(57)【要約】【課題】簡易な構造で樹脂の歩溜まりを改善することが可能な熱硬化性樹脂の成型方法を提供すること。【解決手段】コア内部に設けられた挿入孔に挿入する部品を、熱硬化性樹脂を当該挿入孔に注入して当該熱硬化性樹脂を硬化させることにより固定する熱硬化性樹脂の成型方法であって、前記熱硬化性樹脂を前記挿入孔に注入する樹脂注入経路を有する金型を設け、当該樹脂注入経路を、前記熱硬化性樹脂が溶融する温度に調整するステップと、前記コア及び部品を、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度に調整するステップと、前記挿入孔に対し、前記樹脂注入経路を介して前記熱硬化性樹脂を注入するステップと、を備える熱硬化性樹脂の成型方法。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア内部に設けられた挿入孔に挿入する部品を、熱硬化性樹脂を当該挿入孔に注入して当該熱硬化性樹脂を硬化させることにより固定する熱硬化性樹脂の成型方法であって、
前記熱硬化性樹脂を前記挿入孔に注入する樹脂注入経路を有する金型を設け、当該樹脂注入経路を、前記熱硬化性樹脂が溶融する温度に調整するステップと、
前記コア及び部品を、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度に調整するステップと、
前記挿入孔に対し、前記樹脂注入経路を介して前記熱硬化性樹脂を注入するステップと、
を備える熱硬化性樹脂の成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱硬化性樹脂の成型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
用途や生産方法に応じた様々な熱硬化性樹脂の成形方法が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、熱硬化性樹脂（以下、単に樹脂と記載）の射出成形金型が開示されている。特許文献１にかかる金型において、キャビティーの部分は樹脂が硬化する温度に加熱されている。また、上部の金型に設けられた樹脂注入経路（スプール部、ランナー部）の温度は、ランナー部を形成するマニホールド上型及び下型内にある温度調整回路により、樹脂が溶融状態を保つ１００℃程度に保たれている。これにより、樹脂がランナー部で硬化することを防ぐことができるため、樹脂の歩溜まりが改善されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−００６１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１にかかる金型は、上部の金型内においてランナーの温度を保つためにマニホールド上型及び下型を設ける必要があり、金型の構造が複雑になるという課題があった。例えば、金型を用いて、ＨＶ（Hybrid）ロータの磁石を、樹脂を形成することにより固定しようとすると、１つの金型に１６個以上のゲートが必要となる。従って、ゲートが多く必要になるため金型の構造がますます複雑になり、対応した金型を製造するのが困難になる。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、簡易な構造で樹脂の歩溜まりを改善することが可能な熱硬化性樹脂の成型方法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】
【０００７】
コア内部に設けられた挿入孔に挿入する部品を、熱硬化性樹脂を当該挿入孔に注入して当該熱硬化性樹脂を硬化させることにより固定する熱硬化性樹脂の成型方法であって、前記熱硬化性樹脂を前記挿入孔に注入する樹脂注入経路を有する金型を設け、当該樹脂注入経路を、前記熱硬化性樹脂が溶融する温度に調整するステップと、前記コア及び部品を、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度に調整するステップと、前記挿入孔に対し、前記樹脂注入経路を介して前記熱硬化性樹脂を注入するステップと、を備える熱硬化性樹脂の成型方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、簡易な構造で樹脂の歩溜まりを改善することが可能な熱硬化性樹脂の成型方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかる金型の一例を示した構造図である。
【図２Ａ】実施の形態１にかかる樹脂注入時の金型の一例を示した構造図である。
【図２Ｂ】実施の形態１にかかるゲート部周辺の構造を示した構成図である。
【図３】実施の形態１にかかる型開き時の金型の一例を示す構成図である。
【図４】実施の形態１にかかる形成品の生産を中断した際の金型の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかる金型の一例を示した構造図である。図１における金型１は、コアが成形前の状態を示している。金型１は、大きく分けて上側の固定側金型１００と、下側の可動側金型２００とを備える。
【００１１】
固定側金型１００は、上から順に、固定側取付板１０１、ストリッパープレート１０２、固定側型板１０３の３枚のプレートにより枠組みが構成されている。固定側取付板１０１は、後述する可動側取付板２０４とともに、金型１本体と成形機をつなぐパイプの役割を果たす。ストリッパープレート１０２は、図示しない油圧機構等により固定側型板１０３と離間されることで、後述するランナー部１０６を露出させることを可能にする。固定側型板１０３は、成形機に金型１を取り付けた際に、固定側金型１００の本体を形成する部分である。
【００１２】
固定側金型１００は、固定側取付板１０１〜固定側型板１０３の他、スプループッシュ１０４、スプルー部１０５、ランナー部１０６、ロケートリング１０７、サポートピン１０８、ストップボルト１０９を備える。
【００１３】
スプループッシュ１０４は固定側取付板１０１及びストリッパープレート１０２の内部に形成され、樹脂を吐出する成形機のノズルが当接する。スプルー部１０５はスプループッシュ１０４に囲まれている部分であり、固定側型板１０３内に設けられたランナー部１０６に接続されている。成形機のノズルから吐出された樹脂は、スプルー部１０５を介してランナー部１０６に達する。ランナー部１０６は、後述するキャビティー２１４に接続されており、樹脂はランナー部１０６を介してキャビティー２１４に流れ込む。スプルー部１０５及びランナー部１０６は、キャビティー２１４に樹脂を注入する樹脂注入経路として機能する。
【００１４】
ロケートリング１０７は、固定側取付板１０１及びストリッパープレート１０２の内部に形成されている。ロケートリング１０７は、固定側金型１００を成形機へ取り付ける際に位置決めするためのリングである。さらに具体的にいえば、ロケートリング１０７は、固定側金型１００を成形機のセンターに合わせために設けられたリングである。
【００１５】
サポートピン１０８は、固定側取付板１０１とストリッパープレート１０２と固定側型板１０３と後述の可動側型板２０１とに摺動自在に挿通される。サポートピン１０８の上部は固定側取付板１０１に固定されており、サポートピン１０８は、成形時（型閉じ時）に後述する受け板２０２まで到達する長さを有する。このサポートピン１０８により、金型１における型開閉時のガイドがなされる。
【００１６】
ストップボルト１０９の上部は固定側取付板１０１に固定されており、ストップボルト１０９は、成形時（型閉じ時）に受け板２０２まで到達する長さを有する。ストップボルト１０９は、可動側型板２０１の型開き時に、固定側型板１０３の移動を規制する働きをする。具体的には、固定側型板１０３は、可動側型板２０１の型開き時にストップボルト１０９を介して一定以上の引き抜き力が作用したとき以外は、固定側取付板１０１に保持されている。
【００１７】
次に可動側金型２００について説明する。可動側金型２００は、上から順に、可動側型板２０１、受け板２０２、スペーサブロック２０３、可動側取付板２０４により枠組みが構成されている。可動側型板２０１は、成形機に金型１を取り付けた際、可動側金型２００の本体を形成する。可動側型板２０１の上部にはコア２１１（ロータコア）が置かれており、可動側型板２０１はコア２１１を支持する。受け板２０２は、可動側型板２０１の下部にあり、サポートピン１０８、可動側型板２０１やコア２１１を固定する補強の役割を有する。スペーサブロック２０３は、成形品を突き出すための動作を確保するための空間を保つための板である。可動側取付板２０４は、固定側取付板１０１とともに、金型１本体と成形機をつなぐパイプの役割を果たす。
【００１８】
可動側金型２００は、可動側型板２０１〜可動側取付板２０４の他、サポートピンプッシュ２０５、リターンピン２０６、リターンスプリング２０７、エジェクタピン２０８、エジェクタプレート２０９Ａ、２０９Ｂ及びエジェクタホール２１０を備える。
【００１９】
サポートピンプッシュ２０５は可動側型板２０１内部に設けられている。サポートピンプッシュ２０５は、金型１の開閉時に固定側金型１００と可動側金型２００とが所定の位置に合うようにするための、サポートピン１０８が嵌合するプッシュである。
【００２０】
リターンピン２０６は、エジェクタプレート２０９Ａ及び２０９Ｂにセットされており、その上部は可動側型板２０１の上面に到達している。リターンピン２０６は、突出し動作が行われて突き出された状態にあるエジェクタプレート２０９Ａ及び２０９Ｂを元の位置に押し戻す働きをする。リターンピン２０６は、金型１が閉じる際に固定側型板１０３に最初に当たることにより、エジェクタプレート２０９Ａ及び２０９Ｂを正常な位置に戻す。またリターンピン２０６は、突き出しのバランスを保つ役割も有する。
【００２１】
リターンスプリング２０７は、リターンピン２０６の下部に巻きつけられている。リターンスプリング２０７は、突出し動作の終了後、リターンスプリング２０７の力でエジェクタプレート２０９Ａ、２０９Ｂを元の位置に戻す。またリターンピン２０６と同様、突き出しのバランスを保つ役割も有する。
【００２２】
エジェクタピン２０８は、エジェクタプレート２０９Ａ及び２０９Ｂにセットされており、上部は可動側型板２０１の上面に到達している。エジェクタピン２０８は、成形品を金型から離形・突き出しすることにより取り出すためのピンであり、図示しない成形機のエジェクタ装置により駆動される。
【００２３】
エジェクタプレート２０９Ａ及び２０９Ｂは可動側取付板２０４の上面に設けられている。エジェクタプレート２０９Ａは上側に構成されたプレートであり、エジェクタプレート２０９Ｂは下側に構成されたプレートである。エジェクタプレート２０９Ａにリターンピン２０６やエジェクタピン２０８をセットし、エジェクタプレート２０９Ｂはそれらを裏から押さえて固定する。エジェクタピン２０８などを取り付けたエジェクタプレート２０９Ａ及び２０９Ｂを、成形機のエジェクタ装置で突き上げることにより成形品を取り出す。
【００２４】
エジェクタホール２１０は、可動側取付板２０４に開けられた穴である。このエジェクタホール２１０を介して、成形機のエジェクタ装置でエジェクタプレート２０９Ａ及び２０９Ｂを突上げるための突出しロッドが通る。
【００２５】
コア２１１は、可動側型板２０１上面に、主面を上下方向に向けて設けられている。コア２１１の軸方向（上下方向）には、複数の挿入孔２１２が開けられている。挿入孔２１２の内部には、それぞれ磁石２１３（ロータコアの磁石）が挿入されている。挿入孔２１２及び磁石２１３の間には、樹脂が注入されるためのキャビティー２１４が構成されている。キャビティー２１４に樹脂が注入され、その樹脂が硬化することにより、磁石２１３が固定される。
【００２６】
以上に示した通り、金型１は、主としてストリッパープレート１０２、固定側型板１０３及び可動側型板２０１の３枚型の金型である。
【００２７】
以下、金型１を用いた成形のプロセスについて説明する。
【００２８】
１．樹脂注入（樹脂射出）
図２Ａは、樹脂注入時の状態の金型１を示す構成図である。ここで、図示しない油圧機構等を用いて、ストリッパープレート１０２及び固定側型板１０３は閉じた状態（型閉じ状態）にされる。コア２１１は、固定側金型１００及び可動側金型２００に挟まれた状態にあり、樹脂はスプルー部１０５、ランナー部１０６を介してキャビティー２１４に流入する。以降、ランナー部１０６の先端部であって、キャビティー２１４に対する樹脂の流入部をゲート部２１５と記載する。ゲート部２１５は、金型１において複数設けられている。
【００２９】
ここで、ストリッパープレート１０２及び固定側型板１０３の温度（スプルー部１０５及びランナー部１０６の温度）は、例えば図示しない温度調整回路により、溶融状態であって樹脂が硬化しない温度に保たれる。ストリッパープレート１０２及び固定側型板１０３の温度は、ここでは１００℃に保たれているが、それ以下の温度に保たれていてもよい。従って、スプルー部１０５及びランナー部１０６にある樹脂は未硬化である。この未硬化樹脂を、図２Ａでは未硬化樹脂２１６として記載している。
【００３０】
また、可動側金型２００において可動側型板２０１、コア２１１及び磁石２１３は、樹脂が十分に硬化する温度に保たれる。可動側型板２０１、コア２１１及び磁石２１３の温度は、ここでは１８０℃に保たれているが、樹脂が十分に硬化する温度であれば他の温度に保たれていてもよい。従って、コア２１１や磁石２１３の熱により、キャビティー２１４に流入した樹脂は硬化する。この硬化した樹脂を、図２Ａでは硬化樹脂２１７として記載している。可動側型板２０１の温度は、例えば図示しない温度調整回路により保たれる。コア２１１及び磁石２１３は、例えば、予め樹脂が十分に硬化する温度まで加熱される。
【００３１】
なお、ストリッパープレート１０２及び固定側型板１０３、可動側型板２０１、コア２１１及び磁石２１３は、型閉じ前に（即ち樹脂注入前に）それぞれの温度調整がなされる。
【００３２】
図２Ｂは、図２Ａにおけるゲート部２１５周辺の構造を示した構成図である。ここで、ゲート部２１５の上部（ランナー部１０６側）は、ランナー部１０６側からキャビティー２１４側にかけて断面積が狭くなるように勾配がつけられている。より具体的には、ゲート部２１５の上部は、テーパーとして構成されている。このゲート部２１５の上部は、図２Ｂでは（１）として示されている。
【００３３】
これに対して、ゲート部２１５の下部（キャビティー２１４側、即ちゲート部２１５の先端）は、勾配がなく、断面積が一定になるように形成されている。このゲート部２１５の先端は、図２Ｂでは（２）として示されている。
【００３４】
このように、ゲート部２１５の先端は、勾配をつけない部分を設けることが望ましい。図２Ｂに示した通り、ゲート部２１５の先端において、コア２１１及び磁石２１３の温度により樹脂が硬化した箇所が生じたとしても、成形品を取り出す際に、ゲート部２１５の先端に生じた硬化樹脂２１７は、キャビティー２１４内部の硬化樹脂２１７（成形品）と共に外れると考えられる。ランナー部１０６側からキャビティー２１４側にかけて断面積が狭くなるように、ゲート部２１５の先端に勾配があった場合、成形品を取り出す際に、ゲート部２１５に生じた硬化樹脂２１７は勾配に引っかかって外れない可能性がある。即ち、硬化樹脂２１７が固定側型板１０３に残ってゲートを閉塞する可能性がある。しかし、ゲート部２１５の先端に勾配がなければ、その可能性が減少する。
【００３５】
また、この構成では、後述する型内部清掃時にランナー部１０６内の未硬化樹脂を硬化させた際にも、ゲート部２１５に樹脂が残らないか、残る量が減少する。
【００３６】
さらに、ゲート部２１５は、キャビティー２１４の外縁において、ゲート部２１５における樹脂が最も硬化しにくい位置に設けることが望ましい。換言すれば、ゲート部２１５は、キャビティー２１４の外縁において最も温度が低い位置（例えば、コア２１１とゲート部２１５との距離と、磁石２１３とゲート部２１５との距離の合計が最も長い位置）に設けられるのが望ましい。これにより、ゲート部２１５に生ずる硬化樹脂の量が減少するため、ゲート部２１５が硬化した樹脂で閉塞する可能性を低減することができる。
【００３７】
２．型開き
図３は、樹脂注入が終了し、固定側金型１００と可動側金型２００とが離間された状態（型開き）における金型１を示す構成図である。ここでストリッパープレート１０２及び固定側型板１０３は閉じた状態のままである。この型開きは、固定側型板１０３に樹脂が付着しない程度にコア２１１内部の樹脂の硬化が進んだ状態（例えば半硬化状態）になった場合に行われる。この図３に示した状態において、上述の成形品の突き出し動作が行われることにより、コアである成形品が取り出される。この成形品は、硬化樹脂により、磁石２１３が固定されたものである。これにより、金型１の状態は、図１の状態に戻る。
【００３８】
３．次成形
成形品が取り出された後、可動側型板２０１の上面に別のコア２１１を置き、そのコア２１１のキャビティー２１４内部に再度樹脂を注入することにより、再度成形品が形成される。この形成処理は上述と同様であるため説明を省略する。
【００３９】
４．生産中断時（型内部清掃時）
図４は、形成品の生産を中断した際の金型１を示す構成図である。休み時間や点検等の理由で成形を中断するときは、ストリッパープレート１０２及び固定側型板１０３を、一時的に樹脂が固まる温度（例えば１８０℃）に昇温する。これにより、ランナー部１０６内部にある樹脂を硬化させる。その後、図示しない油圧機構等を用いて、ストリッパープレート１０２及び固定側型板１０３は開いた状態にされ、ランナー部１０６内部の硬化樹脂が取り出される。ランナー部１０６内部に樹脂が残らないか、残る樹脂の量が削減されるため、成形再開時にランナー部１０６内部に残留した樹脂が硬化し始めることに起因する成形品の品質不良等を低減することができる。従って、成形品の品質不良等を防ぎつつ、連続成形することが可能となる。
【００４０】
以上、実施の形態１では、コア２１１内部に構成されたキャビティー２１４に樹脂が射出し、硬化する。つまり、固定側型板１０３と可動側型板２０１との間に直接樹脂が流入するのではなく、樹脂が流入するのはコア２１１内部である。そのため、樹脂射出後、完全にコア２１１内部の樹脂が硬化していない状態であっても、成形品が型崩れすることなく、早期に型開きすることができる。このとき、樹脂注入通路であるランナー部１０６内部の樹脂は硬化しない１００℃の温度を維持するため、連続成形が可能となり、材料の歩溜まりを向上させることができる。また、キャビティー２１４に射出された樹脂は、コア２１１及び磁石２１３の温度により硬化されることにより、成形品の形成が可能となる。
【００４１】
さらに、固定側型板１０３は、全体の温度を１００℃に調節しておけばよいので、ランナー部１０６の構成を簡易にすることができる。また、固定側型板１０３には、複数のゲート部２１５を簡易に形成することができる。
【００４２】
これまでも、用途、生産方法に応じた様々な熱硬化性樹脂の成形方法が開発されていた。例えば、特許第４８６５０８６号公報には、トランスファー成形を用いて、ロータ磁石を樹脂で固定する回転子積層鉄心の製造方法が開示されている。ここで、プランジャに接続された樹脂ポットは、回転子積層鉄心（コア）まで達している。
【００４３】
しかし、このトランスファー成形には以下の課題があった。
１．成形のたびに、金型（樹脂ポット）にタブレット形状の材料を投入する必要がある。そのため、成形品完成のサイクルタイムが遅くなってしまう。
２．樹脂ポットやランナーに残った材料が廃材となるため、歩溜まりが悪い。
【００４４】
他の技術として、トランスファー成形ではなく、３枚型の金型を用いた射出成形の方法が挙げられる。熱硬化性樹脂の射出成形を用いることにより、サイクルタイム短縮が可能となり、上述の課題１．を解決することができる。この金型は、例えば、図１に示した構成要素を備える。
【００４５】
しかし、この技術では、樹脂注入時（成形時）において、図１における固定側金型１００、コア２１１及び磁石２１３を、樹脂が硬化する温度（例えば１８０℃）にした上で樹脂の射出（注入）を行っている。そして、コア２１１内の樹脂及びランナー部１０６の樹脂が硬化した後に型開きを行い、樹脂が硬化したランナー部１０６は毎回取り出して廃却される。
【００４６】
複数の磁石の周りに樹脂を注入するためには、一般的に３枚型の金型を使用する必要がある。しかし、３枚型の金型を用いた射出成形ではランナー部が必要となり、上述の通り、ランナー部に蓄積された硬化樹脂を毎回廃却する必要があるため、材料の歩溜まりがトランスファー成形に比べてさらに悪化してしまう。
【００４７】
ランナー部における樹脂の硬化を抑制することにより、材料の歩溜まりを改善する方法は、例えば特許第３５３０１７９号公報、特許第３５４３０９１号公報、特開２０００−６１９５号公報（特許文献１）に開示されている。特許第３５３０１７９号公報及び特許第３５４３０９１号公報では、ランナー部を樹脂が硬化しない温度に保ち、ランナー部の先端（ゲート部）に断熱効果を有する部材等を形成して成形を行う方法が開示されている。これにより、樹脂が注入されるキャビティーからの熱によるランナー部の樹脂の硬化を抑制することができるため、材料の歩溜まりを向上させることができる。また、特許文献１では、キャビティーを樹脂が硬化する温度に保ち、ランナー部やスプルー部は樹脂が硬化しない温度に保つことにより成形を行う方法が開示されている。この方法によっても、ランナー部の樹脂の硬化を抑制することができるため、歩溜まりは改善され、上述の課題２．を解決することができる。
【００４８】
しかし、以上の方法では、ゲート部の構造が複雑かつ大きいものになる。そのため、例えばＨＶロータの磁石固定モールドにこの方法を適用しようとすると、１６点〜４８点の全てのゲートを複雑な構造にしなくてはいけなくなり、金型の製造が困難になってしまう。また、例え金型の製造ができたとしても、金型が大変高価になってしまうという新たな課題が生ずる。
【００４９】
実施の形態１にかかる樹脂の成型方法では、樹脂を注入するキャビティー２１４を覆うコア２１１及びキャビティー２１４内部の磁石２１３を樹脂が硬化する温度に保つことにより、注入した樹脂を硬化させることが十分に可能である。そのため、固定側型板１０３のランナー部１０６（特にゲート部２１５）において、通常の成形時には、樹脂が硬化する温度に保つ箇所を設けなくてもよい。従って、ランナー部１０６の樹脂の硬化を抑制でき、歩溜まりを改善することができる。また、ゲート部２１５にも特別な構造が不要であるため、金型１を簡易な構成にすることができる。そのため、金型の製造が容易になり、また製造コストも抑制することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、コア２１１はＨＶロータのコアでなくてもよく、可動側型板２０１と独立したコアプレートであってもよい。さらに、磁石２１３は他の部品であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  金型
１００  固定側金型
１０１  固定側取付板
１０２  ストリッパープレート
１０３  固定側型板
１０４  スプループッシュ
１０５  スプルー部
１０６  ランナー部
１０７  ロケートリング
１０８  サポートピン
１０９  ストップボルト
２００  可動側金型
２０１  可動側型板
２０２  受け板
２０３  スペーサブロック
２０４  可動側取付板
２０５  サポートピンプッシュ
２０６  リターンピン
２０７  リターンスプリング
２０８  エジェクタピン
２０９Ａ、２０９Ｂ  エジェクタプレート
２１０  エジェクタホール
２１１  コア
２１２  挿入孔
２１３  磁石
２１４  キャビティー
２１５  ゲート部
２１６  未硬化樹脂
２１７  硬化樹脂
【図１】
2015100998.tif 000003
【図２Ａ】
2015100998.tif 000004
【図２Ｂ】
2015100998.tif 000005
【図３】
2015100998.tif 000006
【図４】
2015100998.tif 000007