(57)【要約】【課題】  注入口内の温度を金型温度よりも低下させ、硬化収縮時のキャビティー内への樹脂補充を行う。【解決手段】  注型品を得る金型１、２と、金型１、２に彫られたキャビティー３、４と、キャビティー３、４と金型１、２の外側とを結ぶとともに、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂をキャビティー３、４内に充填する注入口５、６とを備え、注入口５、６は、金型１、２よりも熱伝導率が小さいフッ素樹脂のような断熱部材７、８で構成され、樹脂温度を最も低く抑えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型と、
前記金型に彫られたキャビティーと、
前記キャビティーと前記金型の外側とを結ぶとともに、熱硬化性樹脂を前記キャビティー内に充填する注入口とを備え、
前記注入口は、前記金型よりも熱伝導率が小さい断熱部材で構成されていることを特徴とする樹脂注型金型。
【請求項２】
前記断熱部材は、テフロン（Ｒ）樹脂よりなることを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型金型。
【請求項３】
前記断熱部材は、前記キャビティーに向かうほど絶縁厚さが薄くなるテーパ状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂注型金型。
【請求項４】
前記金型を二分割し、それぞれのキャビティーが非対称であるとき、これらのキャビティーの容積に比例して前記断熱部材の絶縁厚さを薄くしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂注型金型。
【請求項５】
キャビティー内に熱硬化性樹脂を注入する注入口が断熱部材で構成された樹脂注型金型で注型される注型品であって、
前記注型品の注入口端は、中央部の窪みの深さが前記注入口の半径よりも小さい断面円弧状であることを特徴とする注型品。
【請求項６】
前記注入口端の先端部がゲル化状態であることを特徴とする請求項５に記載の注型品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を注型したときの硬化収縮、特に、注入口付近での硬化収縮を改善する樹脂注型金型およびこの樹脂注型金型で注型された注型品に関する。
【背景技術】
【０００２】
エポキシ樹脂の高速注型においては、４０〜６０℃に保温された液状の樹脂を、１２０〜１５０℃に加熱した樹脂注型金型内に充填し、加熱硬化させることにより、数１０分の短時間で良好な注型品を得ることができる。加熱硬化時には、硬化収縮を起こしヒケを生じることがあるので、注入口から所定圧力で加圧が行われ、キャビティー内に新たなエポキシ樹脂の補充が行われる。
【０００３】
ここで、注入口付近のエポキシ樹脂は、キャビティー内のエポキシ樹脂の硬化が完了するまでの収縮分を補充するため、流動性を保つ必要がある。このため、従来、樹脂注型金型の注入口が設けられている部分には、冷却溝を設け、外気を取り入れて金型温度を下げ、硬化を遅らせるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、注入口を、直接、圧縮空気で冷却するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４６９８１号公報  （第４ページ、図１）
【特許文献２】特開２０００−６１６６号公報  （第３ページ、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の樹脂注型金型においては、次のような問題がある。  
注入口付近の金型温度を外気などを取り入れて低下させるものでは、温度差が急激に大きくなったり、逆に、温度差を充分に付けられないことがある。即ち、冬季の注型作業開始時などで外気温が低いときには、注入口付近の金型温度が大きく低下し、また、夏季で外気温が高いときには、注入口付近の金型温度を充分に低下させることが困難となる。
【０００６】
キャビティー内のエポキシ樹脂は、硬化時に発熱しながら硬化収縮するので、このように注入口付近の温度差にずれが生じると、注入口から最も遠い部分から注入口に向かって順次硬化させる硬化序列のバランスが崩れ、硬化収縮時の樹脂補充が充分に行われないことが起きる。樹脂補充が充分に行われないと、ヒケなどの絶縁欠陥を生じる。このため、外気などの外部要因に影響を受けず、注入口付近の温度を所定範囲内で低下させられるものが望まれていた。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、注入口内の温度を金型温度よりも所定範囲内で低下させることの可能な樹脂注型金型および注型品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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の樹脂注型金型は、金型と、前記金型に彫られたキャビティーと、前記キャビティーと前記金型の外側とを結ぶとともに、熱硬化性樹脂を前記キャビティー内に充填する注入口とを備え、前記注入口は、前記金型よりも熱伝導率が小さい断熱部材で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、注入口に断熱部材を用いているので、注入口と金型との温度差を確実に付けることができ、硬化を遅延させた注入口から硬化収縮時の樹脂補充を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る樹脂注型金型の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る樹脂注型金型の温度特性を説明する図。
【図３】本発明の実施例１に係る樹脂注型金型で注型された注型品の要部拡大断面図。
【図４】本発明の実施例２に係る樹脂注型金型の構成を示す要部拡大断面図。
【図５】本発明の実施例３に係る樹脂注型金型の構成を示す要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、注入口を断熱部材で構成し、樹脂注型金型との温度差を付けるものである。以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
先ず、本発明の実施例１に係る樹脂注型金型を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る樹脂注型金型の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る樹脂注型金型の温度特性を説明する図、図３は、本発明の実施例１に係る樹脂注型金型で注型された注型品の要部拡大断面図である。
【００１３】
図１に示すように、図示左右の鉄製の第１の金型１と第２の金型２の合せ面の中央部には、第１のキャビティー３と第２のキャビティー４が対称に彫られている。第１のキャビティー３は、半円状の第１の注入口５で第１の金型１の図示下部の外側と結ばれている。また、第２のキャビティー４も、半円状の第２の注入口６で第２の金型２の図示下部の外側と結ばれている。第１の注入口５と第２の注入口６を合せると、断面円状となる。
【００１４】
第１のキャビティー３に接する部分の第１の注入口５の外周には、筒状を半円状とした第１の断熱部材７が嵌め込まれている。第１の断熱部材７は、厚さ３０ｍｍ、長さ５０ｍｍであり、外周の中間部に突出部７ａが設けられ、第１の金型１に設けられた凹部１ａに嵌め込まれ、固定されている。第２のキャビティー４に接する部分の第２の注入口６の外周にも、筒状を半円状とした第２の断熱部材８が嵌め込まれている。第２の断熱部材８も同様に、厚さ３０ｍｍ、長さ５０ｍｍであり、外周の中間部に突出部８ａが設けられ、第２の金型２に設けられた凹部２ａに嵌め込まれ、固定されている。第１の断熱部材７と第２の断熱部材８を合せた内径は、第１の注入口５と第２の注入口６を合せたものと同径であり、断面円状となる。
【００１５】
第１の断熱部材７と第２の断熱部材８は、第１の金型１、第２の金型２よりも熱伝導率が小さく、注型温度に耐え得るフッ素樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、セラミックスなどを用いる。フッ素樹脂が離型作業などが容易であり好ましい。
【００１６】
なお、第１、第２の断熱部材７、８は、第１、第２のキャビティー３、４と接する部分から第１、第２の注入口５、６の中間部まで設けられているが、第１、第２の注入口５、６全域に設けてもよい。
【００１７】
次に、注型方法を説明する。
【００１８】
第１、第２の断熱部材７、８をそれぞれ嵌め込んだ第１、第２の金型１、２を図示しない閉鎖装置で強固に締め付け、第１、第２のキャビティー３、４内を真空に引くとともに、１２０〜１５０℃に加熱する。そして、第１、第２の注入口５、６から４０〜６０℃に保温された液状のエポキシ樹脂を充填し、所定圧力で加圧する。すると、樹脂温度は、第１、第２のキャビティー３、４内では、充填後に図２に示す特性Ａとなり、経過時間とともに温度上昇する。所定時間ｔ１を経過すると、樹脂が発熱し、急激に温度上昇し、硬化を始める。
【００１９】
第１、第２の断熱部材７、８の部分では、充填後に図２に示す特性Ｂとなり、経過時間とともに緩やかに温度上昇する。即ち、温度上昇を緩やかにすることができるので、液状の状態を長時間保つことができる。これにより、第１、第２のキャビティー３、４内での硬化収縮時に順次、樹脂補充をすることができる。第１、第２のキャビティー３、４内が硬化を始めても、第１、第２の断熱部材７、８内では第１、第２の金型１、２からの熱の供給が遮断されているので、硬化を確実に遅らせることができる。温度差は数℃であり、絶縁厚さで調整することができる。
【００２０】
なお、第１、第２の断熱部材７、８を用いない従来のものでは、図２に示す特性Ｃとなり、特性Ａと同様の傾向を示し所定時間ｔ１を経過すると急激に温度上昇する。このため、第１、第２の注入口５、６内での硬化が促進され、第１、第２のキャビティー３、４内への安定的な樹脂補充が困難となる。
【００２１】
充填後、数１０分の所定時間、これを保持すると、第１、第２のキャビティー３、４内と、第１、第２の断熱部材７、８内を含む第１、第２の注入口５、６内の樹脂が硬化する。硬化後、第１、第２の金型１、２を離型し、注型品を取り出す。取り出した注型品は、必要に応じ、二次硬化を行う。なお、第１、第２の断熱部材７、８は、着脱自在となっているので、消耗などがあれば、新品と交換する。
【００２２】
製造した注型品は、図３（ａ）に示すように、樹脂補充がスムーズに行われるので注入口端９ａは中央部が僅かに窪んだ断面円弧状となる。このため、注型物１０ａ内では、ヒケなどの絶縁欠陥が極めて少なく、残留応力の少ないものとなる。なお、注型物１０ａ部分が硬化していても、注入口部分の温度が最も低いので、注入口端９ａの先端部はゲル化状態のものもできる。ここで、注入口端９ａ先端の断面円弧状とは、窪みの深さが半径よりも小さい形状のものをいう。
【００２３】
従来では、図３（ｂ）で示すように、注入口端９ｂの中央部が大きく窪んだ凹状に形成されることがある。これは、樹脂補充がスムーズに行われないときに多く見られ、液状の樹脂と硬化が始まろうとする樹脂とが混在して補充されるときに形成され易く、注型物１０ｂ内に残留応力が残る場合がある。ここで、凹状とは、注入口端９ｂの窪みの深さが半径よりも大きい形状のものをいう。なお、注入口端９ａ、９ｂは、製品時に削り落とされる。
【００２４】
これらのことから、第１、第２の断熱部材７、８は、第１、第２の金型１、２内に設けられているので、外気温に影響を受けず、安定した温度差を付けることができる。このため、第１、第２の断熱部材７、８内を含む第１、第２の注入口５、６内の硬化を最も遅らせることができ、硬化収縮時の樹脂補充を確実に行うことができる。
【００２５】
上記実施例１の樹脂注型金型によれば、第１、第２のキャビティー３、４と接する部分の第１、第２の注入口５、６を第１、第２の断熱部材７、８で形成しているので、第１、第２の金型１、２内よりも第１、第２の断熱部材７、８内の樹脂温度を低下させることができ、第１、第２のキャビティー３、４内での硬化収縮時の樹脂補充を、第１、第２の断熱部材７、８内を含む第１、第２の注入口５、６内から確実に行うことができる。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明の実施例２に係る樹脂注型金型を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る樹脂注型金型の構成を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、断熱部材の形状である。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２７】
図４に示すように、第３の断熱部材１１と第４の断熱部材１２は、第１、第２のキャビティー３、４に接する面から外側に向かって絶縁厚さが厚くなるテーパ状となっている。中間部には、それぞれ突出部１１ａ、１２ａを設け、第１、第２の金型１、２の凹部１ａ、２ａに嵌め込まれ固定されている。
【００２８】
上記実施例２の樹脂注型金型によれば、実施例１による効果のほかに、第３、第４の断熱部材１１、１２内に、第１、第２のキャビティー３、４側が高くなる温度勾配を付けることができ、より安定した硬化序列を付けることができる。
【実施例３】
【００２９】
次に、本発明の実施例３に係る樹脂注型金型を図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例３に係る樹脂注型金型の構成を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、キャビティーを非対称としたことである。図５において、実施例２と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
図５に示すように、第２のキャビティー４に対して第３のキャビティー１３の容積を小さくしている。これに伴って、第３のキャビティー１３と結ばれている第５の断熱部材１４の絶縁厚さを、第４の断熱部材１２よりも薄くしている。第５の断熱部材１４の突出部１４ａは、第３の金型１５の凹部１５ａに嵌め込まれる。
【００３１】
上記実施例３の樹脂注型金型によれば、実施例２による効果のほかに、第２、第３のキャビティー４、１３の容積に合わせて樹脂補充量が異なってくるが、その不均一を第４、第５の断熱部材１２、１４の絶縁厚さで制御することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  第１の金型
１ａ、２ａ、１５ａ  凹部
２  第２の金型
３  第１のキャビティー
４  第２のキャビティー
５  第１の注入口
６  第２の注入口
７  第１の断熱部材
７ａ、８ａ、１１ａ、１２ａ、１４ａ  突出部
８  第２の断熱部材
９ａ、９ｂ  注入口端
１０ａ、１０ｂ  注型物
１１  第３の断熱部材
１２  第４の断熱部材
１３  第３のキャビティー
１４  第５の断熱部材
１５  第３の金型
【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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