5E, the
なお、補強用繊維集積体8は、10メッシュ以上250メッシュ以下の複数の貫通孔を備えた抄造金型25を通して吸引しながら繊維チョップを集積させてプレート状集積体26を形成し、このプレート状集積体26から筒状の補強繊維集積体8を打ち抜く(プレス抜きする)ようにして形成してもよい。プレート状集積体26をプレス抜きして補強繊維集積体8を製造する場合には、例えば、次のようにして補強繊維集積体8を製造することができる。図6(A)において、抄造金型25は、底面部25Aおよび矩形状の側面部25Bを備えており、底面部25Aは金網で構成されている。先ず、水を満たしたタンクに繊維チョップを投入し、攪拌機にて攪拌して、分散させる。そしてタンク内で水中に分散させた補強繊維チョップを含むスラリーを抄造金型25に導入して、繊維チョップをシート状に集積させる。この集積物26′を加圧して、所定厚さまで圧縮した後、乾燥してプレート状集積体26を得る。図6(B)において、これを所定形状に打ち抜き、補強繊維集積体8を得る。
The reinforcing
次に図7に示すように、補強用繊維基材5を備えた樹脂製回転体成形用半加工品HPを金型に配置した後に金型27に液状樹脂を注入して補強用繊維基材5に含浸、硬化させて、樹脂成形体を備えた樹脂製回転体を成形する。成型した樹脂製回転体の樹脂成形体の外周部に機械加工を施して歯を形成すれば歯車を得ることができる。また外周面に沿って溝を形成すれば、プーリを得ることができる。
Next, as shown in FIG. 7, after the resin-made rotating body molding half-finished product HP provided with the reinforcing
液状樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等いずれのものでも良く、エポキシ樹脂、ポリアミノアミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂から選ばれた1以上の樹脂と該樹脂の硬化剤を組合せたものが使用できる。 The liquid resin may be any of thermosetting resin, thermoplastic resin, and the like, epoxy resin, polyaminoamide resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, polyimide resin, polyethersulfone resin, polyetheretherketone resin, A combination of at least one resin selected from polyamideimide resin, polyamide resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, polyethylene resin, and polypropylene resin and a curing agent for the resin can be used.
これらの中でも、樹脂硬化物の強度、耐熱性等の点からポリアミノアミド樹脂が好ましく、耐熱性、強度が優れる2,2’−(1,3フェニレン)ビス2−オキサゾリンとアミン硬化剤、および前記混合物100質量部に対し5質量部以下の触媒とからなる樹脂を使用することが好ましい。前記触媒を5質量部以上添加すると硬化時間が短くなるため、補強用繊維基材に樹脂が充分含浸される前に樹脂が硬化してしまうため、樹脂含浸不良の問題が発生する。 Among these, a polyaminoamide resin is preferable from the viewpoint of strength and heat resistance of the cured resin, 2,2 ′-(1,3-phenylene) bis-2-oxazoline and amine curing agent having excellent heat resistance and strength, and the above-mentioned It is preferable to use a resin composed of 5 parts by mass or less of the catalyst with respect to 100 parts by mass of the mixture. When the catalyst is added in an amount of 5 parts by mass or more, the curing time is shortened, so that the resin is cured before the reinforcing fiber base is sufficiently impregnated with the resin, which causes a problem of poor resin impregnation.
補強繊維の樹脂製回転体に含まれる割合は、所望する樹脂製回転体の強度等によって異なるが、30体積%以上50体積%以下であることが好ましい。樹脂製回転体に占める補強繊維の割合が30体積%未満である場合、樹脂を補強繊維で補強する効果がほとんど見られず、また金属製ブッシュ2の回り止め(4A,4B)への補強繊維の充填も不充分となる。また、補強繊維の割合が50体積%を越えた場合は、補強繊維の占める割合が高すぎるため、樹脂注入成形時における樹脂の含浸不足が発生しやすくなるなどの問題がおこる。そのため補強繊維の割合は、樹脂製回転体の強度が十分に得られ、2つの突出部4Aの間に形成される回り止め用の凹部4B内に補強繊維が確実に充填され、しかも樹脂の含浸を阻害しない35〜45体積%がさらに好ましい。
The ratio of the reinforcing fiber contained in the resin rotating body varies depending on the desired strength of the resin rotating body, but is preferably 30% by volume or more and 50% by volume or less. When the proportion of the reinforcing fiber in the resin rotating body is less than 30% by volume, the effect of reinforcing the resin with the reinforcing fiber is hardly seen, and the reinforcing fiber to the detent (4A, 4B) of the
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
実施例1
スラリーを製造するために、繊維チョップ投入時の濃度が1g/リットルとなる量の水を満たしたタンクを用意する。そしてこのタンク内に、樹脂成形体中の補強繊維の繊維総量が40体積%となる量の補強繊維を入れる。具体的には、補強繊維として用いる繊維チョップとしてアスペクト比200のパラ系アラミド繊維“帝人(株)製「テクノーラ(商標)」”とフリーネス値が300mlになるまでフィブリル化処理した微細繊維“デュポン(株)製「ケブラー(商標)」”とを、質量比95対5となる量をそれぞれタンク内に投入する。次に攪拌機でタンク内の水を攪拌し繊維チョップを分散させる。図4の抄造金型を用いる場合には、減圧用のポンプPにてケース13内の空洞部分Sを80kPa以下に減圧する。そしてこの抄造金型9内に、分散させた繊維チョップを含むスラリーを充填し、繊維チョップと水を分離して円筒状の補強繊維集積体8を得る。なお抄造金型を構成する金網としては70メッシュの金網を用いた。
Example 1
In order to produce the slurry, a tank filled with water in an amount that gives a concentration of 1 g / liter when the fiber chop is charged is prepared. And in this tank, the reinforcement fiber of the quantity from which the fiber total amount of the reinforcement fiber in a resin molding becomes 40 volume% is put. Specifically, as a fiber chop used as a reinforcing fiber, a para-aramid fiber having a 200 aspect ratio “Technola (trademark)” manufactured by Teijin Limited and a fine fiber “DuPont” fibrillated until the freeness value becomes 300 ml. “Kevlar (trademark)” manufactured by Co., Ltd. is introduced into the tanks in an amount of 95: 5, and the water in the tank is stirred with a stirrer to disperse the fiber chops. In the case of using a mold, the cavity S in the
次に、図5に示す金型を用いて、金型中央の下側のセンターピン16の上に金属製ブッシュ2を配置した後、円筒状の補強繊維集積体8を下側の圧縮用金型22の上に配置する。使用する金属製ブッシュ2の突出部4A及び凹部4Bの形状は、h1=2mm、h2=0.5mmであり、アンダーカット形状であり、金属製ブッシュ2の仮想中心横断面PSと側面SFとの間の角度θが20°である。そして金属製ブッシュ2を下側のセンターピン16と上側のセンターピン15で挟み込む。その後、縮径用金型17〜20により所定の外径まで補強繊維集積体8を径方向に圧縮し、次に一対の圧縮用金型21及び22により補強繊維集積体8を所定厚さまで軸線方向に圧縮する。これにより円筒状の補強繊維集積体8を金属製ブッシュ2に設けた突出部4Aと一体化させる。これを乾燥して補強用繊維基材5を得る。
Next, using the mold shown in FIG. 5, the
次に図7に示すように、上記の工程で得られた金属製ブッシュ2と一体化した補強用繊維基材5を200℃に加熱した成形金型27に配置して型締めする。そして、成形金型27内部を圧力90kPa以下に減圧した後、1,3−PBO(三国製薬工業(株)製)68.6質量部、MDA(三井化学(株)製)31.4質量部を混合した樹脂を温度140℃で溶解し、オクチルブロマイド1質量部を加えて撹拌した樹脂を金型27内部に注入して補強用繊維基材5に含浸させ、成形金型27内で加熱硬化し歯車素材を得る。この歯車素材を切削加工により歯を形成することにより樹脂製歯車を得る。
Next, as shown in FIG. 7, the reinforcing
実施例2
実施例1において、繊維チョップとしては、アスペクト比200のパラ系アラミド繊維“帝人(株)製「テクノーラ(商標)」”を50質量%、アスペクト比200のメタ系アラミド繊維“帝人(株)製「コーネックス(商標)」”を45質量%、そしてフリーネス値300mlまでフィブリル化処理した微細繊維“デュポン(株)製「ケブラー(商標)」”を5質量%としたものを用いる。この条件以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 2
In Example 1, as a fiber chop, a para-aramid fiber having an aspect ratio of 200 “Technola (trademark)” manufactured by Teijin Limited was 50% by mass, and a meta-aramid fiber having an aspect ratio of 200 manufactured by Teijin Limited. 45% by mass of “Conex (trademark)” and 5% by weight of “Kevlar (trademark)” manufactured by DuPont Co., Ltd., which are fibrillated to a freeness value of 300 ml, are used. Is the same as in Example 1 to obtain a resin gear.
実施例3
実施例1において、フリーネス値300mlまでフィブリル化処理した微細繊維“デュポン(株)製「ケブラー(商標)」”の配合割合を0質量%とする以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 3
In Example 1, except that the blending ratio of the fine fiber “Kevlar (trademark)” manufactured by DuPont Co., Ltd. was fibrillated to a freeness value of 300 ml was 0% by mass. Get.
実施例4
実施例1において、フリーネス値300mlまでフィブリル化処理した微細繊維“デュポン(株)製「ケブラー(商標)」”の配合割合を30質量%とする以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 4
In Example 1, except that the blending ratio of the fine fiber “Kevlar (trademark)” manufactured by DuPont Co., Ltd. was fibrillated to a freeness value of 300 ml was 30% by mass. Get.
実施例5
実施例1において、樹脂製成形体に対する補強繊維の繊維総量が20体積%とする以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 5
In Example 1, a resin gear is obtained in the same manner as in Example 1 except that the total amount of reinforcing fibers relative to the resin molded body is 20% by volume.
実施例6
実施例1において、樹脂製成形体に対する補強繊維の繊維総量が30体積%とする以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 6
In Example 1, a resin gear is obtained in the same manner as in Example 1 except that the total amount of reinforcing fibers relative to the resin molded body is 30% by volume.
実施例7
実施例1において、樹脂製成形体に対する補強繊維の繊維総量が50体積%とする以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 7
In Example 1, a resin gear is obtained in the same manner as in Example 1 except that the total amount of reinforcing fibers relative to the resin molded body is 50% by volume.
実施例8
実施例1において、アスペクト比40の繊維チョップを使用する以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 8
In Example 1, a resin gear is obtained in the same manner as in Example 1 except that a fiber chop having an aspect ratio of 40 is used.
実施例9
実施例1において、アスペクト比100の繊維チョップを使用する以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 9
In Example 1, a resin gear is obtained in the same manner as in Example 1 except that a fiber chop having an aspect ratio of 100 is used.
実施例10
実施例1において、アスペクト比800の繊維チョップを使用する以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 10
In Example 1, a resin gear is obtained in the same manner as in Example 1 except that a fiber chop having an aspect ratio of 800 is used.
実施例11
実施例1において、アスペクト比1200の繊維チョップを使用する以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 11
In Example 1, a resin gear is obtained in the same manner as in Example 1 except that a fiber chop having an aspect ratio of 1200 is used.
実施例12
実施例1において、フリーネス値150mlまでフィブリル化処理した微細繊維“デュポン(株)製「ケブラー(商標)」”を使用する以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 12
In Example 1, a resin gear is obtained in the same manner as in Example 1 except that a fine fiber “Kevlar (trademark)” manufactured by DuPont Co., Ltd., fibrillated to a freeness value of 150 ml is used.
実施例13
実施例1において、フリーネス値350mlまでフィブリル化処理した微細繊維“デュポン(株)製「ケブラー(商標)」”を使用する以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 13
In Example 1, a resin gear is obtained in the same manner as in Example 1 except that the fine fiber “Kevlar (trademark)” manufactured by DuPont Co., Ltd., fibrillated to a freeness value of 350 ml is used.
実施例14
金属製ブッシュ2の外周面の突出部4がアンダーカット形状でないストレート形状の金属製ブッシュを使用する以外は、実施例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Example 14
A resin gear is obtained in the same manner as in Example 1 except that a straight metal bushing in which the protrusion 4 on the outer peripheral surface of the
比較例1
パラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維の混紡糸(パラ系アラミド繊維混紡量:45質量%)で編んだ丸編み筒状体を準備する。この筒状体を軸方向に端部より巻き上げてリング状に整える。さらに図8に示すように、断面が矩形になるように金型でプレス成形した補強用繊維基材8´を2個用いる。金属製ブッシュ2に設けた突出部4Aを2つの補強用繊維基材8´で挟み込み、加熱した成形金型41に配置して型締めをする。その後の工程は、実施例1と同様にして、樹脂製歯車51を製造する。この比較例は、特許文献1に記載の方法により製造するものである。
Comparative Example 1
A circular knitted tubular body knitted with a mixed yarn of para-aramid fiber and meta-aramid fiber (para-aramid fiber blend amount: 45% by mass) is prepared. This cylindrical body is wound up from the end in the axial direction and arranged in a ring shape. Further, as shown in FIG. 8, two reinforcing
比較例2
金属製ブッシュ2の外周面の突出部4がアンダーカット形状でないストレート形状の金属製ブッシュを使用する以外は、比較例1と同様にして樹脂製歯車を得る。
Comparative Example 2
A resin gear is obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that a straight metal bushing in which the protrusion 4 on the outer peripheral surface of the
比較例3
図6に示す抄造金型25を用いてプレート状集積体を作成した。抄造金型25は、底面部25Aのみ金網で構成されており、金網は#70のシート状メッシュである。この抄造金型25に、実施例1と同様の繊維配合、濃度でタンク21内で水中に分散させた繊維チョップを導入して、脱水を行い、厚み20mm〜30mmの集積物26′を得る。集積物26′を乾燥した後、外径φ80mm×内径φ55mmのリング状に打ち抜き、筒状の補強繊維集積体8を得る。樹脂製回転体を作製する際は補強繊維集積体8を2個使用する。なお、補強繊維集積体8を用いて樹脂製回転体を作成した場合の樹脂成形体に対する補強繊維の体積が40体積%となるように、補強繊維の投入量を計算している。
Comparative Example 3
A plate-like assembly was prepared using the
上記の工程で得られた補強繊維集積体8を2個使用し、図8に示すように、金属製ブッシュ2に設けた突出部4Aを挟み込み、加熱した成形金型41内に配置して型締めをする。その後の工程は、実施例1と同様にして、樹脂製歯車を製造する。
Two reinforcing
比較例4
金属製ブッシュ2の外周面の突出部4がアンダーカット形状でないストレート形状の金属製ブッシュを使用する以外は、比較例3と同様にして樹脂製歯車を得る。
Comparative Example 4
A resin gear is obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that a straight metal bush is used in which the protrusion 4 on the outer peripheral surface of the
上記実施例1〜16および比較例1〜4に示す方法で作製した樹脂製歯車を用いてねじり強度、ボス抜き強度及びモータリング耐久寿命を測定した結果を表2に示す。測定方法は以下に示すとおりである。 Table 2 shows the results of measuring the torsional strength, boss punching strength, and motoring durability life using the resin gears produced by the methods shown in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 4. The measuring method is as follows.
ねじり強度:図9に示すように固定した鋼ギヤ52に上記実施例及び比較例で製造した樹脂製歯車51を噛み合わせる。樹脂製歯車51の軸に取り付けられた長さLのアーム54に荷重を加え、樹脂製歯車51が破壊に至る最大荷重を測定した。この測定値と下記式によりねじり強度を算出した。
Torsional strength: The
ねじり強度(N)=破壊加重(N)×[アーム長さL(mm)/ギヤ基準ピッチ円半径mm]]
ボス抜け強度:図10に示すように樹脂部のみに接し、かつ金属製ブッシュ2の外径サイズより大きい内径の円筒形状の台55の上に樹脂製歯車51を配置する。上方より金属製ブッシュ2を押さえる金具56を金属製ブッシュ2上に取付け、金具56に荷重を加えて、樹脂製歯車51が破壊に至る最大荷重を測定した。
Torsional strength (N) = fracture load (N) x [arm length L (mm) / gear reference pitch circle radius mm]]
Boss pull-out strength: As shown in FIG. 10, the
モータリング耐久寿命:表1に示す試験条件により樹脂製歯車51を連続回転させ、樹脂製歯車51が破壊するまでの時間を測定した。
アンダーカット部への繊維充填の効果:
実施例1、比較例1、比較例3の結果から明らかなように、本発明の実施例1のようにアンダーカット部分に繊維を強制的に充填すると、ボス抜き強度が向上する。
Effect of fiber filling in undercut:
As is clear from the results of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 3, when the undercut portion is forcibly filled with fiber as in Example 1 of the present invention, the boss punching strength is improved.
基材界面有無の影響:実施例1、比較例2の結果から明らかなように、本発明の実施例1のように補強用繊維基材を1つのリングにすることによって補強用繊維基材中に界面が無くなりその結果モータリング耐久寿命が向上する。 Effect of presence / absence of substrate interface: As is clear from the results of Example 1 and Comparative Example 2, the reinforcing fiber substrate is made into one ring as in Example 1 of the present invention. As a result, the motoring durability life is improved.
フィブリル化処理した微細繊維含有量による効果:
実施例1、3、及び4の結果より微細繊維含有量の差による影響はないことがわ分かる。またフィブリル化処理した微細繊維含有量が30重量%を超えると樹脂成形時に樹脂含浸不良が発生する。そのため微細繊維は30重量%以下が好ましい。
Effect of fine fiber content after fibrillation:
From the results of Examples 1, 3, and 4, it can be seen that there is no influence due to the difference in the fine fiber content. Further, if the content of fine fibers subjected to fibrillation exceeds 30% by weight, resin impregnation failure occurs during resin molding. Therefore, the fine fiber is preferably 30% by weight or less.
補強繊維充填率の効果:
実施例1、実施例5〜7の結果より繊維充填量は30〜50体積%が好ましい。繊維充填量が50体積%を超えると樹脂成形時に樹脂含浸不良が発生する。
Effect of reinforcing fiber filling rate:
From the results of Example 1 and Examples 5 to 7, the fiber filling amount is preferably 30 to 50% by volume. If the fiber filling amount exceeds 50% by volume, a resin impregnation defect occurs during resin molding.
アスペクト比の効果:
実施例1、実施例8〜11の結果よりアスペクト比は100〜1000が好ましいことが分かる。
Aspect ratio effect:
From the results of Example 1 and Examples 8 to 11, it can be seen that the aspect ratio is preferably 100 to 1000.
微細繊維フリーネス値の影響:
実施例1、実施例12、13の結果より微細繊維のフリーネス値による影響は無いことが分かる。
Effect of fine fiber freeness value:
From the results of Example 1, Examples 12 and 13, it can be seen that there is no influence due to the freeness value of the fine fibers.
アンダーカット有無の影響:
実施例1、実施例14、比較例2、比較例4の結果よりアンダーカットをつけることによって、ねじり強度、及びモータリング耐久寿命が向上することがわ分かる。
Effect of presence or absence of undercut:
From the results of Example 1, Example 14, Comparative Example 2, and Comparative Example 4, it can be seen that torsional strength and motoring durability life are improved by applying an undercut.
上記実施の形態では、内部に境界面を形成しないように多数の補強繊維により構成され且つ中央部に金属製ブッシュの外周部が嵌る貫通孔を備えた筒状の補強繊維体を、補強用繊維集積体から形成した。しかしながら内部に境界面を有しない補強繊維体としては、図11に示すように、補強繊維が筒状に織られた又は編まれて形成された筒状体100を、その端部より裏返しながら巻き込みドーナツ状に形成した補強繊維体101を用いることができる。このような補強繊維体101を用いる場合も、前述の実施の形態と同様に、補強繊維体101を金属製ブッシュ2の外周部に嵌める。そして金属製ブッシュの外周部に嵌めた補強繊維体101を、金属製ブッシュの外周部に向かう方向と軸の軸線方向とに圧縮する。このようにすると1つの補強繊維体101を金属製ブッシュの外周部に向かう方向に圧縮する過程及び軸線方向に圧縮する過程で、補強繊維体の一部すなわち補強繊維により、ブッシュの回り止め部を完全に包むことができる。したがって従来のように、補強用繊維基材の内部に繊維層の境界面を形成することなく、補強用繊維基材と金属製ブッシュの回り止め部との結合強度を向上させることができる。
In the above embodiment, a cylindrical reinforcing fiber body that is formed of a large number of reinforcing fibers so as not to form a boundary surface inside and that has a through hole into which the outer peripheral portion of the metal bush fits at the center portion is used as the reinforcing fiber. It was formed from an aggregate. However, as a reinforcing fiber body that does not have a boundary surface inside, as shown in FIG. 11, a
1 樹脂製回転体
2 金属製ブッシュ
3 貫通孔
4A 突出部(回り止め部)
5 補強用繊維基材
8 補強繊維集積体(補強繊維体)
DESCRIPTION OF
5 Reinforcing
Claims (24)
前記補強用繊維基材に樹脂を含浸させ、前記樹脂を硬化して樹脂成形体を形成するステップと備えてなる樹脂製回転体の製造方法であって、
前記補強用繊維基材を形成するステップは、
内部に境界面を形成しないように多数の補強繊維が集まって構成され且つ中央部に前記金属製ブッシュの前記外周部が嵌る貫通孔を備えた筒状の補強繊維集積体を形成するステップと、
前記補強繊維集積体を前記金属製ブッシュの前記外周部に嵌めるステップと、
前記金属製ブッシュの前記外周部に嵌めた前記補強繊維集積体を、前記金属製ブッシュの前記外周部に向かう方向と前記軸の軸線方向とに圧縮するステップとから形成することを特徴とする樹脂製回転体の製造方法。 A reinforcing fiber substrate having one or more anti-rotation portions on the outer peripheral portion and arranged in a state of being fitted to the outer peripheral portion at a position outside the outer peripheral portion of the metal bush that rotates about an axis. Forming step;
A step of impregnating the reinforcing fiber substrate with a resin, and curing the resin to form a resin molded body, comprising:
Forming the reinforcing fiber substrate comprises:
Forming a cylindrical reinforcing fiber assembly comprising a through hole in which a large number of reinforcing fibers are gathered so as not to form a boundary surface inside and the outer peripheral portion of the metal bush fits in a central portion;
Fitting the reinforcing fiber assembly to the outer periphery of the metal bush;
A resin comprising: a step of compressing the reinforcing fiber assembly fitted to the outer peripheral portion of the metal bush in a direction toward the outer peripheral portion of the metal bush and an axial direction of the shaft. A manufacturing method of a rotating body.
前記プレート状集積体から前記筒状の補強繊維集積体を打ち抜くステップとからなる請求項1に記載の樹脂製回転体の製造方法。 The step of forming the cylindrical reinforcing fiber assembly includes the step of sucking the slurry in which the reinforcing fiber chop is dispersed in water through a papermaking mold having a plurality of through holes of 10 mesh or more and 250 mesh or less. Stacking to form a plate-like aggregate;
The method for manufacturing a resin rotating body according to claim 1, comprising: punching out the cylindrical reinforcing fiber assembly from the plate-like assembly.
内側筒体と、前記内側筒体と同心的に配置された外側筒体と、前記内側筒体及び前記外側筒体の下側端部間を連結する底部材とからなり、前記内側筒体、前記外側筒体及び前記底部材の少なくとも1つの部材に10メッシュ以上250メッシュ以下の複数の貫通孔が形成された抄造金型を用意するステップと、
補強繊維チョップを水中分散させたスラリーを、前記抄造金型を通して吸引しながら補強繊維チョップを前記底部材上に集積させて前記筒状の補強繊維集積体を形成するステップとからなる請求項1に記載の樹脂製回転体の製造方法。 The step of forming the cylindrical reinforcing fiber assembly includes
An inner cylinder, an outer cylinder disposed concentrically with the inner cylinder, and a bottom member connecting between the inner cylinder and a lower end of the outer cylinder, the inner cylinder, Preparing a papermaking mold in which a plurality of through holes of 10 mesh or more and 250 mesh or less are formed in at least one member of the outer cylindrical body and the bottom member;
2. The step of collecting the reinforcing fiber chops on the bottom member while sucking the slurry in which the reinforcing fiber chops are dispersed in water through the papermaking mold to form the cylindrical reinforcing fiber assembly. The manufacturing method of the resin-made rotary body of description.
前記1以上の回り止め部は、前記軸の径方向に突出する複数の突出部からなり、
前記突出部は、前記軸線方向に沿って測定した頂部の厚さ寸法が基部の厚さ寸法よりも大きいアンダーカット形状であり、前記軸線方向に対向する前記突出部の側面の金属製ブッシュの仮想中心横断面に対する角度θが5°以上40°以下である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の樹脂製回転体の製造方法。 One or more detents are formed on the outer periphery of the metal bush,
The one or more detents include a plurality of protrusions protruding in the radial direction of the shaft,
The protrusion has an undercut shape in which the thickness of the top measured along the axial direction is larger than the thickness of the base, and the virtual bush of the metal bush on the side of the protrusion facing the axial direction. 6. The method for manufacturing a resin rotating body according to claim 1, wherein an angle θ with respect to the central cross section is not less than 5 ° and not more than 40 °.
隣合う二つの前記突出部の間には凹部が形成され、
前記突出部と前記凹部とが、前記軸の周方向に交互に並ぶように配置され、
前記突出部の前記中央部分からの突出寸法をh1とし、前記中央部分からの前記凹部の底部の高さ寸法をh2としたときに、h1>h2であるときに、
前記補強繊維チョップの長さが、0.5×h1mm及び1×h2mmの小さいほうの値以上であり、5×h1mm及び10×h2mmの大きいほうの値以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂製回転体の製造方法。 The one or more anti-rotation portions comprise a plurality of protrusions protruding in the radial direction of the shaft from a central portion of the metal bush,
A recess is formed between two adjacent protrusions,
The protrusions and the recesses are arranged to be alternately arranged in the circumferential direction of the shaft ,
When h1 is a projecting dimension of the projecting part from the central part and h2 is a height dimension of the bottom of the recess from the central part, when h1> h2,
2. The length of the reinforcing fiber chop is not less than the smaller value of 0.5 × h1 mm and 1 × h2 mm and not more than the larger value of 5 × h1 mm and 10 × h2 mm. or method for producing a resin-made rotary body according to 2.
前記複数の縮径用金型を動作させた後に、前記一対の圧縮用金型を動作させることを特徴とする請求項1に記載の樹脂製回転体の製造方法。 In the step of compressing, the reinforcing bushes are disposed on a radially outer side of the metal bush supported by the pair of center pins and a pair of center pins that sandwich the metal bush from both sides in the axial direction. A plurality of diameter-reducing molds operating toward the center pins to compress the body in the direction toward the outer peripheral portion; and the reinforcing fiber assembly disposed outside the pair of center pins. In order to compress in the axial direction, using a pair of compression molds that move relatively closer to the axial direction along the pair of center pins,
The method for manufacturing a resin rotating body according to claim 1, wherein the pair of compression molds are operated after operating the plurality of diameter reducing molds.
前記金属製ブッシュの外周部の外側の位置に、前記外周部に嵌った状態で配置された補強用繊維基材と、
前記補強用繊維基材に樹脂が含浸され且つ前記樹脂が硬化して形成された樹脂成形体とを備えてなる樹脂製回転体であって、
前記補強用繊維基材は、内部に境界面を形成しないように多数の補強繊維が集まって構成され且つ中央部に前記金属製ブッシュの前記外周部が嵌る貫通孔を備えた筒状の補強繊維集積体が、前記金属製ブッシュの前記外周部に嵌った状態で、前記金属製ブッシュの前記外周部に向かう方向と前記軸の軸線方向とに圧縮されて形成されたものであることを特徴とする樹脂製回転体。 One or more detents are formed on the outer periphery, and a metal bush that rotates about an axis;
A reinforcing fiber base disposed in a state of being fitted to the outer periphery at a position outside the outer periphery of the metal bush;
A resin rotating body comprising a resin molded body formed by impregnating a resin into the reinforcing fiber base and curing the resin;
The reinforcing fiber base material is a cylindrical reinforcing fiber having a through hole in which a large number of reinforcing fibers are gathered so as not to form a boundary surface inside and the outer peripheral portion of the metal bush is fitted in the central portion. The assembly is formed by being compressed in a direction toward the outer peripheral portion of the metal bush and an axial direction of the shaft in a state of being fitted to the outer peripheral portion of the metal bush. Resin rotating body.
前記突出部の前記軸線方向に測った厚み寸法は、前記金属製ブッシュの前記軸線方向に測った厚み寸法よりも小さく、
前記金属製ブッシュの前記外周部には、複数の前記突出部が前記軸の周方向に所定の間隔を開けて設けられ、
隣合う二つの前記突出部の間に形成される凹部に、前記補強用繊維基材の一部が嵌り込んでおり、しかも前記複数の突出部が前記補強用繊維基材内に埋まった状態にあることを特徴とする請求項9に記載の樹脂製回転体。 The anti-rotation portion is composed of a protruding portion that protrudes radially outward of the shaft,
The thickness dimension measured in the axial direction of the protrusion is smaller than the thickness dimension measured in the axial direction of the metal bush,
The outer peripheral portion of the metal bush is provided with a plurality of the protruding portions at predetermined intervals in the circumferential direction of the shaft,
A part of the reinforcing fiber base material is fitted in a recess formed between two adjacent projecting parts, and the plurality of projecting parts are embedded in the reinforcing fiber base material. The resin rotating body according to claim 9, wherein the rotating body is made of resin.
隣合う二つの前記突出部の間には凹部が形成され、
前記突出部と前記凹部とが、前記軸の周方向に交互に並ぶように配置され、
前記突出部の前記中央部分からの突出寸法をh1とし、前記中央部分からの前記凹部の底部の高さ寸法をh2としたときに、h1>h2であるときに、
前記補強繊維の長さが、0.5×h1mm及び1×h2mmの小さいほうの値以上であり、5×h1mm及び10×h2mmの大きいほうの値以下であることを特徴とする請求項9に記載の樹脂製回転体。 The anti-rotation portion is composed of a plurality of protrusions protruding from the central portion of the metal bush toward the radially outer side of the shaft,
A recess is formed between two adjacent protrusions,
The protrusions and the recesses are arranged to be alternately arranged in the circumferential direction of the shaft ,
When h1 is a projecting dimension of the projecting part from the central part and h2 is a height dimension of the bottom of the recess from the central part, when h1> h2,
The length of the reinforcing fiber is not less than the smaller value of 0.5 × h1 mm and 1 × h2 mm, and not more than the larger value of 5 × h1 mm and 10 × h2 mm. The resin rotating body described.
前記金属製ブッシュの前記外周部の外側の位置に、前記外周部に嵌った状態で配置された補強用繊維基材を形成するステップと備えてなる樹脂製回転体成形用半加工品の製造方法であって、
前記補強用繊維基材を形成するステップは、
内部に境界面を形成しないように多数の補強繊維が集まって構成され且つ中央部に前記金属製ブッシュの前記外周部が嵌る貫通孔を備えた筒状の補強繊維集積体を形成するステップと、
前記補強繊維集積体を前記金属製ブッシュの前記外周部に嵌めるステップと、
前記金属製ブッシュの前記外周部に嵌めた前記補強繊維集積体を、前記金属製ブッシュの前記外周部に向かう方向と前記軸の軸線方向とに圧縮するステップとから形成することを特徴とする樹脂製回転体成形用半加工品の製造方法。 Providing one or more detents on the outer periphery and providing a metal bush that rotates about an axis;
A method for manufacturing a resin-made rotating body half-processed product comprising a step of forming a reinforcing fiber base disposed in a state of being fitted to the outer peripheral portion at a position outside the outer peripheral portion of the metal bush. Because
Forming the reinforcing fiber substrate comprises:
Forming a cylindrical reinforcing fiber assembly comprising a through hole in which a large number of reinforcing fibers are gathered so as not to form a boundary surface inside and the outer peripheral portion of the metal bush fits in a central portion;
Fitting the reinforcing fiber assembly to the outer periphery of the metal bush;
A resin comprising: a step of compressing the reinforcing fiber assembly fitted to the outer peripheral portion of the metal bush in a direction toward the outer peripheral portion of the metal bush and an axial direction of the shaft. A method for manufacturing a semi-finished product for forming a rotating body.
前記プレート状集積体から前記筒状の補強繊維集積体を打ち抜くステップとからなる請求項14に記載の樹脂製回転体成形用半加工品の製造方法。 The step of forming the cylindrical reinforcing fiber assembly includes the step of sucking the slurry in which the reinforcing fiber chop is dispersed in water through a papermaking mold having a plurality of through holes of 10 mesh or more and 250 mesh or less. Stacking to form a plate-like aggregate;
The method for producing a semi-finished product for molding a resin rotating body according to claim 14, comprising: punching out the cylindrical reinforcing fiber assembly from the plate-like assembly.
10メッシュ以上250メッシュ以下の複数の貫通孔を備えた内側筒体と、前記内側筒体と同心的に配置された10メッシュ以上250メッシュ以下の複数の貫通孔を備えた外側筒体と、前記内側筒体及び前記外側筒体の下側端部間を連結する10メッシュ以上250メッシュ以下の複数の貫通孔を備えた底部材とからなる抄造金型を用意するステップと、
補強繊維チョップを水中分散させたスラリーを、前記抄造金型を通して吸引しながら補強繊維チョップを前記底部材上に集積させて前記筒状の補強繊維集積体を形成するステップとからなる請求項14に記載の樹脂製回転体成形用半加工品の製造方法。 The step of forming the cylindrical reinforcing fiber assembly includes
An inner cylinder provided with a plurality of through holes of 10 mesh or more and 250 mesh or less, an outer cylinder provided with a plurality of through holes of 10 mesh or more and 250 mesh or less arranged concentrically with the inner cylinder, Preparing a papermaking mold comprising a bottom member provided with a plurality of through holes of 10 mesh or more and 250 mesh or less connecting between the inner cylinder and the lower end of the outer cylinder;
15. The step of collecting the reinforcing fiber chops on the bottom member while sucking the slurry in which the reinforcing fiber chops are dispersed in water through the papermaking mold to form the cylindrical reinforcing fiber assembly. The manufacturing method of the semi-finished product for resin-made rotary body shaping | molding of description.
前記金属製ブッシュの前記外周部の外側の位置に、前記外周部に嵌った状態で配置された補強用繊維基材とを備えた樹脂製回転体成形用半加工品であって、
前記補強用繊維基材は、内部に境界面を形成しないように多数の補強繊維が集まって構成され且つ中央部に前記金属製ブッシュの前記外周部が嵌る貫通孔を備えた筒状の補強繊維集積体が、前記金属製ブッシュの前記外周部に嵌った状態で、前記金属製ブッシュの前記外周部に向かう方向と前記軸の軸線方向とに圧縮されて形成されたものであることを特徴とする樹脂製回転体成形用半加工品。 A metal bush having one or more detents formed on the outer periphery and rotating about an axis;
A resin rotary body molding semi-finished product comprising a reinforcing fiber base disposed in a state of being fitted to the outer peripheral portion at a position outside the outer peripheral portion of the metal bush,
The reinforcing fiber base material is a cylindrical reinforcing fiber having a through hole in which a large number of reinforcing fibers are gathered so as not to form a boundary surface inside and the outer peripheral portion of the metal bush is fitted in the central portion. The assembly is formed by being compressed in a direction toward the outer peripheral portion of the metal bush and an axial direction of the shaft in a state of being fitted to the outer peripheral portion of the metal bush. Semi-finished product for molding resin rotating bodies.
前記突出部の前記軸線方向に測った厚み寸法は、前記金属製ブッシュの前記軸線方向に測った厚み寸法よりも小さく、
前記金属製ブッシュの前記外周部には、複数の前記突出部が前記軸の周方向に所定の間隔を開けて設けられ、
隣合う二つの前記突出部の間に形成される凹部に、前記補強用繊維基材の一部が嵌り込んでおり、しかも前記複数の突出部が前記補強用繊維基材内に埋まった状態にあることを特徴とする請求項17に記載の樹脂製回転体成形用半加工品。 The anti-rotation portion is composed of a protruding portion that protrudes radially outward of the shaft,
The thickness dimension measured in the axial direction of the protrusion is smaller than the thickness dimension measured in the axial direction of the metal bush,
The outer peripheral portion of the metal bush is provided with a plurality of the protruding portions at predetermined intervals in the circumferential direction of the shaft,
A part of the reinforcing fiber base material is fitted in a recess formed between two adjacent projecting parts, and the plurality of projecting parts are embedded in the reinforcing fiber base material. The semi-processed product for molding a resin rotating body according to claim 17, wherein:
隣り合う二つの前記突出部の間には凹部が形成され、
前記突出部と前記凹部とが、前記軸の周方向に交互に並ぶように配置され、
前記突出部の前記中央部分からの突出寸法をh1とし、前記中央部分からの前記凹部の底部の高さ寸法をh2としたときに、h1>h2であるときに、
前記補強繊維の長さが、0.5×h1mm及び1×h2mmの小さいほうの値以上であり、5×h1mm及び10×h2mmの大きいほうの値以下であることを特徴とする請求項17に記載の樹脂製回転体成形用半加工品。 The detent portion comprises a plurality of projecting portions that project from the central portion of the metal bush toward the radially outer side of the shaft,
A recess is formed between two adjacent protrusions,
The protrusions and the recesses are arranged to be alternately arranged in the circumferential direction of the shaft ,
When h1 is a projecting dimension of the projecting part from the central part and h2 is a height dimension of the bottom of the recess from the central part, when h1> h2,
The length of the reinforcing fiber is not less than the smaller value of 0.5 × h1 mm and 1 × h2 mm, and is not more than the larger value of 5 × h1 mm and 10 × h2 mm. Semi-processed product for molding resin rotating bodies as described.
前記補強用繊維基材に樹脂を含浸させ、前記樹脂を硬化して樹脂成形体を形成するステップと備えてなる樹脂製回転体の製造方法であって、
前記補強用繊維基材を形成するステップは、
内部に境界面を形成しないように多数の補強繊維により構成され且つ中央部に前記金属製ブッシュの前記外周部が嵌る貫通孔を備えた筒状の補強繊維体を形成するステップと、
前記補強繊維体を前記金属製ブッシュの前記外周部に嵌めるステップと、
前記金属製ブッシュの前記外周部に嵌めた前記補強繊維体を、前記金属製ブッシュの前記外周部に向かう方向と前記軸の軸線方向とに圧縮するステップとから形成することを特徴とする樹脂製回転体の製造方法。 A reinforcing fiber substrate having one or more anti-rotation portions on the outer peripheral portion and arranged in a state of being fitted to the outer peripheral portion at a position outside the outer peripheral portion of the metal bush that rotates about an axis. Forming step;
A step of impregnating the reinforcing fiber substrate with a resin, and curing the resin to form a resin molded body, comprising:
Forming the reinforcing fiber substrate comprises:
Forming a cylindrical reinforcing fiber body comprising a plurality of reinforcing fibers so as not to form a boundary surface inside and having a through-hole into which the outer peripheral portion of the metal bush fits in a central portion;
Fitting the reinforcing fiber body to the outer peripheral portion of the metal bush;
The reinforcing fiber body fitted to the outer peripheral portion of the metal bush is formed from a step of compressing in the direction toward the outer peripheral portion of the metal bush and the axial direction of the shaft. A manufacturing method of a rotating body.
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