JP7415472B2 - Brush manufacturing method, brush manufacturing jig, and brush - Google Patents
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Description
本発明は、ブラシ製造方法、ブラシ製造用治具、及びブラシに関する。 The present invention relates to a brush manufacturing method, a brush manufacturing jig, and a brush.
レーザ加工機などの板金加工機において板状のワークを移動させる場合、ワークを送るときの走行音の低減、並びにワーク裏面の損傷防止などを図るために複数のブラシが配置される場合がある。このブラシは、所定の長さにカットした数十本単位の繊維束を植毛先の孔部上に載置し、針金状の束線により繊維束の中央部分を孔部に押し込んで、繊維束の中央部分を孔部に収容させて形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。 When moving a plate-shaped workpiece in a sheet metal processing machine such as a laser processing machine, a plurality of brushes may be arranged in order to reduce traveling noise when moving the workpiece and to prevent damage to the back side of the workpiece. This brush is made by placing dozens of fiber bundles cut to a predetermined length over the hole at the tip of the flock, and pushing the center part of the fiber bundle into the hole using a wire-like bundle wire to create a fiber bundle. It is known that the center portion of the hole is accommodated in the hole (for example, see Patent Document 1).
ブラシ上においてワークを支持する際、ブラシの先端の高さが揃っていることが望ましいが、上記したブラシの製造方法では、繊維束の中央部分を孔部に押し込んで形成されるので、繊維束の毛先（ブラシの先端）の高さが揃っていない場合がある。この場合、繊維束の毛先を切り揃えるために裁断する工程が必要となるが、この裁断工程には手間がかかり、面倒なだけでなく、裁断された毛がブラシに残る場合があり、残った毛の除去といった面倒な作業が必要となる。 When supporting a workpiece on a brush, it is desirable that the tips of the brushes be at the same height, but in the above-mentioned brush manufacturing method, the fiber bundle is formed by pushing the central part of the fiber bundle into the hole. The height of the bristles (tip of the brush) may not be the same. In this case, a cutting process is required to trim the tips of the fiber bundles, but this cutting process is not only time-consuming and troublesome, but also may leave cut hairs on the brush. This requires tedious work such as removing the hair.
本発明は、繊維束の毛先が揃いかつホルダ底面から毛先までのブラシ高さが揃えられたブラシを効率よく、かつ高精度に製造することが可能なブラシ製造方法、ブラシ製造用治具、及びブラシを提供することを目的とする。 The present invention provides a brush manufacturing method and a brush manufacturing jig that can efficiently and accurately manufacture brushes in which the tips of the fiber bundles are aligned and the brush height from the bottom of the holder to the tips of the brushes is aligned. , and a brush.
本発明の態様に係るブラシ製造方法は、複数の繊維束の基端部が樹脂製のホルダに埋設されたブラシの製造方法であって、第１プレートに形成された複数の孔のそれぞれに、繊維束を第１プレートの第１面側と第２面側との両側に突出した状態まで挿入し、第１プレートの第２面側において前記第１プレートに対して繊維束の軸方向に所定寸法となる位置に配置された第２プレートに、繊維束の先端を突き当てる繊維束挿入・位置決め工程と、ホルダの外形形状に応じた樹脂充填部を形成する樹脂充填部材に未硬化の樹脂材料を充填する樹脂材料充填工程と、第１プレートの第１面側に突出した繊維束を樹脂充填部材内の樹脂材料に浸漬する樹脂浸漬工程と、樹脂材料を硬化させる樹脂硬化工程と、樹脂材料が硬化することで形成されるホルダを、樹脂充填部材から脱型させる脱型工程と、第２プレートを取り外す取り外し工程と、を含み、樹脂材料は、主材と反応性希釈剤とを含み、主材と前記反応性希釈剤との配合比が重量比［ｗｔ％］で８５：１５以上１００：０未満の範囲内である。 A method for manufacturing a brush according to an aspect of the present invention is a method for manufacturing a brush in which the base end portions of a plurality of fiber bundles are embedded in a resin holder, in which each of a plurality of holes formed in a first plate includes: Insert the fiber bundle until it protrudes on both sides of the first surface and the second surface of the first plate, and insert the fiber bundle into a predetermined position in the axial direction of the fiber bundle with respect to the first plate on the second surface of the first plate. A fiber bundle insertion and positioning process in which the tip of the fiber bundle is butted against a second plate placed at a position that corresponds to the dimensions, and an uncured resin material is added to the resin filling member to form a resin filling part according to the external shape of the holder. a resin material filling step in which the fiber bundles protruding toward the first surface of the first plate are immersed in the resin material in the resin filling member; a resin curing step in which the resin material is hardened; the resin material includes a main material and a reactive diluent; The blending ratio of the main material and the reactive diluent is in the range of 85:15 or more and less than 100:0 in terms of weight ratio [wt%] .
また、繊維束挿入・位置決め工程に先立って、第１プレートと第２プレートとを、ブラシ丈を決定する位置関係で連結するプレート連結工程をさらに含み、取り外し工程では、
ホルダと一体化した第１プレートから第２プレートを取り外してもよい。また、繊維束挿入・位置決め工程では、繊維束を、第１プレートの孔と、第１プレートと第２プレートとの間に配置された第３プレートの挿入孔とに挿入してもよい。また、樹脂材料は、硬化剤及び添加剤を含み、主材及び反応性希釈剤に対する硬化剤の配合比は、２５［ｐｈｒ］以上かつ３５［ｐｈｒ］以下であり、主材及び反応性希釈剤に対する添加剤の配合比は、２００［ｐｈｒ］以上かつ２４６［ｐｈｒ］以下であり、反応性希釈剤の配合比が５［ｗｔ％］以上である場合には、硬化剤の配合比を３０［ｐｈｒ］以上３５［ｐｈｒ］以下としてもよい。また、樹脂材料は、未硬化の状態で、粘度が６０［Ｐａ・ｓ］以上であってもよい。また、主材と反応性希釈剤との配合比は、重量比［ｗｔ％］で９５：５以上１００：０未満の範囲内であってもよい。
Further, prior to the fiber bundle insertion/positioning step, the first plate and the second plate are connected in a positional relationship that determines the brush length, and the removal step includes:
The second plate may be removed from the first plate integrated with the holder. Further, in the fiber bundle insertion/positioning step, the fiber bundle may be inserted into a hole in the first plate and an insertion hole in a third plate disposed between the first plate and the second plate. Further, the resin material includes a curing agent and an additive, and the blending ratio of the curing agent to the main material and the reactive diluent is 25 [phr] or more and 35 [phr] or less, and the main material and the reactive diluent are The blending ratio of the additive is 200 [phr] or more and 246 [phr] or less, and when the blending ratio of the reactive diluent is 5 [wt%] or more, the blending ratio of the curing agent is 30 [phr] or more. phr] or more and 35 [phr] or less. Further, the resin material may have a viscosity of 60 [Pa·s] or more in an uncured state. Further, the blending ratio of the main material and the reactive diluent may be in the range of 95:5 or more and less than 100:0 in terms of weight ratio [wt%] .
本発明の態様に係るブラシ製造用治具は、複数の繊維束が、第１面側と第２面側との両側に突出した状態で挿入される複数の孔を有した第１プレートと、第１プレートの第２面側において、第１プレートに対して繊維束の軸方向に所定寸法となる位置に配置され、複数の繊維束の先端が突き当てられる第２プレートと、軸方向における第１プレートと第２プレートとの位置を決定する位置決定部材と、第２プレートを着脱可能に接続する接続部材と、第１プレートの第１面側に配置され、第１面との間にホルダを形成する樹脂が充填される樹脂充填部を形成する樹脂充填部材と、第１プレートの外周部から樹脂充填部材側に延び、ホルダの外周形状を規定する外周型枠部材と、を備え、外周型枠部材は、第１プレート側から樹脂充填部材側に上下スライド可能に設けられている。 A brush manufacturing jig according to an aspect of the present invention includes a first plate having a plurality of holes into which a plurality of fiber bundles are inserted in a state in which they protrude from both sides of a first surface and a second surface; On the second surface side of the first plate, a second plate is arranged at a position having a predetermined dimension in the axial direction of the fiber bundles with respect to the first plate, and the tips of the plurality of fiber bundles are abutted; A position determining member that determines the position of the first plate and the second plate, a connecting member that removably connects the second plate, and a holder disposed on the first surface side of the first plate and between the first surface and the first plate. a resin filling member forming a resin filling part filled with resin forming the holder; and an outer peripheral formwork member extending from the outer peripheral part of the first plate toward the resin filling member side and defining the outer peripheral shape of the holder . The frame member is provided so as to be vertically slidable from the first plate side to the resin filling member side.
また、接続部材は、第１プレートの第１面から突出するように設けられてもよい。 Further , the connecting member may be provided so as to protrude from the first surface of the first plate.
本発明の態様に係るブラシは、複数本の炭素繊維からなる撚糸を複数束ねた繊維束と、複数の繊維束がそれぞれ挿入され、繊維束の軸方向中間部を保持する複数の孔を有する金属製のプレートと、プレートの裏面側に設けられ、プレートの裏面側に突出した繊維束の基端部が埋設した状態で固定される樹脂製のホルダと、を備え、前記樹脂製のホルダは、主材と反応性希釈剤とを含む未硬化の樹脂材料が硬化したものであり、前記主材と前記反応性希釈剤との配合比は、重量比［ｗｔ％］で８５：１５以上１００：０未満の範囲内である。 A brush according to an aspect of the present invention includes a fiber bundle formed by bundling a plurality of twisted yarns made of a plurality of carbon fibers, and a metal having a plurality of holes into which the plurality of fiber bundles are inserted and holding the axial intermediate portion of the fiber bundle. and a resin holder provided on the back side of the plate and fixed with the proximal end of the fiber bundle protruding on the back side of the plate embedded, the resin holder comprising: An uncured resin material containing a main material and a reactive diluent is cured, and the blending ratio of the main material and the reactive diluent is 85:15 or more and 100:1 in weight ratio [wt%]. In the range less than 0.
本発明の態様に係るブラシ製造方法及びブラシ製造用治具では、複数の繊維束が、第１プレートに形成された複数の孔に挿入されて保持される。複数の繊維束は、第１プレートの第２面側において第１プレートに対して繊維束の軸方向に所定寸法となる位置、すなわちブラシ丈（繊維束の根元から先端までの長さ）に相当する位置に配置された第２プレートに先端が突き当たることにより、繊維束の軸方向において、先端の位置が揃えられる。また、樹脂充填部材に充填された未硬化の樹脂材料に、第１プレートの第１面側に突出した繊維束の基端部を浸漬させた状態で樹脂材料を硬化させることにより、繊維束と一体となった樹脂製のホルダが成形される。このように、本発明の態様によれば、繊維束の毛先が揃っていなければならないブラシ要求品質に対して、繊維束の先端を裁断する工程を不要とし、ホルダ底面から毛先までのブラシ高さが揃えられる。よって、ブラシを効率よく、かつ高精度に製造することができる。 In the brush manufacturing method and brush manufacturing jig according to aspects of the present invention, a plurality of fiber bundles are inserted into and held in a plurality of holes formed in the first plate. The plurality of fiber bundles are located at a position where the fiber bundles have a predetermined dimension in the axial direction with respect to the first plate on the second surface side of the first plate, that is, equivalent to the brush length (length from the root to the tip of the fiber bundles). By abutting the tips against the second plate placed at the position, the positions of the tips are aligned in the axial direction of the fiber bundle. In addition, the base end of the fiber bundle protruding toward the first surface of the first plate is immersed in the uncured resin material filled in the resin filling member, and the resin material is cured to form the fiber bundle. An integrated resin holder is molded. As described above, according to the aspect of the present invention, the brush from the bottom of the holder to the bristles does not require the step of cutting the tips of the fiber bundles, and the required quality of the brush requires that the bristles of the fiber bundles are aligned. Height can be adjusted. Therefore, the brush can be manufactured efficiently and with high precision.
また、繊維束挿入・位置決め工程に先立って行われるプレート連結工程で、第１プレートと第２プレートとを、ブラシ丈を決定する位置関係で連結することにより、第１プレートと第２プレートとをブラシ丈となる位置にそれぞれ位置決めされて固定される。その結果、第１プレートに形成された複数の孔のそれぞれに繊維束を挿入した際、繊維束の軸方向において、繊維束の先端を揃えるための第２プレートの位置を高精度に位置決めすることができる。また、取り外し工程で、ホルダと一体化した第１プレートから第２プレートを取り外すことにより、繊維束の先端を位置決めした第２プレートを容易に取り外すことができる。また、樹脂が硬化することによりホルダと一体化した第１プレートは、ホルダを覆うカバーとなり、ホルダの耐熱性を高めることができる。 In addition, in the plate connecting step performed prior to the fiber bundle insertion and positioning step, the first plate and the second plate are connected in a positional relationship that determines the brush length. Each is positioned and fixed at a position corresponding to the brush length. As a result, when a fiber bundle is inserted into each of the plurality of holes formed in the first plate, the second plate can be positioned with high precision in order to align the tips of the fiber bundle in the axial direction of the fiber bundle. I can do it. Further, in the removal step, by removing the second plate from the first plate integrated with the holder, the second plate on which the tip of the fiber bundle is positioned can be easily removed. Moreover, the first plate integrated with the holder by the resin curing becomes a cover that covers the holder, and can improve the heat resistance of the holder.
また、繊維束挿入・位置決め工程において、繊維束を、第１プレートの孔と第３プレートの挿入孔とに挿入することにより、繊維束が第１プレートと第２プレートとの間で撓むことを抑えることができる。また、樹脂材料が、エポキシ樹脂、変性アミン、及び水酸化アルミニウムのうち少なくとも１つを含む構成では、ブラシのホルダを容易に成形することができる。また、繊維束を形成する複数の繊維が炭素繊維である構成では、耐熱性のブラシを製造することができる。 Furthermore, in the fiber bundle insertion/positioning step, by inserting the fiber bundle into the hole of the first plate and the insertion hole of the third plate, the fiber bundle may be bent between the first plate and the second plate. can be suppressed. Further, in a configuration in which the resin material includes at least one of epoxy resin, modified amine, and aluminum hydroxide, the brush holder can be easily molded. Further, in a configuration in which the plurality of fibers forming the fiber bundle are carbon fibers, a heat-resistant brush can be manufactured.
また、ブラシ製造用治具において、外周型枠部材を第１プレート側から樹脂充填部材側に上下スライド可能とすることにより、第１プレートの複数の孔に挿入された複数の繊維束の基端部を未硬化の樹脂材料に浸漬する際に、外周型枠部材を第２プレート側に移動させておくことができる。その結果、樹脂材料への浸漬を容易に行うことができる。また、樹脂材料への浸漬後に、外周型枠部材を樹脂充填部側に移動させることにより、ホルダを規定の外周形状に容易に成形することができる。また、接続部材が、第１プレートの第１面から突出している構成では、樹脂材料が硬化することで所定形状に形成されるホルダに凹部（貫通孔を含む）が形成される。この凹部を用いることにより、ホルダの位置決め又は固定等を容易に行うことができる。また、第１面から突出する突出長さにより樹脂厚が決まるので、ホルダ厚を容易に設定できる。 In addition, in the brush manufacturing jig, by making the outer peripheral formwork member vertically slidable from the first plate side to the resin filling member side, the proximal ends of the plurality of fiber bundles inserted into the plurality of holes in the first plate When the part is immersed in the uncured resin material, the outer peripheral formwork member can be moved toward the second plate. As a result, immersion into the resin material can be easily performed. In addition, by moving the outer peripheral formwork member toward the resin filling portion after immersion in the resin material, the holder can be easily molded into a prescribed outer peripheral shape. Further, in a configuration in which the connecting member protrudes from the first surface of the first plate, a recess (including a through hole) is formed in the holder formed into a predetermined shape by curing the resin material. By using this recess, the holder can be easily positioned or fixed. Furthermore, since the resin thickness is determined by the length of the protrusion from the first surface, the holder thickness can be easily set.
本発明の態様に係るブラシでは、繊維束は炭素繊維からなる撚糸を複数束ねて設けられ、複数の繊維束を挿入する複数の孔を備える金属製のプレートによってホルダが覆われるので、ブラシの耐熱性を向上させることができる。 In the brush according to the aspect of the present invention, the fiber bundle is provided by bundling a plurality of twisted yarns made of carbon fibers, and the holder is covered with a metal plate having a plurality of holes into which the plurality of fiber bundles are inserted. can improve sex.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこの形態に限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現しており、実際の製品とは形状又は大きさが異なっている場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this form. Further, in order to explain the embodiments in the drawings, the scale is appropriately changed, such as by enlarging or emphasizing a part, and the shape or size may differ from the actual product.
図１は、実施形態に係るブラシ製造方法、ブラシ製造用治具を用いて形成されるブラシの一例を示す斜視図である。図２は、図１に示すブラシの一例を示す断面図である。図１及び図２に示すブラシは、炭素繊維ブラシＣＢである。この炭素繊維ブラシＣＢは、例えば、レーザ加工機に配置されて用いられる。レーザ加工機は、板状のワーク（被加工物）に対してレーザ光を照射することにより、ワークの一部を切断加工する。ワークにおいてレーザ光が照射される周辺部分は高温となるため、この部分のワークを支持するためのブラシには耐熱性が求められる。図1に示す炭素繊維ブラシＣＢは、レーザ光が照射される周辺領域においてレーザ加工機のワーク支持台上に配置され、ワークの下面に接触してワークを支持する。 FIG. 1 is a perspective view showing an example of a brush formed using a brush manufacturing method and a brush manufacturing jig according to an embodiment. FIG. 2 is a sectional view showing an example of the brush shown in FIG. The brush shown in FIGS. 1 and 2 is a carbon fiber brush CB. This carbon fiber brush CB is used, for example, by being placed in a laser processing machine. A laser processing machine cuts a part of a plate-shaped work (workpiece) by irradiating the workpiece with a laser beam. Since the peripheral area of the workpiece that is irradiated with laser light is high in temperature, the brush used to support the workpiece in this area is required to have heat resistance. The carbon fiber brush CB shown in FIG. 1 is placed on the workpiece support table of the laser processing machine in the peripheral area where the laser beam is irradiated, and supports the workpiece by contacting the lower surface of the workpiece.
炭素繊維ブラシＣＢは、図１に示すように、ホルダ１０１と、複数の繊維束１０３と、プレート（第１プレート１０）１０４とからなる。ホルダ１０１は、全ての繊維束１０３を保持する。図面において、符号１０２は、全ての繊維束１０３を含むブラシ部を示している。本実施形態では、ブラシ部１０２を用いて説明する場合がある。ホルダ１０１は、例えば、平面視において矩形状であり、所定の厚さを有している。なお、ホルダ１０１の形状は、矩形状であることに限定されず、炭素繊維ブラシＣＢが設置される位置等に応じて適宜変更可能である。また、炭素繊維ブラシＣＢをレーザ加工機以外に用いる場合においても、ホルダ１０１の形状を適宜変更可能である。
As shown in FIG. 1, the carbon fiber brush CB includes a
複数の繊維束１０３は、後述するように、液状の樹脂材料ＰＭが硬化（又は固化）したホルダ１０１により保持される。ホルダ１０１には、複数個所（本実施形態では４個所、図２では２個所のみを図示している。）に、取付孔１０５が形成されている。各取付孔１０５は、ホルダ１０１の表面１０１ｆと裏面１０１ｇ、及びプレート１０４を貫通して形成されている。各取付孔１０５は、炭素繊維ブラシＣＢを例えばレーザ加工機等に固定する際、ボルトを挿通させるために用いられる。ホルダ１０１は、液状の材料を硬化させることで形成されている。ホルダ１０１を形成する材料としては、例えば合成樹脂が適している。本実施形態では、ホルダ１０１は、例えばエポキシ系の合成樹脂により形成されている。ホルダ１０１を形成する合成樹脂の詳細については、後に詳述する。
The plurality of
各繊維束１０３は、炭素繊維の撚糸を複数束ねたものであり、撚糸を、例えば１３本～４２本程度束ねて設けられている。各撚糸は、太さ（直径）６μｍ～８μｍの炭素繊維を、例えば６０００本程度、撚り合わせることで設けられる。ホルダ１０１に設置される繊維束１０３の数、一つの繊維束１０３の撚糸数、ブラシ丈Ｈ２（図２参照）は、加工材（板状のワーク）の重量を支持可能とする剛性となるように決定される。なお、ブラシ丈Ｈ２は、ホルダ１０１から露出する繊維束１０３の根元から先端までの長さである。繊維束１０３の根元は、ホルダ１０１から露出する部分であって、ホルダ１０１に最も近い部分を指す意味で用いている。各撚糸は、加工材を支持可能とする剛性より算出された長さに切断されている。各撚糸（各繊維束１０３）は、予め所定の長さ、例えば３２ｍｍに切断されている。このときの撚糸長は、図２に示すブラシ高さＨ１となる。ブラシ高さＨ１は、ブラシ丈Ｈ２と、プレート１０４の板厚ｔと、ホルダ１０１の厚さ（樹脂厚）Ｌとからなる。
Each
複数の繊維束１０３の軸方向Ｄａの長さ（すなわちブラシ高さＨ１）は、同一又はほぼ同一である。複数の繊維束１０３のそれぞれは、その基端部１０３ａが、ホルダ１０１を形成する合成樹脂の硬化により、ホルダ１０１に埋設された状態で固定されている。すなわち、各繊維束１０３の基端部１０３ａは、ホルダ１０１に予め形成された孔等に挿入されて固定されているわけでなく、ホルダ１０１を形成するための合成樹脂を硬化した際に、ホルダ１０１と一体となることにより固定されている。
The lengths of the plurality of
プレート１０４は、ホルダ１０１の表面１０１ｆを覆うように設けられている。プレート１０４は、金属製の薄板状である。プレート１０４は、複数の繊維束１０３を配置し、ホルダ１０１の成型時の位置決めとなる孔１０４ｈが繊維束１０３の数、設けられている。孔１０４ｈは、プレート１０４の表面１０４ｆと裏面１０４ｂとを貫通する。プレート１０４は、ホルダ１０１の成型時においては、繊維束１０３の位置決めとなり、合成樹脂の硬化後はホルダ１０１に接着して一体化し、ホルダ１０１の表面１０１ｆを覆うカバーとなることから、ホルダ１０１の耐熱性を高める。
プレート１０４の複数の孔１０４ｈのそれぞれには、繊維束１０３が一つずつ挿入されている。繊維束１０３の軸方向Ｄａにおける中間部１０３ｃは、図２に示すように、孔１０４ｈにより保持されている。その結果、繊維束１０３は、プレート１０４の表面１０４ｆ側と、裏面１０４ｂ側の双方に突出している。繊維束１０３は、プレート１０４の裏面１０４ｂ側に突出した基端部１０３ａが、ホルダ１０１に埋設した状態で固定されている。
One
図３は、上記した炭素繊維ブラシＣＢを製造する際に用いるブラシ製造用治具ＭＪの一例を示す斜視図である。図４は、ブラシ製造用治具ＭＪの一例を示す断面図である。図３及び図４に示すように、ブラシ製造用治具ＭＪは、第１プレート（プレート）１０と、第２プレート２０と、接続部材３０と、中間プレート（第３プレート）４０と、樹脂充填トレー（樹脂充填部材）５０と、外周型枠部材６０（図４参照）と、を備えている。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a brush manufacturing jig MJ used when manufacturing the carbon fiber brush CB described above. FIG. 4 is a sectional view showing an example of the brush manufacturing jig MJ. As shown in FIGS. 3 and 4, the brush manufacturing jig MJ includes a first plate (plate) 10, a
図３及び図４は、ブラシ製造用治具ＭＪの組立状態を示している。図３及び図４に示すように、第１プレート１０、中間プレート（第３プレート）４０は、それぞれ金属製の薄板状であり、両者共に繊維束１０３が挿入されるため、同一位置、同一径の複数の繊維束保持孔１２、繊維束挿入孔（挿入孔）４２が設けられている。繊維束保持孔１２は、第１プレート１０の第１面１０ａと第２面１０ｂとを貫通する。この第１プレート１０は、完成した状態の炭素繊維ブラシＣＢにおいて上記したプレート１０４となる。各繊維束保持孔１２は、上記したプレート１０４の孔１０４ｈとなる。第１プレート１０、中間プレート４０、及び第２プレート２０は、接続部材３０により組み立てられる。各プレートの上下方向の位置関係は、図４に示すとおり、上方側から第２プレート２０、中間プレート４０、第１プレート１０の順である。
3 and 4 show the assembled state of the brush manufacturing jig MJ. As shown in FIGS. 3 and 4, the
接続部材３０の先端面から第２プレート２０の第１面２０ａ間の距離寸法がブラシ高さＨ１となる。接続部材３０の先端面から第１プレート１０の第１面１０ａ間の寸法がホルダ１０１の厚さ（樹脂厚さ）Ｌに相当する。第１プレート１０の第２面１０ｂから第２プレート２０の第１面２０ａ間の寸法（所定寸法）がブラシ丈Ｈ２となる。第１プレート１０、中間プレート４０、及び第２プレート２０の上下方向における位置関係は、接続部材３０に設けられた段付き加工の各端面３６、３７にて決定される。第１プレート１０、第２プレート２０、中間プレート４０には、接続部材３０が貫通できるシャフト挿通孔１３、シャフト挿通孔２３、シャフト挿通孔４３が設けられている。本実施形態の例では、シャフト挿通孔１３、シャフト挿通孔２３、シャフト挿通孔４３は、４個所に設けられている。
The distance between the tip end surface of the connecting
第２プレート２０は、第１プレート１０の第２面１０ｂ側に、第１プレート１０と平行に配置されている。第２プレート２０において、第１プレート１０側と対抗する第１面２０ａには、各繊維束保持孔１２に保持された繊維束１０３の先端１０３ｓ（図２、図７参照）が突き当てられる。各繊維束保持孔１２に保持される繊維束１０３の軸方向Ｄａは、第２プレート２０の第１面２０ａ及び第２面２０ｂにそれぞれ直交する。第２プレート２０は、接続部材３０の端面３７に設けられた第２軸端部３５の雄ネジ部３５ｎとナット３２とにより締結されて、４点で固される。
The
接続部材３０は、第１プレート１０と第２プレート２０とを、ブラシ丈Ｈ２を決定する位置関係で、着脱可能に接続する。なお、以下の説明では、ブラシ丈Ｈ２を寸法Ｈ２と称する場合がある。本実施形態において、接続部材３０は、例えば、合計４本設けられている。接続部材３０は、シャフト３１と、ナット３２と、を備えている。シャフト３１は、第１プレート１０と第２プレート２０とが対向する方向（軸方向Ｄａ）に沿って延びている。シャフト３１は、中間軸部３３と、第１軸端部３４と、第２軸端部３５とを有している。中間軸部３３は、シャフト３１の中心軸方向における中間部に形成され、その中心軸方向において一定の外径を有している。
The connecting
第１軸端部３４は、中心軸方向において中間軸部３３に対して一方の側に形成されている。第１軸端部３４は、中間軸部３３よりも外径が小さい円柱状に形成されている。第１軸端部３４と中間軸部３３との間には、シャフト３１の中心軸に直交する端面３６が形成されている。第１軸端部３４は、第１プレート１０のシャフト挿通孔１３に挿入される。第１軸端部３４は、シャフト挿通孔１３との間に生じる摩擦力によって、シャフト挿通孔１３から不用意に抜けない程度にシャフト挿通孔１３と係合している。
The first
シャフト３１は、第１軸端部３４をシャフト挿通孔１３に挿入させた状態で、端面３６が第１プレート１０の第２面１０ｂに突き当たった状態で配置される。また、シャフト挿通孔１３に挿入された第１軸端部３４は、第１プレート１０の第１面１０ａから所定寸法突出するよう設けられている。第１プレート１０の第１面１０ａから突出する第１軸端部３４の寸法は、各繊維束１０３の基端部１０３ａが第１面１０ａから突出する寸法と同一又はほぼ同一である。また、第１軸端部３４の寸法は、ホルダ１０１の厚さＬ（樹脂厚）となる。
The
第２軸端部３５は、中心軸方向において中間軸部３３に対して他方の側に形成されている。第２軸端部３５は、中間軸部３３よりも外径が小さい円柱状に形成されている。第２軸端部３５と中間軸部３３との間には、シャフト３１の中心軸に直交する端面３７が形成されている。第２軸端部３５は、第２プレート２０のシャフト挿通孔２３に挿通される。
The second
シャフト３１は、第２軸端部３５をシャフト挿通孔２３に挿通させることにより、端面３７が第２プレート２０において第１プレート１０に対抗する第１面２０ａに突き当たり、第２プレート２０を保持する。第２軸端部３５は、その外周面に雄ネジ溝が形成された雄ネジ部３５ｎを有している。ナット３２は、第２プレート２０において第１プレート１０側とは反対側を向く第２面２０ｂ側において、雄ネジ部３５ｎとねじ結合される。接続部材３０は、シャフト３１の雄ネジ部３５ｎとナット３２とをねじ結合させることにより、第２プレート２０を着脱可能に接続する（連結する）。
The
複数本の接続部材３０により、第１プレート１０と第２プレート２０とが、寸法Ｈ２をあけて互いに接続されている。第１プレート１０と第２プレート２０とは、中間軸部３３の両端に形成された端面３６、端面３７にそれぞれ突き当たることで、その寸法Ｈ２（互いの位置関係）が保持されている。つまり、中間軸部３３は、軸方向Ｄａにおける第１プレート１０と第２プレート２０との位置を決定する位置決定部材である。なお、本実施形態では、第１プレート１０と第２プレート２０との位置を決定する中間軸部３３を、接続部材３０の一部として形成しているが、この形態に限定されない。例えば、第１プレート１０と第２プレート２０との位置を決定する位置決定部材は、接続部材３０とは別に設けられてもよい。
The
中間プレート４０は、第１プレート１０と第２プレート２０との間に配置されている。中間プレート４０は、第１プレート１０及び第２プレート２０と平行に配置されている。中間プレート４０は、薄板状であり、その板厚方向に貫通する繊維束挿入孔（挿入孔）４２が第１プレート１０の繊維束保持孔１２と同一位置に同一数形成されている。中間プレート４０は、複数の接続部材３０の中間軸部３３に沿って、第１プレート１０と第２プレート２０との間で軸方向Ｄａに移動可能に設けられている。繊維束挿入孔４２には、繊維束１０３が挿入される。繊維束挿入孔４２は、繊維束１０３の軸方向Ｄａの中間部１０３ｃを保持する。なお、中間プレート４０の上下位置は任意であり、繊維束１０３の挿入時並びに挿入後の繊維束１０３の安定化を維持するのに役立てることを目的としている。
The
樹脂充填トレー５０は、第１プレート１０の第１面１０ａ側に配置されている。樹脂充填トレー５０は、底板部５１と、周壁部５２とを有する。底板部５１は、平板状であり、例えば作業台等の上に載置される。周壁部５２は、底板部５１の外周部から上方に向かって延びて設けられている。これら底板部５１と周壁部５２とにより、樹脂充填トレー５０は、上方に向かって開口した有底状に設けられている。樹脂充填トレー５０は、ホルダ１０１の外形形状に応じた樹脂充填部５５を備えている。
The resin-filled
炭素繊維ブラシＣＢを製造する際、樹脂充填トレー５０内には、まず液状の樹脂材料ＰＭが充填される（図９参照）。樹脂材料ＰＭの充填量は、ホルダ１０１の厚さになるように予め試算されている。樹脂材料ＰＭの充填が完了した後、第１プレート１０によって保持された複数の繊維束１０３の基端部１０３ａを樹脂充填トレー５０の底板部５１に対して鉛直上方から突き当て、基端部１０３ａを樹脂材料ＰＭに浸す。その結果、第１プレート１０は、樹脂充填トレー５０の底板部５１に対して対向した状態となり、ホルダ１０１０が形成される準備が整ったこととなる。なお、樹脂充填トレー５０の底板部５１と、第１プレート１０の第１面１０ａとの間が、樹脂充填部５５である。
When manufacturing the carbon fiber brush CB, the
外周型枠部材６０は、基端部１０３ａを樹脂材料ＰＭに浸す前は、第１プレート１０から中間プレート４０、又は第１プレート１０から第２プレート２０までの位置に配置された筒状の部材である。外周型枠部材６０は、複数の繊維束１０３の基端部１０３ａが樹脂材料ＰＭに浸された後、基端部１０３ａ以外の繊維束１０３への樹脂材料ＰＭの侵入、及び（又は）ホルダ１０１への樹脂材料ＰＭの過充填を防止するため、樹脂充填トレー５０の底板部５１に向けてスライド可能となっている。なお、外周型枠部材６０は、ホルダ１０１の外周形状を規定する。
The outer
次に、上記ブラシ製造用治具ＭＪを用いた炭素繊維ブラシＣＢの製造方法について説明する。図５は、実施形態に係るブラシ製造方法の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、本実施形態の炭素繊維ブラシＣＢの製造方法は、プレート連結工程Ｓ１と、繊維束挿入・位置決め工程Ｓ２と、樹脂材料充填工程Ｓ３と、樹脂浸漬工程Ｓ４と、樹脂硬化工程Ｓ５と、脱型工程Ｓ６と、取り外し工程Ｓ７と、を含む。 Next, a method for manufacturing a carbon fiber brush CB using the brush manufacturing jig MJ will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the brush manufacturing method according to the embodiment. As shown in FIG. 5, the method for manufacturing the carbon fiber brush CB of this embodiment includes a plate connection step S1, a fiber bundle insertion/positioning step S2, a resin material filling step S3, a resin dipping step S4, and a resin curing step. It includes a step S5, a demolding step S6, and a removing step S7.
図６は、ブラシ製造方法のプレート連結工程において、ブラシ製造用治具ＭＪを組み立てた状態を示す断面図である。プレート連結工程Ｓ１では、図６に示すように、ブラシ製造用治具ＭＪの一部を予め組み立てる。第１プレート１０と第２プレート２０とは、複数本の接続部材３０により、寸法Ｈ２（ブラシ丈）となる状態で連結される。なお、第１プレート１０と第２プレート２０との間には、中間プレート４０が配置されている。このブラシ製造用治具ＭＪの一部の組み立ては次のとおりである。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the brush manufacturing jig MJ is assembled in the plate connection step of the brush manufacturing method. In the plate connection step S1, as shown in FIG. 6, a part of the brush manufacturing jig MJ is assembled in advance. The
まず、第１プレート１０の各シャフト挿通孔１３に、シャフト３１の第１軸端部３４を挿入し、端面３６を第１プレート１０の第２面１０ｂに突き当てる。続いて、中間プレート４０のシャフト挿通孔４３にシャフト３１を挿入させ、中間プレート４０を中間軸部３３の中間部に位置させる。続いて、複数のシャフト３１の第２軸端部３５を、第２プレート２０のシャフト挿通孔２３に挿入し、端面３７を第２プレート２０の第１面２０ａに突き当てる。続いて、第２プレート２０の第２面２０ｂから突出した雄ネジ部３５ｎに、ナット３２を締結させることで、第１プレート１０と第２プレート２０とが、寸法Ｈ２（ブラシ丈）を決定する位置関係で接続され、ブラシ製造用治具ＭＪの一部が組み立てられる。
First, the first
このように、プレート連結工程Ｓ１では、第１プレート１０と第２プレート２０とが寸法Ｈ２となる状態で固定される。この形態により、複数の繊維束保持孔１２に複数の繊維束１０３を挿入したときに、繊維束１０３の軸方向Ｄａにおいて、繊維束１０３の先端１０３ｓを揃える第２プレート２０の位置を高精度に位置決めすることができる。
In this way, in the plate connection step S1, the
図７は、ブラシ製造方法の繊維束挿入・位置決め工程において、ブラシ製造用治具ＭＪに繊維束１０３を挿入して位置決めした状態を示す断面図である。繊維束挿入・位置決め工程Ｓ２では、図７に示すように、第１プレート１０に設けられた複数の繊維束保持孔１２から中間プレート４０に設けられた繊維束挿入孔４２へと各繊維束１０３を挿入し、先端１０３ｓを第２プレート２０に突き当てる。
FIG. 7 is a sectional view showing a state in which the
ここで、複数の撚糸からなる繊維束１０３は、例えば、粘着テープ、結束紐等を巻き付けることにより、径方向の内側に圧縮させておくことにより、その外径が拡がるのを抑えるようにしてもよい。繊維束１０３は、粘着テープ等によりその外径が小さくなっているので、繊維束保持孔１２及び繊維束挿入孔４２への挿入が容易となる。なお、これらの粘着テープ、結束紐等は、繊維束１０３の挿入後において、適宜のタイミングで取り外される。
Here, the
繊維束挿入・位置決め工程Ｓ２により、各繊維束１０３は、第１プレート１０の繊維束保持孔１２と、中間プレート４０の繊維束挿入孔４２とを通り、第２プレート２０に突き当たりまで挿入されて、保持される。その結果、繊維束１０３が第１プレート１０と第２プレート２０との間で撓んで（曲がって）、繊維束１０３の軸方向Ｄａの長さ（ブラシ丈）が変わるのを抑えることができる。各繊維束１０３は、第１プレート１０の第１面１０ａ側と第２面１０ｂ側との両側に突出し、基端部１０３ａが、第１プレート１０の第１面１０ａ側に突出した状態となっている。
In the fiber bundle insertion/positioning step S2, each
繊維束挿入・位置決め工程Ｓ２は、第１プレート１０の第２面１０ｂ側に寸法Ｈ２となるように設けられた第２プレート２０に、各繊維束１０３の先端１０３ｓを突き当てる。この工程は、第１プレート１０の繊維束保持孔１２と、中間プレート４０の繊維束挿入孔４２とに挿入した各繊維束１０３を、軸方向Ｄａにおいて第２プレート２０側に押し込み、先端１０３ｓを第２プレート２０の第１面２０ａに突き当てることにより行う。このように、先端１０３ｓを第１面２０ａに突き当てることにより、全ての（又は大部分の）繊維束１０３の先端１０３ｓの軸方向Ｄａにおける位置が同一又はほぼ同一となる。なお、図７では、繊維束１０３の先端１０３ｓの反対側（基端部１０３ａ）の高さ（位置）が揃った状態を示しているが、基端部１０３ａの先端の高さ（位置）が揃っていなくてもよい。繊維束１０３の基端部１０３ａは、後にホルダ１０１内に埋設される。従って、繊維束１０３の長さ（又は繊維束１０３を形成する撚糸の長さ）が揃っていなくとも、上記した繊維束挿入・位置決め工程Ｓ２により繊維束１０３の先端１０３ｓの位置が揃えられるので、繊維束１０３の長さを厳密に管理する必要がない。
In the fiber bundle insertion/positioning step S2, the
図８は、ブラシ製造方法の繊維束挿入・位置決め工程Ｓ２において、繊維束保持孔１２に挿入された繊維束１０３を示す拡大断面図である。図８に示すように、ブラシ製造用治具ＭＪに保持された各繊維束１０３は、繊維束保持孔１２と繊維束挿入孔４２とに挿入された部分では、径方向の外側に拡がることが規制されているのに対して、それ以外の部分では、径方向の外側に拡がることができる。その結果、各繊維束１０３は、軸方向Ｄａにおいて繊維束保持孔１２又は繊維束挿入孔４２に係止された状態となり、軸方向Ｄａに不用意に動くことが規制される。また、繊維束保持孔１２又は繊維束挿入孔４２内で、各繊維束１０３が径方向内側に圧縮されることにより、後述する樹脂浸漬工程Ｓ４において繊維束１０３の基端部１０３ａを樹脂材料ＰＭに浸漬させたときに、樹脂材料ＰＭが表面張力によって繊維束１０３の炭素繊維、撚糸間に吸い上げられることを抑えることができる。
FIG. 8 is an enlarged sectional view showing the
図９は、ブラシ製造方法の樹脂材料充填工程Ｓ３において、樹脂材料ＰＭを充填した状態を示す断面図である。樹脂材料充填工程Ｓ３では、図９に示すように、樹脂充填トレー５０の内側に、未硬化の樹脂材料ＰＭを充填する。樹脂材料ＰＭは、後述する樹脂浸漬工程Ｓ４において繊維束１０３の基端部１０３ａを樹脂材料ＰＭに浸漬させたときに、その液面が第１プレート１０の第１面１０ａに達する量を充填される。なお、樹脂材料ＰＭの充填前に、樹脂充填トレー５０の樹脂材料接触面と、接続部材３０の第１軸端部３４の表面と、外周型枠部材６０の表裏面に離型剤を塗布する。この離型剤の塗布作業により、後の脱型工程Ｓ６において容易に脱型が可能となる。
FIG. 9 is a sectional view showing a state in which the resin material PM is filled in the resin material filling step S3 of the brush manufacturing method. In the resin material filling step S3, as shown in FIG. 9, the inside of the
本実施形態において、樹脂材料ＰＭは、例えば、エポキシ系の主材と、反応性希釈剤と、硬化剤と、添加剤と、を含んでいる。エポキシ系の主材は、例えば、熱硬化型であって、常温で液状のエポキシ樹脂（例えば、三菱ケミカル株式会社製、商品名「エポキシ樹脂 ＪＥＲ８２８」）が用いられる。反応性希釈剤は、主材を低粘度化するために用いられ、例えば、アルキルジグリシジルエーテル（例えば、三菱ケミカル株式会社製、商品名「エポキシ樹脂 ＹＥＤ２１６Ｍ」）が用いられる。硬化剤は、主材を硬化させるために用いられ、例えば、変成アミン（例えば、大都産業株式会社製、商品名「ダイトクラール Ｂ－２４１３」）が用いられる。添加剤は、例えば、水酸化アルミニウム（例えば、日本軽金属株式会社製、商品名「ＢＷ５３ＳＴ」）が用いられる。添加剤として水酸化アルミニウムを用いることにより、樹脂材料ＰＭにより形成されたホルダ１０１に、耐燃性（防火性）を付与することができる。
In this embodiment, the resin material PM includes, for example, an epoxy-based main material, a reactive diluent, a curing agent, and an additive. The epoxy-based main material is, for example, a thermosetting epoxy resin that is liquid at room temperature (for example, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name "Epoxy Resin JER828"). The reactive diluent is used to lower the viscosity of the main material, and for example, alkyl diglycidyl ether (eg, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, trade name "Epoxy Resin YED216M") is used. The curing agent is used to harden the main material, and for example, a modified amine (eg, manufactured by Daito Sangyo Co., Ltd., trade name "Daitoclar B-2413") is used. As the additive, for example, aluminum hydroxide (for example, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., trade name "BW53ST") is used. By using aluminum hydroxide as an additive, flame resistance (fireproofing) can be imparted to the
樹脂材料ＰＭは、繊維束１０３の基端部１０３ａを浸漬したときに、毛細管現象によって繊維束１０３内に吸い上げられるのを抑えることが好ましい。このため、樹脂材料ＰＭは、上記したような主材と反応性希釈剤との配合比が、８５：１５～１００：０（重量［ｗｔ％］）の範囲内となるようにすることが好ましい。主材と反応性希釈剤とのより好ましい配合比は、９０：１０～１００：０であり、さらに好ましい配合比は、９５：５～１００：０である。
It is preferable that the resin material PM suppresses being sucked up into the
このような主材及び反応性希釈剤に対して、添加剤は、２００［ｐｈｒ］以上２４６［ｐｈｒ］以下の配合比で配合することが好ましい。また、硬化剤は、２５［ｐｈｒ］以上、３５［ｐｈｒ］以下の配合比で配合することが好ましい。ただし、反応性希釈剤を配合する場合（配合比５％以上）、樹脂材料ＰＭの粘度が低下するため、硬化剤は、３０［ｐｈｒ］以上３５［ｐｈｒ］以下とすることが好ましい。 It is preferable that additives be blended with such a main material and reactive diluent at a blending ratio of 200 [phr] or more and 246 [phr] or less. Further, the curing agent is preferably blended in a blending ratio of 25 [phr] or more and 35 [phr] or less. However, when blending a reactive diluent (blending ratio of 5% or more), the viscosity of the resin material PM decreases, so it is preferable that the curing agent is 30 [phr] or more and 35 [phr] or less.
樹脂材料ＰＭは、未硬化の液状の状態で、粘度が６０［Ｐａ・ｓ］以上であることが好ましい。これにより、繊維束１０３の基端部１０３ａを浸漬したときに、樹脂材料ＰＭが、毛細管現象によって繊維束１０３内に吸い上げられるのを抑えることができる。樹脂材料ＰＭは、粘度が過度に高くなると、樹脂充填トレー５０内での流動性が低下し、作業性が低下する。従って、樹脂材料ＰＭは、粘度が、例えば３００［Ｐａ・ｓ］未満であることが好ましい。
The resin material PM preferably has a viscosity of 60 [Pa·s] or more in an uncured liquid state. Thereby, when the
図１０は、ブラシ製造方法の樹脂浸漬工程Ｓ４において、繊維束１０３の基端部１０３ａを樹脂材料ＰＭに浸漬させた状態を示す断面図である。樹脂浸漬工程Ｓ４では、図１０に示すように、第１プレート１０の第１面１０ａ側に突出した繊維束１０３の基端部１０３ａを、樹脂充填トレー５０に充填された樹脂材料ＰＭに浸漬する。この工程は、ブラシ製造用治具ＭＪを、第２プレート２０に対して第１プレート１０が下方を向くようにして、第１プレート１０から下方に突出した複数の繊維束１０３の基端部１０３ａを、樹脂充填トレー５０の樹脂材料ＰＭに上方から浸漬させる。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which the
繊維束１０３の基端部１０３ａを、樹脂充填トレー５０の底板部５１に上方から突き当てた際、樹脂材料ＰＭの液面は、第１プレート１０の第１面１０ａに達する。その結果、樹脂充填部５５に樹脂材料ＰＭが充填され、ホルダ１０１の母体となる樹脂部が形成されることとなる。なお、繊維束１０３の基端部１０３ａを樹脂材料ＰＭに浸漬させる際には、外周型枠部材６０を第２プレート２０側にスライドさせて退避させておいてもよい。この動作により、樹脂充填部５５への樹脂材料ＰＭの充填を良好に行うことができる。
When the
また、外周型枠部材６０を第２プレート２０側に退避させた場合、繊維束１０３の基端部１０３ａを樹脂材料ＰＭに浸漬させた後、外周型枠部材６０を、上方の第２プレート２０、中間プレート４０、第１プレート１０の外周部から軸方向Ｄａに沿って樹脂充填トレー５０側にスライドさせ、樹脂充填トレー５０内の樹脂材料ＰＭ中に押し込み、その下端を樹脂充填トレー５０の底板部５１に突き当てる。その結果、外周型枠部材６０の内側に位置する樹脂材料ＰＭ１が、外周型枠部材６０の外側に位置する樹脂材料ＰＭ２と区画される。
Further, when the outer
樹脂硬化工程Ｓ５は、所定の温度環境下で所定時間が経過するまで上記した樹脂浸漬工程Ｓ４の状態を維持し、樹脂材料ＰＭ１、ＰＭ２を硬化させる。樹脂材料ＰＭ１、ＰＭ２が硬化することにより、外周型枠部材６０の内側における樹脂材料ＰＭ１によって炭素繊維ブラシＣＢのホルダ１０１が形成される。
In the resin curing step S5, the state of the resin dipping step S4 described above is maintained in a predetermined temperature environment until a predetermined time has elapsed, and the resin materials PM1 and PM2 are cured. By curing the resin materials PM1 and PM2, the
図１１は、ブラシ製造方法の脱型工程Ｓ６において、ホルダ１０１及びブラシ製造用治具ＭＪを樹脂充填トレー５０から脱型させた状態を示す断面図である。脱型工程Ｓ６では、図１１に示すように、樹脂材料ＰＭ１が硬化することにより形成されるホルダ１０１を、樹脂充填トレー５０から脱型させる。この工程は、まず、樹脂充填トレー５０から、硬化した樹脂材料ＰＭ１、ＰＭ２を取り出す。
FIG. 11 is a sectional view showing a state in which the
図１２は、第２プレート２０等を取り外した状態を示す断面図である。脱型工程Ｓ６に続いて、取り外し工程Ｓ７では、図１２に示すように、各接続部材３０のシャフト３１からナット３２が取り外され、第２プレート２０が上方に持ち上げられることにより、シャフト３１から抜き取られる。この第２プレート２０の抜き取りは、取り外し工程Ｓ７において、第２プレート２０が、ホルダ１０１と一体化した第１プレート１０から取り外されたことに相当する。続いて、中間プレート４０が上方に持ち上げられ、シャフト３１及び繊維束１０３から抜き取られる。続いて、第１プレート１０の各シャフト挿通孔２３から、シャフト３１が上方に抜き取られる。ホルダ１０１には、シャフト３１の第１軸端部３４が抜き取られた部分に、取付孔１０５（図２参照）が形成される。また、外周型枠部材６０の外周側の樹脂材料ＰＭ２、及び外周型枠部材６０が取り外される。このような作業により、炭素繊維ブラシＣＢが製造される。
FIG. 12 is a sectional view showing a state in which the
以上の説明のように、本実施形態のブラシ製造方法、ブラシ製造用治具ＭＪによれば、複数の繊維束１０３が、第１プレート１０に形成された複数の繊維束保持孔１２に挿入されて保持される。これら複数の繊維束１０３は、第１プレート１０の第２面１０ｂ側に間隔Ｈをあけて設けられた第２プレート２０に先端１０３ｓが突き当たることにより、繊維束１０３の軸方向Ｄａにおいて、先端１０３ｓの位置が揃えられる。これにより、従来型の植毛方式と異なり、繊維束１０３の先端１０３ｓを揃えるための裁断工程が省かれる。樹脂充填トレー５０に充填した未硬化の樹脂材料ＰＭに、第１プレート１０の第１面１０ａ側に突出した繊維束１０３の基端部１０３ａを浸漬させ、樹脂材料ＰＭが硬化することにより、ホルダ１０１が形成される。繊維束１０３の基端部１０３ａは、樹脂材料ＰＭが硬化することによりホルダ１０１の形成とともに、このホルダ１０１に直接埋設された状態で固定される。このように炭素繊維ブラシＣＢが製造されることにより、炭素繊維ブラシＣＢを効率よく、かつ高精度に製造することができる。
As described above, according to the brush manufacturing method and brush manufacturing jig MJ of the present embodiment, the plurality of
また、以上の説明のように、本実施形態の炭素繊維ブラシＣＢによれば、繊維束１０３が炭素繊維からなる撚糸を複数束ねた設けられ、この繊維束１０３を保持する金属製のプレート１０４を備えている。その結果、この炭素繊維ブラシＣＢは、耐熱性に優れており、例えば、レーザ加工機においてワークが高温となる部分を支持するブラシとして用いることができる。また、プレート１０４により樹脂製のホルダ１０１の表面１０１ｆが覆われるので、ワークの溶融物等がホルダ１０１に当たることを回避し、ホルダ１０１が損傷するのを防止できる。
Further, as described above, according to the carbon fiber brush CB of the present embodiment, the
上記した実施形態で示したブラシ製造方法において、樹脂材料ＰＭの組成によって、樹脂浸漬工程Ｓ４で繊維束１０３の基端部１０３ａを樹脂材料ＰＭに浸漬させたときの、樹脂材料ＰＭの繊維束１０３への吸い上げ度合いの相違について比較した。以下、その結果について説明する。なお、繊維束１０３として、太さ（直径）７μｍの炭素繊維を６０００本撚り合わせた撚糸を、４２本束ねた繊維束を用いた。また、樹脂材料ＰＭを構成するエポキシ系の主材、反応性希釈剤、硬化剤、及び添加剤として、以下の材料を用いた。
主材 ：三菱ケミカル株式会社製、商品名「エポキシ樹脂 ＪＥＲ８２８」
反応性希釈剤：三菱ケミカル株式会社製、商品名「エポキシ樹脂 ＹＥＤ２１６Ｍ」
硬化剤 ：大都産業株式会社製、商品名「ダイトクラール Ｂ－２４１３」
添加剤 ：日本軽金属株式会社製、商品名「ＢＷ５３ＳＴ」を用いた。
In the brush manufacturing method shown in the embodiment described above, depending on the composition of the resin material PM, the
Main material: Manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product name “Epoxy resin JER828”
Reactive diluent: Manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product name: “Epoxy resin YED216M”
Hardening agent: Manufactured by Daito Sangyo Co., Ltd., product name: “Daitoclar B-2413”
Additive: The product name “BW53ST” manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd. was used.
実施例１～６では、樹脂材料ＰＭとして、上記の主材、反応性希釈剤、硬化剤、及び添加剤を、以下の配合で混練したものを用意した。
（実施例１）
主材 ：１００［ｗｔ％］
反応性希釈剤： ０［ｗｔ％］
添加剤 ：２０５［ｐｈｒ］
硬化剤 ：３０．３［ｐｈｒ］
（実施例２）
主材 ：１００［ｗｔ％］
反応性希釈剤： ０［ｗｔ％］
添加剤 ：２０５［ｐｈｒ］
硬化剤 ：２５．３［ｐｈｒ］
（実施例３）
主材 ： ９５［ｗｔ％］
反応性希釈剤： ５［ｗｔ％］
添加剤 ：２４６［ｐｈｒ］
硬化剤 ：３０．３［ｐｈｒ］
（実施例４）
主材 ： ９５［ｗｔ％］
反応性希釈剤： ５［ｗｔ％］
添加剤 ：２４６［ｐｈｒ］
硬化剤 ：２５．３［ｐｈｒ］
（実施例５）
主材 ：１００［ｗｔ％］
反応性希釈剤： ０［ｗｔ％］
添加剤 ：２４６［ｐｈｒ］
硬化剤 ：２５．３［ｐｈｒ］
（実施例６）
主材 ： ９０［ｗｔ％］
反応性希釈剤： １０［ｗｔ％］
添加剤 ：２４６［ｐｈｒ］
硬化剤 ：２５．３［ｐｈｒ］
In Examples 1 to 6, the resin material PM was prepared by kneading the above-mentioned main material, reactive diluent, curing agent, and additive in the following formulation.
(Example 1)
Main material: 100 [wt%]
Reactive diluent: 0 [wt%]
Additive: 205 [phr]
Hardening agent: 30.3 [phr]
(Example 2)
Main material: 100 [wt%]
Reactive diluent: 0 [wt%]
Additive: 205 [phr]
Hardening agent: 25.3 [phr]
(Example 3)
Main material: 95 [wt%]
Reactive diluent: 5 [wt%]
Additive: 246 [phr]
Hardening agent: 30.3 [phr]
(Example 4)
Main material: 95 [wt%]
Reactive diluent: 5 [wt%]
Additive: 246 [phr]
Hardening agent: 25.3 [phr]
(Example 5)
Main material: 100 [wt%]
Reactive diluent: 0 [wt%]
Additive: 246 [phr]
Hardening agent: 25.3 [phr]
(Example 6)
Main material: 90 [wt%]
Reactive diluent: 10 [wt%]
Additive: 246 [phr]
Hardening agent: 25.3 [phr]
また、比較のため、比較例１～５として、上記の主材、反応性希釈剤、添加剤、及び硬化剤を、以下の配合で混練した樹脂材料ＰＭを用意した。
（比較例１）
主材 ： ９５［ｗｔ％］
反応性希釈剤： ５［ｗｔ％］
添加剤 ：２０５［ｐｈｒ］
硬化剤 ：２５．３［ｐｈｒ］
（比較例２）
主材 ： ９０［ｗｔ％］
反応性希釈剤： １０［ｗｔ％］
添加剤 ：２０５［ｐｈｒ］
硬化剤 ：２５．３［ｐｈｒ］
（比較例３）
主材 ： ８０［ｗｔ％］
反応性希釈剤： ２０［ｗｔ％］
添加剤 ：２４６［ｐｈｒ］
硬化剤 ：２５．３［ｐｈｒ］
（比較例４）
主材 ： ８０［ｗｔ％］
反応性希釈剤： ２０［ｗｔ％］
添加剤 ：２２５［ｐｈｒ］
硬化剤 ：２５．３［ｐｈｒ］
（比較例５）
主材 ： ８０［ｗｔ％］
反応性希釈剤： ２０［ｗｔ％］
添加剤 ：２０５［ｐｈｒ］
硬化剤 ：２５．３［ｐｈｒ］
For comparison, resin materials PM were prepared as Comparative Examples 1 to 5, in which the above-mentioned main material, reactive diluent, additive, and curing agent were kneaded in the following formulation.
(Comparative example 1)
Main material: 95 [wt%]
Reactive diluent: 5 [wt%]
Additive: 205 [phr]
Hardening agent: 25.3 [phr]
(Comparative example 2)
Main material: 90 [wt%]
Reactive diluent: 10 [wt%]
Additive: 205 [phr]
Hardening agent: 25.3 [phr]
(Comparative example 3)
Main material: 80 [wt%]
Reactive diluent: 20 [wt%]
Additive: 246 [phr]
Hardening agent: 25.3 [phr]
(Comparative example 4)
Main material: 80 [wt%]
Reactive diluent: 20 [wt%]
Additive: 225 [phr]
Hardening agent: 25.3 [phr]
(Comparative example 5)
Main material: 80 [wt%]
Reactive diluent: 20 [wt%]
Additive: 205 [phr]
Hardening agent: 25.3 [phr]
上記した実施例１～６、比較例１～５のそれぞれにおいて、樹脂材料ＰＭを、樹脂充填トレー５０に約１ｃｍの深さで充填した。さらに、繊維束１０３の基端部１０３ａを樹脂充填トレー５０の底板部５１に突き当てて、樹脂材料ＰＭに浸漬させた。室温で、１２時間硬化させた後、第１プレート１０と繊維束１０３との境界部を観察し、第１プレート１０の第１面１０ａよりも上方まで樹脂材料ＰＭが吸い上がっているか否かを目視で確認した。その結果を、表１に示す。また、典型例として、実施例２、４、５、６、比較例１、２の粘度を測定した、
In each of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 described above, the resin material PM was filled into the
この表１に示すように、比較例１～５では、繊維束１０３の基端部１０３ａよりも上方への樹脂材料ＰＭの吸い上げが認められた。また、比較例１～５では、樹脂材料ＰＭの硬化後、繊維束１０３を構成する撚糸どうしが付着してしまい、繊維束１０３の柔軟性が損なわれていることが確認された。
As shown in Table 1, in Comparative Examples 1 to 5, it was observed that the resin material PM was sucked up above the
この比較例１～５に対して、実施例１～５では、繊維束１０３の基端部１０３ａよりも上方への樹脂材料ＰＭの吸い上げは認められなかった。また、実施例１～５では、樹脂材料ＰＭの硬化後、繊維束１０３を構成する撚糸どうしが基端部１０３ａ以外で付着することがなく、繊維束１０３の柔軟性が損なわれていないことが確認された。なお、実施例６では、繊維束１０３の基端部１０３ａよりも上方に１ｍｍ程度、樹脂材料ＰＭの吸い上げが認められたが、繊維束１０３の柔軟性は損なわれていないことが確認された。
In contrast to Comparative Examples 1 to 5, in Examples 1 to 5, no wicking of the resin material PM upwards from the
また、実施例２、４、５、６、及び比較例１、２については、未硬化の状態で樹脂材料ＰＭの粘度を測定した。図１３は、実施例で用いた複数種の樹脂材料における添加材量と粘度の測定結果との相関を示す図である。図１３に示すように、繊維束１０３の基端部１０３ａよりも上方への樹脂材料ＰＭの吸い上げによって、繊維束１０３の柔軟性が損なわれていた比較例１、２では、未硬化の状態の樹脂材料ＰＭの粘度が６０［Ｐａ・ｓ］未満であった。これに対し、繊維束１０３の基端部１０３ａよりも上方への樹脂材料ＰＭの吸い上げによる影響が認められなかった実施例２、４、５、６では、未硬化の状態の樹脂材料ＰＭの粘度が６０［Ｐａ・ｓ］以上であった。従って、樹脂材料ＰＭは、未硬化の液状の状態で、粘度が６０［Ｐａ・ｓ］以上とすることが好ましいといえる。
Further, for Examples 2, 4, 5, and 6 and Comparative Examples 1 and 2, the viscosity of the resin material PM was measured in an uncured state. FIG. 13 is a diagram showing the correlation between the amount of additives and the measurement results of viscosity in a plurality of types of resin materials used in Examples. As shown in FIG. 13, in Comparative Examples 1 and 2, where the flexibility of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態に限定されない。上記した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることは当業者において明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記した実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上記した実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、本実施形態において示した各工程の実行順序は、前の工程の結果を用いて後の工程を行うものでない限り、任意の順序で実現可能である。また、上記した実施形態における動作に関して、便宜上「まず」、「次に」、「続いて」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須ではない。また、本実施形態の炭素繊維ブラシ（ブラシ）ＣＢは、レーザ加工機などの板金加工機に限定されず、他の工作機械に用いることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the embodiments described above. Furthermore, forms with such changes or improvements are also included within the technical scope of the present invention. Furthermore, one or more of the requirements described in the above-described embodiments may be omitted. Furthermore, the requirements described in the above-described embodiments and the like can be combined as appropriate. Furthermore, the steps shown in this embodiment can be executed in any order as long as the results of the previous step are not used to perform the subsequent steps. Further, even if the operations in the above-described embodiments are described using "first", "next", "successively", etc. for convenience, it is not essential that they be performed in this order. Moreover, the carbon fiber brush (brush) CB of this embodiment is not limited to sheet metal processing machines such as laser processing machines, and can be used for other machine tools.
ＣＢ・・・炭素繊維ブラシ（ブラシ）
ＭＪ・・・ブラシ製造用治具
ＰＭ、ＰＭ１、ＰＭ２・・・樹脂材料
１０・・・第１プレート（プレート）
１０ａ・・・第１面
１０ｂ・・・第２面
１２・・・繊維束保持孔（孔）
２０・・・第２プレート
２０ａ・・・第１面
２０ｂ・・・第２面
３０・・・接続部材
３３・・・中間軸部（位置決定部材）
４０・・・中間プレート（第３プレート）
４２・・・繊維束挿入孔（挿入孔）
５０・・・樹脂充填トレー（樹脂充填部材）
５５・・・樹脂充填部
６０・・・外周型枠部材
１０１・・・ホルダ
１０３・・・繊維束
１０３ａ・・・基端部
１０３ｓ・・・先端
１０４・・・プレート
１０４ｂ・・・裏面
１０４ｈ・・・孔
Ｄａ・・・軸方向
Ｈ・・・間隔
Ｓ１・・・プレート連結工程
Ｓ２・・・繊維束挿入・位置決め工程
Ｓ３・・・樹脂材料充填工程
Ｓ４・・・樹脂浸漬工程
Ｓ５・・・樹脂硬化工程
Ｓ６・・・脱型工程
Ｓ７・・・取り外し工程
CB...Carbon fiber brush (brush)
MJ... Brush manufacturing jig PM, PM1, PM2...
10a...
20...
40...Intermediate plate (third plate)
42...Fiber bundle insertion hole (insertion hole)
50...Resin filling tray (resin filling member)
55...
Claims (9)
第１プレートに形成された複数の孔のそれぞれに、前記繊維束を前記第１プレートの第１面側と第２面側との両側に突出した状態まで挿入し、前記第１プレートの前記第２面側において前記第１プレートに対して前記繊維束の軸方向に所定寸法となる位置に配置された第２プレートに、前記繊維束の先端を突き当てる繊維束挿入・位置決め工程と、
前記ホルダの外形形状に応じた樹脂充填部を形成する樹脂充填部材に未硬化の樹脂材料を充填する樹脂材料充填工程と、
前記第１プレートの前記第１面側に突出した前記繊維束を前記樹脂充填部材内の前記樹脂材料に浸漬する樹脂浸漬工程と、
前記樹脂材料を硬化させる樹脂硬化工程と、
前記樹脂材料が硬化することで形成される前記ホルダを、前記樹脂充填部材から脱型させる脱型工程と、
前記第２プレートを取り外す取り外し工程と、を含み、
前記樹脂材料は、主材と反応性希釈剤とを含み、
前記主材と前記反応性希釈剤との配合比は、重量比［ｗｔ％］で８５：１５以上１００：０未満の範囲内である、ブラシ製造方法。 A method for manufacturing a brush in which base end portions of a plurality of fiber bundles are embedded in a resin holder,
The fiber bundle is inserted into each of the plurality of holes formed in the first plate until it protrudes from both sides of the first surface and the second surface of the first plate, and a fiber bundle insertion/positioning step of abutting the tip of the fiber bundle against a second plate arranged at a position having a predetermined dimension in the axial direction of the fiber bundle with respect to the first plate on the second surface side;
a resin material filling step of filling an uncured resin material into a resin filling member that forms a resin filling portion according to the external shape of the holder;
a resin dipping step of dipping the fiber bundle protruding toward the first surface of the first plate into the resin material in the resin filling member;
a resin curing step of curing the resin material;
a demolding step of demolding the holder formed by curing the resin material from the resin filling member;
a removing step of removing the second plate;
The resin material includes a main material and a reactive diluent,
A method for manufacturing a brush, wherein the blending ratio of the main material and the reactive diluent is in a range of 85:15 or more and less than 100:0 in terms of weight ratio [wt%] .
前記取り外し工程では、前記ホルダと一体化した前記第１プレートから前記第２プレートを取り外す、請求項１に記載のブラシ製造方法。 Prior to the fiber bundle insertion and positioning step, the method further includes a plate connecting step of connecting the first plate and the second plate in a positional relationship that determines the brush length;
The brush manufacturing method according to claim 1, wherein in the removing step, the second plate is removed from the first plate integrated with the holder.
前記主材及び前記反応性希釈剤に対する前記硬化剤の配合比は、２５［ｐｈｒ］以上かつ３５［ｐｈｒ］以下であり、
前記主材及び前記反応性希釈剤に対する前記添加剤の配合比は、２００［ｐｈｒ］以上かつ２４６［ｐｈｒ］以下であり、
前記反応性希釈剤の配合比が５［ｗｔ％］以上である場合には、前記硬化剤の配合比を３０［ｐｈｒ］以上３５［ｐｈｒ］以下とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のブラシ製造方法。 The resin material includes a curing agent and an additive,
The blending ratio of the curing agent to the main material and the reactive diluent is 25 [phr] or more and 35 [phr] or less,
The blending ratio of the additive to the main material and the reactive diluent is 200 [phr] or more and 246 [phr] or less,
Any one of claims 1 to 3, wherein when the compounding ratio of the reactive diluent is 5 [wt%] or more, the compounding ratio of the curing agent is 30 [phr] or more and 35 [phr] or less. The method for manufacturing a brush according to item (1).
前記第１プレートの前記第２面側において、前記第１プレートに対して前記繊維束の軸方向に所定寸法となる位置に配置され、複数の前記繊維束の先端が突き当てられる第２プレートと、
前記軸方向における前記第１プレートと前記第２プレートとの位置を決定する位置決定部材と、
前記第２プレートを着脱可能に接続する接続部材と、
前記第１プレートの前記第１面側に配置され、前記第１面との間にホルダを形成する樹脂材料が充填される樹脂充填部を形成する樹脂充填部材と、
前記第１プレートの外周部から前記樹脂充填部材側に延び、前記ホルダの外周形状を規定する外周型枠部材と、を備え、
前記外周型枠部材は、前記第１プレート側から前記樹脂充填部材側に上下スライド可能に設けられている、ブラシ製造用治具。 a first plate having a plurality of holes into which the plurality of fiber bundles are inserted with protrusions on both sides of the first surface and the second surface;
a second plate disposed on the second surface side of the first plate at a position having a predetermined dimension in the axial direction of the fiber bundle with respect to the first plate, and against which the tips of the plurality of fiber bundles abut; ,
a position determining member that determines the positions of the first plate and the second plate in the axial direction;
a connecting member that removably connects the second plate;
a resin filling member disposed on the first surface side of the first plate and forming a resin filling part filled with a resin material forming a holder between the first plate and the first surface;
an outer peripheral formwork member extending from an outer peripheral portion of the first plate toward the resin filling member and defining an outer peripheral shape of the holder;
In the brush manufacturing jig, the outer peripheral frame member is provided so as to be vertically slidable from the first plate side to the resin filling member side.
複数の前記繊維束がそれぞれ挿入され、前記繊維束の軸方向中間部を保持する複数の孔を有する金属製のプレートと、
前記プレートの裏面側に設けられ、前記プレートの前記裏面側に突出した前記繊維束の基端部が埋設された状態で固定される樹脂製のホルダと、を備え、
前記樹脂製のホルダは、主材と反応性希釈剤とを含む未硬化の樹脂材料が硬化したものであり、
前記主材と前記反応性希釈剤との配合比は、重量比［ｗｔ％］で８５：１５以上１００：０未満の範囲内である、ブラシ。 A fiber bundle made of multiple twisted yarns made of multiple carbon fibers,
a metal plate having a plurality of holes into which the plurality of fiber bundles are respectively inserted and holding an axially intermediate portion of the fiber bundles;
a resin holder provided on the back side of the plate, in which the proximal end portion of the fiber bundle protruding to the back side of the plate is fixed in a buried state;
The resin holder is a hardened resin material containing a main material and a reactive diluent,
The brush, wherein the blending ratio of the main material and the reactive diluent is in the range of 85:15 or more and less than 100:0 in terms of weight ratio [wt%] .
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