(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂混合タンクと、真空室内に配置され前記樹脂混合タンク内からの注型樹脂が送り込まれる金型と、金型を開閉する金型開閉制御装置とを備えた樹脂注型装置において、前記金型内部の樹脂硬化中の反応挙動を検出する誘電センサと、その誘電センサから得られる誘電率、誘電損失係数、等価抵抗率等の誘電特性の変化に対応して樹脂の動的粘弾性を換算し、その換算パラメータに基づいてモニター表示する監視制御装置とを設けるようにしたことを特徴とする樹脂注型装置。
【請求項２】
モニター表示する監視制御装置は、等価抵抗率から粘弾性への換算パラメータを、動的粘弾性／誘電特性同時計測センサを用いて取得することを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項３】
動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、粘弾性の複素粘度と誘電特性の等価抵抗率とを相関パラメータとして扱うことを特徴とする請求項２記載の樹脂注型装置。
【請求項４】
動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、粘弾性の貯蔵剛性率及び損失剛性率と誘電特性の等価抵抗率とを相関パラメータとして扱うことを特徴とする請求項２記載の樹脂注型装置。
【請求項５】
動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、センサのプレート間距離を０．５〜３．０ｍｍとして計測することを特徴とする請求項２記載の樹脂注型装置。
【請求項６】
動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、一定の樹脂硬化温度で相関データを取得することを特徴とする請求項２、３、４、５のいずれかに記載の樹脂注型装置。
【請求項７】
動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、測定時の温度環境に等速昇温のプログラムを与え相関データを取得することを特徴とする請求項２、３、４、５のいずれかに記載の樹脂注型装置。
【請求項８】
動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、エポキシ樹脂調合ロットの品質検査に用いられることを特徴とする請求項２記載の樹脂注型装置。
【請求項９】
誘電センサは、注型品の注入口部，樹脂体積の大きい肉厚部、クラックの発生しやすい弱点部に近接する金型に配置され、その情報に基づき金型開閉制御装置の開閉制御を行なうことを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項１０】
誘電センサは、注型品の強度の弱点部に近接する金型に配置され、その情報に基づき製品離型のノックピンの制御を行なうことを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項１１】
誘電センサは、金型以外にも設けられると共に、樹脂混合タンク内の樹脂硬化時の反応挙動を検出し、得られる等価抵抗率の変化から樹脂のポットライフを検知することを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項１２】
誘電センサは、樹脂が金型を満たし、金型上部のエア抜き溝への到達点を検知し、その検知信号に基づいてストップバルブを制御し、樹脂の供給を停止することを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項１３】
誘電センサは、樹脂が金型を満たし、金型上部のエア抜き溝への到達点を検知し、その検知信号に基づき、注入側からの樹脂圧力を制御することを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項１４】
誘電センサは、金型以外にも設けられると共に、樹脂注入用配管内部の樹脂硬化時の反応挙動を検知し、得られる等価抵抗率の変化から配管内の樹脂粘度を一定に保つようヒータ温度を制御すると共に、樹脂のポットライフを検知することを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項１５】
誘電センサは、金型以外にも設けられると共に、ダイナミックミキサーの混合状態を検知し、その検知信号に基づき、混合状態を管理することを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項１６】
誘導センサは、金型以外にも設けられると共に、スタティックミキサーの混合状態を検知し、その検知信号に基づき、混合状態を管理することを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項１７】
誘電センサは、金型以外にも設けられると共に、樹脂混合タンク内と樹脂注入用配管内部の樹脂硬化時の反応挙動を検出し、得られる等価抵抗率の変化から樹脂の金型への注入時間をコントロールすることを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項１８】
誘電センサは、注型品の注入口部、樹脂体積の大きい肉厚部、クラックの発生し易い弱点部に近接する金型に配置され、その情報に基づき樹脂硬化条件の時間的な偏差を金型ヒータの可変制御によって補償するようにしたことを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【請求項１９】
誘電センサは、注型品の注入口部やバリ部に設けられ、離型後の２次硬化工程の反応挙動を検出し、得られる等価抵抗率の変化から樹脂の剛性率をモニターし硬化の終点を検出することを特徴とする請求項１記載の樹脂注型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばガス遮断器等電力機器に用いるブッシング、絶縁スペーサや樹脂モールドコイル、モールドバルブなどのエポキシ樹脂注型品を短時間で高速注型するのに適する樹脂注型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速注型とは、エポキシ樹脂注型品を短時間で硬化成形する製造手法であり、一般に樹脂混合タンクと真空室を介して配管で接続された注型金型と、金型を駆動する金型開閉装置で構成される。
【０００３】
注型樹脂にはシリカ粉やアルミナ粉を充填した反応性の高いエポキシ樹脂が用いられる。その成型手順の概要は、樹脂を混合タンク内で真空脱泡しながら硬化剤と攪拌混合する。金型内には、予め樹脂注型品内に埋設する予熱乾燥した金属導体やインサートを設置しておき、金型を真空室内で金型開閉装置によって閉鎖し、真空室を真空にした後、金型底部に設けられた注入口から、樹脂混合タンク内を加圧することによって、樹脂注入を行う。金型に樹脂が充填された後は、樹脂混合タンク側から０．１〜０．５ＭＰａ程度の樹脂圧力を与えたまま加熱硬化させる。通常、高速注型では注入前の樹脂温度をポットライフ（可使時間）を確保するために４０〜６０℃と低温に設定し、一方の金型には、短時間に硬化物を得るために１２０℃以上の高温が設定される。これにより、樹脂量１０ｋｇ以上の大型の樹脂注型品を、２０〜６０分という非常に短時間で離型することができる。
【０００４】
金型を開放し離型した樹脂注型品は、２次硬化炉に投入され、樹脂の反応が終了するまで完全に硬化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高速注型技術で、品質の高い樹脂注型品を得るためには、温度や圧力、時間などの製造条件を最適化するとともに、決定した製造条件を精密に管理し、硬化中の樹脂の粘弾性を正確に知る必要がある。高速注型技術は、樹脂の反応性が高く硬化発熱も大きくなるため、注入する樹脂の温度、圧力、注入速度などの条件の偏差や、金型の温度バランス、離型タイミングなどの製造条件の僅かなばらつきによって、樹脂注型品の耐クラック性、寸法精度、部分放電特性が大きく左右され、不良率の上昇を招く。金型内部の樹脂硬化のバランスがくずれると、樹脂注型品の残留応力は増大し、収縮マーク等の発生によって、耐クラック性能や寸法精度が低下し、応力による導体と樹脂間の剥離によって部分放電特性等の電気特性が著しく低下する。また、電界緩和用Ｕ字溝などの複雑な形状の樹脂注型品の場合には、特に、離型のタイミングが重要となる。離型のタイミングが早すぎると、離型に十分な強度を確保することができない。一方、離型タイミングが遅れ金型内で過剰に硬化を与えると、金型に拘束されれたまま樹脂の硬化収縮が進行するため、残留ひずみが生じ導体部の剥離によって部分放電特性が低下したり、クラックに至ることがある。
【０００６】
高速注型技術において、製造条件を管理するには、金型内部の樹脂の硬化状態を正確に把握することが重要となるために、各種センサーによって検知する試みがある。例えば、圧力センサーを金型面に配置し、金型内圧を計測する場合があるが、樹脂のゲル化以降の硬化検出精度が悪くなる。また、熱電対などの温度センサーでは、製品を非破壊で硬化発熱を計測することが難しいという課題が残る。
【０００７】
そこで、この発明は、非破壊で樹脂の硬化状態を正確に把握できる管理制御によって、品質の高い樹脂注型品が得られるようにした樹脂注型装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の請求項１によれば、樹脂混合タンクと、真空室内に配置され前記樹脂混合タンク内からの注型樹脂が送り込まれる金型と、金型を開閉する金型開閉制御装置とを備えた樹脂注型装置において、前記金型内部の樹脂硬化中の反応挙動を検出する誘電センサと、その誘電センサから得られる誘電率、誘電損失係数、等価抵抗率等の誘電特性の変化に対応して樹脂の動的粘弾性を換算し、その換算パラメータに基づいてモニター表示する監視制御装置とを設ける。
【０００９】
これにより、金型内部の樹脂の硬化状態が誘電特性の変化として計測され、その計測値から樹脂の粘弾性が、非破壊により正確にリアルタイムでモニター表示される。
【００１０】
また、この発明の請求項２によれば、モニター表示する監視制御装置は、等価抵抗率から粘弾性への換算パラメータを、動的粘弾性／誘電特性同時計測センサを用いて取得する。
【００１１】
これにより、誘電特性による計測値から樹脂の粘弾性が迅速にリアルタイムで得られると共に、その結果がモニター表示される。。
【００１２】
また、この発明の請求項３によれば、動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、粘弾性の複素粘度と誘電特性の等価抵抗率とを相関パラメータとして扱う。
【００１３】
これにより、誘電特性による計測値から樹脂の粘弾性が迅速にリアルタイムで得られると共に、その結果がモニター表示される。
【００１４】
また、この発明の請求項４によれば、動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、粘弾性の貯蔵剛性率及び損失剛性率と誘電特性の等価抵抗率とを相関パラメータとして扱う。
【００１５】
これにより、誘電特性による計測値から樹脂の粘弾性が迅速にリアルタイムで得られると共に、その結果がモニター表示される。
【００１６】
また、この発明の請求項５によれば、動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、センサのプレート間距離を０．５〜３．０ｍｍとして計測する。
【００１７】
これにより、正確な計測結果が得られる。
【００１８】
また、この発明の請求項６によれば、動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、一定の樹脂硬化温度で相関データを取得する。
【００１９】
これにより、実際の金型に近い等温硬化過程での樹脂の動的粘弾性及び誘電特性をが正確に得られる。
【００２０】
また、この発明の請求項７によれば、動的粘弾性／誘電特性同時計測センサは、測定時の温度環境に等速昇温のプログラムを与え相関データを取得する。
【００２１】
これにより、粘弾性および誘電特性の温度依存性を加味した相関データが取得できると共に、試験の精度・再現性も高くなる。
【００２２】
また、この請求項８によれば、動的粘弾性／誘電特性同時計測センサを、エポキシ樹脂調合ロットの品質検査に用いる。
【００２３】
これにより、製造ロットの健全性を短時間で検出できるようになる。
【００２４】
また、この発明の請求項９によれば、誘電センサを、注型品の注入口部，樹脂体積の大きい肉厚部、クラックの発生しやすい弱点部に近接する金型に配置し、その情報に基づき金型開閉制御装置の開閉制御を行なう。
【００２５】
これにより、樹脂硬化中の反応性や注型工程の条件に偏差が生じても、常に一定の値になった粘弾性の時に、樹脂注型品の製品離型が可能となる。
【００２６】
また、この発明の請求項１０によれば、誘電センサを、注型品の強度の弱点部に近接する金型に配置し、その情報に基づき製品離型のノックピンの制御を行なう。
【００２７】
これにより、樹脂硬化中の反応性や注型工程上の条件に偏差が生じても、常に一定の値になった粘弾性の時に、樹脂注型品の製品離型が可能となる。
【００２８】
また、この発明の請求項１１によれば、誘電センサを、金型以外にも設けると共に、樹脂混合タンク内の樹脂硬化時の反応挙動を検出し、得られる等価抵抗率の変化から樹脂のポットライフを検知する。
【００２９】
これにより、樹脂混合タンク内の樹脂のポットライフ（可使時間）を定量的に精密に管理することが可能となる。
【００３０】
また、この発明の請求項１２によれば、樹脂が金型を満たし、金型上部のエア抜き溝への到達点を誘電センサで検知し、その検知信号に基づいてストップバルブを制御し、樹脂の供給を停止する。
【００３１】
これにより、注型工程での樹脂のゲル化点を検知することが可能となり、樹脂のリークを阻止する。
【００３２】
また、この発明の請求項１３によれば、樹脂が金型を満たし、金型上部のエア抜き溝への到達点を誘電センサで検知し、その検知信号に基づき注入側からの樹脂圧力を制御する。
【００３３】
これにより、注型工程での樹脂のゲル化点を検知することが可能となり、樹脂のリークをストップバルブを用いることなく阻止する。
【００３４】
また、この発明の請求項１４によれば、誘電センサを、金型以外にも設けると共に、樹脂注入用配管内部の樹脂硬化時の反応挙動を検知し、得られる等価抵抗率の変化から配管内の樹脂粘度を一定に保つようヒータ温度を制御すると共に、樹脂のポットライフを検知する。
【００３５】
これにより、樹脂注入用配管内部の樹脂の粘弾性を正確に検知することが可能となり、正確な注入が行なえる。また、樹脂注入用配管内の樹脂のポットライフ（可使時間）を定量的に精密に管理することが可能となる。
【００３６】
また、この発明の請求項１５によりば、誘電センサを、金型以外にも設けると共に、ダイナミックミキサーの混合状態を検知し、その検知信号に基づき、混合状態を管理する。
【００３７】
これにより、ダイナミックミキサー内の最適な樹脂の混合状態を知ることが可能となり、注入時間や硬化時間を安定化させることができる。
【００３８】
また、この発明の請求項１６によれば、誘導センサを、金型以外にも設けると共に、スタティックミキサーの混合状態を検知し、その検知信号に基づき、混合状態を管理することを特徴とする。
【００３９】
これにより、スタティックミキサー内の最適な樹脂の混合状態を知ることが可能となり、注入時間や硬化時間を安定化させることができる。
【００４０】
また、この発明の請求項１７によれば、誘電センサを、金型以外にも設けると共に、樹脂混合タンク内と樹脂注入用配管内部の樹脂硬化時の反応挙動を検出し、得られる等価抵抗率の変化から樹脂の金型への注入時間をコントロールする。
【００４１】
これにより、樹脂注入用配管内部の樹脂硬化状態が適格に把握できるようになり、注入時間や硬化時間を安定化させることが可能となる。
【００４２】
また、この発明の請求項１８によれば、誘電センサを、注型品の注入口部、樹脂体積の大きい肉厚部、クラックの発生し易い弱点部に近接する金型に配置し、その情報に基づき樹脂硬化条件の時間的な偏差を金型ヒータの可変制御によって補償する。
【００４３】
これにより、弱点部領域の樹脂硬化状態が適格に把握できるようになり、注入時間や硬化時間を安定化させることが可能となる。
【００４４】
また、この発明の請求項１９によれば、誘電センサを、注型品の注入口部やバリ部に設け、離型後の２次硬化工程の反応挙動を検出し、得られる等価抵抗率の変化から樹脂の剛性率をモニターし硬化の終点を検出する。
【００４５】
これにより、２次硬化工程時の硬化状態を定量的に監視することが可能となり、樹脂の硬化終点を確実に正確に知ることができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３の図面を参照しながらこの発明の実施形態について、請求項に沿って具体的に説明する。
【００４７】
図１は請求項１にかかる樹脂注型装置全体の概要図を示している。樹脂注型装置は、樹脂混合タンク１と、樹脂混合タンク１と真空室３を介して樹脂注入配管５で接続された金型７と、金型７を開閉制御する一対の金型開閉制御装置９とで構成され、樹脂混合タンク１と樹脂注入配管５は、ヒータ１１によって約４０〜６０℃の範囲内に温度管理されている。
【００４８】
注型樹脂１３は、樹脂混合タンク１内において、真空ポンプ１５と真空バルブ１７の操作により真空脱泡しながら攪拌モータ１９の動作により、ダイナミックミキサーとなる攪拌羽根２１によって混合される。樹脂混合タンク１内の注型樹脂１３は、送り出し用の樹脂圧力となる加圧バルブ２３の調整によって０．１〜０．５ＭＰａのエアー圧力が与えられると共に、樹脂注入バルブ２５を開とすることで、金型７へ向けて注型樹脂１３が送り出されるようになっている。
【００４９】
なお、攪拌羽根２１にかえて、主剤，硬化剤を別の配管からフィードし、多段のスリットを通して瞬間的に混合するスタティックミキサーであってもよい。
【００５０】
金型７は、上部にストップバルブ２７を有するエア抜き溝２９を有し、金型ヒータ３１によって約１２０℃に温度管理されている。金型７は、真空室３内に配置されると共に、油圧タイプの金型開閉制御装置９から延長されたシリンダ３３によって支持ブロック３５と一緒に、真空室３の上下壁３ａ，３ａに沿って図面左右に開閉可能となっている。
【００５１】
真空室３は、真空ポンプ３７と真空バルブ３９の操作により所定の真空状態に管理されるようになっている。
【００５２】
金型７内には、上部のエア抜き溝２９の近接部と底部の注入口４１の近接部に樹脂の硬化状態を検知する誘電センサ４３が設けられている。
【００５３】
誘電センサ４３は、樹脂の粘弾性を誘導率，誘電損失係数，等価抵抗率等の誘電特性として非破壊で計測し、その誘電特性の変化に対応して樹脂の動的粘弾性を換算する。これにより、誘電センサ４３によって換算された換算パラメータに基づき、監視制御装置４５によってモニター表示するようになっている。
【００５４】
誘電センサ４３は、図２に示すように、径の異なる円形状に形成された金属製の櫛型電極４５をセラミック製の基板４７の上に外側から中心へ向かってプリント配置した構造となっている。中心部には、熱電対４９が設置されており、同時に温度計測が可能となっている。
【００５５】
このように構成された樹脂注型装置において、図４の製造工程図に基づいて説明する。
【００５６】
まず、材料受入検査を行ない、樹脂・硬化剤を貯蔵する（ステップ１０１，１０２）。次に、注型樹脂を予熱した後、注型樹脂１３を樹脂混合タンク１で真空ポンプ１５と真空バルブ１７の操作により真空脱泡しながら攪拌モータ１９の動作により攪拌羽根２１によって混合する（ステップ１０３，１０４）。この時、樹脂の脱泡，注入の効率やポットライフ（可使時間）を考慮して樹脂混合タンク１と樹脂注入配管５をヒータ１１によって４０〜６０℃に温度調節する。
【００５７】
一方、平行して離型処理された金型７を予熱する（ステップ１０５、１０６）。続いて、金型７内に注型品内に埋め込む予熱乾燥した金属導体５１をセットし、金型７を真空室３内で金型開閉制御装置９によって閉鎖し、真空ポンプ３７と真空バルブ３９の操作により真空室３を真空にする（ステップ１０７、１０８）。次いで、樹脂混合タンク１の真空を開放し、加圧バルブ２３の操作により樹脂混合タンク１内を加圧する。これにより、金型７底部の注入口４１から注型樹脂１３が注入される（ステップ１１１、１１２）。金型７への樹脂充填完了後は、樹脂混合タンク１の加圧バルブ２３を調整し０．１〜０．５ＭＰａのエアー圧力を与えたまま金型ヒータ３１の通電により加熱硬化させる（ステップ１１３）。樹脂の硬化状態は誘電センサ４３により誘電特性の変化として樹脂の動的粘弾性として換算され、その換算パラメータに基づき、監視制御装置４５によりリアルタイムてモニター表示される。次に、１次硬化後、離型する（ステップ１１４）。離型後、２次硬化炉内において２次硬化させ、加工・検査工程で終了となる（ステップ１１５、１１６）。これにより、モニター表示による最適な離型タイミングによって品質の高い樹脂注型品が得られるようになる。
【００５８】
次に、請求項２記載の実施形態にあっては、図５に示すように、誘電特性と樹脂の粘弾性の関係を、動的粘弾性／誘電特性同時計測センサ５３（以下、ＤＭＡ／ＤＥＡセンサと称す）によって迅速に取得できるようにしたものである。
【００５９】
即ち、動的粘弾性測定治具５５のガイドリング５７に誘電センサ４３をマウントし、ねじ５９により固定する構成である。図６は、ＤＭＡ／ＤＥＡセンサ５３をＡ−Ａ断面方向にモデル化したものである。測定の原理について説明する。動的粘弾性はヒータ６１により温度制御されたパラレルプレート６３間のポリマー６５に正弦波の回転振動を与え、対向するパラレルプレート６３でトルク検出を行い計測するもので、動的粘弾性測定治具５５にＤＭＡ／ＤＥＡセンサ５３を用い、同一環境で誘電特性と動的粘弾性を同時に取得する。
【００６０】
これにより、金型内部の樹脂の動的粘弾性を非破壊で迅速に把握できる。
【００６１】
次に、請求項３記載の実施形態にあっては、図７に示すように、Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓ社（米国ニュージャージー州）製動的粘弾性測定装置（商品名：ＡＲＥＳ）を用い計測した注型樹脂硬化過程の動的粘弾性変化である。Ｇ−１は貯蔵剛性率、Ｇ−２は損失剛性率、ηは複素粘度をそれぞれ表す。図８は、ＤＭＡ／ＤＥＡセンサ５３によって図７と同一環境下で測定した等価抵抗率の変化を示したものである。誘電計測にはＭｉｃｒｏｍｅｔ社製誘電体特性測定装置（商品名：ユーメトリックシステム３）を用いた。計測周波数を低く選択した場合、等価抵抗率Ｒは、
Ｒ＝１／σ＝１／（ε″ε０  ω）      …（式１）
σ：電気伝導率    ε″：誘電損失係数
ω：角周波数      ε０  ：真空の誘電率
で示される。同時計測によって、硬化中の注型樹脂の等価抵抗率は、粘弾性とよく似た挙動をとることが分かり、両時間軸を相殺し、粘弾性と誘電特性パラメータ間の相関性を求めたのが図９である。動的粘弾性と等価抵抗率は、比較的簡単な式２で表される。
【００６２】
ｌｏｇＧ＝ＡｌｏｇＲ＋Ｂ            …（式２）
Ｇ：貯蔵剛性率Ｇ−１，損失剛性率Ｇ−２，複素粘度η
Ａ，Ｂ：定数
この実施形態では、図９における複素粘度と等価抵抗率との関係６７によって求めた式２を用いることで、樹脂の粘弾性を迅速にモニター表示することが可能となる。
【００６３】
次に、請求項４の実施形態にあっては、図９によって得られた等価抵抗率と剛性率の相関関係６９，７１と式２を用い、金型内部の樹脂の硬化状態を貯蔵剛性率および損失剛性率として樹脂の粘弾性を迅速にモニター表示することが可能となる。
【００６４】
次に請求項５の実施形態にあっては、ＤＭＡ／ＤＥＡセンサ５３を用いて誘電特性と粘弾性を同時計測する時に、センサのプレート間距離を０．５〜３．０ｍｍとして計測することで、正確な計測結果が可能となる。
【００６５】
次に、請求項６の実施形態にあっては、樹脂の硬化過程における誘電特性および粘弾性の相関関係をＤＭＡ／ＤＥＡセンサ５３を用い取得する際に、一定の樹脂硬化温度で相関データを取得する。図６におけるヒータ６１に樹脂注型装置の金型７に与える温度に近似した等温制御を与え図７〜９に相当する相関データを得る。図７および図８の実施形態では樹脂硬化時間６００秒以降を金型温度の１２０℃に制御し硬化特性を計測することで、正確な測定結果がリアルタイムで得られると共に、樹脂の粘弾性を迅速にモニター表示することが可能となる。
【００６６】
次に、請求項７の実施形態にあっては、樹脂の硬化過程における誘電特性および粘弾性の相関関係をＤＭＡ／ＤＥＡセンサ５３を用い取得する際に、センサ５３の温度環境に等速昇温のプログラムを与える。図６におけるヒータ６１に昇温制御を与えると、樹脂の粘弾性および等価抵抗率はよく似た温度依存性を示す。図７および図８の実施形態では、樹脂硬化時間６００秒までに５℃／ｍｉｎの昇温を与え同時計測を行うことで、正確な測定結果が得られると共に、樹脂の粘弾性が迅速にモニター表示することが可能となる。
【００６７】
次に、請求項８の実施形態にあっては、材料受け入れ検査工程で使用することで、正確に調合された材料となる。このことは、常に同じ粘弾性と誘電特性および両者の相関関係を持つ性質を利用することによるもので、製造ロットの健全性を短時間で検出可能となる。
【００６８】
次に、請求項９の実施形態にあっては、注型品の注入口部、樹脂体積の大きい肉厚部、クラックの発生しやすい弱点部に近接する金型７にセンサを選択して配置することで、モニター表示により、製品は材料の反応性や各工程での条件偏差によらず常に同じ弾性率で製品を取り出すことが可能となる。
【００６９】
次に、請求項１０の実施形態にあっては、注型品の強度の弱点部に近接する金型７にセンサを配置することで、剛性率の発現を、モニター確認しながら離型ポイントを制御し、金型７を開閉した後、金型７から製品を離型するノックピンを制御する。これにより、モニター表示によって、製品は材料の反応性や各工程での条件偏差によらず常に同じ剛性率で製品を完全離型することが可能となる。
【００７０】
次に、請求項１１の実施形態にあっては、図１０に示すように、樹脂混合タンク１内部の樹脂の反応挙動を、誘導センサ７５によって粘弾性の１つである複素粘度をモニター管理することで、樹脂混合タンク１内の樹脂のポットライフ（可使時間）を精密に管理することが可能となる。
【００７１】
次に、請求項１２の実施形態にあっては、エポキシ樹脂注型品の注型工程において、注入された樹脂が金型７を満たし金型７上部のエアー抜き溝２９を通過する点を誘電センサ４３で検知することで、その情報からストップバルブ２７を制御することによって、充填後の樹脂リークを防止することが可能となる。
【００７２】
次に、請求項１３の実施形態にあっては、エポキシ樹脂注型品の注型工程において、注入された樹脂が金型７を満たし金型７上部のエアー抜き溝２９を通過する点を誘電センサ４３で検知することで、その情報から樹脂注入バルブ２５の制御と、続いて加圧バルブ２３の制御とによって、充填後の樹脂リークを防止することが可能となる。
【００７３】
即ち、誘電センサ４３によって得られる等価抵抗率の変化を、モニター表示することにより、樹脂のゲル化点を検知する。一般に樹脂のゲル化は貯蔵剛性率と損失剛性率が一致する図７中の点７７を指す。樹脂がゲル化を生じる前に過剰な圧力を与えると樹脂が金型上部からリークするため、前記の如く樹脂注入バルブ２５を絞る。モニター表示により樹脂のゲル化点７７を確認した後、再び樹脂注入バルブ２５を開放し加圧バルブ２３を調整し、樹脂圧力を高めるもので、本実施形態では樹脂注入自体を制御するため、ストップバルブ２７を省略できるメリットが得られる。
【００７４】
次に、請求項１４の実施形態にあっては、図１０に示す如く樹脂注入用配管５内部に誘電センサ７９を配置し、得られる等価抵抗率の変化からの樹脂の複素粘度を推定しモニター表示することによって、配管内の樹脂粘度を一定に保たれるようヒータ１１のヒータ温度を制御管理する。またモニター表示された樹脂粘度によって、配管５内の樹脂のポットライフ（可使時間）を正確に検知できるため、配管５の洗浄、交換の時期を正確に把握することが可能となる。
【００７５】
次に、請求項１５，１６の実施形態にあっては、樹脂混合タンク１の注型樹脂７を、攪拌羽根２１を持ったダイナミックミキサーで混合を行なうようにした請求項１５に対し、請求項１６では、ダイナミックミキサーにかえて、スタティックミキサーを用いたものである。特に、スタティックミキサーは、注型樹脂１３の主剤、硬化剤を別の配管からフィードし多段のスリットを通して瞬間的に混合するもので、混合の信頼性を確保するためには、センサ７５によるモニター管理が有効となる。
【００７６】
次に、請求項１７の実施形態にあっては、エポキシ樹脂注型品の注型工程における樹脂混合タンク１、配管５系から粘度情報を各センサ７５，７７で検出しモニター表示する。これらの情報を元に注型工程上、製品品質に影響する樹脂注入時間の制御を行うことで、樹脂の予反応による粘度上昇は、樹脂注入時間を遅延させるため、モニター表示された粘度特性を元に樹脂混合タンク１の加圧バルブ２３を開閉操作することにより、タンク１内の樹脂押し出し圧力を可変制御して注入時間が一定の幅になるよう制御を行うことが可能となる。
【００７７】
次に、請求項１８の実施形態によれば、注型工程中の離型ポイントを精密に管理するもので、離型までの時間（１次硬化時間）の偏差を捉え、一定の時間幅に押さえる制御を行う。即ち、一般の注型工程では混合した樹脂の予反応によって１次硬化時間が短縮される傾向がある。この変化は、監視制御装置４５によって正確にモニター表示される。硬化時間が変化する分を金型ヒータ３１の温度を可変制御することにより、反応速度の偏差を金型温度によって補償することで、製品製作ごとの１次硬化時間を最小のふれ幅に管理するこができる。本実施形態では、金型温度を３〜５℃変化させることによって、硬化時間の偏差を１分以内に納めることが可能となる。
【００７８】
次に、請求項１９の実施形態にあっては、樹脂注型装置によって製造された注型品は、離型の後、エポキシ樹脂の反応が終了するまで２次硬化炉内で２次硬化される。この反応の終点を非破壊で検出するものである。
【００７９】
即ち、図１１に示すフィルムセンサ８０を注型品と同時に発生する余剰樹脂、例えば注入口部やバリ部に埋め込み同時硬化させることにより硬化の終点を監視する。フィルムセンサ８０には櫛形電極４５をポリイミドフィルム８１で被覆したものである。２次硬化中に得られる樹脂の剛性率が完全に飽和し、最終値に到達した点を終点とする。この管理方法によって使用したフィルムセンサ８０は、加工工程で除去することが可能になると共に、樹脂の硬化終点検出値が正確に得られる。
【００８０】
なお、本実施形態では、誘電計測から得られる等価抵抗率を動的粘弾性に換算する手法として図９から得られた近似式２を利用した。しかしながら、注型樹脂は、樹脂成分や充填材組成によっては式２のように直線関係が得られるケースはまれで、屈曲するケースがある。この場合は、適当な導関数を用い回帰することによって、また、粘弾性モニターパラメータの代替に、樹脂の反応率、ガラス転移温度や収縮率等の新しい相関パラメータを導入しても同じ作用、効果がある。この場合は、示差走査熱量計、ＰＶＴ測定装置等の分析機を用い等価抵抗率との相関性を予め取っておくことが望ましい。
【００８１】
【発明の効果】
以上、説明したようにこの発明によれば、注型工程における樹脂の効果状態を精密に定量的に管理することが可能となるため、製造条件の偏差によらず、注型樹脂の耐クラック性、寸法精度、部分放電特性を改善し、品質の高い樹脂注型品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる樹脂注型装置の概要説明図。
【図２】誘電センサの平面図。
【図３】誘電センサの側面図。
【図４】樹脂注型品の製造工程図。
【図５】ＤＭＡ／ＤＥＡセンサの概要説明図。
【図６】ＤＭＡ／ＤＥＡセンサの原理説明図。
【図７】注型樹脂硬化中の動的粘弾性の変化を示した説明図。
【図８】注型樹脂硬化中の等価抵抗率の変化を示した説明図。
【図９】注型樹脂硬化中の動的粘弾性と等価抵抗率との相関性を示した説明図。
【図１０】樹脂混合タンクと樹脂注入配管とに誘電センサを設けた図１と同様の説明図。
【図１１】フィルムタイプの誘電センサの説明図。
【符号の説明】
１  樹脂混合タンク
３  真空室
７  金型
９  金型開閉制御装置
１３  注型樹脂
４３  誘電センサ
４５  監視制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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