JPH0212167B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高速回転するロールのロール受けや歯
車など摩擦熱などが生じる部材に用いられる合成
樹脂成形品の製造方法に関する。 この種の合成樹脂成形品としては、本出願人が
従前に特公昭49−13626号公報で提供したものが
ある。このものは「複数枚のフエノール樹脂含浸
布の乾燥せるものと複数枚の金属網とを交互に重
ね合わせて積層し、該積層材料を若干高温に保つ
たのち、金型に充填して加熱加圧成型する」よう
にして得たものであり、金属網によつて熱の伝熱
分散性を高めて局部加熱を防止するようにしたも
のである。しかしながらこのものは樹脂と金属材
である金網とのなじみが悪いために層間剥離が生
じる傾向があり、また金属網にて重量が大きくな
るという問題もあつた。 そこで本出願人はかかる問題を解決するために
炭素繊維で形成された炭素繊維布に熱硬化性樹脂
を含浸すると共に炭素繊維以外の繊維で形成され
た非炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸し、上記両
樹脂含浸布を複数枚積層してこの積層物を加熱加
圧成形することにより合成樹脂成形品を得るよう
にし、炭素繊維の作用で熱放散性に優れると共に
摩擦係数が小さく、しかも樹脂とのなじみのよい
炭素繊維によつて層間剥離強度の高い成形品を得
るに至つた。しかしながらかかる成形品は炭素繊
維布と非炭素繊維布との積層物で形成されてお
り、炭素繊維は炭素繊維100％の炭素繊維布に極
度に偏ることになる。従つてこのものでは極端に
いえば炭素繊維の効果は成形品の局所的な部分で
しか発揮されず炭素繊維の含有量に見合う効果を
十分には得られないものであり、またこのもので
は層間において炭素繊維と非炭素繊維という異質
な繊維が隣り合うことになつて層間剥離について
十分に満足すべき効果が得られないものである。 本発明は上記の点に鑑みてなされたものであつ
て、炭素繊維の効果を十分に発揮させて層間剥離
が生じるおそれがないと共に軽量化でき、しかも
強度が高くかつ摩擦係数の小さい合成樹脂成形品
の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。 本発明は、炭素繊維の糸と他の繊維の糸との複
合撚り糸又は炭素繊維の糸と他の繊維の糸とを引
き揃えた複合引き揃え糸で形成され熱硬化性樹脂
が含浸された複合布と、炭素繊維単独で形成され
熱硬化性樹脂が含浸された炭素繊維布と、炭素繊
維以外の繊維で形成され熱硬化性樹脂が含浸され
た非炭素繊維布との三者のうち、複合布単独又は
炭素繊維布と非炭素繊維布との少なくとも一方と
複合布との組合せで上記樹脂含浸布を複数枚積層
し、この積層物を加熱加圧成形することを特徴と
する合成樹脂成形品の製造方法により上記目的を
達成したものであり、以下本発明を実施例により
詳述する。 本発明においては炭素繊維布と複合布及び非炭
素繊維布とを組み合わせて用いるが、炭素繊維布
は炭素繊維の糸を縦糸及び横糸のいずれにも用い
て炭素繊維100％で織成されたものである。また
複合布２は第２図ａ，ｂ、第３図ａ，ｂの各態様
で形成することができる。すなわち第２図のもの
は例えば第４図に示すように、綿糸など天然繊維
や合化繊糸など炭素繊維以外の２本の糸７（特に
有機繊維糸が好ましく中でも綿糸が好ましい）と
５〜15μ径程度の炭素単糸を500〜12000本合わせ
た炭素繊維糸６とを撚り合わせて得た複合撚り糸
４を縦糸又は横糸に用い、他方糸７を横糸又は縦
糸に用いて織成することにより（第２図ａ）、あ
るいは複合撚り糸４を縦糸と横糸のいずれにも用
いて織成することにより（第２図ｂ）複合布２を
得るようにしたものである。さらに第３図のもの
は上記炭素繊維糸６と糸７とを引き揃え（撚りを
かけずに単にそろえるようにしたもの）て得た第
５図の如き複合引き揃え糸５を縦糸又は横糸に用
い、他方糸７を横糸又は縦糸に用いて織成するこ
とにより（第３図ａ）、あるいは複合引き揃え糸
５を縦糸と横糸のいずれにも用いて織成すること
により（第３図ｂ）複合布２を得るようにしたも
のである。非炭素繊維布としては綿布など天然繊
維布、合化繊布など炭素繊維を含有しない布（特
に有機繊維布）を用いる。ここで、複合布２の非
炭素繊維の糸７と非炭素繊維布を達成する糸とは
同じ種類の糸（例えば綿同士）を用いるようにす
るのがよい。 上記炭素繊維布、複合布、非炭素繊維布のうち
一者以上を組み合わせて複数枚積層し、これを布
基材として合成樹脂成形品を得るものであるが、
炭素繊維布のみを基材とする場合は基材が100％
炭素となつて成形品の加工が困難になつて実用的
でなく、また非炭素繊維布のみを基材とする場合
は炭素成分の含有が零となつて本発明の趣旨より
逸脱する。また、炭素繊維布と非炭素繊維布との
組合せも既述した理由により除外される。従つて
上記三者の組み合わせは、複合布単独、炭素繊維
布と複合布との組み合わせ、複合布と非炭素繊維
布との組み合わせ、炭素繊維布と複合布と非炭素
繊維布との組み合わせの４種類の態様に限定され
ることになる。すなわち、本発明にあつては複合
布が少なくとも用いられるところに特徴を有する
のである。 上記各布を積層するにあたつては、各布に熱硬
化性樹脂を含浸して乾燥しプリプレグとなすが、
ここで熱硬化性樹脂としてはフエノール樹脂の他
にエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレ
タン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等任意のも
のを用いることができ、例えばフエノール樹脂を
用いる場合にはアルカリ触媒のもとでフエノール
に対して過剰のホルムアルデヒドを反応させて得
られる強粘液に溶剤を混入してワニスとし、この
ワニス中に上記布を浸漬して布にワニスを含浸さ
せ、これを乾燥するものである。 上記のようにして得た樹脂含浸布を、上記した
４種類の組み合わせで複数枚積層して積層物３と
し、これを金型に望ましい巾になるよう第６図の
ように折り重ねて、数ブロツクの積層物３を第７
図の如き上金型１０と下金型８との間のキヤビテ
イ９内に充填し、150〜200℃、50〜200Kg／cm²、
20〜50分間程度の条件で加熱加圧成形することに
より、例えば第１図に示す如きロール受けＡを得
るものである。第１図中１０は金属芯リングで、
この金属芯リング１０は、第７図の金型を用いて
成形する際に金属芯リング１０を金型のキヤビテ
イ９内に入れておいて積層物３の加熱加圧成形と
同時に金属芯リング１０がロール受けＡに一体化
されるようにしてもよく、また予じめ第７図の金
型で積層物３をリング状に成形したのちこの中に
金属芯リング１２を挿入接着するようにしてもよ
い。また上記成形にあたつて、熱硬化性樹脂を含
浸乾燥した熱硬化性樹脂含浸布を50〜100℃程度
に予熱しておいてこの状態で積層して折り重ねる
ようにすれば、常温でもろくなつている熱硬化性
樹脂含浸布を変形し易くなり金型に合わせて具合
よく曲折したりすることができて成形作業が容易
になるものである。尚、炭素繊維布、複合布、非
炭素繊維布を２種以上組み合わせて用いる場合
は、それぞれ交互に積層したり、または２枚お
き、３枚おきに積層したり任意の積層方法を採用
することができるが、成形品内における炭素の含
有分布を均一にする点で交互に積層するようにす
るのが好ましい。 上記のようにして得られる成形品は、ロール受
けの他にローラや歯車、削盤等の摺動板などに用
いることができる。歯車Ｂを作成する場合には第
８図に示すように積層物３を上下金型８，１０に
て成形したのち、歯溝１１を切つて歯車Ｂを作成
するものである。ここで、複合布は炭素繊維が主
として成形品の表面に表われるように織成を工夫
することが望ましい。すなわち、複合撚り糸又は
複合引き揃え糸と非炭素繊維の糸との一方を縦糸
に他方を横糸にして複合布を織り上げる場合、成
形品の切削面には例えば縦糸が表われる場合には
縦糸に複合撚り糸又は複合引き揃え糸を用いるよ
うにするのである。また複合布の面が成形品の表
面に出る場合は成形品の表面における炭素繊維の
分散を均一にするうえで複合布の縦糸と横糸とを
ともに複合撚り糸又は複合引き揃え糸を用いるの
がよい。 ここで、上記のようにして得た成形品の機械的
特性と布基材全体における炭素繊維の量（重量
％）との関係を以下に示す。以下においてNo.１は
複合布単独で布基材を形成したもの、No.２は炭素
繊維布と複合布とを交互に積層して布基材を形成
したもの、No.３は複合布と非炭素繊維布とを交互
に積層して布基材を形成したもの、No.４は炭素繊
維布と複合布と非炭素繊維布とを交互に積層して
布基材を形成したものを示し、上記No.１〜No.４に
おいて炭素繊維以外の糸としては綿を用いた。
尚、比較のため炭素繊維布と非炭素繊維布である
綿布とを交互に積層して布基材を形成したもの
（比較No.１）、非炭素繊維布である綿布のみで布基
材を形成したもの（比較No.２）、炭素繊維布のみ
で布基材を形成するようにしたもの（比較No.３）
についても示す。

【表】

【表】 上記の結果より炭素繊維の含有量が大きくなれ
機械的強度を向上させることができるということ
が明らかであるが、炭素繊維を多くするとコスト
の面で不利になると共に織布加工や成形品加工が
困難になつてくるため炭素繊維の布基材に占る割
合は５〜80％、特に好ましくは40〜60％が望まし
い。また上表の結果よりNo.１のものすなわち複合
布を単独で積層したものが機械的強度に最も優れ
るということが確認され、また炭素繊維布と非炭
素繊維布との組合わせでなり、複合布を用いない
比較No.１のものは複合布を用いるNo.１〜No.４のも
のより機械的強度に劣ることが確認される。これ
は層間剥離強度と関係のある結果であると考えら
れる。 しかして本発明は上述したように、炭素繊維と
他の繊維とで形成され熱硬化性樹脂が含浸された
複合布と、炭素繊維単独で形成され熱硬化性樹脂
が含浸された炭素繊維布と、炭素繊維以外の繊維
で形成され熱硬化性樹脂が含浸された非炭素繊維
布との三者のうち、複合布単独又は炭素繊維布と
非炭素繊維布との少なくとも一方と複合布との組
合せで上記樹脂含浸布を複数枚積層し、この積層
物を加熱加圧成形することにより合成樹脂成形品
を得るようにしたので、熱の伝導性に優れた炭素
繊維にて熱を放散させることができて成形品に局
所加熱がされることを防止でき、高速ロールのロ
ール受けやローラ、歯車、削盤等の摺動板などの
熱が発生し易い部材に成形品を用いるのに適して
いるものであり、また炭素繊維は樹脂となじみが
よく加熱加圧成形により熱硬化性樹脂によつて積
層した各布を良好に接着することができ、成形品
に層間剥離が生じるようなおそれはないものであ
る。さらに炭素繊維は軽量でかつ強度も強く、軽
量で強い成形品を得ることができると共に、炭素
繊維は摩擦係数が小さく、摺り摩擦を受ける歯車
や摺動板に用いて特に好適なものである。しかも
本発明にあつては布基材としては炭素繊維と炭素
繊維以外の繊維とで形成された複合布を必ず含む
ものであるから、複合布自体において炭素繊維は
分散された状態で含有されていることになり、炭
素繊維が成形品において極度に偏るようなことが
なく炭素繊維の効果を成形品全体において発揮さ
せることが可能になるものであり、また複合布は
炭素繊維と非炭素繊維の両者を含有するためにこ
の複合布と隣り合う炭素繊維布や非炭素繊維布や
複合布とは同種の繊維をもつて接することにな
り、熱硬化性樹脂による層間の接着強度が高く、
この点に於ても層間剥離強度を向上させることが
できるものである。加えて本発明では、炭素繊維
の糸と他の繊維の糸との複合撚り糸又は炭素繊維
の糸と他の繊維の糸とを引き揃えた複合引き揃え
糸で形成される複合布を用いるようにしているの
で、複合布において炭素繊維は他の繊維と複合さ
れた糸として使用されており、複合布を織成した
りする際に作用する張力等の応力は炭素繊維の糸
に掛かると同時に他の繊維の糸にも掛かることに
なり、一般的に脆い性質を有する炭素繊維の糸に
のみ応力が作用する場合のような、炭素繊維の糸
が切断等されることを低滅することができ、炭素
繊維による熱の伝導放散効果が低下することを防
止できると共に炭素繊維による成形品の補強効果
を高く得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によつて製造される成形品の一
実施例であるロール受けを示す斜視図、第２図
ａ，ｂ、第３図ａ，ｂはそれぞれ複合布を示す模
型図、第４図は複合撚り糸を示す拡大斜視図、第
５図は複合引き揃え糸を示す拡大斜視図、第６図
は積層物の折り重ね状態を示す断面図、第７図は
金型の断面図、第８図は本発明において製造され
る歯車成形品の一部切欠正面図である。 ２は複合布、３は積層物、４は複合撚り糸、５
は複合引き揃え糸である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炭素繊維の糸と他の繊維の糸との複合撚り糸
   又は炭素繊維の糸と他の繊維の糸とを引き揃えた
   複合引き揃え糸で形成され熱硬化性樹脂が含浸さ
   れた複合布と、炭素繊維単独で形成され熱硬化性
   樹脂が含浸された炭素繊維布と、炭素繊維以外の
   繊維で形成され熱硬化性樹脂が含浸された非炭素
   繊維布との三者のうち、複合布単独、又は炭素繊
   維布と非炭素繊維布との少なくとも一方と複合布
   との組合せで上記樹脂含浸布を複数枚積層し、こ
   の積層物を加熱加圧成形することを特徴とする合
   成樹脂成形品の製造方法。