JPS59148623A - 有形物品および完成品の複製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複雑な形状の物品および仕上は品を製造するた
めの安価な製法に関し、更に詳しくはフィラメント巻き
つけと一般にプラスチック材料の成形とから成る技術に
関する０ 蝮雑な形状のフィラメント巻きつけは張力下のストラン
ドを、所望の形状に保持するように設計された鋳型の空
所に配置するととによって行なわれる。このストランド
は所望の厚さのストランドが形成される壕で鋳型の空所
のまわりに巻きつけられる。通常このストランドはそれ
が＠型中の空所の中に巻きつけられる前にバインダーで
完全に湿潤せしめられるが、本発明はこの点に限定され
るものではない。バインダー湿潤ストランドが鋳型中に
引つ張υとまれると、過剰のバインダーはストランドの
巻きつけ物同志の間にしみ出し、また鋳型面とも接触す
る。次いでバインダーは鋳型中で硬化せしめられて繊維
同志を結合させそれらを所望の形状に保持する。バイン
ダーは通常、鋳型面に付着する性質があり、当業技淋は
バインダー中に離型剤を配合することによってこの鋳型
付着問題を軽減させていたう離型剤はバインダーが集塊
する際にその外面に向って上昇し、それによって鋳型面
を被うすることによってその機能を果すものと考えられ
る。

フィラメント巻きつけ技術において生ずる別の問題は、
この巻きつけ物を一緒に結合させるために巻きつけ物に
対して横方向に繊維を配合することがほとんどの場合に
実施不能であるということである。それ故、巻きつけ物
の分離はバインダーによって、およびそのストランドＭ
への付着によってほとんど完全に防がれる。このために
、バインダーの強度は他の種類の繊維補強部品における
場合よりもフィラメント巻きつけ物部品の場合において
より重要である。

フィラメント巻きつけ法に存在する更に別の問題は、“
フィンガー”部分がストランドを鋳型空所に対して適正
位置に配置させつつ鋳型をふつうに回転させるというこ
とである。バインダー湿潤ストランドに及ばず張力は、
鋳型の回転と一緒になって、その分離およびクランプ面
を包含する鋳型の他の表面上の鋳型空所から過剰バイン
ダーを流出させる。との過剰樹脂の除去は費用のかかる
ことがわかった。

捷た、フィラメント巻きつけ部品の商業的製造において
、ストランドを鋳型の空所中に巻きつけるのにが々りな
時間がかかる。それ故、大量生産を達成するためには、
巻きつけ操作のみならず巻きつけ部品をバインダー硬化
期間中支持するためにも、多数のこのような鋳型をもっ
ことが必要である。バインダーが熱硬化性樹脂である場
合、内部に巻きつけ部品をもつ鋳型をオープンに移動さ
せ、約３５０下に加熱してバインダーを硬化させる。こ
の期間中、別の鋳型を巻きつけ機中において別の部品を
形成させる。温度および取扱いに耐えるため、鋳型はふ
つう、鋳造アルミニウムまたは他の金属で作られ、複雑
な形状の鋳型を製造および機械加工する費用はかなりに
達する。

第１図はフィラメント巻きつけ鋳型を製造し使用する本
発明の好ましい具体例に含壕れる諸工程を示すブロック
ダイヤグラムである。

第２図は本発明の別の面により製造された鋳型に適合す
るよう配置した本発明の離型シートを示す破断図である
。

第３図は第２図に示すように作られた組立体の斜め破断
図であって、フィラメント巻きつけ鋳型を完成するよう
に組立て位置に配置された保持用弓形部材を示すもので
ある。

第４図は第３図の＆１４−４にほぼそってとった部分断
面図である。

第５図は第６図の線５−５にほぼそってとった部分断面
図である。

本発明のある面によれば、バインダー中の離型剤は鋳型
面に向って離型材シートを配置することによって減少ま
たは消滅させることができる。この離型材シートはその
場で形成させることもできるが、これは時間がかかるの
で、別の操作で作成し鋳型中に配置しうる十分に厚いシ
ートを別に作ることが好ましい。これは実用的であるば
かりでなく、それから作られた部品に、鋳型面に部品を
直接作る場合にえられるものよりも更に平滑な完成品を
与えることが見出された。これはまた、シートもしくは
離型材の製造過程中に生じる大きさの変化に対して正し
い工程が採用される限り、鋳型製造におけるある廊の経
済を行なうためにも利用できるものである。本発明の方
法のかなシ広範囲の工程が第１図に図式的に示してあり
、これらの工程のうちの若干が第２図〜第５図中に詳し
く示しである。後者は特に自動車用ハンドル車輪のフィ
ラメント巻きつけに関するものである。

第１図に示す本発明の方法の具体例において、ポリプロ
ピレンを前型−分離ヒートとして使用し、鋳造アルミニ
ウムを製造鋳型として使用する。真空成形鋳型から除か
れた後のポリプロピレンシートは１インチ肖り０．０２
０インチだけ収縮する。溶融鋳造温度から冷却中に、鋳
造アルミニウムは１フィート当り約百インチ収縮する。

鋳造アルミニウムの正確な収縮量は使用する特定の合金
、鋳造温度などによっである程度制御される。使用する
ポリプロピレンシートは００２５インチの厚さのもので
あり、真空成形中に［１０１５インチの厚さにまで伸張
することが測定された。

この点に留意して、マスターパターン（１０）は木製の
もの、または他の形成容易な材料から作られたものであ
り、そのフィラメント巻きつけ空所は所望の部品よシも
幅が０．０３０インチ広く、深さが０．０１５インチ深
い０フィラメント巻きつけ空所の全体の寸法は、所望部
品よりも１フィート当り十インチ大きい。それはポリプ
ロピレンがこの量だけ収縮するようにしうるためである
。

真空成形鋳型（１２）は種々の人々っだ方法のうちの任
意の１つの方法で作ることができる。第１図に示す方法
において、精密な砂鋳型（１４）はマスターパターン（
１０）から作られる。真空チューブを砂鋳型の空所に置
いて、空所を金属粉充てんプラスチック（同化中に非常
に小さな収縮率をもつ〕でみたす。真空成形鋳型（１２
）はマスターパターンよりもごくわづかだけ小さい。プ
ラスチックの適切な表面から真空チューブに向けて穴を
ドリルであけ、表面をよく磨く０ マスターパターンは′＝１だ生産用鋳型を作るのにも使
用することができる。第１図に示す方法において、精密
な砂釦型（１６）がまず作られ、溶融アルミニウムがそ
こに注入されて鋳造アルミニウムパターン（１８）がで
きる。冷却後にアルミニウムパターン（１８）はポリプ
ロピレンの収縮Ｋ　一致するに必要な所望量の約７だけ
収縮した。アルミニウムパターン（１８）の表面および
寸法をチェックする。その結果が許容しうるものである
々らば、精密な砂鋳型（２０）をそれから作って鋳造用
アルミニウムをそれに注入する。この際の条件は真空成
形分離シートが適合する鋳型を完成させるに必要な残存
収縮を与えることを意図するように定められる。フィラ
メント巻本つけ部品の大量生産のために、多数の生産用
鋳型（２２）が必要であり、そして多数の砂鋳型（２り
が鋳造金属パターン（１８）からまず作られ、必要な生
産用鋳型（２２）がそこからえられるようにする。

本発明の成形法の利点は分離用シー）　（２４）が真空
成形鋳型（１２）の高品位仕上けを保持することである
。金属性の生産用鋳型（２２）は、砂鋳型（２０）から
除かれたとき、砂粒子間の沈下により生ずる表面不規則
性をもっている。

フィラメント巻きつけにおいて、分離用シー）　（２４
）はこれらの表面不規則性中に圧入されることがなく、
生産用鋳型（２２）について高価な機械加工または磨き
操作を行なう必要のないことが見出された。

フィラメント巻きつけ部品は真空成形分離用シー）（２
４）を第１図の符号（２６）に示すように生産用鋳型（
２２）上に置き、必要なフィラメント保持用プレートを
鋳型のフィラメント保持空所の頂部側端に配置すること
によって製造される。触媒を含むポリエステルプレポリ
マーまたは他の好適なプレポリマーで湿潤させたストラ
ンドをフィラメント保持用空所に向きあったフィンガー
によって位置づけし、そして鋳型を回転させてストラン
ドを鋳型の空所中に配置するか、あるいはまたフィンガ
ーを移動させてストランドを空所中に配置する。この操
作は第１図の符号（２８）で示しであるが、従来技術の
特許に詳細が説明されている周知のことなので、このよ
うな方法で本発明により離型シート（２４）を用いるこ
と以外にはここにその詳細を更に詳細に説明する必要は
ないであろう。ここに示すフィラメント巻きつけ物を含
む鋳型は約３５０″Ｆのオーブン中に入れて符号（６０
）で示すようにバインダーを硬化させ、その後に鋳型を
開放して符号（３２）で示すように成形部品を取り出す
。

第２図〜第５図を参照して、これらの図面には自動車の
フィラメント巻きつけノ・ンドル本輪の製造のための離
型シートおよび鋳型成形部品が示しである。第２図は周
辺の外側に開口する環状リム形成用溝（３４）をもつフ
ィラメント巻きつけ鋳型（２２）を示している。４対の
垂直ガイド（３６゜３Ｂ７．４０．４２）　　がハブ支
持用台座（４４）からリムの溝（３４）に伸びていてハ
ンドル車軸のリム支持用腕のだめのそれぞれの通路を提
供している。６イー１の植込みポル）　（，１１６）が
鋳型の基板から垂直に伸びて溝（５４）の内側に放射状
に存在していて、リムの溝（３４）のｍ部屋を与える弓
形プレート（４８，５０，５２，５４）を保持する。好
適な翼付きナツト（５６）が栢込みポル）　（４６）中
にねじ式に挿入されて弓形カバープレー）　（４８，５
０，５２，５４）を所定の位置に締着させる。

然し、弓形カバープレートを所定の位置に配置する前に
、真空成形ポリプロピレンの離型シー）　（２４）を植
込みポル）Ｃ４６）の上に配置して鋳型（２２）の表面
と一致させる。

第４図および第５図を参照すれは、離型シー）　（２４
）が弓形カバーグレート（４８，５０，５２，５４）に
よって保持されること、および離型シー）（２４）が鋳
型（２２）の表面上に密に存在していることがわかるで
あろう。甘だ、離型シートが周辺樹脂保持溝（５８）を
もっていて納ｆＪ（２２）の回転中にリムの溝（６４）
から投は出される過剰樹脂を捕捉するようになっている
こともわかるであろう。

樹脂保持用溝（５８）は真空成形鋳型（１２）を作る砂
鋳型（１４）によって生じる基本形状に加えられた真空
成形シート（１２）の適切な部分によって真壁成形中に
作られる。鋳型（２２）の表面と弓形カバープレート（
４８，５０，５２，５４）との間に周辺空間（６０）が
存在していて、鋳型（２２）が回転する際に、樹脂保持
用溝（５８）の外側に配置したフィンカー（図示してい
ない〕からの樹脂含浸ガラス・ストランドを受は入れる
ようになっている。鋳型の回転は４対の垂面ガイド（３
６，３８，４０，４２）のうちの１対の間の溝に向きあ
ったフィンガー（図示していない）を用いて適当な時に
停止させ、その後にフィンガーをガイドの対の間を内側
に中心に向けて移動させる。中心に到達したら、鋳型を
再び回転させてストランドをハブ（図示していない）の
まわりに巻きつけ、その後にフィンガーを垂直ガイドの
別の対の間で放射状に外側に移動させる。この操作を、
第４図および第５図に示すようにリムの空所（３４）お
よび垂直ガイドプレートの対の間の空所がストランドで
みたされるまで、つづける。樹脂飽和巻きつけフィラメ
ントを次いでオーブンに移して約３５０下で２０分間保
持してバインダーを硬化させ、ハンドル車輪の骨１ｆｆ
（５２）を形成させる。熱い鋳型を開放して離型シート
付きのハンドル車輪の骨組（３２）を加熱鋳型（２２）
の表面から引き抜いて冷却させる。

第１図は生産用鋳型と一致する離型シートを製造する好
ましい一連の工程を示すものであるが、他の一連の工程
を使用することもできる。離型シートが冷却中の生産用
鋳型の割合の２倍で収縮する場合には、生産用鋳型を作
るマスク−パターンより適当に大きい輪郭から完全に独
立の真空成形鋳型を作ることができる。ポリプロピレン
離型シートの場合、真空成形鋳型は所望の製造部品より
も１フィーＦ当り１インチだけ大きく作ることができる
が生産用鋳型のパターンは所望の製造部品よシも１フィ
ート当り僅か青インチだけ大きく作られる。然し、それ
ぞれを相互に独立に配置する代りに、生産用鋳型を多数
の片たとえば１６片に分割し、次いでこれらを生産用鋳
型よりも１フィート当り十インチ大きい全寸法を与える
ような内挿空間をもつように配置することができる。こ
れらの片は粉末金属光てんプラスチックを使用して一緒
に合体させて空間を満たすことができ、鋳型の空所は次
いで適切な寸法に加工することができる。

本発明の別の具体例において、真空成形シートを作る拐
料は生産用鋳型を作る材料と同じ収縮率をもたせるよう
に配合または選択することができる０この場合、ただ１
個のパターンだけを作るのが磨製であるにすきず、生産
用鋳型は砂鋳型（その空所はマスターパターンそれ自体
によって作られる）から作ることができる。

本発明をフィラメント巻きつけ鋳型の製造に特別の利卓
を有するものとして述べてきたが、本発明はそれに限定
されるものではなく、また単一の離型シートの使用に限
定されるものでもない。

また本発明は上述の特別の具体例に限定されるものでは
なくて、不発明の関与する技術に習熟した者が実施しう
る且つ特許請求の範囲に入るすべての態様、変形および
配列を包含するものと解釈されるべきである０

【図面の簡単な説明】

第１図はフィラメント巻きつけ鋳型を製造し使用する本
発明の好ましい具体例に含まれる諸工程を示すブロック
ダイヤグラムである。 第２図は本発明により製造された鋳型に適合するように
配置した本発明の離型シートを示す破断図である０第３
図は第２図に示すように作られた組立体の斜め破断図で
あって、フィラメント巻きつけ鋳型を完成するように組
立て位置に配置された保持用弓形部材を示すものである
。 第４図（＃５図の線４−４にほぼそってとった部分断面
図であるっ 第５図は第６図の線５−５にほぼそってとった部分断面
図である。 第１し１において； １０・・・マスター鋳型パターン；　１２・・・真空成
形鋳型；１４．１６・・・マスターパターンの妙齢型；
１８・・・鋳造金属パターン：　２０・・・金属パター
ンの砂釣型；２２・・・金属製の生産用鋳型：　２４・
・・分離用シート；２６・・・生産用鋳型上の分能用シ
ート；２８・・・繊維およびバインダーの添加；６０・
・・硬化バインダー；　３２・・・製造部品。 第２図〜第５図において； ２２・・・フィラメント巻きつけｎｘす；　　２４・・
・離型シート；６２・・・ハンドル車輪の骨組み；３４
・・・環状リム形成用溝；３／）、３８，４０．４２・
・４対の垂直ガイド；４４・・・ハブ支持用台座；　４
６・・・棺込みボルト；４８．５０，５２．５４・・・
弓形カバープレート；５６・・・翼付きナツト；　５８
・・・樹脂保持用溝；６０・・・樹脂含浸ストランド受
入れ用の周辺空間。 特許出願人　　ケルシー　ヘイズ　カンパニー代理人　
弁理士　用瀬良−′ Ｉ　　〃　斉藤武章″・。 図面のかｐ）（内容に変更なし −干Ｉ６．２ 手続補正書（方式） 田・；１１８５８１３月１６日 特許庁長官若杉和夫殿 １事件の表示 昭和５８年特許願第２２９８６号 ２発明の名称 有形物１品および完成品のｊ”Ｑ、８ζ二法３、補正を
する者 事件との間係　　６酌出；ｆｉ［１人 名部　　ケルシー　ヘイス　カンパニー（１）代理・１
ｎをＨ止する能面および願岩の特許出願人のイ１す（２
）願書に深付の図ｍ」 ６補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　マスターパターンを作シ、このマスターパターン
   のネガを作り、このマスターパターンの複製物を成形し
   、真空成形用パターンを作り、この真空成形用パターン
   の上に真空成形分離シートを作シ、上記のマスターパタ
   ーンの複製物の表面をこの真空成形分離シートで覆い、
   この複製物鋳型中の真空成形分離シートに向ってプラス
   チック拐料を充てんし、そしてこのプラスチック混合物
   を硬化させることを％徴とする有形物品の複製法。 ２　プラスチック材料が熱硬化性バインダーを含み且つ
   該プラスチック材料が真空成形分離シートに向って硬化
   せしめられる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ＆　プラスチック材料が繊維補強ポリエステル樹脂であ
   る特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、繊維補強材が長い平行な仙１面をもつ繊維から成る
   特許請求の範囲第２項記載の方法。 ５　真空成形分離シートを置く複製物よシも平滑な表面
   を該シートにもたせ、硬化プラスチック混合物を該シー
   トの平滑表面上に形成させる特許請求の範囲第２項記載
   の方法。 ６、平行繊維を閉じこめる鋳型に適合する真空成形分離
   シートを作り、この分離シートを鋳型の表面の上に配置
   し、バインダーを含ませた平行配置繊維を上記分離シー
   トの表面の上に置き、そしてこのバインダーを分離シー
   トに向って硬化させることを特徴とする平行繊維補強物
   品の製造法。 ｌ　平行繊維が真空成形分離シートの表面の上にその場
   で巻きつけられたものである特許請求の範囲第６項記載
   の方法。 ＆　バインダーが熱硬化性バインダーである特許請求の
   範囲第６項記載の方法。 ９　部品が鋳型に付着するのを防くにとが離型の際に要
   求されるプラスチック制刺からの成形部品の製造法であ
   って；鋳型の形状に一致する離型材シートを真空成形し
   、この真空成形シートを鋳型の鋳型面上に配置し、プラ
   スチック混合物をこの分離シートに向って鋳型面注入し
   、そしてこのプラスチック混合物を硬化させることを特
   徴とする方法。 １０　　プラスチック材料が熱硬化性バインダーを含む
   特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１　　分離シートを鋳型の鋳型面の仕上けよりも平滑
   な仕上けをもつように作成し、成形部品にこの分離シー
   トの仕上げ平滑性をもたせる特許ｎｒイ求の範囲第９項
   記載の方法。