JP2741734B2 - プラスチック用充填材とその製造方法及び製造装置 - Google Patents

プラスチック用充填材とその製造方法及び製造装置

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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
及び製造装置に関する。
〔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、ファイバー状の充填材を含有し
たプラスチック成形品は、成形時に充填材の向きが同じ
になってしまう部分が局部的に生じるために、成形収縮
が異方的となり、真円度、平行度等の形状精度が劣化す
るという不具合がある。また、フレーク状の充填材を含
有したプラスチック成形品は、成形収縮の異方的は改善
されるが、成形品のウェルド部分では、充填材が積層さ
れた状態となり機械的強度が低下するという不具合があ
る。
そこで、上記のような充填材を添加したプラスチック
成形材料における諸問題点を解決するために、2次元的
又は3次元的な方向に線的形状を有する充填材を添加し
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〕
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、その充填材を安定して生産性良く製造
し得るプラスチック用充填材の製造方法及び製造装置を
提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明のプラスチック用
充填材は薄い小片状に成し、その面を不規則な孔及び/
または不規則な凹凸状に形成した三次元形状としたもの
である。
又、本発明の製造方法は、充填材母材の溶融温度より
低くかつ比重の大きい溶融物の表面に微細な波形を形成
し、上記溶融物の表面に溶融した上記充填材母材を霧状
にして吹き付け、上記微細な波形形状を充填材の形状と
して転写しつつ冷却するものである。
さらに、本発明の製造装置は、充填材の母材を溶融す
るための溶融窯と、上記溶融窯から排出した溶融母材を
霧状にして噴出させるための噴射装置と、上記霧状の溶
融母材を受けて成形固化するための溶融母材の溶融温度
より低く比重の大きい溶融物を収納した加熱保温浴槽
と、上記溶融物表面に微細な波形を発生させるための加
振器と、上記溶融物の表面層とともに上記成形固化され
た充填材母材からなる小片を加熱保温浴槽から流出させ
て溶融物を回収するための回収装置と、上記流出された
溶融物から上記小片を分離するための熱線ヒーターと、
上記分離した小片を回収するための回収箱とより構成し
たものである。
〔作 用〕
上記のように構成された製造方法及び製造装置によれ
ば、充填材の溶融母材を霧状にして、上記母材の溶融温
度より低く比重の大きな溶融物に吹き付け、上記溶融物
表面に形成された微細な波形を霧状の溶融母材に転写し
つつ冷却して薄い小片状の充填材が得られる。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第1図及び第2図は、本発明に係るプラスチック用充
填材を製造するための製造装置の1実施例を示し、第1
図は製造装置の概略を示す斜視図、第2図は製造装置の
縦断面図である。なお、本実施例においては、プラスチ
ック用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。
図において1で示すのは、ガラス素材を溶融軟化して
溶融ガラス2の状態にするヒーター3を備えた溶融窯
で、この溶融窯1は製造装置における上部に上下動自在
に配置されており、溶融窯1の下部には溶融ガラス2を
下方に排出するための排出口4が設けられている。排出
口4の直下には、排出された溶融ガラス2を霧状にして
下方に配置した溶融ガラス噴出ダクト5内に噴出させる
ための蒸気噴射装置6が配置され、この蒸気噴射装置6
は蒸気を発生させる蒸気発生装置7に蒸気ダクト8を介
して連結されている。
溶融ガラス噴出ダクト5の下方には、溶融ガラス2よ
り比重が大きくかつ溶融温度の低い鉛をガラスの溶融温
度より低い溶融状態で内部に満たした加熱保温浴槽9が
配置され、溶融鉛10上で溶融ガラス噴出ダクト5内から
落下する霧状の溶融ガラス2を受け取り、その表面上で
冷却固化し浮遊させることができるようになっている。
この加熱保温浴槽9には、外側一側に超音波等により溶
融鉛10表面に微細な波を発生させる加振器11が設けられ
るとともに、溶融鉛10を溶融状態に加熱保持するヒータ
ー12が設けられている。さらに、加熱保温浴槽9は、そ
の内部底部に溶融鉛10を冷却固化されたガラス小片とと
もに加熱保温浴槽9の一方の上辺からオーバーフローさ
せるための傾動板13が加熱保温浴槽9外部に設けた油圧
装置14の上下軸15に連結されて傾動自在に設けられると
ともに、外部側面にはオーバーフローした溶融鉛10を回
収するための開口部16aを上部に設けた溶融物回収箱16
が設けられている。
溶融物回収箱16には、開口部16a全面を覆うようにガ
ラス小片より小さく形成されたメッシュ状の熱線ヒータ
ー17が鉛の溶融温度に保温されつつ設けられるととも
に、ガラス小片を回収するための製品回収箱18が並設さ
れている。熱線ヒーター17は、溶融物回収箱16と製品回
収箱18との境界部に図示を省略したモータ等により駆動
される回動軸19により180度回動自在に設けられ、溶融
物回収箱16上でガラス小片を受け取った後、180度回動
してガラス小片20を製品回収箱18内に落下できるように
なっている。また、溶融物回収箱16の底部には、吸引ポ
ンプ21と連結された吸引ダクト22が接続されている。吸
引ポンプ21には、導入ダクト23が連結され、この吸引ポ
ンプ21により溶融物回収箱16内の溶融鉛10が吸引ダクト
22を介して吸引され導入ダクト23を介して加熱保温浴槽
9内に循環されるようになっている。なお、溶融鉛10の
循環系は、常に鉛の溶融温度以上に保持するように、図
示を省略した断熱,保温,加熱装置が別途設けられてい
る。さらに、上記構成にあって、溶融鉛10の表面に微細
な波を発生させる加振器11の加熱保温浴槽9への設置位
置については、本実施例に限ることなく、第4図aに示
す如く一側面に2個並列して配置、あるいは第4図bに
示す如く4隅に配置して実施することができる。
次に上記製造装置を用いてプラスチック用充填材を製
造する方法について説明する。
まず、溶融窯1内の溶融ガラス2を排出口4から排出
させるとともに、蒸気噴射装置6から蒸気を噴射して溶
融ガラス2を霧状にして溶融ガラス噴出ダクト5内に噴
出させ、加熱保温浴槽9内で加振器11により表面に微細
な波が形成されている溶融鉛10上に落下させる。この
時、霧状の溶融ガラス2は、溶融鉛10表面にたたきつけ
られ、この力により溶融鉛10表面の微細な波形状が転写
されつつ扁平化される。かかる場合、鉛とガラスとの溶
融温度差が900〜1000℃であるため、溶融ガラス2は十
分冷却されてガラス小片として固化されるとともに、溶
融鉛10の比重がガラスの比重の約4倍であるため、ガラ
ス小片は溶融鉛10表面に浮いた状態で保持される。
次に、加熱保温浴槽9内の傾動板13を油圧装置14によ
り、溶融物回収箱16に対して遠い辺を持ち上げるように
傾動させる。そして、傾動板13の傾動により加熱保温浴
槽9内の容積が変化し、溶融鉛10が溶融物回収箱16方向
に流動してオーバーフローする。このオーバーフローに
際し、溶融鉛10上に浮遊したガラス小片は熱線ヒーター
17のメッシュ上に残されるとともに溶融鉛10は冷却され
ることなく溶融物回収箱16内に落下する。そして、溶融
物回収箱16内の溶融鉛10は、吸引ポンプ21のにより吸引
ダクト22及び導入ダクト23を介して加熱保温浴槽9内に
戻される。
次に、傾動板13を原位置に復帰させて溶融鉛10のオー
バーフローを中止した後、熱線ヒーター17を180度回動
させ、メッシュ上のガラス小片を製品回収箱18内に落下
させ回収する。その後、熱線ヒーター17を180度前述と
逆の方向に回動させて溶融物回収箱16上に配置させ、次
のガラス小片の回収に備える。
以上の工程にて製造されたガラス小片、即ち、プラス
チック用充填材25は、加振器11の振動の周波数、振巾に
より形成される種々の溶融鉛10表面の微細な波形状が転
写された薄片状の面に不規則な三次元形状をする形状に
形成され、かかる形状を第3図に示す。即ち、三次元曲
面の形状に形成されるもの(第3図a),平面の4隅が
不規則に折れ曲がった形状に形成されたもの(第3図
b),波状にうねった形状に形成されたもの(第3図
c),平面の中央部が凸部(又は凹部)を有する形状に
形成されたもの(第3図d),三次元曲面の各々の隅部
が不規則に折れ曲がった形状に形成されたもの(第3図
e),平面又は曲面がねじれた形状に形成されたもの
(第3図f)を形成することができる。また、溶融鉛表
面に形成された複数の波形が連続して転写されて三次元
形状に形成されたもの(第3図g)、あるいは波形のう
ねり方向と直角方向にもうねりを有する三次元形状に形
成されるものも存在する。さらに、溶融ガラスが溶融鉛
表面に落下されるので、薄片に孔が形成された三次元形
状に形成されることもある(図示省略)。
本実施例の充填材14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、充填材の形状を不規則に形成し得るので、ウェルド
部分における充填材の積層防止がより積極的になされ、
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、連続
的に成形が可能で、安定的に、かつ、生産性良く製造す
ることができる。
また、充填材母材であるガラスの溶融温度より、はる
かに低い溶融温度を持つ溶融物の表面形状を容易に充填
材形状として転写して形成できるため不規則な三次元形
状を容易にかつ多量に、かつ安定して短時間に製造する
ことができる。
さらに溶融物の表面形状は、超音波等を利用して、作
り出すため、容易に形成できかつ容易に変化を与えるこ
とができるため、不規則な三次元形状の充填材形状を自
由に得ることができる。
〔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、三次面形状の
充填材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、
このようなすぐれた機能を有する充填材を安定的かつ生
産性良く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1実施例を示す斜視
図、第2図は、製造装置の断面図、第3図a〜hは、本
発明に係る充填材の説明図、第4図は、製造装置に設け
た加振器の他の配置例を示す説明図である。 1……溶融窯 2……溶融ガラス 6……蒸気噴射装置 9……加熱保温浴槽 10……溶融物 11……加振器 13……傾動板 14……油圧装置 16……溶融物回収箱 17……熱線ヒーター 18……製品回収箱 21……吸引ポンプ

Claims (3)

    (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充填材に
    おいて、薄い小片状に成し、その面を不規則な孔及び/
    または不規則な凹凸状に形成した三次元形状からなるこ
    とを特徴とするプラスチック用充填材。
  2. 【請求項2】充填材母材の溶融温度より低くかつ比重の
    大きい溶融物の表面に微細な波形を形成し、上記溶融物
    の表面に溶融した上記充填材母材を霧状にして吹き付
    け、上記微細な波形形状を充填材の形状として転写しつ
    つ冷却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。
  3. 【請求項3】充填材の母材を溶融するための溶融窯と、
    上記溶融窯から排出した溶融母材を霧状にして噴出させ
    るための噴射装置と、上記霧状の溶融母材を受けて成形
    固化するための溶融母材の溶融温度より低く比重の大き
    い溶融物を収納した加熱保温浴槽と、上記溶融物表面に
    微細な波形を発生させるための加振器と、上記溶融物の
    表面層とともに上記成形固化された充填材母材からなる
    小片を加熱保温浴槽から流出させて溶融物を回収するた
    めの回収装置と、上記流出された溶融物から上記小片を
    分離するための熱線ヒーターと、上記分離した小片を回
    収するための回収箱とより構成したことを特徴とするプ
    ラスチック用充填材の製造装置。
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