JPH01281185A - ３次元形状を有するフィラーの製造方法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチック基材と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添加する
フィラーの製造方法及びその装置に係り、特に、機械的
強度の向上と同時に、真円度、平面度、直角度等の形状
精度向上や、線膨張係数の低減化等が要求されている成
形品を成形する際に用いるプラスチック成形材料の３次
元形状を有するフィラーの製造方法及びその装置に関す
〔従来の技術〕 周知のように、プラスチック成形品はレンズ鏡筒等の精
密機構部品にも適用されている。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、部品の要求精
度、即ち、寸法精度、温度による膨張、収縮の許容値の
程度によりプラスチック基材にフィラーを添加し複合材
とし、プラスチック基材の持つ緒特性を活かしつつ成形
品の強度を向上すると同時に所期の要求精度が実現でき
る様なプラスチック成形材料を作成し使用している。こ
のようなプラスチック材料に添加されるフィラーとして
は各種あるが、材質的には実績があり、安価で取扱い性
の良いガラス材料が主流をなしている。一方、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
状の物とが主として使われている。ところが、ファイバ
ー状のフィラーは成形時のフィラー配向に起因する収縮
異方性による形状精度の劣化という難点があり、又フレ
ーク状のフィラーにおいては収縮異方性は改善されるも
のの、成形品ウェルド部の強度劣化や取扱い時に空気中
に飛散し作業者が吸い込み易いという安全衛生上にも難
点がある。即ち、何れのフィラーにおいても、レンズ鏡
筒のように、高レベルの強度と精度が要求される精密機
構部品のプラスチック成形材料に添加するフィラーとし
ては最適とは言えないものである。

最近、上記のようなフィラー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消するために、２次元的又
は３次元的な方向に線的形状を有するフィラーを添加し
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
。第５図Ｃ１ｄは、かかる公報に開示されたフィラーの
うちの代表的な形状例を示すものであり、第５図ａ、　
　ｂは２次元的形状のフィラー１ａの例、第５図Ｃ１ｄ
は３次元的形状のフィラーのうち、直線を交差させた形
状のフィラー１ｂの例、第５図ｅは３次元形状のフィラ
ーのうち、スパイラル形状のフィラー１０の例をそれぞ
れ示すものである。

〔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、
第５＠ｅのようなスパイラル状のフィラーの製法として
、溶融ガラスを紡糸機でスパイラル状に押し出した後、
適当に切断する方法が挙げられており、又、第５図ｃ、
ｄのような３次元形状のフィラーの製法としては、直線
状の繊維を複数交差させ、その交点を融着あるいは接着
させる方法が挙げられているが、いずれの製法の場合に
も製造工程に関する具体的な機構９手段が開示されてお
らず、工業的に実施するには生産性に問題があった。

又、第５図ｃ、ｄに代表されるような３次元形状のフィ
ラーを製造する手段として近年各種工業分野で応用され
つつあるガラス、金属、セラミックス等からなる３次元
網状骨格構造体を機械的に破砕し、さらにその破砕片の
中から第５図ｃ、　　ｄに示すような３次元形状の破砕
片のみを取り出してフィラーとする手段が考えられる。

しかしながら、従来知られている破砕法では、上記のよ
うな３次元形状フィラーを安定的に製出することはでき
ない、即ち、例えば市販のケーキ解砕機２ハンマミル、
ボールミル等を用いる破砕手段においては、破砕された
破砕片の大部分が短繊維状となる。

又、通常の振動破砕法による破砕手段においては、３次
元網状骨格構造体が全体的に均一に破砕されずに順次破
砕されていくために実質的破砕時間にムラが生じ、その
ために全体が破砕された時点では初期に破砕された破砕
片が微粉化し、その後破砕片は短繊維化する。従って、
結局３次元形状フィラーとして破砕されるのは最後に破
砕された部分のみとなり、フィラーの回収率が極めて悪
くなってしまうのである。又、破砕回収された３次元形
状破砕片に混在する微粉状又は短繊維状破砕片を分離す
る場合においても、従来各種工業界で利用されてきた分
級機を用いることはできない。

即ち、振動モータにより分級する振動ふるい分級機や、
又、気流に対する粘性抵抗の差を利用し分級する風力分
級機の何れにおいても、分級時に被分級体に相当の衝撃
が加わるため、粒体やフレ−り状のものの分級では問題
はないが、第５図Ｃ１ｄに示すような３次元形状のフィ
ラーの分級ではこれをさらに破砕してしまうのである。

上記のように、フィラーを工業的に生産する技術は従来
不充分であり、換言すれば、２次元的もしくは３次元的
形状を有するフィラーを添加したプラスチック成形材料
は、高度な強度と精度を有するプラスチック成形品を得
るために極めてを効なものであるにもかかわらず、添加
するフィラーを安定的かつ低コストにて製造する手段に
関しては、従来有効な製造手段が開発されていなかった
のである。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であって、３次元網状骨格構造体を破砕。

分級する方法において、３次元形状を有するフィラーを
安定的にかつ低コストにて製出しうるようにした３次元
形状を有するフィラーの製造方法とその装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のフィラー製造方法は、３次元網状骨格構造体に
振動を加えつつ破砕し、徐々に破砕される破砕片のうち
、所定サイズ以下まで破砕された破砕片を順次分級部に
供給し、前記分級部において、微振動を付与しつつ前記
破砕片中から微粉化された破砕片や短繊維化された破砕
片を分離せしめ、所定形状１寸法の３次元形状の破砕片
のみを取り出すことを特徴とするものである。

又、本発明のフィラー製造装置は、３次元綱状骨格構造
体を載置支持するとともに破砕された破砕片のうちの所
定サイズ以下の破砕片を通過させる綱目を有する網体を
装備した箱体と、前記箱体内に供給、載置された３次元
網状骨格構造体に対して振動１周期的な押圧動作を付与
するための加振部及び押圧部を有する破砕部と、前記破
砕部を介して破砕されて前記網体の網目から落下する破
砕片を受け、前記破砕片をフィラー回収口部方向に移動
させるべく傾斜配設された所定メツシュの網体と、前記
網体に微振動を加えるための加振部とより構成しである
。

〔作　用〕

上記方法及び装置においては、３次元網状骨格構造体が
加振されつつ徐々に破砕され、所定サイズまで破砕され
た破砕片が順次分級部に供給される。そして、分級部に
て微粉破砕片が分離され、所定サイズの３次元形状フィ
ラーのみが取り出される。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ本発明の１実施例について詳細
に説明する。

第１図は、本発明に係る３次元形状を有するフィラーの
製造方法を実施するための製造装置の１実施例を示す正
断面図である０本実施例の製造装置１０は、３次元綱状
骨格構造体１１に振動を加えて破砕しつつ３次元形状フ
ィラー１２を製出するためのものであり、フィラー１２
の材質としてはガラス、金属、セラミックス等を通用す
る。

又、フィラー１２のガラス材料としては、いわゆる非晶
質ガラスのみでなく結晶化ガラスを用いることができ、
結晶化ガラスを用いた場合には非晶質ガラスを用いた場
合に比べ、プラスチック基材に添加した場合よりも大き
な強度向上の効果をもたらしうるフィラー１２が得られ
る。なお、本実施例にて用いる３次元網状骨格構造体１
１の製法は公知であるので詳しい説明は省略するが、例
えば、ガラス、セラミックスの３次元網状骨格構造体の
製法としては粉体焼成法が公知である。この方法は、ポ
リウレタンフォーム等の発泡樹脂に金属、セラミックス
、ガラス等のスラリーを含浸させた後に、該スラリーを
焼成するとともに発泡樹脂を燃焼除去するものである。

この場合、スラリーとして結晶化ガラス粉末を用いる場
合は、焼成後に適当な温度１時間で結晶化処理を行えば
よい、又、金属の３次元網状骨格構造体の製法としては
、粉体焼成法、鋳違法、電気メツキ法等が知られている
。鋳造法は、発泡樹脂に石こうを充填乾燥した後に発泡
樹脂を燃焼除去し、形成された空洞部にアルミ合金、亜
鉛合金等を真空鋳造し、さらに石こうを除去するもので
ある。又、電気メツキ法は、発泡樹脂の骨格表面に導電
処理を施した後にニッケル、ｌｉｌ又はそれらの合金を
電着させるものである、第２図は、上記各方法で得られ
る３次元網状骨格構造体の代表的形状を示すものであり
、第３図はその拡大図を示すものである。

上記方法にて製出される３次元網状骨格構造体（例えば
、ガラスよりなるものを例にとって説明する）１１は、
第１図にて示す破砕部１３の箱体１４内に供給されるよ
うに設定しである０箱体１４は、装置基台１５に固設し
てあり、箱体１４の底部は開口しであるとともに開口部
１６よりも内部側には２０メツシユの網体１７が水平に
張設しである。そして、上記ガラスよりなる３次元網状
骨格構造体１１は、上記箱体１４の網体１７上に載置供
給されるものである。

箱体１４の上方位置には、破砕操作用のエアーシリンダ
ー１８が垂直状態に配設してあり、このエアーシリンダ
ー１８のピストンロッド１９の先端部（下端部）には圧
板２０が取り付けである。

圧板２０は、エアーシリンダー１８を介して周期的に上
下動操作されるように設定してあり、その下死点におい
ては常に圧板２０が箱体１４内の３次元網状骨格構造体
１１の上面を軽く押圧するようにそのストロークを制御
しである。

箱体１４の外側面部にはエアーパイブレーク−２１が固
設してあり、このエアーパイブレーク−２１は管２２を
介してコンプレッサー２３と接続しである。エアーバイ
ブレータ−２１は、コンプレッサー２３から圧送される
空気圧を介して内部のピストン（図示省略）が往復動す
ることにより発振機能を発揮するように設定構成しであ
る。

上記箱体１４．エアーシリンダー１８．及び圧板２０よ
りなる破砕部１３の下方位置には、分級部２４が配設し
である０分級部２４は、破砕部１３にて破砕され、綱体
１７から落下する破砕片のうち所定の形状及び寸法（大
きさ）の破砕片のみを３次元形状フィラーとして回収し
、その他の微粉化した破砕片や短繊維化した破砕片を分
離するためのもので、ホッパ２５．筐体２６１１体２７
、受板２８．フィラー回収箱２９．及び微粉回収箱３０
等より構成しである。

ホッパ２５は、箱体１４の底部開口部１６の下方位置に
配設してあり、網体１７から落下した３次元網状骨格構
造体１１の破砕片（所定形状９寸法の３次元形状フィラ
ー１２と微粉破砕片１２ａとを含む）がホッパ２５．筺
体２６の開口部３１を経て筐体２６内に落下供給される
ようになっている。

筐体２６内には、開口部３１から落下してくる破砕片を
、所定形状１寸法の３次元形状フィラー１２と微粉破砕
片１２ａとに分離するための綱体（４００メツシユ）２
７が傾斜配設してあり、所定形状５寸法の３次元フィラ
ー１２のみが網体２７上を流下して回収口３２を経てフ
ィラー回収箱２９内に収容されるように設定構成しであ
る。

又、網体２７の網目から下方に落下する微粉破砕片１２
ａは、筐体２６内に傾斜配設するとともにその下端部を
微粉回収箱３０の上部開口部に臨ませた受板２８を介し
て微粉回収箱３０内に回収（収容）されるようになって
いる。

筐体２６の外側面には振動子３３が固設してあり、振動
子３３は発振源３４と接続しである。

次に、上記構成よりなるフィラー製造装置１０を用いて
３次元形状を有するフィラー１２の製造方法について説
明する。

まず、粉体焼成方法等の手段にて製造した３次元網状骨
格構造体１１を破砕部１３の箱体１４内に供給する。

次に、箱体１４内に供給された３次元網状骨格構造体１
１に対して、エアーシリンダー１８を介して周期的に上
下作動される圧板２０を作用させ、３次元網状骨格構造
体１１を圧板２０を介して周期的に軽く押圧する。同時
に、エアーパイブレーク−２１を作動させ、エアーパイ
ブレーク−２１の振動による衝撃を３次元網状骨格構造
体１１に作用させる。そして、この圧１２０とエアーパ
イブレー、ター２１の協働作用により３次元網状骨格構
造体１１を徐々に破砕する。そして、破砕された破砕片
の大きさが７５０μｍ以下になったものから順次２０メ
ツシユの網体１７の網目から下方に落下させ、ホッパ２
５を経て分級部２４の筐体２６内に供給する。綱体１７
は、エアーバイブレーク−２１を介して振動しているの
で、網体１７の網目が目詰りを生ずることがない。

綱体１７から連続的に落下する破砕片は、筐体２６内の
４００メツシユの網体２７上に落下する。

この網体２７上に落下した破砕片を、振動子３３を介し
て網体２７を振動させつつ網体２７の傾斜に沿って下方
に移送（移動）せしめる、この移送の際には、破砕片は
さらに破砕されることなく、落下した状態の形状１寸法
を保持して移送される。

そして、この移送工程におていて、破砕片を、４００メ
ツシユの網体２７の網目から落下しない所定形状１寸法
の３次元形状フィラー１２と網目がら落下する４０μｍ
以下の大きさの微粉状破砕片や短繊維化した破砕片１２
ａとに分級（分Ｐｓ）させる、この分級工程にて分級さ
れた破砕片のうち、所定形状１寸法の３次元形状フィラ
ー１２を回収口３２を経てフィラー回収箱２９内にて収
容させる。他方、網体２７の網目から落下した微粉破砕
片１２ａを受板２８を介して微粉回収箱３ｏ内に収容さ
せる。

上記フィラー製造装置１０及びフィラー製造方法によれ
ば、第３図ａ、ｂにて示すごとき所定形状１寸法の３次
元形状フィラー１２を製出することができる。なお、第
３図ａ、ｂは３次元形状フィラー１２の代表的な形態例
を示すものである。

又、本実施例においては、３次元綱状骨格構造体１１を
加振法により破砕し、所定形状１寸法（サイズ）に破砕
された破砕片を順次網体１７を通して分級部２４に供給
するので、寸法のバラツキの少ない３次元形状破砕片を
得ることができ、この寸法の安定した３次元形状破砕片
の中から微粉状破砕片等を分離させる方式であるので大
きさの安定した３次元形状フィラーを得ることができる
。

しかも、微粉状破砕片等を分離させる際には、破砕片に
大きな衝撃が加わらないように微振動を付与しつつ分離
するので、品質の安定した３次元形状フィラー１２を連
続的プロセスにおいて高生産性にて製出しうるちのであ
る。

なお、上記実施例においては、フィラー材質としてガラ
スを用いたが、これに限定されるものではなく、金属、
セラミックス等にも適用できる。

又、使用する網体１７，２７のメツシュを変えることに
より、製造する３次元形状フィラー１２のサイズも変更
しうるものである。即ち、例えば第４図ａにて示すフィ
ラー構成片１２ａ、１２ｂ。

１２ｃは直径を５〜２０μｍ１長さ５０〜５００μｍと
すれば、アスペクト比が適当になり、複合効果を高める
ことができるものであるが、必ずしも上記寸法範囲に限
定されるものではなく、プラスチック成形品の用途とそ
れに応じた強度及び精度によって任意に設定できるもの
である。又、前述の３次元網状骨格構造体１１の製法は
全て発泡樹脂を用いたものであり、フィラー構成片１２
ａ。

１２ｂ、１２ｃの直径及び長さは発泡樹脂の空孔率によ
って決まり、所望するフィラー寸法に応じて適当な空孔
率を有する発泡樹脂を用いればよい。

〔発明の効果］ 以上のように本発明によれば、３次元網状骨格構造体を
破砕する際に、寸法バラツキの少ない３次元形状破砕片
を得ることができ、さらにこの３次元形状破砕片の中に
混在する微粉状破砕片や短繊維状破砕片を分離する際に
破砕片に大きな衝撃が加わらないように微振動により分
離するので、品質の安定した３次元形状フィラーを生産
することができ、又、連続的プロセスにより生産するも
のなので、高い生産性にて製出できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るフィラー製造方法の実施に直接
使用する製造装置の正断面図、第２図、第３図は、３次
元網状骨格構造体の平面図、拡大図、 第４圀は、３次元網状骨格構造体を破砕して得られる破
砕片の代表的形状を示す正面図、第５図は、従来技術の
フィラーの構成例を示す正面図である。 １１・・・３次元網状骨格構造体 １２・・・３次元形状フィラー １２ａ・・・微粉破砕片 １３・・・破砕部 １４・・・箱体 １７．２７・・・網体 ２０・・・圧板 ２１・・・エアーパイブレーク− ２９・・・フィラー回収箱 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社代理人　弁
理士　　奈　　　良　　　　　　　武・１．＼ 第１図 ｉ！：Ｉ・　フィラーＩＢ’ｌｉ、４［１お ■ 軸 、“ 神 〜 ／″翫 ＼１−〆

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）３次元網状骨格構造体に振動を加えつつ破砕し、
   徐々に破砕される破砕片のうち、所定サイズ以下まで破
   砕された破砕片を順次分級部に供給し、 前記分級部において、微振動を付与しつつ前記破砕片中
   から微粉化された破砕片や短繊維化された破砕片を分離
   せしめ、 所定形状、寸法の３次元形状の破砕片のみを取り出すこ
   とを特徴とする３次元形状を有するフィラーの製造方法
   。
2. （２）３次元網状骨格構造体を載置支持するとともに破
   砕された破砕片のうちの所定サイズ以下の破砕片を通過
   させる網目を有する網体を装備した箱体と、 前記箱体内に供給、載置された３次元網状骨格構造体に
   対して振動、周期的な押圧動作を付与するための加振部
   及び押圧部を有する破砕部と、 前記破砕部を介して破砕されて前記網体の網目から落下
   する破砕片を受け、前記破砕片をフィラー回収口部方向
   に移動させるべく傾斜配設された所定メッシュの網体と
   、 前記網体に微振動を加えるための加振部とより構成した
   ことを特徴とする３次元形状を有するフィラーの製造装
   置。