(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸を織って又は編んで形成した筒状体をその端部から裏返して軸方向に巻き込みリング状に整えた補強繊維基材を製造するに当たり、
長尺体から所定長さに裁断して準備した第１の筒状体を秤量し、当該秤量値が所定質量に満たないときには、不足質量を補う短寸の第２の筒状体を付加し、
第２の筒状体の一部乃至全体を第１の筒状体の端縁の内側又は外側に重ね、前記重ね合せ部分から軸方向に巻き上げリング状に整えた補強繊維基材とすることを特徴とするリング状補強繊維基材の製造法。
【請求項２】
請求項１に係る方法により製造したリング状補強繊維基材を成形金型に収容して金型を閉じ、減圧状態にした成形金型内に液状樹脂を注入することを特徴とする樹脂成形体の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、糸を織って又は編んで形成した筒状体から、形状をリング状に整えた補強繊維基材を製造する方法に関する。また、形状をリング状に整えた補強繊維基材を用いて、樹脂成形体を製造する方法に関する。前記樹脂成形体は、歯車の歯部構成体として適したものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂歯車の歯部を構成するための補強繊維基材として、アラミド繊維糸を織ったり編んだりした筒状体が提案されている（特開平８−１５６１２４号公報）。図３に示すように、この筒状体１１は、その端縁を裏返して軸方向に巻き込むことによりリング状に整えた補強繊維基材１として歯車の製造に供する。この補強繊維基材と当該補強繊維基材の中央に配置した金属製ブッシュとを成形金型に収容し、成形金型に注入した液状樹脂を補強繊維基材に含浸して一体成形（注入成形）する。例えば、図４に示すように、リング状に整えた後リングの断面を矩形に仮成形した補強繊維基材１を成形金型３内で２段に重ね、中央に金属製ブッシュ２を配置して成形金型３を閉じる。成形金型３を閉じるときの圧力で補強繊維基材１を圧縮変形させて金属製ブッシュ２の形状になじませる。そして、成形金型内を減圧状態（１３００Pa）にし、液状樹脂（架橋ポリアミノアミド、エポキシ樹脂、ポリイミドなど）を注入して補強繊維基材１に浸透させ加熱硬化させる。その後、補強繊維基材１を含む樹脂成形体部分の周囲に切削加工により歯を形成し、樹脂歯車を完成する。
この樹脂歯車は、補強繊維基材がつなぎ目のないリング状であるので、歯車周囲各部の強度が均一であり好ましいものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記リング状に整えられた補強繊維基材が樹脂成形体中に占める質量割合あるいは体積割合は、樹脂成形体の個体間でばらつかないことが望まれる。前記補強繊維基材は、長尺体から所定長さに裁断し準備した筒状体をその端部から軸方向に巻き上げて形成しているが、長さを基準にして準備した筒状体を用いるという方法では、補強繊維基材が樹脂成形体中に占める質量割合あるいは体積割合が樹脂成形体の個体間でばらつくという問題を生じた。この問題の原因は、筒状体を構成する糸の太さや単位質量にばらつきがあること、織りや編みの密度にばらつきがあること、さらには、筒状体が伸縮性を有している場合には、長さを正確に測定して裁断できないことにある。
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、糸を織って又は編んで形成した筒状体を端縁から裏返して軸方向に巻き込み、形状をリング状に整えた補強繊維基材を製造するに当たり、その質量の個体間ばらつきを小さくすることである。そして、前記補強繊維基材が樹脂成形体中に占める質量割合あるいは体積割合が、樹脂成形体の個体間でできるだけばらつかないようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る補強繊維基材の製造法は、糸を織って又は編んで形成した筒状体の長尺体から所定長さに裁断して分離した第１の筒状体を準備する。そして、前記第１の筒状体を秤量し、当該秤量値が所定質量に満たないときには、不足質量を補う短寸の第２の筒状体を付加する。第２の筒状体の一部乃至全体を第１の筒状体の端縁の内側又は外側に重ね、前記重ね合せ部分から軸方向に巻き上げて、リング状に整えた補強繊維基材とするものである。
【０００６】
上記方法により製造したリング状補強繊維基材を成形金型に収容して金型を閉じ、減圧状態にした成形金型内に液状樹脂を注入することにより樹脂成形体を製造する。
【０００７】
上記のように、本発明に係る製造法は、補強繊維基材の使用量を質量により決定するので、樹脂成形体の製造に供する量のばらつきを小さく抑えることができる。
この補強繊維基材を用いる樹脂成形体の製造は、成形金型を閉じて形成される一定容積の閉じられた成形空間に前記補強繊維基材を配置し、減圧状態にした成形金型内に液状樹脂を注入するものである。補強繊維基材を除いた成形空間が液状樹脂で満たされれば注入は自ずと停止する。従って、補強繊維基材の使用量（充填量）ばらつきが小さいならば、樹脂成形体に占める補強繊維基材の質量割合の個体間ばらつきも小さくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、参考例の態様から説明する。図１は、筒状体を柱形の製造治具４に外挿し巻き上げを実施する最初の段階を示している。
筒状体は、アラミド繊維糸や補強材として適したその他の糸を織ったり編んだりして構成したものである。製造治具４は、アルミ合金製であり、その周面を所定角度で複数に分割し、分割した各周面にはローレットによる滑り止め５を施してある。この滑り止め５は、四角錐の頂部を落として頂面を平らにした凸部を密集して並べた構成である。筒状体は多少伸縮性があるので（特に、糸を編んで構成した筒状体は伸縮性がある）、製造治具４の外径は、筒状体１１の内径と同等か、それより若干大きく設定する。
【０００９】
上記の製造治具４を用い、筒状体を出発材料として、リング状に整えた補強繊維基材を製造する過程を次に説明する。
筒状体の長尺体から所定長さに裁断して分離した第１の筒状体１２を準備する。第１の筒状体１２を秤量し、当該秤量値が所定値に満たないときは、不足質量を補う短寸の第２の筒状体１３を付加する。前記秤量の所定値とは、樹脂成形体として必要な充填量（設計値）を意味する。
【００１０】
製造治具４は先端が先細りになっており、そこから、まず、第２の筒状体１３を外挿し、基部の方へずらす。続いて、第１の筒状体１２を製造治具４に外挿し全長を製造治具４の周面に密着させる。製造治具４に外挿した第１の筒状体１２と第２の筒状体１３は、その端縁同士の間に隙間をあけてもよいし、あけなくてもよい。
そして、製造治具４に外挿した第２の筒状体１３を、外周側にリングができるように、その端縁を裏返して、第１の筒状体１２の方へリング状に巻き込んでいく。
【００１１】
第２の筒状体１３を巻き終えたら、今度は、これを芯材にして第１の筒状体１２を同様にリング状に巻き込んでいく。図２は、このときの状態を示している。最後まで巻き込んだら、リング状に整えた補強繊維基材を製造治具４の先端まで移動して、取り出す。
【００１２】
上記の参考例の態様は、筒状体を製造治具４の先端に向かって巻き込んでいき、製造治具４の先端から取り出すようにしている。別の実施の態様として、これとは反対に、製造治具４の基部に向かって巻き込んでいくようにしてもよい。この場合は、第１の筒状体１２を先に製造治具４に外挿し、続いて、第２の筒状体１３を外挿する。そして、第２の筒状体１３から、リング状に巻く作業を始める。全体を巻き終えたら、リング状に整えた補強繊維基材を巻き込みの方向とは反対方向へ移動させて製造治具４の先端から取り出す。
このように、筒状体を巻き込んでいった方向とは反対方向へ補強繊維基材を移動させて取り出すと、この動作のときに補強繊維基材の巻き終わり端部は、取り出し方向とは反対方向へ引っ張られた状態になるので、シワができにくくなる。
【００１３】
上記のいずれの参考例の態様も、第２の筒状体１３を巻き終えて、これを芯材にして、第１の筒状１２を巻き込んでいる。本発明の実施の態様は、上記参考例の態様において、製造治具４に外挿した第２の筒状体１３の軸方向の一部乃至全体を第１の筒状体１２の端縁に重ね、この状態で巻き込みの作業を開始する。重ね方は、第２の筒状体１３が外側になっても内側になってもよい。
【００１４】
上記補強繊維基材は、従来の技術で説明した方法に準じて注入成形に供し、樹脂成形体を製造する。
【００１５】
尚、第１の筒状体の秤量値が所定値の許容範囲にあるなら、第２の筒状体を付加することなく巻き込みの作業をすればよい。また、第１の筒状体の秤量値が所定値を越えているなら、過剰分を裁断除去して巻き込み作業をすればよい。裁断除去した筒状体は、必要に応じ、第２の筒状体として使用することに全く支障がない。
【００１６】
【実施例】
参考例１、２
アラミド繊維糸を編んで構成した筒状体を出発材料として、リング状に整えた補強繊維基材を製造する。本参考例は、まず、第２の筒状体１３を製造治具４に外挿し、基部の方へずらす。続いて、第１の筒状体１２を製造治具４に外挿し全長を製造治具４の周面に密着させる。そして、第２の筒状体１３を、外周側にリングができるように、その端縁を裏返してリング状に巻き込み、これを芯材にして第１の筒状体１２を同様にリング状に巻き込むものである。
リング状に整えた補強繊維基材全体の質量を一定にし、そこに第２の筒状体１３が占める質量が１３％である補強繊維基材（参考例１）と前記質量が２５％である補強繊維基材（参考例２）を準備した。各補強繊維基材を用い、架橋ポリアミノアミドによる注入成形を行なって、リング状の樹脂成形品（外径６５mm，内径７０mm，厚み１０mm）を成形した。樹脂成形品の質量に補強繊維基材が占める質量を５０％（設計値）とした。
【００１７】
実施例１〜３
本実施例は、上記参考例において、第２の筒状体１３の軸方向全体を第１の筒状体１２の端縁外側に重ね、この状態で重ね部分の端縁から裏返してリング状に巻き込み、リング状に整えた補強繊維基材を製造するものである。
リング状に整えた補強繊維基材全体の質量を一定にし、そこに第２の筒状体１３が占める質量が３％である補強繊維基材（実施例１）と前記質量が１３％である補強繊維基材（実施例２）及び２５％である補強繊維基材（実施例３）を準備した。以下、参考例１と同様に、リング状の樹脂成形品を成形した。
【００１８】
従来例
長尺体から、長さを基準にして所定長に裁断した筒状体を用い、その端縁を裏返してリング状に巻き込み、リング状に整えた補強繊維基材を製造する。以下、参考例１と同様に、リング状の樹脂成形品を成形した。
【００１９】
上記各例のリング状の樹脂成形品（それぞれ３個）から試験片を切り出し、曲げ強度を測定した。その結果を表１に示す。
曲げ強度は、リング状の樹脂成形品から９０度の角度で試験片を切り出し、この試験片の外周を４２．５mmの間隔をもって支持し、内周側中央部を押圧して折損するときの力の大きさを測定した。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１から、各実施例の曲げ強度は従来例と遜色がなく、個体間のばらつきも小さいことがわかる。
【００２２】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る方法によれば、筒状体を出発材料としてリング状に整えた補強繊維基材を製造するに当たり、その質量が個体間でばらつきがないように一定の許容範囲に簡単に揃えることができる。この補強繊維基材を使用して樹脂成形体を製造すれば、樹脂成形体中に占める補強繊維基材の質量割合あるいは体積割合の個体間ばらつきを小さくでき、品質の均一な樹脂成形体の成形に寄与する。補強繊維基材の中心に位置する第２の筒状体からなる部分が、樹脂成形体の機械的強度そのほかの特性に影響を及ぼすこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に関連する参考例の実施の形態を示し、リング状に整えた補強繊維基材を製造する過程の説明図である。
【図２】  図１に示した過程に続く過程の説明図である。
【図３】  筒状体から、リング状に整えた補強繊維基材を製造する過程を示す説明図である。
【図４】  リング状に整えた補強繊維基材を用いて樹脂製歯車を成形する様子を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１は補強繊維基材
１１は筒状体
１２は第１の筒状体
１３は第２の筒状体
２は金属製ブッシュ
３は成形金型
４は製造治具
５は滑り止め
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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